PRARANCANGAN PABRIK PARAXYLENE DARI PROSES SELEKTIVITAS DISPROPORSIONASI TOLUENE DENGAN KAPASITAS 300 000 TON TAHUN
commit to user
i
PRARANCANGAN PABRIK PARAXYLENE DARI
PROSES SELEKTIVITAS DISPROPORSIONASI TOLUENE
DENGAN KAPASITAS 300.000 TON/TAHUN
Oleh :
1. Monika Kurnia B. NIM : I1505002
2. Lanny Kurniawati NIM : I1505016
PROGRAM STUDI S1 NON REGULER TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
(2)
commit to user
ii
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK PARAXYLENE
DARI PROSES SELEKTIVITAS DISPROPORSIONASI TOLUENE DENGAN KAPASITAS 300.000 TON/TAHUN
Oleh : Monika Kurnia.B
NIM. I 1505002 Lanny Kurniawati
NIM. I 1505016 Dosen Pembimbing
Ir. Samun Triyoko NIP. 19470421 198501 1 001 Dipertahankan di depan Tim Penguji :
1. Dr.Sunu Herwi Pranolo,S.T.,M.T. 1. ………
NIP. 19690316 199802 1 001
2. Dr.Eng.Agus Purwanto,S.T.,M.T. 2. ………...
NIP. 19750411 199903 1 001
Disahkan,
Ketua Program Studi S1 Non Reguler Teknik Kimia
Ir. Paryanto M,S
(3)
commit to user
iii
Halaman Judul... i
Lembar Pengesahan ... ii
Kata Pengantar ... iii
Daftar Isi... iv
Daftar Tabel ... ix
Daftar Gambar... xi
Intisari ... xii
BAB I PENDAHULUAN ...1
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ... .1
1.2. Kapasitas Pabrik... .3
1.3. Lokasi Pabrik ... .8
1.4. Tinjauan Pustaka………....10
1.4.1 Macam-Macam Proses... 11
1.4.2 Kegunan Produk... 13
1.4.3 Sifat – sifat Fisis dan Kimia... 13
1.4.3.1 Sifat-sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku... 13
1.4.3.3 Sifat-sifat Fisis dan Kimia Produk ... 13
1.4.4 Tinjauan Proses... 16
BAB II DESKRIPSI PROSES ...17
2.1. Spesifikasi Bahan baku, Produk dan Katalis ... 17
(4)
commit to user
iv
2.1.3 Spesifikasi Produk... 18
2.2. Konsep Proses... 19
2.2.1 Dasar Reaksi... 19
2.2.2 Mekanisme Reaksi ... 20
2.2.3 Tinjauan Termodinamika... 20
2.2.4 Tinjauan Kinetika... 23
2.3. Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses... 24
2.3.1 Diagram Alir Proses... 24
2.3.4 Langkah Operasi ... 27
2.4.1 Tahap Penyiapan Bahan Baku ... 27
2.4.2 Tahap Reaksi dalam reaktor... 27
2.4.3 Tahap Pemurnian Hasil ... 28
2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas... 29
2.4.1 Neraca Massa ... 29
2.4.2 Neraca Panas ... 34
2.5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan ... 37
2.5.1 Tata Letak Pabrik... 37
2.5.2 Tata Letak Peralatan... 42
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ... 46
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM...75
4.1. Unit Pendukung Proses ... 75
(5)
commit to user
v
4.1.1.2 Air Umpan Boiler... 78
4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi... 79
4.1.1.4 Pengolahan Air... 80
4.1.1.5 Kebutuhan Air... 86
4.1.2 Unit Pengadaan Udara Tekan... 88
4.1.3 Unit Pengadaan steam ... 89
4.1.4 Unit Pengadaan Listrik ... 90
4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar... 96
4.1.6 Unit Refrigerasi... 97
4.2 Unit Pengolahan Limbah... 98
4.3. Laboratorium... 99
4.3.1 Laboratorium Fisik... 102
4.3.1.1 Prosedur Analisa Bahan Baku ……….…… 102
4.3.1.1.1 Densitas... 102
4.3.1.1.2 Viskositas... 102
4.3.1.1.3 Analisis Water Content... 103
4.2.2 Laboratorium Analitik... 104
4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan... 105
4.3.4. Peralatan Laboratorium ……… 105
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN... 106
5.1 Bentuk Perusahaan... 106
(6)
commit to user
vi
5.3.1 Pemegang Saham ... 112
5.3.2 Dewan Komisaris... 112
5.3.3 Dewan Direksi... 113
5.3.4 Staf Ahli ... 114
5.3.5 Penelitian dan Pengembangan... 114
5.3.6 Kepala Bagian ... 115
5.3.7 Kepala Seksi ……… 120
5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 120
5.4.1 Karyawan non shift ... 120
5.4.2 Karyawan Shift ... 121
5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ... 123
5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ... 124
5.6.1 Penggolongan Jabatan... 124
5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji ... 125
5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan... 126
5.8 Manajemen Perusahaan... 128
5.8.1 Perencanaan Produksi ... 129
5.8.2 Pengendalian Produksi... 130
BAB VI ANALISA EKONOMI...132
6.1 Penaksiran Harga Peralatan... 138
6.2 Penentuan Modal Tetap(Fixed Capital Investment)... 142
(7)
commit to user
vii
6.5. Keuntungan(Profit)... 161 6.6. Analisa Kelayakan ... 161 Daftar Pustaka... xiii Lampiran
(8)
commit to user
viii
Tabel 1.1. Perkembangan Data Impor Paraxylene di Indonesia ... 4
Tabel 1.2. Daftar Industri berbahan dasar Paraxylene ... 7
Tabel 2.1. Neraca MassaVaporizer... 29
Tabel 2.3. Neraca Massa Furnace ... 29
Tabel 2.4. Neraca Massa Reaktor ... 30
Tabel 2.5. Neraca Massa Falsh Drum ... 30
Tabel 2.7. Neraca Massa Menara Distilasi 1... 31
Tabel 2.8. Neraca Massa Menara Distilasi 2... 31
Tabel 2.8. Neraca Massa Crystallizer ... 32
Tabel 2.8. Neraca Massa Centrifuge... 32
Tabel 2.8. Neraca Massa Total... 33
Tabel 2.9. Neraca Panas Vaporizer... 34
Tabel 2.10. Neraca Panas Furnace ... 34
Tabel 2.11. Neraca Panas Reaktor ... 35
Tabel 2.12. Neraca Panas Flash Drum... 35
Tabel 2.13. Neraca Panas Menara Distilasi 1 ... 36
Tabel 2.14. Neraca Panas Menara Distilasi 2 ... 36
Tabel 2.15. Neraca Panas Crystallizer ... 37
Tabel 2.16. Neraca Panas Melter ... 37
Tabel 4.1. Kebutuhan Air Pendingin... 86
(9)
commit to user
ix
Tabel 4.4. Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas... 91
Tabel 4.5. Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan... 93
Tabel 4.6. Total Kebutuhan Listrik ... 95
Tabel 5.1. Jadwal Pembagian KelompokShift... 122
Tabel 5.2. Jumlah Karyawan Menurut Jabatan... 125
Tabel 5.3. Perincian Golongan dan Gaji Karyawan... 126
Tabel 6.1. Indeks Harga Alat... 138
Tabel 6.2. Harga dan Jumlah Alat-alat Proses ... 140
Tabel 6.3. Harga dan Jumlah Alat Utilitas... 147
Tabel 6.4. Physical Plant Cost(PPC) ... 149
Tabel 6.5. Fixed Capital Investment... 150
Tabel 6.6. Raw Material Inventory... 151
Tabel 6.7. Working Capital Invenstment... 152
Tabel 6.8. Biaya Bahan Baku... 153
Tabel 6.9. Daftar Gaji Karyawan ... 154
Tabel 6.10. Daftar Gaji Supervisi... 155
Tabel 6.11. Jumlah dan Penggajian Manajemen... 159
(10)
commit to user
x
Gambar 2.3. Diagram Alir Proses... 24
Gambar 2.3.1. Diagram Alir Proses ... 24
Gambar 2.3.2. Diagram Alir Kualitatif... 25
Gambar 2.3.3 Diagram Alir Kuantitatif... 26
Gambar 2.4. Tata Letak Pabrik ... 40
Gambar 2.5. Tata Letak Peralatan Proses ... 44
Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air... 85
Gambar 4.1 Skema Sistem Refrigerasi ... 97
Gambar 5.1. Struktur Organisasi Pabrik paraxylene... 111
Gambar 6.1. Chemical Engineering Cost Index... 139
(11)
commit to user
xi
Monika Kurnia B. dan Lanny Kurniawati, 2010, PRARANCANGAN
PABRIK PARAXYLENE DENGAN PROSES SELEKTIVITAS
DISPROPORSIONASI TOLUENE DENGAN BERKAPASITAS 300.000 TON/TAHUN.
Dewasa ini, paraxylene banyak digunakan sebagai bahan baku dasar bagi
pabrik penghasil dimetyl terephtalate (DMT) dan terephtalic acid (TPA) dimana
keduanya adalah perantara dalam produksi polyester. Selain itu, paraxylene banyak digunakan untuk bahan fiber, plasticizer, film, resin dan sebagainya.
Untuk memenuhi kebutuhan di dalam negeri dan dengan adanya peluang ekspor yang masih terbuka, maka dirancang pabrik Paraxylene dengan kapasitas 300.000 ton/tahun.
Pabrik ini direncanakan berdiri di Kota Cikarang, Jawa Barat, pada tahun
2014. Pabrik dibangun di atas tanah dengan luas 61.000 m2. Pemilihan lokasi
tersebut didasarkan pertimbangan penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja, dan ketersediaan sarana-sarana pendukung lain. Pabrik beroperasi selama
24 jam per hari, dan 330 hari per tahun dengan waktushut downsatu bulan.
Paraxylene dibuat dari Toluene dan dan bahan pembantu Hidrogen dengan katalis Zeolit HZSM-05 pada suhu 400 - 470 ºC dan tekanan 21 atm dalam
reaktor fixed bed multitube dengan kondisi non-isothermal non-adiabatic. Bahan
baku yang dibutuhkan adalah toluene 97,8 % berat. Konversi untuk reaksi ini 31%. Reaksi pembentukan Paraxylene berlangsung secara endotermis, sehingga diperlukan pemanas. Tahap proses meliputi tahap penyimpanan bahan baku, tahap penyiapan bahan baku, dan tahap pembentukan produk. Pembentukan produk dilakukan dengan proses disproporsionasi Toluene. Produk yang dihasilkan adalah paraxylene dengan kemurnian 99,5 % berat.
Unit pendukung proses pabrik meliputi unit pengadaan air pendingin dan air proses sebanyak 13026995,3343 kg/jam, unit pengadaan air konsumsi umum dan
sanitasi sebanyak 742,9167 kg/jam, udara tekan sebanyak 100 m3/jam, tenaga
listrik sebesar 2500 kW, dan bahan bakar sebanyak 4745,4225 L/jam. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku, produk, air, serta pengolahan limbah.
Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan
struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian
jam kerja yang terdiri dari karyawanshiftdannon-shift. Jumlah kebutuhan tenaga
kerja sebanyak 150 orang.
Dari hasil analisis ekonomi diperoleh ROI (Return of Investment) sebelum
dan sesudah pajak sebesar 58,69% dan 44,01%, POT (Pay Out Time) sebelum dan
sesudah pajak selama 1,46 tahun dan 1,85 tahun, BEP (Break Even Point)
41,00%, dan SDP (Shut Down Point) 21,03%. Sedangkan DCF (Discounted Cash
Flow) sebesar 22,06 %. Berdasarkan hasil evaluasi diatas, maka pabrik Paraxylene
dari Toluene dengan kapasitas 300.000 ton/tahun dinilai layak didirikan karena memenuhi standar persyaratan pendirian suatu pabrik.
(12)
commit to user
xii
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat dan kasih-nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Paraxylene dengan Proses Selektivitas Disproporsionasi Toluene dengan Berapasitas 300.000 Ton/Tahun”.
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun material dari berbagai pihak. Oleh karena itu sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bp. Ir. Arif Jumari, M.Sc. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS 2. Bp. Ir. Samun Triyoko, selaku dosen pembimbing yang telah bersedia
membimbing dalam penyusunan tugas akhir.
3. Bp. Dr.Sunu H. Pranolo dan Dr.Eng.Agus Purwanto S.T.,M.T selaku dosen penguji
4. Segenap Civitas Akademika, atas semua bantuannya.
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya.
Surakarta, Oktober 2010 Penulis
(13)
commit to user
elg Pandirian Pabrik
!
! " " # # y # $
! " " y " "
! % y
u ! ! #u y ! "
y & '(() *" ! + ! +"+ ! !
y
u y !& , y
$u + - ! + + " " ! . "" ! ! " y ! + y ! ! y %y! % - -- ! % #u + &
/01 02yl343 u1, 4 dimetyl benzene+ ! + ! u !"
xylene y + & ,w ! % xy+ y
! ! ! + dimetyl terephtalate
5,678 erephtalic acid 57 98 y + +
" !
"+y ! &
: y
+
polyethylene terephtalate 5;78& ,67 # +
! polybutylene terephtalate 5<78& =+ % xy+ y
- % +! $ z% - +% ! ! y
(14)
commit to user
@ AB CDE pFGF HylIJ I K LCM N DO DE D P QRC S AE RTCU DB OCE VIJW IJ I U AM C RCD UCB CT U CXu LNYZQO L AXNY ODS D C yCER PuRC LAE XDER MC RD LASM Q CXCE MCT CE ODS D C yCERB CDE KSDUCBEyC[
►Alkyl benzene
Bahan ini digunakan untuk membuat deterjen dan unadictive minyak pelumas.
►Styrene
Styrene dibuat dari ethyl benzene yang berasal dari benzene. Styrene berfungsi sebagai pembuat SBR, elastomer untuk keperluan industri karet sintesis.
►Cumene
Bahan ini digunakan untuk pembuat phenol. Dimana bahan ini untuk membuat berbagai lem dan bahan kimia lain seperti indikator phenol phtalein.
Disamping bahan-bahan tersebut diatas, masih banyak lagi kegunaan benzene. Namun dewasa ini ternyata benzene dan paraxylene masih merupakan bahan impor dari luar negeri, sehingga dengan berdirinya pabrik ini diharapkan semakin memacu pertumbuhan industri lain yang memerlukan bahan dasar benzene dan paraxylene diharapkan dapat meningkatkan pendapatan Negara melalui ekspor paraxylene dan
benzeneuntuk memenuhi kebutuhan bahan petrokimia dunia.
Meskipun saat ini kita menyadari bahwa negeri dalam mengalami ketidakstabilan ekonomi, tetapi hal ini diperkirakan tidak akan berjalan
(15)
commit to user
terus-menerus. Dalam pertimbangan diatas, maka sangatlah tepat sekarang ini bagi para investor untuk menanamkan modalnya guna mendirikan paraxylene dan benzene di Indonesia.
Selain pertimbangan diatas, pendirian pabrik ini juga didasarkan pada hal-hal sebagai berikut:
1. Menciptakan lapangan kerja baru, yang berarti turut mengurangi jumlah pengangguran.
2. Memacu pertumbuhan industri-industri baru yang menggunakan bahan baku paraxylene dan benzene.
3. Mengurangi ketergantungan pada Negara asing.
4. Meningkatkan lapangan pendapatan Negara dari sektor industri, serta menghemat devisa Negara
5. Meningkatkan kualitas sumber daya manusia Indonesia lewat alih teknologi.
1.2 Kapasitas pabrik
Pabrik paraxylene ini direncanakan didirikan pada tahun 2014. penentuan kapasitas produksi pabrik perlu memerhatikan beberapa faktor yaitu:
1. Proyeksi kebutuhan paraxylene di Indonesia
Pada tabel 1.1 dapat dilihat bahwa kebutuhan impor paraxylene di Indonesia cukup besar. Walaupun pada tahun 2003 terjadi penurunan, tetapi pada tahun 2004 jumlah impor kembali meningkat.
(16)
commit to user
Di Indonesia belum ada perusahaan yang memproduksi paraxylene dalam jumlah skala besar. Sampai saat ini industri intermediate di Indonesia masih tergantung pada Chandra Asri, Pertamina dan produsen di luar negeri .
Tabel 1.1. data impor paraxylene
Tahun Import (kg/tahun)
2000 934340363
2001 821020745
2002 976578944
2003 564054701
2004 778159171
2005 866435698
\]^ _`r : “Statistik Perdagangan Luar Negeri”, Badan Pusat Statistik 2002-2005, BPS Semarang.
(17)
commit to user
Dengan menggunakan metode Least Square y = bx + a, maka dapat diperkirakan kebutuhan import paraxylene (kg/tahun) sebagai berikut :
Kenaikkan harga dianggap linier : y = bx + a
X Y X2 XY
2000 934340363 4000000 1868680726000.00 2001 821020745 4004001 1642862510745.00 2002 976578944 4008004 1955111045888.00 2003 564054701 4012009 1129801566103.00 2004 778159171 4016016 1559430978684.00 2005 866435698 4020025 1737203574490.00
12015 4940589622 24060055 9893090401910.00
abcder : “Statistik Perdagangan Luar Negeri”, Badan Pusat Statistik 2002-2005, BPS Semarang. ∑y = na + b∑x
∑xy = a∑x + b∑x2 4940589622 = 6 a + 12015 b
9893090401910 = 12015 a + 24060055 b Maka : b = -25160922,6
a = 51208179053 sehingga diperoleh persamaan : y = -25160922,6 x + 51208179053
(18)
commit to user pada tahun 2014 :
y = -25160922,6 x + 51208179053 = -25160922,6 (2014) + 51208179053 = 534080994,0952
Gambar 1.1. Grafik Kebutuhan Paraxylene di Indonesia Setiap Tahun Permintaan paraxylene di Indonesia naik 1,12% tiap tahunnya dan pada tahun 2007 kebutuhan yang harus dipenuhi adalah 710207452,1 kg, sehingga kebutuhan paraxylene di Indonesia pada tahun 2014 diperkirakan mencapai 534.080.994,0952 kg.
(19)
commit to user
Tabel 1.2. Daftar industri berbahan dasarpfg fhyli ji 2002
Produk Perusahaan Kapasitas Produksi (ribu ton/tahun) PTA Amoco Mitsui PTA
Indonesia
Bakrie Kasei Corp. Pertamina
Polysindo Eka Perkasa
400 600 225 350 420 PET Resin
Bakrie Kasei Corp.
(bottle grade) Indorama Syntetics Petnesia Resindo Polypet Karyapersada 50 79 75 84 55 (Nakajima, 2002) Dari tabel 1.2. dapat dilihat bahwa pada tahun 2002 produksi bahan kimia berbahan baku kf g fhyli ji sangat besar. Diperkirakan pada tahun 2014 produksinya sebanding dengan impor kfgfhylin i. Oleh karena itu perlu didirikan pabrikparaxylene yang dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri maupun untuk di ekspor.
2. Ketersediaan bahan baku
Bahan baku merupakan kebutuhan utama bagi kelangsungan operasi suatu pabrik, sehingga pengadaan bahan baku harus benar-benar
(20)
commit to user
diperhatikan. Bahan baku yang dipergunakan adalah toluene. Di Indonesia, toluene di produksi oleh PT Pertamina UP IV Cilacap.
3. Kapasitas yang mengutungkan
Produksi minimal lmrmnylopo di Indonesia diproduksi oleh Pertamina berkapasitas 270.000 ton/tahun. Berdasarkan pertimbangan tersebut, maka kapasitas pabrik Paraxylene yang dipilih sebesar 300.000 ton/tahun. yang diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri dan kelebihannya dapat diekspor.
1.3 Lokasi Pabrik
Pemilihan lokasi pabrik merupakan hal yang penting dalam pendirian suatu pabrik. Hali ini menyangkut kelangsungan pabrik dari segi operasional dan ekonomis pabrik. Lokasi yang dipilih untuk pendirian pabrik lmq mnylopo dari bahan baku toluene ini direncanakan di kawasan Industri Jababeka, Cikarang, Jawa Barat. Pemilihan lokasi tersebut berdasarkan pertimbangan sebagai berikut:
1. Dekat dengan daerah pemasaran
Pemilihan lokasi pabrik di Cikarang mengingat daerah tersebut telah dan akan didirikan pabrik-pabrik kimia yang membutuhkan lmq mnylo po dalam jumlah yang cukup besar, misalnya:
a.PT Bakrie Kasei Corp.
Produksi PTA : 600.000 ton/tahun b. PT Amoco Mitsui PTA Indonesia
(21)
commit to user Produksi PTA : 400.000 ton/tahun
(Nakajima, 2002) 2. Bahan Baku dan bahan pembantu
Bahan baku memegang peranan penting, dimana proses produksi pabrik sangat tergantung pada ketersediaan bahan baku ini. Lokasi pabrik yang dekat dengan bahan baku lebih menguntungkan. Untuk bahan baku pabrik ini sebagian dipasok dari PT Pertamina dan sisanya masih didatangkan dari luar negeri, tetapi untuk bahan pembantu yaitu hidrogen dapat dipenuhi dari dalam negeri, yaitu dari PT Air Product Indonesia yang belokasi di Cikarang
3. Utilitas
Cikarang merupakan kawasan industri yang telah dilengkapi dengan sarana air dan listrik. Air dapat diperoleh dari PT Kawasan Industri Jababeka, Tbk. Listrik dapat diperoleh dari PT Cikarang Listrindo.
4. Tenaga kerja
Tenaga kerja yang dibutuhkan dapat dipenuhi dari daerah Cikarang dan sekitar wilayah Jabotabek.
5. Kebijakan pemerintah
Sesuai kebijakan pemerintah tentang kebijakan pengembangan industri, Cikarang telah dijadikan sebagai kawasan industri. Sehingga faktor-faktor lain seperti iklim, karakteristik lingkungan, dampak sosial serta hukum telah diperhitungkan.
(22)
commit to user
1.4 Tinjauan Pustaka
Xylene adalah homolog dari C8benzene dirumuskan dengan rumus moleku C8H10. Sedangkan ketiga isomer dari xylene adalah ortoxylene, monoxylene, paraxylene, dimana perbedaan dari ketiga isomer tersebut adalah terletak pada posisi dari kedua gugus metilnya pada gugus benzene. Di antara ketiga isomer di atas yang paling penting peranannya adalah paraxylene. Dimana pada reaksi oksidasi paraxylene akan didapati (TPA) atau (DMT) dan selajutnya apabila TPA direaksikan dengan ethylene glycol akan didapatkan polyethylene terephatate yang banyak digunakan dalam industri plastik, tekstil, ban, fiber ataupun resin. (www.epchem.com)
Sedangkan jika dikehendaki juga dapat di ambil metaxylene dan ortoxylene sebagai hasil samping, dimana kegunaan dari kedua isomer xylene di atas adalah sebagai berikut:
Orthoxylene
Bahan ini dapat digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan phtalic anhydride (PA). Dimana pada konversi lebih lanjut akan dirubah menjadi polyester resin dan alkyl resin yang sangat berguna bagi industri cat, tinta cetak, dan coating. Kecuali itu, phtalic anhydride juga berfungi sebagai bahan baku dalam pembuatan dioctyl phthalate (DOP) ynag banyak berfungsi sebagai plasticizer.
(23)
commit to user
Plasticizer juga banyak berperan dalam bidang-bidang industri seperti industri kabel, plastik, resin dan sebagainya.
Metaxylene
Bahan ini dapat digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan isophtalic acid yang pada konversi lebih lanjut akan diubah menjadi polyester resin dan alkyl resin juga. Di samping itu, metaxylene juga digunakan untuk isphtalonytril sebagai obat pembasmi jamur.
1.4.1. Macam – macam proses
Proses utama pembentukan xylene dari toluene ada dua, yaitu transkilasi dan disproporsionasi,
1. Transalkilasi
Transalkilasi merupakan reaksi toluene dengan C9aromatik menghasilkan xylene. Reaksinya dapat ditulis sebagai berikut:
C6H5CH3+ C6H4(CH3)2 2 C6H4(CH3)2 C6H4(CH3)2+ C6H6 C6H5CH3+ C8H10
Salah satu proses komersial pembuatan xylene yang menggunakan transalkilasi yaitu Tatoray process. Dikembangkan pertama kali oleh Toray dan dilisensi oleh UOP. Pada proses ini toluene atau campuran toluene dan C9aromatik direaksikan dalam fixed bed reactor berisi katalis dengan TA-4 dengan bantuan gas hidrogen. Reaksi berlangsung pada suhu 350-400C dan tekanan 10-50 atm. Konversi toluene berkisar 40-50%. Rasio produk
(24)
commit to user
xyelene dan benzene yang dihasilkan dari toluene berubah-ubah tergantung dari komposisi umpan.
2. Disproporsionasi
Disproporsionasi merupakan reaksi 2 mol toluene menjadi 1 mol benzene dan 1 mol xylene. Reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut:
2 C6H5CH3 C8H10+ C6H6
Mobil telah mengembangkan beberapa proses, yaitu: 1. Low Temperature Disproportionation
Dikembangkan pertama kali pada tahun 1970. Proses ini merupakan proses umpan cair dengan menggunakan katalis zeolit. Hidrogen tidak diperlukan dalam proses ini. Reaksi berlangsung pada tekanan 4,5 Mpa dan suhu awal 127C. Untuk menjaga konversi toluene karena terjadi deaktivasi katalis maka suhu di naikkan hingga 315C dimana katalis harus di regenerasi. Umur katalis kurang lebih 1, 5 tahun.
2. Mobil Toluene Disproportionation(MTDPProcess)
Dikembangkan pada pertengahan pada tahun 1970. Umpan pada fase gas direaksikan dengan ZSM-5type zeolites pada suhu 390-495C. Konversi toluene 48% berat dengan selektivitasparaxylene24 %.
3. Mobil Selective Toluene Disproportionaton(MSTDPProcess)
(25)
commit to user
Dikembangkan pada akhir 1980-an dengan menggunakan HZSM-5 yang telah dipretreatment, selektivitas paraxylene dapat dinaikkan hingga 80-90 dengan konversi toluene 31 %. Reaksi berlangsung pada suhu 400 - 500C dan tekanan 2,0 - 3,4 Mpa.
(Kirk-Othmer, 1991) Pada perancangan pabrik paraxyelene ini dipilih selective toluene disproportionation process dengan pertimbangan:
- selektivitas paraxylene yang dihasilkan lebih tinggi pada konversi toluene yang rendah, sehingga lebih mudah dan murah dalam pemurnian produk.
1.4.2. Kegunaan Produk
Paraxylene digunakan secara luas sebagai bahan industri tekstil, plasticizer dan polyester fiber. Sedangkan benzene banyak digunakan pada industri garmen, farmasi, pembuatan bahan kimia lain, dan banyak juga digunakan pada sektor pertanian untuk membuat pestisida.
1.4.3. Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku dan produk
1. Toluene
a. Sifat Fisis
Boiling Point : 114,63C Melting Point : -94,95C
(26)
commit to user Critical Point Pressure : 41, 09 bar Critical Temperature : 318,64C b. Sifat Kimia
Toluene merupakan derivat dari benzene yang memiliki sifat kimia dari benzene. Adapun sifat kimianya adalah:
Jika gas chlor dialirkan dalam toluene yang mendidih dengan bantuan sinar UV, maka gugus H di dalam gugus metil tergantikan gugus Cl
jika gas chlor dialirkan pada suuhu kamar dengan bantuan katalisator Fe, maka atom hidrogen dalam siklis yang tergantikan.
jika toluene direaksikan dengan HNO3 dan H2SO4 pekat, akan terbentuk nitrotoluene dan jika diteruskan akan terjadi tri nitro toluene (TNT)
Jika toluene dioksida maka akan terbentuk benzaldehid dan bila dilanjutkan akan terbentuk asam benzoat
jika direaksikan dengan asam sulfat berasap, maka akan terbentuk toluene sulfonat.
2. Paraxylene (C6H4(CH3)2) a. Sifat Fisis
Boiling Point : 242,36C Melting Point : 13,26C Critical Point Pressure : 35, 11 bar
(27)
commit to user Critical Temperature : 343,11C b. Sifat kimia
Reaksi Sulfonasi
Reaksi sulfonasi pada senyawa xylene terjadi sangat lambat dan memungkinkan pemecahan xylene.
Reaksi Oksidasi
Jika Xylene dioksidasi maka akan membentuk asam phthalate, terephtalate dan isophtalate.
3. Benzene (C6H6) a. Sifat fisis
Boiling point : 80,09oC Melting point : 3,53oC Critical point pressure : 49, 98 bar Critical temperature : 289,01oC b. Sifat kimia
Ilmuwan August Kekule mengemukakan jika dilihat dari rumus molekul benzene, maka benzene akan nampak seperti senyawa olefin yang tidak jenih namun ternyata dengan penmabahan larutan Br dan KMnO4, benzene tidak membentuk gugus –OH. Hal ini menunjukkan bahwa benzene bukan senyawa alkalis, tetapi benzene memiliki gugus H yang berkedudukan sama
(28)
commit to user
dengan -OH. Sehingga disimpulkan bahwa senyawa benzene terbentuk cincin.
Adapun reaksi dalam benzene adalah :
Adisi hidrogen dengan katalisator Ni dan Pt membentuk sikloheksan
Dengan chlor terbentuk chlorobenzene dengan katalis serbuk Fe
Jika benzene direaksikan dengan HNO3 pekat dan H2SO4akan terbentuk nitrobenzene
Jika benzene direaksikan dengan asam sulfat berasap maka akan terbentuk bezene sulfonat
1.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum
Pembuatan paraxylene dari toluene dengan proses selektivitas disproporsionasi toluene merupakan reaksi katalitik fase gas. Reaksi ini merupakan reaksi endotermis.
Reaksi berlangsung dalam reaktor fixed bed multitube menggunakan katalis HZSM – 5 type zeolite pada suhu 400 – 470oC dan tekanan 21 atm.
Pemisahan produk keluar reaktor menggunakan dua menara distilasi. Sebagai hasil atas menara distilasi pertama adalah benzene, sedangkan produk xylene didapat dari hasil bawah menara distilasi kedua
(29)
commit to user
yang kemudian diteruskan ke unit kristalisasi untuk diambil paraxylene – nya.
BAB II
DESKRIPSI PROSES
2.1. SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK 2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku
Toluene
Rumus Molekul : C6H5CH3
Bentuk : cair
Kenampakan : jernih
Kemurnian : min 97,8 % wt Impuritas
- Benzene : max 2,2 % wt Berat Molekul : 92, 141 g/mol Titik didih : 110,625C Titik beku : -94,97C
2.1.2. Spesifikasi Bahan Pembantu a. Hidrogen
(30)
commit to user
Fasa : gas
Kenampakan : tidak berwarna Kemurnian : min 98,4 % wt
Impuritas
- Metana (CH4) : max 1,6 % wt Berat Molekul : 2, 016 g/mol Titik didih : -252,7C Titik beku : -259,15C
b. Katalis Zeolite HZSM-5
Fasa : padat
Bentuk : granular
Diameter : 0,738 cm Ukuran pori –pori : 2 – 4,3 Ả Bulk density : 0, 686 g/cm3
2.1.4. Spesifikasi Bahan Produk a. Paraxylene
Rumus molekul : C8H10
Fasa : cair
Kenampakan : jernih
Kemurnian : min 99,5 %wt Impuritas
(31)
commit to user - m-xylene : max 0,30 % wt - o-xylene : max 0,15 % wt - toluene : max 0,05 % wt Titik didih : 242,36C Titik Beku : 13,26C Berat Molekul : 106,167 g/mol
b. Benzene
Rumus molekul : C6H6
Fasa : cair
Kenampakan : jernih
Kemurnian : min 99,7%wt Impuritas
- Toluene : max 0,3 % wt Titik didih : 80,09oC Titik Beku : 3,53oC Berat Molekul : 78,114 g/mol
2.2 Konsep Proses 2.2.1 Dasar reaksi
Pembuatan paraxylene dari toluene dengan proses selective toluene disproportionation dapat dituliskan sebagai berikut :
(32)
commit to user
Proses disproporsionasi pada prinsipnya adalah pemindahan gugus alkyl dari senyawa aromatis yang satu ke senyawa aromatis yang lain. Pada proses ini konversi toluene mencapai 31 %. Jadi dalam reaksi ini 2 mol toluene akan pecah menjadi 1 mol xylene dan 1 mol benzene. Dengan selectivitas paraxylene didalam xylene mencapai 90%.(Kirk – Othmer, 1991)
2.2.2. Mekanisme Reaksi
Pembuatan xylene dan benzene dari toluene merupakan reaksi katalitik. HZSM – 5 type zeolite sebagai katalis berpengaruh pada ikatan gugus alkyl dengan aromatisnya menyebabkan ikatan menjadi lemah dan gugus alkyl akan lepas menjadi gugus alkyl radikal bebas, kemudian gugus alkyl akan menyerang aromatis lain. Toluene direaksikan dalam reaktor berisi katalisator dengan penambahan hydrogen. Penambahan hidrogen ini bertujuan untuk mengurangi terjadinya penyumbatan pori – pori katalis.
Reaktor yang digunakan adalah reaktor fixed bed multitube. Sebelum masuk reaktor, suhu harus dinaikkan dalam furnace. Reaksi berjalan endotermis.
Mekanisme reaksi disproporsionasi toluene menjadi benzene dan xylene adalah sebagai berikut, dengan S adalah permukaan aktif katalis.
Toluene + SToluene S
Toluene S + Toluenebenzene S + Xylene (Surface reaction “eley – Rideal mechanism”)
(33)
commit to user Benzene SBenzene + S
TolueneBenzene + xylene
2.2.3. Tinjauan Termodinamika
Reaksi pembuatan xylene dan benzene
Berdasarkan data dan stelah dilakukan perhitungan, didapat harga perubahan entalphi pada suhu 25oC sebesar 50, 4316 kJ/mol. Harga entalphi positif menandakan reaksi pembuatan xylene dan benzene merupakan reaksi endotermis.
Untuk menentukan sifat reaksi apakah berjalan eksotermis atau endotermis maka perlu perhitungan dengan menggunakan panas pembentukan standar (∆H0
f ) pada 1 atm dan 298oK dari reaktan dan produk.
∆H0
298 = ∆Hf0produk - ∆Hf0reaktan Diketahui data – data pada suhu kamar :
∆H0
f C6H5CH3` = 50,2089 kJ/mol ∆H0
f C6H6 = 133,3248 kJ/mol ∆H0
f m-C8H10 = 67,3116 kJ/ mol ∆H0
f o-C8H10 = 69,1095 kJ/mol ∆H0
fp-C8H10 = 68,0116 kJ/mol
Jika ∆H = (-) maka reaksi bersifat eksotermis Jika ∆H = (+) maka reaksi bersifat endotermis
(34)
commit to user Untuk reaksi ini :
∆H0
298 = ∆Hf0produk - ∆Hf0reaktan = 0.5 x (∆H0
f C6H6+ ( 0.11 x ∆H0f m-C8H10+ 0.02 x ∆H0f o-C8H10 + 0.87 x ∆H0
f p-C8H10)) - ∆H0f C6H5CH3 = 50, 4318 kJ/mol
= 50.431, 8 J/kmol
Dengan demikian reaksi yang berlangsung adalah reaksi endotermis yang membutuhkan panas.
Ditinjau dari energi bebas Gibbs (∆G0) pada suhu 2980K (250C) : ∆G0
298 = ∆G0produk - ∆G0reaktan Diketahui data – data pada suhu kamar :
∆G0 C6H5CH3` = 121,6827 kJ/mol ∆G0 C6H6 = 120,3236 kJ/mol ∆G0 m-C8H10 = 115,5576 kJ/ mol ∆G0 o-C8H10 = 118,3924 kJ/mol ∆G0p-C8H10 = 113,7236 kJ/mol
Jika ∆G = (-) maka reaksi Berlangsung Jika ∆G = (+) maka reaksi tidak berlangsung
(Carl L Yaws, 1999) ∆G0 = ∆G0produk - ∆G0reaktan
= 0.5 x (∆G0C6H6+ ( 0.11 x ∆G0m-C8H10+ 0.02 x ∆G0 o-C8H10 + 0.87 x ∆G0p-C8H10)) - ∆G0 C6H5CH3
(35)
commit to user ∆G0 = -1,0742 kcal/gmol
∆G0 = -1074,2 kcal/Kgmol ln K = -∆Gf0/ (RT)
= 1074,2 / (1,987 x 298) ln K = 1,814103
K = 6,135571
Harga konstanta kesetimbangan kecil, berarti reaksi yang berlangsung reversible (bolak balik). Dengan demikian reaksi Disproporsionasi Toluene adalah reaksi yang bersifat endotermis dan reversible (bolak balik).
2.2.4. Tinjauan Kinetika
Persamaan kecepatan reaksi disproporsionasi toluene menjadi xylene dapat ditulis sebagai berikut :
2A B + C
Persamaan kecepatan reaksi :
-rA
r s A C B A
P
k
P
kad
K
P
P
P
k
.
.
1
)
.
(
2
k = 1146 exp (2442 / T) kad = exp (671/T)
K = 123exp (779/T) kc = 0,14 exp (1995 /T) Dimana :
A : toluene B : benzene C : xylene
(36)
commit to user
-rA : laju reaksi, kgmol toluene/(kg katalis. jam)
k :konstanta kecepatan reaksi, kgmol/ (kg katalis. Jam.atm2) kad : konstanta kecepatan reaksi penyerapan toluene, atm-1 K : konstanta kesetimbangan reaksi
kc : konstanta kesetimbangan penyerapan xylene, atm-1 PA,B,C : tekanan parsial toluene, benzene, xylene; atm T : temperatur,oK
(Trans IChemE, Part A, Oktober 2004)
2.3 Diagram Alir Proses 2.3.1. Diagram Alir Proses
Diagram alir proses dapat dilihat pada gambar 2.1.
2.3.2. Diagram Alir Proses Kualitatif
Diagram alir proses dapat dilihat pada gambar 2.2.
2.3.3. Diagram Alir proses Kuantitatif
(37)
(38)
(39)
(40)
commit to user
2.3.4. Langkah Operasi
Proses pembuatan paraxylene dari bahan baku toluene dapat dibagi dalam tiga tahap, yaitu :
1. Tahap penyiapan bahan baku
Toluene (C7H8) sebagai bahan baku dengan kemurnian 97,8% dipompa menggunakan pompa (P-01) dari tangki bahan baku (T - 01), menuju vaporizer (V - 01) untuk diuapkan. Kemudian dari vaporizer masuk kedalam furnace (F-01) hingga suhu 357oC, kemudian dari furnace dinaikkan tekanannya di kompresor (K -01) dan (K – 02) hingga tekanan 21 atm dan suhunya naik menjadi 470oC untuk menyesuaikan suhu dan tekanan di reaktor (R - 01) .
Hidrogen sebagai bahan pembantu dimasukkan pada awal proses bersama dengan umpan uap toluene. Hidrogen tidak ikut bereaksi dan dipisahkan dari senyawa – senyawa lain di dalam flash drum (FD-01).
2. Tahap reaksi dalam reaktor
Gas umpan reaktor (R -01) yang bersuhu 470oC dan tekanan 21 atm dimasukkan secara kontinyu ke dalam reaktor fixed bed multitube non-adiabatis non-isothermal yang menggunakan katalis zeolite tipe HZSM – 5. Reaksi yang terjadi didalam reaktor reaksi endotermis.
(41)
commit to user
3. Tahap pemurnian hasil
Tekanan hasil keluaran reaktor (R - 01) diturunkan suhunya dengan heat exchanger (HE-01) dan diturunkan tekanannya dengan throttling valve hingga 1,1 atm sebelum masuk Flash drum (FD - 01). Di Flash drum terjadi pemisahan antara fraksi yang condensable dan non condensable. Fraksi non-condensable yang berupa hidrogen, metana dan campuran toluene dan xylene yang terikut keatas dialirkan ke unit utilitas untuk dimanfaatkan sebagai bahan bakar boiler dan sisanya di umpankan ke menara distilasi (D - 01).
Dari menara distilasi 1 (D - 01) diperoleh benzene sebagai distilat. Benzene kemudian didinginkan oleh cooler (CL - 01) lalu disimpan ditangki penyimpanan produk benzene (T -02). Hasil bawah menara distilasi 1 diumpankan ke menara distilasi 2 (D - 02). Toluene yang keluar sebagai distilat direcycle kembali ke reaktor (R - 01), hasil bawahnya dimasukkan ke kristaliser (CR - 01) untuk mengkristalkan paraxylene.
Paraxylene yang telah mengkristal dipisahkan dari mother liquor dengan menggunakan centrifuge (CF - 01). Lalu kristal paraxylene dilelehkan di melter (MT - 01) sebelum disimpan di tangki penyimpan produk paraxylene (T - 03).
(42)
commit to user
2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas 2.4.1. Neraca Massa
Basis : 1 jam operasi Satuan : kilogram 1. Vaporizer (V-01)
Komponen input output Benzene 1914,5500 1914,5500 Toluene 83415,0570 83415,0570
total 85329,6070 85329,6070
2. Furnace (F-01)
Komponen input output
Arus 3 Arus 10
Benzene 1914.5500 95.2071461 2009,7572 Toluene 83415.0570 165794.8297 249209,8866 Paraxylene 0.0000 0.0000 0,0000 Metaxylene 0.0000 0.0000 0,0000
Oxylene 0.0000 0.0000 0,0000
Hidrogen 2720.8472 0.0000 2720,8472
Metana 43.3611 0.0000 43,3611
jumlah 88093.8153 165890.0368 253983,8521 253983,8521
(43)
commit to user 3. Reaktor (R-01)
Komponen input output
Benzene 2009,7572 34756,9180 Toluene 249209,8866 171955,1110 Paraxylene 0,0000 38721,6249 Metaxylene 0,0000 4895,8376
Oxylene 0,0000 890,1523 Hidrogen 2720,8472 2720,8472
Metana 43,3611 43,3611 jumlah 253983,8521 253983,8521
4. Flash Drum (FD-01) Komp
Input (Arus 3)
output
Arus 4 Arus 5 Benzene 34756,9180 3021,2026 31735,7154 Toluene 171955,1110 5399,2315 166555,8795 Paraxylene 38721,6249 842,8370 37878,7879 Metaxylene 4895,8376 57,9185 4837,9191
Oxylene 890,1523 8,2005 881,9518
Hidrogen 2720,8472 2720,8472 0,0000
Metana 43,3611 43,3611 0,0000
(44)
commit to user 5. Menara Destilasi 1 (MD-01)
Komp
Input (Arus 5)
output
Arus 6 Arus 7 Benzene 31735,7154 31640,5082 95,2071 Toluene 166555,8795 95,2071 166460,6724 Paraxylene 37878,7879 0,0000 37878,7879 Metaxylene 4837,9191 0,0000 4837,9191
Oxylene 881,9518 0,0000 881,9518
Hidrogen 0,0000 0,0000 0,0000
Metana 0,0000 0,0000 0,0000
Jumlah 241890,2537 31735,7154 210154,5383
6. Menara Destilasi 2 (MD-02) Komp
Input (Arus 7)
output
Arus 8 Arus 9
Benzene 95,2071 95,2071 0,0000
Toluene 166460,6724 165794,8297 665,8427 Paraxylene 37878,7879 0,0000 37878,7879 Metaxylene 4837,9191 0,0000 4837,9191
Oxylene 881,9518 0,0000 881,9518
Hidrogen 0,0000 0,0000 0,0000
(45)
commit to user
Jumlah 210154,5383 165890,0368 44264,5015
7. Crystallizer (CR-01)
Komponen Input Output
Toluene 665,8427 665,8427 Paraxylene 37878,7879 37878,7879 Metaxylene 4837,9191 4837,9191
Oxylene 881,9518 881,9518 Jumlah 44264,5015 44264,5015
8. Centrifuge (CF-01) Komp
Input (Arus 9)
output
Arus 11 Arus 12
Toluene 665,8427 649,4054 16,4373
Paraxylene 37878,7879 189,3939 37689,3939 Metaxylene 4837,9191 4724,2828 113,6364
Oxylene 881,9518 825,1336 56,8182
(46)
commit to user
Neraca Massa Total
KOMPONEN
input
output
arus 6 Arus 8 arus 12 arus 13
Benzene 1914,5500 3021,2026 31640,50822 0,0000 0,0000 Toluene 83415,0570 5399,2315 95,2071 649,4054 16,4373 Paraxylene 0,0000 842,8370 0,0000 189,3939 37689,3939 Metaxylene 0,0000 57,9185 0,0000 4724,2828 113,6364
Oxylene 0,0000 8,2005 0,0000 825,1336 56,8182
Hidrogen 2720,8472 2720,8472 0,0000 0,0000 0,0000
Metana 43,3611 43,3611 0,0000 0,0000 0,0000
Jumlah 88093,8153
12093,5984 31735,7154 6388,2157 37876,2857
(47)
commit to user
2.4.2. Neraca Panas
Basis : 1 jam operasi Satuan : kilojoule 1. Vaporizer (V-01)
komponen input Output
Q umpan
709547,8415 0,0000 Q heating
0,0000 12746962,2958 Q vap
0,0000 51728578,3979 Q pemanas
182587507,4817 0,0000 Q pem out
0,0000 118821514,6295
total
183297055,3233 183297055,3233
2. Furnace (F-01)
komponen input Output
Q umpan 12152057,3895
88503962,5858 Q beban pemanas 76351905,1963
(48)
commit to user 3. Reaktor (R-01)
komponen input output
Q umpan 386200581,2423 Q2 386413589,2332 Q beban
pemanas 64041517,9492 Qr 63828509,9583
total 450242099,1915 Total 450242099,1915
4. Flash Drum (FD-01)
komponen input output
Q umpan 78854720,3863 Qtop 7000915,8003 Qbott 17725432,6776 Q vapor 54128371,91
(49)
commit to user 5. Menara Destilasi 1 (MD-01)
Panas masuk ( kJ/jam ) Panas keluar ( kJ/jam )
Qumpan 36832102,3170 Qdestilat 3219183,5554 Q reboiler 104914852,2770 Qbottom 37084600,6815
Qkondenser 101443170,3572
Jumlah 141746954,5940 Jumlah 141746954,5940
6. Menara Destilasi 2 (MD-02)
Panas masuk ( kJ/jam ) Panas keluar ( kJ/jam )
Qumpan 9013379,2237 Qdestilat 26592067,5874 Q reboiler 1245296273,2664 Qbottom 1120201901,1436
Qkondenser 107515683,7591 Jumlah 1254309652,4901 Jumlah 1254309652,4901
(50)
commit to user 7. Kristaliser (CR-01)
komponen input output
Q umpan 1233915,695 Qproduk -613386,3841
Q kristal
156969,5073 Qbeban pendingin
2004271,586
total 1390885,2022 total 1390885,2022
8. Melter (MT-01)
komponen input output
Q umpan -232432,8201 Qproduk 84861,2438 Q pemanas 384684.6748 Qlebur 67390,6109
total 152251,8547 total 152251,8547
2.5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan 2.5.1. Tata Letak Pabrik
Tata letak pabrik adalah tempat kedudukan dan bagian-bagian pabrik yang meliputi tempat bekerjanya karyawan, tempat penyimpanan bahan, baik bahan baku dan produk, tempat peralatan, ditinjau dari hubungan satu dengan yang lainnya. Tata letak pabrik harus dirancang
(51)
commit to user
sedemikian rupa sehingga penggunaaan area pabrik effisien dan kelancaran proses produksi dapat terjamin. Jadi dalam penentuan tata letak pabrik harus dipikirkan penempatan alat-alat produksi sehingga keamanan, keselamatan dan kenyamanan bagi karyawan dapat terpenuhi. Selain peralatan tercatum di dalam digram alir proses, beberapa bangunan lain seperti kantor, bengkel, poliklinik, laboratorium, kantin, pengendali kebakaran ( fit u vwxuty ), pos keamanan dan sebagainya hendaknya dapat ditempatkan pada bagian yang tidak mengganggu, ditinjau dari segi lalu lintasnya barang, kontrol dan keamanan. Hal-hal yang harus diperhatikan dalam perancangan tata letak pabrik adalah :
1. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa depan.
2. Faktor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan ledakan, maka perencanaanlwy out selalu diusahakan jauh dari sumber api, bahan panas, dan dari bahan yang mudah meledak, juga jauh dari asap atau gas beracun.
3. Sistem kontruksi yang direncanakan adalah out zoor untuk menekan biaya bangunan dan gedung, dan juga karena iklim Indonesia memungkinkan konstruksi secaraout z{{t .
4. Harga tanah amat tinggi sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian dan pengaturan ruangan / lahan.
(52)
commit to user
Secara garis besar tata letak pabrik dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu :
a. Daerah administrasi / perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang dijual.
b. Daerah proses
Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses berlangsung.
c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk.
Merupakan daerah untuk tangki bahan baku dan produk. d. Daerah gudang, bengkel dan garasi.
Merupakan daerah untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses.
e. Daerah utilitas
Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung proses berlangsung dipusatkan.
(Vilbrant, 1959) Lay out pra perancangan paraxylene dapat dilihat pada gambar 2.4
(53)
(54)
commit to user Keterangan Gambar :
1. Pos Keamanan 2. Taman
3. Area Parkir 4. Kantor dan Aula 5. Kantin
6. Poliklinik 7. Mushola 8. perpustakaan
9. Tempat Penyimpanan reaktan 10. Tempat penyimpanan produk 11. Area proses
12. Daerah perluasan proses 13. Control room
14. Laboratorium 15. Gudang 16. Bengkel
17. Daerah pembangkit listrik 18. Pemadam kebakaran 19. Daerah utilitas
20. Daerah pengolahan limbah 21. Daerah penyediaan bahan bakar
(55)
commit to user
2.5.2 Tata Letak Peralatan
Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan l|} out peralatan proses pada pabrik Paraxylene, antara lain :
1. Aliran bahan baku dan produk
Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan ekonomi yang besar serta menunjang kelancaran dan keamanan produksi.
2. Aliran udara
Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan pekerja.
3. Cahaya
Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat proses yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan tambahan.
4. Lalu lintas manusia
Dalam perancangan l|} out pabrik perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dangan cepat dan mudah. Hal ini bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki. Keamanan pekerja selama menjalani tugasnya juga diprioritaskan.
(56)
commit to user 5. Pertimbangan ekonomi
Dalam menempatkan alat-alat proses diusahakan dapat menekan biaya operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik. 6. Jarak antar alat proses
Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan operasi tinggi sebaiknya dipisahkan dengan alat proses lainnya, sehingga apabila terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut maka kerusakan dapat diminimalkan.
(Vilbrant, 1959) Tata letak alat-alat proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga :
- Kelancaran proses produksi dapat terjamin - Dapat mengefektifkan luas lahan yang tersedia
- Karyawan mendapat kepuasan kerja agar dapat meningkatkan produktifitas kerja disamping keamanan yang terjadi
- Biaya material handling menjadi rendah dan mengakibatkan menurunnya pengeluaran untuk kapital yang tidak penting
(57)
(58)
commit to user Keterangan Gambar :
1. Tangki toluene 2. Vaporizer 3. Furnace 4. Reaktor 5. Flash drum
6. Menara destilasi 1 7. Reboiler 1
8. Condenser 1 9. Menara detilasi 2 10. Reboiler 2 11. Condenser 2 12. kristaliser 13. Centrifuge 14. Melter
15. Tangki paraxylene 16. Tangki benzene
(59)
commit to user
BAB III
SPESIFIKASI PERALATAN PROSES
3.1. Tangki Penyimpanan Bahan BakuToluene(T-01)
Fungsi : Menyimpan~ol (C6H5CH3) dalam bentuk cair sebagai bahan baku
Jumlah : 10 buah
Tipe : Tangki silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dan conical head roof
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 grade C Kapasitas : 70789,776 m3
Kondisi operasi
Suhu : 30˚C
Tekanan : 1 atm
Kondisi penyimpanan : cair Waktu penyimpanan : 1 bulan
Dimensi :
Diameter = 90 ft = 27,432 m Tebal ll =
Course 1 = 2 in = 0,0508 m Course 2 = 1,875 in = 0,0476 m Course 3 = 1.75 in = 0,0445 m Course 4 = 1,625 in = 0,0413 m
(60)
commit to user
Course 5 = 1.5 in = 0,0381 m Course 6 = 1,375 in = 0,0349 m Course 7 = 1,125 in = 0.0286 m Course 8 = 1,125 in = 0.0286 m
3.2. Tangki Penyimpanan ProdukBenzene(T-02)
Fungsi : Menyimpan Benzene (C6H6)
Jumlah : 2 buah
Tipe : Tangki silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dan conical head roof
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 grade C Kapasitas : 26326,88 m3
Dimensi :
Diameter = 160 ft = 48.7686 m Tebal ll =
Course 1 = 2,75 in = 0,0699 m Course 2 = 2,5 in = 0,0635 m Course 3 = 2,5 in = 0,0635 m Course 4 = 2,25 in = 0,0572 m Course 5 =1.875 in = 0,0476 m
Kondisi operasi
Suhu : 30˚C
(61)
commit to user Kondisi penyimpanan : cair
Waktu penyimpanan : 1 bulan
3.3. Tangki Penyimpanan ProdukParaxylene(T-03)
Fungsi : Menyimpan Produk yl (p-C8H10)
Jumlah : 5 buah
Tipe : Tangki silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dan conical head roof
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 grade C Kapasitas : 25326,18 m3
Kondisi operasi
Suhu : 30˚C
Tekanan : 1 atm
Kondisi penyimpanan : cair Waktu penyimpanan : 1 bulan
Dimensi :
Diameter = 90 ft = 27,4323 m Tebal ll =
Course 1 = 3 in = 0,0762 m Course 2 = 2,75 in = 0,0699 m Course 3 = 2,5 in = 0,0635 m Course 4 = 2,5 in = 0,0635 m Course 5 = 2,25 in = 0,0572 m
(62)
commit to user
3.4. Reaktor
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi disproporsionasi toluene menjadi benzene dan paraxylene dengan bantuan zeolite HZSM-5
Tipe :x ultit Reaktor Jumlah : 1 buah
1. Kondisi Operasi
Suhu : 400 - 470oC
Tekanan : 21 atm
Waktu tinggal : 1,91 detik Non adiabatis dan non-isothermal 2. Spesifikasi
a. Katalisator
Bahan : Zeolite HZSM-5
Bentuk :
Umur : 3-5 tahun
Diameter : 0,738 cm Porositas : 0,83
Densitas : 1298,98 kg/m3
Panjangt : 5, 2 m
IDT : 1,4 in
(63)
commit to user at : 9.10-4m2 Jumlah : 1438
Susunan :tri ¡¢ £ , denganpit¤h 1,875 in Jumlah¥¦ ¦ : 1
Material : High Alloy steel SA 283 grade C
¤. Shell
IDs : 80 in
Baffle space : 0, 508 m
Jumlah : 1
Jumlahpass : 1
Material : High Alloy steel SA 283 grade C d. Pemanas
Bahan : Flue gas furnace Suhu masuk : 1073 K
Suhu keluar : 734,3195 K
d. Head
Bentuk :elliptical dished head Tinggi : 24,5 in
Tebal : 0, 6223 m Volume : 0, 0006 m3 e. Reaktor
Tinggi : 6,3446 m Volume : 16,5318 m3
(64)
commit to user
3.5. Menara Distilasi 1
Fungsi : Memisahkan fraksi ringan (benzene) dari fraksi berat (toluene,xylene)
Jenis : menara plate dengan sieve tray
Tipe : Sieve Tray dengan kondensor parsial dan reboiler parsial
Jumlah : 1 buah
Kondisi Operasi : Tekanan = 1,1 atm Suhu Umpan = 108,5 °C Suhu Distilat = 83,21 °C Suhu Bottom = 117,92 °C Jumlah Plate : 33 plate
Plate Umpan : plate ke-20 dari bawah
Dimensi Menara : Diameter kolom atas = 4,1050 m Diameter kolom bawah = 5,3707 m
Tinggi = 49,5627 m
Tebal Head atas = 0,3125 in (0,0079375 m) Tebal Head bawah = 0,375 in (0,009525 m) Isolasi : Asbestos
Tebal Isolasi : 0,0141 m
Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA 283 Grade C
Spesifikasi Plate : Diameter Lubang = 5 mm (0,005 m)
(65)
commit to user
80764 buah seksi stripping Turn Down Ratio = 80 %
Material Plate = Carbon Steel SA 283 GradeC Tray Spacing = 0,9 m
Plate Thickness = 5 mm (0,005 m)
3.6. Menara Distilasi 2
Fungsi : Untuk memisahkan benzene dan toluene, sebagai hasil atas dan xylene sebagai hasil bawah
Jenis : menara plate dengan sieve tray
Tipe : Sieve Tray dengan kondensor parsial dan reboiler parsial
Jumlah : 1 buah
Kondisi Operasi : Tekanan = 1,2 atm Suhu Umpan = 117,92 °C Suhu Distilat = 117,2507 °C Suhu Bottom = 145,0134°C Jumlah Plate : 41 plate
Plate Umpan : plate ke-17 dari bawah
Dimensi Menara : Diameter kolom atas = 5,8697 m Diameter kolom bawah = 5,9475 m
Tinggi = 51,0500 m
(66)
commit to user
Tebal Head bawah = 0,375 in (0,009525 m) Isolasi : Asbestos
Tebal Isolasi : 0,0454 m
Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA 283 Grade C
Spesifikasi Plate : Diameter Lubang = 5 mm (0,005 m)
Jumlah Lubang = 96471 buah seksi enriching 99045 buah seksi stripping Turn Down Ratio = 80 %
Material Plate = Carbon Steel SA 283 GradeC Tray Spacing = 0,65 m
Plate Thickness = 5 mm (0,005 m)
3.7. Condenser 1
Fungsi : Mengkondensasikan hasil atas Menara Distilasi 1 Jenis : Shell and Tube Condenser
Jumlah : 1 buah
Kondisi Operasi : Fluida Panas = 80,59 °C Fluida Dingin = 32,5 °C Luas Transfer Panas : 7410,5989,7 ft²
Shell side : ID = 65 in
Passes = 1
Tube side : Length = 20 ft
OD, BWG, Pitch = 1,5 in, 18 BWG, 1,75 in
(67)
commit to user
3.8. Condenser 2
Fungsi : Mengkondensasikan hasil atas Menara Distilasi 2
Jenis : Shell and Tube Condenser
Jumlah : 1 buah
Kondisi Operasi : Fluida Panas = 114,31 °C Fluida Dingin = 32,5 °C Luas Transfer Panas : 4614,9433 ft²
Shell side : ID = 52 in
Passes = 1 Tube side : Length = 20 ft
OD, BWG, Pitch= 1,5 in, 18 BWG, 1,75 in Passes = 2
3.9. Reboiler 1
Fungsi : Menguapkan kembali hasil bawah Menara Distilasi 1
Jenis : Kettle Reboiler
Jumlah : 1 buah
Kondisi Operasi : Fluida Panas = 200°C Fluida Dingin = 119,60 °C Luas Transfer Panas :1432,78 ft²
(68)
commit to user Passes = 1
Tube side : Length = 12ft
OD, BWG, Pitch = 1,5 in, 18 BWG, 1,75 in
Passes = 2
3.10 Reboiler 2
Fungsi : Menguapkan kembali hasil bawah Menara Distilasi 2 Jenis : Kettle Reboiler
Jumlah : 1 buah
Kondisi Operasi : Fluida Panas = 200 °C Fluida Dingin = 146,33°C Luas Transfer Panas : 4207,60 ft²
Shell side : ID = 50 in
Passes = 1
Tube side : Length = 20 ft
OD, BWG, Pitch = 1 in, 18 BWG, 1¼ in
Passes = 2
3.10. Accumulator 1
Fungsi : Menampung distilat hasil Menara Distilasi 1 Tipe : Tangki Silinder Horizontal
Jenis Head : Torispherical Dished Head
(69)
commit to user Kondisi Operasi : Suhu = 80,56 °C
Tekanan = 1,0614 atm
Volume : 2401,1656 L
Dimensi tangki : Diameter = 0,9956 m Panjang = 2,9869 m Tebal = 0,0048 m Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA 283 Grade C
3.11. Accumulator 2
Fungsi : Menampung distilat hasil Menara Distilasi 2 Tipe : Tangki Silinder Horizontal
Jenis Head : Torispherical Dished Head
Jumlah : 1 buah
Kondisi Operasi : Suhu = 114,29 °C Tekanan = 1,1069 atm Volume : 13188,8266 L
Dimensi tangki : Diameter = 1,7567 m Panjang = 5,2701 m Tebal = 0,0048 m Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA 283 Grade C
(70)
commit to user
3.12 Flash Drum
Kode : FD-01
Fungsi : memisahkan H2dan CH4dari produk keluar reaktor akibat penurunan tekanan
Tipe :horisont§¨ ©ª«¬
Bahan :§ ª ®¯°st±±l SA 283GradeC
Jumlah : 1 buah
Kapasitas : 32,7839 m3 Kondisi Operasi :
Tekanan (P) : 1,1 atm Suhu (T) : 79,79°C
Dimensi :
Diameter : 3,3528 m Tinggi : 5,1820 m TebalShell : 0,1875 in TebalHead : 0,1875 in
3.13. Vaporizer
Kode : VP-01
Fungsi : Menguapkan toluene sebelum masuk furnace
Jumlah : 1 buah
(71)
commit to user Kondisi operasi
Tekanan : 20,1615 atm Fluida Panas : 362,9723 °C Fluida Dingin : 80,1139 °C Spesifikasi :
² ³´µ : Fluida panas
Kapasitas : 253983,8521 kg/jam = 514215,7069 lb/jam
Fluida : Produk reaktor
Bahan :¶· ¸¹nlµss ¶·µµl ¶ º»¼½
Panjang : 20 ft
Jumlah : 148 buah
OD : 0,75 in
BWG : 10
Pitch : 1 in
Passes : 2
Pressure drop : 0,0207 psi ¶¾µll : Fluida dingin
Kapasitas : 106747,9581 kg/jam = 235336,5483 lb/jam Fluida : Toluene
Bahan :¶· ¸¹nlµss ¶·µµl ¶ º¼¿ »À »»
IDs : 15,25 in
Baffle space : 8 in
(72)
commit to user
Pressure drop : 1,3945 psi
Luas Transfer Panas : 581,0480 ft2
Uc : 596,0731 Btu/j.F.ft2
Ud : 199,4677 Btu/j.F.ft2 Rd required : 0,003 F.ft2/Btu
Rd : 0,0033 F.ft2/Btu
3.14. Furnace
Kode : F-01
Fungsi : Menaikkan suhu campuran umpan dari 119,68 C menjadi 357 C
Jenis :ÁÂà ÄÅÆÄÇÈÄr tip Ä fià ÄÅÉÊË Material : Bata Tahan Api
Jumlah : 1 Buah
Beban Panas : 126217889,2231 Btu/jam Kondisi Operasi :
Tekanan :1,1 atm
Suhu Gas Masuk : 119,68oC
Suhu Gas Keluar : 357oC
Suhu Bahan Bakar : 30oC
Suhu GHP : 30oC
Dimensi :
Panjang : 10 ft = 3,048 m Lebar : 55 ft = 16,6116 m
(73)
commit to user Tinggi : 27 ft = 8,0772 m
3.15. kristaliser
Kode : CR-01
Fungsi : Mengkristalkan paraxylene dari hasil bawah D-02 Jumlah :1 Unit besar dengan 2 unit kecil
Tipe :Swenson-Walker
Dimensi :
Panjang : 0,6604 m
Lebar : 0,6096 m
Tinggi : 6,096 m Pengaduk
Jenis pengaduk :Spiral Agitator
Jumlah Pengaduk: 1 buah
Diameter : 0,6091 m
Kecepatan : 7 rpm
Daya : 6 Hp
Pendingin
Tipe :jacket
Bahan Pendingin : Amoniak
(74)
commit to user
Lebar jacket : 8,56 in
Diameter jacket : 41,12 in
Tebal jacket : 0,1875 in
3.16. Centrifuge
Kode : CF-01
Fungsi : Memisahkan kristal paraxylene dari keluaran kristaliser
Tipe : Continuous pusher (reciprocating) centrifugal
filter
Jumlah : 1
Kapasitas : 50609,5325 L/jam Kondisi Operasi : T = 11 ºC
P = 1 atm
Material : staninless steel SS 304 Diameter : 2,1112 m
Lebar : 1,5 m
Tebal dindingbasket : 7.8739 in Tebalcake : 10 cm Waktu tinggal : 30 sekon
Kecepatan Putar : 9496 rpm Tenaga motor : 114 hp
(75)
commit to user
3.17. Screw Convenyor 1
Kode : SC-01
Fungsi : mengumpulkan cake dari kristaliser untuk diumpankan ke centrifuge
Jumlah : 1
Kapasitas : 1623,032 cuft/jam
Dimensi
Jarak horizontal (L) : 70 ft Elevasi (H) : 15 ft Daya motor : 8,25 HP
3.18. Screw Convenyor 2
Kode : SC-02
Fungsi : mengumpulkan cake dari centrifuge untuk diumpankan ke melter
Jumlah : 1
Kapasitas : 1381,944 cuft/jam
Dimensi
Jarak horizontal (L) : 70 ft Elevasi (H) : 15 ft Daya motor : 7,25 HP
(76)
commit to user
3.19. Melter
Kode : MT – 01
Fungsi : melelehkan kristal paraxylene
Jumlah : 1
Jenis : agitated melter Volume melt tank : 44,3533 m3
Dimensi
Diameter shell : 4,2672 m Tinggi shell : 5,3727 m Volume shell : 14,9064 m3 Volume head : 0,0031 m3 Daya motor : 54 HP
3.20 Heat Exchanger 1
Kode : HE-01
Tugas : Mendinginkan Produk keluar Reaktor sebelum dilewatkan throttling valve
Jenis :ÌÍÎll ÏÐÑÒÓÔ Î1 – 2 Heat Exchanger Horisontal
Jumlah : 1 Buah
Luas Transfer Panas : 1708,16 ft2
Beban Panas : 104704140,3 Btu/jam Bahan konstruksi :
Tube :Cast Steel
(77)
commit to user SpesifikasiÕ Ö×Ø:
Fluida : air pendingin
Suhu : 34oC
ODÕ Ö×Ø : 1,5 in IDÕ Ö×Ø : 1,4 in
BWG : 18
Susunan :ÕriÙÚÛÖ Ü ÙÝÞßtàh , Pt = 1,875 in JumlahÕ Ö×Ø : 297
ÞÙá áØs : 2 PanjangÕ Ö×Ø : 192 in Delta P : 0,0603 psi SpesifikasiâãØll :
Fluida : fluida panas, arus produk Reaktor Suhu : 269,95oC
IDâãØll : 39 in äÙåflØâæ Ùàing : 29,25 in ÞÙá áØs : 1
Delta P : 0,3786 psi
Uc : 100,6803 BTU/jam.ft2.F Ud : 146,5 BTU/jam.ft2.F
RdÝØquired : 0,003 jam.ft
2.F/BTU Rd : 0,0031 jam.ft2.F/BTU
(78)
commit to user
3.21 Heat Exchanger 2
Kode : HE-02
Tugas : memanaskan produk dari flash drum sebelum masuk ke D-01
Jenis :çèéll êëìíîï é1 – 2 Heat Exchanger Horisontal
Jumlah : 1 Buah
Luas Transfer Panas : 1497,08 ft2
Beban Panas : 12385708,77 Btu/jam Bahan konstruksi :
Tube :Cast Steel
Shell :Carbon SteelSA 283gradeC
SpesifikasiTube:
Fluida : fluida dingin, umpan menara destilasa 1
Suhu : 94,15oC
ODTube : 1,5 in IDTube : 1,4 in
BWG : 18
Susunan :Triangular Pitch, Pt = 1,875 in JumlahTube : 238
Passes : 2
PanjangTube : 192 in Delta P : 0,7198 psi
(79)
commit to user Spesifikasiðñòll :
Fluida : fluida panas, saturated steam
Suhu : 130,15oC
IDðñòll : 35 in óôõflòðö ô÷ing : 26,25 in øôù ùòs : 1
Delta P : 0,25 psi
Uc : 223,81 BTU/jam.ft2.F Ud : 150,25 BTU/jam.ft2.F
Rdúòquired : 0,002 jam.ft
2.F/BTU Rd : 0,0022 jam.ft2.F/BTU
3.22 Cooler 1
Kode : CL – 01
Tugas : mendinginkan produk atas menara destilasi 1 Jenis :Shell and tube 1 – 2 Heat Exchanger Horisontal
Jumlah : 1 Buah
Luas Transfer Panas : 1683,04 ft2
Beban Panas : 2935446,073 Btu/jam Bahan konstruksi :
Tube :Cast Steel
(80)
commit to user Spesifikasiû üýþ:
Fluida : fluida dingin, air pendingin
Suhu : 34oC
ODû üýþ : 1,5 in IDû üýþ : 1,4 in
BWG : 18
Susunan :ûriÿ ü ÿth , Pt = 1,875 in Jumlahû üýþ : 268
ÿ þs : 2
Panjangû üýþ : 192 in Delta P : 0,0603 psi Spesifikasi þll :
Fluida : fluida panas, umpan menara destilasi 1
Suhu : 56,61oC
ID þll : 37 in ÿflþ ÿing : 27,75 in
ÿ þs : 1
Delta P : 0.0043 psi
Uc : 58,8189 BTU/jam.ft2.F Ud : 72,2 BTU/jam.ft2.F
Rdþquired : 0,003 jam.ft
2.F/BTU Rd : 0,0032 jam.ft2.F/BTU
(81)
commit to user
3.23 Cooler 2
Kode : CL – 02
Tugas : mendinginkan umpan masuk crystallizer ( hasil bawah menara destilasi 2)
Jenis :ll 1 – 2 Heat Exchanger Horisontal
Jumlah : 1 Buah
Luas Transfer Panas : 1059,7664 ft2
Beban Panas : 8804759,862 Btu/jam Bahan konstruksi :
Tube :Cast Steel
Shell :Carbon SteelSA 283gradeC
SpesifikasiTube:
Fluida : fluida dingin, air pendingin
Suhu : 28,5oC
ODTube : 1 in
IDTube : 0,902 in
BWG : 18
Susunan :Triangular Pitch, Pt = 1,25 in JumlahTube : 253
Passes : 2
PanjangTube : 192 in Delta P : 1,44 psi
(82)
commit to user Spesifikasill :
Fluida : fluida panas, output bawah menara destilasi 2
Suhu : 92,83oC
IDll : 10 in
fl ing : 7,5 in
s : 1
Delta P : 2,3929E-09 psi
Uc : 143,9991 BTU/jam.ft2.F Ud : 98,3 BTU/jam.ft2.F
Rd quired : 0,003 jam.ft2.F/BTU
Rd : 0,0032 jam.ft2.F/BTU
3.24 POMPA 1 (P-01)
Fungsi : MengalirkanToluenedari T-01 ke vaporizer sekaligus menaikkan tekanannya hingga 1,1 atm
Jumlah : 1 buah
Jenis :Centrifugal Pump
Bahan konstruksi :Comercial Steel Kapasitas : 480,3210 gpm Power Pompa : 1 Hp
Power Motor : 1,2 Hp
NPSHrequired : 17,4096 ft
(83)
commit to user Pipa yang digunakan :
D,Nominal Size : 8 in
Schedule Number: 5 S
ID : 8,407 in
OD : 8,625 in
3.25 POMPA 2 (P-02)
Fungsi : Mengalirkanfluidadari Fd-01 ke D-01
Jumlah : 1 buah
Jenis :Centrifugal Pump
Bahan konstruksi :Comercial Steel Kapasitas : 1182,2132 gpm Power Pompa : 42 Hp
Power Motor : 60 Hp
NPSHrequired : 31,7369 ft
NPSHavailable : 308,7321 ft
Pipa yang digunakan :
D,Nominal Size : 22 in
Schedule Number: 20
ID : 21,25 in
(84)
commit to user
3.26 POMPA 3 (P-03)
Fungsi : Mengalirkan sebagian!istil"# D-01 sebagai refluks dan sebagai produk ke T-02 (tangki benzene)
Jumlah : 1 buah
Jenis :$%ntrif&'"()& *p Bahan konstruksi :$om%+ ,i"( -#%%l Kapasitas : 1843,8826 gpm Power Pompa : 1,2 Hp
Power Motor : 1,8 Hp
NPSH+%quired : 42,6831 ft
NPSHavailable : 51,6659 ft
Pipa yang digunakan :
D,Nominal Size : 3,5 in
Schedule Number: 10S
ID : 3,76 in
OD : 4 in
3.27 POMPA 4 (P-04)
Fungsi : Mengalirkan hasil bawah D-01 sebagai umpan D-02
Jumlah : 1 buah
Jenis :Centrifugal Pump
(85)
commit to user Kapasitas : 1436,06 gpm Power Pompa : 0,07 Hp Power Motor : 1 Hp
NPSH./quired : 36,1313 ft
NPSHavailable : 41,7543 ft
Pipa yang digunakan :
D,Nominal Size : 12 in
Schedule Number: 30
ID : 12,09 in
OD : 12,75 in
3.28 POMPA 5 (P-05)
Fungsi : Mengalirkan hasil atas MD-02 sebagai refluk dan recycle menuju furnace sebagai arus umpan TEE-02
Jumlah : 1 buah
Jenis :Centrifugal Pump
Bahan konstruksi :Comercial Steel Kapasitas : 268,997 gpm Power Pompa : 1,8 Hp Power Motor : 3 Hp
NPSHrequired : 11,8286 ft
NPSHavailable : 22.2499 ft
(86)
commit to user
D,Nominal Size : 10 in
Schedule Number: 40
ID : 10,02 in
OD : 10,75 in
3.29 POMPA 6 (P-06)
Fungsi : Mengalirkan hasil melter ke tangki T-03
Jumlah : 1 buah
Jenis :Centrifugal Pump
Bahan konstruksi :Comercial Steel Kapasitas : 208,9934 gpm Power Pompa : 0,4 Hp
Power Motor : 0,5 Hp
NPSHrequired : 9,9966 ft
NPSHavailable : 42,0750 ft
Pipa yang digunakan :
D,Nominal Size : 5 in
Schedule Number: 5S
ID : 5,345 in
(87)
commit to user
3.30 Kompresor 1
Kode : K-01
Fungsi : menaikkan tekanan udara masuk reaktor dari 1 atm menjadi 4,8 atm
Tipe :01ntrif2345, multi stage compressor
Jumlah : 1 buah
Flow Udara : 74194,29 m3/jam Suhu masuk : 357°C
Suhu keluar : 412,64°C Tenaga Motor : 159,8094 Hp
3.31 Kompresor 2
Kode : K-02
Fungsi : menaikkan tekanan udara masuk reaktor dari 4,8 atm menjadi 21 atm
Tipe :centrifugal, multi stage compressor
Jumlah : 1 buah
Flow Udara : 74194,29 m3/jam Suhu masuk : 412,64°C
Suhu keluar : 470°C Tenaga Motor : 173,5767 Hp
(88)
commit to user
BAB IV
UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM
4.1. Unit Pendukung Proses
Unit pendukung proses atau yang lebih dikenal dengan sebutan utilitas merupakan bagian penting untuk penunjang proses produksi dalam pabrik. Utilitas di pabrik Paraxylene yang dirancang antara lain meliputi : unit pengadaan air, unit pengadaanst678 , unit pengadaan udara tekan, unit pengadaan listrik, unit pengadaan bahan bakar dan unit pengolahan limbah.
Unit pendukung proses yang terdapat dalam pabrik Paraxylene adalah:
1. Unit pengadaan air
Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan air sebagai berikut:
a. Air umpan9:;l6r
b. Air konsumsi umum dan sanitasi c.Air pemadam kebakaran
2. Unit pengadaanst67m
Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan st678 sebagai media pemanas pada<69:;l6r ( RB-01, RB-02), melter dan HE-02.
(89)
commit to user 3. Unit pengadaan udara tekan
Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan instrumentasi =>?um@AiB , untuk penyediaan udara tekan di bengkel, dan untuk kebutuhan umum yang lain.
4. Unit pengadaan listrik
Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk peralatan proses, keperluan pengolahan air, peralatan - peralatan elektronik atau listrik AC, maupun untuk penerangan. Listrik
di-suppl
@ C dari PLN dan dariD ?>?E@Aor sebagai cadangan bila listrik dari PLN mengalami gangguan.
5. Unit pengadaan bahan bakar
Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk boiler, furnace dan generator.
6. Unit refrigerasi
Unit ini bertugas menyediakan refrigerant untuk proses pendinginan di kristaliser.
4.1.1. Unit Pengadaan Air
Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan air dalam pabrik, antara lain air pendingin, air proses, air umpan boiler dan air konsumsi dan sanitasi.
(90)
commit to user
a. Sumber Air Baku dan Penggunaannya
Kebutuhan air pada pabrik Paraxylene dipenuhi dari air baku yang berasal dari dua sumber yaitu :
Sumber air permukaan
Air permukaan yang diambil berasal dari air sungai. Air ini digunakan sebagai air pendingin, air proses dan air umpan boiler untuk menghasilkan steam . Alasan digunakan sumber air permukaan, karena kebutuhan air pendingin dan boiler cukup besar sehingga dengan menggunakan sumber air permukaan, biaya dapat lebih murah.
Sumber air tanah
Air tanah diambil dari sumber air sumur dalam. Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air konsumsi dan sanitasi, karena air yang diolah harus dapat memenuhi syarat – syarat kesehatan manusia. Penggunaan air baku ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air baku di pabrik yaitu antara lain :
1. Kebutuhan air pendingin
Sumber air pendingin diambil dari air permukaan yaitu dari air sungai Kali Malang yang mengalir di sekitar pabrik dengan alasan sebagai berikut :
a) Air dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya yang murah
b) Mudah dalam pengaturan dan pengolahan
(91)
commit to user d) Tidak terdekomposisi
Air pendingin ini digunakan sebagai pendingin pada kondensor dan cooler. Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam pengolahan air pendingin :
a. adanya kesadahan (hardness) yang dapat menyebabkan kerak
b. adanya zat besi yang dapat menimbulkan korosi
2. Kebutuhan air umpan boiler
Sumber air untuk keperluan ini sama dengan air pendingin, yaitu sumber air permukaan dari sungai Kali Malang yang mengalir dekat pabrik. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah :
a) Zat – zat yang dapat menyebabkan korosi
Korosi yang terjadi didalam boiler disebabkan karena air mengandung larutan – larutan asam dan gas – gas yang terlarut.
b) Zat – zat yang dapat menyebabkan kerak (scale forming)
Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan dan suhu tinggi, yang biasanya berupa garam – garam karbonat dan silica. c) Zat – zat yang menyebabkan pembusaan (foaming)
Air yang diambil dari proses pemanasan bisa menyebabkan foaming pada boiler karena adanya zat – zat organik, anorganik dan zat –zat yang tidak larut dalam jumlah besar. Efek pembusaan terjadi pada alkalinitas yang tinggi.
(92)
commit to user
3. kebutuhan air proses
Air proses ini digunakan sebagai pendingin pada cooler. Air ini diambil dari sumber air permukaan sungai Kali Malang yang telah mengalami pengolahan sehingga memenuhi syarat – syarat spesifikasi larutan penyerap yang telah ditentukan.
4. kebutuhan air konsumsi dan sanitasi
Sumber air untuk keperluan konsumsi dan sanitasi berasal dari sumber air tanah. Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum, laboratorium, kantor, perumahan dan taman. Air konsumsi dan sanitasi harus memenuhi beberapa syarat fisik, syarat kimia dan syarat bakteriologis.
Syarat Fisik
a) Suhu dibawah suhu udara luar b) Warna jernih (tidak berwarna)
c) Tidak mempunyai rasa dan tidak berbau
Syarat kimia
a) Tidak mengandung zat organik dan zat anorganik b) Tidak beracun
Syarat bakteriologis
Tidak mengandung bakteri – bakteri, terutama bakteri patogen yang sangat membahayakan bagi kesehatan.
(93)
commit to user
b. Pengolahan air
Air sungai diolah terlebih dahulu agar memenuhi syarat untuk digunakan.
1. Pengolahan Air Permukaan Untuk Pendingin dan Umpan Boiler
Pengolahan air untuk kebutuhan pabrik meliputi pengolahan secara fisik dan kimia, penambahan desinfektan maupun penggunaan ion
FxGHIJK Fr (L FminFM INiO IOP) . Pengolahan air melalui beberapa tahapan: IQ Unit pengendapan
Unit ini berfungsi untuk mengendapkan partikel – partikel padat dari ari sungai dengan gaya gravitasi. Air sungai dimasukkan ke bak pengendap untuk mengendapkan Lumpur dan kotoran – kotoran lain lau dengan pompa dialirkan ke tangki penampung. RQ Koagulasi dan Flokulasi
Koagulasi adalah penambahan G SIKTN IJU IPLO lalu dilakukan pengadukan dengan cepat sehingga terjadi penggumpalan partikel-partikel koloid yang tidak stabil danOTO V FJL FLOSliL yang halus
Flokulasi adalah pengadukan lambat untuk menggumpalkan partikel yang tidak stabil dan membentuk flok -flok kecil menjadi flok besar sehingga dapat mengendap secara cepat.
Prosesnya sebagai berikut :
Air dari proses pengendapan (c) dialirkan ke bak penampungan kedua. Pada bak ini ditambahkan bahan-bahan kimia (koagulan)
(94)
commit to user
sehingga akan terbentuk gumpalan sambil diinjeksikan kalsium hipoklorit atau Cl2 cair. Zat kimia yang digunakan adalah tawas. Proses koagulasi diikuti dengan proses flokulasi. Dengan menggunakan WlXY Zfi[r , maka gumpalan-gumpalan yang terbentuk di \]ow ^_`n , sedangkan air yang bersih keluar dari bagian atas air ini dilewatkan sand filter ( pada tangki penyaring) untuk menyaring partikel – partikel kotoran halus yang masih ada, kemudian air tersebut ditampung dalam tangki penampung sementara.
W. Sand filter
Air baku dari Air permukaan air sungai ditampung dalam bak penampung awal. Dari bak penampung awal dialirkan ke filter. Filter yang digunakan adalah jenis gravity sand filter dengan menggunakan pasir kasar dan halus. Lalu air yang telah disaring ditampung ke bak penampung, dari bak penampung air dipompakan ke unit demineralisasi.
Dari sini air mengalami dua macam perlakuan berdasarkan pada penggunaannya, yaitu :
Untuk air pendingin
Tangki penampung diinjeksikan bahan – bahan kimia, antara lain :
(95)
commit to user
Dispersant, berguna untuk mencegah terjadinya penggumpalan / pengendapan fosfat.
Untuk air umpan boiler
Untuk air umpan boiler dibawa ke unit demineralisasi d. Unit demineralisasi
Unit ini berfungsi untuk menghilangkan mineral-mineral yang terkandung dalam air seperti Ca2+, Mg 2+, K+, Fe2+, Al3+, HCO3-, SO42-, Cl- dan lain-lain dengan bantuan resin. Air yang diperoleh adalah air bebas mineral yang sebagian akan diproses lebih lanjut menjadi air umpanabcldr.
Demineralisasi diperlukan karena air umpan ketel membutuhkan syarat-syarat sebagai berikut:
Tidak menimbulkan kerak padaboilermaupun pada tube alat .
Penukar panas jika steam digunakan sebagai pemanas. Kerak akan mengakibatkan turunnya efisiensi operasi.
Bebas dari semua gas-gas yang mengakibatkan terjadinya korosi, terutama gas O2dan gas CO2.
Air diumpankan ke cation exchanger yang berfungsi untuk menukar ion-ion positif/kation (Ca2+, Mg2+, K+, Fe2+, Al3+) yang ada di air umpan. Alat ini sering disebutsofteneryang mengandung resin jenis hydrogen-zeolite dimana kation-kation dalam umpan akan ditukar dengan ion H+yang ada pada resin.
(1)
= 21,03 %
e. ¿iÀ ÁountÂÃÄÅÀÆÇ Èow (DCF)
Analisa kelayakan ekonomi dengan menggunakan DCF dibuat dengan mempertimbangkan nilai uang yang berubah terhadap waktu dan didasarkan atas investasi yang tidak kembali pada akhir tahun selama
umur pabrik. ÉÅÊ of rÂturn ËÅÀÂà on ÃÌsÁount à ÁÅÀ Æ flow adalah laju
bunga maksimum di mana suatu pabrik (proyek) dapat membayar pinjaman beserta bunganya pada bank selama umur pabrik. DCF didapat
dengantriÅÈ ÅÍÃÂrror dengan persamaan :
11i 1 1i 2 1 1i 3 ...
1 1i n WC
1 iSVn. C WC FCI dengan :
FCI =ÇÌÂÃx ÁÅÎÌtÅÈ invÂstmÂnt
WC =Ïorkig ÁÅÎÌt ÅÈ
C =Annual cash flow
=profit after taxes+finance+depreciation
SV =Salvage value( dianggap = 0% x FCI) diperkirakan umur pabrik (n) = 10 tahun
Dengantrial and errordiperoleh I = DCF = 22,06 %
(2)
Tabel 6.12 Kesimpulan analisa kelayakan
Keterangan Perhitungan Batasan
1. Persen Return of Investment (% ROI)
ROI sebelum pajak 58,69% min. 44 %
ROI setelah pajak 44,01%
-2. Pay Out Time (POT)
POT sebelum pajak, 1,46 maks. 2 tahun
POT setelah pajak 1,85
-3. Break Even Point (BEP) 41,00% 40 - 60 %
4. Shut Down Point (SDP) 21,03%
-5. Discounted Cash Flow (DCF) 22,06% 21%
(3)
Gambar 6.2 Grafik analisa kelayakan pabrik
Ra
Va Sa
SDP BEP
0,3 Ra
(4)
DAFTAR PUSTAKA
Aries, R.S., and Newton, R.D., 1955, ÐÑÒmiÓÔl ÕÖ×Ø ÖÒÒring Ðost ÕÙ ÚimÔÚion ,
McGraw-Hill Book Company, New York
Badger, W.L., and Banchero, J.T., 1950, ÛntÜ ÝÞßÓtion to Ð ÑÒmiÓ Ôà ÕÖ×ØnÒÒring ,
Mc-Graw Hill, New York
Branan, C.R., 1994, áßàÒs of âhumã for Ð ÑÒmiÓ Ôà Õ Ö×ØÖÒÒrs , Gulf Publishing
Company, Houston
Brown, G.G., 1950,Unit Operation, John Wiley & Sons Inc., New York
Brownell, L.E., and Young, E.H., 1959, Process Equipment Design Vessel
Design, Michigan
Coulson, J.M., and Richardson, J.F., 1989, An Introduction to Chemical
Engineering, Allyn and Bacon Inc., Massachusets
Garrett, D.E., 1989, Chemical Engineering Economics, Van Nostrand Reinhold,
New York
Geankoplis, C.J., 2003, Transport Processes and Unit Operations, 4nd ed.,
Prentice-Hall International, Tokyo
Geiringer, P.L., 1962, Handbook of Transfer Media, Reinhold Publishing
Corporation, New York
Kern, D.Q., 1950, Process Heat Transfer, McGraw Hill International Book
Company, Singapura
Kirk, R.E., and Othmer, V.R., 1998, Encyclopedia of Chemical Technology, 4th
(5)
Ludwig, E.E., 1965, Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants, volume 3, Gulf Publishing Company, Houston
McCabe, W.L., Smith, J.C., and Harriot, P., 1985, Unit Operation of Chemical
Engineering,McGraw Hill International Book Company, Singapura
McKetta, J.J., 1977,Encyclopedia of Chemical Processing and Design, volume 2,
Marcel Dekker, Inc., New York
Mullin, J.W., 2001, Crystallization, 4th ed, Reed Education and Profesional
Publishing Ltd., London
Perry, R.H., and Green, D., 1997,Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 7th ed.,
McGraw Hill Companies Inc., USA
Peters, M.S., Timmerhaus, K.D., and West, R.E., 2003, Plant Design and
Economics for Chemical Engineers, 5thed., Mc-Graw Hill, New York.
Powell, S.T., 1954, Water Conditioning for Industry, 1st ed., McGraw-Hill Book
Company, Inc., New York
Pudjaatmaka, A.H., dan Setiono, L., 1984, Buku Teks Analisis Anorganik Makro
dan Semimikro,PT Kalman Media Pustaka, Jakarta
Rase, H.F., and Barrow, M.H., 1957,Project Engineering of Process Plant,, John
Wiley & Sons Inc., New York
Rase, H.F., and Holmes, J.R., 1977, Chemical Reactor Design for Process Plant,
vol 2 : Principles and Techniques, John Wiley & Sons Inc., Kanada
Smith, J.M., and Van Ness, H.C., Abbott, M.M., 2001, Introduction to Chemical
Engineering Thermodynamics, 6th ed, McGraw-Hill Book Company,
(6)
Treybal, R.E., 1981, äåæ æ ç èå éæêër ì íëè åîion, 3
rd ed, McGraw-Hill Book
Company, Inc., Japan
Ulmann’s, 1999,Encyclopedia of Industrial Chemistry,VCH Verlagsgesellschaft,
Weinheim
Ullrich, G.D., 1984, A Guide to Chemical Engineering Process Design and
Economics, John Wiley & Sons, New York
Vilbrandt, F.C., and Dryden, C.E., 1959, Chemical Engineering Plant Design, 4th
ed., McGraw-Hill Book Company, Japan
Walas, S.M., 1988, Chemical Process Equipment, 3rd ed., Butterworths series in
chemical engineering, USA
Yaws, C.L., 1999,Chemical Properties Handbook, McGraw Hill Companies Inc.,
USA
www.epchem.com
www.icis-news.com
www.icispricing.com
www.theinnovation-group.com
www.matches.com
www.Trans IchemE.com