Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Nitrometana Dari Metana Dengan Proses Nitrasi Dengan Kapasitas 5.000 Ton/Tahun

1

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN NITROMETANA
DARI METANA DENGAN PROSES NITRASI
DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 5.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia

DISUSUN OLEH :

SARIPA SIMAMORA
NIM : 040405059

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN

2010

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Segala puji, hormat dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha
Kuasa atas kemurahan dan anugrahnya yang telah memampukan penulis untuk
menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan
nitrometana dari metana dengan proses nitrasi dengan Kapasitas 5.000
Ton/Tahun”.
Tugas Akhir ini disusun untuk melengkapi persyaratan mengikuti ujian
sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara.
Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis banyak menerima bimbingan,
saran dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu dengan segala ketulusan hati
penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Dr. Ir. Mhd. Turmuzi Lubis, MS., sebagai Dosen Pembimbing I yang telah

banyak memberikan masukan dan bimbingan selama menyelesaikan tugas akhir
ini.
2. Bapak Ir. Indra Surya,MSc, sebagai Dosen Pembimbing II yang telah
memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT sebagai ketua Departemen Teknik Kimia
4. Bapak M. Hendra S. Ginting, ST, MT sebagai Sekretaris Departemen Teknik
Kimia
5. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, Msi., sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen
Teknik Kimia FT USU.
6. Seluruh Dosen Pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani
studi.
7. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan
bantuan kepada penulis selama mengenyam pendidikan di Departemen Teknik
Kimia.
8. Orang tua penulis T. Simamora dan N. br Hutasoit, yang tidak pernah lupa
memberikan motivasi dan semangat kepada penulis.

Universitas Sumatera Utara

9. Saudara penulis yakni: K’ Junita, Rindu, Accon, Elli, Inca, Retno dan Karyadi
yang telah memotivasi penulis dalam menyelesaikan Tugas akhir ini
10. Adik-adik kelompok, yakni: Roganda, Yessi dan Sriwil, yang telah meberikan
doa dan dukungan kepada penulis
11. Teman kelompok yang selalu mendoakan, yakni B’Edu, Tity, Eva, Putri, Hana,
Baharin dan Novita
12. Henny M. Aritonang sebagai Partner TA penulis dalam penulisan tugas akhir ini.
13. Dahlia, Agustina, Bunga dan semua stambuk 2004 yang lain, abang dan kakak
senior, adik stambuk 2005-2009
14. K’July, K’Mariana, K’Lydia, teman-teman NHKBP Elang yang lain dan seluruh
pihak yang telah memberikan doa dan dukungan kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan
dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan
kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya.
Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat memberi manfaat kepada seluruh pembaca,
khususnya mahasiswa/i Teknik Kimia.

Medan, Juni 2010
Penulis,

Universitas Sumatera Utara

INTI SARI
Nitrometana dibuat dari metana dan asam nitrat dengan proses nitrasi. Bahanbahan baku dipanaskan di dalam heater kemudian direaksikan di dalam reaktor
dengan kondisi operasi adalah 450 0C dan tekanan 2,5 atm. Pabrik Nitrometana ini
direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 5.000 ton/tahun (631,3131 kg/jam)
dan beroperasi selama 330 hari kerja dalam setahun. Lokasi pabrik yang
direncanakan adalah di daerah hilir Sungai Silau, Daerah Asahan, Sumatera Utara
dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 24.420 m2. Tenaga kerja yang
dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 142 orang. Bentuk badan usaha
yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang
Direktur dengan struktur organisasi adalah organisasi garis dan staff.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik nitrometana, adalah:
- Modal Investasi

: Rp 210.892.731.850,-

- Biaya Produksi

: Rp 345.238.163.830,-

- Hasil Penjualan

: Rp 447.749.953.200,-

- Laba Bersih

: Rp 71,416.961.296,-

- Profit Margin

: 22,78 %

- Break Event Point

: 55,59 %

- Return of Investment

: 21,72 %

- Return of Network

: 36,21%

- Pay Out Time

: 4,6 tahun

- Internal Rate of Return : 38,38 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik
pembuatan nitrometana ini layak untuk didirikan.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Hal
KATA PENGANTAR ..............................................................................................i
INTISARI .............................................................................................................. iii

DAFTAR ISI ..........................................................................................................iv
DAFTAR TABEL ............................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. xi
BAB I

BAB II

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

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

1.2

Perumusan Masalah .................................................................... I-2

1.3

Tujuan Pra Rancangan Pabrik ..................................................... I-2

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

Gambaran Umum Nitrometana .................................................. II-1

2.2

Sifat-sifat Bahan ........................................................................ II-1
2.2.1 Nitrometana (CH3NO2) .................................................... II-1
2.2.2Metana (CH4) ..................................................................... II-2
2.2.3 Asam Nitrat (HNO3).......................................................... II-2
2.2.4 Hidrogen Klorida .............................................................. II-2

BAB III

2.3

Pembuatan Nitrometana ............................................................. II-3

2.4

Alasan Pemilihan Proses ............................................................ II-5

2.5

Proses Pembuatan Nitrometana .................................................. II-5

2.6

Unit Pengolahan Limbah ........................................................... II-8

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

Mixer (M-101) ..........................................................................III-1

3.2

Reaktor (R-201) ........................................................................III-2

3.3

Tangki Penampungan Sementara (TK-101) ...............................III-3

3.4

Knock-Out Drum (V-301) .........................................................III-3

3.5

Menara Oksidasi .......................................................................III-4

3.6

Menara Absorbsi ......................................................................III-5

3.7

Kolom Destilasi I ......................................................................III-5
3.7.1 Kondensor Destilasi I .......................................................III-6

Universitas Sumatera Utara

3.7.2 Reboiler Destilasi I ...........................................................III-6
3.8

Kolom Destilasi II.....................................................................III-6
3.8.1 Kondensor Destilasi II ......................................................III-7
3.8.2 Reboiler Destilasi II .........................................................III-7

3.9
BAB IV

PSA ..........................................................................................III-8

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

Vaporizer (E-102) .................................................................... IV-1

4.2

Mixer (M-101) ......................................................................... IV-1

4.3

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

4.4

Reaktor (R-201) ....................................................................... IV-2

4.5

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

4.6

Knock-Out Drum (V-301) ........................................................ IV-2

4.7

Menara Oksiadasi (T-303) ....................................................... IV-3

4.8

Absorber (T-303) ..................................................................... IV-3

4.9

Heater (E-302)......................................................................... IV-3

4.10 Destilasi I (T-301).................................................................... IV-3
4.11 Destilasi II (T-302) .................................................................. 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 Pabrik ........................................................ VI-6

6.3

Keselamatan Kerja Pada Pabrik Pembuatan Nitrometana ......... VI-6

6.3.1 Pencegahan Terhadap Kebakaran dan Ledakan ..................... VI-6
6.3.2 Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis ................................. VI-8
6.3.3 Pencegahan Terhadap Bahaya Listrik .................................... VI-9
6.3.4 Menggunakan Alat Pelindung Diri (ADP) ............................. VI-9
6.3.5 Penyediaan Poliklinik di Lokasi Pabrik .............................. VII-11
BAB VII UTILITAS....................................................................................... VII-1
7.1

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

7.2

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

7.2.1 Penyaringan (Screening) ...................................................... VII-6
7.2.2 Klarifikasi ............................................................................ VII-6

Universitas Sumatera Utara

7.2.3 Filtrasi ................................................................................. VII-7
7.2.4 Demineralisasi .................................................................... VII-8
7.2.5 Deaerator .......................................................................... VII-11

BAB VIII

BAB IX

7.3

Kebutuhan Listrik ................................................................. VII-11

7.4

Kebutuhan Bahan Bakar ....................................................... VII-12

7.5

Spesifikasi Peralatan Utilitas................................................. VII-13

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

Landasan Teori ...................................................................... VIII-1

8.2

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

8.3

Tata Letak pabrik ................................................................... VIII-4

8.4

Perincian Luas Tanah ............................................................ VIII-7

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

Organisasi Perusahaan ........................................................... IX-1

9.2

Manajemen Perusahaan ........................................................... IX-5

9.3

Bentuk Hukum Badan Usaha ................................................... IX-7

9.4

Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ...................... IX-9

9.4.1

Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ............................. IX-9

9.4.2

Dewan Komisaris ................................................................ IX-9

9.4.3

Direktur .............................................................................. IX-9

9.4.4

Staf Ahli ........................................................................... IX-10

9.4.5

Sekretaris .......................................................................... IX-10

9.4.6

Manejer Produksi .............................................................. IX-10

9.4.7

Manejer Teknik ................................................................ IX-10

9.4.8

Manejer Umum dan Keuangan .......................................... IX-10

9.4.9

Manajer Pembelian dan Pemasaran ................................... IX-11

9.5

Sistem Kerja .......................................................................... IX-11

9.5.1

Karyawan Non Shift .......................................................... IX-11

9.5.2

Karyawan Shift ................................................................. IX-12

9.6

Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ............................ IX-14

9.7

Sistem Penggajian ................................................................. IX-16

9.8

Kesejahteraan Tenaga Kerja .................................................. IX-18

Universitas Sumatera Utara

BAB X

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 (TC) ............................ X- 4
10.2.1

Biaya Tetap (BPT)/ Fixed Cost (FC) .................................. X- 4

10.2.2

Biaya Variable (BV)/ Variable Cost (VC) .......................... X- 4

10.3 Total Penjualan (Total Sales) .................................................... X- 5
10.4 Bonus Perusahaan ..................................................................... X- 5
10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ...................................................... X- 5
10.6 Analisa Aspek Ekonomi ........................................................... X- 5

BAB XI

10.6.1

Profit Margin (PM) ............................................................ X- 5

10.6.2

Break Evan Point (BEP)..................................................... X- 6

10.6.3

Retrun On Investmen (ROI)................................................ X- 6

10.6.4

Pay Out Time (POT) .......................................................... X- 7

10.6.5

Return On Network (RON) ................................................. X- 7

10.6.6

Internal Rate Of Return (IRR) .......................................... X- 8

KESIMPULAN ....................................................................................XI

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................xii
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA .................................... LA-1
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS..................................... LB-1
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN .................. LC-1
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITASLD-1
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI................................... LE-1

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 1.1

Data Statistika Kebutuhan Nitrometana Indonesia..................... I-2

Tabel 3.1 Neraca Massa Mixer (SM-101) ................................................. III-1
Tabel 3.2 Neraca Massa Reaktor (R-201) ................................................ III-2
Tabel 3.3 Neraca Massa Tangki Penampungan Sementara (TK-101) ........ III-3
Tabel 3.4 Neraca Massa Knock-Out Drum (V-301) .................................. III-3
Tabel 3.5

Neraca Massa Menara Oksidasi ................................................ III-4

Tabel 3.6

Neraca Massa Menara Absorbsi ................................................ III-5

Tabel 3.7

Neraca Massa Destilasi I ........................................................... III-5

Tabel 3.8

Neraca Massa Kondensor Destilasi I ......................................... III-6

Tabel 3.9

Neraca Massa Reboiler Destilasi I ............................................ III-6

Tabel 3.10 Neraca Massa Destilasi II ......................................................... III-6
Tabel 3.11 Neraca Massa Kondensor Destilasi II........................................ III-7
Tabel 3.12 Neraca Massa Reboiler Destilasi II ........................................... III-7
Tabel 3.13 Neraca Massa PSA ................................................................... III-8
Tabel 4.1 Neraca Panas Vaporizer (E-102) ............................................... IV-1
Tabel 4.2 Neraca Panas Mixer (M-101) .................................................... IV-1
Tabel 4.3 Neraca Panas Heater (E-101).................................................... IV-1
Tabel 4.4 Neraca Panas Reaktor (R-201) .................................................. IV-2
Tabel 4.5 Neraca Panas Cooler (E-201).................................................... IV-2
Tabel 4.6

Neraca Panas Knock-Out Drum (V-301) ................................... IV-2

Tabel 4.7

Neraca Panas Menara Oksidasi (T-303) ................................... IV-3

Tabel 4.8

Neraca Panas Absorber (T-304) ............................................... IV-3

Tabel 4.9

Neraca Panas Heater (E-302).................................................... IV-3

Tabel 4.10 Neraca Panas Keseluruhan Kolom Destilasi I ........................... IV-3
Tabel 4.11 Neraca Panas Keseluruhan Kolom Destilasi II .......................... IV-4
Tabel 6.1

Daftar Instrumentasi Pada Pra-Rancangan ............................... VI-4

Tabel 7.1

Kebutuhan Uap ......................................................................... VII-1

Tabel 7.2

Kebutuhan Air Pendingin pada Alat .......................................... VII-2

Tabel 7.3

Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan ............................... VII-4

Tabel 7.4

Kualitas Air Sungai Silau, Asahan ............................................ VII-5

Universitas Sumatera Utara

Tabel 8.4

Perincian Luas Areal Pabrik...................................................... VIII-7

Tabel 9.1

Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikannya .......................... IX-14

Tabel 9.2

Perincian Gaji Pegawai ............................................................. IX-16

Tabel LA.1 Konstanta Antoine Komponen ............................................... LA-18
Tabel LA.2 Trial Temperatur Umpan Masuk Kolom Destilasi I ................ LA-18
Tabel LA.3 Trial Titik Embun Distilat ...................................................... LA-19
Tabel LA.4 Trial Titik Gelembung Bottom ............................................... LA-19
Tabel LA.5 Penentuan Tekanan Relatif Umpan ........................................ LA-20
Tabel LA.6 Trial Temperatur Umpan Masuk Kolom Destilasi II .............. LA-25
Tabel LA.7 Trial Titik Embun Distilat Destilasi II .................................... LA-25
Tabel LA.8 Trial Titik Gelembung Bottom Destilasi II ............................. LA-26
Tabel LA-9 Trial Φ untuk Destilasi II ....................................................... LA-26
Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas ............................................................. LB-1
Tabel LB.2 Kapasitas Panas Cairan .......................................................... LB-2
Tabel LB.3 Nilai Gugus pada Perhitungan CpL dengan Metode Chueh dan
Swanson ................................................................................ LB-2
Tabel LB.4 Data Titik Didih dan Panas Laten........................................... LB-2
Tabel LB.5 Panas Reaksi Pembentukan .................................................... LB-2
Tabel LB.6 Neraca Panas Vaporizer (E-102) ............................................ LB-6
Tabel LB.7 Neraca Panas Heater (E-101) ................................................. LB-10
Tabel LB.8 Panas Reaksi pada 4500C ....................................................... LB-18
Tabel LB.9 Panas Reaksi pada 4000C ....................................................... LB-19
Tabel LB.10 Panas Reaksi pada 4000C ....................................................... LB-19
Tabel LB.11 Panas Reaksi pada 4000C ....................................................... LB-20
Tabel LB.12 Panas Reaksi pada 4000C ....................................................... LB-21
Tabel LB.13 Neraca Panas Reaktor (R-201) ............................................... LB-22
Tabel LB.14 Neraca Panas Cooler (E-201) ................................................. LB-28
Tabel LB.15 Neraca Panas Knock-Out Drum ............................................. LB-34
Tabel LB.16 Neraca Panas Menara Oksidasi ............................................. LB-36
Tabel LB.17 Panas Keluar Absorber .......................................................... LB-37
Tabel LB.18 Neraca Panas Absorber (T-304) ............................................. LB-37
Tabel LB.19 Neraca Panas Heater (E-302) ................................................. LB-40

Universitas Sumatera Utara

Tabel LE.1

Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya .....................LE-2

Tabel LE.2

Harga Indeks Marshall dan Swift..............................................LE-4

Tabel LE.3

Estimasi Harga Peralatan Proses...............................................LE-7

Tabel LE.4

Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah......LE-9

Tabel LE.5

Biaya Sarana Transportasi.........................................................LE-11

Tabel LE.6

Perincian Gaji Pegawai..............................................................LE-15

Tabel LE.7

Perincian Biaya Kas...................................................................LE-16

Tabel LE.8

Perincian Modal Kerja...............................................................LE-17

Tabel LE.9

Aturan Depresiasi RI No.17 Tahun 2000..................................LE-18

Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UU RI
No.17 Tahun 2000................................................................... LE-19
Tabel LE.11 Hubungan antara Biaya Tetap, biaya Variabel, Total Biaya Produksi
dan Hasil Penjualan ....... ................................................................LE-28
Tabel LE.12 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)........................LE-30

Universitas Sumatera Utara

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Perkembangan industri di Indonesia khususnya industri kimia terus
mengalami peningkatan. Meskipun sempat dilanda krisis ekonomi sampai saat ini,
namun dengan usaha-usaha tertentu yang dilakukan pemerintah, sektor ini mulai
bangkit lagi. Dengan bangkitnya sektor ini, maka peningkatan unsur-unsur
penunjang industri juga makin meningkat, termasuk bahan-bahan pembantu dan
penunjang.
Sebagai salah satu negara yang sedang berkembang, bangsa Indonesia
memiliki kewajiban untuk melakukan pembangunan di segala bidang. Salah satunya
adalah di sektor ekonomi, yang sedang digiatkan oleh pemerintah untuk mencapai
kemandirian perekonomian nasional. Untuk mencapai tujuan ini, pemerintah
menitikberatkan di sektor industri.
Sektor industri dalam pembangunan semakin berperan sangat strategis karena
merupakan motor penggerak pembangunan. Sektor ini diharapkan disamping sebagai
penyerap tenaga terbesar, penghsil devisa, juga sebagai pemacu pertumbuhan
ekonomi yang tinggi. Hal ini akan dapat dicapai jika kita menyadari adanya peluang
dan tantangan dalam liberalisasi perdagangan dunia dan kemampuan kita untuk
mengatasi hambatan dalam pembangunan sektor industri. Untuk mencapai tujuan
tersebut, dapat dilakukan dengan mengurangi impor bahan-bahan kimia dan memacu
peningkatan pemanfaatan bahan industri dalam negeri.
Hingga saat ini sebagian kebutuhan industri dalam negeri masih harus
diimpor dari luar negeri. Salah satu contoh produksi kimia tersebut adalah
Nitrometana. Nitrometana merupakan bahan kimia yang diperoleh dari nitrasi
metana pada suhu tinggi. Aplikasi penggunaan Nitrometana adalah sebagai pelarut
dalam ekstraksi, intermediate dalam sintesa organik, dalam industri farmasi,
pestisida,

bahan peledak,

dan

juga

sebagai

bahan

bakar

mobil

balap.

(www.wikipedia.com, 2008)

Universitas Sumatera Utara

Tabel 1.1 Data Statistik Kebutuhan Nitrometana Indonesia
Tahun

Kebutuhan nitrometana (kg)

2006

892,322

2007

946,206

Jan –Agustus 2008

613,322

(BPS, 2006-2008)

1.2 Rumusan Masalah
Kebutuhan bahan kimia Nitrometana mengalami peningkatan setiap tahun.
Dan selama ini kebutuhan akan nitrometana tersebut diperoleh dari negara lain
melalui impor. Tentu hal ini menimbulkan masalah tersendiri karena akan dalam
proses impor tersebut akan memerlukan biaya impor dan harga belinya akan lebih
mahal dibanding jika nitrometana tersebut diproduksi sendiri di Indonesia.

1.3 Tujuan Prarancangan Pabrik
Tujuan prarancangan pabrik pembuatan Nitrometana dari metana dengan
proses nitrasi adalah untuk menerapkan disiplin ilmu teknik kimia khususnya
dibidang prarancangan, proses dan operasi teknik kimia sehingga akan memberikan
gambaran kelayakan prarancangan pabrik pembuatan Nitrometana.
Tujuan lain dari pra perancangan pabrik pembuatan Nitrometana ini adalah
untuk memenuhi kebutuhan Nitrometana dalam negeri yang selama ini masih
diimpor dari negara lain dan selanjutnya akan dikembangkan untuk tujuan ekspor.
Selain itu, diharapkan dengan berdirinya pabrik ini akan memberi lapangan
pekerjaan dan memicu peningkatan produktivitas rakyat yang pada akhirnya akan
meningkatkan kesejahteraan rakyat.

Universitas Sumatera Utara

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1

Gambaran Umum Nitrometana
Nitrometana merupakan senyawa organik yang memiliki rumus molekul

CH3NO2. Nitrometana memiliki nama lain Nitrokarbol. Nitrometana ini merupakan
senyawa organik nitro yang paling sederhana. Nitrometana pertamakali diproduksi
pada tahun 1872 oleh Kolbe dan diproduksi secara komersial dari nitrasi propane
dalam fasa uap. Senyawa ini biasanya digunakan sebagai pelarut, seperti pelarut pada
proses ekstrkasi. Tetapi kadang-kadang juga digunakan dalam dunia farmasi, indusrti
pestisida, bahan baku peledak, serat, dan juga digunakan sebagai bahan bakar mobil
balap.
Pada umumnya produksi metana diperoleh dari nitrasi gas metana. Reaksi ini
terjadi pada suhu 3000C-4500C. Reaksi antara asam nitrat dan gas metana ini
merupakan reaksi eksotermik. (www.wikipedia.com, 2009)

2.2 Sifat-Sifat Bahan
2.2.1 Nitrometana (CH3NO2)
•

Berat molekul

: 61,041 gr/mol

•

Densitas

: 1,138 gr/cm3, pada fasa cair

•

Titik leleh

: -290C

•

Titik didih

: 101,20C

•

Kelarutan dalam air pas 200C

: 10,5 gr / 100 ml

•

Viskositas

: 0,61 mPa pada 250C

•

Specific gravity

: 1,136

•

Flash point

: 360C

•

Merupakan cairan tidak berwarna
(Kirk, R.E. dan Othmer, D.F. 1981.)

2.2.2 Metana (CH4)
•

Densitas

: 0.717 kg/m3, gas
415 kg/m3 liquid

Universitas Sumatera Utara

•

Berat molekul

: 16,042 gr/mol

•

Titik leleh

: -182.5 °C

•

Titik didih

: -161.6 °C

•

Flash point

: -1880C

•

Spesifik gravity

: 0,554 pada suhu 700F

•

Kelarutan dalam air

: 3,5 mg/100 mL (17 °C)

•

Dalam temperatur kamar merupakan gas yang tidak berwarna
(www.wikipedia.com, 2009)

2.2.3 Asam Nitrat (HNO3)
•

Densitas

: 1,5129 g/ml

•

Berat molekul

: 63 gr/mol

•

Titik leleh

: -41,60C

•

Titik didih

: 83,40C

•

Viskositas

: 0,9 cp

•

Pada suhu ruangan merupakan cairan tidak berwarna
(Kirk, R.E. dan Othmer, D.F. 1981.)

2.3.4 Hidrogen klorida (HCl) 37%
•

Berat molekul

: 36,5

•

Titik lebur

: 54,5°C

•

Titik didih

: 85,1°C

•

Densitas (25°C)

: 1,184 kg/l

•

Tekanan uap pada 20oC

: 42,6 bar

•

Tekanan kritik

: 82,58 bar

•

Temperatur kritik

: 51,4oC

•

Panas laten uap pada 20oC

: 443,38 kJ/kg

•

Larut dalam air
(www.wikipedia.com, 2009)

Universitas Sumatera Utara

2.3 Pembuatan Nitrometana
Nitrasi merupakan proses kimia yang umum yang menggabungkan senyawa
nitro dengan suatu senyawa kimia. Contohnya konversi gliserin menjadi nitrogliserin
dan juga konversi toluena menjadi trinitrotoluena. Ada dua cara pembuatan
nitrometana yaitu:
1. Proses produksi nitrometana dengan reaksi antara natrium kloroasetat dan
natrium nitrat.
Nitrometana dapat diproduksi dengan mereaksikan natrium kloroasetat
dengan natrium nitrat. Reaksinya adalah:
ClCH2COONa + NaNO2 + H2O

CH3NO2

+

NaCl

+

NaHCO3
2. Proses produksi nitrometana dengan proses nitrasi metana dan nitrasi
senyawa hidrokarbon lainnya.
Pembuatan Nitrometana dilakukan dengan proses nitrasi pada gas metana. Reaksi
antara metana dan asam nitrat ini berlangsung dalam reaktor dengan kondisi operasi
pada suhu 300-4500C, dan berlangsung secara eksoterrmis. Pembuatan Nitrometana
dengan proses ini memiliki tahap-tahap berikut:

a. Tahap persiapan bahan baku
Asam nitrat yang digunakan dalam proses harus dalam bentuk fasa gas, oleh
karena itu perlu dilakukan perlakuan awal untuk mengubah asam nitrat dari fasa cair
menjadi fasa gas. Asam nitrat cair diubah menjadi fasa gas dengan menggunakan
vaporizer. Keluaran vaporizer dialirkan untuk dipanaskan bersama dengan metana.
Metana dialirkan dari tangki penampungan dengan menggunakan blower. Pemanasan
dilakukan dengan preheater sampai suhu 4000C dan 5 atm.

b. Tahap reaksi metana menjadi Nitrometana
Campuran antara asam nitrat dan metana dari preheater dialirkan ke dalam
reaktor yang beroperasi pada suhu 400oC dan 5 atm. Pada kondisi reaktor ini, CH4
dan HNO3 akan bereaksi menjadi Nitrometana (CH3NO2). Reaksi ini merupakan
proses nitrasi, yang menggunakan HCl sebagai aktif agentnya. Reaksi berlangsung

Universitas Sumatera Utara

secara eksoterm. Selain nitrometana juga akan terdapat produk lain sebagai hasil
samping dari reaksi tersebut. Reaksi yang terjadi pada reaktor antara lain:
1. CH4 + HNO3

CH3NO2 + H2O

2. HNO3

2NO2 + H2O

3. 4HNO3

4NO + 3O2 + 2H2O

4. CH4 + 2O2

CO2 + 2H2O

5. 2CH4 + O2

2CO + 4H2

c. Tahap pendinginan
Nitrometana dan hasil samping lainnya keluar dari reaktor pada suhu 400oC,
semuanya dalam fasa gas. Untuk memperoleh produk dilakukan pendinginan dengan
menggunakan refrigerant hingga mencapai suhu 48oC. Adapun yang mengalami
kondensasi antara lain nitrometana, HCl, HNO3 , dan H2O. Selanjutnya campuran
antara gas dan cairan ini dilairkan ke separator untuk memisahkan gas dari cairan.

d. Tahap pemisahan
Pada tahap ini digunakan separator KO drum, untuk memisahkan fasa cair
dengan fasa gas. Fasa gas akan terpisah dan mengalir melalui bagian atas, dan
dialirkan ke menara oksidasi. Pada tahap ini akan terjadi reaksi oksidasi untuk
mengubah NO menjadi NO2 dan CO menjadi CO2. Adapun reaksi yang terjadi pada
tahap ini adalah:

2NO + O2

2NO2

CO

2CO2

+ O2

Kemudian dari menara oksidasi dialirkan ke menara absorbsi untuk
mengambil NO2 dan mengubahnya menjadi HNO3 untuk dipakai kembali menjadi
umpan nitrasi. Pada absorbsi ini, yang dipakai sebagai absorber adalah air. Rekasi
yang terjadi pada absorbsi NO2 ini adalah:
4NO2 + O2 + 2H2O

4HNO3

Universitas Sumatera Utara

HNO3 yang terbentuk adalah dalam fasa cair sehingga akan mengalir melalui
bagian bawah dan akan dikembalikan sebagai umpan. Sedangkan sisanya yaitu gas
CH4 serta beberapa gas yang lain akan dipisahkan dengan alat PSA (Pressure Swing
Adsorption), untuk memisahkan gas CH4 murni, dan gas CH4 tersebut akan
dikembalikan melalui bagian atas ke umpan CH4.
Fasa cair pada separator KO drum yang mengandung nitrometana, asam
nitrat, air dan HCl akan dialirkan kebagian bawah untuk dipisahkan, guna
memperoleh produk yang diinginkan. Pemisahannya adalah dengan menggunakan 2
tahap destilasi. Destilasi I akan memisahkan nitrometana dari campuran cairan
tersebut. Pada bagian bawah destilasi dihasilkan cairan yang kaya nitrometana,
sedangkan pada bagian atas terdapat HCl, HNO3, dan

air.

Pada bagian atas

diasumsikan tidak ada CH3NO2 dan jumlah airnya diatur untuk konsentrasi HNO3
60% dan HCl 37%.
Bagian bawah akan dialirkan ke kolom destilasi II, untuk memisahkan
nitrometana dari larutannya sehingga didapat nitrometana 99,5%
(Jacquinot, Bernad Dou)

2.4 Alasan Pemilihan Proses
Pada pra rancangan pabrik pembuatan nitrometana, proses yang dipilih
adalah dengan proses nitrasi metana. Pemilihan proses ini dilakukan dengan
pertimbangan bahwa kandungan metana lebih besar dalam gas alam dibanding
senyawa alkana dan hidrokarbon lainnya. Sehingga pemakaian alkana sebagai bahan
baku pembuatan nitrometana ini akan menghasilkan nitrometana lebih banyak
dibandingkan senyawa alkana lainnya.
2.5 Deskripsi Proses Pembuatan Nitrometana
Pembuatan Nitrometana dilakukan dengan proses nitrasi pada gas metana.
Reaksi antara metana dan asam nitrat ini berlangsung dalam reaktor dengan kondisi
operasi pada

suhu 300-4500C, dan berlangsung secara eksoterrmis. Pembuatan

Nitrometana memiliki tahap-tahap berikut:

Universitas Sumatera Utara

a. Tahap persiapan bahan baku
Bahan baku untuk pembuatan nitrometana adalah gas metana dan asam nitrat.
Asam nitrat yang digunakan dalam proses harus dalam bentuk fasa gas, oleh karena
itu perlu dilakukan perlakuan awal untuk mengubah asam nitrat dari fasa cair
menjadi fasa gas. Dari tangki penampungan (F-101), asam nitrat cair pada suhu 300 C
dan 1 atm diubah menjadi fasa gas dengan menggunakan vaporizer (E-101) dimana
titik didih asam Nitrat adalah 830C, sehingga vaporizer (E-101) dioperasikan pada
suhu 1000C dan 2,5 atm. Keluaran vaporizer (E-101) dialirkan untuk dipanaskan
bersama dengan metana. Metana dialirkan dari PUGN dengan menggunakan blower
(B-101) pada suhu 300C dan 1 atm. Pemanasan dilakukan dengan preheater (E-102)
sampai suhu 4000C dan 5 atm.

b. Tahap reaksi metana menjadi Nitrometana
Campuran antara asam nitrat dan metana dari preheater (E-102) dialirkan ke
dalam reaktor (R-201) yang beroperasi pada suhu 400oC dan 5 atm. Pada kondisi
reaktor ini, CH4 dan HNO3 akan bereaksi menjadi Nitrometana (CH3NO2). Reaksi
berlangsung secara eksoterm. Untuk menjaga reaktor agar tetap stabil, maka
digunakan jaket pendingin agar suhu reaktor tetap terjaga pada keadaan 400oC.
Selain nitrometana juga akan terdapat produk lain sebagai hasil samping dari reaksi
tersebut. Reaksi yang terjadi pada reaktor (R-201) antara lain:
1. CH4 + HNO3

CH3NO2 + H2O

2. HNO3

2NO2 + H2O

3. 4HNO3

4NO + 3O2 + 2H2O

4. 2CH4 + O2

2CO + 4H2

5. CH4 + 2O2

CO2 + 2H2O

c. Tahap pendinginan
Nitrometana dan hasil samping lainnya keluar dari reaktor (R-201) pada suhu
400oC, semuanya dalam fasa gas. Untuk memperoleh produk dilakukan pendinginan
pada cooler (E-201) dengan menggunakan refrigeran hingga mencapai suhu 48oC,
sehingga zat kimia yang mempunyai titik didih diatas 48oC akan mengalami
kondensasi. Adapun yang mengalami kondensasi antara lain

nitrometana, HCl,

Universitas Sumatera Utara

HNO3, dan H2O. Selanjutnya campuran antara gas dan cairan ini dilairkan ke
separator (V-301) untuk memisahkan gas dari cairan.

d. Tahap pemisahan
Pada tahap ini digunakan separator KO drum, untuk memisahkan fasa cair
dengan fasa gas. Pemisahan diasumsikan 100%. Fasa gas akan terpisah dan mengalir
melalui bagian atas, dan dialirkan ke menara Oksidasi (T-302). Pada tahap ini akan
terjadi reaksi oksidasi untuk mengubah NO menjadi NO2 dan mengubah NO2
menjadi HNO3 sehingga pada tahap ini ada penambahan O2 dan H2O. Adapun reaksi
yang terjadi pada tahap ini adalah:

2NO + O2
2CO + O2

2NO2
2CO2

Kemudian dari menara oksidasi dialirkan ke menara absorbsi untuk
mengambil NO2 dan mengubahnya menjadi HNO3 untuk dipakai kembali menjadi
umpan nitrasi. Pada absorbsi ini, yang dipakai sebagai absorber adalah air. Reaksi
yang terjadi pada absorbsi NO2 ini adalah:
4NO2 + O2 + 2H2O

4HNO3

HNO3 yang terbentuk adalah dalam fasa cair sehingga akan mengalir melalui
bagian bawah dan akan dikembalikan sebagai umpan. Sedangkan sisanya yaitu gas
CH4 serta beberapa gas yang lain akan dimasukkan ke PSA (Pressure Swing
Adsorption) untuk mengambil CH4 dari campuran gas. CH4 dari PSA akan
dikembalikan melalui bagian atas ke umpan CH4 setelah melalui pendinginan.
Fasa cair pada separator KO yang mengandung nitrometana, asam nitrat, air,
dan HCl akan dialirkan kebagian bawah untuk dipisahkan, guna memperoleh produk
yang diinginkan. Pemisahannya adalah dengan menggunakan 2 tahap destilasi.
Destilasi I ini akan memisahkan nitrometana dari campuran cairan tersebut.
Pada bagian bawah destilasi dihasilkan cairan yang kaya nitrometana, sedangkan
pada bagian atas terdapat HCl, HNO3, dan air. Pada destilasi ini, diasumsikan tidak
ada nitrometana yang ikut ke bagian atas.HNO3 dan HCl pada bagian atas akan di set
menjadi HNO3 60% dan HCl 37 % kemudian akan dikirim ke tangki penampungan
sementara untuk dipakai kembali sebagai umpan.

Universitas Sumatera Utara

Produk bawah akan dialirkan tahap destilaasi II untuk mendapatkan produk
yang diinginkan yaitu Nitrometana 99,5% sedangkan produk atas menara destilasi
akan dibuang sebagai limbah. (Jacquinot, 1986 )

Universitas Sumatera Utara

1

Universitas Sumatera Utara

Saturated Steam
Air Pendingin
FC

PC

35

Refrigeran
T-305
34

C-303

B-304
32

PC

C-302
FC

36

Air Proses

33
FC

P-310

T-304

B-303
30

FC

T-303

FC

FC

FC

31

TC

P-319

FC

CH4

M-101

2

1

B-101

B-101

FC

7
E-101

FC

PI

B-102

8

B -301

C-101

HNO3 60%

3

FC

PI

R-201

9

B-302

F-101

LI

LC
FC

FC

FC

4
TC

TK-101

E-102

11

V-301

TC
FC

TC

6
LI

FC

FC

FC

P-101

HCl 37%

TC

15

10
PI

PC

E-201

PI

16

TI

13

C-101

E-302

P-201

P-103
FC

LI

LC

22

V- 303

PC

5
FC

FC

TC

23

TI

FC

PI

17

FC
FC

E-301

FC

19

P-301

V- 304

LC

18
T301

14
C-301

E-304

FC

FC

F-102

P-102

Oksigen

29

12

P-303

24

P-304
FC

TC

PI

25

T302
FC

LI

27

21

E-303
20

P- 307

P-308

TC

P-305
LI

E-305
26
P-302
FC

P-306

28
FC

F-301

L
I

LI

Steam bekas
Air Pendingin Bekas

Refrigeran Bekas

Universitas Sumatera Utara

Limbah

1

BAB III
NERACA MASSA

Kapasitas produksi

: 5.000 ton/thn atau 631,3131 kg/jam

Waktu bekerja / tahun

: 330 hari

Satuan Operasi

: kg/jam

Kemurnian produk

: 99,5%

Massa nitrometana murni

: 628,1566 kg

3.1 Mixer (M-101)
Tabel 1.1 Neraca Massa Mixer (M-101)
Alur 2
Komponen BM
CH4

Kg/jam

Alur 37
Kmol/jam Kg/jam

16,0425 195,6490

HNO3

63

12,1957 374,6153

Alur 3
Kmol/jam Kg/jam
23,3514

Kmol/jam

0,0000

0,0000 1199,7144

19,0431

HCl

36,5

0,0000

12,3980

0,3397

H2O

18

0,0000

817,8096

45,4339

2029,9221

64,8166

TOTAL
Alur 7
Komponen Kg/jam
CH4

Kmol/jam

570,2643

35,5471

1199,7144

19,0431

HCl

12,3980

0,3397

H2O

817,8096

45,4339

2600,1863

100,3637

HNO3

Universitas Sumatera Utara

3.2 Reaktor (R-201)
Tabel 3.2 Neraca Massa Reaktor
Komponen
BM

CH4
HNO3
HCl
H2O
CHE3NO2
CO2
CO
NO2
NO
H2
O2
TOTAL

16,0425
63
36,5
18
61,0401
44,0095
28,01
46,0055
30,0061
2,0159
31,9988

(kg/jam)
570,2643
1199,7144
12,3980
817,8096
0
0
0
0
0
0
2600,186321

Alur Masuk
Alur Keluar
Alur 8
Alur 9
Kmol/jam
kg/jam kmol/jam
35,5471 382,2605 23,8280
19,0431 347,4747
5,5155
0,3397
12,3980
0,3397
45,4339 1056,8049 58,7114
650,9394 10,6641
26,0019
0,5908
13,0009
0,4642
52,0037
1,1304
52,0037
1,7331
1,8714
0,9283
5,3982
0,1687
100,36372 2600,1575 104,0741

Universitas Sumatera Utara

3.3 Tangki Penampungan Sementara (TK-101)
Tabel 3.3 Neraca Massa Tangki Penampungan Sementara (TK-101)
Masuk
Alur 4

Alur 5

Komponen kg/jam
HNO3
HCl

Keluar

kmol/jam kg/jam

770,3603

12,2279

0

kmol/jam Kg/jam

0
1,2398

H2O

513,5735 28,5319

2,111

Total

1283,9338 40,7598

3,3508

2029,9221

64,4339

Alur 37

Alur 6

kmol/jam kg/jam

kmol/jam

429,3541

6,8151

1199,7144

19,0431

11,1582

0,3057

12,3980

0,3397

0,1173 305,2353

16,9575

817,8096

45,4339

0,0340

0,1512

745,7477

24,0784 2029,9221

64,4339

2029,9221

64,4339

3.4 Knock Out Drum (V-301)
Tabel 3.4 Neraca Massa Knock Out Drum (V-301)
Masuk
Keluar
Komponen
BM
Alur 11
Alur 12
Alur 13
Kg/jam
Kmol/jam Kg/jam
Kmol/jam
Kg/jam
Kmol/jam
CH4
16,0425
382,2605
23,8280 382,2605
23,8280
0,0000
0,0000
HNO3
63
347,4747
5,5155
347,4747
5,5155
HCl
36,5
12,3980
0,3397
12,3980
0,3397
H2O
18 1056,8049
58,7114
1056,8049
58,7114
CHE3NO2
61,0401
650,9394
10,6641
650,9394
10,6641
CO2
44,0095
26,0019
0,5908 26,0019
0,5908
CO
28,01
13,0009
0,4642 13,0009
0,4642
NO2
46,0055
52,0037
1,1304 52,0037
1,1304
NO
30,0061
52,0037
1,7331 52,0037
1,7331
H2
2,0159
1,8714
0,9283
1,8714
0,9283
O2
31,9988
5,3982
0,1687
5,3982
0,1687
TOTAL
2600,1575 104,0741 532,5403
28,8435
2067,6172
75,2307

Universitas Sumatera Utara

3.5 Menara Oksidasi (T-303)
Tabel 3.5 Neraca Massa Menara Oksidasi
Masuk
Komponen

BM

Alur 12

Alur 29

Kg/jam Kmol/jam

Kg/jam Kmol/jam

CH4

16,0425 382,2605

CO2

44,0095

26,0019

0,5908

28,01

13,0009

0,4642

NO2

46,0055

52,0037

1,1304

NO

30,0061

52,0037

1,7331

H2

2,0159

1,8714

0,9283

O2

31,9988

5,3982

0,1687 27,6276

0,8634

532,5403

28,8435 27,6276

0,8634

CO

Total

23,8280

Keluar
30
Kg/jam

Kmol/jam

382,2605

23,8280

44,3863

1,0086

1,3001

0,0464

127,7495

2,7768

2,6002

0,0867

1,8714

0,9283

0,0000

0,0000

560,1679

28,6748

Universitas Sumatera Utara

3.6 Menara Absorbsi
Tabel 3.6 Neraca Massa Menara Absorbsi
Masuk

Keluar

Alur 30
Komponen
CH4
CO2
CO
NO2
NO
H2
HNO3
H2O
Total

Alur 33

Alur 31

Alur 32

BM
16,0425
44,0095
28,01
46,0055
30,0061
2,0159
63
18

Kg/jam
382,2605
44,3863
1,3001
127,7495
2,6002
1,8714

560,1679

Kmol/jam
23,8280
1,0086
0,0464
2,7768
0,0867
0,9283

Kg/jam

Kmol/jam Kg/jam

38,8756
38,8756

28,6748

2,1598
2,1598

Kmol/jam

116,6269
22,2146
138,8415

1,8512
1,2341
3,0854

Kg/jam
382,2605
44,3863
1,3001
0,0000
30,3741
1,8714

Kmol/jam
23,8280
1,0086
0,0464
0,0000
1,0123
0,9283

460,1924

26,8235

3.7 Kolom Destilasi I
Tabel 3.7 Neraca Massa Destilasi I
Masuk
Komponen

BM

Alur 14
Kg/jam

HNO3
HCl
H2O

63

347,4750

36,5

12,3980

61,0401

Total

Alur 17

Kmol/jam Kg/jam

18 1056,8006

CHE3NO2

Keluar

650,9394
2067,6131

Alur 21

Kmol/jam Kg/jam

Kmol/jam

5,5155 312,7275

4,9639

34,7475

0,5515

0,3397

11,1582

0,3057

1,2398

0,0340

58,7111 227,4842

12,6380

829,3164

46,0731

0,0000

650,9394

10,6641

17,9076 1516,2431

57,3228

10,6641

0,0000

75,2304 551,3700

3.7.1 Kondensor Destilasi I
Tabel 3.8 Neraca Massa Kondensor Destilasi I

Komponen BM
HNO3

Masuk
Keluar
Alur 15
Alur 17
Alur 18
kmol/jam kg/jam
kmol/jam
kg/jam
kmol/jam
kg/jam
63
34,4699 2171,6038
4,9639
312,7275
29,5060 1858,8763

HCl

36,5

2,1228

77,4837

0,3057

11,1582

1,8171

66,3255

H2O

18

87,7593

1579,6676

12,6380

227,4842

75,1213

1352,1834

61,0401

0,0000

0,0000

0,0000

0,0000

0,0000

0,0000

124,3521

3828,7552

17,9076

551,3700

106,4444

3277,3852

CHE3NO2
Total

Universitas Sumatera Utara

3.7.2 Reboiler II
Tabel 3.9 Neraca Massa Reboiler Destilasi I
Masuk

Keluar

Alur 20
Komponen BM
HNO3

Alur 19

kmol/jam kg/jam

kmol/jam

Alur 21

kg/jam

kmol/jam

kg/jam

63

1,7480

110,1263

1,1965

75,3788

0,5515

34,7475

HCl

36,5

0,1077

3,9294

0,0737

2,6895

0,0340

1,2398

H2O

18

146,0210

2628,3779

99,9479

1799,0615

46,0731

829,3164

61,0401

33,7981

2063,0423

23,1340

1412,1029

10,6641

650,9394

181,6748

4805,4759

124,3521

3289,2327

57,3228

1516,2431

CHE3NO2
Total

3.8 Kolom Destilasi II
Tabel 3.10 Neraca Massa Destilasi II
Masuk
Komponen

BM

Alur 21
Kg/jam

HNO3

Keluar
Alur 28

Kmol/jam Kg/jam

Alur 25

Kmol/jam Kg/jam

Kmol/jam

63

34,7475

0,5515

0,6313

0,0100

34,1162

0,5415

HCl

36,5

1,2398

0,0340

0,3157

0,0086

0,9241

0,0253

H2O

18

829,3164

46,0731

2,2096

0,1228 827,1068

45,9504

61,0401

650,9394

10,6641 628,1566

10,2909

22,7829

0,3732

1516,2431

57,3228 631,3131

10,4323 884,9300

46,8905

CHE3NO2
Total

Universitas Sumatera Utara

3.8.1 Kondensor Destilasi II
Tabel 3.11 Neraca Massa Kondensor Destilasi II
Masuk
Keluar
Alur 22
Alur 25
Alur 24
kmol/jam kg/jam
kmol/jam
kg/jam
kmol/jam
kg/jam
63
0,6603
41,6020
0,5415
34,1162
0,1188
7,4858

Komponen BM
HNO3
HCl

36,5

0,0309

1,1269

0,0253

0,9241

0,0056

0,2028

H2O

18

56,0329

1008,5920

45,9504

827,1068

10,0825

181,4852

61,0401

0,4551

27,7819

0,3732

22,7829

0,0819

4,9991

57,1793

1079,1029

46,8905

884,9300

10,2888

194,1728

CHE3NO2
Total

3.8.2 Reboiler Destilasi II
Tabel 3.12 Neraca Massa Reboiler Destilasi II
Masuk
Alur 26
kmol/jam kg/jam

Komponen BM
HNO3

Keluar
Alur 27
kmol/jam
kg/jam

Alur 28
kmol/jam
kg/jam

63

0,0649

4,0915

0,0549

3,4602

0,0100

0,6313

HCl

36,5

0,0560

2,0458

0,0474

1,7301

0,0086

0,3157

H2O

18

0,7956

14,3203

0,6728

12,1107

0,1228

2,2096

61,0401

66,6950

4071,0691

56,4041

3442,9125

10,2909

628,1566

67,6116

4091,5267

57,1793

3460,2136

10,4323

631,3131

CHE3NO2
Total

Universitas Sumatera Utara

3.9 PSA
Tabel 3.13 Neraca Massa PSA
BM

Alur 34

Alur 35

Alur 32
Kg/jam

Kmol/jam Kg/jam

CH4

16,0425 382,2605

23,828 374,615

CO2

44,0095

44,3862

1,0086

28,01

1,3001

0,0464

NO2

46,0055

0

0

NO

30,0061

30,3741

1,0123

H2

2,0159

1,8714

0,9283

CO

Total

460,1924

26,8235 374,615

Kmol/jam Kmol/jam
23,3514

23,3514

Kmol/jam

7,6452107

0,476559805

44,386226

1,008560106

1,300091

0,046415245

0

0

30,374088

1,012263766

1,8713699

0,928304904

374,6153

23,35143

Universitas Sumatera Utara

BAB IV
NERACA PANAS

Basis Perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan

: kJ/jam

Temperatur basis

: 250C = 298,15 K

4.1 Vaporizer (E-102)
Tabel 4.1 Neraca Panas Vaporizer
Komponen

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Umpan

43286,4630

-

Produk

-

2507231,9771

Steam

2463945,5141

-

Total

2507231,9771

2507231,9771

4.2 Mixer (M-101)
Tabel 4.2 Neraca Mixer (M-101)
Komponen

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Umpan

2507231,9771

-

Produk

-

2507231,9771

2507231,9771

2507231,9771

Total

4.3 Heater (E-101)
Tabel 4.3 Neraca Panas Heater (E-101)
Komponen

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Umpan

2507231,9771

-

Produk

-

4160668,5291

Steam

1653436,5520

-

Total

4160668,5291

4160668,5291

Universitas Sumatera Utara

4.4 Reaktor (R-201)
Tabel 4.4 Neraca Panas Reaktor (R-101)
Komponen

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Umpan

4160668,5291

-

Produk

-

4843643,6409

Qr

= r . ∆Hr

4078596,4412

Refrigerant
Total

3395621,3294

8239264,9703

8239264,9703

4.5 Cooler (E-201)
Tabel 4.5 Neraca Panas Cooler (E-201)
Komponen

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Umpan

4843643,6409

-

Produk

-

168783,3591

Air pendingin

-

4674860,2818

4843643,6409

4843643,6409

Total

4.6 Knock Out Drum (V-301)
Tabel 4.6 Neraca Panas Knockout drum
Komponen

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

168783,3591

-

Alur 12

-

23678,2297

Alur 13

-

145456,2548

168783,3591

168783,3591

Umpan
Produk :

Total

4.7 Menara Oksidasi (T-303)
Tabel 4.7 Neraca Panas menara oksidasi
Komponen
Umpan

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

23805,3978

-

Universitas Sumatera Utara

Produk
Total

-

23805,3978

23805,3978

23805,3978

4.8 Absorber (T-303)
Tabel 4.8

Neraca Panas Absorber

Komponen

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Umpan

24180,0856

-

Produk

-

24180,0856

24180,0856

24180,0856

Total

4.9 Heater (E-302)
Tabel 4.9 Neraca Panas Heater (E-302)
Komponen

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Umpan

145105,1294

-

Produk

-

2040429,1624

Steam

1895324,0330

-

Total

2040429,1624

2040429,1624

4.10 Destilasi I (T-301)
Tabel 4.10 Neraca Panas Keseluruhan Kolom Destilasi I
Komponen

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Umpan

2786932,9337

-

Destilat

-

603196,9919

Bottom
Reboiler duty
Kondensor duty
Total

1258952,8051
295842,7816

-

-

1220625,9182

3082775,7153

3082775,7153

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

4.11 Destilasi II (T-302)
Tabel 4.11 Neraca Panas Keseluruhan Kolom Destilasi II
Komponen

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Umpan

5555322,6592

-

Destilat

-

310600,4827

Bottom
Reboiler duty
Kondensor duty
Total

2947167,9243
50858,0989

-

-

2348412,3511

5606180,7581

5606180,7581

Universitas Sumatera Utara

BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
5.1 Tangki Penyimpanan HNO3 (F-101)
Fungsi

: menyimpan HNO3 60% untuk kebutuhan selama 15
hari

Bentuk

: silinder dengan alas datar dan tutup datar

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA-285 grade C

Jumlah

: 3 unit

Kondisi penyimpanan

:

•

Temperatur

: 30°C

•

Tekanan

: 1 atm = 14,696 psia

Silinder
•

Diameter

: 4,5193 m

•

Tebal

: ½ in

•

Tinggi

: 13,558 m

Head
•

Bentuk

: ellipsoidal head

•

Tebal

: ½ in

•

Tinggi

: 0,9783 m

Volume tangki

: 141,1310 m3

Tinggi total

: 12,7182 m

5.2 Tangki Penyimpanan HCl 37% (F-102)
Fungsi

: menyimpan HCl 37% untuk kebutuhan selama 60

hari
Bentuk

: silinder dengan alas datar dan tutup datar

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA-285 grade C

Jumlah

: 3 unit

Kondisi penyimpanan :
•

Temperatur

: 30°C

Universitas Sumatera Utara

•

Tekanan

: 1 atm = 14,696 psia

Silinder
•

Diameter

: 1,2758 m

•

Tebal

: ½ in

•

Tinggi

: 3,8274 m

Head
•

Bentuk

: ellipsoidal head

•

Tebal

: ½ in

•

Tinggi

: 0,3190 m

Volume tangki

: 4,8904 m3

Tinggi total

: 4,1464 m

5.3 Tangki penyimpanan Nitrometana (F-301)
Fungsi

: Untuk menyimpan Nitrometana yang dihasilkan dari
proses selama 15 hari.

Bentuk

: silinder dengan alas datar dan tutup datar

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA-285 grade C

Jumlah

: 3 unit

Kondisi penyimpanan :
•

Temperatur

: 30°C

•

Tekanan

: 1 atm = 14,696 psia

Silinder
•

Diameter

: 3,2372 m

•

Tebal

: ½ in

•

Tinggi

: 9,7116 m

Head
•

Bentuk

: ellipsoidal head

•

Tebal

: ½ in

•

Tinggi

: 0,8093 m

Volume tangki

: 79,8909 m3

Tinggi total

: 10,5209 m

Universitas Sumatera Utara

5.4 Tangki Penyimpanan Sementara (TK-101)
Fungsi

: Untuk menyimpan campuran HCl dan HNO3
sementara dari tangki umpan sebelu dialirkan ke
mixer

Bentuk

: silinder dengan alas datar dan tutup datar

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA-285 grade C

Jumlah

: 1 uni