Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN PHENOL DARI CUMENE HIDROPEROKSIDA
DENGAN KATALIS ASAM SULFAT
DENGAN KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
OLEH :
ARIFIN FERDINAND B. MARPAUNG
NIM. 030405014
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2009
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN PHENOL DARI CUMENE HIDROPEROKSIDA
DENGAN KATALIS ASAM SULFAT
DENGAN KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
ARIFIN FERDINAND B MARPAUNG
NIM : 030405014
Diketahui,
Koordinator Tugas Akhir
( Dr.Ir. Irvan, Msi )
NIP : 132 126 842
Telah Diperiksa/Disetujui,
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
(Dr. Ir. Salmah, MSc)
NIP : 131 945 810
(Ir. M. Yusuf Ritonga, MT)
NIP : 131 836 667
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2009
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
INTI SARI
Pembuatan phenol secara umum dikenal dengan menggunakan katalis asam
sulfat. Pra rancangan pabrik phenol ini direncanakan akan berproduksi dengan
kapasitas 20.000 ton/tahun dan beropersi selama 330 hari dalam setahun.
Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah Dumai, Riau dengan luas
tanah yang dibutuhkan sebesar 17.574 m2.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 184
orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan
bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik phenol, adalah :
Modal Investasi
: Rp 186.214.189.624,-
Biaya Produksi per tahun
: Rp 539.614.521.396,-
Hasil Jual Produk per tahun
: Rp 647.372.585.367,-
Laba Bersih per tahun
: Rp 75.070.991.556,-
Profit Margin
: 16,56 %
Break Event Point
: 38,16 %
Return of Investment
: 19,37 %
Pay Out Time
: 5,16 tahun
Return on Network
: 32,29 %
Internal Rate of Return
: 20,01 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
phenol ini layak untuk didirikan.
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat
dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul
Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Phenol dari Cumene Hidroperoksida
dengan katalis Asam Sulfat dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun. Tugas Akhir
ini dikerjakan sebgai syarat untuk kelulusan dalam sidang sarjana.
Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah
penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ibu Dr. Ir. Salmah, MSc sebagai Dosen Pembimbing I yang telah
membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir
ini.
2. Bapak Ir. M. Yusuf Ritonga, MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah
memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU.
4. Bapak Dr. Ir. Irvan, MSi sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen
Teknik Kimia FT USU.
5. Dan yang paling istimewa Orang tua penulis yaitu Ibunda Veronica Sitorus,
yang tidak pernah lupa memberikan motivasi dan semangat kepada penulis.
6. Abang dan adik-adik tercinta yang selalu mendoakan dan memberikan
semangat.
7. Teman-teman stambuk ‘03 tanpa terkecuali. Thanks buat kebersamaan dan
semangatnya.
8. Teman seperjuangan Mely Gustina dan Nur Ardiyanty sebagai partner
penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
9. Serta pihak-pihak yang telah ikut membantu penulis namun tidak tercantum
namanya.
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
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, 27 February 2009
Penulis
Arifin Ferdinand B Marpaung
030405014
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
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 Masalah .......................................................................... I-2
1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik........................................................ I-2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA...................................................................... II-1
2.1 Phenol............................................................................................. II-1
2.2 Sifat-sifat Reaktan dan Produk ...................................................... II-2
2.2.1 Cumene .................................................................................... II-2
2.2.2 Air ........................................................................................... II-2
2.2.3 Cumene Hydroperoxide ........................................................... II-2
2.2.4 Asam Sulfat.............................................................................. II-3
2.2.5 Phenol....................................................................................... II-3
2.2.6 Aseton ...................................................................................... II-4
2.2.7 Amonium Hidroksida............................................................... II-4
2.2.7 Amonium Hidrogen Sulfat....................................................... II-4
2.3 Deskripsi Proses ............................................................................. II-5
2.3.1 Proses Pembuatan Phenol ........................................................ II-5
2.3.2 Proses Pemurnian ..................................................................... II-6
2.3.2.1 Tahap Penetralan Katalis.............................................. II-6
2.3.2.2 Tahap Pemurnian Produk............................................. II-6
BAB III NERACA MASSA ............................................................................ III-1
BAB IV NERACA ENERGI ........................................................................... IV-1
4.1 Heater I (E-101)............................................................................. IV-1
4.2 Reaktor (R-101) ............................................................................. IV-1
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
4.3 Reaktor Netralizer (R-201) ............................................................ IV-2
4.4 Vaporizer (VP-201)........................................................................ IV-2
4.5 Kondensor (CD-201)...................................................................... IV-2
4.6 Cooler (E-201) ............................................................................... IV-3
4.7 Heater (E-202) ............................................................................... IV-3
4.8 Kolom Destilasi (D-201)................................................................ IV-3
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ............................................................ V-1
BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA .................... VI-1
6.1 Instrumentasi .................................................................................. VI-1
6.2 Keselamatan Kerja ......................................................................... VI-6
6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Phenol ...................... 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-9
6.3.4 Pencegahan terhadap Gangguan Kesehatan.......................... VI-9
6.3.5 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis ................................. VI-10
BAB VII UTILITAS ........................................................................................ VII-1
7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ................................................................. VII-1
7.2 Kebutuhan Air................................................................................ VII-2
7.2.1 Screening............................................................................... VII-5
7.2.2 Koagulasi dan Flokulasi........................................................ VII-6
7.2.3 Filtrasi ................................................................................... VII-7
7.2.4 Demineralisasi....................................................................... VII-8
7.2.5 Deaerator ............................................................................... VII-12
7.3 Kebutuhan Listrik .......................................................................... VII-12
7.4 Unit Pengolahan Limbah ............................................................... VII-13
7.4.1 Bak Penampungan................................................................. VII-14
7.4.2 Bak Pengendapan Awal ........................................................ VII-14
7.4.3 Bak Netralisasi ...................................................................... VII-15
7.4.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem
Activated Sludge (Lumpur Aktif) ......................................... VII-16
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
7.4.5 Tangki Sedimentasi............................................................... VII-19
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK....................................... VIII-1
8.1 Landasan Teori............................................................................... VIII-1
8.2 Lokasi pabrik.................................................................................. VIII-1
8.3 Tata Letak Pabrik ........................................................................... VIII-4
8.4 Perincian Luas Tanah..................................................................... VIII-6
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN .................. IX-1
9.1 Organisasi dan Manajemen ........................................................... IX-1
9.2 Bentuk Badan Usaha ................................................................... IX-1
9.3 Struktur Organisasi ........................................................................ IX-2
9.4 Uraian Tugas, Wewenang Dan Tanggung Jawab .......................... IX-7
9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ................................. IX-7
9.4.2 Dewan Komisaris ..................................................................... IX-7
9.4.3 Direktur .................................................................................... IX-7
9.4.4 Staf Ahli ................................................................................... IX-8
9.4.5 Sekretaris.................................................................................. IX-8
9.4.6 Manajer .................................................................................... IX-8
9.4.7 Kepala Bagian .......................................................................... IX-9
9.5 Sistem Kerja ................................................................................... IX-11
9.5.1 Tenaga Kerja dan Jam Kerja .................................................... IX-11
9.5.2 Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja ........................ IX-11
9.3.5 Pengaturan Jam Kerja .............................................................. IX-12
9.7 Sistem Penggajian .......................................................................... IX-13
9.8 Kesejahteraan Tenaga Kerja .......................................................... IX-15
BAB X ANALISA EKONOMI ....................................................................... X-1
10.1 Modal Investasi ............................................................................ X-1
10.1.1 Modal Investasi Tetap/ Fixed Capital Investmen (FCI)......... X-1
10.1.2 Modal Kerja/ Working Capital (WC) .................................... X-3
10.1.3 Biaya Tetap (BPT)/ Fixed Cost (TC) ..................................... X-4
10.1.4 Biaya Variable (BV)/ Variable Cost (VC)............................. X-4
10.2 Total Penjualan (Total sales)........................................................ X-5
10.3 Perkiraan Rugi/ Laba Usaha ........................................................ X-5
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
10.4 Analisa Aspek Ekonomi............................................................... X-5
10.4.1 Profit Margin (PM) ................................................................ X-5
10.4.2 Break Evan Point (BEP) ........................................................ X-6
10.4.3 Retrun On Investmen (ROI)................................................... X-6
10.4.4 Pay Out Time (POT) .............................................................. X-7
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 ALAT UTILITAS ............ LD-1
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI .................................. LE-1
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Impor Phenol di Indonesia ...................................................... I-2
Tabel 3.1 Reaktor (R-101) ............................................................................... III-2
Tabel 3.2 Neraca massa Reaktor Netralizer (R-201) ....................................... III-2
Tabel 3.3 Neraca massa Vaporizer (VP-201) .................................................. III-3
Tabel 3.4 Neraca massa Decanter (DC-201).................................................... III-3
Tabel 3.5 Neraca massa Destilasi (D-201)....................................................... III-4
Tabel 3.6 Neraca massa Kondensor (CD-202) ................................................ III-4
Tabel 3.7 Neraca massa Reboiler (RB-201) .................................................... III-4
Tabel 4.1 Neraca Energi pada Heater I (E-101) .............................................. IV-1
Tabel 4.2 Neraca Energi pada Reaktor (R-101)............................................... IV-1
Tabel 4.3 Neraca Energi pada Reaktor Netralizer (R-201).............................. IV-2
Tabel 4.4 Neraca Energi pada Vaporizer (VP-201) ......................................... IV-2
Tabel 4.5 Neraca Energi pada Kondensor (CD-201) ....................................... IV-2
Tabel 4.6 Neraca Energi pada Cooler (CD-201) ............................................. IV-3
Tabel 4.7 Neraca Energi pada Heater II (E-202)............................................. IV-3
Tabel 4.8 Neraca Energi pada Kolom Destilasi (D-201) ................................. IV-3
Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra-Rancangan
Pabrik Pembuatan Phenol ................................................................ VI-4
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap pada Alat ................................................................ VII-1
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat ................................................ VII-2
Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan..................................... VII-4
Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Rokan,Riau...................................................... VII-4
Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik ............................................................ VII-12
Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik ............................................................ VIII-6
Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja Dan Kualifikasinya ....................................... IX-11
Tabel 9.2 Pengaturan Tugas Shift..................................................................... IX-13
Tabel 9.3 Gaji Karyawan ................................................................................. IX-14
Tabel LB.1 Nilai konstanta a,b,c,d dan e untuk Cp gas .......................................... LB-1
Tabel LB.2 Nilai konstanta a,b,c,d dan e untuk Cp cair ......................................... LB-1
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
Tabel LB.3 Kontribusi unsur untuk estimasi Cp.............................................. LB-2
Tabel LB.4 Kontribusi unsur untuk estimasi Cp.............................................. LB-3
Tabel LB.5 Estimasi Cp Cumene..................................................................... LB-4
Tabel LB.6 Estimasi Cp Cumene Hidroperoksida........................................... LB-4
Tabel LB.7 Nilai Panas laten ........................................................................... LB-4
Tabel LB.8 Nilai Panas pembentukkan............................................................ LB-5
Tabel LB. 9 Neraca panas masuk Heater (E-101) ........................................... LB-5
Tabel LB. 10 Neraca panas keluar Heater (E-101).......................................... LB-6
Tabel LB. 11 Neraca panas masuk alur 3 (R-101)........................................... LB-7
Tabel LB. 12 Neraca panas keluar reaktor (R-101) ......................................... LB-7
Tabel LB. 13 Neraca panas masuk alur 5 (R-201)........................................... LB-9
Tabel LB. 14 Neraca panas keluar reaktor netralizer (R-201) ......................... LB-10
Tabel LB. 15 Neraca panas alur 7.................................................................... LB-12
Tabel LB. 16 Neraca panas alur 9.................................................................... LB-13
Tabel LB. 17 Neraca panas alur 8.................................................................... LB-14
Tabel LB. 18 Neraca panas alur 10.................................................................. LB-16
Tabel LB. 19 Neraca panas masuk heater (E-202) .......................................... LB-17
Tabel LB.20 Neraca panas keluar heater (E-202)........................................... LB-18
Tabel LB.21 Titik didih umpan masuk destilasi .............................................. LB-20
Tabel LB. 22 Dew point destilasi..................................................................... LB-20
Tabel LB. 23 Panas kondensor ........................................................................ LB-21
Tabel LB. 24 Panas keluar kondensor (L) ....................................................... LB-21
Tabel LB. 25 Panas keluar kondensor (D) ....................................................... LB-22
Tabel LB.26 Boiling point reboiler.................................................................. LB-23
Tabel LB. 27 Panas Masuk (L) ........................................................................ LB-23
Tabel LB. 28 Panas Keluar Reboiler (V*) ...................................................... LB-24
Tabel LB. 29 Panas Keluar Reboiler (B*) ...................................................... LB-24
Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan
Tinggi Menara Pendingin.............................................................. LD-31
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 Impor ........................................ LE-7
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Proses Non-Impor................................ LE-8
Tabel LE.5 Estimisi Harga Peralatan Utilitas dan
Pengolahan Limbah Impor............................................................. LE-8
Tabel LE.6 Estimisi Harga Peralatan Utilitas dan
Pengolahan Limbah Non-Impor..................................................... LE-9
Tabel LE.7 Biaya Sarana Transportasi............................................................. LE-11
Tabel LE.8 Perincian Gaji Pegawai ................................................................. LE-15
Tabel LE.9 Perincian Biaya Kas ...................................................................... LE-17
Tabel LE.10 Perincian Modal Kerja ................................................................ LE-18
Tabel LE.11 Aturan Depresi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17
Tahun 2000 ................................................................................... LE-19
Tabel LE.12 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UURI No. 17
Tahun 2000 ................................................................................ LE-20
Tabel LE.13 Data Perhitungan BEP ................................................................ LE-28
Tabel LE.14 Data Perhitungan IRR ................................................................. LE-30
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Struktur Phenol............................................................................. II-1
Gambar 6.1 Instrumentasi Alat-alat Proses pada Pra Rancangan
Pabrik Pembuatan Phenol............................................................. VI-6
Gambar 9.1 Struktur Organisasi Pabrik Pembuatan Phenol ............................ IX-6
Gambar LD. 1 Sketsa sebagian bar screen, satuan mm (dilihat ari atas) ......... LD-2
Gambar LD. 2 Grafik Entalpi dan Temperatur
Cairan pada Cooling Tower (CT)LD-31 ...................................... LD-31
Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*-Hy)................................................. LD-32
Gambar LE.1 Harga peralatan untuk Tangki Penyimpangan (storage)
dan Tangki Pelarutan.................................................................... LE-5
Gambar LE.2 Harga Peralatan untuk Kolam Destilasi. Harga Tidak
Termasuk Trays, Packing atau Sambungan................................. LE-6
Gambar LE.3 Harga Tiap Tray dalam Kolom Distilasi. Harga
Termasuk Tanggul, Permukaan Saluran Limpah,
Saluran Uap dan Bagian Struktur Saluran ................................... LE-7
Gambar LE.4 Grafik BEP ................................................................................ LE-29
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sebagai negara berkembang, Indonesia melaksanakan pembangunan dan
pengembangan di berbagai sektor, salah satunya adalah sektor industri. Dengan
kemajuan dalam sektor industri diharapkan akan meningkatkan kesejahteraan rakyat.
Dalam pembangunanya, sektor industri ini dikembangkan dalam beberapa tahap dan
secara terpadu melalui peningkatan hubungan antara sektor industri dengan sektor
lainnya.
Industri kimia merupakan salah satu contoh sektor industri yang sedang
dikembangkan di Indonesia, dan diharapkan dapat memberikan kontribusi yang besar
bagi pendapatan negara. Dalam mengembangkan dan meningkatkan industri ini
diperlukan ilmu pengetahuan dan teknologi. Untuk itu Indonesia harus mampu
memanfaatkan potensi yang ada, karena industri kimia membutuhkan perangkatperangkat yang memang dibutuhkan dan juga membutuhkan sumber daya alam
seefisien mungkin. Disamping itu perlu juga penguasaan teknologi baik yang
sederhana maupun yang canggih, sehingga bangsa Indonesia dapat meningkatkan
eksistensinya dan kredibilitasnya sejajar dengan bangsa-bangsa lain yang telah maju.
Dengan kebutuhan industri-industri kimia saat ini, maka kebutuhan akan
bahan baku industri kimia tersebut pun semakin meningkat. Bahan baku industri
ada yang berasal dari dalam negeri dan ada juga yang masih di impor. Salah satu
bahan baku yang masih di impor adalah phenol.
Phenol pertama kali dikenal pada tahun 1834 melalui eksperimen pembuatan
phenol yang dilakukan oleh F. Ronge, yang diperoleh dari tar batubara. Tar batubara
merupakan satu-satunya bahan baku pembuatan phenol sampai pada Perang Dunia I.
Penggunaan awal dari phenol dibatasi pada penggunaannya sebagai bahan pengawet
kayu, dan sebagai fumigator atau desinfektan (pembunuh kuman).
Phenol sintetik pertama kali diproduksi dengan cara sulfonasi benzen dan
hidrolisa sulfonat. Setelah itu, metode lain telah dikembangkan untuk sintesa phenol,
antara lain klorinasi benzen pada fase liquid diikuti hidrolisa fase uap pada
temperatur tinggi. Namun, tak satupun yang sangat menarik karena semuanya
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
melibatkan bahan baku kimia yang mahal, resiko korosi dan secara umum tidak
ekonomis untuk industri skala besar.
Secara komersial, produksi phenol sintetik ditemukan di Jerman oleh Dr.
Heinrich Hock dan koleganya Shon Lang pada tahun 1949 dan dipublikasikan di
sebuah koran yang membuat tentang auto oksidasi senyawa organik. Dari laporan
tersebut menunjukkan bahwa pada kondisi-kondisi yang telah ditetapkan cumene
akan teroksidasi menjadi cumene peroksida, yang selanjutnya akan terdekomposisi
menjadi phenol dan aseton.
Berdasarkan data impor statistik tahun 2001-2003, kebutuhan phenol di
Indonesia adalah sebagai berikut :
Tabel 1.1 Data Impor Phenol di Indonesia
Tahun
Jumlah Impor (Ton)
2001
44.640
2002
49.060
2003
53.640
Sumber : Biro Pusat Statistik Tahun (2001 – 2003)
Untuk memproduksi phenol ini digunakan bahan baku cumene dan udara
yang terdapat di sekitar lokasi pabrik. Dengan memperhatikan kebutuhan dalam
negeri dan kegunaannya yang banyak menguntungkan maka pabrik pembuatan
phenol ini sangat potensial untuk didirikan di Indonesia
1.2 Rumusan Masalah
Kebutuhan phenol di Indonesia sangatlah besar dan pemenuhan terhadap
kebutuhan phenol tersebut dilakukan dengan cara mengimpor. Untuk memenuhi
kebutuhan phenol dalam negeri dilakukan pra rancangan pabrik kimia phenol di
Indonesia dengan menggunakan proses Cumene Hidroperoksida (proses CHP)
1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik
Pra rancangan pabrik pembuatan phenol ini bertujuan untuk menerapkan
disiplin ilmu Teknik Kimia, khususnya pada mata kuliah Perancangan Pabrik Kimia,
Perancangan Proses Teknik Kimia, Teknik Reaktor dan Operasi Teknik Kimia
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
sehingga akan memberikan gambaran kelayakan pra rancangan pabrik pembuatan
phenol.
Tujuan lain dari pra rancangan pabrik pembuatan phenol ini adalah untuk
memenuhi kebutuhan phenol dalam negeri yang selama ini masih diimpor dari
negara lain dan selanjutnya dikembangkan untuk tujuan ekspor. Selain itu,
diharapkan dengan berdirinya pabrik ini akan memberi lapangan pekerjaan dan
memicu peningkatan produktivitas rakyat yang pada akhirnya akan meningkatkan
kesejahteraan rakyat.
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Phenol
Phenol, juga dikenal dengan nama lamanya asam karboksilat, merupakan
padatan kristal bening yang beracun dengan bau yang khas. Rumus kimianya adalah
C6H5OH dan memiliki struktur grup hidroksil (-OH) yang terikat dengan sebuah
cincin phenyl; yang juga merupakan senyawa aromatis.
Phenol dapat dibuat dari oksidasi parsial benzen atau asam benzoat, dengan
proses cumene, atau dengan proses Raschig. Dapat juga ditemukan sebagai produk
dari oksidasi batu.
Phenol memiliki sifat antiseptik, dan digunakan oleh Sir Joseph Lister (18271912) pada teknik pembedahan antiseptiknya. Phenol juga merupakan bahan aktif
anastesi oral seperti Chloraseptic spray. Phenol juga merupakan bahan utama dari
Carbolic Smoke Ball, sebuah alat yang dipasarkan di London pada abad ke 19 sbagai
pengaman pengguna terhadap influenza dan penyakit lainnya.
Gambar 2.1 Struktur Phenol
(http://en. wikipedia.org/wiki/Phenol, 2008)
Phenol juga digunakan dalam proses produksi obat obatan (merupakan bahan
awal pada produksi aspirin), herbisida, dan resin sintetis (Bakelite, salah satu resin
sintetis awal yang diproduksi, merupakan sebuah polimer dari phenol dengan
formaldehid).
(http://en. wikipedia.org/wiki/Phenol, 2008)
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
2.2 Sifat-sifat Reaktan dan Produk
Pada pra rancangan pabrik pembuatan phenol bahan-bahan yang digunakan
adalah cumene, cumene hydroperoxyde, air, aseton, asam sulfat, amonium
hidroksida, sedangkan produk yang dihasilkan adalah phenol. Sifat-sifat fisika dan
kimia bahan-bahan tersebut diuraikan sebagai berikut :
2.2.1 Cumene
1. Rumus molekul
: C9H12
2. Berat molekul
: 120,19 g/mol
3. Wujud
: Cair
4. Warna
: Bening
5. Titik didih
: 152 oC
6. Titik beku
: - 96,9 oC
7. Densitas (20 oC)
: 0,862 kg/m3
8. Viskositas (20 oC)
: 0,791
9. Tidak larut dalam air
10. Merupakan senyawa hidrokarbon aromatis yang mudah terbakar
(Perry, 1999 & Kirk Othmer, 1969)
2.2.2 Air
1. Rumus molekul
: H2O
2. Berat molekul
: 18 gr/mol
3. Wujud
: Cair
4. Warna
: Bening
5. Titik didih
: 100 oC
6. Titik leleh
: 0 oC
7. Densitas
: 999 kg/m3
8. Specific Gravity (60 oF)
:1
(Perry, 1999 & Kirk Othmer, 1969)
2.2.3 Cumene Hydroperoxide
1. Rumus molekul
: C9H12OO
2. Berat molekul
: 152,193 g/mol
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
3. Wujud
: Cair
4. Warna
: Bening
5. Titik didih
: 153 oC
6. Titik leleh
: -10 oC
7. Densitas
: 653 kg/m3
8. Specific Gravity (60 oF)
: 1,055524
(http://en. wikipedia.org/wiki/Phenol, 2008)
2.2.4 Asam Sulfat
1. Rumus molekul
: H2SO4
2. Berat molekul
: 98,079 g/mol
3. Wujud
: Cair
4. Warna
: Bening
5. Titik didih
: 340 oC
6. Titik leleh
: 10,49 oC
7. Densitas
: 1,9224 gr/cm3
8. Specific Gravity (60 oF)
: 1,824
9. Merupakan senyawa asam kuat yang higroskopis dan sangat stabil
(Perry, 1999 & Kirk Othmer, 1969)
2.2.5 Phenol
1. Rumus molekul
: C6H5OH
2. Berat molekul
: 94,113 gr/mol
3. Wujud
: Cair
4. Warna
: Tak berwarna
5. Densitas
: 1.07 gr/cm³
6. Titik didih
: 182 oC
7. Titik leleh
: 41 oC
8. Kelarutan dalam air (20 oC)
: 8,3 g/100 ml
9. Bersifat korosif
(http://en. wikipedia.org/wiki/Phenol, 2008)
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
2.2.6 Aseton
1. Rumus molekul
: C3H6O
2. Berat molekul
: 58,08 gr/mol
3. Wujud
: Cair
4. Warna
: Bening
5. Titik didih
: 56 oC
6. Titik leleh
: -94,6 oC
7. Densitas
: 790 kg/m3
(http://en. wikipedia.org/wiki/Phenol, 2008)
2.2.7 Amonium Hidroksida
1. Rumus molekul
: NH4OH
2. Berat molekul
: 35,046 gr/mol
3. Wujud
: Cair
4. Densitas
: 1024,6 kg/m3
5. Specific Gravity (20 oC)
: 0,89
6. Mudah larut dalam air
7. Tidak mudah terbakar
8. Bersifat korosif
(Perry, 1999)
2.2.8 Amonium Hidrogen Sulfat
1. Rumus molekul
:
NH4HSO4
2. Berat molekul
:
115,11 gr/mol
3. Specific Gravity
:
1,78
4. Wujud
:
Cair
5. Titik didih
:
490 oC
6. Titik leleh
:
40 oC
7. Larut dalam air
8. pH < 7,0
9. Merupakan senyawa katalis yang banyak digunakan
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
10. Sangat berbahaya (beracun, dapat mengakibatkan kematian)
11. Bersifat korosif
(Perry, 1999)
2.3 Deskripsi Proses
Proses pembuatan phenol ini terdiri dari dua tahap, yaitu proses pembuatan
phenol dan proses pemurnian.
2.3.1 Proses Pembuatan Phenol
Pada proses pembuatan phenol, larutan Cumene Hydroperoxide dari tangki
(R – 101) ditambahkan dengan larutan H2SO4 (98%) dari tangki (T – 02) sebagai
katalis untuk mempercepat dekomposisi. Reaksi dekomposisi ini berlangsung pada
suhu 50 oC pada tekanan 1 atm dengan reaksi sebagai berikut :
C6H5C(CH3)2OOH
C6H5OH
+
(CH3)2CO
2.3.2 Proses Pemurnian
2.3.2.1 Tahap Penetralan Katalis
Proses selanjutnya adalah proses penetralan katalis H2SO4, yaitu dengan
menambahkan larutan NH4OH. Reaksi ini berlangsung pada suhu 50 oC dan tekanan
1 atm dengan reaksi sebagai berikut :
H2SO4
+
NH4OH
NH4HSO4
+
H2O
2.3.2.2 Tahap Pemurnian Produk
Dari Reaktor – 201 (R – 201) selanjutnya produk dan reaktan yang tidak
bereaksi dialirkan ke Vaporizer (VP – 201) untuk memisahkan antara produk phenol
dan produk aseton. Keluar dari Vaporizer (VP – 201) larutan yang masih
mengandung NH4OH dan NH4HSO4 dialirkan ke Decanter (DC – 201) untuk
memisahkan campuran NH4OH, NH4HSO4, dan produk utama Phenol. Setelah dari
Decanter (DC – 201) liquid produk dikirim ke unit Destilasi (KD – 201) guna
mendapatkan kemurnian produk utama Phenol 99,9%.
(US PATENT,1996)
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
BAB III
NERACA MASSA
Prarancangan pabrik pembuatan Phenol dari Cumene Hidrokperoksida
dilaksanakan untuk kapasitas produksi sebesar 20.000 ton/tahun, dengan ketentuan
sebagai berikut:
1 tahun operasi = 330 hari kerja
1 hari kerja
= 24 jam
Basis
= 1 jam operasi
Maka kapasitas produksi Phenol tiap jam adalah:
=
1 hari
20000 ton 1.000 kg 1 tahun
x
x
x
330 hari 24 jam
1 ton
1 tahun
= 2525,2525 kg/jam
Pada proses pembuatan Phenol dari Cumene Hidroperoksida perubahan massa untuk
setiap komponen terjadi pada alat-alat:
− Tangki pencampur (M-101)
− Reaktor (R-101)
− Reaktor Netralizer (R-201)
− Vaporizer (VP-201)
− Decanter (DC-201)
− Destilasi (D-201)
Perhitungan pada neraca massa disajikan dalam lampiran A.
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
Neraca massa setiap komponen ditampilkan dalam Tabel 3.1 sampai dengan Tabel 3.7
Tabel 3.1 Reaktor (R-101)
No
Komponen
1.
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 2
Alur 3
Alur 4
CHP
4344,3187
-
260,6591
2.
Cumene
1086,0797
-
1086,0797
3.
Asam Sulfat
-
1,7377
1,7377
4.
Air
-
0,0355
0,0355
5.
Phenol
-
-
2525,2525
6.
Aseton
-
-
1558,4084
Total (kg/jam)
5432,1716
5432,1729
Tabel 3.2 Neraca massa Reaktor Netralizer (R-201)
No
Komponen
1.
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 4
Alur 5
Alur 6
CHP
260,6591
-
260,6591
2.
Cumene
1086,0797
-
1086,0797
3.
Phenol
2525,2525
-
2525,2525
4.
Aseton
1558,4084
-
1558,4084
5.
Asam Sulfat
1,7377
-
-
6.
Air
0,0355
-
0,3546
7.
Amonium Hidroksida
-
2,6066
1,9871
8.
Amonium Hidrogen Sulfat
-
-
2,0374
Total (kg/jam)
5434,7795
5434,7788
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
Tabel 3.3 Neraca massa Vaporizer (VP-201)
No
Komponen
1.
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 6
Alur 7
Alur 9
CHP
260,6591
5,0376
255,6215
2.
Cumene
1086,0797
40,8285
1045,2512
3.
Phenol
2525,2525
20,7613
2504,4912
4.
Aseton
1558,4084
1246,7279
311,6805
5.
Air
0,3546
0,0792
0,2754
6.
NH4OH
1,9871
-
1,9871
7.
NH4HSO4
2,0374
-
2,0374
Total (kg/jam)
5434,7788
5434,7788
Tabel 3.4 Neraca massa Decanter (DC-201)
No
Komponen
1.
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 10
Alur 11
Alur 12
CHP
255,6215
-
255,6215
2.
Cumene
1045,2512
-
1045,2512
3.
Phenol
2504,4912
-
2504,4912
4.
Aseton
311,6805
-
311,6805
5.
Air
0,2754
0,2742
0,0012
6.
NH4OH
1,9871
1,9871
-
7.
NH4HSO4
2,0374
2,0374
-
Total (kg/jam)
4121,3443
4121,3443
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
Tabel 3.5 Neraca massa Destilasi (D-201)
No
Komponen
1.
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 13
Top
Bottom
CHP
255,6215
255,2124
0,4109
2.
Cumene
1045,2512
1045,2564
0,0000
3.
Phenol
2504,4912
2,5034
2501,9847
4.
Aseton
311,6805
311,6805
0,0000
5.
Air
0,0012
0,0018
0,0000
Total (kg/jam)
4117,0456
4117,0501
Tabel 3.6 Neraca massa Kodensor (E-202)
No
Komponen
1.
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Feed (V)
Destilat (D)
Refluks (L)
CHP
255,3190
255,2124
0,0058
2.
Cumene
1045,3044
1045,2564
0,0238
3.
Phenol
2,5222
2,5034
0,0001
4.
Aseton
311,7212
311,6805
0,0071
5.
Air
0,0000
0,0018
0,0000
Total (kg/jam)
1614,8668
1614,6913
Tabel 3.7 Neraca massa Reboiler (E-203)
No
Komponen
1.
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Feed (L*)
Destilat (V*)
Refluks (B*)
CHP
0,6392
0,2435
0,4046
2.
Cumene
-
-
-
3.
Phenol
3985,7326
1483,7385
2501,9886
4.
Aseton
-
-
-
5.
Air
-
-
-
Total (kg/jam)
3986,3718
3986,3752
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
BAB IV
NERACA ENERGI
Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Satuan operasi
: kJ/jam
Temperatur basis
: 25oC
4.1 Heater 1 (E-101)
Tabel 4.1 Neraca Energi pada Heater I (E-101)
No
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/jam)
(Kj/jam)
1.
Umpan
21.065,0612
2.
Produk
3.
Steam
84.260,2449
Total
105.325,3061
105.325,3061
105.325,3061
4.2 Reaktor (R-101)
Tabel 4.2 Neraca Energi pada ReaktorI (R-101)
No
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
1.
Umpan
117.721,9948
2.
Produk
280.040,4269
3.
∆ Hr
52.865,8418
4.
steam
215.184,2739
Total
332.906,2687
332.906,2687
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
4.3 Reaktor Netralizer (R-201)
Tabel 4.3 Neraca Energi pada Reaktor Netralizer I (R-201)
No
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
1.
Umpan
280.098,0466
2.
Produk
217.589,3899
3.
∆ Hr
-33.697,0416
4.
Air pendingin
-96.178,6983
Total
183.919,3483
183.919,3483
4.4 Vaporizer (VP-201)
Tabel 4.4 Neraca Energi pada VaporizerI (VP-201)
No
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/jam)
(Kj/jam)
1.
Umpan
217.589,38999
2.
Produk
3.
Steam
1.645.535,4610
Total
1.863.124,851
1.863.124,8505
1.863.110,851
4.5 Kondensor (CD-201)
Tabel 4.5 Neraca Energi pada Kondensor (CD-201)
No
Komponen
Panas Masuk (kJ/jam)
Panas Keluar
(Kj/jam)
1.
Umpan
2.
Produk
3.
Air Pendingin
Total
1.365.785,8771
13.751,3304
-1.352.034,5467
13.751,3304
13.751,3304
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
4.6 Cooler (E-201)
Tabel 4.6 Neraca Energi pada Cooler (E-201)
No
Komponen
1.
Umpan
2.
Produk
3.
Air Pendingin
Total
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/jam)
(Kj/jam)
497.338,9734
46.944,6588
--450.394,3146
46.944,6588
46.944,6588
4.7 Heater II (E-202)
Tabel 4.7 Neraca Energi pada Heater II (E-202)
No
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/jam)
(Kj/jam)
1.
Umpan
46.901,0803
2.
Produk
3.
Steam
904.116,9251
Total
951.018,0054
951.018,0054
951.018,0054
4.8 Kolom Destilasi (D-201)
Tabel 4.8 Neraca Energi pada Kolom Destilasi (D-201)
No
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
1.
FHF
951.018,0054
2.
qR
123.529,3427
3.
DHD
6.928,3149
4.
BHB
792.639,6951
5.
qC
274.979,3381
Total
1.074.547,3481
1.074.547,3481
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
1. Tangki Penyimpanan Cumene (TK-101)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Cumene untuk kebutuhan 10 hari
Bentuk : silinder vertikal dengan tutup dan alas datar
Bahan : Stainless steel, SA – 240 Tipe 304, 18 Cr – 8 Ni
Jumlah : 1 unit
Lama Penyimpanan : 10 hari
Kondisi Operasi
:
-
Temperatur (T) = 25 oC
-
Tekanan ( P)
Kondisi fisik
= 1 atm
:
Silinder
- Diameter
: 12,0329 m
- Tinggi
: 20,0594 m
- Tebal
: 1 in
2. Tangki Penyimpanan Asam Sulfat (TK-102)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Asam sulfat untuk kebutuhan 60 hari
Bentuk : silinder vertikal dengan tutup dan alas datar
Bahan : Stainless steel, SA – 240 tipe 304,18 Cr-8Ni
Jumlah : 1 unit
Lama Penyimpanan : 60 hari
Kondisi Operasi
:
-
Temperatur (T) = 25 oC
-
Tekanan ( P)
Kondisi fisik
= 1 atm
:
Silinder
- Diameter
: 1,0948 m
- Tinggi
: 1,8247 m
- Tebal
: 1/2 in
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
3. Tangki Penyimpanan Amonium Hidroksida (TK-201)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Amonium Hidroksida untuk kebutuhan 30
hari
Bentuk : silinder vertikal dengan tutup dan alas datar
Bahan : Carbon steel, SA – 285 grade C
Jumlah : 1 unit
Lama Penyimpanan : 30 hari
Kondisi Operasi
:
-
Temperatur (T) = 25 oC
-
Tekanan ( P)
Kondisi fisik
= 1 atm
:
Silinder
- Diameter
: 1,1889 m
- Tinggi
: 1,9815 m
- Tebal
: 1/2 in
4. Tangki Penyimpanan Aseton (TK-202)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Aseton untuk kebutuhan 30 hari
Bentuk : silinder vertikal dengan tutup dan alas datar
Bahan : Carbon steel, SA – 285 Grade. C
Jumlah : 1 unit
Lama Penyimpanan : 30 hari
Kondisi Operasi
:
-
Temperatur (T) = 25 oC
-
Tekanan ( P)
Kondisi fisik
= 1 atm
:
Silinder
- Diameter
: 10,2972 m
- Tinggi
: 14,2980 m
- Tebal
: 1 ½ in
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
5. Tangki Penyimpanan Sementara Keluaran Atas Destilasi (TK-203)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan yang keluar dari atas kolom destilasi untuk
30 hari
Bentuk : silinder vertikal dengan tutup dan alas datar
Bahan : Stainless steel, SA – 240 tipe 304,18 Cr – 8 Ni
Jumlah : 1 unit
Lama Penyimpanan : 30 hari
Kondisi Operasi
:
-
Temperatur (T) = 25 oC
-
Tekanan ( P)
Kondisi fisik
= 1 atm
:
Silinder
- Diameter
: 14,2314 m
- Tinggi
: 23,7190 m
- Tebal
: 2 in
6. Tangki Penyimpanan Phenol (TK-204)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Phenol untuk kebutuhan 30 hari
Bentuk : silinder vertikal dengan tutup dan alas datar
Bahan : Carbon steel, SA – 285 grade C
Jumlah : 1 unit
Lama Penyimpanan : 30 hari
Kondisi Operasi
:
-
Temperatur (T) = 25 oC
-
Tekanan ( P)
Kondisi fisik
= 1 atm
:
Silinder
- Diameter
: 11,6003 m
- Tinggi
: 19,3339 m
- Tebal
: 1 ½ in
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
7. Pompa 1 (J-101)
Fungsi
: Memompa CHP dan cumene dari tangki (TK-101) ke heater 1 (E101)
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
P
= 1 bar
T
= 30 oC
Kapasitas
: 34.411,9160 gpm
Daya motor
: ½ hp
8. Pompa 2 (J-102)
Fungsi
: Memompa H2SO4 dari tangki H2SO4 (TK-102) ke reaktor 1 (R-101)
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 bar
T = 30 oC
Kapasitas
: 4,3420 gpm
Daya motor
: 1/8 hp
9. Pompa 3 (J-103)
Fungsi
: Memompa campuran dari reaktor 1 (R-101) ke reaktor 2 (R-201)
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 bar
T = 50 oC
Kapasitas
: 25.906,8465 gpm
Daya motor
: ½ hp
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
10. Pompa 4 (J-201)
Fungsi
: Memompa NH4OH dari tangki (TK-201) ke reaktor 2 (R-201)
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 bar
T = 30 oC
Kapasitas
: 11,2010 gpm
Daya motor
: 1/8 hp
11. Pompa 5 (J-202)
Fungsi
: Memompa campuran dari reaktor 2 (R-201) ke vaporizer (VP-201).
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 bar
T = 50 oC
Kapasitas
: 25.914,2263 gpm
Daya motor
: ¼ hp
12. Pompa 6 (J-203)
Fungsi
: Memompa campuran bahan dari condensor (CD-201) ke tangki
penyimpanan (TK-202)
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 bar
T = 83,55 oC
Kapasitas
: 7.265,1523 gpm
Daya motor
: 1/8 hp
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
13. Pompa 7 (J-204)
Fungsi
: Memompa campuran bahan dari vaporizer (VP-201) ke cooler (E201)
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 bar
T = 83,55 oC
Kapasitas
: 18.853,2811 gpm
Daya motor
: ¼ hp
14. Pompa 8 (J-205)
Fungsi
: Memompa campuran bahan dari decanter (DC-201) ke cooler 2 (E202)
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 bar
T = 30 oC
Kapasitas
: 18.815,2704 gpm
Daya motor
: ¼ hp
15. Pompa 9 (J-206)
Fungsi
: Memompa campuran bahan dari condensor (CD-202) ke tangki
penyimpanan (TK-203)
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 bar
T = 137,34 oC
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
Kapasitas
: 8.718,8742 gpm
Daya motor
: 1/8 hp
16. Pompa 10 (J-207)
Fungsi
: Memompa campuran bahan dari reboiler (RB-201) ke tangki
penyimpanan (TK-204)
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 bar
T = 181,8 oC
Kapasitas
: 10.404,5544 gpm
Daya motor
: ¼ hp
17. Cooler (E-201)
Fungsi
: Menurunkan temperatur produk bawah Vaporizer yang akan
dimasukkan ke decanter
Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 4.121,3443 kg/jam
Diameter tube
: 3/4 in
Jenis tube
: 10 BWG
Panjang tube
: 15 ft
Pitch (PT)
: 1 in Square pitch
Jumlah tube
: 324
Diameter shell : 23 ¼ in
18. Kondensor (CD-201)
Fungsi
: Mengubah fasa uap campuran aseton dengan senyawa yang
lainnya menjadi fasa cair
Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger
Jumlah
: 1 unit
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
Kapasitas
: 1.313,4345 kg/jam
Diameter tube
: 3/4 in
Jenis tube
: 10 BWG
Panjang tube
: 12 ft
Pitch (PT)
: 1 5/16 in triangular pitch
Jumlah tube
: 224
Diameter shell : 17 ¼ in
19. Kondensor (CD-202)
Fungsi
: Mengubah fasa uap keluaran atas kolom destilasi menjadi
fasa cair
Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 1.614,8704 kg/jam
Diameter tube
: ¾ in
Jenis tube
: 10 BWG
Panjang tube
: 12 ft
Pitch (PT)
: 1 in Square pitch
Jumlah tube
: 52
Diameter shell : 10 in
20. Rebolier (RB-201)
Fungsi
:
Menaikkan
temperatur campuran Phenol dan CHP sebelum
dimasukkan ke kolom destilasi
Jenis
: 2-4 shell and tube exchanger
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 62,4270 kg/jam
Diameter tube
: 1 in
Jenis tube
: 10 BWG
Panjang tube
: 20 ft
Pitch (PT)
: 1 1/4 in Square pitch
Jumlah tube
: 14
Diameter shell : 8 in
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
21. Heater 1 (E-101)
Fungsi
: Menaikkan temperatur CHP sebelum dimasukkan ke reaktor
(R-101)
Jenis
: DPHE
Dipakai
: pipa 1/4 x 1/8 in IPS, 12 ft hairpin
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 42,5819 kg/jam
Panjang pipa
: 13,1863 ft
Jumlah
PEMBUATAN PHENOL DARI CUMENE HIDROPEROKSIDA
DENGAN KATALIS ASAM SULFAT
DENGAN KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
OLEH :
ARIFIN FERDINAND B. MARPAUNG
NIM. 030405014
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2009
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN PHENOL DARI CUMENE HIDROPEROKSIDA
DENGAN KATALIS ASAM SULFAT
DENGAN KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
ARIFIN FERDINAND B MARPAUNG
NIM : 030405014
Diketahui,
Koordinator Tugas Akhir
( Dr.Ir. Irvan, Msi )
NIP : 132 126 842
Telah Diperiksa/Disetujui,
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
(Dr. Ir. Salmah, MSc)
NIP : 131 945 810
(Ir. M. Yusuf Ritonga, MT)
NIP : 131 836 667
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2009
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
INTI SARI
Pembuatan phenol secara umum dikenal dengan menggunakan katalis asam
sulfat. Pra rancangan pabrik phenol ini direncanakan akan berproduksi dengan
kapasitas 20.000 ton/tahun dan beropersi selama 330 hari dalam setahun.
Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah Dumai, Riau dengan luas
tanah yang dibutuhkan sebesar 17.574 m2.
Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 184
orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan
bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik phenol, adalah :
Modal Investasi
: Rp 186.214.189.624,-
Biaya Produksi per tahun
: Rp 539.614.521.396,-
Hasil Jual Produk per tahun
: Rp 647.372.585.367,-
Laba Bersih per tahun
: Rp 75.070.991.556,-
Profit Margin
: 16,56 %
Break Event Point
: 38,16 %
Return of Investment
: 19,37 %
Pay Out Time
: 5,16 tahun
Return on Network
: 32,29 %
Internal Rate of Return
: 20,01 %
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan
phenol ini layak untuk didirikan.
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat
dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul
Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Phenol dari Cumene Hidroperoksida
dengan katalis Asam Sulfat dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun. Tugas Akhir
ini dikerjakan sebgai syarat untuk kelulusan dalam sidang sarjana.
Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah
penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ibu Dr. Ir. Salmah, MSc sebagai Dosen Pembimbing I yang telah
membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir
ini.
2. Bapak Ir. M. Yusuf Ritonga, MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah
memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU.
4. Bapak Dr. Ir. Irvan, MSi sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen
Teknik Kimia FT USU.
5. Dan yang paling istimewa Orang tua penulis yaitu Ibunda Veronica Sitorus,
yang tidak pernah lupa memberikan motivasi dan semangat kepada penulis.
6. Abang dan adik-adik tercinta yang selalu mendoakan dan memberikan
semangat.
7. Teman-teman stambuk ‘03 tanpa terkecuali. Thanks buat kebersamaan dan
semangatnya.
8. Teman seperjuangan Mely Gustina dan Nur Ardiyanty sebagai partner
penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
9. Serta pihak-pihak yang telah ikut membantu penulis namun tidak tercantum
namanya.
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
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, 27 February 2009
Penulis
Arifin Ferdinand B Marpaung
030405014
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
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 Masalah .......................................................................... I-2
1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik........................................................ I-2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA...................................................................... II-1
2.1 Phenol............................................................................................. II-1
2.2 Sifat-sifat Reaktan dan Produk ...................................................... II-2
2.2.1 Cumene .................................................................................... II-2
2.2.2 Air ........................................................................................... II-2
2.2.3 Cumene Hydroperoxide ........................................................... II-2
2.2.4 Asam Sulfat.............................................................................. II-3
2.2.5 Phenol....................................................................................... II-3
2.2.6 Aseton ...................................................................................... II-4
2.2.7 Amonium Hidroksida............................................................... II-4
2.2.7 Amonium Hidrogen Sulfat....................................................... II-4
2.3 Deskripsi Proses ............................................................................. II-5
2.3.1 Proses Pembuatan Phenol ........................................................ II-5
2.3.2 Proses Pemurnian ..................................................................... II-6
2.3.2.1 Tahap Penetralan Katalis.............................................. II-6
2.3.2.2 Tahap Pemurnian Produk............................................. II-6
BAB III NERACA MASSA ............................................................................ III-1
BAB IV NERACA ENERGI ........................................................................... IV-1
4.1 Heater I (E-101)............................................................................. IV-1
4.2 Reaktor (R-101) ............................................................................. IV-1
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
4.3 Reaktor Netralizer (R-201) ............................................................ IV-2
4.4 Vaporizer (VP-201)........................................................................ IV-2
4.5 Kondensor (CD-201)...................................................................... IV-2
4.6 Cooler (E-201) ............................................................................... IV-3
4.7 Heater (E-202) ............................................................................... IV-3
4.8 Kolom Destilasi (D-201)................................................................ IV-3
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ............................................................ V-1
BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA .................... VI-1
6.1 Instrumentasi .................................................................................. VI-1
6.2 Keselamatan Kerja ......................................................................... VI-6
6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Phenol ...................... 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-9
6.3.4 Pencegahan terhadap Gangguan Kesehatan.......................... VI-9
6.3.5 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis ................................. VI-10
BAB VII UTILITAS ........................................................................................ VII-1
7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ................................................................. VII-1
7.2 Kebutuhan Air................................................................................ VII-2
7.2.1 Screening............................................................................... VII-5
7.2.2 Koagulasi dan Flokulasi........................................................ VII-6
7.2.3 Filtrasi ................................................................................... VII-7
7.2.4 Demineralisasi....................................................................... VII-8
7.2.5 Deaerator ............................................................................... VII-12
7.3 Kebutuhan Listrik .......................................................................... VII-12
7.4 Unit Pengolahan Limbah ............................................................... VII-13
7.4.1 Bak Penampungan................................................................. VII-14
7.4.2 Bak Pengendapan Awal ........................................................ VII-14
7.4.3 Bak Netralisasi ...................................................................... VII-15
7.4.4 Pengolahan Limbah dengan Sistem
Activated Sludge (Lumpur Aktif) ......................................... VII-16
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
7.4.5 Tangki Sedimentasi............................................................... VII-19
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK....................................... VIII-1
8.1 Landasan Teori............................................................................... VIII-1
8.2 Lokasi pabrik.................................................................................. VIII-1
8.3 Tata Letak Pabrik ........................................................................... VIII-4
8.4 Perincian Luas Tanah..................................................................... VIII-6
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN .................. IX-1
9.1 Organisasi dan Manajemen ........................................................... IX-1
9.2 Bentuk Badan Usaha ................................................................... IX-1
9.3 Struktur Organisasi ........................................................................ IX-2
9.4 Uraian Tugas, Wewenang Dan Tanggung Jawab .......................... IX-7
9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ................................. IX-7
9.4.2 Dewan Komisaris ..................................................................... IX-7
9.4.3 Direktur .................................................................................... IX-7
9.4.4 Staf Ahli ................................................................................... IX-8
9.4.5 Sekretaris.................................................................................. IX-8
9.4.6 Manajer .................................................................................... IX-8
9.4.7 Kepala Bagian .......................................................................... IX-9
9.5 Sistem Kerja ................................................................................... IX-11
9.5.1 Tenaga Kerja dan Jam Kerja .................................................... IX-11
9.5.2 Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja ........................ IX-11
9.3.5 Pengaturan Jam Kerja .............................................................. IX-12
9.7 Sistem Penggajian .......................................................................... IX-13
9.8 Kesejahteraan Tenaga Kerja .......................................................... IX-15
BAB X ANALISA EKONOMI ....................................................................... X-1
10.1 Modal Investasi ............................................................................ X-1
10.1.1 Modal Investasi Tetap/ Fixed Capital Investmen (FCI)......... X-1
10.1.2 Modal Kerja/ Working Capital (WC) .................................... X-3
10.1.3 Biaya Tetap (BPT)/ Fixed Cost (TC) ..................................... X-4
10.1.4 Biaya Variable (BV)/ Variable Cost (VC)............................. X-4
10.2 Total Penjualan (Total sales)........................................................ X-5
10.3 Perkiraan Rugi/ Laba Usaha ........................................................ X-5
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
10.4 Analisa Aspek Ekonomi............................................................... X-5
10.4.1 Profit Margin (PM) ................................................................ X-5
10.4.2 Break Evan Point (BEP) ........................................................ X-6
10.4.3 Retrun On Investmen (ROI)................................................... X-6
10.4.4 Pay Out Time (POT) .............................................................. X-7
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 ALAT UTILITAS ............ LD-1
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI .................................. LE-1
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Impor Phenol di Indonesia ...................................................... I-2
Tabel 3.1 Reaktor (R-101) ............................................................................... III-2
Tabel 3.2 Neraca massa Reaktor Netralizer (R-201) ....................................... III-2
Tabel 3.3 Neraca massa Vaporizer (VP-201) .................................................. III-3
Tabel 3.4 Neraca massa Decanter (DC-201).................................................... III-3
Tabel 3.5 Neraca massa Destilasi (D-201)....................................................... III-4
Tabel 3.6 Neraca massa Kondensor (CD-202) ................................................ III-4
Tabel 3.7 Neraca massa Reboiler (RB-201) .................................................... III-4
Tabel 4.1 Neraca Energi pada Heater I (E-101) .............................................. IV-1
Tabel 4.2 Neraca Energi pada Reaktor (R-101)............................................... IV-1
Tabel 4.3 Neraca Energi pada Reaktor Netralizer (R-201).............................. IV-2
Tabel 4.4 Neraca Energi pada Vaporizer (VP-201) ......................................... IV-2
Tabel 4.5 Neraca Energi pada Kondensor (CD-201) ....................................... IV-2
Tabel 4.6 Neraca Energi pada Cooler (CD-201) ............................................. IV-3
Tabel 4.7 Neraca Energi pada Heater II (E-202)............................................. IV-3
Tabel 4.8 Neraca Energi pada Kolom Destilasi (D-201) ................................. IV-3
Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra-Rancangan
Pabrik Pembuatan Phenol ................................................................ VI-4
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap pada Alat ................................................................ VII-1
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat ................................................ VII-2
Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan..................................... VII-4
Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Rokan,Riau...................................................... VII-4
Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik ............................................................ VII-12
Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik ............................................................ VIII-6
Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja Dan Kualifikasinya ....................................... IX-11
Tabel 9.2 Pengaturan Tugas Shift..................................................................... IX-13
Tabel 9.3 Gaji Karyawan ................................................................................. IX-14
Tabel LB.1 Nilai konstanta a,b,c,d dan e untuk Cp gas .......................................... LB-1
Tabel LB.2 Nilai konstanta a,b,c,d dan e untuk Cp cair ......................................... LB-1
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
Tabel LB.3 Kontribusi unsur untuk estimasi Cp.............................................. LB-2
Tabel LB.4 Kontribusi unsur untuk estimasi Cp.............................................. LB-3
Tabel LB.5 Estimasi Cp Cumene..................................................................... LB-4
Tabel LB.6 Estimasi Cp Cumene Hidroperoksida........................................... LB-4
Tabel LB.7 Nilai Panas laten ........................................................................... LB-4
Tabel LB.8 Nilai Panas pembentukkan............................................................ LB-5
Tabel LB. 9 Neraca panas masuk Heater (E-101) ........................................... LB-5
Tabel LB. 10 Neraca panas keluar Heater (E-101).......................................... LB-6
Tabel LB. 11 Neraca panas masuk alur 3 (R-101)........................................... LB-7
Tabel LB. 12 Neraca panas keluar reaktor (R-101) ......................................... LB-7
Tabel LB. 13 Neraca panas masuk alur 5 (R-201)........................................... LB-9
Tabel LB. 14 Neraca panas keluar reaktor netralizer (R-201) ......................... LB-10
Tabel LB. 15 Neraca panas alur 7.................................................................... LB-12
Tabel LB. 16 Neraca panas alur 9.................................................................... LB-13
Tabel LB. 17 Neraca panas alur 8.................................................................... LB-14
Tabel LB. 18 Neraca panas alur 10.................................................................. LB-16
Tabel LB. 19 Neraca panas masuk heater (E-202) .......................................... LB-17
Tabel LB.20 Neraca panas keluar heater (E-202)........................................... LB-18
Tabel LB.21 Titik didih umpan masuk destilasi .............................................. LB-20
Tabel LB. 22 Dew point destilasi..................................................................... LB-20
Tabel LB. 23 Panas kondensor ........................................................................ LB-21
Tabel LB. 24 Panas keluar kondensor (L) ....................................................... LB-21
Tabel LB. 25 Panas keluar kondensor (D) ....................................................... LB-22
Tabel LB.26 Boiling point reboiler.................................................................. LB-23
Tabel LB. 27 Panas Masuk (L) ........................................................................ LB-23
Tabel LB. 28 Panas Keluar Reboiler (V*) ...................................................... LB-24
Tabel LB. 29 Panas Keluar Reboiler (B*) ...................................................... LB-24
Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan
Tinggi Menara Pendingin.............................................................. LD-31
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 Impor ........................................ LE-7
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Proses Non-Impor................................ LE-8
Tabel LE.5 Estimisi Harga Peralatan Utilitas dan
Pengolahan Limbah Impor............................................................. LE-8
Tabel LE.6 Estimisi Harga Peralatan Utilitas dan
Pengolahan Limbah Non-Impor..................................................... LE-9
Tabel LE.7 Biaya Sarana Transportasi............................................................. LE-11
Tabel LE.8 Perincian Gaji Pegawai ................................................................. LE-15
Tabel LE.9 Perincian Biaya Kas ...................................................................... LE-17
Tabel LE.10 Perincian Modal Kerja ................................................................ LE-18
Tabel LE.11 Aturan Depresi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17
Tahun 2000 ................................................................................... LE-19
Tabel LE.12 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UURI No. 17
Tahun 2000 ................................................................................ LE-20
Tabel LE.13 Data Perhitungan BEP ................................................................ LE-28
Tabel LE.14 Data Perhitungan IRR ................................................................. LE-30
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Struktur Phenol............................................................................. II-1
Gambar 6.1 Instrumentasi Alat-alat Proses pada Pra Rancangan
Pabrik Pembuatan Phenol............................................................. VI-6
Gambar 9.1 Struktur Organisasi Pabrik Pembuatan Phenol ............................ IX-6
Gambar LD. 1 Sketsa sebagian bar screen, satuan mm (dilihat ari atas) ......... LD-2
Gambar LD. 2 Grafik Entalpi dan Temperatur
Cairan pada Cooling Tower (CT)LD-31 ...................................... LD-31
Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*-Hy)................................................. LD-32
Gambar LE.1 Harga peralatan untuk Tangki Penyimpangan (storage)
dan Tangki Pelarutan.................................................................... LE-5
Gambar LE.2 Harga Peralatan untuk Kolam Destilasi. Harga Tidak
Termasuk Trays, Packing atau Sambungan................................. LE-6
Gambar LE.3 Harga Tiap Tray dalam Kolom Distilasi. Harga
Termasuk Tanggul, Permukaan Saluran Limpah,
Saluran Uap dan Bagian Struktur Saluran ................................... LE-7
Gambar LE.4 Grafik BEP ................................................................................ LE-29
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sebagai negara berkembang, Indonesia melaksanakan pembangunan dan
pengembangan di berbagai sektor, salah satunya adalah sektor industri. Dengan
kemajuan dalam sektor industri diharapkan akan meningkatkan kesejahteraan rakyat.
Dalam pembangunanya, sektor industri ini dikembangkan dalam beberapa tahap dan
secara terpadu melalui peningkatan hubungan antara sektor industri dengan sektor
lainnya.
Industri kimia merupakan salah satu contoh sektor industri yang sedang
dikembangkan di Indonesia, dan diharapkan dapat memberikan kontribusi yang besar
bagi pendapatan negara. Dalam mengembangkan dan meningkatkan industri ini
diperlukan ilmu pengetahuan dan teknologi. Untuk itu Indonesia harus mampu
memanfaatkan potensi yang ada, karena industri kimia membutuhkan perangkatperangkat yang memang dibutuhkan dan juga membutuhkan sumber daya alam
seefisien mungkin. Disamping itu perlu juga penguasaan teknologi baik yang
sederhana maupun yang canggih, sehingga bangsa Indonesia dapat meningkatkan
eksistensinya dan kredibilitasnya sejajar dengan bangsa-bangsa lain yang telah maju.
Dengan kebutuhan industri-industri kimia saat ini, maka kebutuhan akan
bahan baku industri kimia tersebut pun semakin meningkat. Bahan baku industri
ada yang berasal dari dalam negeri dan ada juga yang masih di impor. Salah satu
bahan baku yang masih di impor adalah phenol.
Phenol pertama kali dikenal pada tahun 1834 melalui eksperimen pembuatan
phenol yang dilakukan oleh F. Ronge, yang diperoleh dari tar batubara. Tar batubara
merupakan satu-satunya bahan baku pembuatan phenol sampai pada Perang Dunia I.
Penggunaan awal dari phenol dibatasi pada penggunaannya sebagai bahan pengawet
kayu, dan sebagai fumigator atau desinfektan (pembunuh kuman).
Phenol sintetik pertama kali diproduksi dengan cara sulfonasi benzen dan
hidrolisa sulfonat. Setelah itu, metode lain telah dikembangkan untuk sintesa phenol,
antara lain klorinasi benzen pada fase liquid diikuti hidrolisa fase uap pada
temperatur tinggi. Namun, tak satupun yang sangat menarik karena semuanya
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
melibatkan bahan baku kimia yang mahal, resiko korosi dan secara umum tidak
ekonomis untuk industri skala besar.
Secara komersial, produksi phenol sintetik ditemukan di Jerman oleh Dr.
Heinrich Hock dan koleganya Shon Lang pada tahun 1949 dan dipublikasikan di
sebuah koran yang membuat tentang auto oksidasi senyawa organik. Dari laporan
tersebut menunjukkan bahwa pada kondisi-kondisi yang telah ditetapkan cumene
akan teroksidasi menjadi cumene peroksida, yang selanjutnya akan terdekomposisi
menjadi phenol dan aseton.
Berdasarkan data impor statistik tahun 2001-2003, kebutuhan phenol di
Indonesia adalah sebagai berikut :
Tabel 1.1 Data Impor Phenol di Indonesia
Tahun
Jumlah Impor (Ton)
2001
44.640
2002
49.060
2003
53.640
Sumber : Biro Pusat Statistik Tahun (2001 – 2003)
Untuk memproduksi phenol ini digunakan bahan baku cumene dan udara
yang terdapat di sekitar lokasi pabrik. Dengan memperhatikan kebutuhan dalam
negeri dan kegunaannya yang banyak menguntungkan maka pabrik pembuatan
phenol ini sangat potensial untuk didirikan di Indonesia
1.2 Rumusan Masalah
Kebutuhan phenol di Indonesia sangatlah besar dan pemenuhan terhadap
kebutuhan phenol tersebut dilakukan dengan cara mengimpor. Untuk memenuhi
kebutuhan phenol dalam negeri dilakukan pra rancangan pabrik kimia phenol di
Indonesia dengan menggunakan proses Cumene Hidroperoksida (proses CHP)
1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik
Pra rancangan pabrik pembuatan phenol ini bertujuan untuk menerapkan
disiplin ilmu Teknik Kimia, khususnya pada mata kuliah Perancangan Pabrik Kimia,
Perancangan Proses Teknik Kimia, Teknik Reaktor dan Operasi Teknik Kimia
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
sehingga akan memberikan gambaran kelayakan pra rancangan pabrik pembuatan
phenol.
Tujuan lain dari pra rancangan pabrik pembuatan phenol ini adalah untuk
memenuhi kebutuhan phenol dalam negeri yang selama ini masih diimpor dari
negara lain dan selanjutnya dikembangkan untuk tujuan ekspor. Selain itu,
diharapkan dengan berdirinya pabrik ini akan memberi lapangan pekerjaan dan
memicu peningkatan produktivitas rakyat yang pada akhirnya akan meningkatkan
kesejahteraan rakyat.
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Phenol
Phenol, juga dikenal dengan nama lamanya asam karboksilat, merupakan
padatan kristal bening yang beracun dengan bau yang khas. Rumus kimianya adalah
C6H5OH dan memiliki struktur grup hidroksil (-OH) yang terikat dengan sebuah
cincin phenyl; yang juga merupakan senyawa aromatis.
Phenol dapat dibuat dari oksidasi parsial benzen atau asam benzoat, dengan
proses cumene, atau dengan proses Raschig. Dapat juga ditemukan sebagai produk
dari oksidasi batu.
Phenol memiliki sifat antiseptik, dan digunakan oleh Sir Joseph Lister (18271912) pada teknik pembedahan antiseptiknya. Phenol juga merupakan bahan aktif
anastesi oral seperti Chloraseptic spray. Phenol juga merupakan bahan utama dari
Carbolic Smoke Ball, sebuah alat yang dipasarkan di London pada abad ke 19 sbagai
pengaman pengguna terhadap influenza dan penyakit lainnya.
Gambar 2.1 Struktur Phenol
(http://en. wikipedia.org/wiki/Phenol, 2008)
Phenol juga digunakan dalam proses produksi obat obatan (merupakan bahan
awal pada produksi aspirin), herbisida, dan resin sintetis (Bakelite, salah satu resin
sintetis awal yang diproduksi, merupakan sebuah polimer dari phenol dengan
formaldehid).
(http://en. wikipedia.org/wiki/Phenol, 2008)
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
2.2 Sifat-sifat Reaktan dan Produk
Pada pra rancangan pabrik pembuatan phenol bahan-bahan yang digunakan
adalah cumene, cumene hydroperoxyde, air, aseton, asam sulfat, amonium
hidroksida, sedangkan produk yang dihasilkan adalah phenol. Sifat-sifat fisika dan
kimia bahan-bahan tersebut diuraikan sebagai berikut :
2.2.1 Cumene
1. Rumus molekul
: C9H12
2. Berat molekul
: 120,19 g/mol
3. Wujud
: Cair
4. Warna
: Bening
5. Titik didih
: 152 oC
6. Titik beku
: - 96,9 oC
7. Densitas (20 oC)
: 0,862 kg/m3
8. Viskositas (20 oC)
: 0,791
9. Tidak larut dalam air
10. Merupakan senyawa hidrokarbon aromatis yang mudah terbakar
(Perry, 1999 & Kirk Othmer, 1969)
2.2.2 Air
1. Rumus molekul
: H2O
2. Berat molekul
: 18 gr/mol
3. Wujud
: Cair
4. Warna
: Bening
5. Titik didih
: 100 oC
6. Titik leleh
: 0 oC
7. Densitas
: 999 kg/m3
8. Specific Gravity (60 oF)
:1
(Perry, 1999 & Kirk Othmer, 1969)
2.2.3 Cumene Hydroperoxide
1. Rumus molekul
: C9H12OO
2. Berat molekul
: 152,193 g/mol
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
3. Wujud
: Cair
4. Warna
: Bening
5. Titik didih
: 153 oC
6. Titik leleh
: -10 oC
7. Densitas
: 653 kg/m3
8. Specific Gravity (60 oF)
: 1,055524
(http://en. wikipedia.org/wiki/Phenol, 2008)
2.2.4 Asam Sulfat
1. Rumus molekul
: H2SO4
2. Berat molekul
: 98,079 g/mol
3. Wujud
: Cair
4. Warna
: Bening
5. Titik didih
: 340 oC
6. Titik leleh
: 10,49 oC
7. Densitas
: 1,9224 gr/cm3
8. Specific Gravity (60 oF)
: 1,824
9. Merupakan senyawa asam kuat yang higroskopis dan sangat stabil
(Perry, 1999 & Kirk Othmer, 1969)
2.2.5 Phenol
1. Rumus molekul
: C6H5OH
2. Berat molekul
: 94,113 gr/mol
3. Wujud
: Cair
4. Warna
: Tak berwarna
5. Densitas
: 1.07 gr/cm³
6. Titik didih
: 182 oC
7. Titik leleh
: 41 oC
8. Kelarutan dalam air (20 oC)
: 8,3 g/100 ml
9. Bersifat korosif
(http://en. wikipedia.org/wiki/Phenol, 2008)
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
2.2.6 Aseton
1. Rumus molekul
: C3H6O
2. Berat molekul
: 58,08 gr/mol
3. Wujud
: Cair
4. Warna
: Bening
5. Titik didih
: 56 oC
6. Titik leleh
: -94,6 oC
7. Densitas
: 790 kg/m3
(http://en. wikipedia.org/wiki/Phenol, 2008)
2.2.7 Amonium Hidroksida
1. Rumus molekul
: NH4OH
2. Berat molekul
: 35,046 gr/mol
3. Wujud
: Cair
4. Densitas
: 1024,6 kg/m3
5. Specific Gravity (20 oC)
: 0,89
6. Mudah larut dalam air
7. Tidak mudah terbakar
8. Bersifat korosif
(Perry, 1999)
2.2.8 Amonium Hidrogen Sulfat
1. Rumus molekul
:
NH4HSO4
2. Berat molekul
:
115,11 gr/mol
3. Specific Gravity
:
1,78
4. Wujud
:
Cair
5. Titik didih
:
490 oC
6. Titik leleh
:
40 oC
7. Larut dalam air
8. pH < 7,0
9. Merupakan senyawa katalis yang banyak digunakan
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
10. Sangat berbahaya (beracun, dapat mengakibatkan kematian)
11. Bersifat korosif
(Perry, 1999)
2.3 Deskripsi Proses
Proses pembuatan phenol ini terdiri dari dua tahap, yaitu proses pembuatan
phenol dan proses pemurnian.
2.3.1 Proses Pembuatan Phenol
Pada proses pembuatan phenol, larutan Cumene Hydroperoxide dari tangki
(R – 101) ditambahkan dengan larutan H2SO4 (98%) dari tangki (T – 02) sebagai
katalis untuk mempercepat dekomposisi. Reaksi dekomposisi ini berlangsung pada
suhu 50 oC pada tekanan 1 atm dengan reaksi sebagai berikut :
C6H5C(CH3)2OOH
C6H5OH
+
(CH3)2CO
2.3.2 Proses Pemurnian
2.3.2.1 Tahap Penetralan Katalis
Proses selanjutnya adalah proses penetralan katalis H2SO4, yaitu dengan
menambahkan larutan NH4OH. Reaksi ini berlangsung pada suhu 50 oC dan tekanan
1 atm dengan reaksi sebagai berikut :
H2SO4
+
NH4OH
NH4HSO4
+
H2O
2.3.2.2 Tahap Pemurnian Produk
Dari Reaktor – 201 (R – 201) selanjutnya produk dan reaktan yang tidak
bereaksi dialirkan ke Vaporizer (VP – 201) untuk memisahkan antara produk phenol
dan produk aseton. Keluar dari Vaporizer (VP – 201) larutan yang masih
mengandung NH4OH dan NH4HSO4 dialirkan ke Decanter (DC – 201) untuk
memisahkan campuran NH4OH, NH4HSO4, dan produk utama Phenol. Setelah dari
Decanter (DC – 201) liquid produk dikirim ke unit Destilasi (KD – 201) guna
mendapatkan kemurnian produk utama Phenol 99,9%.
(US PATENT,1996)
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
BAB III
NERACA MASSA
Prarancangan pabrik pembuatan Phenol dari Cumene Hidrokperoksida
dilaksanakan untuk kapasitas produksi sebesar 20.000 ton/tahun, dengan ketentuan
sebagai berikut:
1 tahun operasi = 330 hari kerja
1 hari kerja
= 24 jam
Basis
= 1 jam operasi
Maka kapasitas produksi Phenol tiap jam adalah:
=
1 hari
20000 ton 1.000 kg 1 tahun
x
x
x
330 hari 24 jam
1 ton
1 tahun
= 2525,2525 kg/jam
Pada proses pembuatan Phenol dari Cumene Hidroperoksida perubahan massa untuk
setiap komponen terjadi pada alat-alat:
− Tangki pencampur (M-101)
− Reaktor (R-101)
− Reaktor Netralizer (R-201)
− Vaporizer (VP-201)
− Decanter (DC-201)
− Destilasi (D-201)
Perhitungan pada neraca massa disajikan dalam lampiran A.
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
Neraca massa setiap komponen ditampilkan dalam Tabel 3.1 sampai dengan Tabel 3.7
Tabel 3.1 Reaktor (R-101)
No
Komponen
1.
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 2
Alur 3
Alur 4
CHP
4344,3187
-
260,6591
2.
Cumene
1086,0797
-
1086,0797
3.
Asam Sulfat
-
1,7377
1,7377
4.
Air
-
0,0355
0,0355
5.
Phenol
-
-
2525,2525
6.
Aseton
-
-
1558,4084
Total (kg/jam)
5432,1716
5432,1729
Tabel 3.2 Neraca massa Reaktor Netralizer (R-201)
No
Komponen
1.
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 4
Alur 5
Alur 6
CHP
260,6591
-
260,6591
2.
Cumene
1086,0797
-
1086,0797
3.
Phenol
2525,2525
-
2525,2525
4.
Aseton
1558,4084
-
1558,4084
5.
Asam Sulfat
1,7377
-
-
6.
Air
0,0355
-
0,3546
7.
Amonium Hidroksida
-
2,6066
1,9871
8.
Amonium Hidrogen Sulfat
-
-
2,0374
Total (kg/jam)
5434,7795
5434,7788
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
Tabel 3.3 Neraca massa Vaporizer (VP-201)
No
Komponen
1.
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 6
Alur 7
Alur 9
CHP
260,6591
5,0376
255,6215
2.
Cumene
1086,0797
40,8285
1045,2512
3.
Phenol
2525,2525
20,7613
2504,4912
4.
Aseton
1558,4084
1246,7279
311,6805
5.
Air
0,3546
0,0792
0,2754
6.
NH4OH
1,9871
-
1,9871
7.
NH4HSO4
2,0374
-
2,0374
Total (kg/jam)
5434,7788
5434,7788
Tabel 3.4 Neraca massa Decanter (DC-201)
No
Komponen
1.
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 10
Alur 11
Alur 12
CHP
255,6215
-
255,6215
2.
Cumene
1045,2512
-
1045,2512
3.
Phenol
2504,4912
-
2504,4912
4.
Aseton
311,6805
-
311,6805
5.
Air
0,2754
0,2742
0,0012
6.
NH4OH
1,9871
1,9871
-
7.
NH4HSO4
2,0374
2,0374
-
Total (kg/jam)
4121,3443
4121,3443
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
Tabel 3.5 Neraca massa Destilasi (D-201)
No
Komponen
1.
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 13
Top
Bottom
CHP
255,6215
255,2124
0,4109
2.
Cumene
1045,2512
1045,2564
0,0000
3.
Phenol
2504,4912
2,5034
2501,9847
4.
Aseton
311,6805
311,6805
0,0000
5.
Air
0,0012
0,0018
0,0000
Total (kg/jam)
4117,0456
4117,0501
Tabel 3.6 Neraca massa Kodensor (E-202)
No
Komponen
1.
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Feed (V)
Destilat (D)
Refluks (L)
CHP
255,3190
255,2124
0,0058
2.
Cumene
1045,3044
1045,2564
0,0238
3.
Phenol
2,5222
2,5034
0,0001
4.
Aseton
311,7212
311,6805
0,0071
5.
Air
0,0000
0,0018
0,0000
Total (kg/jam)
1614,8668
1614,6913
Tabel 3.7 Neraca massa Reboiler (E-203)
No
Komponen
1.
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Feed (L*)
Destilat (V*)
Refluks (B*)
CHP
0,6392
0,2435
0,4046
2.
Cumene
-
-
-
3.
Phenol
3985,7326
1483,7385
2501,9886
4.
Aseton
-
-
-
5.
Air
-
-
-
Total (kg/jam)
3986,3718
3986,3752
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
BAB IV
NERACA ENERGI
Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Satuan operasi
: kJ/jam
Temperatur basis
: 25oC
4.1 Heater 1 (E-101)
Tabel 4.1 Neraca Energi pada Heater I (E-101)
No
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/jam)
(Kj/jam)
1.
Umpan
21.065,0612
2.
Produk
3.
Steam
84.260,2449
Total
105.325,3061
105.325,3061
105.325,3061
4.2 Reaktor (R-101)
Tabel 4.2 Neraca Energi pada ReaktorI (R-101)
No
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
1.
Umpan
117.721,9948
2.
Produk
280.040,4269
3.
∆ Hr
52.865,8418
4.
steam
215.184,2739
Total
332.906,2687
332.906,2687
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
4.3 Reaktor Netralizer (R-201)
Tabel 4.3 Neraca Energi pada Reaktor Netralizer I (R-201)
No
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
1.
Umpan
280.098,0466
2.
Produk
217.589,3899
3.
∆ Hr
-33.697,0416
4.
Air pendingin
-96.178,6983
Total
183.919,3483
183.919,3483
4.4 Vaporizer (VP-201)
Tabel 4.4 Neraca Energi pada VaporizerI (VP-201)
No
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/jam)
(Kj/jam)
1.
Umpan
217.589,38999
2.
Produk
3.
Steam
1.645.535,4610
Total
1.863.124,851
1.863.124,8505
1.863.110,851
4.5 Kondensor (CD-201)
Tabel 4.5 Neraca Energi pada Kondensor (CD-201)
No
Komponen
Panas Masuk (kJ/jam)
Panas Keluar
(Kj/jam)
1.
Umpan
2.
Produk
3.
Air Pendingin
Total
1.365.785,8771
13.751,3304
-1.352.034,5467
13.751,3304
13.751,3304
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
4.6 Cooler (E-201)
Tabel 4.6 Neraca Energi pada Cooler (E-201)
No
Komponen
1.
Umpan
2.
Produk
3.
Air Pendingin
Total
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/jam)
(Kj/jam)
497.338,9734
46.944,6588
--450.394,3146
46.944,6588
46.944,6588
4.7 Heater II (E-202)
Tabel 4.7 Neraca Energi pada Heater II (E-202)
No
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/jam)
(Kj/jam)
1.
Umpan
46.901,0803
2.
Produk
3.
Steam
904.116,9251
Total
951.018,0054
951.018,0054
951.018,0054
4.8 Kolom Destilasi (D-201)
Tabel 4.8 Neraca Energi pada Kolom Destilasi (D-201)
No
Komponen
Panas Masuk
Panas Keluar
(kJ/jam)
(kJ/jam)
1.
FHF
951.018,0054
2.
qR
123.529,3427
3.
DHD
6.928,3149
4.
BHB
792.639,6951
5.
qC
274.979,3381
Total
1.074.547,3481
1.074.547,3481
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
1. Tangki Penyimpanan Cumene (TK-101)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Cumene untuk kebutuhan 10 hari
Bentuk : silinder vertikal dengan tutup dan alas datar
Bahan : Stainless steel, SA – 240 Tipe 304, 18 Cr – 8 Ni
Jumlah : 1 unit
Lama Penyimpanan : 10 hari
Kondisi Operasi
:
-
Temperatur (T) = 25 oC
-
Tekanan ( P)
Kondisi fisik
= 1 atm
:
Silinder
- Diameter
: 12,0329 m
- Tinggi
: 20,0594 m
- Tebal
: 1 in
2. Tangki Penyimpanan Asam Sulfat (TK-102)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Asam sulfat untuk kebutuhan 60 hari
Bentuk : silinder vertikal dengan tutup dan alas datar
Bahan : Stainless steel, SA – 240 tipe 304,18 Cr-8Ni
Jumlah : 1 unit
Lama Penyimpanan : 60 hari
Kondisi Operasi
:
-
Temperatur (T) = 25 oC
-
Tekanan ( P)
Kondisi fisik
= 1 atm
:
Silinder
- Diameter
: 1,0948 m
- Tinggi
: 1,8247 m
- Tebal
: 1/2 in
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
3. Tangki Penyimpanan Amonium Hidroksida (TK-201)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Amonium Hidroksida untuk kebutuhan 30
hari
Bentuk : silinder vertikal dengan tutup dan alas datar
Bahan : Carbon steel, SA – 285 grade C
Jumlah : 1 unit
Lama Penyimpanan : 30 hari
Kondisi Operasi
:
-
Temperatur (T) = 25 oC
-
Tekanan ( P)
Kondisi fisik
= 1 atm
:
Silinder
- Diameter
: 1,1889 m
- Tinggi
: 1,9815 m
- Tebal
: 1/2 in
4. Tangki Penyimpanan Aseton (TK-202)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Aseton untuk kebutuhan 30 hari
Bentuk : silinder vertikal dengan tutup dan alas datar
Bahan : Carbon steel, SA – 285 Grade. C
Jumlah : 1 unit
Lama Penyimpanan : 30 hari
Kondisi Operasi
:
-
Temperatur (T) = 25 oC
-
Tekanan ( P)
Kondisi fisik
= 1 atm
:
Silinder
- Diameter
: 10,2972 m
- Tinggi
: 14,2980 m
- Tebal
: 1 ½ in
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
5. Tangki Penyimpanan Sementara Keluaran Atas Destilasi (TK-203)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan yang keluar dari atas kolom destilasi untuk
30 hari
Bentuk : silinder vertikal dengan tutup dan alas datar
Bahan : Stainless steel, SA – 240 tipe 304,18 Cr – 8 Ni
Jumlah : 1 unit
Lama Penyimpanan : 30 hari
Kondisi Operasi
:
-
Temperatur (T) = 25 oC
-
Tekanan ( P)
Kondisi fisik
= 1 atm
:
Silinder
- Diameter
: 14,2314 m
- Tinggi
: 23,7190 m
- Tebal
: 2 in
6. Tangki Penyimpanan Phenol (TK-204)
Fungsi : Untuk menyimpan larutan Phenol untuk kebutuhan 30 hari
Bentuk : silinder vertikal dengan tutup dan alas datar
Bahan : Carbon steel, SA – 285 grade C
Jumlah : 1 unit
Lama Penyimpanan : 30 hari
Kondisi Operasi
:
-
Temperatur (T) = 25 oC
-
Tekanan ( P)
Kondisi fisik
= 1 atm
:
Silinder
- Diameter
: 11,6003 m
- Tinggi
: 19,3339 m
- Tebal
: 1 ½ in
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
7. Pompa 1 (J-101)
Fungsi
: Memompa CHP dan cumene dari tangki (TK-101) ke heater 1 (E101)
Jenis
: Pompa sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
P
= 1 bar
T
= 30 oC
Kapasitas
: 34.411,9160 gpm
Daya motor
: ½ hp
8. Pompa 2 (J-102)
Fungsi
: Memompa H2SO4 dari tangki H2SO4 (TK-102) ke reaktor 1 (R-101)
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 bar
T = 30 oC
Kapasitas
: 4,3420 gpm
Daya motor
: 1/8 hp
9. Pompa 3 (J-103)
Fungsi
: Memompa campuran dari reaktor 1 (R-101) ke reaktor 2 (R-201)
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 bar
T = 50 oC
Kapasitas
: 25.906,8465 gpm
Daya motor
: ½ hp
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
10. Pompa 4 (J-201)
Fungsi
: Memompa NH4OH dari tangki (TK-201) ke reaktor 2 (R-201)
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 bar
T = 30 oC
Kapasitas
: 11,2010 gpm
Daya motor
: 1/8 hp
11. Pompa 5 (J-202)
Fungsi
: Memompa campuran dari reaktor 2 (R-201) ke vaporizer (VP-201).
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 bar
T = 50 oC
Kapasitas
: 25.914,2263 gpm
Daya motor
: ¼ hp
12. Pompa 6 (J-203)
Fungsi
: Memompa campuran bahan dari condensor (CD-201) ke tangki
penyimpanan (TK-202)
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 bar
T = 83,55 oC
Kapasitas
: 7.265,1523 gpm
Daya motor
: 1/8 hp
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
13. Pompa 7 (J-204)
Fungsi
: Memompa campuran bahan dari vaporizer (VP-201) ke cooler (E201)
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 bar
T = 83,55 oC
Kapasitas
: 18.853,2811 gpm
Daya motor
: ¼ hp
14. Pompa 8 (J-205)
Fungsi
: Memompa campuran bahan dari decanter (DC-201) ke cooler 2 (E202)
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 bar
T = 30 oC
Kapasitas
: 18.815,2704 gpm
Daya motor
: ¼ hp
15. Pompa 9 (J-206)
Fungsi
: Memompa campuran bahan dari condensor (CD-202) ke tangki
penyimpanan (TK-203)
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 bar
T = 137,34 oC
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
Kapasitas
: 8.718,8742 gpm
Daya motor
: 1/8 hp
16. Pompa 10 (J-207)
Fungsi
: Memompa campuran bahan dari reboiler (RB-201) ke tangki
penyimpanan (TK-204)
Jenis
: Pompa Sentrifugal
Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
P = 1 bar
T = 181,8 oC
Kapasitas
: 10.404,5544 gpm
Daya motor
: ¼ hp
17. Cooler (E-201)
Fungsi
: Menurunkan temperatur produk bawah Vaporizer yang akan
dimasukkan ke decanter
Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 4.121,3443 kg/jam
Diameter tube
: 3/4 in
Jenis tube
: 10 BWG
Panjang tube
: 15 ft
Pitch (PT)
: 1 in Square pitch
Jumlah tube
: 324
Diameter shell : 23 ¼ in
18. Kondensor (CD-201)
Fungsi
: Mengubah fasa uap campuran aseton dengan senyawa yang
lainnya menjadi fasa cair
Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger
Jumlah
: 1 unit
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
Kapasitas
: 1.313,4345 kg/jam
Diameter tube
: 3/4 in
Jenis tube
: 10 BWG
Panjang tube
: 12 ft
Pitch (PT)
: 1 5/16 in triangular pitch
Jumlah tube
: 224
Diameter shell : 17 ¼ in
19. Kondensor (CD-202)
Fungsi
: Mengubah fasa uap keluaran atas kolom destilasi menjadi
fasa cair
Jenis
: 1-2 shell and tube exchanger
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 1.614,8704 kg/jam
Diameter tube
: ¾ in
Jenis tube
: 10 BWG
Panjang tube
: 12 ft
Pitch (PT)
: 1 in Square pitch
Jumlah tube
: 52
Diameter shell : 10 in
20. Rebolier (RB-201)
Fungsi
:
Menaikkan
temperatur campuran Phenol dan CHP sebelum
dimasukkan ke kolom destilasi
Jenis
: 2-4 shell and tube exchanger
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 62,4270 kg/jam
Diameter tube
: 1 in
Jenis tube
: 10 BWG
Panjang tube
: 20 ft
Pitch (PT)
: 1 1/4 in Square pitch
Jumlah tube
: 14
Diameter shell : 8 in
Arifin Ferdinand B.Marpaung : Pembuatan Phenol Dari Cumene Hidroperoksida Dengan Katalis Asam Sulfat
Dengan Kapasitas 20.000 Ton/Tahun, 2009
USU Repository © 2008
21. Heater 1 (E-101)
Fungsi
: Menaikkan temperatur CHP sebelum dimasukkan ke reaktor
(R-101)
Jenis
: DPHE
Dipakai
: pipa 1/4 x 1/8 in IPS, 12 ft hairpin
Jumlah
: 1 unit
Kapasitas
: 42,5819 kg/jam
Panjang pipa
: 13,1863 ft
Jumlah