Pra Rancangan Pabrik Dimetil Tereftalat dari Asam Tereftalat dan Metanol dengan Kapasitas 60.000 Ton / Tahun
PRA RANCANGAN PABRIK
DIMETIL TEREFTALAT DARI
ASAM TEREFTALAT DAN METANOL
DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 60.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia
Disusun Oleh :
ANDHY JULIANTO W.
060405045
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
(2)
(3)
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat dan rahmatNya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pra
Rancangan Pabrik Dimetil Tereftalat dari Asam Tereftalat dan Metanol dengan
Kapasitas 60.000 Ton / Tahun.
Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi tugas – tugas dan merupakan salah
satu syarat untuk mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini penulis banyak menerima bantuan, bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Dr.Eng Ir. Irvan, M.Si, selaku dosen pembimbing dalam penyusunan tugas
akhir ini dan Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara
2. Bapak Ir. Bambang Trisakti, M.Si selaku co – dosen pembimbing dalam
penyusunan tugas akhir ini
3. Ibu Dr. Ir. Fatimah, M.T., Sekretaris Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara
4. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T., Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara
5. Bapak dan Ibu dosen serta pegawai Program Studi Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara
6. Orangtua dan Saudara Penulis, yang telah banyak memberikan dukungan moril
dan materiil kepada penulis
7. Christy atas kerjasamanya dalam penulisan tugas akhir ini
Medan, 5 Mei 2012 Penulis,
( Andhy Julianto W)
(4)
INTISARI
Pabrik Dimetil Tereftalat dari Asam Tereftalat dan Metanol ini direncanakan
akan berproduksi dengan kapasitas 60.000 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari
dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri, dan
juga membuka peluang ekspor. Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah
Kabupaten Plaju, Palembang, dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 13150 m2.
Adapun pemilihan lokasi di Kabupaten Plaju, Palembang karena dekat dengan sumber
bahan baku, dekat dengan pelabuhan dan merupakan daerah lalu lintas perdagangan,
baik dalam maupun luar negeri. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah
Perseroan Terbatas (PT) yang dikepalai oleh seorang Direktur dengan jumlah total
tenaga kerja 158 orang. Adapun bentuk organisasi dari pabrik ini adalah organisasi fungsionil dan staf. Dari hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan dimetil tereftalat
ini didapat nilai Profit Margin (PM) 16,03 %, Return on Investment (ROI) sesudah
pajak sebesar 28,26 %, Pay Out Time (POT) sesudah pajak 3,54 tahun. Sedangkan
Break Even Point (BEP) adalah 47,49 %, dan Internal Rate of Return (IRR) adalah
30,79 . Hasil analisa ekonomi tersebut menunjukkan bahwa pabrik dimetil
tereftalat ini layak untuk didirikan.
(5)
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
INTI SARI ... ii
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR ISTILAH ... xi
BAB I PENDAHULUAN ... I-1
1.1 Latar Belakang ... I-1 1.2 Perumusan Masalah ... I-2 1.3 Tujuan ... I-2 1.4 Manfaat ... I-2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1
2.1 Dimetil Tereftalat ... II-1 2.2 Kegunaan Produk ... II-2
2.3 Sifat – Sifat Bahan Baku dan Produk ... II-2
2.3.1 Sifat – Sifat Bahan Baku ... II-2
2.3.2 Sifat – Sifat Produk ... II-3
2.4 Proses Pembuatan Dimetil Tereftalat (DMT) ... II-4
2.4.1 Proses Witten – Hercules ... II-4
2.4.2 Proses Esterifikasi ... II-7 2.5 Seleksi Proses ... II-9 2.6 Deskripsi Proses ... II-10 BAB III HASIL PERHITUNGAN NERACA MASSA ... III-1
3.1 Furnace (FU-01) ... III-1
3.2 Sublimator (SB-01) ... III-1
3.3 Cyclone (CN-01) ... III-1
3.4 Reaktor (R-01) ... III-2
3.5 Cyclone (CN-03) ... III-2
3.6 Tangki Separator (TS-02) ... III-2
(6)
3.9 Tangki Separator(TS-03) ... III-3
3.10 RotaryDryer (RD-01) ... III-4
3.11 Cyclone (CN-02) ... III-4
3.12 Tangki Separator (TS-05) ... III-4 3.13 Menara Destilasi (MD-01) ... III-5 3.14 Tangki Separator (TS-04) ... III-5
3.15 Reboiler (RE-01) ... III-5
BAB IV HASIL PERHITUNGAN NERACA PANAS ... IV-1
4.1 Fixed Bed Reactor (R-01) ... IV-1
4.2 Furnace (FU-01) ... IV-1 4.3 Sublimator (SB-01) ... IV-1
4.4 HeatExchanger (HE-01) ... IV-1
4.5 Desublimator (DE-01) ... IV-2
4.6 Condensor (CD-01) ... IV-2
4.7 Crystalizer (CR-01) ... IV-2
4.8 Heat Exchanger (HE-03) ... IV-3
4.9 Menara Destilasi (MD-01) ... IV-3
4.10 Rotary Dryer (RD-01) ... IV-3
4.11 Condensor (CD-02) ... IV-4
4.12 Vaporizer (VP-03) ... IV-4
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1
BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1
6.1 Instrumentasi ... VI-1 6.2 Keselamatan Kerja ... VI-4 6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Dimetil Tereftalat ... VI-5 6.3.1 Pencegahan Terhadap Kebakaran dan Peledakan ... VI-5 6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri ... VI-6 6.3.3 Keselamatan Kerja Terhadap Bahaya Listrik ... VI-6 6.3.4 Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan ... VI-7 6.3.5 Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis ... VI-7 BAB VIII UTILITAS ... VII-1
(7)
7.2 Unit Pembangkit Steam ... VII-6
7.3 Unit Pembangkit Listrik (Power Plant)) ... VII-7
7.4 Unit Penyedia Bahan Bakar ... VII-11
7.5 Unit Penyedia Udara ( Air System) ... VII-13
7.6 Unit Refrigerasi ... VII-15 7.7 Unit Pengolahan Limbah... VII-18 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik ... VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-4 8.3 Perincian Luas Tanah ... VIII-6 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ... IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan ... IX-1 9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ... IX-2 9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsionil ... IX-2 9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ... IX-3 9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional dan Staf ... IX-3 9.2 Manajemen Perusahaan ... IX-3 9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ... IX-5 9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ... IX-6 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ... IX-6 9.4.2 Dewan Komisaris ... IX-6
9.4.3 Direktur ... IX-7
9.4.4 Staf Ahli ... IX-7 9.4.5 Sekretaris ... IX-7 9.4.6 Manajer Produksi ... IX-7 9.4.7 Manajer Teknik ... IX-8 9.4.8 Manajer Umum dan Personalia ... IX-8 9.4.9 Manajer Keuangan dan Administrasi ... IX-8 9.5 Sistem Kerja ... IX-10 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan... IX-10 9.7 Fasilitas Tenaga Kerja ... IX-11
(8)
10.1 Modal Investasi ... X-1
10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI)... X-1
10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC) ... X-3
10.2 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC) ... X-4
10.2.1 Biaya Tetap / Fixed Cost (FC) ... X-4
10.2.2 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC) ... X-4
10.3 Total Penjualan (Total Sales) ... X-5
10.4 Bonus Perusahaan ... X-5 10.5 Perkiraan Rugi / Laba Usaha... X-5 10.6 Analisa Aspek Ekonomi ... X-5
10.6.1 Profit Margin (PM) ... X-5
10.6.2 Break Even Point (BEP)... X-6
10.6.3 Return on Investment (ROI) ... X-6
10.6.4 Pay Out Time (POT) ... X-7
10.6.5 Return on Network (RON) ... X-7
10.6.6 Internal Rate of Return (IRR) ... X-8
BAB XI KESIMPULAN ... XI-1 DAFTAR PUSTAKA ... xii LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ... A-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ... B-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ... C-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS ... D-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ... E-1
(9)
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Reaksi Esterifikasi Asam Terephthalic dengan Metanol ... II-1
Gambar 2.2 Proses pembuatan DMT dengan Proses Witten ... II-5
Gambar 2.3 Esterifikasi Terephtalate Acid dalam Fase Cair ... II-7
Gambar 2.4 Esterifikasi Terephtalate Acid dalam Fase Gas ... II-8
Gambar 2.5 Reaksi Esterifikasi Asam Terephthalic dengan Metanol ... II-9
Gambar 7.1 Skema Pengolahan Air ... VII-26
Gambar 8.1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Dimetil Tereftalat dari Asam
Tereftalat dan Metanol ... VIII-6
Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Dimetil Tereftalat dari
Asam Tereftalat dan Metanol ... IX-13
Gambar A.1 Aliran Proses pada Furnace (FU-01) ... A-2
Gambar A.2 Aliran Proses pada Sublimator (SB-01) ... A-3
Gambar A.3 Aliran Proses pada Cyclone (CN-01) ... A-5
Gambar A.4 Aliran Proses pada Reaktor (R-01) ... A-6
Gambar A.5 Aliran Proses pada Cyclone (CN-03) ... A-8
Gambar A.6 Aliran Proses pada Condensor (CD-01) ... A-14
Gambar A.7 Aliran Proses pada Cooling Crystalizer (CR-01) ... A-17
Gambar A.8 Aliran Proses pada Centrifuge (CF-01) ... A-20
Gambar A.9 Aliran Proses pada Tangki Separator (TS-03) ... A-22
Gambar A.10 Aliran Proses pada Rotary Dryer (RD-01) ... A-25
Gambar A.11 Aliran Proses pada Tangki Separator (TS-05) ... A-27 Gambar A.12 Aliran Proses pada Menara Destilasi (MD-01) ... A-29
Gambar B.1 Condensor Partial ... B-23
Gambar C.1 Pipa Berkelok Sublimator ... C-50
Gambar C.2 Rotary Double Pipe Heat Exchanger ... C-53
Gambar C.3 Agitated Jacket-Vessel Crystalyzer With Draft-Tube ... C-66
Gambar C.4 Cake Dalam Centrifuge ... C-72
Gambar C.5 Co-Current Rotary Dryer ... C-75
Gambar E.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki
Pelarutan ... E-5
Gambar E.2 Grafik Break Even Point (BEP) Pabrik Dimetil Tereftalat dari Asam
(10)
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Kebutuhan DMT di Indonesia ... I-2
Tabel 3.1 Neraca Massa pada Furnace (FU-01) ... III-1
Tabel 3.2 Neraca Massa pada Sublimator (SB-01) ... III-1
Tabel 3.3 Neraca Massa pada Cyclone (CN-01) ... III-1
Tabel 3.4 Neraca Massa pada Reaktor (R-01) ... III-2
Tabel 3.5 Neraca Massa pada Cyclone (CN-03) ... III-2
Tabel 3.6 Neraca Massa pada Tangki Separator (TS-02) ... III-2
Tabel 3.7 Neraca Massa pada CoolingCrystalyzer (CR-01) ... III-3
Tabel 3.8 Neraca Massa pada Centrifuge (CF-01) ... III-3
Tabel 3.9 Neraca Massa pada Tangki Separator (TS-03) ... III-3
Tabel 3.10 Neraca Massa pada RotaryDryer (RD-01) ... III-4
Tabel 3.11 Neraca Massa pada Cyclone (CN-02) ... III-4
Tabel 3.12 Neraca Massa pada Tangki Separator (TS-05) ... III-4 Tabel 3.13 Neraca Massa pada Menara Destilasi (MD-01) ... III-5 Tabel 3.14 Neraca Massa pada Tangki Separator (TS-04) ... III-5
Tabel 3.15 Neraca Massa pada Reboiler (RE-01) ... III-5
Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Dimetil
Tereftalat ... VI-3
Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ... VIII-4
Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift ... IX-10
Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ... IX-10
Tabel A.1 Neraca Massa pada Furnace (FU-01) ... A-2
Tabel A.2 Neraca Massa pada Sublimator (SB-01) ... A-4
Tabel A.3 Neraca Massa pada Cyclone (CN-01) ... A-5
Tabel A.4 Neraca Massa pada Reaktor (R-01) ... A-7
Tabel A.5 Neraca Massa pada Cyclone (CN-03) ... A-13
Tabel A.6 Neraca Massa pada Tangki Separator (TS-02) ... A-16
Tabel A.7 Neraca Massa pada CoolingCrystalyzer (CR-01) ... A-19
Tabel A.8 Neraca Massa pada Centrifuge (CF-01) ... A-21
(11)
Tabel A.10 Neraca Massa pada RotaryDryer (RD-01) ... A-26
Tabel A.11 Neraca Massa pada Cyclone (CN-02) ... A-28
Tabel A.12 Neraca Massa pada Tangki Separator (TS-05) ... A-30 Tabel A.13 Neraca Massa pada Menara Destilasi (MD-01) ... A-5 Tabel A.14 Neraca Massa pada Tangki Separator (TS-04) ... A-5
Tabel A.15 Neraca Massa pada Reboiler (RE-01) ... A-5
Tabel B.1 Penentuan Konstanta Asam Tereftalat ... B-1 Tabel B.2 Penentuan Konstanta Dimetil Tereftalat ... B-1 Tabel B.3 Harga konstanta A, B, C, dan, D untuk Cpig ... B-2
Tabel B.4 Data panas reaksi tiap komponen ... B-4
Tabel B.5 Panas Masuk Reaktor ... B-5
Tabel B.6 Panas Keluar Reaktor ... B-5
Tabel B.7 Panas Masuk Furnace ... B-6
Tabel B.8 Panas Keluar Furnace ... B-6
Tabel B.9 Panas Masuk Sublimator ... B-7
Tabel B.10 Panas keluar Sublimator ... B-7 Tabel B.11 Panas Masuk Heat Exchanger ... B-8 Tabel B.12 Panas Keluar Heat Exchanger ... B-8 Tabel B.13 Panas Masuk Desublimator ... B-9 Tabel B.14 Panas Keluar Desublimator ... B-10 Tabel B.15 Panas Keluar Desublimator ... B-10
Tabel B.16 Panas Masuk Condensor ... B-11
Tabel B.17 Panas Keluar Condensor ... B-11
Tabel B.18 Panas Keluar Condensor ... B-12
Tabel B.19 Panas Masuk Crystalizer ... B-13
Tabel B.20 Panas Masuk Crystalizer ... B-13
Tabel B.21 Panas Keluar Crystalizer ... B-15
Tabel B.22 Panas Masuk VaporizingCrystalizer ... B-15
Tabel B.23 Panas Keluar VaporizingCrystalizer ... B-15
Tabel B.24 Panas Keluar VaporizingCrystalizer ... B-16
Tabel B.25 Panas Masuk Menara Destilasi ... B-17 Tabel B.26 Panas Masuk Menara Destilasi ... B-17
(12)
Tabel B.27 Panas Masuk Menara Destilasi ... B-17 Tabel B.28 Panas Keluar Menara Destilasi ... B-18 Tabel B.29 Panas Keluar Menara Destilasi ... B-18 Tabel B.30 Panas Masuk Rotary Dryer ... B-27 Tabel B.31 Panas Keluar Rotary Dryer ... B-27 Tabel B.32 Panas Keluar Rotary Dryer ... B-28 Tabel B.33 Panas Masuk Condensor ... B-29 Tabel B.34 Panas Keluar Condenser ... B-29 Tabel B.35 Panas Keluar Condenser ... B-29
Tabel B.36 Panas Masuk Vaporizer ... B-30
Tabel B.37 Panas Keluar Vaporizer... B-30
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ... E-1
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ... E-3
Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ... E-6 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ... E-8 Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi ... E-10 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ... E-12 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas ... E-14 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ... E-15 Tabel LE.9 Aturan Depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 .... E-16 Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi ... E-17
(13)
INTISARI
Pabrik Dimetil Tereftalat dari Asam Tereftalat dan Metanol ini direncanakan
akan berproduksi dengan kapasitas 60.000 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari
dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri, dan
juga membuka peluang ekspor. Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah
Kabupaten Plaju, Palembang, dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 13150 m2.
Adapun pemilihan lokasi di Kabupaten Plaju, Palembang karena dekat dengan sumber
bahan baku, dekat dengan pelabuhan dan merupakan daerah lalu lintas perdagangan,
baik dalam maupun luar negeri. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah
Perseroan Terbatas (PT) yang dikepalai oleh seorang Direktur dengan jumlah total
tenaga kerja 158 orang. Adapun bentuk organisasi dari pabrik ini adalah organisasi fungsionil dan staf. Dari hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan dimetil tereftalat
ini didapat nilai Profit Margin (PM) 16,03 %, Return on Investment (ROI) sesudah
pajak sebesar 28,26 %, Pay Out Time (POT) sesudah pajak 3,54 tahun. Sedangkan
Break Even Point (BEP) adalah 47,49 %, dan Internal Rate of Return (IRR) adalah
30,79 . Hasil analisa ekonomi tersebut menunjukkan bahwa pabrik dimetil
tereftalat ini layak untuk didirikan.
(14)
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia adalah negara yang kaya akan sumber daya alamnya sehingga pada era reformasi ini secara optimis diharapkan banyak didirikan industri pembuat bahan dasar yang nantinya dapat mengurangi ketergantungan terhadap luar negeri. Industri bahan dasar ini diharapkan dapat membantu untuk menyerap tenaga kerja dan menambah devisa negara.
Salah satu industri yang berkembang pesat adalah industri polimer yang menghasilkan bahan-bahan polimer untuk kebutuhan alat-alat rumah tangga, pakaian, dll. Salah satu bahan dasar yang dibutuhkan industri polimer adalah Dimetil Tereftalat (DMT). DMT adalah dimetil ester dari asam tereftalat (AT) yaitu dengan mereaksikan asam tereftalat dengan metanol dengan bantuan katalis.
Hampir 98% DMT digunakan untuk pembuatan polyethylene terephthalate
(PET) dan polybutilen terephthalate (PBT). PET digunakan untuk memproduksi
textile dan fiber sedangkan PBT digunakan dalam pembuatan molding resin, solvent
free-coatings, electrical insulating varnishes, aramid fibers, dan zat adesif. DMT
pertama kali diproduksi pada tahun 1950 ( Mc. Ketta, 1982 ).
AT diproduksi dari p-xylene yang dioksidasi dengan asam nitrit. Technical
grade AT masih banyak mengandung produk-produk samping seperti color-forming
nitrogen compound dan logam-logam katalis. Zat-zat pengotor ini sulit untuk
dipisahkan, dan akan lebih ekonomis dan lebih efisien jika technical grade AT
dipurifikasi dalam bentuk DMT ( Mc. Ketta, 1982 ).
Walaupun saat ini sudah banyak sekali diproduksi polymer grade AT (PTA) dengan tingkat kemurnian yang sangat tinggi, DMT tetap diperlukan karena beberapa resin harus menggunakan DMT dengan alasan teknis. Dengan meningkatnya jumlah permintaan plastik, tekstil, dan serat sintetis, maka kebutuhan DMT sebagai bahan baku untuk membuat tekstil dan serat sintetis juga meningkat. Peningkatan akan
kebutuhan DMT juga dapat dilihat dari tabel 1.1 berikut (Commodity Trade Statistics
Database, 2010) :
(15)
Tabel 1.1 Kebutuhan DMT di Indonesia
Tahun Nominal ( USD ) Jumlah ( kg )
2004 18.271 23.556
2005 16.176 11.030
2006 59.947 11.565
2007 23.270 10.737
2008 29.782 18.261
2009 152.570 147.000
2010 203.329 175.035
Kebutuhan DMT tersebut semuanya dipenuhi dari impor karena bahan ini belum diproduksi di dalam negeri. Berdasarkan data di atas diperkirakan kebutuhan akan Dimetil Tereftalat pada tahun 2012 adalah sebanyak 231.105 kg dengan kenaikan sebesar 19%.
Menurut CEH reports (Sesto, Barbara dan Masahiro Yoneyama, 2010), konsumsi DMT/PTA di dunia mencapai 37 juta ton/tahun pada tahun 2006 dengan kecepatan kenaikan konsumsi sebesar 5 % per tahun. Konsumsi DMT di masa yang akan datang diperkirakan akan semakin meningkat seiring dengan meningkatnya kebutuhan bahan-bahan polimer, sehingga perlu dilakukan prarancangan pabrik DMT terlebih dahulu untuk menganalisa kelayakan pendirian pabrik DMT di Indonesia.
1.2 Perumusan Masalah
Kebutuhan dimetil tereftalat di Indonesia belum dapat terpenuhi sehingga untuk menanggulangi kebutuhan dimetil tereftalat di dalam negeri maka pabrik pembuatan dimetil tereftalat perlu untuk didirikan.
1.3 Tujuan
Pra rancangan pabrik pembuatan dimetil tereftalat dari asam tereftalat dan metanol ini bertujuan untuk menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia, khususnya pada mata kuliah Perancangan Pabrik Kimia, Perancangan Proses Teknik Kimia, Teknik Reaktor dan Operasi Teknik Kimia sehingga akan memberikan gambaran kelayakan pra rancangan pabrik dimetil tereftalat.
(16)
diimpor dari negara lain dan selanjutnya dikembangkan untuk tujuan ekspor. Selain itu, diharapkan dengan berdirinya pabrik ini akan memberi lapangan pekerjaan dan memicu peningkatan produktivitas rakyat yang pada akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan rakyat.
1.4 Manfaat
Pra rancangan pabrik pembuatan dimetil tereftalat dari asam tereftalat dan metanol bermanfaat untuk memberikan informasi mengenai pabrik dimetil tereftalat sebagai intermediet sehingga dapat dijadikan referensi untuk pendirian suatu pabrik dimetil tereftalat. Pra rancangan pabrik ini juga memberikan manfaat bagi perguruan tinggi sebagai suatu karya ilmiah yang dipergunakan sebagai bahan acuan, masukan serta bahan perbandingan dalam riset dan pengembangan studi di kalangan akademis.
(17)
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dimetil Tereftalat (DMT)
DMT adalah senyawa ester yang berbentuk kristal. DMT diproduksi dari hasil esterifikasi asam tereftalat (AT) dengan metanol dengan bantuan katalisator. Ada
beberapa proses esterifikasi yang telah dikembangkan yaitu ( Mc. Ketta, 1982 ):
1. Esterifikasi AT dan metanol dalam fase cair dengan menggunakan katalis
asam sulfat. Reaksi berlangsung 2-3 jam pada suhu 150oC dan tekanan yang
tinggi. Proses ini berlangsung lama sehingga ester yang terbentuk banyak terurai akibat panas dan butuh pemurnian yang khusus untuk memisahkan hasil dengan katalis.
2. Esterifikasi AT dan metanol dalam fase cair dengan menggunakan katalis
logam seperti zinc, molybdenum, antimony, dan timbal. Reaksi berlangsung
pada suhu 250-300 oC.
3. Esterifikasi AT dan metanol dalam fase gas dengan menggunakan katalis
alumina aktif pada reaktor fixed bed. Reaksi berlangsung pada suhu
300-330oC dengan tekanan 1 atm.
Proses ketiga lebih sering dipakai karena lebih ekonomis dan banyak dikembangkan secara komersial. Reaksi esterifikasi adalah reaksi kesetimbangan :
COOH
COOH
+ 2 CH3OH
COOCH3
COOCH3
+ 2 H2O
Katalisator
(18)
2.2 Kegunaan Produk
DMT digunakan untuk memproduksi poliester jenuh, antara lain untuk
industri ( Mc. Ketta, 1982 ):
1. Polyethylene Terephthalate (PET)
Lebih dari 90 % DMT digunakan sebagai bahan baku PET, Kebutuhannya
pada tahun 1992 berkisar 12,6×106 ton. PET ini digunakan untuk
memproduksi textile dan fiber yang kebutuhannnya sekitar 75 %, food and beverage containers 13 %, dan film untuk audio, video, fotografi kebutuhannya sebesar 7 %.
2. Polybutylene Terephthalate (PBT)
PBT ini digunakan untuk memproduksi molding resin, solvent free-coatings, electrical insulating varnishes, aramid fibers, dan adheshives.
2.3 Sifat- Sifat Bahan Baku dan Produk 2.3.1 Sifat Bahan Baku
1. Asam Tereftalat
Rumus Molekul : P- C6H4( COOH )2
Jenis : Technical Grade
Berat Molekul : 166,128
Fase/ warna : Kristal berwarna putih
Ukuran : 5-300 m
Kemurnian : 98,5 % P- C6H4( COOH )2
1,5 % impurities
Specific Gravity , 25oC : 1,510
Triple point : 427 oC
Normal Sublimation Point : 404 oC
Kelarutan dalam 100 g methanol: 25 oC : 0,1 g
160 oC : 2,9 g
200 oC : 15 g
Vapor Pressures : 303 o
(19)
353 oC : 13,3 kPa
370 oC : 26,7 kPa
387 oC : 53,3 kPa
404 oC : 101,3 kPa
2. Metanol
Rumus Molekul : CH3OH
Berat Molekul : 32,04
Fase/ warna : Liquid , Bening
Kemurnian : 99,4 % massa
Specific Gravity , 20oC : 0,792
Normal Boiling Point : 64,7 o
C
Viskositas, 25oC : 0,6 cp ( 60 o
F )
2.3.2 Sifat Produk
1. Dimetil Tereftalat
Rumus Molekul : P- C6H4( COOCH3 )2
Jenis : Technical Grade
Berat Molekul : 194,18
Fase/ warna : Kristal berwarna putih
Kemurnian : 99,69 % P- C6H4( COO CH3 )2
0,26 % P-C6H4( COOH )2
0,05 % CH3OH
Ukuran : 0,3 – 1,5 mm
Specific Gravity , 25oC : 1,283
Triple point : 140,64 oC
Normal Boiling Point : 284 oC
Kelarutan dalam 100 g metanol : 25 oC : 1,0 g
(20)
Vapor Pressures : 148 oC : 1,3 kPa
210 oC : 13,3 kPa
233 oC : 26,7 kPa
258 oC : 53,3 kPa
284 oC : 101,3 kPa
2.4 Proses Pembuatan Dimetil Tereftalat (DMT)
Secara garis besar proses pembuatan Dimethyl Terephtalate (DMT) dapat
diklasifikasikan menjadi 2 ( Mc. Ketta, 1982 ):
1. Proses pembuatan Dimethyl Terephtalate (DMT) dengan bahan baku utama
dari p-Xylene dan metanol dengan katalis cobalt. Proses ini dikenal dengan
proses Dynamit-Nobel ( Proses Witten-Hercules).
2. Proses pembuatan Dimethyl Terephtalate (DMT) dengan bahan baku utama
dari asam tereftalat dan metanol dengan bantuan katalis. Biasanya proses ini dikenal dengan proses esterifikasi.
2.4.1 Proses Witten – Hercules
Proses ini adalah reaksi pembuatan DMT tanpa memproduksi PTA terlebih
dahulu. Pertama-tama asam toluic dihasilkan dengan mengoksidasi p-Xylene dengan
katalis cobalt pada suhu 1600C dan tekanan 4 – 8 atm yang menggunakan udara
sebagai zat pengoksidasi. Asam toluic diesterifikasi dengan metanol
menghasilkan methyl toluate. Proses Witten – Hercules pertama kali dilakukan pada
(21)
Gambar 2.2 Proses pembuatan DMT dengan Proses Witten.
Keterangan : a) Oxidation reaktor; b)esterifier; c,l)methanol recovery; d,f)kolom destilasi; g) kristalizer; h);centrifuge; i) dissolver; k) melter
P-Xylene dan katalis Conaphthenate dialirkan ke reaktor oksidasi (a).
Bahan-bahan tersebut masuk ke dalam reaktor dari atas reaktor dan dikontakkan dengan
udara yang mengandung gas oksigen dari arah bawah reaktor (aliran
counter-courent) dengan tekanan 4 atm dan suhu 1600C.
Produk bawah dari reaktor berupa p-Toluic Acid, Monomethyl Terephthalate,
p-Xylenesisa, dan DMT recycle dialirkan ke dalam esterifier dan produk atas berupa
excess udara. Produk bawah berupa p-Methyl Toluate, DMT, sisa p-TA, sisa MMT
dialirkan ke kolom destilasi (b). Sedangkan produk atasnya yang berupa gas metanol
dan gas H2O diubah fasanya menjadi cair.
Di kolom distilasi beroperasi pada tekanan 1 atm dan terjadi pemisahan antara DMT dan katalis dengan bahan-bahan organik lainnya yang mempunyai titik didih lebih rendah dari DMT. Produk atas yang berupa uap bahan-bahan organik
tersebut sebagian dikembalikan sebagai recycle. Sedangkan produk bawah masuk ke
dissolver.
Pada distilasi ke 3 (1 atm) terjadi pemisahan antara DMT dan p-TA dengan katalis. Uap DMT dan p-TA keluar sebagai produk kolom atas, hasil destilatnya sebagian dikembalikan sebagai refluk dan sebagian dialirkan ke dalam dissolver.
(22)
Sedangkan produk bawah yang berupa katalis dan sedikit DMT dialirkan ke kolom distilasi (f), untuk dipisahkan antara DMT dan Katalis. Di dalam dissolver (l) terjadi pencampuran antara metanol, DMT, p-TA. Dari pencampuran tersebut
terbentuk p-MT dan H2O hasil reaksi antara methanol dan p-TA. Hasil campuran
tersebut dialirkan ke dalam kristalisator (g) yang beroperasi pada tekanan 1 atm dan
suhu 86,880C. Didalam kristalisator, terbentuk padatan DMT yang tercampur dengan
katalis yang terikut di dalam DMT. Di dalam melter padatan DMT tersebut
dipanaskan hingga mencair pada suhu 1410C. Lelehan DMT tersebut dialirkan ke
(23)
2.4.2 Proses Esterifikasi
Ada beberapa proses esterifikasi yang telah dikembangkan yaitu :
1. Esterifikasi AT dan metanol dalam fase cair dengan menggunakan katalis asam
sulfat. Reaksi berlangsung pada suhu yang 250-300 oC dan tekanan 10-20 kPa. (
Ullman, Vol 35 )
Gambar 2.3 Esterifikasi Terephtalate Acid dalam fase cair
Keterangan : a) Esterifier; b) o-Xilene Scrubber; c) Methanol kolom; d) O-xilene recovery coulomb; e) 4-Formylbenzioc ester stripper; f) Purifikation coulomb
Asam tereftalat dapat dihasilkan dan dapat diproses menjadi dimetil tereftalat
yaitu dengan proses esterifikasi dengan metanol dan dimurnikan dengan proses
destilasi. Proses ini membutuhkan umpan tereftalat yang mempunyai kemurnian
yang tinggi. Asam tereftalat yang murni dan metanol di mixing dan dipompakan ke
reaktor esterifikasi. O-xylene yang dihasilkan digunakan untuk meningkatkan proses
separasi berikutnya. Proses esterifikasi asam tereftalat dengan metanol berlangsung
pada temperatur 250 – 300 0C tanpa katalis, namun demikian katalis dapat
digunakan. Uap metanol terbawa dengan DMT dan O-xilene dari reaktor ke kolom
O-xilene scrubber, Over head dari reaktor esterifikasi masuk ke methanol kolom,
dalam kolom ini terjadi pemisahan methanol, dengan bottom produk yang terdiri dari
DMT, O-xilene dan impuritis. Pada kolom O-xilene recovery, purifikasi DMT terjadi
pada tekanan 10-20 kPa, dan temperatur 200-300 0C. O-xilene dipisahkan, sedangkan
(24)
formylbenzoic dan fraksi berat. Produk bawah dari O-xilene recovery dan kolom stripper di transfer ke kolom purifikasi. Hasil atas merupakan produk utama yaitu Dimethil Therephtalate sedangkan produk bawah adalah residu.
Pada tahun 1949, DuPont mulai membuat reaksi esterifikasi methanol dengan
PTA. Penambahan katalis asam sulfat dapat meningkatkan konversi DMT yang dihasilkan. Salah satu kerugian proses ini adalah adanya penambahan
kebutuhan methanol. Proses yang digunakan sekarang adalah proses esterifikasi PTA
dan methanol dengan atau tanpa menggunakan katalis. Proses esterifikasi tanpa
katalis dilakukan pada suhu diatas 2000C.
DMT dalam reaktor akan direcovery dan dipurifikasi dengan teknik kristalisasi dan distilasi. Langkah-langkah ini dilakukan dengan kombinasi tertentu oleh pabrik yang berbeda.
2. Esterifikasi AT dan metanol dalam fase gas dengan menggunakan katalis alumina
aktif pada reaktor fixed bed. Reaksi berlangsung pada suhu 300 – 330 oC dengan
tekanan 1 atm.( US. Patent 3,377,376 & US Patent 3,972,912 ).
Gambar 2.4 Esterifikasi Terephtalate Acid dalam fase gas.
Proses ketiga lebih sering dipakai karena lebih ekonomis dan banyak dikembangkan secara komersial. Reaksi esterifikasi adalah reaksi kesetimbangan :
(25)
Gambar 2.5 Reaksi Esterifikasi Asam Terephthalic dengan Metanol
AT yang berbentuk kristal harus disublimasi terlebih dahulu dengan uap metanol untuk mempurifikasi AT dari zat-zat impurities yang volatilitasnya lebih rendah serta logam-logam yang tidak tersublimasi. Excess metanol yang digunakan harus sangat berlebihan untuk menyublimasi AT. AT dan metanol dalam fase gas ini kemudian diesterifikasi di fixed bed reaktor yang berisikan katalis alumina aktif.
Reaksi berlangsung sangat cepat pada suhu 300-330 oC dengan konversi reaktor bisa
mencapai 96-99 % dan reaksi samping yang sangat sedikit. Suhu reaktor terbatas
pada maksimal 330 oC karena di atas suhu 330 oC akan terjadi minor disintegration,
reaksi samping akan banyak, dan problem teknik akan muncul. ( US Patent
3,972,912 )
AT yang tidak teresterifikasi bisa didesublimasi dan direcycle kembali ke reaktor. DMT beserta produk lainnya kemudian diembunkan dan dipisahkan dari
metanol dengan kristalisasi. ( US. Patent 3,377,376 )
2.5 Seleksi Proses
Dengan mempertimbangkan kelebihan dan kekurangan dari ketiga proses di atas, maka dalam pra rancangan pabrik ini, proses yang digunakan adalah proses yang ketiga, yaitu Esterifikasi AT dan metanol dalam fase gas dengan menggunakan katalis alumina aktif pada reaktor fixed bed. Pemilihan ini didasarkan pada kelebihan proses ini, jika dibandingkan dengan kedua proses lainnya, yaitu:
1. Biaya bahan baku murah.
2. Pengoperasian mudah karena menggunakan proses yang sederhana
3. Proses tanpa oksidasi cenderung lebih ramah lingkungan.
(26)
2.6 Deskripsi Proses
Dimethyl Terephthalate (DMT) diproduksi secara kontinu dengan proses esterifikasi Asam Terephthalic ( AT ) dengan metanol dalam fase gas. Karena kebutuhan proses untuk reaksi dalam fase gas maka AT yang berbentuk padatan kristal harus disublimasi terlebih dahulu dengan uap metanol panas. Kebutuhan panas untuk mensublimasi dan menaikkan suhu uap AT disuplai oleh sensible heat dari uap metanol yang juga berfungsi sebagai reaktan. Proses sublimasi juga bertujuan untuk mempurifikasi AT dari zat-zat impurities yang volatilitasnya lebih rendah dan logam-logam yang tidak tersublimasi.
Fresh metanol ( 99,4 % massa ) yang berasal dari tangki penyimpan
dinaikkan tekanannya hingga 1,7 atm dan divaporisasi di forced circulation
vaporizer. Uap metanol ini ( P = 1,7 atm, T = 79 oC ) kemudian dicampur dengan
uap metanol hasil recycle dari menara distilasi ( 99,4 % massa ). Uap metanol hasil
recycle dari menara destilasi ( T = 64,86 oC ) ini terlebih dahulu dinaikkan
tekanannya hingga 1,7 atm ( T = 97,81 oC ) dengan menggunakan blower. Campuran
uap metanol kemudian dinaikkan suhunya hingga menjadi 385 oC di Furnace.
Excess metanol, tekanan operasi, dan suhu merupakan variabel yang penting
pada proses sublimasi AT. Titik sublimasi normal AT berkisar pada 404 oC, tetapi
AT mulai menyublim pada suhu sekitar 300 oC. Semakin tinggi suhu uap metanol
maka semakin mudah AT untuk menyublim. Suhu metanol sebagai penyublim sangat terbatas pada suhu reaksi maksimum yang diperbolehkan dalam reaktor. Menurut US
Patent ( 3,972,912 ) , suhu reaksi maksimal adalah 330 oC, diatas suhu 330 oC akan
terjadi minor disintegration, reaksi samping akan banyak, dan problem teknik akan
muncul. Suhu metanol yang masuk ke sublimator adalah 385 oC. Suhu ini
dipertimbangkan agar sensible heat dari metanol cukup untuk menyublimasi Fresh AT dan AT hasil recycle. Suhu ini juga dipertimbangkan agar uap campuran masuk
ke reaktor tidak melebihi suhu 324 oC.
Sublimator hanya berupa pipa dengan U-turn. Pada sublimator , pipa-pipa didesain sedemikian rupa agar menciptakan kondisi dusting. Karena kondisi dusting ini maka waktu tinggal padatan AT dan metanol pada sublimator hampir sama sehingga perbandingan AT dan metanol masuk ke reaktor akan sama setiap
(27)
Persentase Asam Terephthalic dengan distribusi 30-150 m paling banyak
dihasilkan. AT dengan average diameter 20-30 m membutuhkan waktu 1 s untuk
mengalami sublimasi dengan sempurna dan AT dengan average diameter 100 m
membutuhkan waktu 1-3 s untuk mengalami sublimasi dengan sempurna. Waktu
yang diperlukan akan lebih banyak untuk AT dengan average diameter 300 m
yaitu 5-6 s. Kecepatan gas yang aman agar gas mampu membawa AT dengan baik dan agar tidak terjadi caking adalah 7-8 m/s. ( US Patent 3,972,912 ).
Tekanan uap metanol yang dipakai adalah sekitar 1,7 atm. Tekanan yang sedikit lebih dari tekanan atmosferis ini bertujuan agar gas lebih mudah mengalir dan untuk mengatasi pressure drop. Kondisi tekanan proses yang di atas atmosferis akan lebih menguntungkan secara teknis dibandingkan kondisi di bawah atmosferis. Tekanan yang didesain tidak boleh tinggi karena tekanan yang tinggi pada suhu tetap akan menyebabkan fraksi mol jenuh AT di campuran gas akan menurun. Fraksi mol
jenuh AT di campuran gas didekati dengan = PAo / P. Dengan menurunnya fraksi
mol jenuh AT di campuran gas maka excess metanol yang dibutuhkan akan lebih banyak untuk mengencerkan campuran gas agar fraksi mol AT tetap dibawah fraksi mol jenuhnya. Kenaikan excess metanol akan menyebabkan beban panas dalam pabrik bertambah, akibatnya biaya pabrik akan bertambah .
Fraksi mol jenuh AT pada campuran gas hasil sublimator berkisar 2,4 %. Sublimator didesain agar kandungan AT pada campuran gas berkisar 90 % dari kadar kejenuhannya. Dengan menggunakan jumlah metanol 9 kali dari berat fresh AT ( perbandingan saat masuk ke reaktor ) diperoleh fraksi mol uap AT pada campuran gas keluar dari sublimator hasil desain berkisar 2,15 % yaitu hanya 90 % dari harga fraksi mol jenuhnya.
Zat-zat impurities yang volatilitasnya lebih rendah serta logam-logam yang tidak tersublimasi ini kemudian dipisahkan dari campuran gas melalui 4 buah cyclones. Reaksi esterifikasi dari campuran gas ini kemudian berlangsung secara adiabatis di 2 buah reaktor fixed bed reaktor secara paralel yang berisikan katalis (
Alumina A + 1 % KOH ). Suhu inlet gas reaktor berkisar 324 oC . Reaksi esterifikasi
berlangsung secara eksotermis dan adiabatis sehingga outlet gas reaktor berkisar 330
o
(28)
eksotermis. Hal ini disebabkan karena excess metanol yang sangat berlebihan , sehingga panas sensible yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu gas juga besar.
Reaksi berlangsung sangat cepat pada suhu 324-330 oC dengan konversi
reaktor bisa mencapai 96 %. Reaksi samping berupa pembentukan monomethyl Terephthalate (MMT) sangat kecil dan bisa diabaikan. AT yang tidak teresterifikasi
dapat direcycle kembali dengan cara didesublimasi didesublimator pada suhu 220 oC.
Untuk mengurangi beban panas pada desublimator maka produk gas keluar reaktor
sebelum masuk ke desublimator terlebih dahulu didinginkan dengan heat exchanger
hingga 270 oC. Titik dew point desublimasi produk gas berkisar pada 260 oC. Hasil
desublimasi dari desublimator berupa padatan yang sedikit basah dengan kandungan AT sebesar 84 % massa dan diangkut dengan belt conveyor untuk direcycle dan ditampung pada Bin.
Selanjutnya produk gas yang keluar dari desublimator diembunkan sebagian
di condenser. Suhu operasi condenser didesain pada 72 oC dengan tekanan
atmosferis. Suhu ini dipertimbangkan agar DMT dan AT yang ada di fase gas mengembun semuanya sehingga sisa gas yang tidak mengembun sudah bebas dari DMT dan AT. Sisa gas hanya berupa uap metanol dan air yang kemudian
dipurifikasi di menara distilasi. Suhu 72 oC juga didesain agar slurry hasil
pengembunan mengandung kadar padatan 40% ( tidak lebih dari 50% ) karena alasan teknis pemompaan.
Slurry hasil kondensasi di condensor kemudian disempurnakan proses
kristalisasinya di crystalyzer. crystalyzer akan mendinginkan slurry sampai suhu 10
o
C. Cooling operation dipakai pada crystalyzer karena kelarutan DMT ( Dimethyl
Terephthalate ) dan AT ( Asam Terephthalic ) dalam metanol yang cukup sensitif
terhadap perubahan suhu . crystalyzer digunakan untuk menyempurnakan kristalisasi
DMT yang berasal dari condenser. Slurry yang berasal dari condenser mengandung
AT yang tidak habis bereaksi dengan kadar yang sangat kecil. Jika vaporizing operation digunakan, suhu proses kristalisasi akan tinggi sehingga AT tidak akan pernah terkristal ( masih larut dalam metanol ). AT ini akan terakumulasi terus dan tidak tersaring oleh centrifugal filtration, akibatnya harus dilakukan purging. Purging secara ekonomis akan merugikan karena campuran dengan kadar AT yang cukup
(29)
kecil dan dengan kadar DMT yang besar harus dibuang serta akan dibutuhkan unit pengolahan khusus untuk limbah tersebut.
Slurry hasil pendinginan di crystalyzer kemudian difiltrasi dengan centrifugal
filtration. Centrifugal filtration tidak dilengkapi dengan proses washing. Dengan tidak dilakukan proses washing maka padatan hasil filtrasi hanya dibasahi oleh metanol dengan sedikit air. Metanol memiliki tekanan uap yang lebih besar dibandingkan dengan air sehingga akan lebih mudah diuapkan dibandingkan air.
Beban rotary dryer untuk mengeringkan padatan dari cairan metanol akan lebih
ringan dibandingkan untuk mengeringkan padatan dari air. Selain itu dengan tidak adanya proses washing maka pencegahan terhadap timbulnya limbah washing bisa dicegah dan tidak akan membutuhkan unit pengolahan khusus untuk limbah tersebut. Padatan hasil filtrasi dengan kadar cairan 10 % ( massa cairan/massa total )
dikeringkan lebih lanjut di rotary dryer. Udara pengering masuk pada suhu 415 K
dan keluar pada suhu 319 K. Kadar cairan kesetimbangan sangat tergantung pada
sifat padatan. Untuk padatan yang non porous dan non hygroscopic, kadar cairan
kesetimbangan bisa mendekati nol pada suhu dan tekanan tertentu. Sehingga DMT dalam bentuk kristal diperkirakan bisa mencapai kadar cairan kesetimbangan yang
sangat kecil. Produk padatan keluar dari rotary dryer dengan kadar 0,05 % ( kg
cairan / kg padatan kering ). Udara pengering yang keluar dari rotary dryer masih mengandung metanol dengan kadar 5,2306 % dan selanjutnya metanol pada udara
pengering diembunkan sebagian di condenser kedua. Pengembunan di condenser
kedua berlangsung pada suhu -5 oC dan membutuhkan pendingin brine dari sistem
refrigerasi. Walaupun pengembunan dan pengambilan kembali metanol dari udara pengering tidak begitu ekonomis akan tetapi bisa mencegah timbulnya polusi udara yang berlebihan dari metanol. Hasil embunan ini kemudian dipurifikasi di menara destilasi.
Menara destilasi bertujuan untuk merecycle sisa metanol yang tidak bereaksi dengan memperoleh hasil metanol dengan kemurnian 99,4 ( % massa ) pada sisi enriching dan membuang air hasil reaksi esterifikasi pada sisi stripping. Hasil atas berupa uap metanol dengan kemurnian 99,4 ( % massa ) dan hasil bawah berupa cairan metanol dengan kadar 1 ( % massa ). Hasil atas berupa uap metanol yang kemudian dinaikkan tekanannya hingga 1,7 atm di Blower dan direcycle kembali
(30)
untuk bercampur dengan uap fresh metanol dari force circulation vaporizer. Hasil bawah kemudian dioleh ke unit pengolahan limbah.
(31)
Pengolahan Limbah TC
TC
TC
R -01 DE-01
CN-02 RD-01 CF-01 CR-01 RE-01 B-04 TS-01 P-02 P-01 P-03 P-04 P-05 P-06 P-07 P-08 P-09 P-10 BC-02 BC-01 BE-02 BC-02 BC-03 BC-04 FU-01 F-02 SB-01 BL-01 TC CN-03 TC TC F-03 PC CN-01 TC PC PC gas hasil pembakaran furnace Steam dari utilitas B-03 BE-03 F-01 VP-03 HE-02 FR LC LC LC LC Utilitas LC Atmosfer PC FC RC PC LI MD-01 23 12 5 4 13 11 1 TP-01 TP-01 FC FC BE-01 Utilitas Utilitas Utilitas Utilitas Utilitas B-02 1 2 3 4 6 7 12 13 10 41 33 34 31 28 26 25 23 21 20 16 15 14 B-01 HE-01 CD-03 29 11 38 9 19 CD-01 TS-02 TS-03 TS-04 TS-05 HE-03 PC LC 24 5 17 18 27 30 32 37 35 39 40 TC CD-02 TC TC 36 TC FC FC FC 8 42 43 Asam Tereftalat Metanol Udara Pembakaran Cooling Water Steam Udara Pengering Brine Fuel Oil 22 F-04
34 35 36 37 38
- - - - -
368,3902 110940,5626 110940,5626 55470,2813 55470,2813 18,9429 669,6613 669,6613 334,8307 334,8307
- - - - -
- - - - -
15825,6000 - - - -
16212,9331 111610,2240 111610,2240 55805,1120 55805,1120 -5 65 64,86 64,86 64,86
1 1 1 1 1
1298 56721 39432 19716 19716
28 29 30 31 32 33
- 19,3919 19,3919 - - -
- 3,5144 778,0732 774,5587 774,5587 406,1685 47,4768 0,2750 108,3489 108,0739 108,0739 89,1310 - 7555,6095 7555,6095 - - -
- - - -
15825,6000 - - 15825,6000 15825,6000 - 15873,077 7578,7908 24287,0236 16708,2327 16708,2327 495,2995
150 30 50 50 -5 -5
1 1 1 1 1 1
331 73,7 420,1 1751 1298 0
39 40 41 42 43
- - - - -
61,0724 46,4497 14,6228 58350,3389 58350,3389 26744,7312 25297,0703 1447,6609 352,2153 352,2153
- - - - -
- - - - -
- - - - -
26805,8037 25343,5200 1462,2837 58702,5542 58702,5542 98,6 99,3 99,3 158,08 225,0868
1 1 1 1,7 1,65
2517 18812 159 24236 26206 SIMBOL KETERANGAN
B Bin BC Belt Conveyor BE Bucket Elevator BL Blower CD Condenser CF Centrifugal Filtration CN Cyclones CR Crystalyzer DE Desublimator F Fan FU Furnace HE Heat Exchanger MD Menara Distilasi P Pompa R Reaktor RE Reboiler RD Rotary Dryer SB Sublimator TA Tangki Akumulator TP Tangki Penyimpan TS Tangki Separator Vapour-Liquid VP Vaporizer LC Level Controller L I Level Indicator PC Pressure Controller TC Temperature Controller FC Flow Controller FR Flow Recorder RC Ratio Controller
Nomor Alur
Butterfly Valve
Stream Splitting Valve
Alur Proses Alur Utilitas Alur Pengendali
Nomor Alur
16 17 18 19 20 21
269,3374 269,3374 19,3919 19,3919 - 19,3919 55857,8695 55857,8695 55856,8088 55856,8088 45347,4508 10509,3580 1754,3177 1754,3177 1754,2328 1754,2328 938,0156 816,2171 7602,3084 7602,3084 7555,6095 7555,6095 - 7555,6095
- - - -
- - - -
65483,8330 65483,8330 65186,0428 65186,0428 46285,4664 18900,5765
270 220 220 72 72 72
1,06 1 1 1 1 1
28624 27029 27003 27003 16735 821,9
22 23 24 25 26 27
23,0636 3,6707 3,6707 19,3918 3,6707 - 10537,681 9759,6089 9759,6089 778,0732 28,3241 9731,2849
824,4093 763,5372 763,5372 60,8721 8,1922 755,3450 7582,6622 27,0528 27,0528 7555,6095 27,0528 -
- - - -
- - - -
18967,8163 10553,8697 10553,8697 8413,9466 67,2398 10486,6298
10 10 30 30 75 75
1 1 1 1 1 1
114,1 78,44 4011 89 3,3 4008
12 13 14 15
6733,4340 - 6733,4340 269,3374 58351,3996 - 58351,3996 55857,8695 352,3004 - 352,3004 1754,3177 46,6989 - 46,6989 7602,3084 98,7333 98,7333 - -
- - - -
65582,5663 98,7333 65483,833 65483,833 324 324 324 330
1,6 1 1,5 1,2
31261 0 31261 30585
3 4 5 6 7
- - - - -
720,0762 3600,3810 3600,3810 2880,3048 55470,0342 4,3465 21,7326 21,7326 17,3861 334,8292
- - - - -
- - - - -
- - - - -
724,4227 3622,1136 3622,1136 2897,6909 55804,8634
79 35,8 79 79 97,81
1,7 1,7 1,7 1,7 1,7
40,1625 91,001 1300,68 1040,5456 20480,665
Neraca Massa (kg/jam)
Komponen (Kg) 1 2
Asam tereftalat - -
Metanol 2880,3048 2880,3048
H20 17,3861 17,3861
Dimetil Tereftalat - -
Impurities - -
udara pengering - -
Total 2897,6909 2897,6909
Temperature (oC) 30 30
Tekanan (ATM) 1 1,7
(32)
BAB III
HASIL PERHITUNGAN NERACA MASSA
3.1 Sublimator (SB-01)
Tabel 3.1 Neraca Massa pada Sublimator (SB-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 9 Alur 10 Alur 11 Alur 12
Asam Tereftalat 0 6483,4888 249,9455 6733,4340
Metanol 58350,3389 0 1,0607 58351,3996
Air 352,2153 0 0,0851 352,3004
Dimetil Tereftalat 0 0 46,6989 46,6990
Impuritis 0 98,7333 98,7333
subtotal 58702,5542 6582,2221 297,7901 65582,5663
total 65582,5663 65582,5663
3.2 Cyclone (CN-01)
Tabel 3.2 Neraca Massa pada Cyclone (CN-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 12 Alur 13 Alur 14
Asam Tereftalat 6733,4340 0 6733,4340
Metanol 58351,3996 0 58351,3996
Air 352,3004 0 352,3004
Dimetil Tereftalat 46,6990 0 46,6990
Impuritis 98,7333 98,7333 0
subtotal 65582,5663 98,73333 65483,833
total 65582,5663 65582,5663
3.3 Reaktor (R-01)
Tabel 3.3 Neraca Massa pada Reaktor (R-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 14 Alur 15
Asam Tereftalat 6733,4340 269,3374
Metanol 58351,3996 55857,8695
Air 352,3004 1754,3177
Dimetil Tereftalat 46,6990 7602,3084
(33)
3.4 Cyclone (CN-03)
Tabel 3.4 Neraca Massa pada Cyclone (CN-03)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 17 Alur 11 Alur 18
Asam Tereftalat 269,3374 249,9455 19,3919
Metanol 55857,8695 1,0607 55856,8088
Air 1754,3177 0,0851 1754,2328
Dimetil Tereftalat 7602,3084 46,6990 7555,6095
subtotal 65483,8330 297,7901 65186,0428
total 65483,8330 65483,8330
3.5 Tangki Separator (TS-02)
Tabel 3.5 Neraca Massa pada Tangki Separator (TS-02)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 19 Alur 20 Alur 21
Asam Tereftalat 19,3919 0 19,3919
Metanol 55856,8088 45347,4508 10509,3580
Air 1754,2328 938,0156 816,2171
Dimetil Tereftalat 7555,6095 0 7555,6095
subtotal 65186,0428 46285,4664 18900,5765
total 65186,0428 65186,0428
3.6 CoolingCrystalyzer (CR-01)
Tabel 3.6 Neraca Massa pada CoolingCrystalyzer (CR-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 21 Alur 26 Alur 22
Asam Tereftalat (aq) 19,3919 3,6707 3,9634
Asam Tereftalat (s) 0 0 19,0992
Metanol 10509,3580 28,3241 10537,6821
Air 816,2171 8,1922 824,4093
Dimetil Tereftalat (aq) 670,5276 29,2095
Dimetil Tereftalat (s) 6912,1346 7553,4527
(34)
3.7 Centrifuge (CF-01)
Tabel 3.7 Neraca Massa pada Centrifuge (CF-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 22 Alur 25 Alur 23
Asam Tereftalat (aq) 3,9634 0,2926 3,6707
Asam Tereftalat (s) 19,0992 19,0992 0
Metanol 10537,6821 778,0732 9759,6089
Air 824,4093 60,8721 763,5372
Dimetil Tereftalat (aq) 29,2095 2,1567 27,0528
Dimetil Tereftalat (s) 7553,4527 7553,4527 0
Subtotal 18967,8163 8413,9466 10553,8697
Total 18967,8163 18967,8163
3.8 Tangki Separator(TS-03)
Tabel 3.8 Neraca Massa pada Tangki Separator (TS-03)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 24 Alur 26 Alur 27
Asam Tereftalat 3,6707 3,6707 0
Metanol 0 28,3241 9731,2849
Air 9759,6089 8,1922 755,3450
Dimetil Tereftalat 763,5372 27,0528 0
subtotal 27,0528 67,2398 10486,6298
total 10553,8697 10553,8697
3.9 RotaryDryer (RD-01)
Tabel 3.9 Neraca Massa pada RotaryDryer (RD-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 25 Alur 28 Alur 30
Asam Tereftalat 19,3919 0 19,3919
Metanol 778,0732 0 778,0732
Air 60,8721 47,4768 108,3489
Dimetil Tereftalat 7555,6095 0 7555,6095
Udara 0 15825,6 15825,6000
subtotal 8413,9464 15873,077 24287,0234
(35)
3.10 Cyclone (CN-02)
Tabel 3.10 Neraca Massa pada Cyclone (CN-02)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 30 Alur 29 Alur 31
Asam Tereftalat 19,3919 19,3919 0
Metanol 778,0732 3,5144 774,5587
Air 108,3489 0,2750 108,0739
Dimetil Tereftalat 7555,6095 7555,6095 0
Udara 15825,6000 0 15825,6
subtotal 24287,0234 7578,7908 16708,2327
total 24287,0234 24287,0234
3.11 Tangki Separator (TS-05)
Tabel 3.11 Neraca Massa pada Tangki Separator (TS-05)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 32 Alur 34 Alur 33
M 774,5587 368,3902 406,1685
W 108,0739 18,9429 89,1310
Udara 15825,6 15825,6 0
subtotal 0 16212,9331 495,2995
total 16708,2327 16708,2327
3.12 Menara Destilasi (MD-01)
Tabel 3.12 Neraca Massa pada Menara Destilasi (MD-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 20 Alur 27 Alur 33 Alur 35 Alur 41
Metanol 45347,4508 9731,2849 406,1685 55470,2813 14,6228
Air 938,0156 755,3450 89,1310 334,8307 1447,6609
subtotal 46285,4664 10486,6298 4952995 55805,1120 1462,2837
(36)
3.13 Tangki Separator (TS-04)
Tabel 3.13 Neraca Massa pada Tangki Separator (TS-04)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 36 Alur 37 Alur 38
Metanol 110940,5626 55470,2813 55470,2813
Air 669,6613 334,8307 334,8307
subtotal 111610,2240 55805,1120 55805,1120
total 223220,4479 223220,4479
3.14 Reboiler (RE-01)
Tabel 3.14 Neraca Massa pada Reboiler (RE-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 39 Alur 41 Alur 40
Metanol 61,0724 46,4497 14,6228
Air 26744,7312 25297,0703 1447,6609
subtotal 26805,8037 25343,5200 1462,2837
total 26805,8037 26805,8037
3.15 Furnace (FU-01)
Tabel 3.15 Neraca Massa pada Furnace (FU-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 7 Alur 6 Alur 9
Metanol 55470,0342 2880,3048 58350,3389
Air 334,8292 17,3861 352,2153
subtotal 55804,8634 2897,6909 58702,5542
(37)
BAB IV
HASIL PERHITUNGAN NERACA PANAS
4.1 Fixed Bed Reactor (R-01)
Komponen Input, kW Output, kW
AT 1832,8107 73,4796
Metanol 27865,3914 26857,7788
H2O 304,7936 1523,4170
DMT 13,0521 2129,8405
Sum 30016,0478 30584,5158
4.2 Furnace (FU-01)
Komponen Input, kW Output, kW
Metanol uap 24761,4451
29958,9177
H2O uap 1444,6019 1603,2084
Panas dari Fuel oil 5356,0791
0
Sum 31562,1261 31562,1261
4.3 Sublimator (SB-01)
Komponen Input, kW Output, kW
AT 56,2055 1832,8107
Metanol 29958,9362 27872,4925
H2O 1603,2109 1542,2008
DMT 0,4540 13,0521
Hilang ke lingkungan 0 358,2505
Sum 31618,8066 31618,8066
(38)
Komponen Input, kW Input, kW Output, kW Output, kW
AT 73,4869 0 71,7895 0
Metanol 26865,7667 22856,82872 25008,1117 24761,44513
H2O 1523,6635 1380,048236 1465,0162 1444,122879
DMT 2130,0603 0 2079,3688 0
Kebutuhan Pendingin 0 0 1968,6911 0
Kebutuhan Pemanas 0 1968,6911 0 0
Sum 30592,9773 26205,56801 30592,9773 26205,56801 4.5 Desublimator (DE-01)
Komponen Input, kW Input, kW Output, kW Output, kW
AT uap 71,7895 0 5,0731 0
Metanol uap 25008,1117 21317,0246 23553,2745 22856,8287
H2O uap 1465,0162 1324,0162 1416,8359 1379,5692
DMT uap 2079,3688 0 2027,8249 0
AT padat 0 0 18,3599 0
Metanol cair 0 0 0,1630 0
H2O cair 0 0 0,0223 0
DMT padat 0 0 7,3755 0
Kebutuhan Pendingin 0 0 1595,3571 0
Kebutuhan Pemanas 0 1595,3571 0 0
Sum 28624,2862 24236,3979 28624,2862 24236,3979
4.6 Condensor (CD-01)
Komponen Input, kW Output, kW
AT uap 5,0731 0
Metanol uap 23553,2745 16051,3066
H2O uap 1416,8359 683,4375
(39)
AT larut 0 1,4908
Metanol cair 0 528,5333
H2O cair 0 68,3355
DMT larut 0 18,8767
DMT padat 0 204,6679
Pendingin 0 9446,3601
Sum 27003,0084 27003,0084
4.7 Crystalizer (CR-01)
Komponen Input, kW Output, kW
AT padat 0,0897 0,0638
AT larut 1,4977 0,2226
Metanol cair 530,0171 73,6052
H2O cair 69,1932 9,6158
DMT larut 18,9355 1,2472
DMT padat 205,4350 29,3745
Pendingin 0 711,0390
Sum 825,1683 825,1683
4.8 Heat Exchanger (HE-03)
Komponen Input, kW Output, kW
AT padat 0 0,0897
AT larut 0,2062 0,0069
Metanol cair 68,1704 1,4838
H2O cair 8,9058 0,8577
DMT larut 1,1551 0,0588
DMT padat 0 0,7672
(40)
H2O uap 0 551,5328
Pemanas Steam 3932,8415 0
Sum 4011,2790 4011,2790
4.9 Menara Destilasi (MD-01)
Komponen Input, kW Output, kW
Metanol Cair 0 1,0074
H2O Cair 0 158,3580
Metanol uap 19507,7888 19473,2808
H2O Uap 1234,9703 242,7040
Pemanas steam 16454,9160 0
Air pendingin 0 17289,1369
Hilang ke lingkungan 0 33,1880
Sum 37197,6751 37197,6751
4.10 Rotary Dryer (RD-01)
Komponen Input, kW Output, kW
AT 0,1619 0,1619
Metanol 13,5870 0,0614
H2O 1,7721 0,0080
DMT 73,4573 73,4573
Metanol uap 0 268,6701
H2O uap 36,0771 77,7652
Udara pengering 1830,8021 1404,3110
Hilang ke lingkungan 0 131,4226
Sum 1955,8575 1955,8575
(41)
Komponen Input, kW Output, kW
Metanol uap 268,6701 119,5207
H2O uap 77,7652 13,1022
Udara pengering 1404,3110 1164,9400
Metanol cair 0 0
H2O cair 0 0
Pendingin 0 453,1834
Sum 1750,7463 1750,7463
4.12 Uapizer (VP-03)
Komponen Input, kW Input, kW Output, kW Output, kW
AT 73,48690486 0 72,63373088 0
Metanol 26865,7667 50,33306616 25931,65445 1027,814225
H2O 1523,663465 0,505526331 1494,520251 12,73141689
DMT 2130,06026 0 2104,461882 0
Pemanas 0 989,7070 0 0
Kebutuhan Pendingin 0 0 989,7070 0
(42)
(43)
BAB V
SPESIFIKASI ALAT
1. Tangki Penyimpan ( TP-01 )
Fungsi : Menyimpan bahan baku metanol untuk cadangan selama
2 minggu
Bentuk : Flat-Bottomed Cylindrical Vessel dengan atap kerucut
Jumlah : 1
Kondisi Penyimpanan : 30 oC, 1 atm
Kapasitas metanol : 45109,099 ft3 / tangki
Kapasitas max : 65416,67 ft3 / tangki
Tinggi : 30 ft
Diameter : 50 ft
Thickness : 3/8 in
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade D
2. Bin ( B-01 )
Fungsi : Menyimpan bahan baku Asam Tereftalat untuk cadangan
selama 2 minggu
Jumlah : 2
Kondisi Penyimpanan : 30 oC, 1 atm
(44)
Tinggi silinder : 43 ft
Diameter silinder : 30 ft
Tinggi cone : 30 ft
Diameter ujung cone : 10 ft
Bahan konstruksi : Carbon steel
Thickness : ½ in
3. Bin ( B-02 )
Fungsi : Menyimpan hasil produk Dimetil Tereftalat untuk
cadangan selama 2 minggu
Jumlah : 3
Kondisi Penyimpanan : 25 oC, 1 atm
Kapasitas maximum : 851 m3 / tangki
Tinggi silinder : 42 ft
Diameter silinder : 28 ft
Tinggi cone : 28 ft
Diameter ujung cone : 10 ft
Bahan konstruksi : Carbonsteel
(45)
Fungsi : Menyimpan bahan baku Asam Tereftalat untuk umpan sublimator selama 1 hari
Jumlah : 1
Kondisi Penyimpanan : 25 oC, 1 atm
Kapasitas maximum : 126 m3 / tangki
Tinggi silinder : 22 ft
Diameter silinder : 15 ft
Tinggi cone : 15 ft
Diameter ujung cone : 5 ft
Bahan konstruksi : Carbonsteel
Perlengkapan : AirLockSystem
Thickness : ¼ in
5. Bin ( B-04 )
Fungsi : Sebagai akumulator asam tereftalat padatan hasil recycle
dari desublimator
Jumlah : 1
Kondisi Penyimpanan : 25 oC, 1 atm
Kapasitas maximum : 6 m3 / tangki
Tinggi silinder : 8 ft
Diameter silinder : 6 ft
(46)
Diameter ujung cone : 2 ft
Bahan konstruksi : Carbonsteel
Perlengkapan : AirLockSystem
Thickness : 3/16 in
6. Cyclone ( CN-01 )
Fungsi : Memisahkan inert berupa logam-logam dan debu
yang tidak tersublimasi dari reaktan gas sebelum masuk ke Reaktor ( RE-01 )
Jenis : Reverse Flow Centrifugal Separator
Konfigurasi : Stairmand Standard for High Efficiency Cyclones
Jumlah : 4 buah secara parallel
Area of inlet duct : 0,3032 m2
Diameter Cyclone , Dc : 1,741 m
Flowrate gas / cyclone : 18,19 kg/s
Inletvelocity : 15 m/s
Efisiensi : - 95 % untuk partikel diatas 30 m
- 90 % untuk partikel 20 m
- 50 % untuk partikel 5 m
Pressure drop : 0,007 atm
7. Cyclone ( CN-02 )
Fungsi : Memisahkan padatan DMT yang mengalami dusting
(47)
Jenis : Reverse Flow Centrifugal Separator
Konfigurasi : Stairmand Standard for High Efficiency Cyclones
Jumlah : 1 buah
Area of inlet duct : 0,2932 m2
Diameter Cyclone , Dc : 1,712 m
Flow rate gas / cyclone : 4,396 kg/s
Inletvelocity : 15 m/s
Ukuran padatan : 48-100 Mesh
Efisiensi : - 100 % untuk partikel yang lebih besar dari 200
Mesh
- 98 % untuk partikel berukuran 147 Mesh
Pressure drop : 0,007 atm
8. Cyclone ( CN-03 )
Fungsi : Memisahkan padatan AT yang sedikit basah hasil
desublimasi pada ( DE-01 )
Jenis : Reverse Flow Centrifugal Separator
Konfigurasi : Stairmand Standard for High Efficiency Cyclones
Jumlah : 2 buah
Area of inlet duct : 0,302 m2
Diameter Cyclone , Dc : 1,738 m
Flowrate gas / cyclones : 4,53 kg/s
(48)
Ukuran padatan : 10 -100 Mesh
Efisiensi : Efisiensi, %
10 70
20 90
30 92,5
40 95
50 96
75 97
100 98
Pressure drop : 0,007 atm
9. Vaporizer ( VP-01 )
Fungsi : Menghasilkan uap metanol jenuh ( 79 oC, 1,7 atm, 99,4
% massa ) dengan memanfaatkan panas dari combustion
gas dari Furnace FU-01
Jenis : Shell – Tube Forced Circulation HE
Jumlah HE : 1 buah
Hot fluid : Jenis : Combustion gas dari FU-01
Posisi : Tube side
Suhu inlet : 527,5 oF
Suhu outlet : 225,98 oF
G : 23788,69 lb/jam
Cold Fluid : Jenis : Metanol Liquid
Posisi : Shell side- Vaporization
% Vaporization : 80
Suhu mix inlet : 96,44 oF
(49)
G mix inlet : 8221,6501 lb/jam
Heat Load / HE : 3477915,2407 Btu/hr
Dimensi : OD tube : 1 in
BWG : 13
ID tube : 0,81 in
Pt : 1,25 in
Clearance : 0,25 in
ID shell : 17,25 in
Number of tubes : 131
Shell passes : 1
Number of tube-passes : 1
Diameter Ekivalen : 0,99 in
Baffle space : 3,45 in
Flow area per tube : 0,515 in2
Surface per lin ft : 0,2618 ft2/ft
Tube length : 8 ft
Surface / HE : 274,3664 ft2
10.Tangki Separator ( TS-01 )
Fungsi : Memisahkan uap metanol dari cairan metanol
yang keluar dari Vaporizer ( VP-03 )
Jenis : Silinder vertikal
Jumlah : 1
Kondisi operasi : 66,98 oC dan 1 atm
Diameter : 2 ft
Ketinggian Liquid : 4 ft
Jarak permukaan liq - Nozzle
(50)
Ketinggian Disengagement : 3 ft
L/D ratio : 4
Hold up time : 15 menit
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade D
Shell plate thickness : 1/4 in
Jenis head : Torrispherical
Head thickness : 1/4 in
11.Tangki Separator ( TS-02 )
Fungsi : Memisahkan vapor dan liquid pada hasil CD-01
Jenis : Silinder vertikal
Jumlah : 1
Kondisi operasi : 72 oC dan 1 atm
Diameter : 7,5 ft
Ketinggian Liquid : 5 ft
Jarak permukaan liq - Nozzle
: 3,75 ft
Ketinggian Disengagement : 15 ft
L/D ratio : 3,26
Hold up time : 15 menit
Bahan konstruksi : CarbonSteel SA-283 Grade D
(51)
Jenis head : Torrispherical
Head thickness : 1/4 in
12.Tangki Separator ( TS-03 )
Fungsi : Memisahkan vapor dan liquid pada hasil HE-03
Jenis : Silinder vertikal
Jumlah : 1
Kondisi operasi : 75 oC dan 1 atm
Diameter : 5,42 ft
Ketinggian Liquid : 2 ft
Jarak permukaan liq –
Nozzle
: 2,71 ft
Ketinggian Disengagement : 10,83 ft
L/D ratio : 2,91
Hold up time : 10 jam
Bahan konstruksi : CarbonSteel SA-283 Grade D
Shell plate thickness : 1/4 in
Jenis head : Torrispherical
Head thickness : 1/4 in
13.Tangki Separator ( TS-04 )
Fungsi : Memisahkan vapor dan liquid pada hasil atas
(52)
Jenis : Silinder vertikal
Jumlah : 1
Kondisi operasi : 65 oC dan 1 atm
Diameter : 8,5 ft
Ketinggian Liquid : 15 ft
Jarak permukaan liq - Nozzle
: 4,25 ft
Ketinggian Disengagement : 8,5 ft
L/D ratio : 3,265
Hold up time : 15 menit
Bahan konstruksi : CarbonSteel SA-283 Grade D
Shell plate thickness : 1/4 in
Jenis head : Torrispherical
Head thickness : 1/4 in
14.Tangki Separator ( TS-05 )
Fungsi : Memisahkan cairan metanol dari udara yang
keluar dari Condensor ( CD-02 )
Jenis : Silinder vertikal
Jumlah : 1
Kondisi operasi : -5 oC dan 1 atm
(53)
Ketinggian Liquid : 3 ft Jarak permukaan liq -
Nozzle
: 2,75 ft
Ketinggian Disengagement : 11 ft
L/D ratio : 3,075
Hold up time : 3 jam
Bahan konstruksi : CarbonSteel SA-283 Grade D
Shellplatethickness : 1/4 in
Jenis head : Torrispherical
Headthickness : 1/4 in
15.Heat Exchanger ( HE-01 )
Fungsi : Mendinginkan gas hasil reaktor (R-01) dari suhu 330 oC
sampai 270 oC
Jenis : Shell – Tube Heat Exchanger
Jumlah HE : 1 buah
Hot fluid : Jenis : Gas Produk Hasil Reaktor R-01
Posisi : Tube side
Suhu inlet : 330 oC , 626 oF
(54)
G / HE : 144434,9467 lb/jam
Cold Fluid : Jenis : Metanol-Air
Posisi : Shell side
Suhu inlet : 158,087o
C
Suhu outlet : 225,087o
C
G / HE : 129367,2353 lb/jam
Heat Load / HE : 3344277,432 Btu/hr
Dimensi : OD tube : 1 in
BWG : 13
ID tube : 0,81 in
Pt : 1,25 in
Clearance : 0,25 in
ID shell : 35 in
Shellpasses : 1
Number of tubes : 608
Number of tube-passes : 1
Diameter ekivalen : 0,99 in
Baffle space : 10,5 in
Flow area per tube : 0,515 in2
Surface per lin ft : 0,2618 ft2/ft
(55)
Surface / HE : 1273,3952 ft2
16.Heat Exchanger ( HE-02 )
Fungsi : Memanfaatkan panas gas hasil pembakaran dari furnace
FU-01 untuk memanaskan 15825,6000 kg/hr udara
pengering untuk kebutuhan RotaryDryer RD-01
Jenis : Shell – Tube Heat Exchanger
Jumlah HE : 1 buah
Hot fluid : Jenis : Gas Hasil Pembakaran
Posisi : Tube side
Suhu inlet : 850 oF
Suhu outlet : 527,48 oF
G : 23788,69 lb/jam
Cold Fluid : Jenis : Udara pengering untuk RD-01
Posisi : Shell side
Suhu inlet : 77 oF
Suhu outlet : 305,6 oF
G / HE : 34879,6224 lb/jam
Heat Load / HE : 1924020,8946 Btu/hr
Dimensi : OD tube : 1 in
BWG : 13
ID tube : 0,81 in
Pt : 1,25 in
Clearance : 0,25 in
ID shell : 15,25 in
Shell passes : 1
Number of tubes : 91
Number of tube-passes : 1
Diameter ekivalen : 0,99 in
Baffle space : 30,5 in
Flow area per tube : 0,515 in2
(56)
Tube length : 8 ft
Surface / HE : 190,5904 ft2
17.Heat Exchanger ( HE-03 )
Fungsi : Memanaskan slurry dari crystalizer CR-01
Jenis : Shell – Tube Heat Exchanger
Jumlah HE : 1 buah
Hot fluid : Jenis : Steam
Posisi : Tube side
Suhu inlet : 115 oC
Suhu outlet : 115 oC
G / HE : 14067,1268 lb/jam
Cold Fluid : Jenis : Slurry dari CR-01
Posisi : Shell side
Suhu inlet : 10 oC
Suhu outlet : 75 oC
G / HE : 23267,2962 lb/jam
Heat Load / HE : 13419410,7031 Btu/hr
Dimensi : OD tube : 1 in
BWG : 13
ID tube : 0,81 in
Pt : 1,25 in
(57)
ID shell : 21,25 in
Shell passes : 1
Number of tubes : 199
Number of tube-passes : 1
Diameter ekivalen : 0,99 in
Baffle space : 6,575 in
Flow area per tube : 0,515 in2
Surface per lin ft : 0,2618 ft2/ft
Tube length : 20 ft
Surface / HE : 1041,964 ft2
18.Furnace ( FU-01 )
Fungsi : Memanaskan 16,3 kg/s uap metanol
( 99,4 % massa ) dari suhu 96,87 oC
menjadi 385 oC
Jumlah : 1 buah
Total Beban panas : 17,8 Mbtu/hr
Beban Panas pada RadiantSection : 12,48 Mbtu/hr
Beban Panas pada Convection Section : 5,32 Mbtu/hr
Efisiensi : 75 %
Dimensi RadiantSection : 38,5 ft x 11,5 ft x 5 ft
(58)
Number of tubes in Radiant Section : 27 walltubes dan 3 shieldtubes
Number of passes in Radiant Section : 3 passes
Number of tubes in Convection Section : 60 tubes
Number of passes in Convection Section
: 4 passes
Number of row in Convection Section : 15 rows
Excess Air : 25 %
Oil Fuel : 1388,715 lb/jam
Metanol Mass-Flow rate : 16,3 kg/s
Flue Gas : 6,6 lb/s
Spesifikasi Tube : - 4,5 in OD
- Schedulenumber = 40
- Surface/lin ft = 1,178 ft2/ft
- Spacing = 8 inc
- Panjang = 40 ft
19.Sublimator ( SB-01 )
Fungsi : Menyublimasi Fresh AT dan AT hasil recycle dari
Desublimator (DE-01 ) dengan uap metanol
Jenis alat : Pipa Berkelok U –tipe
OD pipe : 42 in
Thickness : 0,375 in
Panjang total : 480 ft
(59)
20.Reaktor ( R-01 )
Fungsi : Mengesterifikasi Asam Tereftalat (AT) dengan
Metanol pada fase gas menjadi Dimetil Tereftalat dan Steam.
Jumlah : 1 buah
Inside Diameter : 144 in
Outside Diameter : 144,5 in
Thickness : 0,25 in
Bahan konstruksi : Baja SA – 283 , grade D
Isolator Asbestos : 10 in
Tinggi total : 240 in
Konversi : 96 %
Suhu inlet : 324 oC
Suhu outlet : 330 oC
Tekanan inlet : 1,5 atm
Tekanan outlet : 1,1559 atm
Mass Flow rate : 18,2 kg/s
Head : Jenis Torrispherical
Tebal : 0,25 in
Bahan : Baja SA – 283 , grade D
Crown Radius : 144 in Knuckle Radius : 9 in
(60)
Katalis : Jenis : Alumina aktif ( +1 % KOH )
Bentuk : Pellet granular ( diasumsikan berbentuk
bola )
ρp = Solid density = 1,121 gram/cm3
ɛp = pore volume inside catalyst / catalyst volume
= 0,543
ɛ = pore volume inter catalyst / reactor volume =
0,4
ρb =Bulk density = ρp ( 1 - ɛp ) ( 1 - ɛ) = 0,3074
gram/cm3
dp = diameter partikel = ¼ in
Luas muka = 175 m2/gram
Mean pore radius = 45 A
21.Desublimator ( DE-01 )
Fungsi : Mendesublimasi AT yang tidak habis bereaksi
untuk direcycle kembali ke reaktor.
Jenis alat : Rotary Double Pipe Heat Exchanger with Scraper
Jumlah alat : 1 buah
Panjang : 16,3 meter
Inner pipe : ID = 30 in, Tebal = 1 in
Outer pipe : ID = 33 in, Tebal = 1 in
22.Condensor ( CD-01 )
Fungsi : Mengembunkan produk DMT dari campuran uap hasil
desublimator
(61)
Jumlah HE : 2 buah
Hot fluid : Jenis : Uap dari DE-01
Posisi : Tube side
Suhu inlet : 220 oC
Suhu outlet : 72 oC
G / HE : 143710,6022 lb/jam
Cold Fluid : Jenis : Air
Posisi : Shell side
Suhu inlet : 30 oC
Suhu outlet : 60 oC
G / HE : 597008,7727 lb/jam
Heat Load / HE : 16116157,728 Btu/hr
Dimensi : OD tube : 1 in
BWG : 13
ID tube : 0,81 in
Pt : 1,25 in
Clearance : 0,25 in
ID shell : 37 in
Shell passes : 1
Number of tubes : 674
(62)
Diameter ekivalen : 0,99 in
Baffle space : 11,1 in
Flow area per tube : 0,515 in2
Surface per lin ft : 0,2618 ft2/ft
Tube length : 20 ft
Surface / HE : 3529,064 ft2
23.Condenser ( CD-02 )
Fungsi : Mengembunkan metanol dan air dari udara pengering
outlet Rotary Dryer RD-01
Jenis : Horizontal Shell – Tube HE ( Cross Type )
Jumlah HE : 1 buah
Hot fluid : Jenis : Udara pengering + uap metanol
Posisi : Shell side
Suhu inlet : 122 oF
Suhu outlet : 23 oF
G / HE : 36836,7324 lb/jam
Cold Fluid : Jenis : Brine 25 % NaCl
Posisi : Tube side
Suhu inlet : 5 oF
Suhu outlet : 32 oF
(1)
3.1.4
Biaya Tambahan Industri
(BT)
(20% MIT)
=
Rp
48.129.934.024
3.1.5 Biaya Administrasi Umum
=
Rp
961.560.000
3.1.6 Biaya Pemasaran
(BP)
=
Rp
961.560.000
3.1.7 Biaya Distribusi
(50%BP)
=
Rp
480.780.000
3.1.8
Biaya Laboratorium, Penelitian
dan Pengembangan
(5%BT)
=
Rp
2.406.496.701
3.1.9
Hak Paten dan Royalti
(1%MIT)
=
Rp
2.406.496.701
3.1.10 Asuransi
=
-Pabrik (0,31% MITL)
=
Rp
524.742.858
-Karyawan (351.000/orang)
=
Rp
64.935.000
3.1.11 Pajak Bumi dan Bangunan
=
Rp
589.677.858
Total Biaya Tetap (
Fixed
Cost
)
=
Rp
144.451.913.715
3.2
Biaya Variabel
3.1.1
Bahan Baku Proses dan Utilitas
(M)
=
Rp
639.685.879.975
3.1.2
Variabel Tambahan
(10%M)
=
Rp
63.968.587.998
3.1.3
Perawatan
dan
Penanganan
Lingkungan
(1%M)
=
Rp
6.396.858.800
3.1.4
Variabel Lain
(5%M)
=
Rp
3.198.429.400
TTotal Biaya Variabel
=
Rp
713.249.756.173
Total Biaya Produksi
=
Rp
852.777.047.176
(2)
4.1
Laba Sebelum Pajak
-Total Penjualan
=
Rp
991.296.742.091
-Total Biaya Produksi
=
Rp
852.777.047.176
Laba Sebelum Pajak
=
Rp
138.519.694.915
Bonus Karyawan (0,5%L)
UU RI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1
=
Rp
-692.598.475
Laba Bruto
=
Rp
137.827.096.441
4.2
Pajak Penghasilan
Berdasarkan UURI Nomor 36 Tahun 2008, Tentang Perubahan Keempat
atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan,
maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah 30% dari keuntungan:
Pph (30% LB)
=
Rp
34.456.774.110
4.3
Laba setelah pajak
=
Rp
103.370.322.330
5.
Analisa Aspek Ekonomi
5.1
Profit Margin
(PM)
PM
=
penjualan
Total
pajak
sebelum
Laba
100
PM =
100
%
2.091
991.296.74
Rp
6.441
137.827.09
Rp
PM = 13,9 %
5.2
Break Even Point
(BEP)
BEP =
Variabel
Biaya
Penjualan
Total
Tetap
Biaya
100
BEP =
6.173
713.249.75
Rp
2.091
991.296.74
Rp
1.003
139.527.29
Rp
100
(3)
Kapasitas produksi pada titik BEP = 50,18 % 60.000 ton/tahun
= 30.108,72 ton/tahun
Nilai penjualan pada titik BEP
= 50,18 % × Rp 991.296.742.091
= Rp 497.444.518.405
5.3
Return on Investment
(ROI)
ROI
=
Investasi
Modal
Total
pajak
setelah
Laba
100
ROI =
9.194
421.339.77
Rp
2.330
103.370.32
Rp
100
ROI = 25,07 %
5.4
Pay Out Time
(POT)
POT
=
1
tahun
0,2507
1
POT
= 3,99 tahun
5.5
Return on Network
(RON)
RON
=
sendiri
Modal
pajak
setelah
Laba
100
RON
=
7.516
247.403.86
Rp
2.330
103.370.32
Rp
100
RON
= 41,78 %
5.6
Internal Rate of Return
(IRR)
Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan
pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “
Cash Flow
”. ntuk memperoleh
cash
flow
diambil ketentuan sebagai berikut :
-
Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 tiap tahun.
-
Masa pembangunan disebut tahun ke nol.
(4)
-
Jangka waktu
cash flow
dipilih 10 tahun.
-
Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke
–
10.
-
Cash flow
adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan.
(5)
Tabel LE.11 Perhitungan
Internal Rate of Return
(IRR)
Thn Laba Sebelum
Pajak (Rp)
Pajak (Rp)
Laba Sesudah Pajak (Rp)
Depresiasi (Rp)
Net Cash Flow (Rp)
P/F pada i = 33 %
PV pada i = 33 % (Rp)
P/F pada i = 34 %
PV pada i = 34 % (Rp)
0 - - - - -412.339.779.194 1,0000 -412.339.779.194 1,0000 -412.339.779.194
1 137.827.096.441 41.348.128.932 96.478.967.508 37.708.605.164 134.187.572.673 0,7519 90.803.620.606 0,7463 90.125.981.646
2 151.609.806.085 45.482.941.825 106.126.864.259 37.708.605.164 143.835.469.424 0,5653 73.182.159.806 0,5569 72.093.964.403
3 166.770.786.693 50.031.236.008 116.739.550.685 37.708.605.164 154.448.155.850 0,4251 59.084.057.704 0,4156 57.771.127.210
4 183.447.865.362 55.034.359.609 128.413.505.754 37.708.605.164 166.122.110.918 0,3196 47.781.896.874 0,3102 46.371.458.636
5 201.792.651.899 60.537.795.570 141.254.856.329 37.708.605.164 178.963.461.493 0,2403 38.703.360.560 0,2315 37.280.599.616
6 221.971.917.089 66.591.575.127 155.380.341.962 37.708.605.164 193.088.947.126 0,1807 31.397.139.173 0,1727 30.017.265.994
7 244.169.108.797 73.250.732.639 170.918.376.158 37.708.605.164 208.626.981.323 0,1358 25.506.536.884 0,1289 24.203.568.128
8 268.586.019.677 80.575.805.903 188.010.213.774 37.708.605.164 225.718.818.938 0,1021 20.748.999.054 0,0962 19.542.129.716
9 295.444.621.645 88.633.386.493 206.811.235.151 37.708.605.164 244.519.840.316 0,0768 16.900.200.003 0,0718 15.798.411.718
10 324.989.083.809 97.496.725.143 227.492.358.667 37.708.605.164 265.200.963.831 0,0577 13.781.649.414 0,0536 12.787.028.228
5.549.840.884
-6.348.243.900
(6)
Gambar E.2 Grafik
Break Even Point
(BEP) Pabrik Dimetil Tereftalat dari Asam Tereftalat dan Metanol
0200 400 600 800 1.000 1.200
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
h
arg
a
(mi
li
ar
rup
iah
)
kapasitas produksi (%) biaya tetap
biaya variabel biaya produksi penjualan