TUGAS PERANCANGAN PROSES TEKNIK KIMIA
TUGAS PERANCANGAN PROSES TEKNIK KIMIA
Oleh:
M. Arief Firmandani
(0807121002)
Salamun Qaulan
Yogy Herstiawan
(0807135304)
(0807113461)
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS RIAU
2011
TUGAS 1
Deskripsi Alat
TUGAS 2
Problems di Buku Douglas 1.3-1, 1.3-2, & 1.3-4
1.3-1 If engineering time cost $100/hr, estimete the worker-hours required to complate each
type of design study in Table 1.1-1 for a small plant.
Jika biaya pendirian pabrik adalah $8,000,000, maka jam kerja untuk setiap tipe
perhitungan adalah:
a. Order-of-magnitude estimate (engineering cost = $10,000)
$ 10,000
Jam kerja =
= 100 hours
100 $ /h
b. Study estimate (engineering cost = $22,000)
$ 22,000
Jam kerja =
= 220 hours
100 $/hr
c. Preliminary estimate (engineering cost = $50,000)
$ 50,000
Jam kerja =
= 500 hours
100 $/hr
d. Devinitive estimate (engineering cost = $200,000)
$ 200,000
Jam kerja =
= 2000 hours
100 $/hr
e. Detail estimate (engineering cost = $350,000)
$ 350,000
Jam kerja =
= 3500 hours
100 $/hr
1.3-2 According to the engineering method, what would be the best way to read a textbook that
covers a field you have not studied before, (i.e.. biotechnology, electrochemistry, etc.)?
Untuk melengkapi bidang yang tidak dipelajari oleh seorang teknik kimia, maka buku
yang terbaik untuk melengkapi tersebut adalah buku tentang bioteknologi. Buku ini sangat
penting bagi seorang teknik kimia karena dengan buku ini, seorang teknik kimia mampu
menghasilkan sebuah metoda atau teknologi baru dengan menggunakan metoda bioproses
sehingga menghasilkan sesuatu teknologi ataupun sumber energi alternatif yang ramah
lingkungan dan biaya produksi yang lebih murah.
1.3-4 A flowsheet for a process to produce acetone from isopropanol is given in Fig. 1.3-1. The
reaction is isopropanol
acetone + H2, and an azeotropic mixture of IPA H 20 is
used as the feed stream. The reaction takes place at 1 atm and 572 rF. Show the hierarchy
of flowsheets
Gambar 1. Proses produksi acetone
a. Input-output
b. Acetone separation system
c. Acetone recycle system
d. Acetone destillation
H2
H2O
TUGAS 3
Ilustrasi Hasil
H2 absorber
Kegiatan
Analisis
IPA - H2O
Reactor
Split phase
Destillation
product
Acetone
H2O
Pabrik Etilen Oksida
1. Rumusan Primitive
Kebutuhan metionin Indonesia dari tahun 2008 hingga 2010 terus meningkat.
Peningkatan kebutuhan metinonin akan diperkirakan akan terus terjadi. Selain itu,
peningkatan kebutuhan metionin dunia juga terus meningkat dari tahun ketahun.
2. Rumusan Lebih Informatif
Pada tahun 2008, kebutuhan metionin Indonesia adalah 18.462 ton. Nilai ini terus
meningkat hingga tahun 2010 yang mencapai 20.551 ton. Peningkatan kebutuhan metionin
ini secara tidak langsung disebabkan oleh perkembangan industri-industri di Indonesia,
terutama industri peternakan dimana metionin digunakan sebagai bahan pembuat pakan
ternak. Peningkatan kebutuhan metionin juga disebabkan oleh perkebangan industri farmasi
dan industri-industri lain yang membutuhkan metionin sebagai bahan baku.
3. Rumusan terarah
Sampai pada tahun 2010, belum ada pabrik metionin yang berdiri di Indonesia. Seluruh
kebutuhan metionin Indonesia didapat dari hasil Impor dari negara lain. Oleh sebab itu,
perlu didirikan pabrik metionin untuk memenuhi kebutuhan metionin di Indonesia.
Kapasitas pabrik metionin yang didirikan adalah 30.000 ton/tahun dengan asumsi bahwa
metionin yang dihasilkan dapat memenuhi kebutuhan metionin Indonesia dn sebagian
kebutuhan metionin dunia.
4. Rumusan spesifik
Pabrik metionin yang didirikan berbahan baku metanol, hidrogen sulfida, dan propilen.
Sebelum pembuatan metionin, terlebih dahulu dilakukan pembuatan bahan baku utama dari
proses pembuatan metionin, yaitu metil merkaptan dan akrolein. Pembuatan metil merkaptan
dan akrolein disebabkan oleh belum adanya pabrik di Indonesia yang memproduksi kedua
bahan baku pembuatan metionin tersebut. Selain itu, harga dari kedua bahan baku tersebut
juga cukup mahal, sehingga lebih baik membuat bahan baku tersebut agar keuntungan yang
didapat lebih besar.
TUGAS 4
1. Asumsi adalah anggapan logis yang mewakili informasi yang dibutuhkan untuk
menyelesaikan suatu persoalan. Contoh: Dalam perhitungan massa jenis air kita sering
berasumsi temperatur yang digunakan 25oC, yaitu temperatur suhu kamar; agar
mempermudah perhitungan.
2. Rule of thumb
Rule of thumb adalah suatu aturan praktis yang berisikan prinsip-prinsip dengan aplikasi
yang luas yangbtidak dimaksudkan untuk secara ketat dan akurat atau dapat diandalkan
untuk setiap kondisi. Rule of thumb merupakan prosedur atau informasi yang mudah
dipelajari dan mudah diterapkan untuk sekedar menghitung atau mengingat beberapa
nilai.
Contoh: Rule of Thumb pada buku Chemical Process Equipment - Stanlay M. Walas.
3. Estimasi adalah perkiraan hasil perhitungan terdekat guna mendapatkan hasil
perhitungan dengaan cepat namun tidak akurat. Sebagai contoh sederhana 38 x 42 kita
estimasi hasilnya yaitu menjadi 40 x 40 = 1600.
4. Informasi yang bisa didapatkan dari situs AICHE yaitu:
a. Informasi mengenai Persatuan Insinyur Kimia Amerika Serikat, American
Institute of Chemical Engineers (AIChE).
b. Informasi mengenai proses-proses dan metode-metode dalam teknik kimia
c. Informasi jaringan atau akses ke ilmuan –ilmuan dunia teknik kimia dan berbagai
perguruan tinggi teknik kima terbaik.
5. Pendekatan Hirerarki untuk perancangan conseptual
Metode
engineering
mengindikasi
bahwa
kita
harus
menyelesaikan
masalah
pereancangan dengan yang pertama mengembangkan penyelesaian yang sangat
sederhana terlebih dahulu, selanjutnya mengerjakan lapisan berikutnya hingga detailnya.
6. BAB 1 Douglas
Sifat dari Sintesa Proses dan Analisis
1.1 Aspek kreatif dari perancangan proses
Perancangan proses dan perancangan pabrik menghasilkan ide dan merubahnya
menjadi perlatan dan proses-proses untuk memproduksi material baru ataupin
meningkatkan nilai jual atau kualitas bahan (material) yang sudah ada. Ide-idea baru
dibuat untuk:
Memproduksi bahan baku yang bisa dijual
Mengkonversi produk samping menjadi menjadi produk yang lebih berharga
(bernilai) sehingga dapat dijual juga.
Membuat bahan baku baru (seperti serat sintesis, makanan)
Menemukan cara baru untuk memproduksi produk yang sudah ada (seperti
proses dengan katalis baru, atau dengan cara alternatif yaitu bioproses).
Untuk menggunakan teknologi baru (seperti teknik genetika)
Untuk menggunakan perlakuan dalam membuat material baru (seperti dengan
temperatur tinggi, atau dengan operasi bertekanan tinggi, atau menggunakan
polimer khusus)
Tingkat Keberhasilan
Faktanya, kemungkinan untuk mendapatkan keuntungan secara komerasil pada tahap
penelitian untuk beberapa proses adalah sekitar 1-3%, pada tahap pengebangan proses
sekitar 10-25%, dan pada tahap pilot plant prosesnya sekitar 40-60%. Tentunya, kita
harapkan tingkat keberhasilan pada modifikasi proses akan lebih tinggi dari itu untuk
proses-prosaes yang lengkap, tetapi semakin aman proyeknya maka semakin rendah
potensinya.
Sintesis dan Analisis
Hanya dibutuhkan sedikit bagian dari informasi untuk mendefinisikan sebuah
masalah perancangan. Misalnya, seorang peneliati kimia menemukan reaksi baru untuk
membuat produk yang sudah ada atau sebuah katalis baru untuk membuat sesuatu, reaksi
komersial, dan kita ingin menterjemahkan penemuan ini untuk menjadi proses baru.
Dengan demikian, hanya memulai dengan pengetahuan akan kondisi reaksi yang kita
dapatkan dari peneliti kimia tersebut, serta beberapa informasi seperti keterasediaan
bahan baku dan produk yang kita dapat dari organisasi penjualan kita, dan kita
membutuhkan semua informasi lainnya untuk mendefenisikan sebuah masalah
perancangan.
Untuk mendapatkan infomasi yang hilang itu , kita harus membuat asumsi
mengenai tipe proses apa yang harus dipakai, bagaimana unit-unit proses tersebut akan
saling berhubungan, dan berapa temperaturnya, tekanannya, serta tingkat aliran proses
yang akan dibutuhkan. Ini yang disebut aktifitas mensintesis. Sintesis ini sulit karena
sangat-sangat banyak jalan yang harus kita pertimbangkan untk menyelesaikan tujuan
yang sama. Karena itu masalah perancangan adalah masalah yang sangat terbuka dan
tidak ada batasnya (open-ended).
Metode Engineering
Metode engineering dalam perancangan proses adalah sebuah seni, seperti proses kreatif.
Karena itu, harus mencoba untuk mencapai masalah perancangan pada banyak cara yang
sama dengan cara seorang pelukis membuat sebuah lukisan. Dengan kata lain, prosedur
pearancangan orisinil kita harus saesuai pada pengembangan sketsa pensil.
Tingkat Perancangan Engineering
1. Order-of-magnitude estimate
Berdasarkan daftar harga yang sama, akurasi ± 40%
2. Study estimate
Berdasarkan pengetahuan dari peralatan umum, akurasi ± 25%
3. Preliminary estimate
Berdasarkan data yang cukup untuk mengestimasi biaya, akurasi ± 12%
4. Defeinitive estimate
Berdasarkan data yang hampir lengkap, namun masih sebelum pelengkapan gambargambar dan spesifikasi, akurasi ± 6%
5. Detailed estimate
Berdasarkan gambar-gambar engineering yang engkap, spesifikasi, dan survey
tempat, akurasi ± 3%
Biaya Perancangan Engineering pada tahun 1977
1.2 Pendekatan Hirarki untuk Merancang Secara Konseptual
Contoh: Hidrodealkalinasi Toluen
Hidrodealkalinasi toluen untuk memproduksi benzen, reaksinya:
Toluen + H2 → Benzen + CH4
dan
2Benzen ↔ Divenil + H2
Reaksi berlangsung secaara homogen pada taeamperatur 1150oF – 1300oF dan
tekanan sekitar 500 psia. Kelebihan hidrogen (rasio perbandingan 5/1) diharapkan
untuk mencegah terbentuknya cook, dan gas efluen harus cepat mengurangi suhu
sampai 1150oC dengan tujuan untuk mencegah terbentuknya cook pada HE yang ke
reaktor.
Pada gambar dapat dilihat
Aliran bahan baku :Toluen & Hidrogen
Aliran Produk
:Hidrogen, metana, benzen, toluen, dan divenil yang tidak
diinginkan.
Sebagian besar hidrogen dan metana dipisahkan dari zat aromatik dengan
kondensor parsial, untuk mengkondensasi zat aromatiknya, dan gas-gas ringan di
flash. Cairan dari flush drum digunakan untuk menurunkan suhu gas panas dari
reaktor.
Aliran
dari
flash
diumpankan
ke
stabilizer
untuk
didistilasi
demi
menyempurnakan pemisahan hidrogen dan metana dari zat aromatik. Distilasi
selanjutnya yaitu mengumpankan zat aromatik dari hasil pemisahan pada stabilizer
ke distilasi selanjutnya pada product, sehingga didapatkanlah benzen. Toluen yang di
recycle dipisahkan dari divenil yang tidak diinginkan.
Keputusan Hirarki
1. Batch versus kontinu
2. Struktur input-output dari flowsheet
3. Struktur recycle dari flowsheet
4. Struktur umum dari sistem pemisahan
a. Sistem vapor recovery
b. Sistem liquid recovery
5. Jaringan heat exchanger
Prosedur Dekomposisi Proses yang sudah ada
1. Hapus (Remove) semua HE, drum, dan vessel penyimpanan.
2. Kelompokkan semua kolom distilasi (block sistem pemisahan liquid)
3. Sederhanakan struktur umum dari sistem pemisahan
4. Satukan (gabungkan semua unit menjadi satu kotak) sistem pemisahan yang
lengkap.
5. Satukan proses yang lengkap.
1.3 Kesimpulan
Masalah-masalah pada merancang proses bisa didefenisikan, dan hanya sekitar
1% dari gagasan-gagasan untuk rancangan baru yang terkomersialkan. Oleh karena
itu, sebuah strategi efisien untuk mengembangkan sebuah rancangan yang pada
mulanya hanya untuk menentukan secara kasar, perhitungan screening –type, dll;
menjadi menghilangkan proyek dan proses alternatif yang tidak penting dengan usaha
yang minimum.
TUGAS 5
BAB 2
Ekonomi Teknik
2.1 Informasi Biaya yang Dibutuhkan
Dengan mempertimbangkan hasil-hasil dari sebuah studi kasus yang sudah dipublikasikan, kita
bisa mendapat gambaran keseluruhan bermacam informasi yang kita butuhkan untuk
mengembangkan sebuah estimasi biaya untuk sebuah perancangan konseptual. Lagi pula,
kerangka menghubungkan neraca massa dan energi , ukuran-ukuran peralatan dan aliran-aliran
utilitas, biaya-niaya operasi dan kapital, dan profitabilitas proses harus menjadi lebih jelas. Pada
studi kasus yang lebih khusus kita mempertimbangkan keterlibatanproduksi dari sikloheksan
dengan hidrogenasi benzen.
Benzen + 3H2 ↔ Sikloheksan
Flowsheet dan Tabel Aliran
Salah satu hal yang paling penting adalah kita mengembangkan selama sebuah rancangan dalam
sebuah flowsheet proses (lihat gambar 2.1-1). Flowsheet menunjukkan peralatan-peralatan
umum, dan selalu setiap peralatan diberi angka atau nama khusus, seperti pada gambar 2.1-1.
Biasanya setiap aliran pada flowsheet juga betulisan huruf atau angka, dan tabel aliran yang
berisikan tulisan-tulisan atau angka-angka ini sering kali muncul pada dasar flowsheet. Tabel
aliran berisikan aliran setiap komponen disetiap aliran seperti temperatur dan tekanan aliran.
Pada beberapa kasus, entalpi, densitas, dan informasi lainnya untuk setiap aliran dimasukkan ke
dalam tabel aliran.
Biaya Operasi
Jika kita mengetahui laju alir-laju alir aliran dan temperatur-temperatur aliran, kita bisa
menghitung aliran utilitas untuk beraneka unit yang ditunjukkan oleh flowsheet; lihat tabel 2.1-1.
Lalu jika mengetahui biaya-biaya unit dari utilitas, kita bisa menghitung total biaya utilitas. Kita
gabungkan biaya utilitas-utilitas ini dengan biaya bahan baku dan biaya-biaya operasi lainnya
untuk memperoleh rekapitulasi biaya operasi. Lihat Tabel 2.1-2
Biaya Kapital
Setelah kita tentukan laju aliran dan temperatur aliran, kita bisa menghitung ukuran peralatan;
lihat tabel 2.1-3. Lalu kita bisa menggunakan korelasi biaya untuk mengestimasi biaya
pengantaran peralatan. Selanjutnya kita menggunakan faktor instalasi untuk mengestimasi harga
peralatan yang dipasang (lihat tabel 2.1-4). Kita juga harus mengestimasi biaya kerja yang
dibutuhkan pabrik (lihat tabel 2.1-5). Dengan menggabungkan semua harga-harga ini, kita
dapatkan sebuah estimasi dari total kebutuhan kapital (lihat tabel 2.1-6)
Estimasi Profitabilitas
Kita gabungkan biaya-biaya operasi dan kapital, dan dengan harga-harga lainnya , dan kita
gunakan hasil-hasil ini untuk mengestimasi profitabilitas dari proses (lihat tabel 2.1-7).
Pengembalian dari investasi digunakan sebagai standar dari profitabilitas di studi kasus ini,
namun angka dari kriteria lainnya bisa digunakan.
Ekonomi Teknik
Sekarang bisa kita lihat tipe-tipe apa saja dari harga-harga yang termasuk di dalam analisa
ekonomi, bagaimana bisa kita mendapatkan data harga-harga? Pertama kita pertimbangkan
beberapa metoda untuk menghitung biaya kapital dan biaya operasi, lalu kita gambarkan teknik
untuk meletakkan biaya kapital dan biaya operasi dalam basis yang sama, selanjutnya kita
diskusikan pengukuran-pengukuran profitabilitas, dan akhirnya kita dapatkan model sederhana
yang berguna untuk proses screening alternatif ketika kita mengembangkan sebuah perancangan
konsep.
Oleh:
M. Arief Firmandani
(0807121002)
Salamun Qaulan
Yogy Herstiawan
(0807135304)
(0807113461)
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS RIAU
2011
TUGAS 1
Deskripsi Alat
TUGAS 2
Problems di Buku Douglas 1.3-1, 1.3-2, & 1.3-4
1.3-1 If engineering time cost $100/hr, estimete the worker-hours required to complate each
type of design study in Table 1.1-1 for a small plant.
Jika biaya pendirian pabrik adalah $8,000,000, maka jam kerja untuk setiap tipe
perhitungan adalah:
a. Order-of-magnitude estimate (engineering cost = $10,000)
$ 10,000
Jam kerja =
= 100 hours
100 $ /h
b. Study estimate (engineering cost = $22,000)
$ 22,000
Jam kerja =
= 220 hours
100 $/hr
c. Preliminary estimate (engineering cost = $50,000)
$ 50,000
Jam kerja =
= 500 hours
100 $/hr
d. Devinitive estimate (engineering cost = $200,000)
$ 200,000
Jam kerja =
= 2000 hours
100 $/hr
e. Detail estimate (engineering cost = $350,000)
$ 350,000
Jam kerja =
= 3500 hours
100 $/hr
1.3-2 According to the engineering method, what would be the best way to read a textbook that
covers a field you have not studied before, (i.e.. biotechnology, electrochemistry, etc.)?
Untuk melengkapi bidang yang tidak dipelajari oleh seorang teknik kimia, maka buku
yang terbaik untuk melengkapi tersebut adalah buku tentang bioteknologi. Buku ini sangat
penting bagi seorang teknik kimia karena dengan buku ini, seorang teknik kimia mampu
menghasilkan sebuah metoda atau teknologi baru dengan menggunakan metoda bioproses
sehingga menghasilkan sesuatu teknologi ataupun sumber energi alternatif yang ramah
lingkungan dan biaya produksi yang lebih murah.
1.3-4 A flowsheet for a process to produce acetone from isopropanol is given in Fig. 1.3-1. The
reaction is isopropanol
acetone + H2, and an azeotropic mixture of IPA H 20 is
used as the feed stream. The reaction takes place at 1 atm and 572 rF. Show the hierarchy
of flowsheets
Gambar 1. Proses produksi acetone
a. Input-output
b. Acetone separation system
c. Acetone recycle system
d. Acetone destillation
H2
H2O
TUGAS 3
Ilustrasi Hasil
H2 absorber
Kegiatan
Analisis
IPA - H2O
Reactor
Split phase
Destillation
product
Acetone
H2O
Pabrik Etilen Oksida
1. Rumusan Primitive
Kebutuhan metionin Indonesia dari tahun 2008 hingga 2010 terus meningkat.
Peningkatan kebutuhan metinonin akan diperkirakan akan terus terjadi. Selain itu,
peningkatan kebutuhan metionin dunia juga terus meningkat dari tahun ketahun.
2. Rumusan Lebih Informatif
Pada tahun 2008, kebutuhan metionin Indonesia adalah 18.462 ton. Nilai ini terus
meningkat hingga tahun 2010 yang mencapai 20.551 ton. Peningkatan kebutuhan metionin
ini secara tidak langsung disebabkan oleh perkembangan industri-industri di Indonesia,
terutama industri peternakan dimana metionin digunakan sebagai bahan pembuat pakan
ternak. Peningkatan kebutuhan metionin juga disebabkan oleh perkebangan industri farmasi
dan industri-industri lain yang membutuhkan metionin sebagai bahan baku.
3. Rumusan terarah
Sampai pada tahun 2010, belum ada pabrik metionin yang berdiri di Indonesia. Seluruh
kebutuhan metionin Indonesia didapat dari hasil Impor dari negara lain. Oleh sebab itu,
perlu didirikan pabrik metionin untuk memenuhi kebutuhan metionin di Indonesia.
Kapasitas pabrik metionin yang didirikan adalah 30.000 ton/tahun dengan asumsi bahwa
metionin yang dihasilkan dapat memenuhi kebutuhan metionin Indonesia dn sebagian
kebutuhan metionin dunia.
4. Rumusan spesifik
Pabrik metionin yang didirikan berbahan baku metanol, hidrogen sulfida, dan propilen.
Sebelum pembuatan metionin, terlebih dahulu dilakukan pembuatan bahan baku utama dari
proses pembuatan metionin, yaitu metil merkaptan dan akrolein. Pembuatan metil merkaptan
dan akrolein disebabkan oleh belum adanya pabrik di Indonesia yang memproduksi kedua
bahan baku pembuatan metionin tersebut. Selain itu, harga dari kedua bahan baku tersebut
juga cukup mahal, sehingga lebih baik membuat bahan baku tersebut agar keuntungan yang
didapat lebih besar.
TUGAS 4
1. Asumsi adalah anggapan logis yang mewakili informasi yang dibutuhkan untuk
menyelesaikan suatu persoalan. Contoh: Dalam perhitungan massa jenis air kita sering
berasumsi temperatur yang digunakan 25oC, yaitu temperatur suhu kamar; agar
mempermudah perhitungan.
2. Rule of thumb
Rule of thumb adalah suatu aturan praktis yang berisikan prinsip-prinsip dengan aplikasi
yang luas yangbtidak dimaksudkan untuk secara ketat dan akurat atau dapat diandalkan
untuk setiap kondisi. Rule of thumb merupakan prosedur atau informasi yang mudah
dipelajari dan mudah diterapkan untuk sekedar menghitung atau mengingat beberapa
nilai.
Contoh: Rule of Thumb pada buku Chemical Process Equipment - Stanlay M. Walas.
3. Estimasi adalah perkiraan hasil perhitungan terdekat guna mendapatkan hasil
perhitungan dengaan cepat namun tidak akurat. Sebagai contoh sederhana 38 x 42 kita
estimasi hasilnya yaitu menjadi 40 x 40 = 1600.
4. Informasi yang bisa didapatkan dari situs AICHE yaitu:
a. Informasi mengenai Persatuan Insinyur Kimia Amerika Serikat, American
Institute of Chemical Engineers (AIChE).
b. Informasi mengenai proses-proses dan metode-metode dalam teknik kimia
c. Informasi jaringan atau akses ke ilmuan –ilmuan dunia teknik kimia dan berbagai
perguruan tinggi teknik kima terbaik.
5. Pendekatan Hirerarki untuk perancangan conseptual
Metode
engineering
mengindikasi
bahwa
kita
harus
menyelesaikan
masalah
pereancangan dengan yang pertama mengembangkan penyelesaian yang sangat
sederhana terlebih dahulu, selanjutnya mengerjakan lapisan berikutnya hingga detailnya.
6. BAB 1 Douglas
Sifat dari Sintesa Proses dan Analisis
1.1 Aspek kreatif dari perancangan proses
Perancangan proses dan perancangan pabrik menghasilkan ide dan merubahnya
menjadi perlatan dan proses-proses untuk memproduksi material baru ataupin
meningkatkan nilai jual atau kualitas bahan (material) yang sudah ada. Ide-idea baru
dibuat untuk:
Memproduksi bahan baku yang bisa dijual
Mengkonversi produk samping menjadi menjadi produk yang lebih berharga
(bernilai) sehingga dapat dijual juga.
Membuat bahan baku baru (seperti serat sintesis, makanan)
Menemukan cara baru untuk memproduksi produk yang sudah ada (seperti
proses dengan katalis baru, atau dengan cara alternatif yaitu bioproses).
Untuk menggunakan teknologi baru (seperti teknik genetika)
Untuk menggunakan perlakuan dalam membuat material baru (seperti dengan
temperatur tinggi, atau dengan operasi bertekanan tinggi, atau menggunakan
polimer khusus)
Tingkat Keberhasilan
Faktanya, kemungkinan untuk mendapatkan keuntungan secara komerasil pada tahap
penelitian untuk beberapa proses adalah sekitar 1-3%, pada tahap pengebangan proses
sekitar 10-25%, dan pada tahap pilot plant prosesnya sekitar 40-60%. Tentunya, kita
harapkan tingkat keberhasilan pada modifikasi proses akan lebih tinggi dari itu untuk
proses-prosaes yang lengkap, tetapi semakin aman proyeknya maka semakin rendah
potensinya.
Sintesis dan Analisis
Hanya dibutuhkan sedikit bagian dari informasi untuk mendefinisikan sebuah
masalah perancangan. Misalnya, seorang peneliati kimia menemukan reaksi baru untuk
membuat produk yang sudah ada atau sebuah katalis baru untuk membuat sesuatu, reaksi
komersial, dan kita ingin menterjemahkan penemuan ini untuk menjadi proses baru.
Dengan demikian, hanya memulai dengan pengetahuan akan kondisi reaksi yang kita
dapatkan dari peneliti kimia tersebut, serta beberapa informasi seperti keterasediaan
bahan baku dan produk yang kita dapat dari organisasi penjualan kita, dan kita
membutuhkan semua informasi lainnya untuk mendefenisikan sebuah masalah
perancangan.
Untuk mendapatkan infomasi yang hilang itu , kita harus membuat asumsi
mengenai tipe proses apa yang harus dipakai, bagaimana unit-unit proses tersebut akan
saling berhubungan, dan berapa temperaturnya, tekanannya, serta tingkat aliran proses
yang akan dibutuhkan. Ini yang disebut aktifitas mensintesis. Sintesis ini sulit karena
sangat-sangat banyak jalan yang harus kita pertimbangkan untk menyelesaikan tujuan
yang sama. Karena itu masalah perancangan adalah masalah yang sangat terbuka dan
tidak ada batasnya (open-ended).
Metode Engineering
Metode engineering dalam perancangan proses adalah sebuah seni, seperti proses kreatif.
Karena itu, harus mencoba untuk mencapai masalah perancangan pada banyak cara yang
sama dengan cara seorang pelukis membuat sebuah lukisan. Dengan kata lain, prosedur
pearancangan orisinil kita harus saesuai pada pengembangan sketsa pensil.
Tingkat Perancangan Engineering
1. Order-of-magnitude estimate
Berdasarkan daftar harga yang sama, akurasi ± 40%
2. Study estimate
Berdasarkan pengetahuan dari peralatan umum, akurasi ± 25%
3. Preliminary estimate
Berdasarkan data yang cukup untuk mengestimasi biaya, akurasi ± 12%
4. Defeinitive estimate
Berdasarkan data yang hampir lengkap, namun masih sebelum pelengkapan gambargambar dan spesifikasi, akurasi ± 6%
5. Detailed estimate
Berdasarkan gambar-gambar engineering yang engkap, spesifikasi, dan survey
tempat, akurasi ± 3%
Biaya Perancangan Engineering pada tahun 1977
1.2 Pendekatan Hirarki untuk Merancang Secara Konseptual
Contoh: Hidrodealkalinasi Toluen
Hidrodealkalinasi toluen untuk memproduksi benzen, reaksinya:
Toluen + H2 → Benzen + CH4
dan
2Benzen ↔ Divenil + H2
Reaksi berlangsung secaara homogen pada taeamperatur 1150oF – 1300oF dan
tekanan sekitar 500 psia. Kelebihan hidrogen (rasio perbandingan 5/1) diharapkan
untuk mencegah terbentuknya cook, dan gas efluen harus cepat mengurangi suhu
sampai 1150oC dengan tujuan untuk mencegah terbentuknya cook pada HE yang ke
reaktor.
Pada gambar dapat dilihat
Aliran bahan baku :Toluen & Hidrogen
Aliran Produk
:Hidrogen, metana, benzen, toluen, dan divenil yang tidak
diinginkan.
Sebagian besar hidrogen dan metana dipisahkan dari zat aromatik dengan
kondensor parsial, untuk mengkondensasi zat aromatiknya, dan gas-gas ringan di
flash. Cairan dari flush drum digunakan untuk menurunkan suhu gas panas dari
reaktor.
Aliran
dari
flash
diumpankan
ke
stabilizer
untuk
didistilasi
demi
menyempurnakan pemisahan hidrogen dan metana dari zat aromatik. Distilasi
selanjutnya yaitu mengumpankan zat aromatik dari hasil pemisahan pada stabilizer
ke distilasi selanjutnya pada product, sehingga didapatkanlah benzen. Toluen yang di
recycle dipisahkan dari divenil yang tidak diinginkan.
Keputusan Hirarki
1. Batch versus kontinu
2. Struktur input-output dari flowsheet
3. Struktur recycle dari flowsheet
4. Struktur umum dari sistem pemisahan
a. Sistem vapor recovery
b. Sistem liquid recovery
5. Jaringan heat exchanger
Prosedur Dekomposisi Proses yang sudah ada
1. Hapus (Remove) semua HE, drum, dan vessel penyimpanan.
2. Kelompokkan semua kolom distilasi (block sistem pemisahan liquid)
3. Sederhanakan struktur umum dari sistem pemisahan
4. Satukan (gabungkan semua unit menjadi satu kotak) sistem pemisahan yang
lengkap.
5. Satukan proses yang lengkap.
1.3 Kesimpulan
Masalah-masalah pada merancang proses bisa didefenisikan, dan hanya sekitar
1% dari gagasan-gagasan untuk rancangan baru yang terkomersialkan. Oleh karena
itu, sebuah strategi efisien untuk mengembangkan sebuah rancangan yang pada
mulanya hanya untuk menentukan secara kasar, perhitungan screening –type, dll;
menjadi menghilangkan proyek dan proses alternatif yang tidak penting dengan usaha
yang minimum.
TUGAS 5
BAB 2
Ekonomi Teknik
2.1 Informasi Biaya yang Dibutuhkan
Dengan mempertimbangkan hasil-hasil dari sebuah studi kasus yang sudah dipublikasikan, kita
bisa mendapat gambaran keseluruhan bermacam informasi yang kita butuhkan untuk
mengembangkan sebuah estimasi biaya untuk sebuah perancangan konseptual. Lagi pula,
kerangka menghubungkan neraca massa dan energi , ukuran-ukuran peralatan dan aliran-aliran
utilitas, biaya-niaya operasi dan kapital, dan profitabilitas proses harus menjadi lebih jelas. Pada
studi kasus yang lebih khusus kita mempertimbangkan keterlibatanproduksi dari sikloheksan
dengan hidrogenasi benzen.
Benzen + 3H2 ↔ Sikloheksan
Flowsheet dan Tabel Aliran
Salah satu hal yang paling penting adalah kita mengembangkan selama sebuah rancangan dalam
sebuah flowsheet proses (lihat gambar 2.1-1). Flowsheet menunjukkan peralatan-peralatan
umum, dan selalu setiap peralatan diberi angka atau nama khusus, seperti pada gambar 2.1-1.
Biasanya setiap aliran pada flowsheet juga betulisan huruf atau angka, dan tabel aliran yang
berisikan tulisan-tulisan atau angka-angka ini sering kali muncul pada dasar flowsheet. Tabel
aliran berisikan aliran setiap komponen disetiap aliran seperti temperatur dan tekanan aliran.
Pada beberapa kasus, entalpi, densitas, dan informasi lainnya untuk setiap aliran dimasukkan ke
dalam tabel aliran.
Biaya Operasi
Jika kita mengetahui laju alir-laju alir aliran dan temperatur-temperatur aliran, kita bisa
menghitung aliran utilitas untuk beraneka unit yang ditunjukkan oleh flowsheet; lihat tabel 2.1-1.
Lalu jika mengetahui biaya-biaya unit dari utilitas, kita bisa menghitung total biaya utilitas. Kita
gabungkan biaya utilitas-utilitas ini dengan biaya bahan baku dan biaya-biaya operasi lainnya
untuk memperoleh rekapitulasi biaya operasi. Lihat Tabel 2.1-2
Biaya Kapital
Setelah kita tentukan laju aliran dan temperatur aliran, kita bisa menghitung ukuran peralatan;
lihat tabel 2.1-3. Lalu kita bisa menggunakan korelasi biaya untuk mengestimasi biaya
pengantaran peralatan. Selanjutnya kita menggunakan faktor instalasi untuk mengestimasi harga
peralatan yang dipasang (lihat tabel 2.1-4). Kita juga harus mengestimasi biaya kerja yang
dibutuhkan pabrik (lihat tabel 2.1-5). Dengan menggabungkan semua harga-harga ini, kita
dapatkan sebuah estimasi dari total kebutuhan kapital (lihat tabel 2.1-6)
Estimasi Profitabilitas
Kita gabungkan biaya-biaya operasi dan kapital, dan dengan harga-harga lainnya , dan kita
gunakan hasil-hasil ini untuk mengestimasi profitabilitas dari proses (lihat tabel 2.1-7).
Pengembalian dari investasi digunakan sebagai standar dari profitabilitas di studi kasus ini,
namun angka dari kriteria lainnya bisa digunakan.
Ekonomi Teknik
Sekarang bisa kita lihat tipe-tipe apa saja dari harga-harga yang termasuk di dalam analisa
ekonomi, bagaimana bisa kita mendapatkan data harga-harga? Pertama kita pertimbangkan
beberapa metoda untuk menghitung biaya kapital dan biaya operasi, lalu kita gambarkan teknik
untuk meletakkan biaya kapital dan biaya operasi dalam basis yang sama, selanjutnya kita
diskusikan pengukuran-pengukuran profitabilitas, dan akhirnya kita dapatkan model sederhana
yang berguna untuk proses screening alternatif ketika kita mengembangkan sebuah perancangan
konsep.