PRARANCANGAN PABRIK NITROBENZENA

DARI BENZENA DAN ASAM CAMPUR DENGAN PROSES BATCH

KAPASITAS 225.000 TON/TAHUN

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh

Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh :

Nani Purwasih

D500 080 001

Dosen Pembimbing :

1. Ir.Herry Purnama, M.T., Ph.D.

2. Muhammad Mujiburohman, S.T., M.T., Ph.D.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

SURAKARTA

2016

iii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

Saya yang bertanda tanggan dibawah ini:

Nama : Nani Purwasih

NIM : D 500 080 001

Program studi : S-1 Teknik Kimia

Judul tugas akhir : Prarancangan Pabrik Nitrobenzena dari Benzene dan

Asam Campur dengan Proses Batch

Kapasitas 225.000 Ton/Tahun

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa skripsi yang saya buat ini, adalah hasil karya

saya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan ringkasan-ringkasan yang dirujuk dari

sumbernya.

Surakarta, Februari 2016

Penulis

iv

MOTTO

Rasulullah bersabda :”Tak ada yang dapat menolak takdir Allah selain

doa, dan tak ada yang dapat menambah umur selain perbuatan baik”.

(Hadits Riwayat Imam Tarmidzi)

Maka demi Tuhan langit dan bumi,sungguh apa yang dijanjikan itu

pasti terjadi seperti apa yang kamu ucapkan.

(QS.Az-Zariyat : 23)

Tunjukilah kami jalan yang lurus.

(Al-Fatihah ayat 6)

v

PERSEMBAHAN

Segala puji syukur selalu tercurah kepadaMu Yaa Allah atas segala nikmatkaruniaMu penulis dappat menyelesaikan karya ini.

Tugas akhir ini kupersembahkan untuk:

1. Kedua orang tua ku, Ibu dan bapakku, Cinta dan kasih sayangmu selalumenyejukkan hatiku,, Doa dan ridhomu memudahkan setiap langkah-langkahperjuanganku,, Terimakasih telah membesarkan aku dengan penuh cinta dankasih sayang dan terimakasih juga atas segala pengorbananmu,, Semoga Allahsenantiasa bersamamu, Aamiin.

2. Keluarga besarku, terimakasih untuk semua dukungan, semangat, doa danperhatian kalian hingga hari ini, terimakasih untuk motivasinya agar aku cepatlulus.

3. Partnerku Mgs Ahmad Idrus, terimakasih telah menjadi partner ku untukpenelitian dan TPP, terimakasih untuk kesabaran, persahabatan, kerjasama dansemua hal yang kita lalui bersama dalam perjuangan kita, semoga Allah selalumenjaga dan melindungimu kawan.

vi

ABSTRAK

Pabrik nitrobenzena dari benzena dan asam campur dengan proses batchkapasitas 225.000 ton/tahun direncanakan beroperasi selama 330 hari per tahun.Proses pembuatan nitrobenzena dari benzene dan asam campur dengan prosesbatch,komposisi asam campur terdiri atas 50-60% H2SO4, 27-32% HNO3,8-17% H2O.Temperatur reaksi adalah 50-55oC. Produk keluar nitrator dipisahkan didalam separator.

Produk nitrobenzena dinetralisai dengan NaOH dan untuk pemurniandilakukan dengan proses destilasi. Dengan memperhatikan beberapa faktor sepertiaspek penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja, utilitas, serta pemasaran,maka lokasi pabrik yang cukup strategis adalah Gunung Sari Ulu,Balikpapan padatahun 2022. Unit pendukung proses didirikan untuk menunjang proses produksi yangterdiri dari unit penyediaan air dan kebutuhan airnya adalah 1.216.995,71 kg/jam,steam dan unit penyediaan steam adalah 4.980,30 kg/jam, tenaga listrik dan unitpenyediaan listrik adalah 70,8415 kW, penyediaan bahan bakar adalah 282,8651m3/jam, serta unit pengolahan limbah. Agar mutu bahan baku dan kualitas produktetap terkendali, maka keberadaan laboratorium sangat diperlukan.

Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) dengan strukturorganisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pada pembagian jamkerja yang terdiri dari karyawan shift dan non shift dengan jumlah karyawan 170orang. Pabrik nitrobenzena ini menggunakan modal tetap sebesar Rp3.200.516.066.390,00 dan modal kerja sebesar Rp. 269.249.398.001,92. Dari analisisekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak Rp499.322.419.513,81 per tahun setelah dipotong pajak 20% keuntungan mencapai Rp124.830.604.878,45. ROI (Return On Investment) sebelum pajak untuk pabriksebelum pajak 20,05%, POT sebelum pajak 0,48 tahun,POT dan setelah pajak 2,03tahun. BEP (Break Even Point) adalah 42,26% dan SDP (Shut Down Point) adalah23,46 %. BEP untuk pabrik kimia pada umumnya berkisar antara 40% - 60%. DCP(Discounted Cash Flow) adalah 25,60%. Dari perhitungan analisa ekonomi di atasdapat disimpulkan bahwa pabrik nitrobenzena ini layak dan menarik untuk didirikan.

vii

Abstract

Plant nitrobenzene from benzene and acid mixed with a batch processcapacity of 225,000 tonnes / year is planned to operate for 330 days per year. Theprocess of making nitrobenzene from benzene and acid mixed with a batch process,mixed acid composition consisting of 50-60% H2SO4, HNO3 27-32%, 8-17%H2O.Temperatur reaction is 50-55oC. Products out nitrator separated in the separator.

Dinetralisai nitrobenzene products with NaOH and the purification is doneby a process of distillation. With regard to several factors such as aspects of thesupply of raw materials, transportation, labor, utilities, as well as marketing, then theplant location is strategic enough Gunung Sari Ulu, Balikpapan in 2022. The unit wasestablished to support the process of supporting production process consists of awater supply unit and its water was 1,216,995.71 kg / hour, steam and steam supplyunit is 4980.30 kg / hr, and the electric power supply unit is 70.8415 kW electricity,supply of fuel is 282.8651 m3 / h, and waste processing unit. To get the quality ofraw materials and product quality under control, then the existence of the laboratoryis needed.

The shape of the company is a Limited Liability Company (PT) with lineand staff organizational structure. Systems based on the division of employeesworking hours of employees shift and non-shift with the number of employees 170people. The factory uses nitrobenzene Rp 3200516066390.00 fixed capital andworking capital of Rp. 269,249,398,001.92. From the economic analysis of this plantdemonstrates a profit before tax of Rp 499,322,419,513.81 per year after taxes 20%profit reached Rp 124,830,604,878.45. ROI (Return On Investment) before tax for thefactory before tax of 20.05%, POT before tax of 0.48 years, POT and after tax of 2.03years. BEP (Break Even Point) is 42.26% and SDP (Shut Down Point) is 23.46%.BEP for chemical plants generally range between 40% - 60%. DCP (Discounted CashFlow) is 25.60%. Calculation of economic analysis can be concluded that thenitrobenzene plant is feasible and attractive to set up.

viii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas limpahan rahmat,

taufik dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan

judul “Prarancangan Pabrik Nitrobenzena dari Benzena dan Asam Campur dengan

Proses Bacth Kapasitas 225.000 ton/tahun ”.

Tugas Prarancangan Pabrik merupakan salah satu syarat yang wajib

ditempuh untuk menyelesaikan program strata 1 di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas

Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada

pihak-pihak yang telah memberikan dukungan, bimbingan, dan bantuan hingga

terselesaikannya laporan tugas akhir ini. Adapun pihak-pihak tersebut, antara lain:

1. Rois Fatoni,S.T.,M.Sc.,Ph.D., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, Universitas

Muhammadiyah Surakarta

2. Eni Budiyati, S.T., M.Eng., selaku koordinator tugas akhir

3. Ir.Herry Purnama,M.T.,Ph.D sebagai dosen pembimbing I

4. M.Mujibburohman,S.T.,M.T.,Ph.D sebagai dosen pembimbing II

5. Seluruh dosen dan staff Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Penulis menyadari adanya keterbatasan dalam penyusunan tugas akhir ini.

Besar harapan penulis akan adanya saran dan kritik yang membangun guna

kesempurnaan tugas akhir ini. Penyusun berharap semoga laporan ini bermanfaat bagi

semua pihak yang membaca.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta,25 Februari 2016

Penulis

ix

DAFTAR ISI

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

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

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

MOTTO ............................................................................................................. iv

PERSEMBAHAN ............................................................................................... v

ABSTRAK ......................................................................................................... vi

ABSTRACT ........................................................................................................ vii

KATA PENGANTAR .....................................................................................viii

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

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN .....................................................................................

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik .......................................................... 1

1.2. Kapasitas Pabrik ................................................................................... 2

1.3. Lokasi Pabrik ........................................................................................ 5

1.4. Tinjauan Pustaka .................................................................................. 7

1.4.1. Macam-macam proses ................................................................... 7

1.4.2. Kegunaan produk ........................................................................ 10

1.4.3. Sifat bahan baku dan produk ....................................................... 11

1.4.4. Tinjauan proses secara umum ..................................................... 18

BAB II DESKRIPSI PROSES ..............................................................................

2.1. Spesifikasi Bahan Baku, Bahan Pendukung dan Produk ................... 20

2.2. Konsep Reaksi .................................................................................... 21

2.3. Diagram Alir Proses ........................................................................... 25

2.4. Neraca Massa ..................................................................................... 30

2.5. Neraca Massa ..................................................................................... 33

x

2.6. Tata Letak Pabrik dan Peralatan ......................................................... 37

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

3.1. Accumulator ....................................................................................... 44

3.2. Condenser ........................................................................................... 45

3.3. Dekanter ............................................................................................. 47

3.4. Heat exchanger (HE) .......................................................................... 48

3.5. Mixer .................................................................................................. 51

3.6. Menara Destilasi ................................................................................. 53

3.7. Netralizer ........................................................................................... 55

3.8. Pompa ................................................................................................. 56

3.9. Reaktor ............................................................................................... 75

3.10. Reboiler .............................................................................................. 76

3.11. Tangki ................................................................................................. 78

BAB IV UNIT UTILITAS DAN LABORATORIUM .........................................

4.1. Unit Utilitas ........................................................................................ 84

4.1.1. Unit pengadaan air ...................................................................... 84

4.1.2. Unit pengadaan steam ................................................................. 92

4.1.3. Unit pengadaan Listrik ................................................................ 94

4.1.4. Unit penyediaan bahan bakar ...................................................... 98

4.1.5. Unit penyediaan tekanan ............................................................. 99

4.1.6. Unit pengolahan limbah .............................................................. 99

4.2. Laboratorium .................................................................................... 103

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN .............................................................

5.1. Bentuk Perusahaan ........................................................................... 112

5.2. Struktur Organisasi ........................................................................... 112

5.3. Tugas dan Wewenang ...................................................................... 115

5.4. Pembagian Kerja Karyawan ............................................................. 120

5.5. Status Karyawan dan Pengupahan ................................................... 122

xi

5.6. Penggolongan Karyawan .................................................................. 123

5.7. Kesejahteraan Sosial Karyawan ....................................................... 124

BAB VI ANALISA EKONOMI ...........................................................................

6.1. Total Capital Investment .................................................................. 132

6.2. Working Capital ............................................................................... 133

6.3. Manufacturing Cost .......................................................................... 133

6.4. General Expenses ............................................................................. 134

6.4. Analisa Kelayakan ............................................................................ 134

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

Kesimpulan…………………………………………………………………...139

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Data kebutuhan nitrobenzene di Indonesia ............................................. 2

Tabel 2 Data Pabrik nitrobenzene di dunia ....................................................... 4

Tabel 3 Perbandingan pada proses nitrobenzena ................................................. 9

Tabel 4 Harga ΔHof Masing-Masing Komponen ............................................. 23

Tabel 5 Komponen yang Ada Ditiap Arus ....................................................... 30

Tabel 6 Neraca Massa di Sekitar Mixer (M-01) ................................................ 31

Tabel 7 Neraca Massa di Sekitar Reaktor ........................................................ 31

Tabel 8 Neraca Massa di Sekitar Dekanter-01 (Dc-01) ..................................... 31

Tabel 9 Neraca Massa di Sekitar Menara Distilasi (MD-01) .............................. 32

Tabel 10 Neraca Massa di Sekitar Netralizer (Nt-01) ......................................... 32

Tabel 11 Neraca Massa di Sekitar Dekanter-02 (Dc-02) ..................................... 32

Tabel 12 Neraca Massa di Sekitar Menara Distilasi (MD-02) .............................. 33

Tabel 13 Neraca Massa Total ........................................................................... 33

Tabel 14 Neraca Panas di Sekitar Mixer (M-01) ............................................... 33

Tabel 15 Neraca Panas di Sekitar Reaktor Neraca Panas di Decanter .................. 34

Tabel 16 Neraca Panas di Sekitar Dekanter-01 (Dc-01) ...................................... 34

Tabel 17 Neraca Panas di Sekitar Menara Distilasi (MD-01) .............................. 35

Tabel 18 Neraca Panas di Sekitar Netralizer (Nt-01) .......................................... 35

Tabel 19 Neraca Panas di Sekitar Dekanter-02 (Dc-02) ...................................... 35

Tabel 20 Neraca Panas di Sekitar Menara Distilasi (MD-02) .............................. 36

Tabel 21 Neraca Panas di Sekitar Heat Exchanger (HE-01) ................................ 36

Tabel 22 Neraca Panas di Sekitar Heat Exchanger (HE-02) ................................ 36

Tabel 23 Neraca Panas di Sekitar Heat Exchanger (HE-03) ................................ 37

Tabel 24 Perincian Luas Tanah Bangunan Pabrik ............................................ 39

Tabel 25 Daftar Kebutuhan Air Pendingin ......................................................... 90

Tabel 26 Daftar Kebutuhan Steam Jenuh .......................................................... 91

Tabel 27 Konsumsi Listrik Untuk Keperluan Proses .......................................... 95

Tabel 28 Konsumsi Listrik untuk Unit Pendukung Proses (utilitas) ..................... 96

Tabel 29 Jadwal pembagian kelompok shift ..................................................... 121

Tabel 30 Jumlah karyawan dan kualifikasi ...................................................... 123

Tabel 31 Harga Bahan Baku ........................................................................... 130

Tabel 32 Cost Index Chemical plant................................................................ 131

Tabel 33 Total Fixed Capital Investment ......................................................... 133

Tabel 34 Working Capital .............................................................................. 133

Tabel 35 Manufacturing Cost ......................................................................... 133

xiii

Tabel 36 General Expenses ............................................................................ 134

Tabel 37 Fixed Cost ....................................................................................... 136

Tabel 38 Variable Cost .................................................................................. 136

Tabel 39 Regulated Cost ................................................................................ 136

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Prediksi kebutuhan nitrobenzena di Indonesia ................................... 3

Gambar 2 Diagram Alir Kualitatif .................................................................. 28

Gambar 3 Diagram Alir Kuantitatif ................................................................ 29

Gambar 4 Diagram Alir Neraca Massa ........................................................... 30

Gambar 5 Tata Letak Pabrik .......................................................................... 41

Gambar 6 Tata Letak Peralatan ...................................................................... 43

Gambar 7 Struktur Organisasi Perusahaan .................................................... 126

Gambar 8 Hubungan Tahun dengan Cost Index ............................................ 131

Gambar 9 Grafik Analisis Ekonomi ............................................................. 138