Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Nitrometana Dari Metana Dengan Proses Nitrasi Dengan Kapasitas 6.000 Ton/Tahun

1

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN NITROMETANA
DARI METANA DENGAN PROSES NITRASI
DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 6.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia

DISUSUN OLEH :

HENNY M. ARITONANG
NIM : 040405063

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
Esa atas rahmat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas
Akhir yang berjudul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan nitrometana dari
metana dengan proses nitrasi dengan Kapasitas 6.000 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. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, Msi., sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen
Teknik Kimia FT USU.
4. Seluruh Dosen Pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani
studi.
5. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan
bantuan kepada penulis selama mengenyam pendidikan di Departemen Teknik
Kimia.
6. Dan yang paling istimewa Orang tua penulis Ayahanda dan Ibunda tersayang,
yang tidak pernah lupa memberikan motivasi dan semangat kepada penulis.
7. Abang-abang dan Kakak-kakak senior serta adik-adik junior sebagai tempat
diskusi dan yang memberikan masukan-masukan yang bermanfaat.
8. Teman-teman stambuk ‘04 tanpa terkecuali. Terimakasih buat kebersamaan dan
semangatnya.
9. Teman kelompok TA ku atas kerjasamanya dalam penulisan tugas akhir ini.

Universitas Sumatera Utara

10. Seluruh Pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu namanya yang juga turut
memberikan bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
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, April 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 400 0C dan tekanan 5 atm.
Pabrik Nitrometana ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas
6.000 ton/tahun (753,7879 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 381.740.266.439

- Biaya Produksi

: Rp 410.813.868.405

- Hasil Penjualan

: Rp 537.300.015.120.-

- Laba Bersih

: Rp 88.115.101.187

- Profit Margin

: 23,42 %

- Break Even Point

: 53,59 %

- Return on Investment

: 23,08 %

- Return on Network

: 38,47 %

- Pay Out Time

: 4,33 tahun

- Internal Rate of Return : 40,03 %
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

DAFTAR GAMBAR
Gambar 6.1 Instrumentasi pada alat .............................................................. VI-5
Gambar 8.1 Tata letak pabrik nitrometana ..................................................... VIII-8
Gambar 9.1 Struktur organisasi pabrik pembuatan nitrometana ..................... IX-20
Gambar LD.1 Sketsa sebagian bar screen, satuan mm (dilihat dari atas) ........ LD-2
Gambar LE.1 Harga peralatan untuk bucket elevator (C-111) ....................... LE-6
Gambar LE.2 Grafik BEP ............................................................................. LE-29

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 400 0C dan tekanan 5 atm.
Pabrik Nitrometana ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas
6.000 ton/tahun (753,7879 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 381.740.266.439

- Biaya Produksi

: Rp 410.813.868.405

- Hasil Penjualan

: Rp 537.300.015.120.-

- Laba Bersih

: Rp 88.115.101.187

- Profit Margin

: 23,42 %

- Break Even Point

: 53,59 %

- Return on Investment

: 23,08 %

- Return on Network

: 38,47 %

- Pay Out Time

: 4,33 tahun

- Internal Rate of Return : 40,03 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik
pembuatan nitrometana ini layak untuk didirikan.

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

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

Universitas Sumatera Utara

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:

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

Universitas Sumatera Utara

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 83 0C, 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,

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

Universitas Sumatera Utara

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

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

FC

11

V-301

TC
FC

TC

6
LI

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

23

TI

FC

TC

FC

PI

17

FC
FC

E-301

FC

P-303

24

P-304
FC

19

P-301

V- 304

LC

18
T301

14
C-301

E-304

FC

FC

F-102

P-102

Oksigen

29

12

TC

PI

25

T302
FC

LI

27

21

E-303
20

P- 307

Limbah

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

1

BAB III
NERACA MASSA

Kapasitas produksi

: 6.000 ton/thn atau 757,5757 kg/jam

Waktu bekerja / tahun

: 330 hari

Satuan Operasi

: kg/jam

Kemurnian produk

: 99,5%

Massa nitrometana murni

: 753,7879 kg

3.1 Mixer (M-101)
Tabel 3.1 Neraca Massa Mixer (M-101)
Masuk
Komponen

BM

alur 2
Kg/jam

CH4

Kmol/jam

16,0425 234,7787

HNO3

Alur 36

14,6348

Kg/jam
449,5384

Kmol/jam
28,0217

Alur 3
Kg/jam

Kmol/jam

0,0000

63

1439,6573

22,8517

HCl

36,5

14,8777

0,4076

H2O

18

981,3664

54,5204

28,0217 2435,9013

77,7797

Total

234,7787

14,6348

449,5384

Keluar
Komponen

Alur 7
Kg/jam

CH4

Kmol/jam

684,3171

42,6565

1439,6573

22,8517

HCl

14,8777

0,4076

H2O

981,3664

54,5204

Total

3120,2184

120,4362

HNO3

Universitas Sumatera Utara

3.2 Reaktor (R-201)
Tabel 3.2 Neraca Massa Reaktor (R-201)
Masuk
Keluar
Komponen
BM
Alur 8
Alur 9
kg/jam
Kmol/jam
kg/jam
kmol/jam
CH4
16,0425
684,3171
42,6565 458,7126 28,5936
HNO3
63
1439,6573
22,8517 416,9700
6,6186
HCl
36,5
14,8777
0,4076
14,8777
0,4076
H2O
18
981,3664
54,5204 1268,1607 70,4534
CHE3NO2
61,0401
781,1273 12,7970
CO2
44,0095
0,0000
31,2022
0,7090
CO
28,01
0,0000
15,6011
0,5570
NO2
46,0055
0,0000
62,4044
1,3565
NO
30,0061
0,0000
62,4044
2,0797
H2
2,0159
0,0000
2,2456
1,1140
O2
31,9988
0,0000
6,4778
0,2024
TOTAL
3120,2184 120,4362 3120,1838 124,8886

Universitas Sumatera Utara

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

Alur 4
kg/jam

HNO3

kmol/jam

kg/jam

15,4140

0

971,0829

HCl

0

H2O

647,3886

Total

1618,4715

Alur 5

Alur 37

kmol/jam

1,4878

0,0408

35,9660

2,5332

0,1407

51,3800

4,0210

0,18,15

kg/jam

kmol/jam

468,5744

7,4377

13,3899

0,3668
20,3490

848,2467

28,1536

Keluar
Komponen

Alur 6
kg/jam

kmol/jam

1439,6573

22,8517

HCl

14,8777

0,4076

H2O

981,3664

54,5204

Total

2435,9013

77,7797

HNO3

Universitas Sumatera Utara

3.4 Knock Out Drum (V-301)
Tabel 3.4 Neraca Massa Knock Out drum (V-301)
Masuk
Komponen

Alur 11

BM
Kg/jam

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

Keluar

16,0425

458,7126

63

416,9700

36,5

Alur 12

Kmol/jam Kg/jam

Kmol/jam

0,0000

0,0000

6,6186

416,9700

6,6186

14,8777

0,4076

14,8777

0,4076

18

1268,1607

70,4534

1268,1607

70,4534

61,0401

781,1273

12,7970

781,1273

12,7970

44,0095

31,2022

0,7090

31,2022

0,7090

28,01

15,6011

0,5570

15,6011

0,5570

46,0055

62,4044

1,3565

62,4044

1,3565

30,0061

62,4044

2,0797

62,4044

2,0797

2,0159

2,2456

1,1140

2,2456

1,1140

31,9988

6,4778

0,2024

6,4778

0,2024
34,6121 2481,1357

90,2765

3120,1838

28,5936 458,7126

124,8886 639,0481

28,5936

Alur 13
Kg/jam Kmol/jam

Universitas Sumatera Utara

3.5 Menara Oksidasi (T-303)
Tabel 3.5 Neraca Massa Menara Oksidasi (T-303)
Masuk
Keluar
Komponen
BM
Alur 12
Alur 29
30
Kg/jam Kmol/jam Kg/jam Kmol/jam
Kg/jam Kmol/jam
CH4
16,0425
458,713
28,5936
458,7126
28,5936
CO2
44,0095
31,2022
0,7090
53,2635
1,2103
CO
28,01
15,6011
0,5570
1,5601
0,0557
NO2
46,0055
62,4044
1,3564
153,2991
3,3322
NO
30,0061
62,4044
2,0797
3,1202
0,1040
H2
2,0159
2,2456
1,1140
2,2456
1,1140
O2
31,9988
6,47781
0,2024 33,1530
1,0361
0,0000
0,0000
Total
639,0481
34,6121 33,1530
1,0361 672,2012
34,4097

Universitas Sumatera Utara

3.6 Menara Absorbsi (T-304)
Tabel 3.6 Neraca Massa Menara Absorbsi (T-304)
Masuk
alur 30

Komponen
BM
CH4
CO2
CO
NO2
NO
H2
HNO3
H2O
Total

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

Alur 33

Kg/jam
Kmol/jam
458,7126
28,5936
53,2635
1,2103
1,5601
0,0557
153,2991
3,3322
3,1202
0,1040
2,2456
1,1140

672,2012

Kg/jam

Kmol/jam

46,6507
46,6507

34,4097

2,5917
2,5917

Keluar
Alur 31

Komponen
BM
CH4
CO2
CO
NO2
NO
H2
HNO3
H2O
Total

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

Kg/jam

139,9520
26,6575
166,6096

Alur 32

Kmol/jam

2,2215
1,4810
3,7024

Kg/jam
458,7126
53,2635
1,5601
0,0000
36,4489
2,2456

Kmol/jam
28,5936
1,2103
0,0557
0,0000
1,2147
1,1140

552,2308

32,1882

Universitas Sumatera Utara

3.7 Kolom Destilasi I
Tabel 3.7 Neraca Massa Destilasi I
Masuk
Komponen
BM
Alur 14
Kg/jam
Kmol/jam
HNO3
63
416,9700
6,6186
HCl
36,5
14,8777
0,4076
H2O
18 1268,1607
70,4534
CH3NO2
61,0401 781,1273
12,7970
Total
2481,1357
90,2765
3.7.1 Kondensor Destilasi I
Tabel 3.8 Neraca Massa Kondensor Destilasi I
Masuk
Komponen
BM
alur 15
kmol/jam
kg/jam
HNO3
HCl
H2O
CH3NO2
Total

63
41,3639 2605,9246
36,5
2,5474
92,9804
18 105,3112 1895,6011
61,0401
0,0000
0,0000
149,2225 4594,5062

Keluar
Alur 17
Alur 21
Kg/jam
Kmol/jam Kg/jam
Kmol/jam
375,2730
5,9567
41,6970
0,6619
13,3899
0,3668
1,4878
0,0408
272,9810
15,1656 995,1797
55,2878
0,0000
0,0000 781,1273
12,7970
661,6440
21,4892 1819,4918
68,7873

Keluar
Alur 17
kmol/jam
kg/jam
5,9567
0,3668
15,1656
0,0000
21,4892

Alur 18
kmol/jam
kg/jam

375,2730 35,4072 2230,6516
13,3899
2,1806
79,5905
272,9810 90,1456 1622,6201
0,0000
0,0000
0,0000
661,6440 127,7333 3932,8622

3.7.2 Reboiler Destilasi I
Table 3.9 Neraca Massa Reboiler Destilasi I
Masuk
Keluar
Komponen
BM
Alur 20
alur 19
Alur 21
kmol/jam
kg/jam
kmol/jam
Kg/jam
kmol/jam
kg/jam
HNO3
63
2,0976 132,1516
1,4358
90,4546
0,6619
41,6970
HCl
36,5
0,1292
4,7152
0,0884
3,2275
0,0408
1,4878
H2O
18
175,2252 3154,0534 119,9374 2158,8738 55,2878 995,1797
CH3NO2
61,0401
40,5578 2475,6508 27,7608 1694,5235 12,7970 781,1273
Total
218,0098 5766,5711 149,2225 3947,0793 68,7873 1819,4918
3.8 Kolom Destilasi II
Tabel 3.10 Neraca Massa Kolom Destilasi II
Masuk
Komponen
BM
Alur 21
Kg/jam
Kmol/jam
HNO3
HCl
H2O
CH3NO2
Total

63
36,5
18
61,0401

41,6970
1,4878
995,1797
781,1273
1819,4918

Keluar
Alur 28
Kg/jam Kmol/jam

0,6619
0,7576
0,0408
0,3788
55,2878
2,6515
12,7970 753,7879
68,7873 757,5758

Alur 25
Kg/jam
Kmol/jam

0,0120
40,9394
0,0104
1,1090
0,1473 992,5282
12,3491
27,3395
12,5188 1061,9160

Universitas Sumatera Utara

0,6498
0,0304
55,1405
0,4479
56,2686

3.8.1 Kondensor Destilasi II
Tabel 3.11 Neraca Massa Kondensor Destilasi II
Masuk
Komponen

BM

Alur 22
Kmol/jam

HNO3
HCl
H2O
CH3NO2
Total

63
36,5
18
61,0401

Kg/jam

0,7924
49,9224
0,0370
1,3523
67,2395 1210,3104
0,5462
33,3383
68,6151 1294,9234

Keluar
Alur 25
Kmol/jam
0,6498
0,0304
55,1405
0,4479
56,2686

Kg/jam
40,9394
1,1090
992,5282
27,3395
1061,9160

Alur 24
Kmol/jam

Kg/jam

0,1426
8,9830
0,0067
0,2433
12,0990 217,7822
0,0983
5,9989
12,3465 233,0074

3.8.2 Reboiler Destilasi II
Tabeel 3.12 Neraca Massa Reboiler Destilsi II
Masuk
Keluar
BM
Alur 26
Alur 27
Alur 28
Komponen
Kmol/jam
Kg/jam
Kmol/jam
Kg/jam
Kmol/jam Kg/jam
HNO3
63
0,0811
5,1114
0,0691
4,3539
0,0120
0,7576
HCl
36,5
0,0673
2,4549
0,0569
2,0761
0,0104
0,3788
H2O
18
0,9547
17,1844
0,8074
14,5329
0,1473
2,6515
CH3NO2
61,0401
80,0340 4885,2829
67,6849 4131,4950
12,3491 753,7879
Total
81,1339 4910,0337
68,6151 4152,4579
12,5188 757,5758

Universitas Sumatera Utara

3.9 PSA
Tabel 3.13 Neraca Massa PSA
Komponen

BM

CH4
CO2
CO
NO2
NO
H2
Total

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

Masuk

Keluar

Alur 32
Kg/jam Kmol/jam
458,7126
28,5936
53,2635
1,2103
1,5601
0,0557
0,0000
0,0000
36,4489
1,2147
2,2456
1,1140
552,2308
32,1882

Alur 34
Alur 35
Kg/jam Kmol/jam
Kg/jam Kmol/jam
449,53839 28,02172
9,1743
0,5719
0
0 53,2635
1,2103
0
0
1,5601
0,0557
0
0
0,0000
0,0000
0
0 36,4489
1,2147
0
0
2,2456
1,1140
449,53839 28,02172 102,6924
4,1665

Universitas Sumatera Utara

BAB IV
NERACA PANAS
Basis Perhitungan
Satuan
Temperatur basis

: 1 jam operasi
: kJ/jam
: 250C = 298,15 K

4.1 Vaporizer (E-102)
Tabel LB.1 Neraca Panas Vaporizer
Komponen
Masuk (kJ/jam)
Umpan
51943,6847
Produk
Steam
2956731,1837
Total
3008674,8684

Keluar (kJ/jam)
3008674,8684
3008674,8684

4.2 Mixer (M-101)
Tabel LB.2 Neraca Mixer (M-101)
Komponen
Masuk (kJ/jam)
Umpan
3008674,8684
Produk
Total
3008674,8684

Keluar (kJ/jam)
3008674,8684
3008674,8684

4.3 Heater (E-101)
Tabel LB.7 Neraca Panas Heater (E-101)
Komponen
Masuk (kJ/jam)
Umpan
3008674,8684
Produk
Steam
1984122,0732
Total
4992796,9416

Keluar (kJ/jam)
4992796,9416
4992796,9416

4.4 Reaktor (R-201)
Tabel LB.4 Neraca Panas Reaktor (R-101)
Komponen
Masuk (kJ/jam)
Umpan
4992796,9416
Produk
Qr = r . ∆Hr
4894297,4218
Refrigerant
Total
9887094,3634

Keluar (kJ/jam)
5812365,1561
4074729,2073
9887094,3634

Universitas Sumatera Utara

4.5 Cooler (E-201)
Tabel LB.5 Neraca Panas Cooler (E-201)
Alur Masuk
Komponen
(kJ/jam)
Umpan
5812365,1561
Produk
Air pendingin
Total
5812365,1561

Alur Keluar (kJ/jam)
202539,6527
5609825,5033
5812365,1561

4.6 Knock Out Drum (V-301)
Tabel LB.6 Neraca Panas Knockout drum
Komponen
Alur Masuk (kJ/jam)
Alur Keluar (kJ/jam)
Umpan
202539,6527
Produk :
Alur 12
28413,6664
Alur 13
174125,9864
Total
202539,6527
202539,6527
4.7 Menara Oksidasi (T-303)
Tabel LB.7 Neraca Panas menara oksidasi
Alur Masuk
Alur Keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
Umpan
28566,2185
Produk
28566,2185
Total
28566,2185
28566,2185
4.8 Absorber (T-303)
Tabel LB.8 Neraca Panas Absorber
Alur Masuk (kJ/jam)
Umpan
28940,9441
Produk
Total
28940,9441

Alur Keluar (kJ/jam)
28940,9441
28940,9441

4.9 Heater (E-302)
Tabel LB.9 Neraca Panas Heater (E-302)
Komponen
Masuk (kJ/jam)
Umpan
174125,9864
Produk
Steam
520725,9576
Total
2040429,1624

Keluar (kJ/jam)
694852,1168
2040429,1624

Universitas Sumatera Utara

4.10 Destilasi I (T-301)
Tabel LB.10 Neraca Panas Keseluruhan Kolom Destilasi I
Alur masuk (kJ/jam)
Alur keluar (kJ/jam)
Umpan
3344321,5535
Destilat
723836,9116
Bottom
1510746,8608
Reboiler duty
355014,5606
Kondensor duty
1464752,3416
Total
3082775,7153
3082775,7153

4.11 Destilasi II (T-302)
Tabel LB.11 Neraca Panas Keseluruhan Kolom Destilasi II
Komponen
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam)
Umpan
6666519,7370
Destilat
372723,1884
Bottom
3536731,6811
Reboiler duty
61031,6766
Kondensor duty
2818096,5441
Total
6727551,4136
6727551,4136

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

: 4,1586 m

•

Tebal

: ½ in

•

Tinggi

: 12,4755 m

Head
•

Bentuk

: ellipsoidal head

•

Tebal

: ½ in

•

Tinggi

: 1,0396 m

Volume tangki

: 169,3572 m3

Tinggi tangki

: 13,5152 m

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

: menyimpan HCl 37% untuk kebutuha