Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Sodium Stirena Sulfonat Dari 2-Bromo Etil Benzena Dengan Kapasitas Produksi 36.000 Ton / Tahun

PRA RANCANGAN
PABRIK PEMBUATAN SODIUM STIRENA SULFONAT
DARI 2-BROMO ETIL BENZENA DENGAN
KAPASITAS 36.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

OLEH :

PUTRI DEI ELVAROSA S
NIM : 060405012

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011

Universitas Sumatera Utara

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN SODIUM STIRENA SULFONAT
DARI 2-BROMO ETIL BENZENA
KAPASITAS PRODUKSI 36.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh :

PUTRI DEI ELVAROSA S
NIM : 06 0405 012
Telah Diperiksa/Disetujui :
Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

Dr. Ir. M Yusuf Ritonga, MT
NIP : 19620819 198903 1 002
Dosen Penguji I

Dr. Zuhrina Masyithah, ST, M.Sc
NIP: 19710905 199512 2 001
Dosen Penguji II

Dr. Ir. M Yusuf Ritonga, MT
NIP. 19620819 198903 1 002

Dosen Penguji III

Ir. Netti Herlina, MT
Ir. Renita Manurung, MT
NIP. 19681214 199702 2 002 NIP : 19680425 199903 2 004

Mengetahui,
Koordinator Tugas Akhir

Ir. Renita Manurung, MT
NIP. 19681214 199702 2 002

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan yang Maha Esa. atas berkat
dan karuniaNya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul : Pra
Rancangan Pabrik Pembuatan Sodium Stirena Sulfonat Dari 2-Bromo Etil
Benzena Dengan Kapasitas Produksi 36.000 Ton / Tahun.
Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian
sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara.
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, Penulis banyak menerima bantuan dan
bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini juga, Penulis mengucapkan
terima kasih kepada:
1. Bapak Dr. Ir. M. Yusuf Ritonga, MT, sebagai dosen pembimbing I yang telah
membimbing dan memberikan masukan serta arahan kepada penulis selama
menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Ibu Dr. Zuhrina Masyithah, ST. M.Sc, sebagai dosen pembimbing II yang telah
memberikan pengarahan pada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Orang tua yang telah memberikan dukungan moral dan spiritual.
4. Bapak Dr. Eng. Irvan, M.Si Selaku ketua Departemen Teknik Kimia

dan

Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT selaku sekretaris Departemen Teknik Kimia Universitas
Sumatera Utara
5. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, sebagai Koordinator tugas akhir.
6. Arzan Mardinata atas kerjasama dan bantuannya sebagai patner dalam penulisan
tugas akhir ini.
7. Adik-adikku di Jambi: Siska, David, Evi yang selalu memberikan doa dan
semangat selama pembuatan tugas akhir ini.
8. Kelompok Kecilku : kak Dahlia, kak Putri dan Agus Boy yang telah memberikan
dukungan doa dan semangat.

Universitas Sumatera Utara

9. Adik-adik Kelompok Kecilku: Eka, Tagora, Frendis, Rudi, Kartini, Satryani,

Dores dan Marta yang selalu memberikan doa,semangat dan penghiburan kepada
penulis.
10. Kak Vivian, Kak Eva, Bang Michael, Lutfi, yang telah berjasa kepada penulis
dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
11. Adik-adik asrama: Rahma, Tika, Ulfa dan adik-adik asrama yang lain yang telah
memberikan semangat dan motivasi selama pengerjaan tugas akhir ini.
12. Teman-teman angkatan 2006, adik-adik stambuk 2007, 2008 dan 2009 yang telah
banyak memberikan, masukan, dukungan dan semangat.
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis menyadari masih banyak terdapat
kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari
pembaca yang bersifat konstruktif demi kesempurnaan penulisan ini. Akhir kata,
semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua. Terima Kasih.

Medan, November 2011
Penulis

Putri Dei Elvarosa S

Universitas Sumatera Utara

INTISARI

Pembuatan sodium

stirena

sulfonat

secara

umum

dikenal dengan

menggunakan proses sulfonasi dan dehidrogenasi. Pra rancangan pabrik sodium
stirena sulfonat ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 36.000
ton/tahun dan beropersi selama 330 hari dalam setahun.
Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah Martubung, Medan
Labuhan dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 22.500 m2.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 150

orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan
bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik sodium stirena sulfonat, adalah :
Modal Investasi

: Rp 1.134.605.457.710,-

Biaya Produksi

: Rp 1.417.958.727.969,-

Hasil Jual Produk

: Rp 1.925.424.000.000,-.

Laba Bersih

: Rp 507.465.272.031,-

Profit Margin

: 26,2242 %

Break Event Point

: 25,4196%

Return of Investment

: 32,0418%

Pay Out Time

: 3,1209 tahun

Return on Network

: 53,4030%

Internal Rate of Return

: 41,6761 

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
sodium stirena sulfonat layak untuk didirikan.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ...............................................................................................i
INTISARI ............................................................................................................... iii
DAFTAR ISI ........................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ viii
DAFTAR TABEL ...................................................................................................ix
BAB I

BAB II

BAB III

PENDAHULUAN ............................................................................... I-1
1.1

Latar Belakang ............................................................................ I-1

1.2

Perumusan Masalah .................................................................... I-3

1.3

Tujuan Perancangan Pabrik ......................................................... I-3

1.4

Manfaat Perancangan Pabrik ....................................................... I-3

TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... II-1
2.1

Sodium Stirena Sulfonat ............................................................ II-1

2.2

Kegunaan Sodium Stirena Sulfonat ............................................ II-3

2.3

Jenis-Jenis Proses....................................................................... II-3

2.4

Pemilihan Proses........................................................................ II-4

2.5

Uraian Proses

2.6

Sifat-Sifat Bahan ........................................................................ II-6

......................................................................... II-4

2.6.1

Bahan Baku .................................................................... II-6

2.6.2

Produk ......................................................................... II-10

NERACA MASSA .............................................................................III-1
3.1

Tangki Pencampur 1 (MT-101) .................................................III-1

3.2

Reaktor 1 (RE-201) ...................................................................III-2

3.3

Tangki Pencampur 2 (MT-201) .................................................III-2

3.4

Dekanter 1 (DC-201) ................................................................III-3

3.5

Dekanter 2 (DC-202) ................................................................III-3

3.6

Dekanter 3 (DC-203) ................................................................III-4

3.7

Tangki Pencampur 3 (MT-202) .................................................III-4

3.8

Dekanter 4 (DC-204) ................................................................III-5

3.9

Reaktor 2 (RE-301) ...................................................................III-5

3.10 Filter Press (FP-301) .................................................................III-6
3.11 Dekanter 5 (DC-301) ...............................................................III-6

Universitas Sumatera Utara

3.12 Evaporator (EV-301) ................................................................III-6
3.13 Kristalizer (CR-301) .................................................................III-7
3.14 Sentrifuse (CF-301) ..................................................................III-7
BAB IV

NERACA ENERGI ........................................................................... IV-1
4.1

Heater 1 (E-101) ...................................................................... IV-1

4.2

Heater 2 (E-102) ...................................................................... IV-1

4.3

Reaktor 1 (RE-201)................................................................. IV-1

4.4

Cooler (CO-201) ...................................................................... IV-2

4.5

Tangki Pencampur 2 (MT-201) ................................................ IV-2

4.6

Heater 3 (E-201) ...................................................................... IV-2

4.7

Heater 4 (E-301) ...................................................................... IV-2

4.8

Reaktor 2 (R-301) .................................................................... IV-3

4.9

Evaporator (EV-301) ............................................................... IV-3

4.10 Kristalizer (CR-301) ............................................................... IV-3
BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN .............................................................. V-1

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ....................... VI-1
6.1

Instrumentasi ........................................................................... VI-1

6.2

Keselamatan Kerja................................................................. VI-12

6.3

Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Sodium Stirena
Sulfonat ................................................................................. VI-13
6.3.1 Pencegahan Terhadap Kebakaran dan Ledakan .......... VI-13
6.3.2 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis ....................... VI-15
6.3.3 Pencegahan Terhadap Bahaya Listrik ......................... VI-15
6.3.4 Menggunakan Alat Pelindung Diri ............................. VI-16
6.3.5 Penyediaan Poliklinik di Lokasi Pabrik ...................... VI-16

BAB VII UTILITAS ........................................................................................ VII-1
7.1

Kebutuhan Uap (Steam).......................................................... VII-1

7.2

Kebutuhan Air ........................................................................ VII-2

7.3

Kebutuhan Bahan Kimia ....................................................... VII-13

7.4

Kebutuhan Bahan Listrik ...................................................... VII-13

7.5

Kebutuhan Bahan Bakar ....................................................... VII-14

7.6

Unit Pengolahan Limbah ...................................................... VII-15

Universitas Sumatera Utara

BAB VIII

BAB IX

7.7

Spesifikasi Peralatan Utilitas................................................. VII-18

7.8

Spesifikasi Peralatan Unit Pengolahan Limbah.................... VII-29

LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ...................................... VIII-1
8.1

Lokasi Pabrik......................................................................... VIII-1

8.2

Tata Letak Pabrik .................................................................. VIII-3

8.3

Perincian Luas Tanah ............................................................ VIII-4

ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ..................... IX-1
9.1

Organisasi Perusahaan ........................................................... IX-1
9.1.1 Bentuk Organisasi Garis.................................................. IX-2
9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsionil ......................................... IX-2
9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf .................................... IX-3
9.1.4 Bentuk Oranisasi Fungsionil dan Staf.............................. IX-3

BAB X

9.2

Manajemen Perusahaan ........................................................... IX-3

9.3

Bentuk Hukum Badan Usaha ................................................... IX-5

9.4

Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ...................... IX-6

9.5

Sistem Kerja ............................................................................ IX-9

9.6

Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ............................ IX-10

9.7

Sistem Penggajian ................................................................. IX-12

9.8

Tata Tertib ............................................................................. IX-13

9.9

JAMSOSTEK dan Fasilitas Tenaga Kerja .............................. IX-14

ANALISA EKONOMI ........................................................................ X-1
10.1 Modal Investasi........................................................................... X-1
10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI)...X-1
10.1.2 modal Kerja / Working Capital (WC)................................ X-3
10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost...................................... X-4
10.2.1 BiayaTetap / Fixed Cost (FC) .......................................... X-4
10.2.2 Biaya Variabel (BV)/ Variable Cost (VC) ........................ X-5
10.3 Bonus Perusahaan ...................................................................... X-5
10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ....................................................... X-5
10.5 Analisa Aspek Ekonomi ............................................................ X-5

BAB XI

KESIMPULAN ................................................................................. XI-1

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... xiii
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1

Grafik Kebutuhan Sodium Stirena Sulfonat.................................... I-2

Gambar 6.1

Instrumentasi Tangki .................................................................. VI-7

Gambar 6.2

Instrumentasi Pompa................................................................... VI-7

Gambar 6.3

Instrumentasi Heater ................................................................... VI-8

Gambar 6.4

Instrumentasi Tangki Pencampur ................................................ VI-8

Gambar 6.5

Instrumentasi Reaktor ................................................................. VI-9

Gambar 6.6

Instrumentasi Cooler ................................................................... VI-9

Gambar 6.7

Instrumentasi Dekanter ............................................................. VI-10

Gambar 6.8

Instrumentasi Evaporator .......................................................... VI-10

Gambar 6.9

Instrumentasi Kristalizer ........................................................... VI-10

Gambar 6.10

Instrumentasi Sentrifuse ............................................................ VI-11

Gambar 6.11

Instrumentasi Screw Conveyer .................................................. VI-11

Gambar 6.12

Instrumentasi Cooling Conveyer ............................................... VI-12

Gambar 8.1

Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Sodium Stirena
Sulfonat ................................................................................ ....VIII-5

Gambar 9.1

Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pra Rancangan
Pabrik Pembuatan Sodium Stirena Sulfonat ............................. IX-17

Gambar LD.1 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower

LD-25

Gambar LD.2 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*– Hy) .............................................. LD-26
Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki ..................................................... LE-5
Gambar LE.2 Grafik BEP .............................................................................. LE-26

Universitas Sumatera Utara

INTISARI

Pembuatan sodium

stirena

sulfonat

secara

umum

dikenal dengan

menggunakan proses sulfonasi dan dehidrogenasi. Pra rancangan pabrik sodium
stirena sulfonat ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 36.000
ton/tahun dan beropersi selama 330 hari dalam setahun.
Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah Martubung, Medan
Labuhan dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 22.500 m2.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 150
orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan
bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik sodium stirena sulfonat, adalah :
Modal Investasi

: Rp 1.134.605.457.710,-

Biaya Produksi

: Rp 1.417.958.727.969,-

Hasil Jual Produk

: Rp 1.925.424.000.000,-.

Laba Bersih

: Rp 507.465.272.031,-

Profit Margin

: 26,2242 %

Break Event Point

: 25,4196%

Return of Investment

: 32,0418%

Pay Out Time

: 3,1209 tahun

Return on Network

: 53,4030%

Internal Rate of Return

: 41,6761 

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
sodium stirena sulfonat layak untuk didirikan.

Universitas Sumatera Utara

BAB I
PENDAHULUAN
1.1

Latar Belakang
Pembangunan dewasa ini tertuju pada terwujudnya sektor industri yang kuat

dan maju, sehingga mampu menunjang terciptanya perekonomian yang mandiri dan
handal. Kebijakan sektor industri yang meliputi arah dan tujuan pembangunan
industri, pengembangan industri dengan nilai tambah yang tinggi dan strategis,
makin memperdalam struktur industri secara efisien dan mampu bersaing dengan
industri luar negeri.
Pembangunan sektor industri ditujukan untuk meningkatkan industri yang
mengolah bahan mentah atau setengah jadi menjadi bahan setengah jadi untuk
keperluan industri selanjutnya, dan menjadi bahan jadi yang mempunyai nilai
ekonomi yang lebih tinggi.
Peran sektor industri akan semakin meningkat, baik dalam jumlah produksi
maupun dalam hal penyerapan tenaga kerja. Hal ini disebabkan karena pembangunan
pada sektor industri ditujukan untuk memperkokoh struktur ekonomi nasional
dengan keterkaitan yang kuat dan saling mendukung antar sektor, meningkatkan
daya tahan perekonomian nasional, memperluas lapangan kerja dan kesempatan
usaha sekaligus mendorong berkembangnya kegiatan berbagai sektor lainnya. Salah
satu contoh produk sektor industri adalah senyawa sodium stirena sulfonat.
Sodium stirena sulfonat memiliki beragam manfaat, baik sebagai bahan baku
maupun bahan penunjang industri kimia, seperti :
1. Sebagai resin penukar ion.
2. Bahan penolong dalam produksi poliester fiber, rayon dan serat polipropilen.
3. Bahan penolong untuk meningkatkan kualitas warna untuk akrilik dan bahan
katun.
4. Sebagai membran pertukaran proton dalam aplikasi sel bahan bakar.
5. Dalam dunia medis digunakan sebagai bahan campuran serum untuk
mengurangi kadar kalium yang tinggi dalam darah.
Saat ini kebutuhan sodium stirena sulfonat di Indonesia masih mengandalkan
impor. Dapat kita lihat melalui data impor sodium stirena sulfonat, dimana terus
terjadi peningkatan nilai impor sodium stirena sulfonat dari tahun ke tahun hingga

Universitas Sumatera Utara

tahun 2006. Data impor sodium stirena sulfonat (SSS) ditunjukkan pada tabel 1.1 dan
gambar 1.1 (Tabel 1.1).
Tabel 1.1 Data Kebutuhan Sodium Stirena Sulfonat Indonesia
No
Tahun Kapasitas (ton)
1.
2000
4.583
2.
2001
7.530
3.
2002
12.078
4.
2003
17.212
5.
2004
22.632
6.
2005
25.502
7.
2006
28.105
Sumber: Badan pusat statistik, 2009

Dari tabel 1.1 dapat dibuat grafik prediksi peningkatan kebutuhan jumlah
impor sodium stirena sulfonat di Indonesia yang ditunjukkan pada gambar 1.1
35000
Kapasitas (ton /tah u n)

30000
25000
20000
15000

y = 4180.9x + 82.571

10000

R = 0.9884

2

5000
0
2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

Tahun

Keterangan : y = kapasitas sodium stirena sulfonat, ton/tahun
x = tahun ke Gambar 1.1. Grafik Kebutuhan Sodium Stirena Sulfonat Indonesia

Kebutuhan sodium stirena sulfonat di Indonesia pada tahun ke 14 yaitu tahun 2013
adalah :

Kapasitas

= 4180,9 (14) + 82,571 (ton/tahun)
= 58615,17 ton/tahun

Universitas Sumatera Utara

Sehingga untuk menutupi kebutuhan sodium stirena sulfonat Indonesia,
pabrik ini dirancang dengan kapasitas 62,5 % dari kebutuhan yaitu sebanyak ±
36.000 ton/tahun dengan pertimbangan yaitu diharapkan dapat mengurangi
ketergantungan impor Indonesia dari luar negeri.
Keberadaan pabrik sodium stirena sulfonat ini diharapkan dapat menjadi
pendorong

dan menggerakkan

perkembangan

industri-industri kimia

yang

menggunakan produk ini, baik sebagai bahan baku utama maupun bahan baku
penunjangnya

1.2 Perumusan Masalah
Dengan minimnya produksi sodium stirena sulfonat domestik mengakibatkan
kebutuhan akan sodium stirena sulfonat sangat bergantung kepada impor sehingga
hal ini mendorong untuk dibuatnya suatu pra rancangan pabrik sodium stirena
sulfonat dengan tujuan memenuhi kebutuhan sodium stirena sulfonat dalam negeri.

1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik
Pembuatan pra rancangan pabrik pembuatan sodium stirena sulfonat ini
secara umum bertujuan untuk menerapkan disiplin ilmu teknik kimia khususnya
dibidang perancangan dan operasi teknik kimia. Sedangkan tujuan khususnya adalah
untuk memenuhi kebutuhan sodium stirena sulfonat dalam negeri sehingga
mengurangi ketergantungan terhadap impor sodium stirena sulfonat.

1.4 Manfaat Perancangan
Manfaat pra rancangan pabrik pembuatan sodium stirena sulfonat dari 2bromo etil benzena adalah memberikan gambaran kelayakan dari segi rancangan dan
ekonomi pabrik sehingga akan membantu pertumbuhan industri di Indonesia. Hal ini
diharapkan akan dapat memenuhi kebutuhan sodium stirena sulfonat domestik.

Universitas Sumatera Utara

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN DESKRIPSI PROSES

2.1

Sodium Stirena Sulfonat
Sodium stirena sulfonat merupakan senyawa jenis polimer turunan dari stirena

yang mudah larut dalam air, tidak larut dalam alkohol konsentrasi rendah dan
berbentuk kristal halus berwarna putih. Sodium stirena sulfonat atau sering disebut
SSS mempunyai rumus molekul C8 H7SO3Na dan berat molekul 206,2 g/gmol.
(Wikipedia, 2010).
Pembuatan sodium stirena sulfonat dari -haloethylaryl diproduksi melalui dua
tahap proses, yaitu proses sulfonasi dan dehidrogenasi. Pada awalnya, proses
sulfonasi terjadi dengan mereaksikan sulfur trioksida dengan -haloethylaryl yang
menghasilkan -haloethylaryl sulfonic acid dan senyawa alkali yang akan
didehidrogenasi sehingga menghasilkan senyawa vinylaryl sulfonic acid (Kirk &
Othmer, 1967).
Beberapa kekurangan dari proses ini antara lain :
1.

Produk samping berupa sulfone yang terbentuk relatif banyak, dan produk
samping ini tidak berharga sehingga harus dihilangkan.

2.

Produk samping vinylaryl sulfonoc acid anhydride yang terbentuk relatif
banyak sekitar 10 %-30 % berat dari berat basis -haloethylaryl.

3.

Metode sulfonasi secara konvensional berakibat pada adanya -haloethylaryl
tidak habis bereaksi.

4.

Polimerisasi yang terjadi pada proses dehidrogenasi menurunkan yield produk.

Dengan metode yang digunakan ini, yield sulfonated vinyl aromatic sulfonic acid
adalah berdasarkan reaktan  -haloethylaryl sebesar 55 %.
Beberapa metode terbaru dari sinsesis sodium stirena sulfonat menunjukkan
bahwa yield dapat mencapai 85%. Metode yang yang digunakan adalah:
1.

Mereaksikan secara bersamaan antara zat pensulfonasi dan -haloethylaryl
dalam

suatu

larutan dengan

pelarut

inert

polychlorinated

aliphatic

hydrocarbon.
2.

Mendiamkan produk hasil reaksi sulfonasi selama kurang lebih 4 jam sehingga
tercapai reaksi sulfonasi yang sempurna.

Universitas Sumatera Utara

3.

Menambahkan air sebanyak 0,5%-5% dari berat sulfonic acid yang tergantung
dari banyaknya zat pensulfonasi berlebih untuk menghidrolisis produk samping
sulfonic acid anhydride menjadi sulfonic acid.

4.

Menambahkan larutan kaustik soda untuk membentuk sulfonate salt untuk
menetralkan asam yang berlebihan dan menetralkan senyawa hidrogen halida
pada proses dehidrogenasi.

5.

Flash destilasi pada pelarut inert.

6.

Menghilangkan senyawa-senyawa yang tidak larut pada larutan.

7.

Dilakukan pemanasan pada proses dehidrogenasi selesai untuk mencegah
terjadinya polimerisasi.

8.

Memperbaiki kondisi vinylaryl sulfonate sebagai produk dengan cara spray
drying atau kristalisasi.

-haloethylaryl disulfonasi pada kisaran suhu -20oC - 80 C dengan jumlah
perbandingan molar ekuivalensi 1 –2 dari sulfur trioksida, apabila di bawah 1 molar
maka reaksi cenderung tidak sempurna, tetapi apabila diatas 2 molar maka proses
menjadi tidak ekonomis. Dalam proses sulfonasi -haloethylaryl berwujud larutan
dengan konsentrasi 5%-30% dalam pelarut polychlorinated aliphatic hydrocarbon.
Zat pensulfonasi dapat berupa SO3 dan H2SO4.
Pada proses sulfonasi pelarut yang digunakan adalah metilen klorida, karena
pelarut ini memiliki titik didih yang tinggi, inert, relatif murah, dan tidak dapat larut
dalam air (Groggins, 1980).
Proses dehidrogenasi berlangsung pada kisaran suhu 50 C-100 C, selama 1-2
jam. Selama proses dehidrogenasi dimasukkan udara atau oksigen untuk
meminimalisasi polimerisasi (Patent. US, 1963). Pada proses dehidrogenasi larutan
kaustik soda yang digunakan adalah NaOH, karena NaOH, realtif lebih murah dan
lebih mudah pengadaannya dan sudah digunakan secara luas dalam dunia industri.
NaOH mudah larut dalam air dan merupakan alkali yang kuat (Kirk & Othmer,
1967).

2.2 Kegunaan Sodium Stirena Sulfonat
Sodium stirena sulfonat memiliki banyak kegunaan yaitu antara lain sebagai:
1.

Sebagai resin penukar ion.

2.

Bahan penolong dalam produksi poliester fiber, rayon dan serat polipropilen.

Universitas Sumatera Utara

3.

Bahan penolong untuk meningkatkan kualitas warna untuk akrilik dan bahan
katun.

4.

Sebagai membran pertukaran proton dalam aplikasi sel bahan bakar.

5.

Dalam dunia medis digunakan sebagai bahan campuran serum untuk
mengurangi kadar kalium yang tinggi dalam darah.

2.3. Jenis-jenis Proses
Proses pembuatan sodium stirena sulfonat ada dua cara, yaitu:
1. Sulfonasi SO3
2-bromo etil benzena (C8 H9SO3Br) dan metilen klorida (CH2Cl2) dipompa
masuk ke dalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB). Sulfur trioksida
dimasukkan ke dalam RATB tempat terjadinya reaksi sulfonasi. Proses
sulfonasi berlangsung pada kisaran suhu -20 oC sampai 80C. Proses ini
menghasilkan konversi sebesar 90%. Setelah ditambahkan inhibitor 10 %
larutan sodium stirena sulfonat (Yield 85%), dikristalisasi. Analisis hasil
akhir sodium stirena sulfonat 95%-98 % dan air 2% - 5%.

2. Sulfonasi H2SO4
Pada sulfonasi H2SO4, asam sulfat yang digunakan adalah H2SO4 98 %.
2-bromo

etil benzena

(C8 H9SO3Br)

dan metilen klorida

(CH2Cl2)

dioperasikan dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB). Reaksi
terjadi pada suhu yang rendah antara 30-55C. Proses ini menghasilkan
konversi 55-65%, dan yield sebesar 85% (Goodshaw, 1963).

2.4 Pemilihan Proses
Pemilihan proses dilakukan dengan membandingkan keuntungan dan
kerugian semua proses pembuatan sodium stirena sulfonat yang telah diuraikan
di atas sebagai berikut:

Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.1. Perbandingan proses pembuatan sodium stirena sulfonat
No

Keterangan

Jenis Proses
Sulfonasi SO3

1

Kondisi

1 atm,

Sulfonasi H2SO4
1 atm,

o

Operasi

-20-80 C

30-55 oC

2

Yield

85%

85%

3

Konversi

Reaktor I : 90 %

55-65 %

4

∆GReaksi

- 22995 Btu/lbmol

- 24167 Btu/lbmol

Pemilihan proses dilakukan dengan membandingkan keuntungan dan kerugian
semua proses pembuatan sodium stirena sulfonat yang telah diuraikan di atas.
Berdasarkan dua metode proses produksi tersebut, maka dipilih menggunakan
metode proses yang pertama yaitu proses produksi sodium stirena sulfonat dengan
menggunakan metode sulfonasi SO3 preparation, karena pertimbangan konversi dan
kemurnian sodium stirena sulfonat yang dihasilkan lebih besar dari metode proses
yang kedua.

2.5

Uraian Proses
Proses pembuatan sodium stirena sulfonat dari 2-bromo etil benzena dengan

proses sulfonasi SO3 adalah sebagai berikut: Mula-mula 2-bromo etil benzena dari
tangki penyimpanan dilarutkan dengan metilen klorida yang berasal dari tangki
penyimpanan di dalam tangki pencampur 1 dengan tujuan untuk melarutkan 2-bromo
etil benzena, kemudian 2-bromo etil benzena dan metilen klorida yang keluar dari
tangki pencampur 1 dan SO3 yang keluar dari tangki penyimpan dipompa menuju
reaktor 1. Kondisi reaksi pada reaktor adalah pada suhu 50 C, tekanan 1 atm, dan
konversi

90 % terhadap C8H9SO3Br. Sulfur trioksida yang digunakan dalam proses

sulfonasi pada reaktor tidak hanya mensulfonasi 2-bromo etil benzena tapi juga
mengakibatkan terjadinya reaksi samping. Reaksi samping ini biasanya terjadi pada
suhu diatas 50 C, karena alasan tersebut di atas maka dalam proses ini reaksi
sulfonasi biasanya dilakukan pada pada kisaran suhu antara –10C-50 C.
Reaktor yang dipakai adalah reaktor alir tangki berpengaduk yang dilengkapi
dengan pendingin karena reaksi bersifat eksotermis, sehingga untuk menjaga suhu
agar selalu konstan maka pada reaktor I dilengkapi dengan sistem pendingin.

Universitas Sumatera Utara

Reaksi Pada Reaktor I :
C8H9Br(ℓ) + SO3(g)

C8H9SO3Br(ℓ)

Hasil reaksi dari reaktor 1 dipompa ke tangki pencampur 2 dan ditambahkan
H2O, untuk merubah SO3 menjadi H2SO4 pekat. Hasil dari tangki pencampur
dipompa ke dekanter 1 kemudian dipisahkan, hasil atas berupa fraksi ringan dari
dekanter 1 dipompa masuk ke dekanter 2, sedangkan hasil bawah berupa fraksi berat
dari dekanter 1 menuju dekanter 3. Di dalam dekanter 2 terjadi pemisahan untuk
memisahkan CH2 Cl2 yang akan di recycle ke tangki bahan baku CH2Cl2 dan
dipisahkan dari komponen lain yang tidak diinginkan untuk dikirim ke unit
pengolahan limbah (UPL). Hasil atas dekanter 3 masih mengandung komponen
C8H9Br yang tidak diinginkan kemudian dicampur dengan H2SO4 pekat di dalam
tangki pencampur 3 untuk mengikat C8 H9Br yang masih ada. Keluaran tangki
pencampur 3 kemudian dipompa menuju dekanter 4 untuk memisahkan C8 H9Br
dengan C8 H9SO3Br yang akan di reaksikan di dalam Reaktor 2.
Reaksi Pada Reaktor II :
C8H9SO3Br(ℓ) + 2 NaOH(l)

C8H7SO3Na(ℓ) + 2H2O(ℓ) + NaBr(s)

Reaktor yang dipakai adalah reaktor alir tangki berpengaduk yang dilengkapi
dengan pemanas karena reaksi bersifat eksotermis. Kondisi reaksi pada reaktor yang
kedua adalah pada suhu 75C, tekanan 1 atm, dan konversi 80 %.
Kemudian hasil dari reaktor 2 dipompa ke dalam filter press untuk menyaring
padatan NaBr. Selanjutnya hasil bawah dari filter press berupa filtrat akan
dimasukkan ke dalam dekanter 5 untuk memisahkan C8 H9SO3Br dari komponen lain.
Kemudian aliran atas berupa C8H7SO3Na dan air dimasukkan kedalam evaporator
untuk menguapkan sebagian besar air. C8H7SO3Na pekat hasil evaporator akan
dikristalkan di dalam kristalizer. Keluaran kristalizer berupa kristal akan didinginkan
di dalam cooler conveyor dan siap dikemas.

Universitas Sumatera Utara

2.4 Sifat Sifat Bahan
Bahan Baku
1.

2 Bromo etil benzena ( C8H9Br )
Fase

: Cair

Kemurnian, %

: 98

Impuritas, %

: 2 (C2H4Br2)

Berat molekul, Kg/Kgmol

: 185

Titik didih, C

: 203

Cp rata-rata, J/mol.K

: 231,95

Viskositas,

: 15,8966 cP
o

Densitas, gr/ml, 25 C

: 1700,611 kg/m3

Panas pembentukan, 25 C, kkal/grol

: 13,11

Panas laten penguapan, 25 C, kkal/kg

: 44,3827

Konduktivitas panas, w/m-k

: 0,17945-0,00015865T

Kelarutan

: 0,9156 gr C 8 H 9 Br

grH 2 SO 4

2. Etilen bromida (C2H4Br2)
Fase

: Cair

Berat molekul, Kg/Kgmol

: 188

Titik didih, C

: 131,4

Titik Beku

: 9,9

Viskositas, pascal-sec

: 1,6177 cP

Densitas, kmol/m3

: 2169 kg/m3

Kapasitas panas, J/kmol oK

: 133,5916

Panas pembentukan, 25 C, kkal/grol

: 0,067

Panas laten penguapan, 25 C, kkal/kg

: 44,3827

Konduktivitas panas, w/m-k

: 0,1347-0,000114T

Kelarutan

: 0,8597

gr C 8 H 9 Br

grH 2 SO 4

Universitas Sumatera Utara

3. NaOH 50 %
Fase

: Cair

Kemurnian, %

: 50

Impuritas, %

: 50 (H2O)

Berat molekul, Kg/Kgmol

: 40

Titik didih, C

: 170

Viskositas, pascal-sec
Densitas, Kg/m

3

: 20 cP
: 1.353,0020

Kapasitas panas pada 25 oC, J/kmol oK

: 4.862.683,632

Panas pembentukan, 25 C, kkal/grol

: -102,506

Konduktivitas panas, Btu/J ft2 F

: 0,881

4. SO3
Fase

: Cair

Kemurnian, %

: 95

Impuritas, %

: 5 (B2O3)

Berat molekul, Kg/Kgmol

: 80

Titik didih, C

: 44,8

Viskositas, pascal-sec

: 1,28 cP

Densitas, Kmol/m3

: 1920 kg/m3

Kapasitas panas pada 25 C, J/Kmol.K

: 148,6863

Panas pembentukan, 25 C, kkal/grol

: -94,534

Konduktivitas panas, w/m-k

: 0,928 –0,0030T + 2,66.10-6T2

5. B2O3
Fase

: Cair

Berat molekul, Kg/Kgmol

: 69,64

Titik didih, C

: 2250

Viskositas, Pascal-sec
Densitas, Kmol/m

3

Kapasitas panas pada 25 oC, J/kmol ok

: 7,9393 cP
: 2.460 kg/m3
: 420,4920

Universitas Sumatera Utara

Panas pembentukan, 25 C, kkal/grol

: -300,98

Kelarutan

: tidak larut dalam asam encer

6. Metilen klorida (CH2Cl2)
Fase

: Cair

Kemurnian, %

: 98,5

Impuritas, %

: 1,5 (C6H4Cl2)

Berat molekul, Kg/Kgmol

: 85

Titik didih, C

: 39,9

Viskositas, Pascal-sec
Densitas, Kmol/m

3

: 0,4173 cP
: 1.318 kg/m3

Kapasitas panas pada 25 oC, J/kmol ok

: 101,9581

Panas laten penguapan, 25 C, kkal/kg

: 78,7

Konduktivitas panas, W/m-k

: 0,2384 – 0,00003366T

Kelarutan

: 10,67 grCH 2 Cl 2

grC 8 H 9 Br

7. Dichloro Benzene (C6H4Cl2)
Fase

: Cair

Berat molekul, Kg/Kgmol

: 147,004

Titik didih, C

: 179

Titik beku, oC

: 16,7

Viskositas, Pascal-sec
Densitas, Kmol/m

3

: 0,2277 cP
: 4750 kg/m3

Kapasitas panas pada 25 oC, J/kmol ok

: 491,6927

Konduktivitas panas, W/m-k

: 0,1609 – 0,0001667T

Kelarutan

: tidak larut dalam asam pekat

8. H2O
Fase

: Cair

Berat molekul, Kg/Kgmol

: 18

Titik didih, C

: 100

Titik beku, C

:0

Universitas Sumatera Utara

Viskositas, Pascal-sec

: 0,8007 cP

Densitas, Kmol/m3

: 998 kg/m3

Kapasitas panas pada 25 oC, J/kmol ok

: 74,6259

Panas pembentukan, 25 C, kkal/grol

: -68,084

Konduktivitas panas, W/m-k

: -0,42 + 0,0056T – 8,505.10-6T2

9. H2SO4
Fase

: Cair

Kemurnian

: 98 %

Impuritas

:2%

Berat molekul, Kg/Kgmol

: 98

Titik didih, F

: 638,33

Viskositas, Pascal-sec

: 26,7 cP

Densitas, Kmol/m3

: 1840 kg/m3

Kapasitas panas pada 25 oC, J/kmol ok

: 139,16

Panas pembentukan, Btu/Lbmol

: -316048

Konduktivitas panas, W/m-k

: 0,01424 + 0,0010703T

Produk
1. Sodium Stirena Sulfonat (C8H7SO3Na)
Fase

: Cair

Kemurnian, %

: 95 %

Impuritas, %

: 5 % (C8H9SO3Br)

Berat molekul, Kg/Kgmol

: 206

Titik didih, C

: 309,4

Titik beku, C

: 49,6

Densitas,

: 1.161,871 kg/m3

Viskositas

: 5,1 cP
o

o

Kapasitas panas pada 25 C J/kmol k

: 218,85

Panas pembentukan, 25 C, kkal/grol

: 13,11

Panas laten penguapan, 25 C, kkal/kg

: 51,1079

Universitas Sumatera Utara

2. 2 Bromo etil benzena Sulfonat (C8H9SO3Br
Fase

: Cair

Kemurnian, %

: 92 %

Impuritas, %

: 8 % (C8H7SO3Na)

Berat molekul, Kg/Kgmol

: 265

Titik didih, C

: 302,468

Densitas, gr/ml

: 1.694,5 kg/m3

Viskositas, Pascal-sec

: 14,3102 cP

Kapasitas panas pada 25 oC J/mol.K

: 367,26

Konduktivitas panas, W/m-k

: 0,17935 + - 0,00015865T

Panas pembentukan, 25 C, kkal/grol

: -87,957

Panas laten penguapan, 25 C, kkal/kg

: 38,1259

Kelarutan

: tidak larut dalam air dan
larutan basa.

3. NaBr
Fase

: Padat pada suhu diatas 50oC

Berat molekul, Kg/Kgmol

: 102,894

Titik didih, C

: 707 oC

Densitas, gr/ml

: 1174,5 kg/m3

Viskositas, Pascal-sec

: 4,8 cP

Kelarutan

: 90 gr/100 bag

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

BAB III
NERACA MASSA

Hasil Perhitungan neraca massa pada proses pembuatan sodium stirena
sulfonat dari 2-bromo etil benzena dan sulfur trioksida dengan kapasitas produksi
36.000 ton/tahun diuraikan sebagai berikut:
Kapasitas produksi

: 36.000 ton/tahun

Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Waktu operasi

: 330 hari/tahun

Bahan baku

: C8H9 Br dan SO3

Produk

: Sodium stirena sulfonat (C8 H7SO3Na)

3.1

Tangki Pencampur 1 (MT-101)

Tabel 3.1 Neraca Massa Tangki Pencampur I :
Komponen
C8H9Br

Massa Masuk
1

Massa Keluar
F3 (kg)

2

F (kg)

F (kg)

6.156,7146

0

5.987, 3698

125,6472

0

122, 1911

CH2Cl2

0

65.692,1445

65.692,1445

C6H4Cl2

0

1.000,3880

1.000,3880

C2H4Br2

Total

6.282,3618

66.692,5325

72.974,8943

72.974,8943

Universitas Sumatera Utara

3.2 Reaktor 1 (RE-201)
Tabel 3.2 Neraca Massa Reaktor I :
Massa Masuk
Komponen
C8H9Br
C2H4Br2
CH2Cl2
C6H4Cl2

F6 (kg)

Massa Keluar
F7 (kg)

F5 (kg)

5.987, 3698

0

615,6714

122, 1911

0

125,6472

63.885,2361

0

65.692,1445

972,8716

0

1.000,3880

SO3

0

2.996,2951

532,7588

B2O3

0

2.849,7372

154,2283

C8H9SO3Br

0

149,9861

7.938,5926

Total

72.974,8943

3.084,5665

76.059,4608

76.059,4608

3. 3 Tangki Pencampur 2 (MT-201)
Tabel 3.3 Neraca Massa Tangki Pencampur 2 :
Komponen

Massa Masuk
F8 (kg)

Massa Keluar
F10 (kg)

F9 (kg)

C8H9Br

615,6714

0

615,6714

C2H4Br2

125,6472

0

125,6472

CH2Cl2

65.692,1445

0

65.692,1445

C6H4Cl2

1.000,3880

0

1.000,3880

SO3

532,7588

0

0

B2O3

154,2283

0

154,2283

7.938,5926

0

7.938,5926

H2O

0

162,2181

138,9940

H2SO4

0

0

555,9762

76.059,4608

162,2181

C8H9SO3Br

Total

76.221,6489

76.221,6489

Universitas Sumatera Utara

3.4 Dekanter 1 (DC-201)
Tabel 3.4 Neraca Massa Dekanter I (DC-201)
Massa Keluar
Massa Masuk
Komponen
10
11
F (kg)
F (kg)
F12 (kg)
C8H9Br

615,6714

106,6196

509,0518

C2H4Br2

125,6472

0,5768

125,0704

CH2Cl2

65.692,1445

65.690,3376

1,8069

C6H4Cl2

1.000,3880

997,6915

2,6965

154,2283

3,0579

151,1704

7.938,5926

0

7.938,5926

H2O

138,9940

0,0933

138,9006

H2SO4

555,9762

0,3734

555,6028

66.798,7568

9.422,8921

B2O3
C8H9SO3Br

Total

76.221,6489

76.221,6489

3.5 Dekanter 2 (DC-202)
Tabel 3.5 Neraca Massa Dekanter 2 (DC- 202) :
Komponen

Massa Masuk
F11 (kg)

Massa Keluar
F33 (kg)

F34 (kg)

C2H4Br2

0,5768

0,5768

0

H2SO4

0,3734

0,3734

0

B2O3

3,0579

3,0579

0

C8H9Br

106,6196

106,6196

0

CH2Cl2

5.690,3376

0

65.690,3376

997,6915

0

997,6915

0,0933

0,0933

0

C6H4Cl2
H2O
Total

66.798,7502

110,7211 66.688,0291
66.798,7502

Universitas Sumatera Utara

3.6 Dekanter 3 (DC-203)
Tabel 3.6 Neraca Massa Dekanter 3 (DC- 203) :
Komponen

Massa Keluar

Massa Masuk
F12 (kg)

F13 (kg)

F14 (kg)

C8H9Br

509,0518

0,3419

508,7099

C2H4Br2

125,0704

0

125,0704

CH2Cl2

1,8069

0

1,8069

C6H4Cl2

2,6965

0

2,6965

151,1704

0

151,1704

7.938,5926

7.938,5926

0

H2O

138,9006

0

138,9006

H2SO4

555,6028

0

555,6028

7.938,9345

1.483,9576

B2O3
C8H9SO3Br

Total

9.422,8921

9.422,8921

3.7 Tangki Pencampur 3 (MT-202)
Tabel 3.7 Neraca Massa Tangki Pencampur (MT-202) :
Komponen
C8H9Br
C8H9SO3Br
H2O
H2SO4
Total

Massa Masuk
F (kg)
F15 (kg)
0,3419
0
7.938,5926
0
0,0075
0
0
0,3660
7.938,9345
0.3734
7.939,3079
13

Massa Keluar
F16 (kg)
0,3419
7.938,5926
0,0075
0,3660
7.939,3079

Universitas Sumatera Utara

3.8 Dekanter 4 (DC – 204)
Tabel 3.8 Neraca Massa Dekanter 4 :
Massa Masuk
Massa Masuk
Komponen
F16 (kg)
F17 (kg)
F18 (kg)
H2SO4

0,3659

0

0,3659

C8H9Br

0,3419

0

0,3419

7.938,5926

7.938,5926

0

0,0075

0

0,0075

7.938,5926

0,7153

C8H9SO3Br
H2O
Total

7.939,3079

7.939,3079

3.9 Reaktor 2 (RE -202)
Tabel 3.9 Neraca Massa Reaktor 2 :
Massa Masuk
19

Massa Keluar
F22 (kg)

21

Komponen

F (kg)

C8H9SO3Br

7.938,5926

0

1.587,7185

NaOH

0

1.916,2669

0

C8H7SO3Na

0

0

4.939,3292

H2O

0

1.916,2669

2.779,3967

NaBr

0

0

2.464,6820

7.938,5926

3.832,5339

Total

F (kg)

11.771,1265

11.771,1265

Universitas Sumatera Utara

3.10 Filter Press (FP-301)
Tabel 3.10 Neraca Massa Filter Press
Massa Keluar
Massa Masuk
Komponen
F22 (kg)
F24(kg)
F23 (kg)
C8H9SO3Br

1.587,7185

1.587,7185

0

C8H7SO3Na

4.939,3292

4.939,3292

0

H2O

2.779,3967

2.501,4570

277,9397

NaBr

2.464,6820

0

2.464,6820

Total

8.780,1694
11.771,1265

2.742,6217

11.771,1265

3.11 Dekanter 5 (DC-301)
Tabel 3.11 Neraca Massa Dekanter 5
Massa Masuk

Massa Masuk

F24 (kg)

F26 (kg)

C8H7SO3Na

4.939,3292

4.939,3292

0

H2O

2.501,4570

2.501,4570

0

C8H9SO3Br

1.587,7185

Komponen

TOTAL

F25 (kg)

0 1.587,7185
7.440,7862 1.587,7185

9.028,5047

9.028,5047

3.12 Evaporator (EV-301)
Tabel 3.12 Neraca Massa Evaporator
Massa Masuk

Massa Masuk

Komponen

F26 (kg)

C8H7SO3Na

4.939,3292

0

4.803,4695

H2O

2.501,4570

2.401,3988

100,0582

2.401,3988

5.039,3875

TOTAL

7.440,7862

F28 (kg)

F27 (kg)

7.440,7862

Universitas Sumatera Utara

3.13 Kristalizer (CR-301)
Tabel 3.13 Neraca Massa Kristalizer:
Komponen

Massa Masuk

Massa Keluar

F27 (Kg)

F29 (Kg)

H2O

96,0694

96,0694

C8H7SO3Na (s)

0

4.323,1225

C8H7SO3Na (l)

4.803,4694

480,3469

4.889,5388

4.889,5388

Total

3.14 Sentrifuse (CF-301)
Tabel 3.14 Neraca Massa Sentrifuse:
Komponen
H2O

Massa Masuk
F29 (kg)

Massa Keluar
F31 (kg)

F30 (kg)

100,0583

100,0583

0

C8H7SO3Na (s)

4.445,3963

4.323,1225

0

C8H7SO3Na (l)

493,9329

0

493,9329

Total

5.039,3875

4.545,4545

493,9329

5.039,3875

Universitas Sumatera Utara

BAB IV
NERACA ENERGI

Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan operasi

: kJ/jam

Temperatur basis

: 25oC

4.1 Heater 1 (E-101)
Tabel 4.1 Neraca Energi Heater 1 (E-101)
Komponen
Umpan
Produk
Steam
Total

Alur masuk
(kJ/jam)
451.738,8780
1.839.628,1944
2.291.367,0724

Alur keluar
(kJ/jam)
2.291.367,0724
2.291.367,0724

4.2 Heater 2 (E-102)
Tabel 4.2 Neraca Energi pada Heater 2 (E-102)
Komponen
Umpan
Produk
Steam
Total

Alur masuk
(kJ/jam)
31.966,7571
38.738,3956
70.705,1527

Alur keluar
(kJ/jam)
70.705,1527
70.705,1527

4.3 Reaktor 1 (RE-201)
Tabel 4.3 Neraca Energi pada Reaktor (RE-201)
Komponen
Umpan
Produk
r ×Hr
steam
Total

Alur masuk
(J/jam)
2.362.072,2251
118.819,2938
2.480.891,5189

Alur keluar
(J/jam)
2.425.333,4089
55.558,1100
2.480.891,5189

Universitas Sumatera Utara

4.4 Cooler (CO-201)
Tabel 4.4 Neraca Energi pada Cooler (CO-201)
Komponen
Umpan
Produk
Air pendingin
Total

Alur masuk
(kJ/jam)
2.425.333,4089
2.425.333,4089

Alur keluar
(kJ/jam)
481.651,6664
1.943.681,7425
2.425.333,4089

4.5 Tangki Pencampur 2 (MT-201)
Tabel 4.5 Neraca Energi pada Tangki Pencampur (MT-201)
Komponen
Umpan
Produk
r ×Hr
Steam
Total

Alur masuk
(kJ/jam)
485.013,9686
-3.113,1586
481.900,8100

Alur keluar
(kJ/jam)
483.518,6872
-1.617,8771
481.900,8100

4.6 Heater 3 (E-201)
Tabel 4.6 Neraca Energi pada Heater 3 (E-201)
Komponen
Umpan
Produk
Steam
Total

Alur masuk
(kJ/jam)
54.984,6395
494.861,7552
549.846,3947

Alur keluar
(kJ/jam)
549.846,3947
549.846,3947

4.7 Heater 4 (E-301)
Tabel 4.7 Neraca Energi pada Heater 4 (E-301)
Komponen
Umpan
Produk
Steam
Total

Alur masuk
(kJ/jam)
166.580,0532
1.817.263,5871
1.983.843,6402

Alur keluar
(kJ/jam)
1.983.843,6402
1.983.843,6402

Universitas Sumatera Utara

4.8 Reaktor 2 (RE-301)
Tabel 4.8 Neraca Energi pada Reakor (RE-301)
Komponen
Umpan
Produk
r ×Hr
steam
Total

Alur keluar
Alur masuk (J/jam) (J/jam)
2.533.690,0349
1.158.993,6223
-645.584,5610
-2.020.280,9737
513.409,0612
513.409,0612

4.9 Evaporator (EV-301)
Tabel 4.9 Neraca Energi pada Evaporator (EV-301)
Komponen
Umpan
Produk
Uap
steam
Total

Alur masuk
(J/jam)
928.498,2670
466.340,2560
1.394.838,5230

Alur keluar
(J/jam)
642.183,2965
752.655,2265
1.394.838,5230

4.10 Kristalizer (CR-301)
Tabel 4.10 Neraca Energi pada Kristalizer (CR-310)
Komponen
Umpan
Produk
Panas Kristalisasi
Air Pendingin
Total

Alur masuk
(J/jam)
642.183,2965
-493.926,3727
148.256,9238

Alur keluar
(J/jam)
148.712,4499
-455,5261
148.256,9238

Universitas Sumatera Utara

BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN

1. Tangki Penyimpanan 2 Bromo Etil Benzena (TT-101)
Fungsi

: Menyimpan 2 bromo etil benzena untuk kebutuhan selama
30 hari

Bentuk

: Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA-285 grade C

Jumlah

: 2 unit

Kapasitas

: 1.588,9929 m3

Kondisi penyimpanan:
- Temperatur

: 30°C

- Tekanan

: 1 atm

Kondisi Fisik :
Silinder
- Diameter

: 8,6142 m

- Tinggi

: 25,8427 m

- Tebal

: 1 3/8 in

Tutup
- Diameter

: 8,6142 m

- Tinggi

: 2,1536 m

- Tebal

: 1 3/8 in

2. Tangki Penyimpanan Metilen Klorida (TT-102)
Fungsi

: Menyimpan metilen klorida untuk kebutuhan selama
5 jam

Bentuk

: Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA-285 grade C

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 300,3174 m3

Kondisi penyimpanan:
- Temperatur

: 30°C

- Tekanan

: 1 atm

Universitas Sumatera Utara

Kondisi Fisik :
Silinder
- Diameter

: 4,9435 m

- Tinggi

: 14,8305 m

- Tebal

: 5/8 in

Tutup
- Diameter

: 4,9435 m

- Tinggi

: 1,2358 m

- Tebal

: 5/8 in

3. Tangki Penyimpanan SO3 Cair (TT-103)
Fungsi

: Menyimpan SO3 cair untuk kebutuhan selama 30 hari

Bentuk

: Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi

: Stainless Steel SA-240 grade S tipe 304 (18Cr-8Ni)

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 1.372,8201 m3

Kondisi penyimpanan:
- Temperatur

: 30°C

- Tekanan

: 1 atm

Kondisi Fisik :
Silinder
- Diameter

: 8,2044 m

- Tinggi

: 24,6132 m

- Tebal

: 1 1/4 in

Tutup
- Diameter

: 8,2044 m

- Tinggi

: 2,0511 m

- Tebal

: 1 1/4 in

4. Tangki Penyimpanan H2SO4 (TT-104)
Fungsi

: Menyimpan H2SO4 cair untuk kebutuhan selama 30 hari

Bentuk

: Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi

: Stainless Steel SA-240 grade S tipe 304 (18Cr - 8Ni)

Universitas Sumatera Utara

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,1783 m3

Kondisi penyimpanan:
- Temperatur

: 30°C

- Tekanan

: 1 atm

Kondisi Fisik :
Silinder
- Diameter

: 0,4154 m

- Tinggi

: 1,2464 m

- Tebal

: 3/8 in

Tutup
- Diameter

: 0,4154 m

- Tinggi

: 0,1038 m

- Tebal

: 3/8 in

5. Tangki Penyimpanan NaOH 50% (TT-301)
Fungsi

: Menyimpan NaOH 50% untuk kebutuhan selama 30 hari

Bentuk

: Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi

: Stainless Steel SA-167 grade 10 tipe 310 (25Cr-20Ni)

Jumlah

: 2 unit

Kapasitas

: 1.223,6897 m3

Kondisi penyimpanan:
- Temperatur

: 30°C

- Tekanan

: 1 atm

Kondisi Fisik
Silinder
- Diameter

: 7,8958 m

- Tinggi

: 23,6875 m

- Tebal

: 1 in

Tutup
- Diameter

: 7,8958 m

- Tinggi

: 1,9739 m

- Tebal

: 1 in

Universitas Sumatera Utara

6. Gudang Penyimpanan Produk Akhir (TT-401)
Fungsi

: Menyimpan produk akhir untuk kebutuhan selama 15 hari

Bentuk bangunan : Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap
Bahan konstruksi : Beton
Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 1.696,1724 m3

Kondisi penyimpanan:
- Temperatur

: 30°C

- Tekanan

: 1 atm

Kondisi Fisik :
- Panjang

: 19,6891 m

- Lebar

: 13,1261 m

- Tinggi

: 6,5630 m

7. Tangki Pencampur 1 (MT-101)
Fungsi

: Mencampur C8H9Br dengan pelarut CH2Cl2

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C
Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 61,7488 m3

Kondisi Operasi
- Temperatur

: 30°C

- Tekanan

: 1 atm

Kondisi fisik
Silinder
- Diameter

: 3,6138 m

- Tinggi

: 5,4207 m

- Tebal

: 1/4 in

Tutup
-

Diameter

: 3,6138 m

-

Tinggi

: 0,9034 m

-

Tebal

: 1/4 in

Universitas Sumatera Utara

Pengaduk
- Jenis

: Turbin Impeller Daun Enam

- Jumlah baffle : 4 buah
- Diameter

: 1,2046 m

- Daya motor

: 0,1 hp

8. Tangki Pencampur 2 (MT-201)
Fungsi

: Mencampur keluaran reaktor (RE-201) dengan H2O

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C
Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 62,0640 m3

Kondisi Operasi
- Temperatur

: 30°C

- Tekanan

: 1 atm

Kondisi fisik
Silinder
- Diameter

: 3,6584 m

- Tinggi

: 5,4876 m

- Tebal

: 1/4 in

Tutup
- Diameter

: 3,6584 m

- Tinggi

: 0,9146 m

- Tebal

: 1/4 in

Pengaduk
- Jenis

: Turbin impeller daun enam

- Jumlah baffle : 4 buah
- Diameter

: 1,2194 m

- Daya motor

: 0,1 hp

Jaket Pendingin
- Diameter

: 3,9251 m

- Tinggi

: 6,4023 m

- Tebal

: 1 1/4 in

Universitas Sumatera Utara

9. Tangki Pencampur 3 (MT-202)
Fungsi

: Mencampur keluaran lapisan atas dekanter (DC-203)
dengan H2SO4

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C
Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 5,6223 m3

Kondisi Operasi
- Temperatur

: 30°C

- Tekanan

: 1 atm

Kondisi fisik
Silinder
- Diameter

: 1,6258 m

- Tinggi

: 2,4387 m

- Tebal

: 1/4 in

Tutup
- Diameter

: 1,6258 m

- Tinggi

: 0,4064 m

- Tebal

: 1/4 in

Pengaduk
- Jenis

: Turbin impeller daun enam

- Jumlah baffle

: 4 buah

- Diameter

: 0,5419 m

- Daya motor

: 1/4 hp

10. Reaktor 1 (RE-201)
Fungsi

: Tempat terjadinya reaksi sulfonasi

Jenis

: Reaktor pipa lapisan tipis

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi

: Stainless Steel SA-240 grade M tipe 316

Kapasitas cair

: 0,07367 m3

Kondisi Operasi

Universitas Sumatera Utara

Temperatur

: 50 oC

Tekanan

: 1 atm = 14,696 psi

Kondisi Fisik :
Tinggi shell

: 21,0501 m

Tebal shell dan closure

: 1/4 in

Diameter tube

: 60 mm

Jumlah tube

: 45 buah

Pitch

: 2,75 in, square pitch rotated

11. Reaktor 2 (RE-301)
Fungsi

: Tempat terjadinya reaksi pembentukan sodium stirena
sulfonat

Jenis

: Continuous Stirred Tank Reactor

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan Konstruksi

: Stainless Steel SA-240 grade S tipe 304

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 17,3027 m3

Kondisi Operasi
-

Temperatur

: 75°C

-

Tekanan

: 1 atm

Kondisi fisik
Silinder
-

Diameter

: 2,6633 m

-

Tinggi

: 2,6633 m

-

Tebal

: 7/16 in

Tutup
- Diameter

: 2,6633 m

- Tinggi

: 0,6658 m

- Tebal

: 7/16 in

Pengaduk
-

Jenis

: Turbin impeller daun enam

-

Jumlah baffle : 4 buah

Universitas Sumatera Utara

-

Diameter

: 0,8878 m

-

Daya motor

: 0,1 hp

Jaket Pendingin
- Diameter

: 3,0507 m

- Tinggi

: 3,3292 m

- Tebal

: 1/4 in

12. Dekanter 1 (DC-201)
Fungsi

: Memisahkan fasa organik dan anorganik