PRARANCANGAN PABRIK BENZIL KLORIDA DARI TOLUENA DAN KLORIN KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN (Perancangan Menara Distilasi (MD-101))

ABSTRAK

PRARANCANGAN PABRIK BENZIL KLORIDA DARI TOLUENA DAN KLORIN

KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN (Perancangan Menara Distilasi 01 (MD-101))

Oleh

REO ADITYA MAHESA

Pabrik benzil klorida berbahan baku toluena dan klorin akan didirikan di Lebak, Provinsi Banten. Pabrik ini berdiri dengan mempertimbangkan ketersediaan bahan baku, sarana transportasi yang memadai, tenaga kerja yang mudah didapatkan dan kondisi lingkungan.

Pabrik direncanakan memproduksi benzil klorida sebanyak 40.000 ton/tahun, dengan waktu operasi 24 jam/hari, 330 hari/tahun. Bahan baku yang digunakan adalah toluena sebanyak 4940.654 kg/jam dan hidrogen sebanyak 4940.654 kg/jam.

Penyediaan kebutuhan utilitas pabrik furfuril alkohol berupa : pengadaan air, pengadaan steam, pengadaan listrik, dan kebutuhan bahan bakar.

Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) menggunakan struktur organisasi line dan staff dengan jumlah karyawan sebanyak 151 orang.

Dari analisis ekonomi diperoleh:

Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 330.979.441.592,117

Working Capital Investment (WCI) = Rp 58.408.136.751,550

Total Capital Investment (TCI) = Rp 389.387.578.343,667

Break Even Point (BEP) = 17,5 %

Shut Down Point (SDP) = 10 %

Pay Out Time before taxes (POT)b = 0,61 years

Pay Out Time after taxes (POT)a = 0,77 years

Return on Investment after taxes (ROI)a = 102 %

Interest Rate of Return (IRR) = 20 %

Mempertimbangkan paparan di atas, sudah selayaknya pendirian pabrik benzil klorida ini dikaji lebih lanjut, karena merupakan pabrik yang menguntungkan dan mempunyai masa depan yang baik.

ABSTRACT

MANUFACTURE OF BENZYL CHLORIDE

FROM TOLUENE AND CHLORINE CAPACITY 40.000 TONS/YEAR (Design Distilation tower01 (MD-101))

By

REO ADITYA MAHESA

Benzyl chloride plant produced by reacting toluene and chlorine is planned to be in industrial factory in the region of Lebak in Banten Province. Plant will be established by considering the availability of raw materials, transportation facilities, readily available labor and environmental conditions.

Production capacity is planned 40,000 tons/year, with operating time of 24 hours/day and 330 working days in a year. The raw materials used are much toluene 4940,654 kg/hr and chlorine as 4940,654 kg/hr.

Provision of utility plant needs a treatment system and water supply, steam supply systems, instrument air supply systems, and power generation systems.

Labor needed as many as 151 people with a business entity form Limited Liability Company (PT) which is headed by a Director who is assisted by the Director of Production and Director of Finance with line and staff organizational structure.

From the economic analysis is obtained:

Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 330.979.441.592,117

Working Capital Investment (WCI) = Rp 58.408.136.751,550

Total Capital Investment (TCI) = Rp 389.387.578.343,667

Break Even Point (BEP) = 17,5 %

Shut Down Point (SDP) = 10 %

Pay Out Time before taxes (POT)b = 0,61 years

Pay Out Time after taxes (POT)a = 0,77 years

Return on Investment after taxes (ROI)a = 102 %

Interest Rate of Return (IRR) = 20 %

Consider the summary above, it is proper establishment of benzyl chloride plant to studied further, because the plant is profitable and has good prospects.

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dalam upaya bersama untuk meningkatkan kinerja perekonomian nasional, sektor industri kimia tetap menjadi salah satu tumpuan dan harapan. Peluang yang cukup baik dalam sektor industri kimia dimasa-masa yang akan datang diharapkan mampu berperan dalam meningkatkan pendapatan negara. Kondisi tersebut sangat ditunjang dengan kebijakan pemerintah Indonesia dalam bidang industri kimia yang mendukung berkembangnya industri-industri kimia. Selain itu, peningkatan kegiatan penelitian dan pengembangan di bidang teknologi industri merupakan salah satu faktor penunjang dalam mempercepat pertumbuhan industri-industri di Indonesia.

Benzil klorida (C6H5CH2Cl) atau dikenal juga dengan nama -klorotoluen

adalah salah satu bahan kimia organik yang sangat penting dalam industri kimia. Bahan kimia ini banyak digunakan sebagai bahan baku maupun bahan pembantu untuk berbagai industri kimia.

Industri kimia seperti industri Benzil klorida merupakan industri hulu yang dapat menjadi suatu industri yang diharapkan dapat mendukung industri-industri yang lain yang menggunakan produk Benzil klorida sebagai bahan

2

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

bakunya. Produk Benzil klorida biasa digunakan oleh industri-industri seperti industri pembuatan parfum, pewarna (cat, krayon, dll), farmasi, dan industri kimia lain yang cukup banyak di Indonesia, dimana pada saat ini untuk memperoleh bahan baku Benzil klorida harus mengimport dari luar negri. Jadi akan sangat menguntungkan jika di Indonesia bahan baku tersebut dapat tersedia, yang mana selain dapat memberikan manfaat untuk kemajuan perindustrian di Indonesia juga diharapkan dapat meningkatkan kemajuan Indonesia di sektor industri, dan yang terpenting dapat membantu bangsa ini lebih cepat keluar dari krisis.

B. Kegunaan Produk B.1. Produk Utama

Produk utama yang dihasilkan berupa benzil klorida. Tujuan pemasaran ialah kepada pihak industri yang menggunakan benzil klorida sebagai bahan baku produksinya. Penggunaan benzil klorida. Kegunaan benzil klorida diantaranya sebagai berikut :

a) Sebagai bahan baku dalam pembuatan benzil butil phtalat, suatu

plasticizer yang digunakan secara luas dalam vinyl flooring dan sebagai plastik lain misal untuk pengepakan makanan.

b) Sebagai bahan baku pembuatan benzil alkohol, dalam industri tekstil benzil alkohol digunakan sebagai pewarna tambahan pada pewarnaan wool dan nylon.

c) Dalam industri zat warna benzil klorida digunakan sebagai zat antara dalam pembuatan trifenilmetan.

d) Turunan pertama benzil klorida dapat diproses lebih lanjut menjadi

flavor, parfum kimia, farmasi dan disinfektan jamur.

B.2. Produk Samping 1. Benzil diklorida.

Benzil diklorida adalah caiaran yang tidak berwarna dihasilkan dari toluene yang bereaksi dengan Cl2. benzil diklorida dapat digunakan sebagai lachrymatory yang umum digunakan sebagai agen pengendalian kerusuhan dan agen senjata kimia. Sebagai contoh, gas air mata dan semprotan merica yang biasa digunakan untuk kontrol kerusuhan

2. Asam Klorida

Penggunaan produk asam klorida Digunakan sebagai pengawet baja, produksi PVC, reagen penukar ion dan cairan porselen.

C. Ketersediaan Bahan Baku

Bahan baku utama dan penunjang yang digunakan pada proses pembuatan Benzil klorida dengan proses klorinasi toluen antara lain :

1. Gas Klorin

Gas klorin ini dapat diperoleh dari pabrik PT. Asahimas Subcentra Chemical, Cilegon.

2. Toluen

Toluen adalah cairan yang tak berwarna, sangat reaktif, dengan bau seperti benzen. Toluen biasanya diproduksi bersama-sama dengan benzen, xylen

4

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

dan senyawa aromatis C6 – C9. Campuran tersebut diekstraksi dengan sulfana dan kemudian dipisahkan dengan jalan fraksinasi. Toluen dapat dipenuhi dari PT. Styrindo Mono Indonesia yang berada di Cilegon dengan kemurnian 99 %.

D. Analisa Pasar

Penilaian analisa pasar dari pabrik Benzil klorida meliputi : D.1. Harga Bahan Baku

Harga bahan baku untuk proses pembuatan Benzil klorida tertera pada Tabel I.1.

Tabel I.1. Harga Bahan Baku Bahan Baku Harga (USD/Ton)

Gas klorin (Cl2) 190

Toluen (C6H5CH3) 860 Sumber : icis.com 4 Feb 2014 D.2. Harga Produk

Harga produk dapat dilihat pada Tabel I.2. dibawah ini.

Tabel I.2. Harga Produk Produk Harga (USD/Ton) Benzil klorida

Benzil klorida Benzena

HCl 2000

1700 1351 96 Sumber : Alibaba.com 4 Feb 2014

E. Kapasitas Pabrik

Berdasarkan data kebutuhan (impor) Benzil Klorida dan produksi Toluen serta klorin di Indonesia terhadap Benzil Klorida akan didapatkan kapasitas pabrik dengan cara persamaan garis lurus.

Grafik 1.1. Impor Benzil klorida di Indonesia. (Sumber : olahan BPS Jakarta, 2013)

Berdasarkan data-data yang sudah diplotkan pada grafik tersebut dilakukan pendekatan berupa garis lurus, y = mx + C.

dimana : y = kebutuhan impor Benzil klorida (ton/tahun) x = tahun ke (15)

m = slope C = intercept

didapatkan nilai slope sebesar :

763 , 18 ) ( . . 2

2 _ 

 



 





x x n y x y x n m

dan didapatkan juga nilai intercept sebesar :

537 . 12 ) ( . . 2 2 2    



  





x x n y xy y x C

6

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

Melalui perhitungan persamaan garis lurus di atas diperoleh persamaan y = 18,763x + 12.537, yang dapat digunakan untuk memprediksi kebutuhan Benzil klorida di Indonesia pada tahun 2019. Dengan persamaan garis lurus tersebut didapatkan prediksi jumlah kebutuhan Benzil klorida di Indonesia sebesar 39.529 ton/tahun sedangkan Indonesia belum memiliki pabrik Benzil Klorida, maka dengan kata lain kebutuhan Benzil klorida di Indonesia belum dapat terpenuhi sebesar 40.000 ton.

Berdasarkan pertimbangan di atas dengan kapasitas produksi Benzil Klorida sebesar 40.000 ton/tahun diharapkan :

• Dapat memenuhi kebutuhan Benzil klorida di Indonesia sehingga mengurangi impor dari luar negeri

• Memberi kesempatan pada industri-industri yang menggunakan Benzil klorida untuk mengembangkan produksinya dan memperolehnya dengan mudah dan murah tanpa harus mengimpor

F. Penentuan Lokasi Pabrik

Pabrik Benzil Klorida ini direncanakan akan didirikan di daerah Lebak, Banten. Pertimbangan pemilihan lokasi adalah sebagai berikut :

1. Bahan baku

Bahan baku utama Benzil Klorida adalah Toluene dan Gas Klorin yang diperoleh dari PT. Asahimas Chemical dan PT. Styrindo Mono Indonesia yang letaknya di komplek industri Cilegon, sehingga kedekatan lokasi ini

akan memudahkan transportasi bahan baku dan sekaligus mengurangi ongkos pengangkutan.

2. Pemasaran

Untuk pemasaran produk, perlu diperhatikan letak pabrik dengan pasar yang membutuhkan Benzil Klorida. Hal ini menekan biaya pendistribusian produk ke lokasi pasar dan pengiriman. Pemilihan lokasi di Banten mengingat sebagian besar pemasarannya meliputi Pulau Jawa secara umum.

3. Transportasi

Sarana transportasi diperlukan untuk mengangkut bahan baku, memasarkan produk dan lain-lain. Oleh karena itu fasilitas jalan raya, rel kereta api atau pelabuhan udara mutlak sangat dibutuhkan. Kawasan Industri sekitar Banten memiliki fasilitas yang cukup memadai.

4. Penyedian tenaga listrik

Kebutuhan listrik pabrik ini seluruhnya dipenuhi dari PLN, sedangkan untuk keadaan darurat, pabrik memiliki generator cadangan.

5. Penyediaan air

Kebutuhan air pendingin, umpan boiler, keperluan proses serta keperluan umum seluruhnya hasil pengolahan dari air sungai Ciujung. Pemilihan sumber ini ditunjang oleh letak pabrik yang dekat dengan Sungai.

8

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

6. Kebutuhan tenaga kerja

Tenaga kerja termasuk hal yang sangat menunjang dalam operasional pabrik, tenaga kerja untuk pabrik ini dapat direkrut dari :

Masyarakat sekitar pabrik.

Tenaga ahli yang berasal dari daerah sekitar pabrik dan luar daerah.

7. Keadaan masyarakat

Lokasi pabrik di Lebak berada di kawasan industri, sehingga masyarakat sudah terbiasa dengan kehadiran pabrik-pabrik dengan resiko tinggi. Selain itu, keberadaan pabrik juga akan membantu tersedianya lapangan kerja bagi masyarakat sekitar.

8. Kondisi Iklim dan Cuaca

Seperti daerah lain di Indonesia, maka iklim di sekitar lokasi pabrik relatif stabil. Suhu udara beragam antara 20-35°C.

II. PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES

Produksi zat kimia dalam pabrik kimia membutuhkan berbagai sistem proses dan alat pemroses yang dirangkai dalam suatu sistem proses produksi yang disebut teknologi proses. Secara garis besar, sistem proses utama dari sebuah pabrik kimia adalah sistem reaksi, sistem pemisahan, dan pemurnian. Proses perubahan bahan baku menjadi produk terjadi dalam sistem reaksi. Sistem pemisahan dan pemurnian bertujuan agar produk yang dihasilkan sesuai dengan spesifikasi permintaan pasar sehingga layak dijual.

A. Macam-Macam Proses

Ada dua macam reaksi untuk membentuk benzil klorida, yaitu reaksi

chlorination of toluene dan chloromethylation of benzene. Berikut masing-masing uraian proses:

1. Reaksi chlorination of toluene

Pada mekanisme reaksi samping secara seri, ketiga atom hidrogen pada rantai samping toluena (C6H5CH3) digantikan oleh klorin secara berturut-turut. Akibatnya, ada tiga senyawa yang diperoleh benzil klorida sebagai produk utama, serta benzal klorida dan benzo triklorida sebagai produk samping.

10

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

Berikut reaksinya :  Reaksi Utama

C6H5CH3 (l) + Cl2 (g) C6H5CH2Cl (l) + HCl (l)  Reaksi Samping

C6H5CH2Cl(l) + Cl2 (g) C6H5CHCl2 (l) + HCl (l) C6H5CHCl2 (l) + Cl2 (g) C6H5CCl3 (l) + HCl (l)

Reaksi belangsung secara eksotermis pada fasa gas-cair dalam dengan temperatur 80-100oC dan tekanan 1-3 atm. Proses ini memiliki konversi sebesar 86,3% toluena untuk meminimalisasi terbentuknya produk samping dengan yield benzil klorida lebih dari 80%. (Zen Xu, 1999)

2. Reaksi Chloromethylation of benzene

Reaksi ini merupakan reaksi subtitusi antara Benzena, formaldehid dan HCl dengan penambahan katalis zinc chloride. Benzena bereaksi dengan formaldehid, lalu dikontakkan dengan gas HCl melalui bantuan katalis

Zinc Chloride. Adapun reaksi yang terjadi sebagai berikut:

C6H6 (l) + HCl (g) + CH2O (s) C6H5CH2Cl (l) + H2O (l)

Reaksi ini berlangsung eksotermis pada temperatur 100oC dengan tekanan atmosferis dengan yield dari benzil klorida sebesar 80%. Produk sampingnya berupa air . (Ginsburg, et al.)

B. Pemilihan Proses

Pemilihan proses bertujuan untuk menentukan proses mana yang akan dipilih berdasarkan pertimbangan dari segi ekonomi dan energi

1. Tinjauan Ekonomi

 Chloronation of Toluene

Kapasitas Produksi = 40.000 ton/tahun

Yield = +80 %

Konversi = 86.9 %

BM C6H5CH2Cl (main product) = 126,58 g/mol Menghitung mol Toluena yang dibutuhkan

mol C6H5CH2Cl :

kmol g

jam kg

/ k 126,59

/ 5050 . 5050

= 39.898 kmol

mol Toluena mula-mula = x39.898kmol

% 9 . 86

% 100

= 53.621 kmol

Reaksi :

C6H5CH3 (l) + Cl2 (g) C6H5CH2Cl (l) + HCl (l) Mula-mula 53.621 69.679 - - Bereaksi 46.221 46.221 46.221 46.221 Sisa 7.400 23.458 46.221 46.221

Reaksi :

C6H5CH3Cl (l) + Cl2 (g) C6H5CH2Cl2 (l) + HCl (l) Mula-mula 46.221 23.458 - - Bereaksi 6.328 6.328 6.328 6.328 Sisa 39.898 17.130 6.328 6.328

12

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

Tabel II.1 Harga bahan baku dan produk

Bahan $/ton

1. Toluena 2. Klorin

3. Benzil Klorida 4. Benzal Klorida 5. Asam Klorida 6. Benzena

860* 190* 2000 ** 1700** 96** 1351* Sumber : * icis.com 4 Feb 2014

** Alibaba.com 4 Feb 2014

Untuk menghitung perolehan keuntungan kasar dapat digunakan persamaan berikut ini :

Harga Produk = harga benzil klorida + harga benzal klorida + harga HCl + harga Benzena

= (40.000 ton x $ 2000/ton) + (8.000 ton x $ 1700/ton) + (46.000 ton x $96/ton) + (29 ton x $1351/ton)

= 80.000.000 + 13.600.000 + 4.416.000 + 39.179 = 98.055.179 usd

Harga BB = harga toluene + harga klorin = (58.258,009 ton x $ 860/ton) + (44.813,398 ton x $190/ton) = 50.101.887,74 + 8.514.545,62 = 58.616.433,36 usd

Estimated Profit = Harga Produk – Harga Bahan baku = 98.055.179 - 58.616.433,36

= 39.438.745,64 usd = Rp 487.462.896.100

Biaya Produksi = Harga Bahan Baku : Kapasitas Pabrik = 58.616.433,36 : 40.000

= 1465,411 usd/ton = 1,465 usd/kg = Rp 18.107,4/kg

 Chloromethylation of benzene

Kapasitas Produksi = 40.000 ton/tahun

Yield = 80 %

BM C6H5CH2Cl (main product) = 126,58 g/mol

menghitung mol Toluena yang dibutuhkan mol C6H5CH2Cl =

kmol g

kg

/ k 126,58

000 . 000 . 40

= 316.005,688 k mol

mol Bezena mula-mula = x316.005,688kmol

% 80

% 100

= 395007,11 kmol

Reaksi :

C6H6 + CH2O + HCl C6H5CH2Cl (l) + H20 (l) M 395007,110 395007,110 395007,110 -

B 316005,688 316005,688 316005,688 316005,688 316005,688 S 79001, 422 79001, 422 79001, 422 316005,688 316005,688

14

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

Jumlah Reaktan yang dibutuhkan Mol C6H6 kmol g mol 1 k 78,11 k 395007,110 

 = 30.854.005,362 kg

Mol CH2O kmol g ol 1 k 30,031 km 395007,110 

 = 11.862.458,520 kg

HCl kmol kg mol 1 461 , 36 k 110 , 95007 3 

 = 14.402.354,238 kg

Jumlah Produk yang terbentuk

C6H5CH2Cl kmol g mol 1 k 126,58 k 8 316.005,68 

 = 40.000.000 kg

H20 kmol kg mol 1 015 , 18 k 8 316.005,68 

 = 5.692.842,469 kg

Tabel II.2 Harga bahan baku dan produk

Bahan $/ton

1. Benzene (C6H6)

2. Formaldehyde (CH2O) 3. Hidrochloric Acid (HCl) 4. Benzil Klorida(C6H5CH2Cl)

1351* 1000** 300** 2000** Sumber : * icis.com 4 Feb 2014

** Alibaba.com 4 Feb 2014

Untuk menghitung perolehan keuntungan kasar dapat digunakan persamaan berikut ini :

Harga Produk = harga benzil klorida = 40.000 ton x $ 2000/ton = 80.000.000 usd/year

Harga BB = harga benzene + harga formaldehyde+ harga HCl = (30.854.005,362 ton x $ 1351/ton) +

(11.862.458,520 kg x $1000/ton) + (14.402.354,238 ton x $300/ton)

= 41.683.760.76 + 11.862.459.00 + 4.320.706.20 = 57.866.925.96 usd/year

Estimated Profit = Harga Produk – Harga Bahan baku = 80.000.000 – 57.866.925.96 = 22.133.074.05 usd/year = Rp273.564.795.196.20/year

Biaya Produksi = Harga Bahan Baku : Kapasitas Pabrik = 22.133.074.05 : 40.000

= 1444.67 usd/ton = 1,445 usd/kg = Rp 17.860,20/kg

2. Tinjauan Termodinamika

Perubahan entalpi (ΔH) menunjukkan panas reaksi yang dihasilkan ataupun panas reaksi yang dibutuhkan selama proses berlangsungnya reaksi kimia. Besar atau kecil nilai ΔH tersebut menunjukkan jumlah energi yang dibutuhkan maupun dihasilkan. ΔH bernilai positif (+) menunjukkan bahwa reaksi tersebut membutuhkan panas agar

16

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

berlangsungnya reaksi sehingga semakin besar ΔH maka semakin besar juga energi yang dibutuhkan. Sedangkan ΔH bernilai negatif (-) menunjukkan bahwa reaksi tersebut menghasilkan panas selama proses berlangsungnya reaksi sehingga tidak membutuhkan energi selama proses namun membutuhkan energi untuk penyerapan panas agar reaksi tetap berlangsung pada temperatur reaksinya.

∆HRx = ∆HR + ∆HRx(298)o + ∆HP (Smith, et. all, 1996)

 Chlorination of Toluene

Reaksi yang terjadi : Reaksi Utama

C6H5CH3 (l) + Cl2 (g) C6H5CH2Cl (l) + HCl (l) Reaksi Samping

C6H5CH2Cl(l) + Cl2 (g) C6H5CHCl2 (l) + HCl (l) C6H5CHCl2 (l) + Cl2 (g) C6H5CCl3 (l) + HCl (l)

Tabel II.3 Nilai ΔH°R(298) masing-masing Komponen Komponen ΔH°f, kJ/mol

C6H5CH3(l) 50,2

Cl2(g) -

C6H5CH2Cl(l) 18,7

HCl(l) -92,3

Sumber: Yaws, Thermodynamic chemical data

ΔH°r 298 K = ΔH°f produk - ΔH°f reaktan

= [ ΔH°f C6H5CH2Cl(l) + HCl(l) ] – [ ΔH°f C6H5CH3(l) + Cl2(g) ]

= [ (18,7 + (-92,3) ] – [ (50,2) + (0) ] = -123,8 kJ/mol

= 8,314 x -1120,651

= -9317,093 kJ/kmol = 8,314 x 12515,853

= 104056,800 kJ/kmol T = 305 K

ΔH1

T = 298 K

ΔHR°298

T = 298 K ΔH2

T =348 K T = 373 K

18

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

∆HR = -9317,093 + (-123,8) + 104056,800 = 94863,507 kj/kmol Karena nilai ΔH°R positif, maka reaksi bersifat endotermis

 Chloromethylation of Benzene

Reaksi yang terjadi :

C6H6(l) + CH2O(s) + HCl(l) C6H5CH2Cl (l) + H20 (l)

Nilai ΔH°f masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat sebagai berikut :

Tabel II.4 Nilai ΔH°f masing-masing Komponen Komponen ΔH°f, kJ/mol

C6H6(l) 82,9

CH2O(s) HCl(g)

-108,6 -92,3 C6H5CH2Cl(l)

H2O(l)

18,7 -241.8

Sumber: Yaws, Thermodynamic chemical data

T = 305 K

ΔH1

T = 298 K

ΔHR°298

T = 298 K ΔH2

T =348 K T = 333 K

ΔH°r 298 K = ΔH°f produk - ΔH°f reaktan = [ ΔH°f C6H5CH2Cl(l) + H2O(l)] –

[ΔH°f C6H6 (l) + CH2O(S)+HCl(l) ]

= [(18,7-241,8)] – [(82,9-108,6-92,3)] kJ/mol = [-223,1] – [-118]

= -105,1 kJ/mol = 8,314 x 80197.134 = 666758.9746 kJ/kmol

= 8,314 x -426035.764 = -3542061.342 kJ/kmol

∆HR = 666758.9746 + (-123,8) + 3542061.342 = -2875178.567 kj/kmol Karena nilai ΔH°R negaitif, maka reaksi bersifat eksotermis

3. Tinjauan termodinamika berdasarkan energi Gibbs (ΔGo)

Energi Gibbs standar menunjukkan spontan atau tidak spontannya suatu reaksi kimia. ΔGo bernilai positif (+) menunjukkan bahwa reaksi tersebut tidak dapat berlangsung secara spontan, sehingga dibutuhkan energi tambahan dari luar. Sedangkan ΔGo bernilai negatif (-) menunjukan bahwa reaksi tersebut dapat berlangsung secara spontan dan hanya sedikit membutuhkan energi. Oleh karena itu, semakin kecil atau negatif ΔGo maka reaksi tersebut akan semakin baik karena untuk berlangsung spontan energi yang dibutuhkan semakin kecil.

20

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

ΔGo (298oK) = ΔGo produk - ΔGo reaktan ΔG = ΔH – TΔS

 Chlorination of Toluene

Reaksi yang terjadi :

C6H5CH3 (l) + Cl2 (g) C6H5CH2Cl (l) + HCl (l)

Nilai ΔG°f masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat. sebagai berikut :

Tabel II.5 Nilai ΔG°f masing-masing Komponen Komponen ΔG°f, kJ/mol

C6H5CH3(l) 122.3

Cl2(g) -

C6H5CH2Cl(l) 92.4 HCl(l) -228.6

Sumber: Yaws, Thermodynamic chemical data

ΔG° 298 K = ΔG°f produk - ΔG°f reaktan = [ ΔG°f C6H5CH2Cl(l)+ HCl(l) ] –

[ 2 x ΔG°f C6H5CH3(l) + Cl2(g)] = [ (92,4 + (-228.6) ] – [ (122.3) + (0) ] = [-136,2] – [-122,3]

= -12291.12285 + -158.613 - 13,9 = -12463,636 kj/kmol

Karena nilai ΔG Negatif, maka reaksi bersifat spontan

 Chloromethylation of Benzene

Reaksi yang terjadi :

C6H6(l) + CH2O(s) + HCl(g) C6H5CH2Cl (l) + H20 (l) Nilai ΔG°f masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat sebagai berikut :

Tabel II.6 Nilai ΔG°f masing-masing Komponen Komponen ΔG°f, kJ/mol

C6H6(l) 129,8 CH2O(s)

HCl(g)

-102,5 -228.6 C6H5CH2Cl(l) 92.4

H2O(s) -237,1

Sumber: Yaws, Thermodynamic chemical data

ΔG° 298 K = ΔG°f produk - ΔG°f reaktan = [ ΔG°f C6H5CH2Cl(l)+ H2O(l) ] – [ΔG°f C6H6(l) + CH2O(s)+HCl(l)]

22

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

= [-144,7] – [-201,3] = 56,6 kJ/mol

= 195837,564 – 7513,296 – 56,6 = 188267,668 kj/kmol

Karena nilai ΔG° Positif, maka reaksi bersifat tidak spontan.

Berikut matrik dalam mempertimbangkan pemilihan metode yang akan digunakan:

Tabel II.7 Matrik pemilihan proses

No Parameter Chloronation of

Toluene Chloromethylation of Benzene 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Temperatur reaksi Tekanan operasi Fasa reaksi Yield Konversi Katalis Kemurnian produk Jenis reaktor Keuntungan

Panas reaksi (ΔH0) Energi Gibbs (ΔGo

) Produk samping

100oC 1 atm Gas-Cair 93,6% 86% - 99% CSTR 39.438.745,64 usd/year -123,8 kJ/mol -13,9 kJ/mol Benzyl dichloride, Benzene Hydrochloric acid

60 o C 1 atm Cair-Gas-Padat 80% 99% ZnCl 90% Trickle Bed 22.133.074.05 usd/year +105,1 kJ/mol +56,6 kJ/mol -

Berdasarkan matrik di atas, maka di pilih proses Chloronation of Toluene pada fasa gas-cair untuk memproduksi Benzil Klorida dari Klorin dan Toluena karena pertimbangan memberikan kondisi operasi yang realtif aman dan keuntungan yang lebih baik dari metode yang lain.

C. Deskripsi Proses

Proses pembuatan benzil klorida melalui beberapa tahap sebagai berikut :. 1.Tahap penyiapan bahan baku

2.Tahap pembentukan produk 3.Tahap pemurnian produk

1. Tahap Penyiapan Bahan Baku

Pada perancangan pabrik benzil klorida dari klorinasi Toluena menggunakan bahan baku utama yaitu klorin dan Toluena. Klorin didapatkan dari PT. Asahimas Subentra Chemical sedangkan Toluena didapatkan dari PT. Styrindo Mono Indonesia melalui pemipaan dari masing-masing pabrik sampai ke lokasi penyimpanan

Toluena ditampung dalam tangki 02 (ST-102) dengan waktu tinggal dua minggu. Sedangkan klorin di tampung dalam tangki 01 (ST-101) dengan waktu tinggal dua minggu. Sistem penyimpanan klorin menggunakan tangki bertekanan dengan tekanan 10 atm dan suhu 30oC. Klorin dan Toluena selanjutnya dialirkan menuju Reaktor (RE-101) pada kondisi masing-masing 1 atm 100oC.

24

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

2. Tahap Klorinasi

Tahap Klorinasi terjadi didalam Reaktor (RE-101), dan reaktor yang digunakan adalah reaktor bubble. Di dalam reaktor ini klorin yang berupa gas masuk dari bawah melalui perforated plate dan bereaksi dengan Toluena. Reaksi utamanya adalah :

C6H5CH3 (l) + Cl2 (g) C6H5CH2Cl (l) + HCL (g)

Pada reaksi klorinasi Toluena juga terjadi reaksi samping sebagai berikut : C6H5CH2Cl (l) + Cl2 (g) C6H5CHCl2 (l) + HCl (g)

Reaksi yang terjadi dalam reaktor adalah reaksi eksotermis dan dipasang coil pendingin dengan media pendingin berupa air. Suhu di dalam reaktor adalah 100oC tekanan 1 atm. Gas keluar reaktor mengandung HCl dan diserap dengan air didalam menara absorber, sedangkan cairan hasil bawah reaktor dialirkan dalam Menara Distilasi 1 (MD-101). Selanjutnya benzil klorida akan diumpankan kedalam Menara Distilasi 2 (MD-102) untuk dimurnikan lebih lanjut.

3. Tahap Pemisahan Hasil dan Pemurnian

Gas yang keluar dari reaktor mengandung berbagai macam komponen diantaranya HCl yang kemudian diserap oleh air dalam menara absorber (AB-101). Hasil atas absorber berupa gas buang dibawa menuju Unit Pengolahan Lanjut sebagai hasil buangan atau limbah. Hasil bawah berupa larutan HCl dengan kemurnian 33% disimpan sebagai hasil samping dalam Tangki 03 (ST-103).

k3 k2 k1

Cairan yang keluar dari reaktor dipisahkan di dalam Menara Distilasi 1 (MD-101). Hasil atas yang berupa gas didinginkan dalam Condensor 01 (CD-101) hingga menjadi cairan yang kemudian direcycle kembali menuju reaktor sebagai umpan reaktor. Hasil bawah Menara Distilasi 1 (MD-101) mengandung produk utama yaitu benzil klorida. Hasil bawah ini kemudian dimurnikan lebih lanjut di dalam Menara Distilasi 2 (MD-102). Hasil atas Menara Distilasi 2 (MD-102) berupa produk utama ditampung dalam Tangki 03 (ST-104). Hasil bawah berupa produk samping ditampung dalam Tangki 04 (ST-105).

III.

SPESIFIKASI BAHAN DAN PRODUK

A. Bahan Baku 1. Toluen

Rumus kimia : C6H5CH3 Berat molekul : 92.14 Titik didih normal : 110.67 oC Melting point : -94.93 oCa Suhu kritis : 318.69 oC Tekanan kritis : 40.52 atm

Berat jenis : 864.607 kg/m3 (25 oC) Kapasitas panas : 0.406 kcal/kg K Kekentalan : 5.583E-01 cp (25 oC) Kelarutan : 0.05/100 bagian air (16 oC)

Larur dalam alkohol dan eter Bentuk & warna : cairan & tak berwarna Kemurnian : 99.9 % (0.1 % benzen)

2. Klorin

Rumus kimia : Cl2 Berat molekul : 70.91

Titik didih normal : -33.99 oC Melting point : -100.99 oC Suhu kritis : 144.04 oC Tekanan kritis : 76.09 atm

Berat jenis : 1393.848 kg/m3 (25 oC) Kapasitas panas : 0.213 kcal/kg K

Kekentalan : 3.099E-01 cp (25 oC) Bentuk & warna : cairan & berwarna kuning Kemurnian : 99.9 % (0.1 % H2)

B. Produk

1. Benzil Klorida

Rumus kimia : C6H5CH2Cl

Berat molekul : 126.585 Titik didih normal : 179.44 oC Melting point : -38.96 oC Suhu kritis : 412.89 oC Tekanan kritis : 38.59 atm

Berat jenis : 1096.644 kg/m3 (25 oC) Kapasitas panas : 0.345 kcal/kg K

Kekentalan : 1.116E+00 cp (25 oC) Kelarutan : tidak larut dalam air Bentuk & warna : cairan & tak berwarna

28

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

2. Benzal Klorida

Rumus kimia : C6H5CHCl2

Berat molekul : 161.03 Titik didih normal : 213.89 oC Melting point : -16.11 oC Suhu kritis : 457.89 oC Tekanan kritis : 36.02 atm

Berat jenis : 1246.808 kg/m3 (25 oC) Kapasitas panas : 0.259 kcal/kg K

Kekentalan : 1.652E+00 cp (25 oC) Kelarutan : tidak larut dalam air Bentuk & warna : cairan & tak berwarna

3. Hidro Klorida

Rumus kimia : HCl

Berat molekul : 36.461 Titik didih normal : 51 oC Melting point : -46 oC Suhu kritis : 51.53 oC Tekanan kritis : 81.480 atm

Berat jenis : 364.6094 kg/m3 (25 oC) Kapasitas panas : 0.247 kcal/kg K

Kekentalan : 2.221E+00 cp (25 oC) Kelarutan : larut dalam air

Bentuk & warna : cairan & tak berwarna

4. Benzena

Rumus kimia : C6H6

Berat molekul : 78,11 Titik didih normal : 80.1 oC Melting point : 5.5 oC Suhu kritis : 289 oC Tekanan kritis : 48 atm

Berat jenis : 876 kg/m3 (25 oC) Kapasitas panas : 0.247 kcal/kg K Kekentalan : 0,652 cp (20 oC) Kelarutan : larut dalam air

30

IV. NERACA MASSA DAN ENERGI

A. Neraca Massa

1. Reaktor Bubble (RE-101)

Tabel IV.1. Neraca massa Reaktor (RE-101)

Komponen Aliran Masuk Aliran Keluar

kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jam

C6H6 0.053 3.730 0.053 3.730

Cl2 69.679 4940.654 17.130 1214.633

C6H5CH3 53.621 4940.654 7.400 681.811

C6H5CH2Cl 0.004 0.505 39.898 5050.505

C6H5CHCl2 0.001 0.102 6.328 1018.987

HCl 0.000 0.000 52.549 1915.979

Jumlah 123.358 9885.645 123.358 9885.645

Komponen Neraca Terkonsumsi Neraca Tergenerasi kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam

C6H6 0.000 0.000 0.000 0.000

Cl2 52.549 3726.021 0.000 0.000

C6H5CH3 46.221 4258.843 0.000 0.000

C6H5CH2Cl 6.327 800.941 46.221 5850.941

C6H5CHCl2 0.000 0.000 6.327 1018.885

HCl 0.000 0.000 52.549 1915.979

2. Menara distilasi 1 (MD-101)

Tabel IV.2. Neraca massa Menara Distilasi (MD-101)

Nama

Aliran Masuk Aliran Keluar

Liquid Liquid Vapor

kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam C6H5CH3 681.878 7.400 0.068 0.001 681.810 7.400 C6H5CH2Cl 5050.505 39.898 5050.000 39.894 0.505 0.004 C6H5CHCl2 1018.986 6.328 1018.885 6.327 0.102 0.001 Jumlah 6751.370 53.627 6068.953 46.222 682.417 7.404

3. Condensortop product MD-101(CD-101)

Tabel IV.3. Neraca massa Condensor (CD-101)

Komponen

Aliran Masuk Aliran Keluar

Vapor Distilat Refluks

kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam C6H5CH3 1976.294 21.449 681.810 7.400 1294.484 14.049

C6H5CH2Cl 1.464 0.012 0.505 0.004 0.959 0.008

C6H5CHCl2 0.295 0.002 0.102 0.001 0.193 0.001

Jumlah 1978.053 21.462 682.417 7.404 1295.636 14.058 4. Reboilerbottom product MD-101(RB-101)

Tabel IV.4. Neraca massa Reboiler (RB-101)

Nama

Aliran Masuk Aliran Keluar

Liquid Liquid Vapor

kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam

C6H5CH3 0.100 0.001 0.068 0.001 0.032 0.000

C6H5CH2Cl 7394.852 58.418 5050.000 39.894 2344.852 18.524 C6H5CHCl2 1491.980 9.265 1018.885 6.327 473.096 2.938 Jumlah 8886.933 67.684 6068.953 46.222 2817.980 21.462

32

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

5. Menara distilasi 2 (MD-102)

Tabel IV.5. Neraca massa Menara Distilasi (MD-102)

Nama

Aliran Masuk Aliran Keluar

Liquid Liquid Vapor

kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam

C6H5CH3 0.068 0.001 0.000 0.000 0.068 0.001

C6H5CH2Cl 5050.000 39.894 0.505 0.004 5049.495 39.890 C6H5CHCl2 1018.885 6.327 1018.783 6.327 0.102 0.001 Jumlah _{6068.953 46.222 1019.288 6.331 5049.665 39.892}

6. Condensortop product MD-302 (CD-102)

Tabel IV.6. Neraca massa Condensor (CD-102)

Nama

Aliran Masuk Aliran Keluar

Vapor Distilat Refluks

kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam kg/jam kmol/jam

C6H5CH3 0.161 0.002 0.068 0.001 0.093 0.001

C6H5CH2Cl 11937.157 94.302 5049.495 39.890 6887.662 54.411

C6H5CHCl2 0.241 0.001 0.102 0.001 0.139 0.001

Jumlah 11937.559 94.305 5049.665 39.892 6887.894 54.413 7. Reboilerbottom product MD-302 (RB-102)

Tabel IV.7. Neraca massa Reboiler (RB-102)

Nama

Aliran Masuk Aliran Keluar

Liquid Liquid Vapor

(kg/jam) (kmol/jam) (kg/jam) (kmol/jam) (kg/jam) (kmol/jam)

C6H5CH3 0.0001 0.0000 0.000 0.000 0.000 0.000

C6H5CH2Cl 8.028 0.063 0.505 0.004 7.523 0.059

C6H5CHCl2 16195.108 100.572 1018.783 6.327 15176.325 94.245 Jumlah 16203.136 100.635 1019.288 6.331 15183.848 94.305

8. Absorber (AB-101)

Tabel.IV.8. Neraca massa di Absorber (AB-101)

Nama Aliran Masuk Aliran Keluar

(kmol/jam) (kg/jam) (Kmol/jam) (Kg/jam)

C6H6 0.053 3.730 0.000 0.000

Cl2 17.132 1214.754 0.000 0.000 HCl 52.554 1916.171 0.000 0.000 H2O 217.166 3912.248 0.000 0.000

C6H6 0.000 0.000 0.053 3.730

Cl2 0.000 0.000 17.132 1214.754 HCl 0.000 0.000 52.554 1916.171 H2O 0.000 0.000 217.166 3912.248 Jumlah 286.905 7046.904 286.905 7046.904

9. Vaporizer (VP-101)

Tabel IV.9. Neraca massa Vaporizer (VP-101)

Nama Aliran Masuk Aliran Keluar

(kg/jam) (kmol/jam) (kg/jam) (kmol/jam) Cl2 (l) 4471.247 63.059 0.000 0.000 Cl2 (g) 0.000 0.000 3726.021 52.549 Cl2 (l) 0.000 0.000 745.226 10.510 Jumlah 4471.247 63.059 4471.247 63.059

34

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

10.Condenser & Separator Drum (CD-201 & SD-101)

Tabel IV.10. Neraca massa Condenser & Separator Drum (CD-201 & SD-101)

11.Mixed point 1 (MP-101)

Tabel IV.11. Neraca massa Mixed Point 1 (MP-101)

Nama Aliran Masuk Aliran Keluar

(kg/jam) (kmol/jam) (kg/jam) (kmol/jam) Cl2 (l) 3726.021 52.549 0.000 0.000 Cl2 (g) 0.000 0.000 4940.775 69.681 Cl2 (l) 1214.754 17.132 0.000 0.000 Jumlah 4940.775 69.681 4940.775 69.681

12.Mixed Point 2 (MP-102)

Tabel IV.12. Neraca massa Mixed Point 2 (MP-102)

Nama Aliran Masuk Aliran Keluar

(kg/jam) (kmol/jam) (kg/jam) (kmol/jam)

C6H6 0.053 3.730 0.000 0.000

C6H5CH3 46.222 4258.912 0.000 0.000 C6H5CH2Cl 0.000 0.000 0.000 0.000 C6H5CHCl2 0.000 0.000 0.000 0.000

C6H6 0.000 0.000 0.053 3.730

C6H5CH3 0.000 0.000 53.621 4940.654 Nama

Aliran Masuk Aliran Keluar

Liquid Vapor Liquid

(kg/jam) (kmol/jam) (kg/jam) (kmol/jam) (kg/jam) (kmol/jam) C6H6 17.132 1214.754 17.132 1214.754 0.000 0.000

Cl2 0.053 3.730 0.000 0.000 0.053 3.730

Nama Aliran Masuk Aliran Keluar (kg/jam) (kmol/jam) (kg/jam) (kmol/jam) C6H5CH2Cl 0.000 0.000 0.004 0.505 C6H5CHCl2 0.000 0.000 0.001 0.102

C6H6 0.000 0.000 0.000 0.000

C6H5CH3 7.399 681.742 0.000 0.000 C6H5CH2Cl 0.004 0.505 0.000 0.000 C6H5CHCl2 0.001 0.102 0.000 0.000 Jumlah 54.156 4944.991 54.156 4944.991

B. Neraca Energi

1. Reaktor Bubble (RE-101)

Tabel IV.13. Neraca energi Reaktor (RE-101) Komponen Aliran Masuk Aliran Keluar

(J/jam) (J/jam)

Q input 838720966.190 0.000

Q generation 7553294795.304 0.000

Q out 0.000 911330613.560

Q consumption 0.000 7480685147.935 Jumlah 8392015761.495 8392015761.495

2. Menara Distilasi 1 (MD-301)

Tabel IV.14. Neraca Energi Menara Distilasi 1 (MD-301)

Aliran Masuk Aliran Keluar

Komponen (J/jam) Komponen (J/jam)

Qumpan 1427716919.917 Qbottom 923972351.572 Q reboiler 321954656.299 Qdistilat 105285565.458 Qcondensor 720413659.187 Jumlah 1749671576.217 Jumlah 1749671576.217

36

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

3. Menara Distilasi 2 (MD-302)

Tabel IV.15. Neraca Energi Menara Distilasi 2 (MD-302)

Aliran Masuk Aliran Keluar

Komponen (J/jam) Komponen (J/jam)

Qumpan 1449716922.530 Qbottom 193723174.385 Q reboiler 1571763117.127 Qdistilat 1209708005.197 Qcondensor 1618048860.076 Jumlah 3021480039.657 Jumlah 3021480039.657

4. Absorber (AB-101)

Tabel IV.16. Neraca panas Absorber (AB-101) Komponen Aliran Masuk Aliran Keluar

(J/jam) (J/jam)

C6H6 298.052 0.000

Cl2 35085.384 0.000

HCl 91755.040 0.000

H2O 979939.742 0.000

C6H6 0.000 298.052

Cl2 0.000 35085.384

HCl 0.000 91755.040

H2O 0.000 979939.742

Jumlah 1107078218.460 1107078218.460 5. Vaporizer (VP-101)

Tabel IV.17. Neraca Energi Vaporizer (VP-101)

Aliran Masuk Aliran Keluar

Komponen (J/jam) Komponen (J/jam)

Q Sensibel 33080471.959 Q sensibel 44533229.885 Q steam 837128901.961 Q vaporisasi 825676144.035 Jumlah 870209373.921 Jumlah 870209373.921

6. Condensor (CD-201)

Tabel IV.18. Neraca Energi Condensor (CD-201)

Komponen Aliran Masuk Aliran Keluar (J/jam) (J/jam) Q input 35383436.185 0.000 Q steam 0.000 31282044.953

Q out 0.000 4101391.233

Jumlah 35383436.185 35383436.185

7. Separator Drum (SD-101)

Tabel IV.19. Neraca Energi Separator Drum (SD-101)

Komponen Aliran Masuk Aliran Keluar (J/jam) (J/jam)

C6H6 31816.762 31816.762

Cl2 4049572.183 4049572.183 Jumlah 4081388.946 4081388.946

8. Mixed Point 1 (MP-101)

Tabel IV.20. Neraca Energi Mixed Point 1 (MP-101) Nama Aliran Masuk Aliran Keluar

(J/jam) (J/jam)

QStorage 35747.628 0.000

QOut 0.000 39797.200

QRecycle 4049.572 0.000

38

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

9. Mixed Point 2 (MP-102)

Tabel. IV.21. Neraca Panas Mixed Point 2 (MP-102) Nama Aliran Masuk Aliran Keluar

(J/jam) (J/jam) QRecycle 51181195.230 0.000

QOut 0.000 156463834.529

QStorage 105282639.299 0.000 Jumlah 156463834.529 156463834.529

10.Expander Valve (EV-101)

Tabel IV.22. Neraca Panas Expander Valve (EV-101)

Aliran Masuk Aliran Keluar

Komponen (J/jam) Komponen (J/jam) Qin 44533229.885 Qout 35747627.968

Qekspansi 8785601.918 Jumlah 44533229.885 Jumlah 44533229.885

11.Heater 1 (HT-101)

Tabel IV.23. Neraca energi Heater 1 (HT-101) Komponen Aliran Masuk Aliran Keluar

(J/jam) (J/jam)

Q input 39797200.151 0.000

Q steam 139076871.177 0.000

Q out 0.000 178874071.328

12.Heater 2 (HT-102)

Tabel IV.24. Neraca energi Heater 2 (HT-102) Komponen Aliran Masuk Aliran Keluar

(J/jam) (J/jam)

Q input 156463834.529 0.000

Q steam 503575553.452 0.000

Q out 0.000 660039387.981

Jumlah 660039387.981 660039387.981

13.Heater 3 (HT-103)

Tabel IV.25 Neraca energi Heater 3 (HT-103) Komponen Aliran Masuk Aliran Keluar

(J/jam) (J/jam)

Q input 114736200.574 0.000

Q steam 865203541.462 0.000

Q out 0.000 979939742.036

Jumlah 979939742.036 979939742.036

14.Heater 4 (HT-104)

Tabel IV.26 Neraca energi Heater 4 (HT-104)

Komponen Aliran Masuk Aliran Keluar

(J/jam) (J/jam)

Q input 752266357.662 0.000

Q steam 675438218.473 0.000

Q out 0.000 1427704576.136

40

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

15.Cooler 1 (CL-101)

Tabel IV.27 Neraca energi Cooler 1 (CL-101) Komponen Aliran Masuk Aliran Keluar

(J/jam) (J/jam)

Q input 159064255.897 0.000

Q cooling 0.000 31938381.802

Q out 0.000 127125874.096

Jumlah 159064255.897 159064255.897

16.Cooler 2 (CL-102)

Tabel IV.28 Neraca energi Cooler 2 (CL-102) Komponen Aliran Masuk Aliran Keluar

(J/jam) (J/jam)

Q input 1071694782.274 0.000

Q cooling 0.000 946260260.628

Q out 0.000 125434521.647

Jumlah 1071694782.274 1071694782.274

17.Cooler 3 (CL-103)

Tabel IV.29 Neraca energi Cooler 3 (CL-103) Komponen Aliran Masuk Aliran Keluar

(J/jam) (J/jam)

Q input 259302176.884 0.000

Q cooling 0.000 250501838.796

Q out 0.000 8800338.088

18.Cooler 4 (CL-104)

Tabel IV.30 Neraca energi Cooler 4 (CL-104) Komponen Aliran Masuk Aliran Keluar

(J/jam) (J/jam)

Q input 1209708005.197 0.000

Q cooling 0.000 1158615811.211

Q out 0.000 51092193.986

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

V. SPESIFIKASI PERALATAN

A. Peralatan Proses

Peralatan proses pabrik Benzil Klorida dengan kapasitas 40.000 ton/tahun terdiri dari:

1. Tangki Penyimpanan Klorin(ST-101)

Tabel V.1. Spesifikasi Tangki Penyimpanan Klorin (ST - 101) Alat Tangki Penyimpanan Klorin

Kode ST – 101

Fungsi Menyimpan Klorin pada suhu 32oC dan pada tekanan 10 atm selama 30 hari

Bentuk Silinder tidur (horizontal) dan atap (head) berbentuk

torispherical

Kapasitas 1886.59 m3

Dimensi Diameter (D) = 50 ft = 600 in = 14,5119 m Tinggi (Hs) = 36 ft = 423 in = 10,7388 m Tebal shell = 1 7/16 in

Tutup atas Bentuk elliptical dish head

Tekanan Desain 38,8477 psi Tebal head 2 ¼ in Tutup bawah Bentuk plat

Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

2. Tangki Penyimpanan Toluena (ST-102)

Tabel V.2. Spesifikasi Tangki Toluena (ST-102) Nama Alat Tangki Penyimpanan Toluena

Kode Alat ST-102

Fungsi Menyimpan Toluenasebanyak 4258.912 kg/jam Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat

bottom) dan atap (head) berbentuk conical. Kapasitas 1308.5215 m3

Dimensi Diameter shell (D) = 40 ft Tinggi shell (Hs) = 40 ft Tebal shell (ts) = 1.125 in Tinggi atap = 2.132 ft Tinggi total = 42.132 ft Tekanan Desain 34.1519 psi

Bahan Stainless Steel SA-240 grade C

Jumlah 1 Buah

3. Tangki Penyimpanan Benzena (ST-103)

Tabel V.3. Spesifikasi Tangki Benzena (ST-103) Nama Alat Tangki Penyimpanan Benzena

Kode Alat ST-103

Fungsi Menyimpan Benzenasebanyak 3.730 kg/jam Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat

bottom) dan atap (head) berbentuk conical. Kapasitas 3.4038 m3

Dimensi Diameter shell (D) = 15 ft Tinggi shell (Hs) = 16 ft Tebal shell (ts) = 0.625 in Tinggi atap = 0.7995 ft Tinggi total = 16.7995 ft Tekanan Desain 19.0343 psi

44

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

Bahan Stainless Steel SA-240 grade C

Jumlah 1 Buah

4. Tangki Penyimpanan Benzil Diklorida (ST-104)

Tabel V.4. Spesifikasi Tangki Benzil Diklorida (ST-104) Nama Alat Tangki Penyimpanan Benzil Diklorida

Kode Alat ST-104

Fungsi Menyimpan Benzil Dikloridasebanyak 1019.288 kg/jam

Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk conical. Kapasitas 43.7505 m3

Dimensi Diameter shell (D) = 15 ft Tinggi shell (Hs) = 12 ft Tebal shell (ts) = 0.625 in Tinggi atap = 0.7995 ft Tinggi total = 12.7995 ft Tekanan Desain 30.967 psi

Bahan Stainless Steel SA-240 grade C

Jumlah 1 Buah

5. Tangki Penyimpanan Benzil Klorida (ST-105)

Tabel V.5. Spesifikasi Tangki Benzil Klorida (ST-105) Nama Alat Tangki Penyimpanan Benzil Klorida

Kode Alat ST-105

Fungsi Menyimpan Benzil Kloridasebanyak 5049.665 kg/jam

Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk conical. Kapasitas 1220.6878 m3

Dimensi Diameter shell (D) = 40 ft Tinggi shell (Hs) = 40 ft Tebal shell (ts) = 0.875 in Tinggi atap = 2.132 ft Tinggi total = 42.132 ft Tekanan Desain 30.967 psi

Bahan Stainless Steel SA-240 grade C

Jumlah 1 Buah

6. Tangki Penyimpanan HCl (ST-106)

Tabel V.6. Spesifikasi Tangki HCl (ST-106) Nama Alat Tangki Penyimpanan HCl

Kode Alat ST-106

Fungsi Menyimpan HClsebanyak 5828.419 kg/jam Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat

bottom) dan atap (head) berbentuk torispherical. Kapasitas 1461.5362 m3

Dimensi Diameter shell (D) = 40 ft Tinggi shell (Hs) = 40 ft Tebal shell (ts) = 1.125 in Tinggi atap = 2.1320 ft Tinggi total = 42.132 ft Tekanan Desain 39.2325 psi

Bahan Stainless Steel SA-240 grade C

46

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

7. Vaporizer (VP-101)

Tabel V.7. Spesifikasi Vaporizer (VP-101)

Nama Alat Vaporizer

Kode Alat VP–101

Fungsi Menguapkan bahan baku Klorin dari ST-102 Jenis Shell and Tube Vaporizer

Dimensi Panjang Jumlah OD ID Passes Susunan

∆P batasan (psi) ∆P terhitung (psi)

Shell (EDC)

8 in 1

10 0.295

Tube (steam) 12 ft 18 buah 3/4 in 0,482 in 8 Triangular 2 0,331 Rd Jumlah 0,0116 1 Buah

8. Expander (EX-101)

Tabel V.8. Spesifikasi Expander (EX-101)

Nama Alat Expander

Kode Alat EX-101

Fungsi Menurunkan tekanan gas keluaran vaporizer (VP-101) dari 10 atm menjadi 1 atm.

Jenis Centrifugal

Dimensi Kerja Politropik,W : 85.265 kJ/kmol Efisiensi polytropik : 51%

Power Ekspander : 2 hp

9. Reaktor (RE-101)

Tabel V.9. Spesifikasi Reaktor (RE-101)

Fungsi Tempat terjadinya reaksi antara C6H5CH3 dengan Cl2 untuk menghasilkan C6H5CH2Cl dan HCl.

Kode _{R – 101}

Jenis Reaktor Bubble.

Kondisi Operasi T = 100 oC P = 1 atm

Dimensi Diameter = 1,8289 m Tinggi = 3.8478 m Tebal dinding = 0.0245 m Tebal head = 0.0349 m

Rancangan Alat Material = Stainless steel SA-310 Posisi alat = vertikal

Jenis Head = Torispherical

Pendingin Jenis = Coil Jumlah = 3 set Tinggi = 3.2002 m

Jumlah 1 buah

10.Menara Distilasi (MD-101)

Tabel V.10. Spesifikasi Menara Distilasi MD-101

Alat Menara Distiasi

Kode MD-101

Fungsi untuk memisahkan sisa reaktan Toluene dan produk Jenis Plate tower (sieve tray)

48

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

Dimensi D kolom : 1,2025 m Tinggi : 11,498 m Tebal shell : 0,1875 in Tebal head : 0,25 in Jumlah tray : 22 buah Tebal tray : 0,003 m

Tray spacing : 0,3 m Diameter hole : 0,006 m

Jumlah 1 buah

11.Menara Distilasi (MD-102)

Tabel V.11. Spesifikasi Menara Distilasi MD-102

Alat Menara Distiasi

Kode MD-102

Fungsi untuk memisahkan produk utama Benzil Klorida dari produk samping Benzal Klorida

Jenis Plate tower (sieve tray)

Bahan Konstruksi Stainless Steel (austenitic) SA 240Grade C Dimensi D kolom : 1,0015 m

Tinggi : 22.4178 m Tebal shell : 0,1875 in Tebal head : 0,1875 in Jumlah tray : 40 buah Tebal tray : 0,003 m

Tray spacing : 0,5 m Diameter hole : 0,006 m

12.Menara Absorber (AB-101)

Tabel V.12. Spesifikasi Menara Absorber AB-101

Alat Absorber

Kode AB-101

Fungsi Jenis

Menyerap gas HCl keluaran produk atas reaktor

Packed tower (raschig ring)

Kapasitas 9.618 m3

Dimensi Diameter (D) = 1.048 m Tinggi Total = 14.202 m Tinggi packing = 12.130 m Pressure drop = 0,0001 atm Tekanan Desain 1 atm

Bahan Stainless Steel SA-240 grade C

13.Condensor (CD-101)

Tabel V.13. Spesifikasi Condensor (CD-101) Nama Alat Condenser

Kode Alat CD-101

Fungsi Mengkondensasi produk atas MD-101 Jenis Double Pipe Heat Exchanger

Dimensi IPS Sch.No OD ID

∆P terhitung (psi)

Annulus(water)

4 in 40 4,5 in 4,026 in

5.701

Inner (top product MD-101)

1.25 in 40 1,660 in 1,380 in 0.205 Rd

Jumlah

0,0055 jam ft2 oF/ Btu 1 Buah

50

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

14.Condensor (CD-102)

Tabel V.14. Spesifikasi Condensor (CD-102) Nama Alat Condenser

Kode Alat CD-102

Fungsi Mengkondensasi produk atas MD-102 Jenis Double Pipe Heat Exchanger

Dimensi IPS Sch.No OD ID

∆P terhitung (psi)

Annulus(water) 6 in 40 6.625 in 6.065 in 2.011

Inner (top product AB-101)

4 in 40 4.500 in 4.026 in 0.015 Rd Jumlah

0,017 jam ft2 oF/ Btu 1 Buah

15.Condensor (CD-103)

Tabel V.15. Spesifikasi Condensor (CD-103) Nama Alat Condenser

Kode Alat CD-103

Fungsi Mengkondensasi produk atas AB-101 Jenis Double Pipe Heat Exchanger

Dimensi IPS Sch.No OD ID

∆P terhitung (psi)

Annulus(water) 4 in 40 4,5 in 4,026 in 1.934

Inner (top product AB-101)

1 in 40 1,320 in 1,049 in 2.491 Rd Jumlah

0,0019 jam ft2 oF/ Btu 1 Buah

16.Accumulator (AC-101)

Tabel V.16. Spesifikasi Accumulator (AC-101)

Alat Accumulator

Kode AC – 101

Fungsi menampung sementara cairan yang keluar dari CD-101

Jenis Tangki silinder dengan tutup torispherical Bahan Konstruksi Stainless Steel SA-240 Grade C

Kapasitas 11.4810 ft3

Dimensi OD : 1.667 ft Ltotal : 7.0142 ft Tebal shell : 0,3125 in Tebal head : 0,3125 in

Jumlah 1 buah

17.Accumulator (AC-102)

Tabel V.17. Spesifikasi Accumulator (AC-102)

Alat Accumulator

Kode AC – 102

Fungsi menampung sementara cairan yang keluar dari CD-102

Jenis Tangki silinder dengan tutup torispherical Bahan Konstruksi Stainless Steel SA-240 Grade C

Kapasitas 62.3367 ft3

Dimensi OD : 2.8333 ft Ltotal : 12.0458 ft Tebal shell : 0,3125 in Tebal head : 0,3125 in

52

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

18.Accumulator (AC-103)

Tabel V.18. Spesifikasi Accumulator (AC-103)

Alat Accumulator

Kode AC – 103

Fungsi menampung sementara cairan yang keluar dari CD-103

Jenis Tangki silinder dengan tutup torispherical Bahan Konstruksi Stainless Steel SA-240 Grade C

Kapasitas 3.5326 ft3

Dimensi OD : 1.667 ft Ltotal : 4.8061 ft Tebal shell : 0,3125 in Tebal head : 0,3125 in

Jumlah 1 buah

19.Heater (HE-101)

Tabel V.19. Spesifikasi Heater (HE-101) Nama Alat Heater

Kode Alat HE-101

Fungsi Menaikkan temperatur reaktan dari MP-101 masuk ke RE-101 dari temperatur 41,877oC menjadi temperatur 100oC

Jenis Double Pipe Heat Exchanger

Dimensi IPS Sch.No OD ID

∆P terhitung (psi)

Annulus(steam) 2,5 in 40 2,880 in 2,469 in 0,143

Inner (reaktan MP-101)

2 in 40 2,380 in 2,067 in 1,446 Rd Jumlah

0,0356 jam ft2 oF/ Btu 1 Buah

20.Heater (HE-102)

Tabel V.20. Spesifikasi Heater (HE-102) Nama Alat Heater

Kode Alat HE-102

Fungsi Menaikkan temperatur reaktan dari MP-102 masuk ke RE-101 dari temperatur 43,343oC menjadi temperatur 100oC

Jenis Double Pipe Heat Exchanger

Dimensi IPS Sch.No OD ID

∆P terhitung (psi)

Annulus(steam) 3 in 40 3,500 in 3,068 in 0,003

Inner (reaktan MP-102)

2 in 40 2,380 in 2,067 in 0,142 Rd Jumlah

0,007 jam ft2 oF/ Btu 1 Buah

21.Heater (HE-103)

Tabel V.21. Spesifikasi Heater (HE-103) Nama Alat Heater

Kode Alat HE-103

Fungsi Menaikkan temperatur air umpan masuk ke AB-101 dari temperatur 32oC menjadi temperatur 85oC Jenis Double Pipe Heat Exchanger

Dimensi IPS Sch.No OD ID

∆P terhitung (psi)

Annulus(steam) 1.5 in 40 1,900 in 1,610 in 0,295 Inner (water) 1 in 40 1,320 in 1,049 in 2.613 Rd Jumlah

0,004 jam ft2 oF/ Btu 1 Buah

54

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

22.Heater (HE-104)

Tabel V.22. Spesifikasi Heater (HE-104) Nama Alat Heater

Kode Alat HE-104

Fungsi Menaikkan temperatur produk bawah dari RE-101 masuk ke MD-101 dari temperatur 100oC menjadi temperatur 162,894oC

Jenis Double Pipe Heat Exchanger

Dimensi IPS Sch.No OD ID

∆P terhitung (psi)

Annulus(steam) 2 in 40 2,380 in 2,067 in 0,014

Inner (bottom product RE-101)

1,5 in 40 1,900 in 1,610 in 1,218 Rd Jumlah

0,004 jam ft2 oF/ Btu 1 Buah

23.Cooler (CL-101)

Tabel V.23. Spesifikasi Cooler (CL-101) Nama Alat Cooler

Kode Alat CL-101

Fungsi Menurunkan temperatur produk atas dari RE-101 masuk ke AB-101 dari temperatur 100oC menjadi temperatur 85oC

Jenis Double Pipe Heat Exchanger

Dimensi IPS Sch.No OD ID

∆P terhitung (psi)

Annulus(steam) 2,5 in 40 2,880 in 2,469 in 0,387

Inner (top product RE-101)

1,5 in 40 1,900 in 1,610 in 1,843

Rd Jumlah

0,085 jam ft2 oF/ Btu 1 Buah

24.Cooler (CL-102)

Tabel V.24. Spesifikasi Cooler (CL-102) Nama Alat Cooler

Kode Alat CL-102

Fungsi Menurunkan temperatur produk bawah AB-101 dari 85oC menjadi temperatur 32oC

Jenis Shell and Tube Heat Exchanger

Dimensi Panjang Jumlah OD ID Passes Susunan

∆P batasan (psi) ∆P terhitung (psi)

Shell (cooling water)

17,25 in 1

10 3,594

Tube (Produk atas MD-302) 16 ft 104 buah 1 in 0,870 in 6 Triangular 10 0,269 Rd Jumlah 0,005 1 Buah

25.Cooler (CL-103)

Tabel V.25. Spesifikasi Cooler (CL-103) Nama Alat Cooler

Kode Alat CL-103

Fungsi Menurunkan temperatur produk bawah dari MD-102 masuk ke ST-105 dari temperatur 214,166oC menjadi temperatur 32oC

56

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

Dimensi IPS Sch.No OD ID

∆P terhitung (psi)

Annulus(water) 2,5 in 40 2,880 in 2,469 in 5,276

Inner (bottom product MD-102)

1,25 in 40 1,660 in 1,380 in 0,100 Rd Jumlah

0,0065 jam ft2 oF/ Btu 1 Buah

26.Cooler (CL-104)

Tabel V.26. Spesifikasi Cooler (CL-104) Nama Alat Cooler

Kode Alat CL-104

Fungsi Menurunkan temperatur produk atas dari MD-102 masuk ke ST-106 dari temperatur 179,464oC menjadi temperatur 32oC

Jenis Double Pipe Heat Exchanger

Dimensi IPS Sch.No OD ID

∆P terhitung (psi)

Annulus(steam) 4 in 40 4,500 in 4,026 in 3,422

Inner (top product RE-101)

2 in 40 2,380 in 2,067 in 0,974 Rd Jumlah

0,016 jam ft2 oF/ Btu 1 Buah

27.Pompa Proses (PP-101)

Tabel V.27. Spesifikasi Proccess Pump (PP – 101)

Alat Proccess Pump

Fungsi Mengalirkan Bahan Baku dari Storage Tank (ST-101) menuju ke Vaporizer (VP-101)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel (austenitic) SA-283 Grade C

Kapasitas 14266.672 gpm

Efisiensi Proccess Pump 61%

Dimensi NPS = 1,25 in

Sch = 40 in

Power motor 3.749 hp

NPSH 198.6719 ft

Jumlah 1 Buah

28.Pompa Proses (PP-102)

Tabel V.28. Spesifikasi Proccess Pump (PP – 102)

Alat Proccess Pump

Fungsi Mengalirkan Bahan Baku dari Storage (ST -102) menuju ke Mix Point (MP – 102)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Stainless Steel (austenitic) SA-240 Grade C

Kapasitas 25,318 gpm

Efisiensi Proccess Pump 61 %

Dimensi NPS = 1 in

Sch = 80 in

Power motor 0,5447 hp

NPSH 2,912 ft

58

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

29.Proccess Pump (PP-103)

Tabel V.29 Spesifikasi Proccess Pump (PP – 103)

Alat Proccess Pump

Fungsi Mengalirkan air proses dari utilitas) menuju ke

Absorber (AB - 101)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel (austenitic) SA-283 Grade C

Kapasitas 17,245 gpm

Efisiensi Proccess Pump 61 %

Dimensi NPS = 1 in

Sch = 80 in

Power motor 0,2859 hp

NPSH 2,2544 ft

Jumlah 1 Buah

30.Proccess Pump (PP-104)

Tabel V.30. Spesifikasi Proccess Pump (PP – 104)

Alat Proccess Pump

Fungsi Mengalirkan produk bawah reactor (RE-101) menuju menara distilasi 1 (MD-101)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Stainless Steel (austenitic) AISI tipe 316

Kapasitas 25.316 gpm

Efisiensi Proccess Pump 61 %

Dimensi NPS = 1,25 in

Sch = 80 in

Power motor 0,78776 hp

NPSH 21,358 ft

31.Proccess Pump (PP-105)

Tabel V.31. Spesifikasi Proccess Pump (PP – 105)

Alat Proccess Pump

Fungsi Mengalirkan produk bawah absorber (AB-101) menuju cooler 2 (CL-102)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 3.882,938 gpm Efisiensi Proccess Pump 61 %

Dimensi NPS = 1 in

Sch = 80 in Power motor 0,407 hp

NPSH 8,343 ft

Jumlah 1 Buah

32.Proccess Pump (PP-106)

Tabel V.32. Spesifikasi Proccess Pump (PP – 106)

Alat Proccess Pump

Fungsi Mengalirkan produk bawah menara distilasi 1 (MD-101) menuju menara distilasi 2 (MD-102). Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Stainless Steel (austenitic) SA-240 Grade C

Kapasitas 23.974 gpm

Efisiensi Proccess Pump 61 %

Dimensi NPS = 2 in

60

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

Power motor 1,69 hp

NPSH 8,424 ft

Jumlah 1 Buah

33.Proccess Pump (PP-107)

Tabel V.33. Spesifikasi Proccess Pump (PP – 107)

Alat Proccess Pump

Fungsi Mengalirkan recycle produk atas menara distilasi 1 (MD-101) menuju mix point 2 (MP-102)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Stainless Steel (austenitic) SA-240 Grade C

Kapasitas 3.4931 gpm

Efisiensi Proccess Pump 61 %

Dimensi NPS = 1,25 in

Sch = 80 in Power motor 0,493 hp

NPSH 9,330 ft

Jumlah 1 Buah

34.Proccess Pump (PP-108)

Tabel V.34.. Spesifikasi Proccess Pump (PP – 108)

Alat Proccess Pump

Fungsi Mengalirkan produk bawah menara distilasi 2 (MD-102) menuju cooler 3 (CL-103)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Stainless Steel (austenitic) SA-240 Grade C

Kapasitas 3.6137gpm

Efisiensi Proccess Pump 61 %

Sch = 80 in

Power motor 0,487hp

NPSH 3,976 ft

Jumlah 1 Buah

35.Proccess Pump (PP-109)

Tabel V.35. Spesifikasi Proccess Pump (PP – 109)

Alat Proccess Pump

Fungsi Mengalirkan produk atas menara distilasi 2 (MD-102) menuju cooler 4 (CL-104)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Stainless Steel (austenitic) SA-240 Grade C

Kapasitas 20.360 gpm

Efisiensi Proccess Pump 61 %

Dimensi NPS = 2in

Sch = 80 in Power motor 1,362 hp

NPSH 2,518 ft

Jumlah 1 Buah

36.Centrifugal fan (CF - 101)

Tabel V.36. Spesifikasi Centrifugal fan (CF - 101)

Fungsi Mengalirkan gas campuran dari reaktor (RE-101) menuju cooler 1 (CL-101)

Jenisalat Centrifugal fan

62

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

BahanKonstruksi Stainless Steel (austenitic) SA-240 Grade C

Jumlah 1 buah

B. Peralatan Utilitas

Peralatan proses pabrik Benzil Klorida dengan kapasitas 40.000 ton/tahun terdiri dari:

1. Bak sedimentasi (BS-101)

Tabel V.37. Spesifikasi Bak sedimentasi (BS-101) Alat Bak Sedimentasi

Kode BS – 101

Fungsi Mengendapkan lumpur dan kotoran air sungai sebanyak 24,1458m3/jam dengan waktu tinggal 1,5 jam

Bentuk Bak rektangular

Dimensi Panjang = 8,6425m Lebar = 2,1606m Kedalaman = 2,1336m Jumlah 1 buah

2. Bak penggumpal (BP-101)

Tabel V.38. Spesifikasi Bak penggumpal (BP-101)

Alat Bak Penggumpal

Kode BP – 101

Fungsi Menggumpalkan kotoran yang tidak mengendap di bak penampung awal dengan menambahkan alum Al2(SO4)3, klorin (Cl) dan soda Kaustik.

Bentuk Silinder vertikal Kapasitas 26,5592m3

Dimensi Diameter = 3,2343m Tinggi = 3,2343m

Pengaduk Marine propeller

Diamater pengaduk = 1,0781m Power =0,5 hp

Jumlah 1 buah

3. Tangki Alum (TP-101)

Tabel V.39. Spesifikasi Tangki Alum (TP-101)

Alat Tangki Alum

Kode TP – 101

Fungsi Menyiapkan dan menyimpan larutan alum konsentrasi 26% volum selama 1 hari untuk diinjeksikan ke dalam bak penggumpal(BP-101). Bentuk Silinder vertikal yang dilengkapi dengan pengaduk Kapasitas 8,5276m3

Dimensi

Tekanan Desain

Diameter = 2,2147 m Tinggi = 2,2147m Tebal Shell (ts)= 0,25 in Tebal head (th)= 0,3125 in 18,1549 psi

Pengaduk Marine propeller

Diamater pengaduk = 1,0160 m Power = 0,5 hp

Jumlah 1 buah

4. Tangki Klorin (TP-102)

Tabel V.40. Spesifikasi Tangki Klorin (TP-102) Alat Tangki Larutan Klorin

Kode TP – 102

Fungsi Menampung larutan klorin selama 1 hari sebagai injeksi ke bak penggumpal (BP-101)

64

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

Bentuk Silinder vertikal yang dilengkapi dengan pengaduk

Kapasitas 0,7948m3 Dimensi

Tekanan Desain

Diameter = 3,0480m Tinggi = 1,7968m Tebal Shell (ts)= 0,250 in Tebal head (th) = 0,3125 in 16,3182 psi

Pengaduk Marine propeller

Diamater pengaduk = 1,0160 m Power = 0,5 hp

Jumlah 1 buah

5. Tangki Soda Kaustik (TP-103)

Tabel V.41. Spesifikasi Tangki Soda Kaustik (TP-103) Alat Tangki Soda Kaustik

Kode TP – 103

Fungsi Menyiapkan dan menyimpan larutan soda abu konsentrasi 40% volum selama 7 hari untuk diinjeksikan ke dalam bak penggumpaldan sebagai regenerananion exchanger.

Bentuk Silinder vertikal yang dilengkapi pengaduk Kapasitas 2,0707 m3

Dimensi Diameter = 3,0480 m Tinggi = 0,9144 m Pengaduk Marine propeller

Diamater pengaduk = 1,0160m Power =5hp

6. Clarifier (CL-101)

Tabel V.42. Spesifikasi Clarifier (CL-101)

Alat Clarifier

Kode CL – 101

Fungsi Mengendapkan gumpalan-gumpalan kotoran dari bak penggumpal (BP-101)

Bentuk Bak berbentuk kerucut terpancung Kapasitas 2,6597m3

Dimensi Tinggi = 4,8769m

Diameter atas = 1,1376m Diameter bawah =0,6939m

Jumlah 1 buah

7. Sand Filter (SF-101)

Tabel V.43. Spesifikasi Sand Filter (SF-101)

Alat Sand Filter

Kode SF –101

Fungsi Menyaring kotoran-kotoran yang terbawa air Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan head berbentuk

torisperical den media penyaring pasir dan kerikil.

Kapasitas 26,54m3

Dimensi Diameter = 3,0480m

Tinggi = 4.8768 m Tebal shell (ts) = 0,25 in Tebal head = 0,375 in Tekanan Desain 22,2983psi

Waktu backwash 34.7138 menit

Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

66

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

8. Tangki Air Filter (TP-104)

Tabel V.44. Spesifikasi Tangki Air Filter (TP-104)

Alat Tangki Air Filter

Kode TP –104

Fungsi Kapasitas

Menampung air keluaran sand filter 1,5975m3

Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk conical

Dimensi Diameter shell (D) = 3,0480 m Tinggi shell (Hs) = 2,8379m Tebal shell (ts) = 0,25in Tinggi head = 0,0947 m Tutup atas Bentuk conical

Tekanan Desain 36,7122psi Tebal head 0,3750 in

Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Jumlah 1 Buah

9. Tangki Penyimpanan Air Domestik (TP-105)

Tabel V.45. Spesifikasi Tangki Penyimpanan Air Domestik (TP-105) Alat Tangki Penyimpanan Air Domestik

Kode DOWT– 104

Fungsi Tempat penyimpanan bahan baku air untuk keperluan umum dan sanitasi pada suhu 30oC dan pada tekanan atmosferik selama 1 shift (8 jam) Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat

bottom) dan atap (head) berbentuk conical

Kapasitas 47,08 m3

Dimensi Diameter shell (D) = 4,572m Tinggi shell (Hs) =5,0904m

147

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

4. General Expenses (Biaya Umum)

Selain biaya produksi, ada juga biaya umum yang meliputi administrasi, sales expenses, penelitian dan finance. Besarnya general expenses pabrik Benzil Klorida ditunjukkan pada tabel 9.3 berikut.

Tabel 9.3. General Expenses

B. Evaluasi Ekonomi

Evaluasi atau uji kelayakan ekonomi pabrik Benzil Klorida dilakukan dengan menghitung Return on Investment (ROI), Payout Time (POT), Break Even Point (BEP), Shut Down Point (SDP), dan Cash Flow pabrik yang dihitung dengan menggunakan metode discounted cash flow (DCF).

1. Return On Investment (ROI)

Nilai Return on Investment (ROI) merupakan cara yang paling sederhana untuk menentukan keuntungan atau profitability dari sebuah investasi. Nilai ROI merupakan perbandingan antara persen net income terhadap investasi

GENERAL EXPENSES

1. Administrative cost Rp 7.836.000.000 2. Distribution and Selling Cost Rp 96.597.750.626 3. Research and Development Cost Rp 6.224.156.485 4. Financing (interest) Rp 19.469.378.917

Total General Expenses Rp 160.127.286.028

148

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

total atau kecepatan tahunan dari keuntungan untuk mengembalikan modal. Besar ROI setelah pajak adalah 102,18 %.

2. Pay Out Time (POT)

Pay Out Time (POT) adalah lama waktu yang dibutuhkan pabrik sejak dari mulai beroperasi untuk melunasi investasi awal dari pendapatan yang diperoleh. Waktu pengembalian modal prarancangan Pabrik Benzil Klorida adalah 0,77 tahun tahun tahun. Angka 0,77 tahun tahun menunjukkan lamanya pabrik dapat mengembalikan modal dimulai sejak pabrik beroperasi.

3. Break Even Point (BEP)

Break Even Point (BEP) merupakan persentase kapasitas pabrik terhadap kapasitas penuhnya, dimana pada presentase kapasitas tersebut, pabrik mengalami tingkat biaya produksi dan penghasilan yang jumlahnya sama. Dengan Break Even Point, maka dapat ditentukan tingkat harga jual dan jumlah unit yang dijual secara minimum dan berapa harga serta unit penjualan yang harus dicapai agar mendapat keuntungan. Nilai BEP pada prarancangan Pabrik Benzil Klorida ini setelah pajak sebesar 17,5% Nilai BEP tersebut menunjukkan pada saat pabrik beroperasi 17,5% dari kapasitas maksimum pabrik 100%, maka pendapatan perusahaan yang masuk sama dengan biaya produksi yang digunakan untuk menghasilkan produk sebesar 17,5% tersebut.

4. Shut Down Point (SDP)

Shut Down Point (SDP) merupakan presentase kapasitas pabrik terhadap kapasitas penuhnya, dimana pada kapasitas tersebut, pabrik lebih baik

149

Prarancangan Pabrik Benzil klorida dari Toluene dan Chlorine Kapasitas 40.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

menghentikan operasinya dibandingkan melanjutkan proses operasinya. Jika pabrik beroperasi pada kapasitas di bawah SDP maka akan mengalami kerugian. Nilai SDP pada prarancangan Pabrik Benzil Klorida ini setelah pajak sebesar 10%, jadi pabrik akan mengalami kerugian jika beroperasi di bawah 10% dari kapasitas produksi total. Grafik BEP, SDP ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar 9.1. Analisa Ekonomi Pabrik Benzil Klorida

Hasil evaluasi atau uji kelayakan ekonomi prarancangan Pabrik Benzil Klorida ditunjukkan pada Tabel 9.4.

Tabel 9.4. Hasil Analisa Kelayakan Ekonomi

No Analisa Kelayakan Nilai Batasan Keterangan

1. ROIa 105,58% Min. 15% Layak

2. POTa 0,75 tahun Maks. 3-5 tahun Layak

3. BEP 17,5% 30 – 60% Layak

X. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

Berdasarkan hasil analisis ekonomi yang telah dilakukan terhadap Prarancangan Pabrik Benzil Klorida dari Toluen dan Klorin dengan kapasitas 40.000 ton/tahun dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Percent Return on Investment (ROI) setelah pajak sebesar 105,58%. 2. Pay Out Time (POT) setelah pajak 0,75 tahun.

3. Break Even Point (BEP) sebesar 17.5% dan Shut Down Point (SDP) sebesar 10%.

4. Interest Rate of Return (IRR) sebesar 20%, lebih besar dari suku bunga bank saat ini, sehingga investor akan lebih memilih untuk menanamkan modalnya ke pabrik ini daripada ke bank.

B. Saran

Berdasarkan pertimbangan hasil analisis ekonomi di atas, maka dapat diambil kesimpulan bahwa Prarancangan Pabrik Benzil Klorida dari Toluena dan Klorin dengan kapasitas 40.000 ton/tahun sangat layak untuk dikaji lebih lanjut dari segi proses maupun ekonominya.

DAFTAR PUSTAKA

Badan Pusat Statistik, 2013, Statistic Indonesia, www.bps.go.id, Indonesia Brown.G.George., 1950, Unit Operation 6ed, Wiley&Sons, USA.

Brownell.L.E. and Young.E.H., 1959, Process Equipment Design 3ed, John Wiley & Sons, New York.

Coulson.J.M. and Ricardson.J.F., 1983, Chemical Engineering vol 6, Pergamon Press Inc, New York.

Fogler.A.H.Scott, 1999, Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall International Inc, New Jersey.

Geankoplis.Christie.J., 1993, Transport Processes and unit Operation 3th ed, Allyn & Bacon Inc, New Jersey.

Hewwit.G.F., 2000, Process Heat Transfer, Begell House Inc, New York.

Himmeblau.David., 1996, Basic Principles and Calculation in Chemical Engineering, Prentice Hall Inc, New Jersey.

Kern.D.Q., 1983, Process Heat Transfer, McGraw-Hill Book Company, New York.

Kirk, R.E and Othmer, D.F., 2006, “Encyclopedia of Chemical Technologi”, 4nd

ed., vol. 17., John Wiley and Sons Inc., New York.

McCabe.W.L. and Smith.J.C., 1985, Operasi Teknik Kimia, Erlangga, Jakarta. McKetta.J.J., Encyclopedia of Chemical Process & Design, The International Inc,

New York.

Megyesy.E.F., 1983, Pressure Vessel Handbook, Pressure Vessel Handbook Publishing Inc, USA.

Perry.R.H. and Green.D., 1997, Perry’s Chemical Engineer Handbook 7th ed, McGraw-Hill Book Company, New York.

Peter.M.S. and Timmerhause.K.D., 1991, Plant Design an Economic for Chemical Engineering 3ed, McGraww-Hill Book Company, New York.

Powell, S.T., 1954, “Water Conditioning for Industry”, Mc Graw Hill Book Company, New York.

Reklaitis, 1984, Mass & Energy Balance, John Wiley and Sons, New York.

Smith.J.M. and Van Ness.H.C., 1975, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics 3ed, McGraww-Hill Inc, New York.

Treyball.R.E., 1983, Mass Transfer Operation 3ed, McGraw-Hill Book Company, New York.

Ulmann, 2007. “Ulmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry”. VCH

Verlagsgesell Scahft, Wanheim, Germany.

Ulrich.G.D., 1984, A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics. John Wiley & Sons Inc, New York.

Wahyu, 2010, Proses Pengolahan Air, www.zeofilt.wordpress.com, Indonesia Wallas. S.M., 1988, Chemical Process Equipment, Butterworth Publishers,

Stoneham USA.

Yaws, C.L., 1999, Chemical Properties Handbook, Mc Graw Hill Book Co., New York

Zhen, Xu., 1999, Doctoral Thesis,Washington University sever Institute of technology, Washington, USA.

www.matches.com, diakses pada Juli 2015 www.icis.com, diakses pada Feb 2014 www.alibaba.com, diakses pada Feb 2014