LAPORAN AKHIR

TUGAS PRARANCANGAN PABRIK

PRARANCANGAN PABRIK MONOCHLOROBENZENE DARI

BENZENE DAN CHLORINE

KAPASITAS 175.000 TON/TAHUN

Disusun sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh

Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh :

Ali Mustofa

D 500 120 034

Dosen Pembimbing :

1. M. Mujiburohman, Ph.D.

2. Eni Budiyati, S.T., M.Eng.

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

SURAKARTA

2016

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAⅡ SIIRAKARTA

FAKULTAS TEKNIK

PROGtt STUDITEKNIK KIMIA

Nama

NIM

Judul TPP

Dosen Pembimbing

Ali Mustofa

D 500 t20 434

Prarancangan Pabrik M o no c hl o r o b e nz e ne dari B e nz e ne

dan Chlorine Kapasitas 175.000 Ton/Tahun

1 . M. Mujiburohman,Ph.D.

2. Eni Budiyati,S.T., M.Eng.

Surakarta, Januari 2017

Menyetujui,

NIK。 991

Mengetahui,

NIK。 794

UNIVERSITAS MUHApIDIADIYAH SURAKARTA

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Saya yang bcrtanda tangan di ba、 vah ini:

Nama

NIM

Program Studi

Judul Tugas Akhir

Ali NIIustofa

D500120034

Tcknik Kimia

Prarancangall P¨rik Mbηθθ乃′θrοわθ″zθ ttθ dari

Bθ′zθ″θ dan C77′ 0″′ηθ Kapasitas 175.000

Ton/Tahun

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa hasil Tugas Akhir yang saya buat dan

serahkan ini merupakan hasil karya saya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan

ringkasan-ringkasan yang semuanya telah saya jelaskan sumbernya. Apabila Tugas

Akhir ini merupakan jiplakan dan atau penelitian karya ilmiah lain, maka saya siap

menerima sanksi baik secara akademis maupun hukum.

Surakarta, Januari 2017

Yang Membuat Pernyataan,

iv

INTISARI

Monochlorobenzene merupakan bahan kimia yang dapat digunakan sebagai

pelarut dalam pabrik-pabrik kimia dan sebagai bahan baku pembuatan

chloronitrobenzene, aniline, phenol, dan karet sintesis. Pabrik yang akan didirikan

ini memiliki kapasitas 175.000 ton per tahun yang direncanakan beroperasi selama

330 hari dalam satu tahunnya. Pabrik ini akan didirikan di kawasan industri Cilegon

dengan luas tanah 23.000 m2 dan jumlah karyawan 188 orang. Lokasi ini dipilih

karena lebih dekat dengan bahan baku chlorine dan cukup dekat dengan pelabuhan

sehingga dapat mengurangi biaya transportasi.

Proses pembuatan monochlorobenzene ini dilakukan dalam reaktor fixed bed

multitube dengan katalis padat ferric chloride (FeCl3). Reaksi berlangsung pada

fase gas-cair dengan chlorine berupa gas dan benzene berfase cair, irreversible,

eksotermis, dan beroperasi dengan kondisi non-adiabatis dan non-isotermal pada

suhu reaksi 55-66,47C dan tekanan 2,36 atm. Kebutuhan bahan baku yang terdiri

dari benzene dan chlorine masing-masing adalah sebanyak 23.065,2427 kg per jam

dan 20.924,3393 kg per jam untuk memenuhi kapasitas produksi yang telah

ditetapkan. Sedangkan unit pendukung proses (utilitas) meliputi: penyediaan air

sebesar 222.475,7106 kg per jam yang diperoleh dari air sungai Cidanau yang tidak

jauh dari lokasi pabrik, penyediaan saturated steam sebesar 4.117,0966 kg per jam

yang diperoleh dari boiler dengan bahan bakar fuel oil sebanyak 365,79 liter per

jam, dan kebutuhan udara tekan sebesar 50 m3 per jam. Sumber listrik utama untuk

memenuhi kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan generator set sebagai

cadangan dengan kapasitas 2600 kW.

Pabrik monochlorobenzene ini menggunakan modal tetap sebesar

Rp1.682.070.766.145,00 dan modal kerja sebesar Rp834.499.796.826,00. Analisis

ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak

Rp849.151.337.971,00 per tahun setelah dipotong pajak 25% keuntungan mencapai

Rp636.863.503.479,00 per tahun. Percent Return On Investment (ROI) sebelum

pajak 50,09% dan setelah pajak 37,56%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak

selama 1,66 tahun dan setelah pajak 2,10 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar

45,07%, dan Shut Down Point (SDP) sebesar 28,62%. Internal Rate of Return (IRR)

terhitung sebesar 35,77%. Dari data analisis kelayakan di atas dapat disimpulkan

bahwa pabrik monochlorobenzene ini layak untuk didirikan.

Kata kunci: klorinasi benzene, monochlorobenzene, reaktor fixed bed multitube.

v

MOTTO

“Dan jikalau Alah melapangkan rizki kepada hamba – hamba-Nya tentulah

mereka akan melampaui batas, tetapi Allah menurunkan apa yang

dikehendaki-Nya dengan ukuran. Sesungguhnya Dia Maha Mengetahui (keadaan)

hamba-hamba-Nya lagi Maha Melihat”

(QS. 42: 27)

“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah

selesai (dari suatu urusan), kerjakanlah dengan sungguh – sungguh (urusan)

yang lain, dan hanya kepada Allahlah hendaknya kamu berharap”

(QS. 94:6-8)

“Jadikanlah Sabar dan Sholat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang

demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang – orang yang khusyu’ ”

(QS. 2: 45)

“Berkatalah yang Baik atau DIAM”

“Rizki dan ajal adalah dua hal yang sudah dijamin, dahulukanlah yang lebih

penting, selama masih ada sisa ajal, rizki pasti datang”

“Buat apa punya banyak motto, kalau tidak disertai dengan komitmen hanya akan

menjadi teori semata”

vi

PERSEMBAHAN

Karya ini kupersembahkan Kepada Allah Subhanahu Wa Ta’ala

Semoga Engkau terima sebagai amal sholeh

Hingga setiap kemudahan akan menambah rasa syukur

Dan setiap kesukaran menjadi penghapus dosa.

Sosok yang pertama yang melukiskan corak dalam lembar hidupku,

Ibu dan Bapak tercinta, terima kasih atas kasih kasih sayang, pengorbanan

dan pendidikan yang telah diberikan selama ini. Hanya do’a dan bakti yang

dapat aku beri untuk membalas kasih sayangmu.

Adikku tercinta yang selalu memberiku warna dalam hidupku. Sering kita beradu,

namun menjadi terbaiklah yang selalu aku harapkan darimu, sukses selalu dalam

menjalani karir dunia akhiratmu.

Teman satu timku, Crade Lisa Putri, terima kasih sudah sabar dan setia, yang

selalu membantu dan memberi dukungan dalam mengerjakan tugas akhir.

Para dosen yang dengan tulus dan sabar membimbingku dalam menemukan

mutiara dan arti kehidupan, semoga dapat menjadi bekal dan bermanfaat bagi

kehidupanku.

Sahabat-sahabatku dan spesial tim KC, terima kasih atas dukungannya dan telah

memberikan aku kebersamaan dan keceriaan. Semoga persahabatan kita tidak

akan putus.

Semua teman-teman angkatan 2012, terima kasih atas kebersamaannya selama

ini. Kenangan indah saat kita bersama semoga bisa terulang lagi.

Thank’s for All…

vii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Warohmatullahi Wabarokatuh

Puji syukur kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas limpahan rahmat,

berkah, dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini

dengan baik. Tugas akhir ini disusun guna memenuhi persyaratan untuk

memperoleh gelar sarjana di Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dalam penyusunan tugas akhir ini, tidak lepas dari bantuan dan dukungan

dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan

penghargaan dan terima kasih yang tak terhingga kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Bambang Setia Adji, selaku Rektor Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Rois Fatoni, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku Ketua Program Studi Teknik

Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak M. Mujiburohman, Ph.D. selaku Pembimbing I yang telah

memberikan bimbingan, pengarahan, dan masukan selama penyusunan

tugas akhir ini hingga selesai.

4. Ibu Eni Budiyati, S.T., M.Eng. selaku Pembimbing II yang telah berkenan

meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dan pengarahan dan

masukan dalam menyelesaikan tugas akhir ini hingga selesai.

5. Bapak/Ibu dosen Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta, yang telah memberikan pembelajaran mulai dari

semester awal hingga akhir.

6. Keluarga tercinta yang telah dan terus memberi doa dan motivasi serta

dukungan yang tiada henti sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas

akhir ini.

viii

7. Teman-teman seperjuangan angkatan 2012 Teknik Kimia Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta, terima kasih atas bantuan,

dukungan dan motivasinya selama penyusunan tugas akhir ini, sukses selalu

untuk kalian semua.

8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu, yang telah

banyak membantu penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

Harapan penulis semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi para

pembacanya dan bagi penulis sendiri. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan

tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, segala kritik dan

saran yang membangun akan sangat membantu demi kesempurnaan tugas akhir

ini. Akhir kata saya selaku penulis mengucapkan banyak terima kasih.

Wassalamu’alaikum Warohmatullahi Wabarokatuh

Surakarta, Desember 2016

Penulis

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN .................................................... iii

INTISARI ......................................................................................................... iv

MOTTO ........................................................................................................... v

PERSEMBAHAN ............................................................................................ vi

KATA PENGANTAR ..................................................................................... vii

DAFTAR ISI .................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang ....................................................................................... 1

1.2 Penentuan Kapasitas Perancangan ........................................................ 2

1.3 Penentuan Lokasi Pabrik ....................................................................... 3

1.4 Tinjauan Pustaka .................................................................................. 6

1.4.1 Tinjauan Proses ........................................................................... 6

1.4.2 Alasan Pemilihan Proses ............................................................. 8

1.4.3 Kegunaan Produk ........................................................................ 8

1.4.4 Sifat Fisis dan Kimia .................................................................. 8

1.4.5 Tinjauan Proses Secara Umum .................................................. 10

BAB II DISKRIPSI PROSES

2.1 Spesifikasi Bahan ................................................................................. 12

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ............................................................... 12

2.1.2 Spesifikasi Produk ....................................................................... 12

2.1.3 Sesifikasi Katalis ........................................................................ 14

2.2 Konsep proses ...................................................................................... 14

2.2.1 Dasar Reaksi ............................................................................... 14

2.2.2 Kondisi Operasi .......................................................................... 15

2.2.3 Tinjauan Kinetika ....................................................................... 15

x

2.2.4 Tinjauan Termodinamika ............................................................ 15

2.3 Diagram Proses dan Tahapan Proses .................................................... 19

2.3.1 Diagram Alir Proses ................................................................... 19

2.3.2 Tahapan Proses ........................................................................... 22

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ........................................................... 23

2.4.1 Neraca Massa ............................................................................. 23

2.4.2 Neraca Panas .............................................................................. 27

2.5 Layout Pabrik dan Tata Letak Pabrik .................................................... 30

2.5.1 Layout Pabrik ............................................................................. 30

2.5.2 Layout Peralatan Proses ............................................................. 31

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ........................................... 34

BAB IV UNIT UTILITAS DAN LABORATORUM

4.1 Unit Pendukung Proses (Utilitas) ......................................................... 45

4.1.1 Unit Penyediaan Air ................................................................... 46

4.1.2 Unit Pengolahan Air ................................................................... 50

4.1.3 Spesifikasi Alat Utilitas ............................................................... 54

4.1.4 Unit Penyediaan Steam ............................................................... 58

4.1.5 Unit Penyediaan Udara Tekan .................................................... 59

4.1.6 Unit Penyediaan Listrik .............................................................. 61

4.1.7 Unit Penyediaan Bahan Bakar .................................................... 63

4.2 Laboratorium ........................................................................................ 64

4.2.1 Program Kerja Laboratorium ..................................................... 65

4.2.2 Peralatan Laboratorium yang Digunakan ................................... 65

4.3 Keselamatan dan Kesehatan Kerja ........................................................ 66

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN

5.1 Bentuk Perusahaan ............................................................................... 68

5.2 Struktur Organisasi .............................................................................. 69

xi

5.3 Tugas dan Wewenang ........................................................................... 73

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan .......................................................... 78

5.5 Sistem Kepegawaian dan Sistem Upah ................................................. 80

5.6 Peincian Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ..................................... 80

5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan ............................................................ 82

5.8 Manajemen Produksi ............................................................................. 83

BAB VI ANALISIS EKONOMI .................................................................... 86

BAB VII KESIMPULAN ............................................................................... 99

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Lokasi Pabrik Yang Dipilih ......................................................... 6

Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif ................................................................ 20

Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif .............................................................. 21

Gambar 2.3 Layout Pabrik Monochlorobenzene ............................................. 31

Gambar 2.4 Layout Peralatan Proses .............................................................. 33

Gambar 4.1 Diagram alir proses pengolahan air .............................................. 51

Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Monochlorobenzene ......................... 72

Gambar 6.1 Grafik Hubungan Tahun Dengan Cost Index .............................. 88

Gambar 6.2 Grafik Analisis Ekonomi ............................................................. 98

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Impor Monochlorobenzene Indonesia .................................... 2

Tabel 1.2 Data Impor Monochlorobenzene Dunia .......................................... 2

Tabel 1.3 Daftar Pabrik Monochlorobenzene Di Dunia ................................. 3

Tabel 2.1 Neraca Massa di Sekitar Reaktor ................................................... 24

Tabel 2.2 Neraca Massa di Sekitar Separator .................................................. 24

Tabel 2.3 Neraca Massa di Sekitar Menara Distilasi 1 .................................... 25

Tabel 2.4 Neraca Massa di Sekitar Menara Distilasi 2 .................................... 25

Tabel 2.5 Neraca Massa di Sekitar Absorber ................................................... 26

Tabel 2.6 Neraca Massa Overall Plant ........................................................... 26

Tabel 2.7 Data Kapasitas Panas Cairan ........................................................... 27

Tabel 2.8 Data Kapasitas Panas Gas ............................................................... 27

Tabel 2.9 Neraca Panas di Sekitar Reaktor ...................................................... 28

Tabel 2.10 Neraca Panas di Sekitar Separator ................................................. 28

Tabel 2.11 Neraca Panas di Sekitar Menara Distlasi 1 .................................... 29

Tabel 2.12 Neraca Panas di Sekitar Menara Distlasi 2 .................................... 29

Tabel 2.13 Neraca Panas di Sekitar Absorber .................................................. 30

Tabel 3.1 Spesifikasi Menara Distilasi............................................................. 35

Tabel 3.2 Spesifikasi Condenser ...................................................................... 37

Tabel 3.3 Spesifikasi Reboiler ......................................................................... 38

Tabel 3.4 Spesifikasi Tangki Bahan Baku ....................................................... 39

Tabel 3.5 Spesifikasi Tangki Produk ............................................................... 40

Tabel 3.6 Spesifikasi Heat Exchanger ............................................................. 41

Tabel 3.7 Spesifikasi Heat Exchanger ............................................................. 42

Tabel 3.8 Spesifikasi Blower............................................................................ 43

Tabel 3.9 Spesifikasi Pompa ............................................................................ 43

Tabel 3.10 Spesifikasi Pompa .......................................................................... 44

Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin................................................................ 47

Tabel 4.2 Kebutuhan Air Umpan Boiler ........................................................ 49

Tabel 4.3 Spesifikasi Pompa Utilitas .............................................................. 58

xiv

Tabel 4.4 Spesifikasi Pompa Utilitas ............................................................... 58

Tabel 4.5 Spesifikasi Pompa Utilitas .............................................................. 58

Tabel 4.6 Kebutuhan Listrik Untuk Keperluan Proses .................................... 62

Tabel 4.7 Kebutuhan Listrik Untuk Keperluan Utilitas ................................... 62

Tabel 4.8 Kebutuhan Listrik Total ................................................................... 63

Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift ................................................. 79

Tabel 5.2 Perincian Jumlah Karyawan Dan Gaji ............................................. 82

Tabel 6.1 Indeks Harga Tahun 1995-2014 ...................................................... 87

Tabel 6.2 Total Fixed Capital Investment ........................................................ 91

Tabel 6.3 Working Capital ............................................................................... 92

Tabel 6.4 Manufacturing Cost ......................................................................... 92

Tabel 6.5 General Expenses ............................................................................. 93

Tabel 6.6 Fixed Cost ........................................................................................ 95

Tabel 6.7 Variable Cost ................................................................................... 95

Tabel 6.8 Regulated Cost ................................................................................. 96