Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
1. Rumus molekul
: N
2
2. Berat molekul
: 28,016 grmol 3.
Sifat fisik : gas tak berwarna pada temperatur
ruangan 4.
Massa jenis : 1,251 gL 0°C; 101,325 kPa
5. Titik
lebur :
-210°C 6.
Titik didih
: -195,79°C
7. Kalor peleburan
: 0,720 kJmol 8.
Kalor penguapan : 5,57 kJmol
9. Kapasitas kalor
: 29,124 Jmol·K 10.
Tekanan uap : 1 kPa 53 K, 10 kPa 62 K, 100 kPa 77
K
2.4.2 Sifat-sifat Produk
A. Etilen Oksida
Sifat-sifat etilen oksida telah dijelaskan pada subbab 2.2.
B. Air Sifat-sifat air Perry,1997 antara lain:
1. Berat molekul
: 18,016 grgmol 2.
Titik lebur : 0
°C 1 atm 3.
Titik didih : 100
°C 1 atm 4.
Densitas : 1 grml 4
°C 5.
Spesifik graviti : 1,00 4
°C 6.
Indeks bias : 1,333 20
°C 7.
Viskositas : 0,8949 cP
8. Kapasitas panas
: 1 kalgr 9.
Panas pembentukan : 80 kalgr 10.
Panas penguapan : 540 kalgr
11. Temperatur kritis
: 374 °C
12. Tekanan kritis
: 217 atm
C. Karbon Dioksida
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
Sifat-sifat karbon dioksida Wikipedia, 2007 antara lain: 1.
Rumus molekul : CO
2
2. Berat molekul
: 44,0095 grmol 3.
Sifat fisik : gas tak berwarna pada temperatur
ruangan 4.
Massa jenis : 1600 kgm
3
5. Titik
lebur :
-57°C 6.
Titik didih
: -78°C
7. Kelarutan dalam air
: 1,45 kgm³ 8.
Kalor laten sublimasi : 25,13 kJmol
9. Viskositas
: 0,07
cP pada −78°C
10. Tekanan kritis
: 7821 kPa 11.
Suhu kritis
: 31,1°C
2.5 Deskripsi Proses
Proses produksi etilen oksida C
2
H
4
O dapat dibagi menjadi tiga tahapan proses yaitu proses pencampuran bahan baku, proses oksidasi, dan
proses pemurnian etilen oksida.
2.5.1 Pencampuran Bahan Baku
Bahan baku yang digunakan dalam proses produksi etilen oksida adalah gas etilen dan oksigen. Etilen C
2
H
4
dari Tangki Etilen TT-101 pada tekanan 1,5 bar dan temperatur -113,5
°C dipompakan dengan pompa J-101 ke Heater 1 E-101 sebelum tekanannya dinaikkan menjadi 27 bar
dengan Kompresor 1 JC-101. Kemudian gas etilen akan dicampur dengan etilen recycle dari alur 21 mengandung campuran gas etilen, etilen oksida,
karbon dioksida, oksigen, nitrogen, dan uap air. Udara 21 oksigen pada alur 4 dengan kondisi temperatur 25
o
C dan tekanan 1 bar dialirkan melewati serangkaian kompresor dan cooler
untuk meningkatkan tekanan gas hingga 27 bar dan temperatur 195,21
o
C. Campuran gas dan udara dicampur pada mixing point M-201 perbandingan
laju alir massa = 1 : 25 kemudian dicampur dan dipanaskan pada Heater 2 E-201 hingga temperatur 240
o
C sebelum diumpankan ke dalam Reaktor 1 R-201. Tekanan campuran gas pada kondisi tersebut adalah 26,5 bar.
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
Campuran gas keluaran memiliki perbandingan laju alir massa etilen dan oksigen sebesar 0,145.
2.5.2 Oksidasi
Etilen oksida dihasilkan melalui reaksi oksidasi langsung antara gas etilen dan udara oksigen dengan katalis perak. Reaksi berlangsung secara
eksotermik sehingga untuk menyerap kelebihan panas reaksi digunakan Reaktor Packed Bed dengan Tube-In-Shell, di mana campuran gas dan reaksi
berlangsung di bagian tube dan air disirkulasi di antara tube sebagai pembawa panas. Reaksi yang berlangsung adalah:
C
2
H
4
+ ½ O
2
C
2
H
4
O 1
etilen oksigen etilen oksida
C
2
H
4
+ 3 O
2
2 CO
2
+ 2 H
2
O 2
etilen oksigen karbon dioksida uap air
Konversi etilen pada reaksi I adalah 19,29. Konversi di dalam reaktor dipertahankan tetap rendah 20 untuk mencegah oksidasi lanjut
terhadap etilen oksida yang terbentuk. Oksidasi etilen pada reaksi 2 berlangsung dengan sempurna. Gas hasil reaksi mengandung 0,2130
massa karbon dioksida dan perbandingan laju alir mol karbon dioksida dengan uap air adalah 1,015 molmol. Campuran gas hasil reaksi pada
temperatur 240
o
C dan tekanan 25,75 bar didinginkan di Cooler 3 E-202 hingga temperatur 45
o
C dan tekanan gas 25,45 bar. Campuran gas dialirkan ke Kompresor 5 JC-201 untuk meningkatkan tekanan gas sebelum gas
dialirkan ke Absorber 1 T-201. Campuran gas yang masuk dari bagian bawah kolom Absorber 1 T-
201 akan diserap oleh air yang masuk dari bagian atas kolom. Perbandingan laju alir umpan air proses dengan gas yang masuk ke kolom
adalah 0,35. Sebanyak 92,5 gas etilen oksida berhasil diserap oleh 99,7 air dan keluar pada bagian bawah kolom Absorber 1 T-201. Sebagian gas
etilen oksida yang berhasil dipisahkan temperatur 51,92
o
C dan tekanan 30 bar dicampur dengan gas etilen oksida yang berhasil diserap pada Absorber
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
2 T-202. Gas etilen, karbon dioksida, oksigen, serta nitrogen yang ingin dipisahkan keluar pada bagian atas kolom Absorber 1 T-201.
Campuran gas etilen yang belum bereaksi dipanaskan kembali pada Heater 3 E-203 hingga temperatur 240
o
C dan tekanan 26,5 bar sebelum diumpankan ke Reaktor 2 R-202. Reaksi yang berlangsung serta kondisi
operasi pada reaktor 2 adalah sama dengan reaktor 1. Konversi etilen pada reaksi 1 adalah 19,29. Campuran gas hasil reaksi dari Reaktor 2 R-202
keluar pada temperatur 240
o
C dan tekanan 25,75 bar kemudian didinginkan di Cooler 4 E-204 hingga temperatur 45
o
C dan tekanan gas 25,45 bar. Campuran gas dialirkan ke Kompresor 6 JC-202 untuk meningkatkan
tekanan gas menjadi 30,15 bar sebelum gas dialirkan ke Absorber 2 T-202. Jumlah air yang masuk pada kolom Absorber 1 dan 2 adalah sama.
Gas etilen oksida yang berhasil dipisahkan pada kolom Absorber 2 T- 202 dicampur dengan gas etilen oksida yang berhasil dipisahkan pada
kolom Absorber 1 T-201 pada mixing point M-301. Sebagian campuran gas yang keluar dari bagian atas kolom Absorber 2 T-202 di-recycle kembali
dan dicampur dengan gas etilen murni pada mixing point M-101 sebagai umpan Reaktor 1 R-201 sedangkan sisanya dimanfaatkan sebagai bahan
bakar fuel gas.
2.5.3 Pemurnian Etilen
Oksida
Campuran gas etilen oksida pada yang berhasil dipisahkan dari kolom absorber selanjutnya didinginkan pada Cooler 5 E-301 hingga
temperatur 45
o
C dan tekanan 29,7 bar. Sebelum dipompa ke kolom distilasi T-301, gas dialirkan ke Ekspander 3 JE-301 untuk menurunkan tekanan
gas hingga 10 bar. Gas yang keluar dari bagian atas kolom distilasi didinginkan dengan Condensor E-302 dan ditampung pada Reflux Drum
D-301. Gas-gas ringan etilen, karbon dioksida, oksigen, dan nitrogen dipisahkan dan dibuang. Sebagian etilen oksida cair dipisahkan sebagai
produk sedangkan sebagian lagi di-reflux ke kolom distilasi dengan reflux ratio 0,89. Kemurnian produk etilen oksida yang dihasilkan adalah
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
99,9594. Produk bottom 0,0133 etilen oksida dipanaskan di Reboiler E- 303 dan sebagian diumpankan kembali. Sebagian produk bottom dibuang
berupa limbah cair.
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
BAB III NERACA MASSA
Hasil perhitungan neraca massa pada proses pembuatan etilen oksida dengan kapasitas produksi 454,7302 kgjam diuraikan sebagai berikut:
Basis perhitungan : 1 jam operasi
Waktu bekerja tahun : 330 hari
Satuan operasi : kgjam
3.1 Mixing Point I M-101
Tabel 3.1 Neraca Massa Mixing Point I M-101 Masuk kgjam
Keluar kgjam Komponen
Alur 1 Alur 21
Alur 3 C
2
H
4
586,0413 275,4568
861,4981 C
2
H
4
O - 8,3643
8,3643 CO
2
- 40,8927
40,8927 O
2
- 2859,9455
2859,9455 N
2
- 11569,0685
11569,0685 H
2
O - 16,3491
16,3491 586,0413
14770,0769 15356,1182
Total 15356,1182 15356,1182
3.2 Mixing Point II M-201
Tabel 3.2 Neraca Massa Mixing Point II M-201 Masuk kgjam
Keluar kgjam Komponen
Alur 4 Alur 3
Alur 7 C
2
H
4
- 861,4981
861,4981 C
2
H
4
O - 8,3643
8,3643 CO
2
- 40,8927
40,8927 O
2
3076,6182 2859,9455
5936,5637 N
2
11574,4149 11569,0685
23143,4834 H
2
O - 16,3491
16,3491 14651,0331
15356,1182 30007,1513
Total 30007,1513 30007,1513
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
3.3 Reaktor I
R-201
Tabel 3.3 Neraca Massa Reaktor I R-201 Masuk kgjam
Keluar kgjam Komponen
Alur 7 Alur 9
C
2
H
4
861,4981 689,3905
C
2
H
4
O 8,3643 267,1160
CO
2
40,8927 63,9273
O
2
5936,5637 5817,4555
N
2
23143,4834 23143,4834
H
2
O 16,3491 25,7786
Total 30007,1513 30007,1513
3.4 Absorber I T-201
Tabel 3.4 Neraca Massa Absorber I T-201 Masuk kgjam
Keluar kgjam Komponen
Alur 9 Alur 11
Alur 13 Alur 12
C
2
H
4
689,3905 -
0,5515 688,8390 C
2
H
4
O 267,1160 -
247,0823 20,0337
CO
2
63,9273 -
0,0064 63,9209
O
2
5817,4555 -
0,5817 5816,8741 N
2
23143,4834 -
2,3143 23141,1689 H
2
O 25,7786 10502,5030
10496,6967 31,5848
30007,1513 10502,5030
10747,2329 29762,4214 Total
40509,6543 40509,6543
3.5 Reaktor II R-202
Tabel 3.5 Neraca Massa Reaktor II R-202 Masuk kgjam
Keluar kgjam Komponen
Alur 12 Alur 15
C
2
H
4
688,8390 551,3604
C
2
H
4
O 20,0337 226,9780
CO
2
63,9209 81,8113
O
2
5816,8741 5722,1944
N
2
23141,1689 23141,1689
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
H
2
O 31,5848 38,9084
Total 29762,4214 29762,4214
3.6 Absorber II T-202
Tabel 3.6 Neraca Massa Absorber II T-202 Masuk kgjam
Keluar kgjam Komponen
Alur 15 Alur 17
Alur 19 Alur 18
C
2
H
4
551,3604 -
550,9136 0,4468 C
2
H
4
O 226,9780 -
16,7286 210,2494
CO
2
81,8113 -
81,7854 0,0259
O
2
5722,1944 -
5719,8910 2,3034 N
2
23141,1689 -
23138,1370 3,0319 H
2
O 38,9084 10502,5029
32,6982 10508,7131
29762,4214 10502,5029
29540,1538 10724,7705 Total
40264,9243 40264,9243
3.7 Splitter I SP-201
Tabel 3.7 Neraca Massa Splitter I SP-201 Masuk kgjam
Keluar kgjam Komponen
Alur 19 Alur 20
Alur 21 C
2
H
4
550,9136 275,4568
275,4568 C
2
H
4
O 16,7286 8,3643
8,3643 CO
2
81,7854 40,8927
40,8927 O
2
5719,8910 2859,9455
2859,9455 N
2
23138,1370 11569,0685
11569,0685 H
2
O 32,6982 16,3491
16,3491 29540,1538
14770,0769 14770,0769
Total 29540,1538
29540,1538
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
3.8 Mixing Point III M-301
Tabel 3.8 Neraca Massa Mixing Point III M-301 Masuk kgjam
Keluar kgjam Komponen
Alur 13 Alur 18
Alur 22 C
2
H
4
0,5515 0,4468
0,9983 C
2
H
4
O 247,0823 210,2494
457,3317 CO
2
0,0064 0,0259
0,0323 O
2
0,5817 2,3034
2,8851 N
2
2,3143 3,0319
5,3462 H
2
O 10496,6967 10508,7131
21005,4098 10747,2329
10724,7705 21472,0034
Total 21472,0034 21472,0034
3.9 Kolom Distilasi
T-301 Tabel 3.9 Neraca Massa Kolom Distilasi T-301
Masuk kgjam Keluar kgjam
Komponen Alur 22
Alur 32 Alur 29
Alur 26 C
2
H
4
0,9983 -
0,9983 - C
2
H
4
O 457,3317 454,5454
- 2,7863
CO
2
0,0323 -
0,0323 -
O
2
2,8851 -
2,8851 - N
2
5,3462 -
5,3462 - H
2
O 21005,4098 0,1848
- 21005,2250
21472,0034 454,7302
9,2619 21008,0113 Total
21472,0034 21472,0034
3.10 Splitter II SP-301
Tabel 3.10 Neraca Massa Splitter II SP-301 Masuk kgjam
Keluar kgjam Komponen
Alur 30 Alur 31
Alur 32 C
2
H
4
O 859,0909 404,5455
454,5454 H
2
O 0,3493 0,1645
0,1848 859,4402
404,7100 454,7302
Total 859,4402
859,4402
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
3.11 Reflux Drum D-301
Tabel 3.11 Neraca Massa Reflux Drum D-301 Masuk kgjam
Keluar kgjam Komponen
Alur 28 Alur 30
Alur 29 C
2
H
4
0,9983 -
0,9983 C
2
H
4
O 859,0909 859,0909
- CO
2
0,0323 -
0,0323 O
2
2,8851 -
2,8851 N
2
5,3462 -
5,3462 H
2
O 0,3493 0,3493
- 868,7021
859,4402 9,2619
Total 868,7021
868,7021
3.12 Kondensor E-302
Tabel 3.12 Neraca Massa Kondensor E-302 Masuk kgjam
Keluar kgjam Komponen
Alur 27 Alur 28
C
2
H
4
0,9983 0,9983
C
2
H
4
O 859,0909 859,0909
CO
2
0,0323 0,0323
O
2
2,8851 2,8851
N
2
5,3462 5,3462
H
2
O 0,3493 0,3493
Total 868,7021 868,7021
3.13 Reboiler E-303
Tabel 3.13 Neraca Massa Reboiler E-303 Masuk kgjam
Keluar kgjam Komponen
Alur 24 Alur 25
Alur 26 C
2
H
4
O 2,9008 0,1145
2,7863 H
2
O 21868,0227 862,7977
21005,2250 21870,9235
862,9122 21008,0113
Total 21870,9235
21870,9235
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
BAB IV NERACA PANAS
Basis perhitungan : 1 jam operasi
Satuan operasi : kJjam
Temperatur basis : 25
o
C
4.1 Heater 1 E-101
Tabel 4.1 Neraca Panas Heater 1 E-101
Alur masuk kJjam Alur keluar kJjam
Umpan -62831,7364
- Produk
- 14253,1381
Steam 77084,8745
- Total
14253,1381 14253,1381
4.2 Cooler 1 E-102
Tabel 4.2 Neraca Panas Cooler 1 E-102
Alur masuk kJjam Alur keluar kJjam
Umpan 2005879,6639
- Produk
- 297265,3907 Air Pendingin
- 1708614,2732
Total 2005879,6639
2005879,6639
4.3 Cooler 2 E-102
Tabel 4.3 Neraca Panas Cooler 2 E-102
Alur masuk kJjam Alur keluar kJjam
Umpan 2715414,3404
- Produk
- 297265,3907 Air Pendingin
- 2418148,9497
Total 2715414,3404
2715414,3404
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
4.4 Heater 2 E-201
Tabel 4.4 Neraca Panas Heater 2 E-201
Alur masuk kJjam Alur keluar kJjam
Umpan 2545894,0369
- Produk
- 6793780,6298
Steam 4247886,5929
- Total
6793780,6298 6793780,6298
4.5 Reaktor 1 R-201
Tabel 4.5 Neraca Panas Reaktor 1 R-201
Alur masuk kJjam Alur keluar kJjam
Umpan 6793780,6298 -
Produk - 6780427,9641
Hr 975964,4018 -
Air Pendingin -
989317,0675 Total 7769745,0316
7769745,0316
4.6 Cooler 3 E-202
Tabel 4.6 Neraca Panas Cooler 3 E-202
Alur masuk kJjam Alur keluar kJjam
Umpan 6780427,9641 -
Produk - 617832,9939
Air Pendingin -
6162594,9702 Total 6780427,9641
6780427,9641
4.7 Heater 3 E-203
Tabel 4.7 Neraca Panas Heater 2 E-203
Alur masuk kJjam Alur keluar kJjam
Umpan 162191,0587 -
Produk - 6711206,6927
Steam 6549015,6340
- Total 6711206,6927
6711206,6927
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
4.8 Reaktor 2 R-202
Tabel 4.8 Neraca Panas Reaktor 2 R-202 Alur masuk kJjam
Alur keluar kJjam Umpan 6711206,6927
- Produk -
6700519,3220 Hr 772565,4170
- Air pendingin
- 783252,7876
Total 7483772,1096 7483772,1096
4.9 Cooler 4 E-204
Tabel 4.9 Neraca Panas Cooler 4 E-204
Alur masuk kJjam Alur keluar kJjam
Umpan 6700519,3220
- Produk
- 611589,9196
Air Pendingin -
6088929,4024 Total
6700519,3220 6700519,3220
4.10 Cooler 5 E-301
Tabel 4.10 Neraca Panas Cooler 5 E-301
Alur masuk kJjam Alur keluar kJjam
Umpan 2387067,7438
- Produk
- 1761208,5828
Air Pendingin -
625859,1610 Total
2387067,7438 2387067,7438
4.11 Kondensor E-302
Tabel 4.11 Neraca Panas Kondensor E-302
Alur masuk kJjam Alur keluar kJjam
Umpan 159119,5809
- Produk
- 115864,3160
Kondensor duty -
43255,2649 Total
159119,5809 159119,5809
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
4.12 Reboiler E-303
Tabel 4.12 Neraca Panas Reboiler E-303
Alur masuk kJjam Alur keluar kJjam
Umpan 1825226,6074
- Produk
- 2005998,2098
Reboiler duty 180771,6024
- Total
2005998,2098 2005998,2098
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN
5.1 Tangki Penyimpanan Etilen TT-101
Fungsi : Menyimpan etilen untuk kebutuhan 20 hari
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup
elipsoidal Bahan konstruksi
: Low Alloy Steels SA-353 Jumlah
: 1 unit Kapasitas
: 585,0256 m
3
Kondisi operasi : Temperatur
: -113,5 °C
Tekanan : 1,5 bar
Ukuran : Silinder
: - Diameter : 7,78 m - Tinggi
: 9,72 m - Tebal
: ½ in Tutup
: - Diameter : 7,78 m - Tinggi
: 1,94 m - Tebal
: ½ in
5.2 Pompa Etilen J-101
Fungsi : Memompa etilen ke Heater 1 E-101
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Kapasitas : 4,4720 gpm
Daya motor : 1 hp
5.3 Heater 1 E-101
Fungsi : menaikkan temperatur etilen sebelum
dimasukkan ke kompresor 1 JC-101
Jenis :
Double Pipe Heat Exchanger Bahan konstruksi
: Carbon Steel Jumlah
: 1 unit
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
Kapasitas : 586,0413 kgjam
Ukuran tube : 2 × 1¼ in IPS
Panjang hairpin : 20 ft
5.4 Kompresor I JC-101
Fungsi : Menaikkan tekanan etilen sebelum dicampur
dengan gas recycle di mixing point 1
Jenis :
Reciprocating compressor Bahan konstruksi
: Carbon steel Tekanan masuk
: 1,2 bar Tekanan keluar
: 27 bar Kapasitas
: 465,1121 m
3
jam Daya motor
: 90 hp Jumlah
: 1 unit dengan 4 stages
5.5 Kompresor 2 JC-102
Fungsi : menaikkan tekanan udara sebelum dialirkan
ke Cooler I E-101
Jenis :
Reciprocating compressor Bahan konstruksi
: Carbon steel Tekanan masuk
: 1 bar Tekanan keluar
: 3 bar Kapasitas
: 6245,6156 m
3
jam Daya motor
: 350 hp Jumlah
: 1 unit dengan 4 stages 5.6 Cooler I E-101
Fungsi : Menurunkan temperatur udara sebelum
dialirkan ke Kompresor II JC-102
Jenis :
1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
Kapasitas : 14651,0331 kgjam
Diameter tube : 1¼ in
Jenis tube : 18 BWG
Panjang tube : 16 ft
Pitch P
T
: 1 916 in triangular pitch Jumlah tube
: 101 Diameter shell
: 21¼ in
5.7 Kompresor 3 JC-103
Fungsi : Menaikkan tekanan udara sebelum dialirkan
ke Cooler 2 E-103
Jenis :
Reciprocating compressor Bahan konstruksi
: Carbon steel Tekanan masuk
: 2,7 bar Tekanan keluar
: 9 bar Kapasitas
: 2419,5023 m
3
jam Daya motor
: 400 hp Jumlah
: 1 unit dengan 4 stages 5.8 Cooler 2 E-103
Fungsi : Menurunkan temperatur udara sebelum
dialirkan ke Kompresor 3 JC-104
Jenis :
1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 14651,0331 kgjam
Diameter tube : 1¼ in
Jenis tube : 18 BWG
Panjang tube : 16 ft
Pitch P
T
: 1 916 in triangular pitch Jumlah tube
: 130 Diameter shell
: 23¼ in
5.9 Kompresor 4 JC-104
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
Fungsi : Menaikkan tekanan udara sebelum dialirkan
ke Heater 2 E-201
Jenis :
Reciprocating compressor Bahan konstruksi
: Carbon steel Tekanan masuk
: 8,7 bar Tekanan keluar
: 27 bar Kapasitas
: 835,2403 m
3
jam Daya motor
: 400 hp Jumlah
: 1 unit dengan 4 stages 5.10 Heater 2 E-201
Fungsi : Menaikkan temperatur campuran gas
sebelum dimasukkan ke Reaktor 1 R-201
Jenis :
1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 30007,1513 kgjam
Diameter tube : 1 in
Jenis tube : 18 BWG
Panjang tube : 12 ft
Pitch P
T
: 1¼ in square pitch Jumlah tube
: 282 Diameter shell
: 25 in
5.11 Reaktor 1 R-201
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi oksidasi etilen
Jenis :
Packed Bed Reactor Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-299
Kapasitas : 2,4029 m
3
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : - Temperatur masuk
: 260°C
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
- Temperatur keluar : 260°C
- Tekanan operasi : 25,75 bar
Spesifikasi : a. Silinder
- Diameter
: 3,3220 m
- Panjang
: 5 m
-
Tebal : 2 in
b. Tutup
- Diameter
: 3,3220 m
-
Tinggi : 0,8305 m
- Tebal
: 2 in c. Katalis
- Jenis
: Perak Ag
- Bentuk :
Spherical
- Diameter
: 0,0075 m
- : 0,4
d. Tube
- Diameter
: 8 cm
- Panjang
: 5 m
- Tebal
: ¼ in
- Pitch
: 15 cm square pitch
- Jumlah
: 16 e. Pipa pendingin
- Ukuran nominal
: 24 in
- Schedule
: 20 -
ID : 23,25 in
- OD
: 24 in
- Panjang
: 5 m
-
Jumlah : 3 buah
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
5.12 Cooler 3 E-202 Fungsi
: Menurunkan temperatur udara sebelum dialirkan ke
Kompresor 5 JC-201 Jenis
: 1-2
shell and tube exchanger Bahan konstruksi
: Carbon Steel Jumlah
: 1 unit Kapasitas
: 30007,1513 kgjam Diameter tube
: ¾ in Jenis tube
: 18 BWG Panjang tube
: 16 ft Pitch P
T
: 1 in triangular pitch Jumlah tube
: 394 Diameter shell
: 25 in
5.13 Kompresor 5 JC-201
Fungsi : Menaikkan tekanan campuran gas sebelum
dialirkan ke Absorber 1 T-201
Jenis :
Reciprocating compressor Bahan konstruksi
: Carbon steel Tekanan masuk
: 25,45 bar Tekanan keluar
: 30,15 bar Kapasitas
: 841,7888 m
3
jam Daya motor
: 200 hp Jumlah
: 1 unit dengan 4 stages
5.14 Pompa 1 J-201
Fungsi : Memompa air ke Absorber 1 T-201 dan
Absorber 2 T-202 sekaligus menaikkan tekanan air
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Kapasitas : 92,7512 gpm
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
Daya motor : 60 hp
5.15 Absorber 1 T-201 Fungsi
: Mengikat etilen oksida yang keluar dari Reaktor I R-201
untuk diumpankan ke Kolom Distilasi T-301 Bentuk
: Silinder vertikal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal
Bahan Konstruksi : Stainless Steel SS-63 Grade A
Jumlah : 1 unit
Diameter Absorber : 0,9973 m
Tinggi Absorber : 3,2398 m
Tebal dinding kolom : 1 in
5.16 Pompa 2 J-202
Fungsi : Memompa campuran ke kolom distilasi T-
301 Jenis
: Pompa sentrifugal Jumlah
: 1 unit Bahan konstruksi
: Commercial Steel Kapasitas
: 64,6133 gpm Daya motor
: ½ hp
5.17 Heater 3 E-203
Fungsi : Menaikkan temperatur campuran gas
sebelum dialirkan ke Ekspander 1 JE-201
Jenis :
1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 30007,1513 kgjam
Diameter tube : 1 in
Jenis tube : 18 BWG
Panjang tube : 16 ft
Pitch P
T
: 1¼ in square pitch Jumlah tube
: 334
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
Diameter shell : 27 in
5.18 Ekspander 1 JE-201 Fungsi
: Menurunkan tekanan campuran gas sebelum dimasukkan
ke Reaktor 2 R-202 Jenis
: Centrifugal expander
Jumlah : 1 unit
Tekanan masuk : 29,7 bar
Tekanan keluar : 26,5 bar
Kapasitas : 1439,8263 m
3
jam Daya motor
: 125 hp
5.19 Reaktor 2 R-202
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi oksidasi etilen
Jenis :
Packed Bed Reactor Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-299
Kapasitas : 2,3837 m
3
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : - Temperatur masuk
: 260°C - Temperatur keluar
: 260°C - Tekanan operasi
: 25,75 bar Spesifikasi
: a. Silinder
- Diameter
: 3,3220 m
- Panjang
: 5 m
- Tebal
: 2 in b. Tutup
- Diameter
: 3,3220 m
- Tinggi
: 0,8305 m
-
Tebal : 2 in
c. Katalis
-
Jenis : Perak Ag
- Bentuk :
Spherical
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
- Diameter
: 0,0075 m
- : 0,4
d. Tube
- Diameter
: 8 cm
- Panjang
: 5 m
- Tebal
: ¼ in
- Pitch
: 15 cm square pitch
- Jumlah
: 16 e. Pipa pendingin
- Ukuran nominal
: 24 in
- Schedule
: 20 -
ID : 23,25 in
- OD
: 24 in
-
Panjang : 5 m
- Jumlah
: 3 buah 5.20 Cooler 4 E-204
Fungsi : Menurunkan temperatur campuran gas
sebelum dialirkan ke Kompresor 6 JC-202
Jenis :
1-2 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 72834,0838 kgjam
Diameter tube : ¾ in
Jenis tube : 18 BWG
Panjang tube : 16 ft
Pitch P
T
: 1 in triangular pitch Jumlah tube
: 394 Diameter shell
: 25 in
5.21 Kompresor 6 JC-202
Fungsi : Menaikkan tekanan campuran gas sebelum
dialirkan ke Absorber 2 T-202
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
Jenis :
Reciprocating compressor Bahan konstruksi
: Carbon steel Tekanan masuk
: 25,45 bar Tekanan keluar
: 30,15 bar Kapasitas
: 834,9234 m
3
jam Daya motor
: 200 hp Jumlah
: 1 unit dengan 4 stages 5.22 Absorber 2 T-202
Fungsi : Mengikat etilen oksida yang keluar dari
Reaktor 2 R-202 untuk diumpankan ke Kolom Distilasi T-301
Bentuk : Silinder vertikal dengan tutup atas dan bawah
elipsoidal Bahan Konstruksi
: Stainless Steel SS-63 Grade A Jumlah
: 1 unit Diameter Absorber
: 0,9701 m Tinggi Absorber
: 3,2591 m Tebal dinding kolom : 1 in
5.23 Pompa 3 J-203
Fungsi : Memompa campuran ke kolom distilasi T-
301 Jenis
: Pompa sentrifugal Jumlah
: 1 unit Bahan konstruksi
: Commercial Steel Kapasitas
: 64,4349 gpm Daya motor
: ½ hp
5.24 Ekspander 2 JE-202
Fungsi : Menurunkan tekanan campuran gas sebelum
dicampur dengan etilen pada mixing point 1
Jenis :
Centrifugal expander Jumlah
: 1 unit
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
Tekanan masuk : 30 bar
Tekanan keluar : 27 bar
Kapasitas : 396,7513 m
3
jam Daya motor
: 30 hp
5.25 Cooler 5 E-301
Fungsi : Menurunkan temperatur campuran gas
sebelum dialirkan ke Kolom Distilasi T-301
Jenis :
2-4 shell and tube exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 7486,3536 kgjam
Diameter tube : ¾ in
Jenis tube : 18 BWG
Panjang tube : 16 ft
Pitch P
T
: 1516 in triangular pitch Jumlah tube
: 314 Diameter shell
: 21,25 in 5.26 Ekspander 3 JE-301
Fungsi : menurunkan tekanan campuran gas sebelum
dialirkan ke Kolom Distilasi T-301
Jenis :
Centrifugal expander Jumlah
: 1 unit Tekanan masuk
: 29,7 bar Tekanan keluar
: 10 bar Kapasitas
: 29,6872 m
3
jam Daya motor
: 20 hp
5.27 Pompa 4 J-301
Fungsi : Memompa campuran ke kolom distilasi T-
301 Jenis
: Pompa sentrifugal
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Kapasitas : 129,0047 gpm
Daya motor : 1½ hp
5.28 Kolom Distilasi T-301 Fungsi
: Memisahkan etilen oksida dari campuran gas Jenis
: Sieve – tray
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup
elipsoidal Bahan konstruksi
: Carbon Steel SA-283 Grade C Jumlah
: 1 unit Kondisi operasi
: - Temperatur : 318,17 K
- Tekanan : 10 bar
Ukuran : a. Silinder
- Diameter
: 0,7376 m
- Tinggi
: 19,6 m
- Tebal
: ½ in b. Tutup
- Diameter
: 0,7376 m
- Tinggi
: 0,1844 m
- Tebal
: ½ in c. Piring:
- Jumlah :
49
- Lokasi umpan
: 5 -
Diameter lubang : 4,5 mm
- Jarak piring
: 0,4 m
5.29 Kondensor E-302
Fungsi : Mengubah fasa uap campuran etilen oksida
menjadi fasa cair
Jenis :
Double Pipe Heat Exchanger Bahan konstruksi
: Carbon Steel Jumlah
: 1 unit
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
Kapasitas : 868,7021 kgjam
Ukuran tube : 2 × 1¼ in IPS
Panjang hairpin : 12 ft
5.30 Reflux Drum D-301 Fungsi
: Menampung distilat dari kondensor E-302 Bentuk
: Silinder horizontal dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-113 Grade C
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 1,6959 m
3
Kondisi operasi : - Temperatur
: 85,735°C - Tekanan
: 10 bar Ukuran
: a. Silinder
- Diameter
: 2,1297 m
- Panjang
: 1,9352 m
- Tebal
: 1 in b. Tutup
- Diameter
: 2,1297 m
- Panjang
: 0,5324 m
- Tebal
: 1 in
5.31 Pompa Refluks J-301
Fungsi : Memompa campuran dari Reflux Drum D-
301 ke Kolom Distilasi T-301
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Kapasitas : 6,1574 gpm
Daya motor :
1 20
hp
5.32 Reboiler E-303
Fungsi : Menaikkan temperatur bottom sebelum
dialirkan ke
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
kolom distilasi T-301 Jenis
: Double Pipe Heat Exchanger
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 21870,9235 kgjam
Ukuran tube : 3 × 2 in IPS
Panjang hairpin : 12 ft
5.33 Pompa Reboiler J-302 Fungsi
: Memompa campuran dari Reboiler E-303 ke Kolom
Distilasi T-301 Jenis
: Pompa sentrifugal Jumlah
: 1 unit Bahan konstruksi
: Commercial Steel Kapasitas
: 133,0448 gpm Daya motor
: 1 hp
5.34 Tangki Produk TT-301
Fungsi : Menyimpan etilen oksida untuk kebutuhan 20
hari Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-212 Grade B
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 421,6517 m
3
Kondisi operasi : Temperatur
: 85,735 °C
Tekanan : 10 bar
Ukuran : Silinder
: - Diameter : 6,97 m - Tinggi
: 8,72 m - Tebal
: 2 in Tutup
: - Diameter : 6,97 m - Tinggi
: 3,49 m - Tebal
: 2 in
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
6.1 Instrumentasi
Pengoperasian suatu pabrik kimia harus memenuhi beberapa persyaratan yang ditetapkan dalam perancangannya. Persyaratan tersebut meliputi
keselamatan, spesifikasi produk, peraturan mengenai lingkungan hidup, kendala operasional, dan faktor ekonomi. Pemenuhan persyaratan tersebut berhadapan
dengan keadaan lingkungan yang berubah-ubah, yang dapat mempengaruhi jalannya proses atau yang disebut disturbance gangguan Stephanopoulus,
1984. Adanya gangguan tersebut menuntut penting dilakukannya pemantauan secara terus-menerus maupun pengendalian terhadap jalannya operasi suatu
pabrik kimia untuk menjamin tercapainya tujuan operasional pabrik. Pengendalian atau pemantauan tersebut dilaksanakan melalui penggunaan peralatan dan
engineer sebagai operator terhadap peralatan tersebut sehingga kedua unsur ini membentuk satu sistem kendali terhadap pabrik.
Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang
diharapkan. Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk, pencatat, dan pemberi tanda bahaya. Peralatan instrumentasi biasanya bekerja dengan
tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses
tergantung pada pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumen juga harus ditentukan apakah alat-alat tersebut
dipasang diatas papan instrumen dekat peralatan proses kontrol manual atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bangsal peralatan
kontrol otomatis Timmerhaus, 2004.
Variabel-variabel proses yang biasanya dikontroldiukur oleh instrumen adalah:
1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.
Yenny : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida dengan Katalis Perak, 2007 USU Repository © 2008
2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik,
konduktivitas, pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel lainnya.
Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan semi otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan
dengan mengatur instrumen pada kondisi tertentu, bila terjadi penyimpangan variabel yang dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk
mengembalikan variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller. Pengendalian secara semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat
perubahan-perubahan yang terjadi pada variabel yang dikontrol. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai yang diinginkan dilakukan usaha secara manual,
instrumen ini bekerja sebagai pencatat recorder.
Alat-alat kontrol yang biasa dipakai pada peralatan proses antara lain :
1. Temperature Controller TC
Adalah alatinstrumen yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan
dengan mengatur jumlah material proses yang harus ditambahkandikeluarkan dari dalam suatu proses yang sedang bekerja.
Prinsip kerja: Rate fluida masuk atau keluar alat dikontrol oleh diafragma valve. Rate
fluida ini memberikan sinyal kepada TC untuk mendeteksi dan mengukur suhu sistem pada set point.
2. Pressure Controller PC
