Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etil fluorida dari Etilen dan Hidrogen Fluorida dengan kapasitas 5000 Ton/Tahun
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN ETILFLUORIDA DARI ETILEN DAN
HIDROGEN FLUORIDA
DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 5.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
OLEH :
MARGANDA SIMBOLON
NIM : 040405036
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
F A K U L T A S
T E K N I K
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N
2010
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN ETIL FLUORIDA
DARI ETILEN DAN HIDROGEN FLUORIDA
DENGAN KAPASITAS 5000 TON/TAHUN
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh:
MARGANDA SIMBOLON
NIM : 040405036
Telah Diperiksa/Disetujui :
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Dr. Ir. M Yusuf Ritonga, MT
Ir. Netti Herlina, MT
NIP : 19620819 198903 1 002
NIP : 19600425 199903 2 001
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
Dr. Ir. M Yusuf Ritonga, MT
Ir. Renita Manurung, MT
NIP : 19620819 198903 1 002
NIP. 19681214 199702 2 002
Dosen Penguji III
Ir. Hamidah Harahap, MSc
NIP. 19671029199501 2 001
Mengetahui
Koordinator Tugas Akhir
Dr.Ir. Irvan, MSi
NIP : 19680820 199501 1 001
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2010
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Segala hormat, puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuahn Yang Maha
Esa atas rahmat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas
Akhir yang berjudul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etil fluorida dari Etilen dan
Hidrogen Fluorida dengan kapasitas 5000 Ton/Tahun”. Tugas akhir ini disusun untuk
melengkapi persyaratan mengikuti ujian sarjana di Departemen Teknik Kimia,
fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah
penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ir. M. Yusuf Ritonga, MT, sebagai Dosen Pembimbing I yang telah
membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir
ini.
2. Ibu Ir. Netty Herlina, MT, sebagai Dosen Pembimbing II yang telah
memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia FT
USU.
4. Bapak Dr. Ir. Irvan, M. Eng, sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen
Teknik Kimia FT USU.
5. Dan yang paling teristimewa Orang tua penulis yaitu Ayahanda Sahala
Simbolon dan Ibunda tersayang Lehini Sinaga, yang tidak pernah lupa
memberikan dukungan/motivasi, semangat dan doanya kepada penulis selama
menjalani perkuliahan di teknik kimia ini.
6. Abang/kakak penulis yang selalu memberikan dukungan baik secara moral
maupun materil terutama Horas Simbolon, Jonny B Simbolon, Renata
Simbolon/ Lae Situmorang, Hisar Simbolon.
7. Abang/kakak dan adik-adik penulis yang turut memberi dukungan dan doa
kepada penulis yakni Kakanda Arda Simbolon, Nurpita, Horma,
Maida,
Universitas Sumatera Utara
Hatorangan, Darla, Nasip, Serepina serta Adinda Hotmardongan, Sabrina,
Harulwin.
8. Teman seperjuangan Mangkunama Naibaho sebagai partner penulis dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini.
9. Kekasih tercinta Lidya Sinaga yang senantiasa memberi dukungan dan
semangat buat penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
10. Teman-teman stambuk ‘04 tanpa terkecuali.
11. Serta pihak-pihak yang telah ikut membantu penulis namun tidak tercantum
namanya.
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.
Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan,
Desember 2010
Penulis
Marganda simbolon
Nim. 040405036
Universitas Sumatera Utara
INTI SARI
Etil fluorida dibuat dari bahan utama etilen dan hidrogen fluorida dengan
menggunakan proses halogenasi. Kondisi operasi pada pembuatan etil fluorida
adalah 65 0C dan tekanan 14 atm.
Pabrik pembuatan etil fluorida ini direncanakan akan berproduksi dengan
kapasitas 5000 ton/tahun. Lokasi pabrik direncanakan di daerah hilir sungai Citarum
Jawa Barat.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 160
orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan
bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik etil fluorida, adalah :
Modal Investasi
: Rp 471.764.269.884,-
Biaya Produksi per tahun
: Rp 438.352.609.132,-
Hasil Jual Produk per tahun
: Rp. 572.028.183.049,-
Laba Bersih per tahun
: Rp 93.122.537.233,-
Profit Margin
: 23,25 %
Break Event Point
: 58,32 %
Return of Investment
: 19,74 %
Pay Out Time
: 5,07 tahun
Return on Network
: 32,9 %
Internal Rate of Return
: 34,46 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
etil fluorida ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Kata Pengantar.............................................................................................. i
Intisari ......................................................................................................... iii
Daftar Isi....................................................................................................... iv
Daftar Tabel.................................................................................................. viii
Daftar Gambar .............................................................................................. xi
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. I-1
1.1 Latar Belakang ............................................................................ I-1
1.2 Rumusan Permasalahan ............................................................... I-2
1.3 Tujuan Perencanaan Pabrik .......................................................... I-3
1.4 Manfaat Perancangan Pabrik........................................................ I-3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... II-1
2.1 Etil Fluorida ................................................................................ II-1
2.2 Sifat – sifat Bahan Baku .............................................................. II-1
2.2.1 Sifat – sifat Etilen .................................................................. II-1
2.2.2 Sifat – sifat Hidrogen Fluorida ............................................. II-2
2.2.3 Sifat – sifat Isobutilen (Olefin) ............................................... II-2
2.3 Sifat – sifat Produk (Etil Fluorida) ............................................... II-2
2.4 Proses Pembuatan Etil Fluorida ................................................... II-3
BAB III NERACA MASSA.......................................................................... III-1
3.1 Mix Point (MP-101) .................................................................... III-1
3.2 REAKTOR (R-101)..................................................................... III-1
3.2 Dekanter (D-202) ........................................................................ III-2
3.4 Mix Point (MP-102) .................................................................... III-2
3.5 Ekstraktor (T-301) ....................................................................... III-3
3.6 Destilasi (T-303).......................................................................... III-3
3.7 Kondensor ................................................................................... III-4
3.8 Reboiler ....................................................................................... III-4
3.9 Mix Point (MP-301) .................................................................... III-5
Universitas Sumatera Utara
BAB IV NERACA ENERGI ........................................................................ IV-1
4.1 Heater (E-101) ............................................................................. IV-1
4.2 Heater (E-102) ............................................................................. IV-1
4.3 Reaktor (R-201)........................................................................... IV-2
4.4 Kondensor (E-201) ...................................................................... IV-2
4.5 Heater (E-302) ............................................................................. IV-2
4.6 Kondensor (E-303) ...................................................................... IV-2
4.7 Reboiler (E-304) .......................................................................... IV-3
4.8 Cooler (E-301)............................................................................. IV-3
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN .......................................................... V-1
BAB VI INSTRUMENTASI PERALATAN ................................................ VI-1
6.1 Instrumentasi ............................................................................... VI-1
6.2 Keselamatan Kerja....................................................................... VI-5
6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Etil Fluorida ........... VI-7
6.3.1 Pencegahan terhadap Kebakaran dan Peledakan ..................... VI-7
6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri ................................................... VI-8
6.3.3 Keselamatan Kerja terhadap Listrik ....................................... VI-8
6.3.4 Pencegahan terhadap Gangguan Kesehatan ............................ VI-9
6.3.5 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis ................................... VI-9
BAB VII UTILITAS ..................................................................................... VII-1
7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ............................................................... VII-1
7.2 Kebutuhan Air ............................................................................. VII-2
7.2.1 Screening ............................................................................... VII-7
7.2.2 Klarifikasi .............................................................................. VII-7
7.2.3 Filtrasi ................................................................................... VII-8
7.2.4 Demineralisasi ....................................................................... VII-9
7.2.5 Deaerator ............................................................................... VII-12
7.3 Kebutuhan Listrik ........................................................................ VII-12
7.4 Kebutuhan bahan Bakar ............................................................... VII-13
7.5 Unit Pengolahan Limbah ............................................................. VII-14
7.5.1 Bak Penampungan ................................................................. VII-15
7.5.2 Bak Pengendapan Awal ......................................................... VII-16
Universitas Sumatera Utara
7.5.3 Bak Netralisasi....................................................................... VII-16
7.5.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem
Activated Sludge (Lumpur Aktif)........................................... VII-17
7.5.5 Tangki Sedimentasi ............................................................... VII-20
7.6 Spesifikasi Peralatan Utilitas ....................................................... VII-21
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK...................................... VIII-1
8.1 Lokasi pabrik ............................................................................... VIII-1
8.2 Tata Letak pabrik ......................................................................... VIII-3
8.3 Perincian Luas Tanah .................................................................. VIII-4
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERALIHAN ...................... IX-1
9.1 Organisasi Perusahaan ................................................................ IX-1
9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ........................................................ IX-2
9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional................................................ IX-2
9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf........................................... IX-3
9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional Dan Staf ................................. IX-3
9.2 Manajemen Perusahaan ............................................................... IX-3
9.3 Bentuk Hukum dan Badan Usaha ................................................ IX-4
9.4 Uraian Tugas, Wewenang Dan Tanggung Jawab ......................... IX-6
9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ................................ IX-6
9.4.2 Dewan Komisaris .................................................................. IX-6
9.4.3 Direktur ................................................................................. IX-6
9.4.4 Sekretaris ............................................................................... IX-7
9.4.5 Manajer Produksi................................................................... IX-7
9.4.6 Manajer Teknik ..................................................................... IX-7
9.4.7 Manajer Umum dan Keuangan............................................... IX-7
9.4.8 Manajer Pembelian dan Pemasaran ........................................ IX-7
9.5 Sistem Kerja ................................................................................ IX-8
9.6 Jumlah Karyawan Dan Tingkat Pendidikan ................................. IX-9
9.7 Sistem Penggajian ....................................................................... IX-10
9.8 Fasilitas Tenaga Kerja ................................................................. IX-12
BAB X ANALISA EKONOMI ..................................................................... X-1
10.1 Modal Investasi ......................................................................... X-1
Universitas Sumatera Utara
10.1.1 Modal Investasi Tetap/ Fixed Capital Investmen (FCI) ........ X-1
10.1.2 Modal Kerja/ Working Capital (WC) ................................... X-2
10.2 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC) ........................... X-4
10.2.1 Biaya Tetap (BT) / Fixed Cost (FC) ..................................... X-4
10.2.2 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC) ........................... X-4
10.3 Total Penjualan (Total Sales) ..................................................... X-5
10.4 Perkiraan Rugi/ Laba Usaha....................................................... X-5
10.4 Analisa Aspek Ekonomi ............................................................ X-5
10.4.1 Profit Margin (PM) .............................................................. X-5
10.4.2 Break Evan Point (BEP) ...................................................... X-5
10.4.3 Retrun On Investmen (ROI) ................................................. X-6
10.4.4 Pay Out Time (POT) ............................................................ X-6
10.4.5 Return On Network (RON) .................................................. X-7
10.4.6 Internal Rate Of Return (IRR) ............................................ X-7
BAB XI KESIMPULAN............................................................................... XI-1
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 UTILITAS LD-1
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ................................. LE-1
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Kebutuhan impor Etilen Fluorida (EF) di Indonesia............... II-1
Tabel 3.1 Neraca Massa Mix Point ................................................................ III-1
Tabel 3.2 Neraca Massa Reaktor ................................................................... III-1
Tabel 3.3 Neraca Massa Dekanter ................................................................. III-2
Tabel 3.4 Neraca massa Mix Point (MP-102) ................................................ III-2
Tabel 3.5 Neraca Massa Ekstraktor ............................................................... III-3
Tabel 3.6 Neraca Massa Destilasi.................................................................. III-3
Tabel 3.7 Neraca Massa Kondensor .............................................................. III-4
Tabel 3.8 Neraca Massa Boiler...................................................................... III-4
Tabel 3.9 Neraca Massa (MP-301) ................................................................ III-5
Tabel 4.1 Neraca Panas pada Heater (E-101)................................................. IV-1
Tabel 4.2 Neraca Panas pada Heater (E-102)................................................. IV-1
Tabel 4.3 Neraca Panas pada Reaktor (R-201) .............................................. IV-1
Tabel 4.4 Neraca Panas pada kondensor (E-201) ........................................... IV-2
Tabel 4.5 Neraca Panas pada Heater (E-302)................................................. IV-2
Tabel 4.6 Neraca Panas pada kondensor (E-303) ........................................... IV-2
Tabel 4.7 Neraca Panas pada Reboiler (E-304).............................................. IV-3
Tabel 4.8 Neraca Panas pada Cooler (E-301) ................................................ IV-3
Tabel 6.1 Daftar Penggunan Instrumentasi Pada Pra-Rancangan
Pabrik Pembuatan Ethylfluoride .................................................... VI-10
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap.............................................................................. VII-1
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat .............................................. VII-2
Tabel 7.3 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat .............................................. VII-3
Tabel 7.4 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan.................................... VII-5
Tabel 7.5 Kualitas Air Sungai Citarum, Jawa Barat ....................................... VII-5
Tabel 7.6 Kebutuhan Listrik pada Alat Utilitas.............................................. VII-12
Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik .......................................................... VIII-4
Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift ........................................................ IX-9
Tabel 9.2 Perincian Gaji Karyawan .............................................................. IX-10
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA.1 Neraca Massa Mix Point ............................................................ LA-2
Tabel LA.2 Neraca Massa Reaktor ................................................................ LA-5
Tabel LA.3 Neraca Massa Dekanter .............................................................. LA-8
Tabel LA.4 Neraca massa Mix Point (MP-102)............................................. LA-9
Tabel LA.5 Neraca Massa Ekstraktor ............................................................ LA-12
Tabel LA.6 Neraca Massa Destilasi .............................................................. LA-15
Tabel LA.7 Data Bilangan Antoine ............................................................... LA-16
Tabel LA.8 Penentuan Titik Gelembung (bubble point) Umpan .................... LA-17
Tabel LA.9 Penentuan titik gelembung (bubble point) bottom ....................... LA-19
Tabel LA.10 Penentuan Titik Embun (dew point) Destilat............................. LA-20
Tabel LA.11 Neraca Massa Kondensor ......................................................... LA-22
Tabel LA.12 Neraca Massa Reboiler ............................................................. LA-24
Tabel LA.13 Neraca Massa (MP-301) ........................................................... LA-25
Tabel LB.1 Kapasitas panas cairan : Cpl,,T (T = 0K) = (KJ/Kmol.K) ................. LB-1
Tabel LB.2 Kapasitas panas gas : Cpg,,T (T = 0K) = (kJ/Kmol.K) ...................... LB-1
Tabel LB.3 Panas Laten : A(1-T/Tc)n , T = 0K (kj/mol) ................................. LB-2
Tabel LB.4 Neraca Panas pada Heater (E-101).............................................. LB-4
Tabel LB.5 Neraca Panas pada Heater (E-102).............................................. LB-5
Tabel LB.6 Panas keluar Reaktor .................................................................. LB-7
Tabel LB.7 Panas Masuk Kondensor (E-201)................................................ LB-8
Tabel LB.8 Panas Keluar Kondensor (E-201)................................................ LB-9
Tabel LB. 9 Panas Masuk Heater (E-302) ..................................................... LB-10
Tabel LB. 10 Panas Keluar Kondensor (E-302)............................................. LB-10
Tabel LB. 11 Panas Masuk Kondensor (E-303)............................................. LB-11
Tabel LB. 12 Panas Keluar Kondensor (E-303)............................................. LB-12
Tabel LB. 13 Panas Masuk Reboiler (E-304) ................................................ LB-13
Tabel LB. 14 Panas Keluar Reboiler (E-304) ................................................ LB-13
Tabel LB. 15 Panas Keluar Reboiler (E-304) ................................................ LB-14
Tabel LB. 16 Panas Masuk Kondensor (E-201)............................................. LB-15
Tabel LC.1 Perhitungan viskositas pada dekanter......................................... LC-34
Tabel LC.2 Perhitungan densitas larutan atas (B) (alur 14) ........................... LC-34
Tabel LC.3 Perhitungan volume vairan pada alur recyle ............................... LC-35
Universitas Sumatera Utara
Tabel LC.4 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi 1 (T-101) ..................... LC-65
Tabel LC.5 Perhitungan volume vampuran Etil fluorida dan Hidrogen
Fluorida ....................................................................................... LC-81
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ......................... LE-1
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ............................................... LE-3
Table LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ................................................. LE-8
Tabel LE.4 Estimilasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ...... LE-9
Tabel LE.5 Biaya Dana Transportasi ............................................................. LE-12
Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ............................................................... LE-16
Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas.................................................................... LE-18
Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ................................................................ LE-19
Tabel LE.9 Aturan Depresi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17
Tahun 2000 ................................................................................ LE-20
Tabel LE.10. Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UURI No. 17
Tahun 2000.............................................................................. LE-21
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Struktur Etil fluorida .................................................................. II-1
Gambar 6.1 Instrumentasi Alat ...................................................................... VI-3
Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Etil Fluorida .................................................. VIII-5
Gambar 9.1 Struktur organisasi pabrik pembuatan etilen diklorida dari
etilen dan klorin dengan proses klorinasi langsung ..................... IX-14
Gambar LC.1 Kolom Destilasi ...................................................................... LC-64
Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen (dilihat dari atas) ........................ LD-1
Gambar LE.1 Kurva BEP Pabrik Pembuatan Etil Fluorida ............................ LE-30
Universitas Sumatera Utara
INTI SARI
Etil fluorida dibuat dari bahan utama etilen dan hidrogen fluorida dengan
menggunakan proses halogenasi. Kondisi operasi pada pembuatan etil fluorida
adalah 65 0C dan tekanan 14 atm.
Pabrik pembuatan etil fluorida ini direncanakan akan berproduksi dengan
kapasitas 5000 ton/tahun. Lokasi pabrik direncanakan di daerah hilir sungai Citarum
Jawa Barat.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 160
orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan
bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik etil fluorida, adalah :
Modal Investasi
: Rp 471.764.269.884,-
Biaya Produksi per tahun
: Rp 438.352.609.132,-
Hasil Jual Produk per tahun
: Rp. 572.028.183.049,-
Laba Bersih per tahun
: Rp 93.122.537.233,-
Profit Margin
: 23,25 %
Break Event Point
: 58,32 %
Return of Investment
: 19,74 %
Pay Out Time
: 5,07 tahun
Return on Network
: 32,9 %
Internal Rate of Return
: 34,46 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
etil fluorida ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia merupakan salah satu Negara berkembang yang sedang giat
melaksanakan pembangunan di segala bidang. Salah satunya adalah pembangunan di
sektor industri. Salah satu sasaran penting yang ingin tercapai dalam pembangunan
bidang ini adalah agar bangsa Indonesia dapat memenuhi kebutuhan sendiri selain itu
untuk meningkatkan nilai tambah yang ditujukan untuk menyediakan barang dan jasa
yang bermutu, meningkatkan ekspor, dan menghemat devisa untuk menunjang
pembangunan selanjutnya, serta untuk mengembangkan penguasaan teknologi.
Pembangunan industri diharapkan dapat merangsang pertumbuhan ekonomi,
disamping akan menyerap tenaga kerja yang banyak, baik tenaga ahli, menengah
maupun tenaga kasar.
Sampai saat ini sebagian besar kebutuhan industri dalam negeri masih
diimpor dari luar negeri, dimana salah satunya adalah etil fluorida. Etil fluorida
merupakan suatu bahan kimia yang berfungsi sebagai refrigerant atau pendingin
yang ramah lingkungan. Etil fluorida tidak sama dengan CFC yang menyebabkan
kerusakan lingkungan Etil fluorida sangat dibutuhkan untuk bahan pendingin seperti
AC , Refrigerator maupun alat pendingin lainnya. Selain itu, etil fluorida juga banyak
digunakan sebagai bahan additive dan reaktan pada berbagai proses kimia. Saat ini
etil fluorida diproduksi masih sangat kecil padahal kebutuhan akan Etil fluorida dari
tahun ke tahun semakin meningkat terutama di negara-negara maju seperti Amerika,
Inggris dan Negara maju lainnya. (www.freepatensonline.com, 2008)
Adapun kebutuhan Etilen Fluorida (EF) di Indonesia terdapat pada tabel 1.1.
Tabel 1.1 Data Kebutuhan impor Etilen Fluorida (EF) di Indonesia
Tahun Impor
Jumlah (kg)
2004
306. 929
2005
597.737
2006
944.746
2007
1.147.051
Sumber : Biro Pusat Statistik Indonesia
Universitas Sumatera Utara
1.2 Perumusan Masalah
Kebutuhan terhadap Etil fluorida cukup tinggi di Indonesia. Untuk
memperolehnya, Indonesia masih harus mengimpor dari negara lain. Agar Indonesia
tidak mengimpor Etil Fluorida lagi maka dibutuhkan suatu usaha untuk memenuhi
kebutuhan Etil Fluorida dengan cara membuat suatu
pra rancangan pabrik
pembuatan Etil Fluorida di Indonesia.
1.3 Tujuan Perancangan Pabrik
Tujuan pra rancangan pabrik pembuatan Etil Fluorida dari etilen dan
Hidrogen fluorida dengan proses halogenasi adalah untuk menerapkan disiplin ilmu
teknik kimia khususnya di bidang perancangan, proses dan operasi teknik kimia
sehingga akan memberikan gambaran kelayakan pabrik pembuatan Etil Fluorida.
1.4 Manfaat Perancangan Pabrik
Adapun manfaat pra rancangan pabrik pembuatan etil fluorida dari etilen dan
hydrogen fluorida dengan proses halogenasi ini adalah sebagai sarana untuk
memenuhi kebutuhan etil fluorida dalam negri maupun untuk di ekspor keluar negri.
Universitas Sumatera Utara
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Etil Fluorida
Etil fluorida memiliki rumus kimia C2H5F dengan struktur bangun seperti
yang disajikan pada gambar 2.1.
H 3C
H C
H
F
Gambar 2.1. Struktur Etil fluorida
Etil fluorida merupakan senyawa kimia yang mudah terbakar dan bersifat
volatil. Etil fluorida (C2H5F) diperoleh dari hasil reaksi antara Etilen (C2H4) dan
Hidrogen fluorida (HF) dengan isobutilen (C4H8) sebagai katalis yang akan
menghasilkan konversi reaksi sebesar 99%. Etil fluorida digunakan sebagai bahan
pendingin, zat additive atau reaktan pada berbagai proses kimia.
2.2 Sifat – sifat Bahan Baku
2.2.1 Sifat – sifat Etilen
Sifat-sifat dari Etilen:
1. Rumus molekul
: C2H4
2. Berat molekul
: 28,05 gr/mol
0
3. Densitas pada 15 C
: 1,178 gr/l
4. Titik lebur
: - 169,2 0C
5. Titik didih
: - 103,7 0C
6. Entalpi pembentukan ∆H f gas : 52,47 kJ/mol
7. Standart molar entropi S0gas : 219,32 J/kmol
8. Kelarutan dalam air
: 25 ml/ 100 ml
(www.wikipedia.com)
Universitas Sumatera Utara
2.2.2 Sifat – sifat Hidrogen Fluorida
Sifat-sifat dari hidrogen fluorida:
1. Rumus molekul
: HF
2. Berat molekul
: 20,01 g/mol
3. Densitas gas
: 0.922 g/L
4. Titik lebur
: -84 °C
5. Titik didih
: 19.54 °C
6. Temperatur kritik
: 416,9 K
(www.wikipedia.com)
2.2.3 Sifat – sifat Isobutilen (Olefin)
Sifat – sifat dari isobutilen
1. Rumus molekul
: C4H8
2. Berat molekul
: 56.11 g/mol
3. Densitas
: 0.5879 g/cm3
4. Titik didih
: -6.9 °C
(www.wikipedia.com)
2.3 Sifat – sifat Produk (Etil Fluorida)
Etil Fluorida memiliki sifat–sifat sebagai berikut:
1. Rumus molekul
: C2H5F
2. Berat molekul
: 48.06 gr/mol
3. Densitas
: 0.818 gr/l
4. Titik lebur
: -143.2 0C
5. Titik didih
: -370C
6. Temperatur kritis
: 102 0C
7. Tekanan uap, 20°C
: 7,6 bar
8. Entalpi pembentukan ∆Hf0
: -62,5
Kcal/gmol
(www. entity_datapage.php.htm)
Universitas Sumatera Utara
2.4 Proses Pembuatan Etil Fluorida
Deskripsi Proses
Pembuatan etil fluorida (EF) dilakukan dengan proses halogenasi. Dilakukan
dengan mereaksikan etilen dan hidrogen fluorida (HF). Etilen dan HF diumpankan
ke reaktor dalam fasa cair dimana reaksi akan berlangsung dengan adanya katalis
Olefin yang lebih berat (isobutilen) yang diumpankan bersama-sama dengan etilen
dan HF. Reaksi yang terjadi dalam reaktor adalah :
C2H4(g) + HF(l)
Olefin
→
C2H5F(l)
Reaksi ini berlangsung pada kondisi 65 0C dan tekanan sekitar 14 atm dengan
konversi reaksi 99%. Maka kondisi di dalam reaktor di operasikan pada suhu 65 0C.
Keluaran reaktor mengandung, Etil fluorida, hidrogen fluorida dan isobutilen.
Keluaran reaktor ini akan dipisahkan pada tahap pemisahan produk.
Tahap Pemisahan Produk Utama
Keluaran reaktor mengandung Etil Fluorida, Hidrogen Fluorida, etilen dan
Isobutlen. Hidrogen Fluorida akan dipisahkan menggunakan dekanter dengan kondisi
operasi 30 0C dan 14 atm, pada produk atas diperoleh etil fluorida, etilen dan
isobutilen pada fasa cair sedangkan produk bawah dihasilkan hidrogen fluorida pada
fasa cair di recycle kembali ke reaktor. Kemudian etil fluorida, etilen dan isobutilen
di masukkan ke kolom ekstrasksi untuk memisahkan etil fluorida dari etilen dan
isobutilen dengan menggunakan pelarut hidrogen fluorida dengan kondisi pada
tekanan 10 atm dan temperatur 30 0C. Setelah itu pemisahan etil fluorida dan
hidrogen fluorida dilakukan pada tahap destilasi dimana perbedaan titik didih etil
fluorida dan hidrogen fluorida besar. Pada alur atas terdapat etil fluorida dengan
kemurnian 99,9% dan pada produk bawah terdapat hidrogen fluorida.
(www.freepatensonline.com,2008)
Universitas Sumatera Utara
BAB III
NERACA MASSA
3.1 Mix Point (MP-101)
Tabel 3.1 Neraca Massa Mix Point
Alur Masuk
Komponen
Alur keluar
Alur 1
Alur 2
Alur 3
F
F
F
(Kg/jam)
(Kg/jam)
(Kg/jam)
Etilen
363,690
Isobutilen
-
Total
-
363,690095
40,410
404,100
40,410
404,100
3.2 REAKTOR (R-101)
Tabel 3.2 Neraca Massa Reaktor
Alur Masuk
Alur Keluar
Alur 4
Alur 7
Alur 8
F
F
F
(kg/jam)
(kg/jam)
(kg/jam)
Etil fluorida
-
-
616,914
Etilen
363,690
-
3,637
Hidrogen fluorida
-
Komponen
Isobutilen
Total
404,100
147,249
41,410
-
41,410
404,100
404,100
808,200
Universitas Sumatera Utara
3.3 Dekanter (D-202)
Tabel 3.3 Neraca Massa Dekanter
Alur masuk
Komponen
Etil fluorida
Etilen
Hidrogen fluorida
Isobutilen
Alur keluar
F
F
F
F
(kg/jam)
(kg/jam)
(kg/jam)
(kg/jam)
Alur 9
Alur 12
Alur 10
Alur 11
616,904
154,226
-
771,130
3,637
0,909
-
3,637
147,249
-
147,249
40,410
10,103
808,200
165,238
Total
973,438
-
50,513
147,249
825,28
973,438
3.4 Mix Point (MP-102)
Tabel 3.4 Neraca massa Mix Point (MP-102)
Alur masuk
Komponen
Hidrogen Fluorida
Total
Alur keluar
Alur 5
Alur 10
Alur 6
F
F
F
(Kg/jam)
(Kg/jam)
(Kg/jam)
256,851
147,249
404,100
404,100
404,100
Universitas Sumatera Utara
3.5 Ekstraktor (T-301)
Tabel 3.5 Neraca Massa Ekstraktor
Alur masuk
Komponen
Etil fluorida
F
F
F
F
(kg/jam)
(kg/jam)
(kg/jam)
(kg/jam)
Alur 13
Alur 16
Alur 17
Alur 18
616,904
Etilen
3,637
Hidrogen fluorida
Isobutilen
Alur keluar
-
48,062
-
-
3,637
3324,829
40,410
660,951
Total
664,966
-
-
-
3324,829
40,410
3372,891
-
44,047
4033,842
3989,975
4033,842
3.6 Destilasi (T-303)
Tabel 3.6 Neraca Massa Destilasi
Alur masuk
Komponen
Etil fluorida
Hidrogen fluorida
Total
Alur keluar
F
F
F
(kg/jam)
(kg/jam)
(kg/jam)
Alur 19
Alur 26
Alur 22
664,996
624,915
40,051
3.324,829
6,398
3.318,431
631,313
3.358,482
3.989,795
3.989,795
Universitas Sumatera Utara
3.7 Kondensor
Tabel 3.7 Neraca Massa Kondensor
Alur masuk
F
F
F
(kg/jam)
(kg/jam)
(kg/jam)
Alur 23
Alur 25
Alur 26
Komponen
Etil fluorida
2.757,123
2.132,208
624,915
28,228
21,830
6,398
2.154,038
631,313
Hidrogen fluorida
Total
Alur keluar
2.785,351
2.785,351
3.8 Reboiler
Tabel 3.8 Neraca Massa Boiler
Alur masuk
Komponen
Etil fluorida
Hidrogen fluorida
Total
Alur keluar
F
F
F
(kg/jam)
(kg/jam)
(kg/jam)
Alur 20
Alur 21
Alur 22
54,176
14,125
40,051
4.488,719
1.170,288
3.318,431
1.184,413
3.358,482
4.542,895
4.542,482
Universitas Sumatera Utara
3.9 Mix Point (MP-301)
Tabel 3.9 Neraca Massa (MP-301)
Alur Masuk
Komponen
BM
Alur Keluar
Alur 14
Alur 22
Alur 15
F
F
F
(kg/jam)
(kg/jam)
(kg/jam)
Etil Fluorida
48,06
-
40,051
48,062
Hidrogen Fluorida
20.01
6,398
3.318,431
3.324,829
Total
3.358,482
3.372,891
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
NERACA PANAS
4.1 Heater (E-101)
Table 4.1 Neraca Panas pada Heater (E-101)
Alur
Panas masuk
Panas keluar
(kj/jam)
(kJ/jam)
Alur 3
3.320,428
-
Alur 4
-
27.449,844
Alur steam
24.129,416
-
Total
27.449,844
27.449,844
4.2 Heater (E-102)
Table 4.2 Neraca Panas pada Heater (E-102)
Alur
Panas masuk
Panas keluar
(kj/jam)
(kJ/jam)
Alur 6
5.240,110
-
Alur 7
-
44.343,1475
Alur steam
39.103,037
-
Total
44.343,1475
44.343,1475
4.3 Reaktor (R-201)
Table 4.3 Neraca Panas pada Reaktor (R-201)
Alur
Panas masuk
Panas keluar
(kj/jam)
(kJ/jam)
Alur 4
27.449,844
-
Alur 7
44.343,1475
-
Alur 8
-
53.359,806
Panas reaksi
23.344,83
-
Air pendingin
-
41.778,1155
Total
95.137,8215
95.137,8215
Universitas Sumatera Utara
4.4 Kondensor (E-201)
Table 4.4 Neraca Panas pada kondensor (E-201)
Alur
Panas masuk
Panas keluar
(kj/jam)
(kJ/jam)
Alur 8
262.973,362
-
Alur 9
-
Air pendingin
Total
9.998,284
252.975,078
262.973,362
262.973,362
4.5 Heater (E-302)
Table 4.5 Neraca Panas pada Heater (E-302)
Alur
Panas masuk
Panas keluar
(kj/jam)
(kJ/jam)
Alur 18
51.404,75
-
Alur 19
-
332.882,9
Saturated Steam
281.478,176
-
Total
332.882,9
332.882,9
4.6 Kondensor (E-303)
Table 4.6 Neraca Panas pada kondensor (E-303)
Alur
Panas masuk
Panas keluar
(kj/jam)
(kJ/jam)
Alur 23
115.668,7483
-
Alur 24
-
1.155.127,8561
Air pendingin
-
Total
115.668,7483
1.536,504942
115.668,7483
Universitas Sumatera Utara
4.7 Reboiler (E-304)
Tabel 4.7 Neraca Panas pada Reboiler (E-304)
Alur
Panas masuk
Panas keluar
(kj/jam)
(kJ/jam)
Alur 20
379.734,7031
-
Alur 21
-
138.090,1419
Alur 22
-
391.564,0819
Saturated steam
149.919,5207
-
Total
529.654,2238
529.654,2238
4.8 Cooler (E-301)
Tabel 4.8 Neraca Panas pada Cooler (E-301)
Alur
Panas masuk
Panas keluar
(kj/jam)
(kJ/jam)
Alur 14
83,18048
-
Alur 22
391.564,0819
-
Alur 16
-
43.416,82
Air pendingin
-
348.230,442
391.647,262
391.647,262
Total
Universitas Sumatera Utara
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
5.1 Pipa Supply C2H4
Fungsi :mengalirkan etilen menuju ke kompressor C2H4
Spesifikasi :
- Debit (Q)
= 0,048 m3/detik
- Jumlah
= 1 unit
- Diameter pipa
= 1 in
- Schedule number
= 40
- Kecepatan alir
=9,8 m/detik
- Bahan konstruksi
= commercial steel
5.2 Kompresor
Fungsi : menaikkan tekanan etilen dari pipa supply sebelum dimasukkan ke
tangki etilen (TK-101).
Jenis
: Centrifugal compressor
Jumlah : 1 unit
Daya
: 15,215 hp
5.3 Tangki Penyimpanan Etilen (TK-101)
Fungsi
: Menyimpan Etilen untuk kebutuhan 7 hari
Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA- 202 Grade B
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup hemisperical
Jenis sambungan : Single welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: Tekanan
= 40 atm
Temperatur = 30°C
Kapasitas
: 1.625,6309 m3
Ukuran
: -. Silinder
-
Diameter = 10,9340 m
-
Tinggi
= 13,6675 m
Universitas Sumatera Utara
-
Tebal
= 10 in
-. Tutup
-
Diameter = 10,9340 m
-
Tinggi
= 1,8223 m
-
Tebal
= 10 in
5. 4 Tangki Penyimpanan Isobutilen (TK-102)
Fungsi
: Menyimpan Etilen untuk kebutuhan 15 hari
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade B
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan : Single welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: Tekanan
= 4 atm
Temperatur = 30°C
Kapasitas
: 27,8779 m3
Ukuran
: -. Silinder
-
Diameter = 2,9262 m
-
Tinggi
= 3,6577 m
-
Tebal
= 0,5 in
-. Tutup
-
Diameter = 2,9262 m
-
Tinggi
= 0,5 m
-
Tebal
= 0,5 in
5.5 Pompa Isobutilen (P-101)
Fungsi
: Memompa fluida dari Tangki isobutilen menuju Reaktor
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Daya
: 0,0310 hp ≈ 0,25 hp
Universitas Sumatera Utara
5.6 Heater 1 (E-101)
Fungsi
: Menaikkan temperatur campuran Etilen dan Isobutilen
sebelum dimasukkan ke Reaktor
Jenis
: DPHE
Dipakai
: pipa 2 x 1 1 in IPS, 12 ft hairpin
4
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 404,100 kg/jam
Panjang pipa
: 95,2243 ft
Jumlah hairpin
:4
5.7 Tangki Penyimpanan Hidrogen Fluorida (TK-103)
Fungsi
: Menyimpan Hidrogen Fluorida untuk kebutuhan 15 hari
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade B
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan : Single welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: Tekanan
= 2 atm
Temperatur = 30°C
Kapasitas
: 115,7035 m3
Ukuran
: -. Silinder
-
Diameter = 4,7025 m
-
Tinggi
= 5,8781 m
-
Tebal
= 1/2 in
-. Tutup
-
Diameter = 4,7025 m
-
Tinggi
= 0,7838 m
-
Tebal
= 1/2 in
5.8 Pompa Hidrogen Fluorida (P-102)
Fungsi
: Memompa Hidrogen Fluorida dari tangki menuju Reaktor
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Universitas Sumatera Utara
Daya
: 0,1553 hp ≈ 0,25 hp
5.9 Heater 1 (E-102)
Fungsi
: Menaikkan
temperatur
Hidrogen
Fluorida
sebelum
dimasukkan ke Reaktor
Jenis
: DPHE
Dipakai
: Pipa 2 x 1 1 in IPS, 12 ft hairpin
4
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 404,100 kg/jam
Panjang pipa
: 80,262 ft
Jumlah hairpin
:5
5.10 Reaktor (R-201)
Fungsi
: tempat berlangsungnya reaksi klorinasi
Jenis
: plug flow reactor
Bentuk
: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : cabon steel SA-299
Volume reaktor
: 4,6752 m3
Jumlah
: 1 unit
Ukuran
: -. Silinder
-
Diameter = 1,3728 m
-
Tinggi
= 14 m
-
Tebal
= 1 in
-. Tutup
-
Diameter = 1,3728 m
-
Tinggi
= 0,3432 m
-
Tebal
= 1 in
- Tube:
- Diameter
= 10 cm
- Panjang
= 14 m
- Pitch
= 15 square pitch
- Jumlah
= 2
Universitas Sumatera Utara
- Pipa pendingin:
- Ukuran nominal = 30 in
- Schedule
= 80
- ID
= 14,314 in
- OD
= 16 in
- Panjang
= 15 m
- Jumlah
= 2 buah
5.11 Kondensor 1 (E-201)
Fungsi
: mengubah fasa uap Etil Fluorida dan campurannya menjadi
fasa cair
Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai
: 3/4 in OD tube 10 BWG15/16 in triangular pitch,
panjang = 12 ft, 2 pass
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 808,200 kg/jam
Diameter tube
: 1 in
Jenis tube
: 18 BWG
Panjang tube
: 12 ft
Pitch (PT)
: 15/16 in triangular pitch
Jumlah tube
: 114
Diameter shell
: 13 ¼ in
5.12 Dekanter (DC-202)
Fungsi
: memisahkan Hidrogen fluorida dari campurannya
Bentuk
: silinder horizontal
Bahan konstruksi
: carbon steel SA-285 grade C
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 0,0810 m3
Kondisi operasi
•
•
Temperatur
: 30oC
Tekanan
: 14 atm
Universitas Sumatera Utara
Kondisi fisik
•
•
•
Diameter
: 0,3381 m
Panjang
: 1,0142 m
Tebal
: ¼ in
5.13 Pompa Hidrogen Fluorida (P-103)
Fungsi
: Memompa Hidogen Fluorida dari dekanter menuju Reaktor
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Daya
: 0,0025 hp ≈ 0,25 hp
5.14 Tangki Penyimpanan Hidrogen Fluorida (TK-301)
Fungsi
: Menyimpan Hidrogen Fluorida untuk kebutuhan 15 hari
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade B
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan : Single welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: Tekanan
= 2 atm
Temperatur = 30°C
Kapasitas
: 2,8821 m3
Ukuran
: -. Silinder
-
Diameter = 1,3734 m
-
Tinggi
= 1,7167 m
-
Tebal
= 0,25 in
-. Tutup
-
Diameter = 1,3734 m
-
Tinggi
= 0,2289 m
-
Tebal
= 0,25 in
Universitas Sumatera Utara
5.15 Pompa Hidrogen Fluorida (P-301)
Fungsi
: Memompa Hidrogen Fluorida dari tangki menuju Ekstraktor
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Daya
: 0,0026 hp ≈ 0,25 hp
5.16 Cooler 1 (E-301)
Fungsi
: Menurunkan
temperatur
dimasukkan ke
Hidrogen
Fluorida
sebelum
kolom Ekstraktor
Jenis
: DPHE
Dipakai
: pipa 2 1 x 1 1 in IPS, 12 ft hairpin
2
2
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 3.372,891 kg/jam
Panjang pipa
: 216 ft
Jumlah hairpin
:9
5.17 Kolom Ekstraksi (T-301)
Fungsi
: Memisahkan Etil Fluorida dari campurannya menggunakan
pelarut Hidrogen Fluorida
Jenis
: Sieve Tray
Bentuk
: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : carbon steel SA-285 Grade A
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi
− Tekanan
− Temperatur
=10 atm
= 30 0C
Tray spacing (t)
= 0,457 m
Hole diameter (do)
= 0,006 m
Jumlah plate
= 23
Column diameter (T)
= 0,6627 m
Luas tiap plate
= 0,3447 m2
Area perforasi
= 79372 m2
Universitas Sumatera Utara
Spesifikasi kolom ekstraksi
Tinggi kolom
= 10,52 m
Tinggi tutup
= 0,1657 m
Tinggi total
= 10,847 m
Tebal silinder
= ½ in
5.18 Pompa Isobutilen (P-301)
Fungsi
: Memompa campuran Isobutilen dari Ekstraktor menuju tangki
penyimpanan
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Daya
: 0,0006 hp ≈ 0,25 hp
5.19 Heater 1 (E-302)
Fungsi
: Menaikkan temperatur campuran Etil Fluorida dan Hidrogen
Fluorida sebelum dimasukkan ke Destilasi
Jenis
: DPHE
Dipakai
: pipa 2 x 1 1 in IPS, 12 ft hairpin
4
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 3.324,829 kg/jam
Panjang pipa
: 24 ft
Jumlah hairpin
:1
5.20 Kolom Distilasi (T-302)
Fungsi
: memisahkan campuran Etil Fluorida dengan Hidrogen
Fluorida
Jenis
: sieve – tray
Bentuk
: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C
Jumlah
: 1 unit
Tray spacing (t)
= 0,5 m
Hole diameter (do)
= 4,5 mm
Universitas Sumatera Utara
Space between hole center (p’) = 12 mm
Weir height (hw)
= 5 cm
Pitch
= triangular ¾ in
Column Diameter (T)
= 0,6276 m
Weir length (W)
= 0,4393 m
Downsput area (Ad)
= 0,0272 m2
Active area (Aa)
= 0,2549 m2
Weir crest (h1)
= 0,0149 m
Spesifikasi kolom destilasi
Tinggi kolom
= 6m
Tinggi tutup
= 0,1432 m
Tinggi total
= 9,7865 m
Tekanan operasi
= 8,5 atm = 861,263 kPa
Tebal silinder
= 0,25 in
5.21 Kondensor Destilat (E-303)
Fungsi
: mengubah fasa uap Etil Fluorida dan campurannya menjadi
fasa cair
Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai
: 1 1/2 in OD tube 18 BWG 1 7/8 in triangular pitch,
panjang = 20 ft, 2 pass
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 2.785,351 kg/jam
Diameter tube
: 1 1/2 in
Jenis tube
: 18 BWG
Panjang tube
: 20 ft
Pitch (PT)
: 1 7/8 in triangular pitch
Jumlah tube
: 131
Diameter shell
: 27 in
Universitas Sumatera Utara
5.22 Accumulator (V-301)
Fungsi
: menampung distilat dari kondensor
Bentuk
: slinder horizontal dengan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : baja karbon SA-283 grade C
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 4,9512 m3
Kondisi operasi:
- Temperatur
: -4,486°C
- Tekanan
: 8,5 atm
Kondisi Fisik :
- Silinder
- Diameter
: 3,1514 m
- Panjang
: 2,4243 m
- Tebal
: 1 1/4 in
- Tutup
- Diameter
: 3,1514 m
- Panjang
: 0,7878 m
- Tebal
: 1 1/4 in
5.23 Pompa Refluks Destilat (P-303)
Fungsi
: Memompa fluida dari akumulator menuju Kolom destilasi
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Daya
: 0,0323 hp ≈ 0,25 hp
5.24 Pompa Produk Destilat (P-304)
Fungsi
: Memompa fluida dari akumulator menuju Tangki Produk
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Daya
: 0,0092 hp ≈ 0,25 hp
Universitas Sumatera Utara
5.25 Tangki Penyimpanan Etil Fluorida (TK-103)
Fungsi
: Menyimpan Etil Fluorida untuk kebutuhan 15 hari
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade B
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan : Single welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: Tekanan
= 8,5 atm
Temperatur = -4,486°C
Kapasitas
: 412,3254 m3
Ukuran
: -. Silinder
-
Diameter = 7,1830 m
-
Tinggi
= 8,9787 m
-
Tebal
= 2 1/2 in
-. Tutup
-
Diameter = 7,1830 m
-
Tinggi
= 1,1972 m
-
Tebal
= 1 1/2 in
5.26 Reboiler (E-304)
Fungsi
:
Menaikkan
temperatur
Hidrogen
Fluorida
sebelum
dimasukkan ke Destilasi
Jenis
: DPHE
Dipakai
: pipa 2 x 1 1 in IPS, 20 ft hairpin
4
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 4.542,895 kg/jam
Panjang pipa
: 360 ft
Jumlah hairpin
:9
Universitas Sumatera Utara
5.27 Pompa Reboiler (P-305)
Fungsi
: Memompa fluida dari kolom Destilasi menuju Reboiler
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Daya
: 0,0674 hp ≈ 0,25 hp
5.28 Pompa Produk Bottom Destilasi (P-306)
Fungsi
: Memompa fluida dari reboiler menuju Ekstraktor
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Daya
: 0,4287 hp ≈ 0,50 hp
Universitas Sumatera Utara
BAB VI
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
6.1
Instrumentasi
Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kendali
untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang
diharapkan. 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
pentingnya dilakukan 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.
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 di atas 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 dikontrol/diukur oleh instrumen adalah:
1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.
2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH,
humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel
lainnya.
Universitas Sumatera Utara
Tujuan perancangan sistem pengendalian dari pabrik pembuatan etil fluorida
dari etilen dan hidrogen fluorida adalah sebagai keamanan operasi pabrik yang
mencakup :
− Mempertahankan variabel – variabel proses seperti temperatur dan tekanan
tetap berada dalam rentang operasi yang aman dengan harga toleransi yang
kecil.
− Mendeteksi situasi berbahaya kemungkinan terjadinya kebocoran alat.
Pendeteksian dilakukan dengan menyediakan alarm dan sistem penghentian
operasi secara otomatis (automatic shut down systems).
− Mengontrol setiap penyimpangan operasi agar tidak terjadi kecelakaan kerja
maupun kerusakan pada alat proses.
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
(Stephanopoulus, 1984) :
1. Temperature Controller (TC)
Adalah alat/instrumen yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur
sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur
jumlah material proses yang harus ditam
PEMBUATAN ETILFLUORIDA DARI ETILEN DAN
HIDROGEN FLUORIDA
DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 5.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
OLEH :
MARGANDA SIMBOLON
NIM : 040405036
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
F A K U L T A S
T E K N I K
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N
2010
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN ETIL FLUORIDA
DARI ETILEN DAN HIDROGEN FLUORIDA
DENGAN KAPASITAS 5000 TON/TAHUN
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh:
MARGANDA SIMBOLON
NIM : 040405036
Telah Diperiksa/Disetujui :
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Dr. Ir. M Yusuf Ritonga, MT
Ir. Netti Herlina, MT
NIP : 19620819 198903 1 002
NIP : 19600425 199903 2 001
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
Dr. Ir. M Yusuf Ritonga, MT
Ir. Renita Manurung, MT
NIP : 19620819 198903 1 002
NIP. 19681214 199702 2 002
Dosen Penguji III
Ir. Hamidah Harahap, MSc
NIP. 19671029199501 2 001
Mengetahui
Koordinator Tugas Akhir
Dr.Ir. Irvan, MSi
NIP : 19680820 199501 1 001
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2010
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Segala hormat, puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuahn Yang Maha
Esa atas rahmat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas
Akhir yang berjudul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etil fluorida dari Etilen dan
Hidrogen Fluorida dengan kapasitas 5000 Ton/Tahun”. Tugas akhir ini disusun untuk
melengkapi persyaratan mengikuti ujian sarjana di Departemen Teknik Kimia,
fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah
penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ir. M. Yusuf Ritonga, MT, sebagai Dosen Pembimbing I yang telah
membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir
ini.
2. Ibu Ir. Netty Herlina, MT, sebagai Dosen Pembimbing II yang telah
memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia FT
USU.
4. Bapak Dr. Ir. Irvan, M. Eng, sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen
Teknik Kimia FT USU.
5. Dan yang paling teristimewa Orang tua penulis yaitu Ayahanda Sahala
Simbolon dan Ibunda tersayang Lehini Sinaga, yang tidak pernah lupa
memberikan dukungan/motivasi, semangat dan doanya kepada penulis selama
menjalani perkuliahan di teknik kimia ini.
6. Abang/kakak penulis yang selalu memberikan dukungan baik secara moral
maupun materil terutama Horas Simbolon, Jonny B Simbolon, Renata
Simbolon/ Lae Situmorang, Hisar Simbolon.
7. Abang/kakak dan adik-adik penulis yang turut memberi dukungan dan doa
kepada penulis yakni Kakanda Arda Simbolon, Nurpita, Horma,
Maida,
Universitas Sumatera Utara
Hatorangan, Darla, Nasip, Serepina serta Adinda Hotmardongan, Sabrina,
Harulwin.
8. Teman seperjuangan Mangkunama Naibaho sebagai partner penulis dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini.
9. Kekasih tercinta Lidya Sinaga yang senantiasa memberi dukungan dan
semangat buat penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
10. Teman-teman stambuk ‘04 tanpa terkecuali.
11. Serta pihak-pihak yang telah ikut membantu penulis namun tidak tercantum
namanya.
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.
Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan,
Desember 2010
Penulis
Marganda simbolon
Nim. 040405036
Universitas Sumatera Utara
INTI SARI
Etil fluorida dibuat dari bahan utama etilen dan hidrogen fluorida dengan
menggunakan proses halogenasi. Kondisi operasi pada pembuatan etil fluorida
adalah 65 0C dan tekanan 14 atm.
Pabrik pembuatan etil fluorida ini direncanakan akan berproduksi dengan
kapasitas 5000 ton/tahun. Lokasi pabrik direncanakan di daerah hilir sungai Citarum
Jawa Barat.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 160
orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan
bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik etil fluorida, adalah :
Modal Investasi
: Rp 471.764.269.884,-
Biaya Produksi per tahun
: Rp 438.352.609.132,-
Hasil Jual Produk per tahun
: Rp. 572.028.183.049,-
Laba Bersih per tahun
: Rp 93.122.537.233,-
Profit Margin
: 23,25 %
Break Event Point
: 58,32 %
Return of Investment
: 19,74 %
Pay Out Time
: 5,07 tahun
Return on Network
: 32,9 %
Internal Rate of Return
: 34,46 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
etil fluorida ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Kata Pengantar.............................................................................................. i
Intisari ......................................................................................................... iii
Daftar Isi....................................................................................................... iv
Daftar Tabel.................................................................................................. viii
Daftar Gambar .............................................................................................. xi
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. I-1
1.1 Latar Belakang ............................................................................ I-1
1.2 Rumusan Permasalahan ............................................................... I-2
1.3 Tujuan Perencanaan Pabrik .......................................................... I-3
1.4 Manfaat Perancangan Pabrik........................................................ I-3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... II-1
2.1 Etil Fluorida ................................................................................ II-1
2.2 Sifat – sifat Bahan Baku .............................................................. II-1
2.2.1 Sifat – sifat Etilen .................................................................. II-1
2.2.2 Sifat – sifat Hidrogen Fluorida ............................................. II-2
2.2.3 Sifat – sifat Isobutilen (Olefin) ............................................... II-2
2.3 Sifat – sifat Produk (Etil Fluorida) ............................................... II-2
2.4 Proses Pembuatan Etil Fluorida ................................................... II-3
BAB III NERACA MASSA.......................................................................... III-1
3.1 Mix Point (MP-101) .................................................................... III-1
3.2 REAKTOR (R-101)..................................................................... III-1
3.2 Dekanter (D-202) ........................................................................ III-2
3.4 Mix Point (MP-102) .................................................................... III-2
3.5 Ekstraktor (T-301) ....................................................................... III-3
3.6 Destilasi (T-303).......................................................................... III-3
3.7 Kondensor ................................................................................... III-4
3.8 Reboiler ....................................................................................... III-4
3.9 Mix Point (MP-301) .................................................................... III-5
Universitas Sumatera Utara
BAB IV NERACA ENERGI ........................................................................ IV-1
4.1 Heater (E-101) ............................................................................. IV-1
4.2 Heater (E-102) ............................................................................. IV-1
4.3 Reaktor (R-201)........................................................................... IV-2
4.4 Kondensor (E-201) ...................................................................... IV-2
4.5 Heater (E-302) ............................................................................. IV-2
4.6 Kondensor (E-303) ...................................................................... IV-2
4.7 Reboiler (E-304) .......................................................................... IV-3
4.8 Cooler (E-301)............................................................................. IV-3
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN .......................................................... V-1
BAB VI INSTRUMENTASI PERALATAN ................................................ VI-1
6.1 Instrumentasi ............................................................................... VI-1
6.2 Keselamatan Kerja....................................................................... VI-5
6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Etil Fluorida ........... VI-7
6.3.1 Pencegahan terhadap Kebakaran dan Peledakan ..................... VI-7
6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri ................................................... VI-8
6.3.3 Keselamatan Kerja terhadap Listrik ....................................... VI-8
6.3.4 Pencegahan terhadap Gangguan Kesehatan ............................ VI-9
6.3.5 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis ................................... VI-9
BAB VII UTILITAS ..................................................................................... VII-1
7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ............................................................... VII-1
7.2 Kebutuhan Air ............................................................................. VII-2
7.2.1 Screening ............................................................................... VII-7
7.2.2 Klarifikasi .............................................................................. VII-7
7.2.3 Filtrasi ................................................................................... VII-8
7.2.4 Demineralisasi ....................................................................... VII-9
7.2.5 Deaerator ............................................................................... VII-12
7.3 Kebutuhan Listrik ........................................................................ VII-12
7.4 Kebutuhan bahan Bakar ............................................................... VII-13
7.5 Unit Pengolahan Limbah ............................................................. VII-14
7.5.1 Bak Penampungan ................................................................. VII-15
7.5.2 Bak Pengendapan Awal ......................................................... VII-16
Universitas Sumatera Utara
7.5.3 Bak Netralisasi....................................................................... VII-16
7.5.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem
Activated Sludge (Lumpur Aktif)........................................... VII-17
7.5.5 Tangki Sedimentasi ............................................................... VII-20
7.6 Spesifikasi Peralatan Utilitas ....................................................... VII-21
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK...................................... VIII-1
8.1 Lokasi pabrik ............................................................................... VIII-1
8.2 Tata Letak pabrik ......................................................................... VIII-3
8.3 Perincian Luas Tanah .................................................................. VIII-4
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERALIHAN ...................... IX-1
9.1 Organisasi Perusahaan ................................................................ IX-1
9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ........................................................ IX-2
9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional................................................ IX-2
9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf........................................... IX-3
9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional Dan Staf ................................. IX-3
9.2 Manajemen Perusahaan ............................................................... IX-3
9.3 Bentuk Hukum dan Badan Usaha ................................................ IX-4
9.4 Uraian Tugas, Wewenang Dan Tanggung Jawab ......................... IX-6
9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ................................ IX-6
9.4.2 Dewan Komisaris .................................................................. IX-6
9.4.3 Direktur ................................................................................. IX-6
9.4.4 Sekretaris ............................................................................... IX-7
9.4.5 Manajer Produksi................................................................... IX-7
9.4.6 Manajer Teknik ..................................................................... IX-7
9.4.7 Manajer Umum dan Keuangan............................................... IX-7
9.4.8 Manajer Pembelian dan Pemasaran ........................................ IX-7
9.5 Sistem Kerja ................................................................................ IX-8
9.6 Jumlah Karyawan Dan Tingkat Pendidikan ................................. IX-9
9.7 Sistem Penggajian ....................................................................... IX-10
9.8 Fasilitas Tenaga Kerja ................................................................. IX-12
BAB X ANALISA EKONOMI ..................................................................... X-1
10.1 Modal Investasi ......................................................................... X-1
Universitas Sumatera Utara
10.1.1 Modal Investasi Tetap/ Fixed Capital Investmen (FCI) ........ X-1
10.1.2 Modal Kerja/ Working Capital (WC) ................................... X-2
10.2 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC) ........................... X-4
10.2.1 Biaya Tetap (BT) / Fixed Cost (FC) ..................................... X-4
10.2.2 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC) ........................... X-4
10.3 Total Penjualan (Total Sales) ..................................................... X-5
10.4 Perkiraan Rugi/ Laba Usaha....................................................... X-5
10.4 Analisa Aspek Ekonomi ............................................................ X-5
10.4.1 Profit Margin (PM) .............................................................. X-5
10.4.2 Break Evan Point (BEP) ...................................................... X-5
10.4.3 Retrun On Investmen (ROI) ................................................. X-6
10.4.4 Pay Out Time (POT) ............................................................ X-6
10.4.5 Return On Network (RON) .................................................. X-7
10.4.6 Internal Rate Of Return (IRR) ............................................ X-7
BAB XI KESIMPULAN............................................................................... XI-1
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 UTILITAS LD-1
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ................................. LE-1
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Kebutuhan impor Etilen Fluorida (EF) di Indonesia............... II-1
Tabel 3.1 Neraca Massa Mix Point ................................................................ III-1
Tabel 3.2 Neraca Massa Reaktor ................................................................... III-1
Tabel 3.3 Neraca Massa Dekanter ................................................................. III-2
Tabel 3.4 Neraca massa Mix Point (MP-102) ................................................ III-2
Tabel 3.5 Neraca Massa Ekstraktor ............................................................... III-3
Tabel 3.6 Neraca Massa Destilasi.................................................................. III-3
Tabel 3.7 Neraca Massa Kondensor .............................................................. III-4
Tabel 3.8 Neraca Massa Boiler...................................................................... III-4
Tabel 3.9 Neraca Massa (MP-301) ................................................................ III-5
Tabel 4.1 Neraca Panas pada Heater (E-101)................................................. IV-1
Tabel 4.2 Neraca Panas pada Heater (E-102)................................................. IV-1
Tabel 4.3 Neraca Panas pada Reaktor (R-201) .............................................. IV-1
Tabel 4.4 Neraca Panas pada kondensor (E-201) ........................................... IV-2
Tabel 4.5 Neraca Panas pada Heater (E-302)................................................. IV-2
Tabel 4.6 Neraca Panas pada kondensor (E-303) ........................................... IV-2
Tabel 4.7 Neraca Panas pada Reboiler (E-304).............................................. IV-3
Tabel 4.8 Neraca Panas pada Cooler (E-301) ................................................ IV-3
Tabel 6.1 Daftar Penggunan Instrumentasi Pada Pra-Rancangan
Pabrik Pembuatan Ethylfluoride .................................................... VI-10
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap.............................................................................. VII-1
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat .............................................. VII-2
Tabel 7.3 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat .............................................. VII-3
Tabel 7.4 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan.................................... VII-5
Tabel 7.5 Kualitas Air Sungai Citarum, Jawa Barat ....................................... VII-5
Tabel 7.6 Kebutuhan Listrik pada Alat Utilitas.............................................. VII-12
Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik .......................................................... VIII-4
Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift ........................................................ IX-9
Tabel 9.2 Perincian Gaji Karyawan .............................................................. IX-10
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA.1 Neraca Massa Mix Point ............................................................ LA-2
Tabel LA.2 Neraca Massa Reaktor ................................................................ LA-5
Tabel LA.3 Neraca Massa Dekanter .............................................................. LA-8
Tabel LA.4 Neraca massa Mix Point (MP-102)............................................. LA-9
Tabel LA.5 Neraca Massa Ekstraktor ............................................................ LA-12
Tabel LA.6 Neraca Massa Destilasi .............................................................. LA-15
Tabel LA.7 Data Bilangan Antoine ............................................................... LA-16
Tabel LA.8 Penentuan Titik Gelembung (bubble point) Umpan .................... LA-17
Tabel LA.9 Penentuan titik gelembung (bubble point) bottom ....................... LA-19
Tabel LA.10 Penentuan Titik Embun (dew point) Destilat............................. LA-20
Tabel LA.11 Neraca Massa Kondensor ......................................................... LA-22
Tabel LA.12 Neraca Massa Reboiler ............................................................. LA-24
Tabel LA.13 Neraca Massa (MP-301) ........................................................... LA-25
Tabel LB.1 Kapasitas panas cairan : Cpl,,T (T = 0K) = (KJ/Kmol.K) ................. LB-1
Tabel LB.2 Kapasitas panas gas : Cpg,,T (T = 0K) = (kJ/Kmol.K) ...................... LB-1
Tabel LB.3 Panas Laten : A(1-T/Tc)n , T = 0K (kj/mol) ................................. LB-2
Tabel LB.4 Neraca Panas pada Heater (E-101).............................................. LB-4
Tabel LB.5 Neraca Panas pada Heater (E-102).............................................. LB-5
Tabel LB.6 Panas keluar Reaktor .................................................................. LB-7
Tabel LB.7 Panas Masuk Kondensor (E-201)................................................ LB-8
Tabel LB.8 Panas Keluar Kondensor (E-201)................................................ LB-9
Tabel LB. 9 Panas Masuk Heater (E-302) ..................................................... LB-10
Tabel LB. 10 Panas Keluar Kondensor (E-302)............................................. LB-10
Tabel LB. 11 Panas Masuk Kondensor (E-303)............................................. LB-11
Tabel LB. 12 Panas Keluar Kondensor (E-303)............................................. LB-12
Tabel LB. 13 Panas Masuk Reboiler (E-304) ................................................ LB-13
Tabel LB. 14 Panas Keluar Reboiler (E-304) ................................................ LB-13
Tabel LB. 15 Panas Keluar Reboiler (E-304) ................................................ LB-14
Tabel LB. 16 Panas Masuk Kondensor (E-201)............................................. LB-15
Tabel LC.1 Perhitungan viskositas pada dekanter......................................... LC-34
Tabel LC.2 Perhitungan densitas larutan atas (B) (alur 14) ........................... LC-34
Tabel LC.3 Perhitungan volume vairan pada alur recyle ............................... LC-35
Universitas Sumatera Utara
Tabel LC.4 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi 1 (T-101) ..................... LC-65
Tabel LC.5 Perhitungan volume vampuran Etil fluorida dan Hidrogen
Fluorida ....................................................................................... LC-81
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ......................... LE-1
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ............................................... LE-3
Table LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ................................................. LE-8
Tabel LE.4 Estimilasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ...... LE-9
Tabel LE.5 Biaya Dana Transportasi ............................................................. LE-12
Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ............................................................... LE-16
Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas.................................................................... LE-18
Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ................................................................ LE-19
Tabel LE.9 Aturan Depresi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17
Tahun 2000 ................................................................................ LE-20
Tabel LE.10. Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UURI No. 17
Tahun 2000.............................................................................. LE-21
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Struktur Etil fluorida .................................................................. II-1
Gambar 6.1 Instrumentasi Alat ...................................................................... VI-3
Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Etil Fluorida .................................................. VIII-5
Gambar 9.1 Struktur organisasi pabrik pembuatan etilen diklorida dari
etilen dan klorin dengan proses klorinasi langsung ..................... IX-14
Gambar LC.1 Kolom Destilasi ...................................................................... LC-64
Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen (dilihat dari atas) ........................ LD-1
Gambar LE.1 Kurva BEP Pabrik Pembuatan Etil Fluorida ............................ LE-30
Universitas Sumatera Utara
INTI SARI
Etil fluorida dibuat dari bahan utama etilen dan hidrogen fluorida dengan
menggunakan proses halogenasi. Kondisi operasi pada pembuatan etil fluorida
adalah 65 0C dan tekanan 14 atm.
Pabrik pembuatan etil fluorida ini direncanakan akan berproduksi dengan
kapasitas 5000 ton/tahun. Lokasi pabrik direncanakan di daerah hilir sungai Citarum
Jawa Barat.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 160
orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan
bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik etil fluorida, adalah :
Modal Investasi
: Rp 471.764.269.884,-
Biaya Produksi per tahun
: Rp 438.352.609.132,-
Hasil Jual Produk per tahun
: Rp. 572.028.183.049,-
Laba Bersih per tahun
: Rp 93.122.537.233,-
Profit Margin
: 23,25 %
Break Event Point
: 58,32 %
Return of Investment
: 19,74 %
Pay Out Time
: 5,07 tahun
Return on Network
: 32,9 %
Internal Rate of Return
: 34,46 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
etil fluorida ini layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia merupakan salah satu Negara berkembang yang sedang giat
melaksanakan pembangunan di segala bidang. Salah satunya adalah pembangunan di
sektor industri. Salah satu sasaran penting yang ingin tercapai dalam pembangunan
bidang ini adalah agar bangsa Indonesia dapat memenuhi kebutuhan sendiri selain itu
untuk meningkatkan nilai tambah yang ditujukan untuk menyediakan barang dan jasa
yang bermutu, meningkatkan ekspor, dan menghemat devisa untuk menunjang
pembangunan selanjutnya, serta untuk mengembangkan penguasaan teknologi.
Pembangunan industri diharapkan dapat merangsang pertumbuhan ekonomi,
disamping akan menyerap tenaga kerja yang banyak, baik tenaga ahli, menengah
maupun tenaga kasar.
Sampai saat ini sebagian besar kebutuhan industri dalam negeri masih
diimpor dari luar negeri, dimana salah satunya adalah etil fluorida. Etil fluorida
merupakan suatu bahan kimia yang berfungsi sebagai refrigerant atau pendingin
yang ramah lingkungan. Etil fluorida tidak sama dengan CFC yang menyebabkan
kerusakan lingkungan Etil fluorida sangat dibutuhkan untuk bahan pendingin seperti
AC , Refrigerator maupun alat pendingin lainnya. Selain itu, etil fluorida juga banyak
digunakan sebagai bahan additive dan reaktan pada berbagai proses kimia. Saat ini
etil fluorida diproduksi masih sangat kecil padahal kebutuhan akan Etil fluorida dari
tahun ke tahun semakin meningkat terutama di negara-negara maju seperti Amerika,
Inggris dan Negara maju lainnya. (www.freepatensonline.com, 2008)
Adapun kebutuhan Etilen Fluorida (EF) di Indonesia terdapat pada tabel 1.1.
Tabel 1.1 Data Kebutuhan impor Etilen Fluorida (EF) di Indonesia
Tahun Impor
Jumlah (kg)
2004
306. 929
2005
597.737
2006
944.746
2007
1.147.051
Sumber : Biro Pusat Statistik Indonesia
Universitas Sumatera Utara
1.2 Perumusan Masalah
Kebutuhan terhadap Etil fluorida cukup tinggi di Indonesia. Untuk
memperolehnya, Indonesia masih harus mengimpor dari negara lain. Agar Indonesia
tidak mengimpor Etil Fluorida lagi maka dibutuhkan suatu usaha untuk memenuhi
kebutuhan Etil Fluorida dengan cara membuat suatu
pra rancangan pabrik
pembuatan Etil Fluorida di Indonesia.
1.3 Tujuan Perancangan Pabrik
Tujuan pra rancangan pabrik pembuatan Etil Fluorida dari etilen dan
Hidrogen fluorida dengan proses halogenasi adalah untuk menerapkan disiplin ilmu
teknik kimia khususnya di bidang perancangan, proses dan operasi teknik kimia
sehingga akan memberikan gambaran kelayakan pabrik pembuatan Etil Fluorida.
1.4 Manfaat Perancangan Pabrik
Adapun manfaat pra rancangan pabrik pembuatan etil fluorida dari etilen dan
hydrogen fluorida dengan proses halogenasi ini adalah sebagai sarana untuk
memenuhi kebutuhan etil fluorida dalam negri maupun untuk di ekspor keluar negri.
Universitas Sumatera Utara
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Etil Fluorida
Etil fluorida memiliki rumus kimia C2H5F dengan struktur bangun seperti
yang disajikan pada gambar 2.1.
H 3C
H C
H
F
Gambar 2.1. Struktur Etil fluorida
Etil fluorida merupakan senyawa kimia yang mudah terbakar dan bersifat
volatil. Etil fluorida (C2H5F) diperoleh dari hasil reaksi antara Etilen (C2H4) dan
Hidrogen fluorida (HF) dengan isobutilen (C4H8) sebagai katalis yang akan
menghasilkan konversi reaksi sebesar 99%. Etil fluorida digunakan sebagai bahan
pendingin, zat additive atau reaktan pada berbagai proses kimia.
2.2 Sifat – sifat Bahan Baku
2.2.1 Sifat – sifat Etilen
Sifat-sifat dari Etilen:
1. Rumus molekul
: C2H4
2. Berat molekul
: 28,05 gr/mol
0
3. Densitas pada 15 C
: 1,178 gr/l
4. Titik lebur
: - 169,2 0C
5. Titik didih
: - 103,7 0C
6. Entalpi pembentukan ∆H f gas : 52,47 kJ/mol
7. Standart molar entropi S0gas : 219,32 J/kmol
8. Kelarutan dalam air
: 25 ml/ 100 ml
(www.wikipedia.com)
Universitas Sumatera Utara
2.2.2 Sifat – sifat Hidrogen Fluorida
Sifat-sifat dari hidrogen fluorida:
1. Rumus molekul
: HF
2. Berat molekul
: 20,01 g/mol
3. Densitas gas
: 0.922 g/L
4. Titik lebur
: -84 °C
5. Titik didih
: 19.54 °C
6. Temperatur kritik
: 416,9 K
(www.wikipedia.com)
2.2.3 Sifat – sifat Isobutilen (Olefin)
Sifat – sifat dari isobutilen
1. Rumus molekul
: C4H8
2. Berat molekul
: 56.11 g/mol
3. Densitas
: 0.5879 g/cm3
4. Titik didih
: -6.9 °C
(www.wikipedia.com)
2.3 Sifat – sifat Produk (Etil Fluorida)
Etil Fluorida memiliki sifat–sifat sebagai berikut:
1. Rumus molekul
: C2H5F
2. Berat molekul
: 48.06 gr/mol
3. Densitas
: 0.818 gr/l
4. Titik lebur
: -143.2 0C
5. Titik didih
: -370C
6. Temperatur kritis
: 102 0C
7. Tekanan uap, 20°C
: 7,6 bar
8. Entalpi pembentukan ∆Hf0
: -62,5
Kcal/gmol
(www. entity_datapage.php.htm)
Universitas Sumatera Utara
2.4 Proses Pembuatan Etil Fluorida
Deskripsi Proses
Pembuatan etil fluorida (EF) dilakukan dengan proses halogenasi. Dilakukan
dengan mereaksikan etilen dan hidrogen fluorida (HF). Etilen dan HF diumpankan
ke reaktor dalam fasa cair dimana reaksi akan berlangsung dengan adanya katalis
Olefin yang lebih berat (isobutilen) yang diumpankan bersama-sama dengan etilen
dan HF. Reaksi yang terjadi dalam reaktor adalah :
C2H4(g) + HF(l)
Olefin
→
C2H5F(l)
Reaksi ini berlangsung pada kondisi 65 0C dan tekanan sekitar 14 atm dengan
konversi reaksi 99%. Maka kondisi di dalam reaktor di operasikan pada suhu 65 0C.
Keluaran reaktor mengandung, Etil fluorida, hidrogen fluorida dan isobutilen.
Keluaran reaktor ini akan dipisahkan pada tahap pemisahan produk.
Tahap Pemisahan Produk Utama
Keluaran reaktor mengandung Etil Fluorida, Hidrogen Fluorida, etilen dan
Isobutlen. Hidrogen Fluorida akan dipisahkan menggunakan dekanter dengan kondisi
operasi 30 0C dan 14 atm, pada produk atas diperoleh etil fluorida, etilen dan
isobutilen pada fasa cair sedangkan produk bawah dihasilkan hidrogen fluorida pada
fasa cair di recycle kembali ke reaktor. Kemudian etil fluorida, etilen dan isobutilen
di masukkan ke kolom ekstrasksi untuk memisahkan etil fluorida dari etilen dan
isobutilen dengan menggunakan pelarut hidrogen fluorida dengan kondisi pada
tekanan 10 atm dan temperatur 30 0C. Setelah itu pemisahan etil fluorida dan
hidrogen fluorida dilakukan pada tahap destilasi dimana perbedaan titik didih etil
fluorida dan hidrogen fluorida besar. Pada alur atas terdapat etil fluorida dengan
kemurnian 99,9% dan pada produk bawah terdapat hidrogen fluorida.
(www.freepatensonline.com,2008)
Universitas Sumatera Utara
BAB III
NERACA MASSA
3.1 Mix Point (MP-101)
Tabel 3.1 Neraca Massa Mix Point
Alur Masuk
Komponen
Alur keluar
Alur 1
Alur 2
Alur 3
F
F
F
(Kg/jam)
(Kg/jam)
(Kg/jam)
Etilen
363,690
Isobutilen
-
Total
-
363,690095
40,410
404,100
40,410
404,100
3.2 REAKTOR (R-101)
Tabel 3.2 Neraca Massa Reaktor
Alur Masuk
Alur Keluar
Alur 4
Alur 7
Alur 8
F
F
F
(kg/jam)
(kg/jam)
(kg/jam)
Etil fluorida
-
-
616,914
Etilen
363,690
-
3,637
Hidrogen fluorida
-
Komponen
Isobutilen
Total
404,100
147,249
41,410
-
41,410
404,100
404,100
808,200
Universitas Sumatera Utara
3.3 Dekanter (D-202)
Tabel 3.3 Neraca Massa Dekanter
Alur masuk
Komponen
Etil fluorida
Etilen
Hidrogen fluorida
Isobutilen
Alur keluar
F
F
F
F
(kg/jam)
(kg/jam)
(kg/jam)
(kg/jam)
Alur 9
Alur 12
Alur 10
Alur 11
616,904
154,226
-
771,130
3,637
0,909
-
3,637
147,249
-
147,249
40,410
10,103
808,200
165,238
Total
973,438
-
50,513
147,249
825,28
973,438
3.4 Mix Point (MP-102)
Tabel 3.4 Neraca massa Mix Point (MP-102)
Alur masuk
Komponen
Hidrogen Fluorida
Total
Alur keluar
Alur 5
Alur 10
Alur 6
F
F
F
(Kg/jam)
(Kg/jam)
(Kg/jam)
256,851
147,249
404,100
404,100
404,100
Universitas Sumatera Utara
3.5 Ekstraktor (T-301)
Tabel 3.5 Neraca Massa Ekstraktor
Alur masuk
Komponen
Etil fluorida
F
F
F
F
(kg/jam)
(kg/jam)
(kg/jam)
(kg/jam)
Alur 13
Alur 16
Alur 17
Alur 18
616,904
Etilen
3,637
Hidrogen fluorida
Isobutilen
Alur keluar
-
48,062
-
-
3,637
3324,829
40,410
660,951
Total
664,966
-
-
-
3324,829
40,410
3372,891
-
44,047
4033,842
3989,975
4033,842
3.6 Destilasi (T-303)
Tabel 3.6 Neraca Massa Destilasi
Alur masuk
Komponen
Etil fluorida
Hidrogen fluorida
Total
Alur keluar
F
F
F
(kg/jam)
(kg/jam)
(kg/jam)
Alur 19
Alur 26
Alur 22
664,996
624,915
40,051
3.324,829
6,398
3.318,431
631,313
3.358,482
3.989,795
3.989,795
Universitas Sumatera Utara
3.7 Kondensor
Tabel 3.7 Neraca Massa Kondensor
Alur masuk
F
F
F
(kg/jam)
(kg/jam)
(kg/jam)
Alur 23
Alur 25
Alur 26
Komponen
Etil fluorida
2.757,123
2.132,208
624,915
28,228
21,830
6,398
2.154,038
631,313
Hidrogen fluorida
Total
Alur keluar
2.785,351
2.785,351
3.8 Reboiler
Tabel 3.8 Neraca Massa Boiler
Alur masuk
Komponen
Etil fluorida
Hidrogen fluorida
Total
Alur keluar
F
F
F
(kg/jam)
(kg/jam)
(kg/jam)
Alur 20
Alur 21
Alur 22
54,176
14,125
40,051
4.488,719
1.170,288
3.318,431
1.184,413
3.358,482
4.542,895
4.542,482
Universitas Sumatera Utara
3.9 Mix Point (MP-301)
Tabel 3.9 Neraca Massa (MP-301)
Alur Masuk
Komponen
BM
Alur Keluar
Alur 14
Alur 22
Alur 15
F
F
F
(kg/jam)
(kg/jam)
(kg/jam)
Etil Fluorida
48,06
-
40,051
48,062
Hidrogen Fluorida
20.01
6,398
3.318,431
3.324,829
Total
3.358,482
3.372,891
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
NERACA PANAS
4.1 Heater (E-101)
Table 4.1 Neraca Panas pada Heater (E-101)
Alur
Panas masuk
Panas keluar
(kj/jam)
(kJ/jam)
Alur 3
3.320,428
-
Alur 4
-
27.449,844
Alur steam
24.129,416
-
Total
27.449,844
27.449,844
4.2 Heater (E-102)
Table 4.2 Neraca Panas pada Heater (E-102)
Alur
Panas masuk
Panas keluar
(kj/jam)
(kJ/jam)
Alur 6
5.240,110
-
Alur 7
-
44.343,1475
Alur steam
39.103,037
-
Total
44.343,1475
44.343,1475
4.3 Reaktor (R-201)
Table 4.3 Neraca Panas pada Reaktor (R-201)
Alur
Panas masuk
Panas keluar
(kj/jam)
(kJ/jam)
Alur 4
27.449,844
-
Alur 7
44.343,1475
-
Alur 8
-
53.359,806
Panas reaksi
23.344,83
-
Air pendingin
-
41.778,1155
Total
95.137,8215
95.137,8215
Universitas Sumatera Utara
4.4 Kondensor (E-201)
Table 4.4 Neraca Panas pada kondensor (E-201)
Alur
Panas masuk
Panas keluar
(kj/jam)
(kJ/jam)
Alur 8
262.973,362
-
Alur 9
-
Air pendingin
Total
9.998,284
252.975,078
262.973,362
262.973,362
4.5 Heater (E-302)
Table 4.5 Neraca Panas pada Heater (E-302)
Alur
Panas masuk
Panas keluar
(kj/jam)
(kJ/jam)
Alur 18
51.404,75
-
Alur 19
-
332.882,9
Saturated Steam
281.478,176
-
Total
332.882,9
332.882,9
4.6 Kondensor (E-303)
Table 4.6 Neraca Panas pada kondensor (E-303)
Alur
Panas masuk
Panas keluar
(kj/jam)
(kJ/jam)
Alur 23
115.668,7483
-
Alur 24
-
1.155.127,8561
Air pendingin
-
Total
115.668,7483
1.536,504942
115.668,7483
Universitas Sumatera Utara
4.7 Reboiler (E-304)
Tabel 4.7 Neraca Panas pada Reboiler (E-304)
Alur
Panas masuk
Panas keluar
(kj/jam)
(kJ/jam)
Alur 20
379.734,7031
-
Alur 21
-
138.090,1419
Alur 22
-
391.564,0819
Saturated steam
149.919,5207
-
Total
529.654,2238
529.654,2238
4.8 Cooler (E-301)
Tabel 4.8 Neraca Panas pada Cooler (E-301)
Alur
Panas masuk
Panas keluar
(kj/jam)
(kJ/jam)
Alur 14
83,18048
-
Alur 22
391.564,0819
-
Alur 16
-
43.416,82
Air pendingin
-
348.230,442
391.647,262
391.647,262
Total
Universitas Sumatera Utara
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
5.1 Pipa Supply C2H4
Fungsi :mengalirkan etilen menuju ke kompressor C2H4
Spesifikasi :
- Debit (Q)
= 0,048 m3/detik
- Jumlah
= 1 unit
- Diameter pipa
= 1 in
- Schedule number
= 40
- Kecepatan alir
=9,8 m/detik
- Bahan konstruksi
= commercial steel
5.2 Kompresor
Fungsi : menaikkan tekanan etilen dari pipa supply sebelum dimasukkan ke
tangki etilen (TK-101).
Jenis
: Centrifugal compressor
Jumlah : 1 unit
Daya
: 15,215 hp
5.3 Tangki Penyimpanan Etilen (TK-101)
Fungsi
: Menyimpan Etilen untuk kebutuhan 7 hari
Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA- 202 Grade B
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas dan tutup hemisperical
Jenis sambungan : Single welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: Tekanan
= 40 atm
Temperatur = 30°C
Kapasitas
: 1.625,6309 m3
Ukuran
: -. Silinder
-
Diameter = 10,9340 m
-
Tinggi
= 13,6675 m
Universitas Sumatera Utara
-
Tebal
= 10 in
-. Tutup
-
Diameter = 10,9340 m
-
Tinggi
= 1,8223 m
-
Tebal
= 10 in
5. 4 Tangki Penyimpanan Isobutilen (TK-102)
Fungsi
: Menyimpan Etilen untuk kebutuhan 15 hari
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade B
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan : Single welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: Tekanan
= 4 atm
Temperatur = 30°C
Kapasitas
: 27,8779 m3
Ukuran
: -. Silinder
-
Diameter = 2,9262 m
-
Tinggi
= 3,6577 m
-
Tebal
= 0,5 in
-. Tutup
-
Diameter = 2,9262 m
-
Tinggi
= 0,5 m
-
Tebal
= 0,5 in
5.5 Pompa Isobutilen (P-101)
Fungsi
: Memompa fluida dari Tangki isobutilen menuju Reaktor
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Daya
: 0,0310 hp ≈ 0,25 hp
Universitas Sumatera Utara
5.6 Heater 1 (E-101)
Fungsi
: Menaikkan temperatur campuran Etilen dan Isobutilen
sebelum dimasukkan ke Reaktor
Jenis
: DPHE
Dipakai
: pipa 2 x 1 1 in IPS, 12 ft hairpin
4
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 404,100 kg/jam
Panjang pipa
: 95,2243 ft
Jumlah hairpin
:4
5.7 Tangki Penyimpanan Hidrogen Fluorida (TK-103)
Fungsi
: Menyimpan Hidrogen Fluorida untuk kebutuhan 15 hari
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade B
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan : Single welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: Tekanan
= 2 atm
Temperatur = 30°C
Kapasitas
: 115,7035 m3
Ukuran
: -. Silinder
-
Diameter = 4,7025 m
-
Tinggi
= 5,8781 m
-
Tebal
= 1/2 in
-. Tutup
-
Diameter = 4,7025 m
-
Tinggi
= 0,7838 m
-
Tebal
= 1/2 in
5.8 Pompa Hidrogen Fluorida (P-102)
Fungsi
: Memompa Hidrogen Fluorida dari tangki menuju Reaktor
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Universitas Sumatera Utara
Daya
: 0,1553 hp ≈ 0,25 hp
5.9 Heater 1 (E-102)
Fungsi
: Menaikkan
temperatur
Hidrogen
Fluorida
sebelum
dimasukkan ke Reaktor
Jenis
: DPHE
Dipakai
: Pipa 2 x 1 1 in IPS, 12 ft hairpin
4
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 404,100 kg/jam
Panjang pipa
: 80,262 ft
Jumlah hairpin
:5
5.10 Reaktor (R-201)
Fungsi
: tempat berlangsungnya reaksi klorinasi
Jenis
: plug flow reactor
Bentuk
: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : cabon steel SA-299
Volume reaktor
: 4,6752 m3
Jumlah
: 1 unit
Ukuran
: -. Silinder
-
Diameter = 1,3728 m
-
Tinggi
= 14 m
-
Tebal
= 1 in
-. Tutup
-
Diameter = 1,3728 m
-
Tinggi
= 0,3432 m
-
Tebal
= 1 in
- Tube:
- Diameter
= 10 cm
- Panjang
= 14 m
- Pitch
= 15 square pitch
- Jumlah
= 2
Universitas Sumatera Utara
- Pipa pendingin:
- Ukuran nominal = 30 in
- Schedule
= 80
- ID
= 14,314 in
- OD
= 16 in
- Panjang
= 15 m
- Jumlah
= 2 buah
5.11 Kondensor 1 (E-201)
Fungsi
: mengubah fasa uap Etil Fluorida dan campurannya menjadi
fasa cair
Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai
: 3/4 in OD tube 10 BWG15/16 in triangular pitch,
panjang = 12 ft, 2 pass
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 808,200 kg/jam
Diameter tube
: 1 in
Jenis tube
: 18 BWG
Panjang tube
: 12 ft
Pitch (PT)
: 15/16 in triangular pitch
Jumlah tube
: 114
Diameter shell
: 13 ¼ in
5.12 Dekanter (DC-202)
Fungsi
: memisahkan Hidrogen fluorida dari campurannya
Bentuk
: silinder horizontal
Bahan konstruksi
: carbon steel SA-285 grade C
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 0,0810 m3
Kondisi operasi
•
•
Temperatur
: 30oC
Tekanan
: 14 atm
Universitas Sumatera Utara
Kondisi fisik
•
•
•
Diameter
: 0,3381 m
Panjang
: 1,0142 m
Tebal
: ¼ in
5.13 Pompa Hidrogen Fluorida (P-103)
Fungsi
: Memompa Hidogen Fluorida dari dekanter menuju Reaktor
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Daya
: 0,0025 hp ≈ 0,25 hp
5.14 Tangki Penyimpanan Hidrogen Fluorida (TK-301)
Fungsi
: Menyimpan Hidrogen Fluorida untuk kebutuhan 15 hari
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade B
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan : Single welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: Tekanan
= 2 atm
Temperatur = 30°C
Kapasitas
: 2,8821 m3
Ukuran
: -. Silinder
-
Diameter = 1,3734 m
-
Tinggi
= 1,7167 m
-
Tebal
= 0,25 in
-. Tutup
-
Diameter = 1,3734 m
-
Tinggi
= 0,2289 m
-
Tebal
= 0,25 in
Universitas Sumatera Utara
5.15 Pompa Hidrogen Fluorida (P-301)
Fungsi
: Memompa Hidrogen Fluorida dari tangki menuju Ekstraktor
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Daya
: 0,0026 hp ≈ 0,25 hp
5.16 Cooler 1 (E-301)
Fungsi
: Menurunkan
temperatur
dimasukkan ke
Hidrogen
Fluorida
sebelum
kolom Ekstraktor
Jenis
: DPHE
Dipakai
: pipa 2 1 x 1 1 in IPS, 12 ft hairpin
2
2
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 3.372,891 kg/jam
Panjang pipa
: 216 ft
Jumlah hairpin
:9
5.17 Kolom Ekstraksi (T-301)
Fungsi
: Memisahkan Etil Fluorida dari campurannya menggunakan
pelarut Hidrogen Fluorida
Jenis
: Sieve Tray
Bentuk
: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : carbon steel SA-285 Grade A
Jumlah
: 1 unit
Kondisi Operasi
− Tekanan
− Temperatur
=10 atm
= 30 0C
Tray spacing (t)
= 0,457 m
Hole diameter (do)
= 0,006 m
Jumlah plate
= 23
Column diameter (T)
= 0,6627 m
Luas tiap plate
= 0,3447 m2
Area perforasi
= 79372 m2
Universitas Sumatera Utara
Spesifikasi kolom ekstraksi
Tinggi kolom
= 10,52 m
Tinggi tutup
= 0,1657 m
Tinggi total
= 10,847 m
Tebal silinder
= ½ in
5.18 Pompa Isobutilen (P-301)
Fungsi
: Memompa campuran Isobutilen dari Ekstraktor menuju tangki
penyimpanan
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Daya
: 0,0006 hp ≈ 0,25 hp
5.19 Heater 1 (E-302)
Fungsi
: Menaikkan temperatur campuran Etil Fluorida dan Hidrogen
Fluorida sebelum dimasukkan ke Destilasi
Jenis
: DPHE
Dipakai
: pipa 2 x 1 1 in IPS, 12 ft hairpin
4
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 3.324,829 kg/jam
Panjang pipa
: 24 ft
Jumlah hairpin
:1
5.20 Kolom Distilasi (T-302)
Fungsi
: memisahkan campuran Etil Fluorida dengan Hidrogen
Fluorida
Jenis
: sieve – tray
Bentuk
: silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C
Jumlah
: 1 unit
Tray spacing (t)
= 0,5 m
Hole diameter (do)
= 4,5 mm
Universitas Sumatera Utara
Space between hole center (p’) = 12 mm
Weir height (hw)
= 5 cm
Pitch
= triangular ¾ in
Column Diameter (T)
= 0,6276 m
Weir length (W)
= 0,4393 m
Downsput area (Ad)
= 0,0272 m2
Active area (Aa)
= 0,2549 m2
Weir crest (h1)
= 0,0149 m
Spesifikasi kolom destilasi
Tinggi kolom
= 6m
Tinggi tutup
= 0,1432 m
Tinggi total
= 9,7865 m
Tekanan operasi
= 8,5 atm = 861,263 kPa
Tebal silinder
= 0,25 in
5.21 Kondensor Destilat (E-303)
Fungsi
: mengubah fasa uap Etil Fluorida dan campurannya menjadi
fasa cair
Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger
Dipakai
: 1 1/2 in OD tube 18 BWG 1 7/8 in triangular pitch,
panjang = 20 ft, 2 pass
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 2.785,351 kg/jam
Diameter tube
: 1 1/2 in
Jenis tube
: 18 BWG
Panjang tube
: 20 ft
Pitch (PT)
: 1 7/8 in triangular pitch
Jumlah tube
: 131
Diameter shell
: 27 in
Universitas Sumatera Utara
5.22 Accumulator (V-301)
Fungsi
: menampung distilat dari kondensor
Bentuk
: slinder horizontal dengan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : baja karbon SA-283 grade C
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 4,9512 m3
Kondisi operasi:
- Temperatur
: -4,486°C
- Tekanan
: 8,5 atm
Kondisi Fisik :
- Silinder
- Diameter
: 3,1514 m
- Panjang
: 2,4243 m
- Tebal
: 1 1/4 in
- Tutup
- Diameter
: 3,1514 m
- Panjang
: 0,7878 m
- Tebal
: 1 1/4 in
5.23 Pompa Refluks Destilat (P-303)
Fungsi
: Memompa fluida dari akumulator menuju Kolom destilasi
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Daya
: 0,0323 hp ≈ 0,25 hp
5.24 Pompa Produk Destilat (P-304)
Fungsi
: Memompa fluida dari akumulator menuju Tangki Produk
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Daya
: 0,0092 hp ≈ 0,25 hp
Universitas Sumatera Utara
5.25 Tangki Penyimpanan Etil Fluorida (TK-103)
Fungsi
: Menyimpan Etil Fluorida untuk kebutuhan 15 hari
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade B
Bentuk
: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan : Single welded butt joints
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi
: Tekanan
= 8,5 atm
Temperatur = -4,486°C
Kapasitas
: 412,3254 m3
Ukuran
: -. Silinder
-
Diameter = 7,1830 m
-
Tinggi
= 8,9787 m
-
Tebal
= 2 1/2 in
-. Tutup
-
Diameter = 7,1830 m
-
Tinggi
= 1,1972 m
-
Tebal
= 1 1/2 in
5.26 Reboiler (E-304)
Fungsi
:
Menaikkan
temperatur
Hidrogen
Fluorida
sebelum
dimasukkan ke Destilasi
Jenis
: DPHE
Dipakai
: pipa 2 x 1 1 in IPS, 20 ft hairpin
4
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 4.542,895 kg/jam
Panjang pipa
: 360 ft
Jumlah hairpin
:9
Universitas Sumatera Utara
5.27 Pompa Reboiler (P-305)
Fungsi
: Memompa fluida dari kolom Destilasi menuju Reboiler
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Daya
: 0,0674 hp ≈ 0,25 hp
5.28 Pompa Produk Bottom Destilasi (P-306)
Fungsi
: Memompa fluida dari reboiler menuju Ekstraktor
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Daya
: 0,4287 hp ≈ 0,50 hp
Universitas Sumatera Utara
BAB VI
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
6.1
Instrumentasi
Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kendali
untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang
diharapkan. 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
pentingnya dilakukan 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.
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 di atas 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 dikontrol/diukur oleh instrumen adalah:
1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.
2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH,
humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel
lainnya.
Universitas Sumatera Utara
Tujuan perancangan sistem pengendalian dari pabrik pembuatan etil fluorida
dari etilen dan hidrogen fluorida adalah sebagai keamanan operasi pabrik yang
mencakup :
− Mempertahankan variabel – variabel proses seperti temperatur dan tekanan
tetap berada dalam rentang operasi yang aman dengan harga toleransi yang
kecil.
− Mendeteksi situasi berbahaya kemungkinan terjadinya kebocoran alat.
Pendeteksian dilakukan dengan menyediakan alarm dan sistem penghentian
operasi secara otomatis (automatic shut down systems).
− Mengontrol setiap penyimpangan operasi agar tidak terjadi kecelakaan kerja
maupun kerusakan pada alat proses.
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
(Stephanopoulus, 1984) :
1. Temperature Controller (TC)
Adalah alat/instrumen yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur
sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur
jumlah material proses yang harus ditam