PRARANCANGAN PABRIK METILEN KLORIDA DARI METIL KLORIDA DAN KLORIN KAPASITAS 30.000 TON TAHUN

(1)

commit to user

KLORIDA DARI METIL KLORIDA DAN KLORIN KAPASITAS

30.000 TON/TAHUN

OLEH:

NURYAH DEWI I.0506006

AJENG WIDIHAPSARI I.0506009

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2011


(2)

(3)

commit to user

Segala puji syukur kepada Allah SWT, hanya karena rahmat dan ridho-Nya, Penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Metilen Klorida dari Metil Klorida dan Klorin Kapasitas 30.000 Ton / Tahun” ini.

Dalam penyusunan tugas akhir ini Penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu, Penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah.

2. Enny Kriswiyanti A., S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I dan Bregas S.T. Sembodo, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir.

3. Wirawan Ciptonugroho, S.T., M.T. selaku Dosen Penguji I dan Ir. Endang Mastuti selaku Dosen Penguji II atas saran dan kritik yang membangun dalam penulisan tugas akhir ini.

4. Ir. Arif Jumari, M.Sc. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS. 5. Dwi Ardiana S., S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik.

6. Segenap Civitas Akademika atas semua bantuannya.

7. Teman-teman mahasiswa teknik kimia FT UNS khususnya tekimers ’06. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna. Oleh karena itu, Penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi Penulis dan pembaca sekalian.

Surakarta, April 2011


(4)

commit to user

DAFTAR ISI

Halaman Judul ...

i

Lembar Pengesahan ...

ii

Kata Pengantar ... iii

Daftar Isi ...

iv

Daftar Tabel ... xi

Daftar Gambar ...

xiii

Intisari ...

xiv

BAB I PENDAHULUAN ...

1

1.1

Latar Belakang Pendirian Pabrik...

1

1.2

Penentuan Kapasitas Perancangan ...

2

1.2.1

Kebutuhan Metilen Klorida di Indonesia ...

3

1.2.2

Kebutuhan Bahan ...

4

1.2.3

Kapasitas Rancangan Pabrik ...

4

1.3

Pemilihan Lokasi Pabrik ...

5

1.4

Tinjauan Pustaka ...

7

1.4.1

Macam-Macam Proses ...

7

1.4.2

Kegunaan Produk ...

10

1.4.3

Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk ...

11


(5)

commit to user

BAB II DESKRIPSI PROSES...

18

2.1

Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ...

18

2.1.1

Spesifikasi Bahan Baku ...

18

2.1.2

Spesifikasi Produk ...

19

2.2

Konsep Proses ...

21

2.2.1

Dasar Reaksi ...

21

2.2.2

Mekanisme Reaksi ...

21

2.2.3

Kondisi Operasi ...

23

2.2.4

Tinjauan Termodinamika...

23

2.2.5

Tinjauan Kinetika ...

25

2.3

Diagram Alir Proses ...

26

2.3.1

Diagram Alir Kualitatif...

27

2.3.2

Diagram Alir Kuantitatif...

28

2.3.3

Diagram Alir Lengkap ...

29

2.3.4

Langkah Proses...

30

2.4

Neraca Massa dan Neraca Panas ...

34

2.4.1

Neraca Massa ...

34

2.4.2

Neraca Panas ...

39

2.5

Tata Letak Pabrik dan Peralatan...

44

2.5.1

Tata Letak Pabrik...

44


(6)

commit to user

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ...

50

3.1 Tangki Penyimpan Bahan Baku ...

50

3.2 Tangki Penyimpan Produk ...

51

3.3 Reaktor ...

53

3.4 Absorber ...

54

3.5 Menara Distilasi ...

55

3.6 Separator ...

56

3.7 Kondensor-01 ...

57

3.8 Kondensor-02 ...

58

3.9 Kondensor-03 ...

59

3.10

Reboiler

-01 ...

60

3.11

Reboiler

-02 ...

61

3.12

Reboiler

-03 ...

62

3.13

Accumulator

...

63

3.14 Penukar Panas-01 ...

64

3.15 Penukar Panas-02 ...

64

3.16 Penukar Panas-03 ...

65

3.17 Penukar Panas-04 ...

65

3.18 Penukar Panas-05 ...

66

3.19 Penukar Panas-06 ...

66

3.20 Penukar Panas-07 ...

67


(7)

commit to user

3.22 Penukar Panas-09 ...

68

3.23 Penukar Panas-10 ...

68

3.24 Penukar Panas-11 ...

69

3.25 Pompa-01...

70

3.26 Pompa-02...

70

3.27 Pompa-03...

70

3.28 Pompa-04...

71

3.29 Pompa-05...

71

3.30 Pompa-06...

71

3.31 Pompa-07...

72

3.32 Pompa-08...

72

3.33 Pompa-09...

72

3.34 Pompa-10...

73

3.35 Pompa-11...

73

3.36 Pompa-12...

73

3.37 Pompa-13...

74

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM...

75

4.1

Unit Pendukung Proses ...

75

4.1.1

Unit Pengadaan Air ...

76

4.1.2

Unit Pengadaan Pendingin Reaktor ...

85

4.1.3

Unit Pengadaan

Steam

...

85


(8)

commit to user

4.1.5

Unit Pengadaan Listrik ...

89

4.1.4.1 Listrik Untuk Keperluan Proses dan Utilitas .

89

4.1.4.2 Listrik Untuk Penerangan...

90

4.1.4.3 Listrik Untuk AC...

92

4.1.4.4 Listrik Untuk Laboratorium dan Instrumentasi 92

4.1.5

Unit Pengadaan Bahan Bakar ...

93

4.2

Laboratorium ...

94

4.2.1 Laboratorium Fisik ...

96

4.2.2 Laboratorium Analitik ...

97

4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan ... 97

4.2.4 Prosedur Analisa Bahan Baku ... 97

4.2.5 Prosedur Analisa Produk ... 99

4.2.6 Analisa Air... 99

4.3

Unit Pengolahan Limbah ... 100

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN... 102

5.1

Bentuk Perusahaan ... 102

5.2

Struktur Organisasi ... 103

5.3

Tugas dan Wewenang ... 108

5.3.1

Pemegang Saham ... 108

5.3.2

Dewan Komisaris ... 108

5.3.3

Dewan Direksi ... 109


(9)

commit to user

5.3.5

Kepala Bagian ... 110

5.3.6

Kepala Seksi ... 114

5.4

Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 115

5.4.1 Karyawan

Non Shift

... 115

5.4.2 Karyawan

Shift

... 115

5.5

Status Karyawan dan Sistem Upah ... 117

5.4.1 Karyawan Tetap ... 118

5.4.2 Karyawan Harian ... 118

5.4.3 Karyawan Borongan... 118

5.6

Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ... 118

5.6.1

Penggolongan Jabatan ... 118

5.6.2

Jumlah Karyawan dan Gaji ... 119

5.7

Kesejahteraan Sosial Karyawan ... 120

BAB VI ANALISIS EKONOMI ... 122

6.1

Penaksiran Harga Peralatan ... 123

6.2

Penentuan

Total Capital Investment

(TCI) ... 125

6.2.1

Modal Tetap (

Fixed Capital Investment

) ... 127

6.2.2

Modal Kerja (

Working Capital Investment

) ... 128

6.3

Biaya Produksi Total (

Total Production Cost

) ... 129

6.3.1

Manufacturing Cost

... 129

6.3.2

General Expense

... 130


(10)

commit to user

6.5

Analisis Kelayakan... 131

BAB VII KESIMPULAN ... 135

Daftar Pustaka ...

xv

Lampiran


(11)

commit to user

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1

Data Impor Metilen Klorida Dalam Negeri

...

3

Tabel 1.2

Industri Metilen Klorida di Berbagai Negara

...

4

Tabel 2.1

Neraca Massa Total

...

34

Tabel 2.2

Neraca Massa di Percabangan 1

...

34

Tabel 2.3

Neraca Massa di Percabangan 2

...

35

Tabel 2.4

Neraca Massa di Percabangan 3

...

35

Tabel 2.5

Neraca Massa Reaktor

...

36

Tabel 2.6

Neraca Massa Absorber

...

36

Tabel 2.7

Neraca Massa Menara Distilasi 1 ...

37

Tabel 2.8

Neraca Massa Menara Distilasi 2 ...

37

Tabel 2.9

Neraca Massa Menara Distilasi 3 ...

38

Tabel 2.10

Neraca Massa Separator 1

...

38

Tabel 2.11

Neraca Massa Separator 2

...

38

Tabel 2.12

Neraca Panas Total

...

39

Tabel 2.13

Neraca Panas di Percabangan 1

...

39

Tabel 2.14

Neraca Panas di Percabangan 2

...

40

Tabel 2.15

Neraca Panas di Percabangan 3

...

40

Tabel 2.16

Neraca Panas Reaktor

...

40

Tabel 2.17

Neraca Panas Absorber

...

41

Tabel 2.18

Neraca Panas Menara Distilasi 1

...

41

Tabel 2.19

Neraca Panas Menara Distilasi 2

...

42

Tabel 2.20

Neraca Panas Menara Distilasi 3

...

42

Tabel 2.21

Neraca Panas Separator 1

...

42

Tabel 2.22

Neraca Panas Separator 2

...

43

Tabel 3.1

Spesifikasi Tangki Penyimpanan Bahan Baku

...

50


(12)

commit to user

Tabel 3.3

Spesifikasi Reaktor

...

53

Tabel 3.4

Spesifikasi Absorber

...

54

Tabel 3.5

Spesifikasi Menara Distilasi

...

55

Tabel 3.6

Spesifikasi Separator

...

56

Tabel 3.7

Spesifikasi Kondensor

...

57

Tabel 3.8

Spesifikasi Reboiler

...

60

Tabel 3.9

Spesifikasi Akumulator

...

63

Tabel 3.10

Spesifikasi Penukar Panas

...

64

Tabel 3.11

Spesifikasi Pompa

...

70

Tabel 4.1

Kebutuhan air pendingin

...

77

Tabel 4.2

Kebutuhan air proses

...

78

Tabel 4.3

Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi

...

79

Tabel 4.4

Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan utilitas

...

89

Tabel 4.5

Jumlah Lumen berdasarkan luas bangunan

...

91

Tabel 4.6

Total kebutuhan listrik pabrik

...

93

Tabel 5.1

Jadwal Pembagian Kelompok

Shift

...

116

Tabel 5.2

Perincian jumlah Karyawan dan Gaji dalam Rupiah

...

119

Tabel 6.1

Indeks Harga Alat

...

124

Tabel 6.2

Modal Tetap

...

127

Tabel 6.3

Modal Kerja

...

128

Tabel 6.4

Direct Manufacturing Cost

...

129

Tabel 6.5

Indirect Manufacturing Cost

...

129

Tabel 6.6

Fixed Manufacturing Cost

...

130

Tabel 6.7

General Expense

...

130


(13)

commit to user

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1

Prediksi Kebutuhan Metilen Klorida di Indonesia ...

3

Gambar 1.2

Gambar Pemilihan Lokasi Pabrik

...

7

Gambar 2.1

Gambar 15 Mc. Ketta untuk Pengolahan Kinetika Reaksi

...

26

Gambar 2.2

Grafik ln k vs 1/T

...

27

Gambar 2.3

Gambar Diagram Alir Kualitatif ...

28

Gambar 2.4

Gambar Diagram Alir Kuantitatif ...

29

Gambar 2.5

Gambar Diagram Alir

...

30

Gambar 2.6

Tata letak pabrik metilen klorida ...

47

Gambar 2.7

Tata letak peralatan proses

...

49

Gambar 4.1

Skema Pengolahan Air Laut

...

82

Gambar 4.2

Skema Pengolahan Air Konsumsi dan Sanitasi

...

82

Gambar 5.1

Struktur Organisasi Pabrik Metilen Klorida

...

107

Gambar 6.1

Harga Indeks Peralatan Pabrik Kimia

... 124


(14)

commit to user

Nuryah Dewi dan Ajeng Widihapsari, 2011, Prarancangan Pabrik Metilen Klorida dari Metil Klorida dan Klorin Kapasitas 30.000 Ton/Tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta

Metilen klorida banyak digunakan sebagai bahan aktif dalam pelarut atau penghilang cat, komponen dalam aerosol, juga digunakan sebagai komponen utama dalam pembentukan film untuk kontak dengan logam. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan kebutuhan dunia, maka dirancang pabrik metilen klorida dengan kapasitas 30.000 ton/tahun dengan bahan baku metil klorida 28.721,426 ton/tahun dan klorin 57.848,949 ton/tahun. Dengan memperhatikan beberapa faktor, seperti aspek penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja, pemasaran, serta utilitas, maka lokasi pabrik yang cukup strategis adalah di Kawasan Industri Cilegon, Jawa Barat.

Reaksi pembuatan metilen klorida dilakukan dengan mereaksikan metil klorida dengan klorin dalam Reaktor Alir Pipa (RAP) Multitube pada suhu 275-4500C dan tekanan 3 atm. Panas yang timbul dari reaksi diambil dengan

Dowtherm Ayang dialirkan di shell reaktor. Produk gas keluar reaktor masuk ke

absorberuntuk mengurangi kandungan hidrogen klorida. Produk absorberberupa hidrogen klorida 35% berat dijual sebagai produk samping sedangkan gas hasil atas masuk Menara Distilasi 1. Gas hasil atas banyak mengandung metil klorida diumpankan kembali ke reaktor dan hasil bawah diumpankan ke Menara Distilasi 2. Hasil atas berupa produk utama metilen klorida 99,9% berat dan hasil bawah diumpankan ke Menara Distilasi 3. Produk Menara Distilasi 3 berupa kloroform 99,9% berat sebagai hasil atas dan karbon tetraklorida 99,9% berat sebagai hasil bawah dijual sebagai produk samping. Peralatan proses yang ada antara lain

vaporizer, flash drum, separator,reaktor, absorber,menara distilasi, dan pompa. Unit pendukung proses didirikan untuk menunjang proses produksi yang terdiri dari unit penyediaan air pendingin, pendingin reaktor, penyediaan listrik, penyediaan bahan bakar, serta unit pengolahan limbah. Laboratorium berfungsi menjaga mutu bahan baku dan kualitas produk sesuai spesifikasi. Dalam pabrik metilen klorida ini terdapat tiga buah laboratorium, yaitu laboratorium fisik, laboratorium analitik dan laboratorium penelitian dan pengembangan.

Bentuk perusahaan adalah PT (Perseroan Terbatas) dengan struktur organisasi lini dan staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shiftdan non shift .

Hasil analisa ekonomi terhadap prarancangan pabrik metilen klorida diperoleh bahwa total investasi (TCI) sebesar US$ 29.156.445 dan total biaya produksi US$ 55.754.324. Dari analisa kelayakan diperolehReturn of Investment (ROI) sebelum pajak 72,74% dan setelah pajak 54,55%. Pay Out Time ( POT)

sebelum pajak 1 tahun dan setelah pajak 1,5 tahun, Break Event Point (BEP)

46,46%, Shut Down Point (SDP) 31,3% dan Discounted Cash Flow (DCF)

sebesar 30,31%. Dari analisis ekonomi yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan bahwa pendirian pabrik metilen klorida dengan kapasitas 30.000 ton/tahun layak dipertimbangkan untuk direalisasikan pembangunannya.


(15)

commit to user

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik

Metilen klorida merupakan salah satu senyawa klorometana selain kloroform (CHCl3) dan karbon tetraklorida (CCl4). Senyawa klorometana dapat diproduksi dengan klorinasi fase gas metil klorida ( CH3Cl ) dan klorin (Cl2) pada suhu tinggi (Harvey & Pitsch, 2000). Indonesia adalah salah satu negara penghasil klorin. Adanya salah satu bahan baku utama produksi metilen klorida yaitu klorin akan menurunkan biaya transportasi sehingga biaya produksi senyawa klorometana seperti lebih ekonomis.

Senyawa klorometana digunakan luas di industri. Penggunaan utama senyawa tersebut adalah untuk pelarut industri, membuat refrigerant dan produksi silikon. Metilen klorida atau diklorometana yang dihasilkan beberapa pabrik di dunia dimanfaatkan untuk : pelarut dan pembersih cat 30%, pembentukan film pada kontak logam 20%, pembersihan logam 10%, dan lainnya untuk aerosol, farmasi, proses kimia dan busa poliuretan. (www.the-innovation-group.com)

Pabrik metilen klorida dengan proses klorinasi juga layak dirancang karena termasuk minim dalam pencemaran lingkungan. Hal ini disebabkan dalam produksinya tidak ada bahan samping atau limbah yang secara langsung dihasilkan dan dibuang. Selain metilen klorida akan dihasilkan juga bahan


(16)

kimia lainnya seperti kloroform, karbon tetraklorida dan asam klorida yang semuanya dapat dijual. Oleh karenanya dengan mencegah kebocoran selama proses dan menjaga suhu klorinasi yang aman, maka efek buruk terhadap lingkungan dan makhluk hidup sekitar dapat dicegah.

Indonesia sebagai negara berkembang, terlebih lagi memasuki era perdagangan bebas, dituntut untuk mampu bersaing dengan negara-negara lain dalam bidang industri dan sektor industri kimia memegang peranan penting untuk memajukan perindustrian di Indonesia. Perkembangan industri sangat berpengaruh pada pertumbuhan ekonomi Indonesia dalam menghadapi pasar bebas. Inovasi proses produksi maupun pembangunan pabrik baru yang menghasilkan produk bernilai ekonomis lebih tinggi semisal metilen klorida sangat diperlukan untuk menambah devisa negara. Di samping itu pendirian pabrik metilen klorida dapat mendorong pertumbuhan dan perkembangan industri-industri kimia lain dan akan menyerap sebagian tenaga kerja dalam negeri.

1.2 Penentuan Kapasitas Produksi

Kapasitas produksi dapat diartikan sebagai jumlah maksimal produk yang dapat dihasilkan dalam satuan waktu tertentu. Pabrik yang didirikan harus mempunyai kapasitas produksi yang optimal yaitu jumlah dan jenis produk yang dihasilkan harus dapat menghasilkan laba maksimal dengan biaya yang minimal.


(17)

Kapasitas produksi dirancang dengan pertimbangan-pertimbangan: 1. Kebutuhan metilen klorida di Indonesia

Untuk memenuhi kebutuhan metilen klorida di dalam negeri, Indonesia masih mengimpor dari negara lain.

Tabel 1.1 Data impor metilen klorida dalam negeri Tahun Volume ( kg/tahun )

2005 7.222.887

2006 6.969.374

2007 8.231.508

2008 7.659.713

2009 8.270.378

( www.bps.go.id ) Dari data impor metilen klorida dalam negeri, dapat dilakukan prediksi untuk kebutuhan masa yang akan datang.


(18)

Pabrik metilen klorida direncanakan beroperasi pada tahun 2015. Dari hasil prediksi, impor metilen klorida di Indonesia pada tahun tersebut adalah 9.899.029 kg/tahun.

2. Ketersediaan bahan baku

Adanya industri yang mendukung pabrik metilen klorida, terutama dalam hal penyediaan bahan baku merupakan salah satu faktor yang cukup penting. Bahan baku utama yaitu klorin (Cl2) tersedia di dalam negeri yaitu dapat diperoleh dari P.T. Assahimas, Cilegon. Sedangkan metil klorida masih didatangkan dari luar negeri.

3. Kapasitas pabrik minimum dan maksimum di luar negeri

Adapun kapasitas Pabrik Metilen Klorida yang telah berdiri di beberapa Negara, sebagai berikut :

Tabel 1.2. Industri Metilen Klorida di Berbagai Negara

Nama pabrik Kapasitas Produksi, 10 3 ( ton/tahun )

LCP, Moundsville, W.Va 23,6

Occidental, Belle, W. Va 40,9 The Dow Chemical Company,

Freeport, Tex 50

The Dow Chemical Company,

Plaquemine, La 54,5

Vulcan, Geismar, La 36,4

Vulcan, Wichita, Kans 59,1


(19)

Dari Tabel 1.2 dapat diketahui kapasitas produksi minimal di dunia sebesar 23.600 ton/tahun. Sedangkan kebutuhan metilen klorida di dalam negeri adalah sebesar 9.899.029 kg/tahun. Maka dapat disimpulkan bahwa kapasitas pabrik metilen klorida sebesar 30.000 ton/tahun, sehingga diharapkan :

1. Dapat memenuhi kebutuhan metilen klorida dalam negeri.

2. Pabrik dapat dijalankan karena kapasitas rancangan berada diatas kapasitas terkecil pabrik yang ada di dunia.

3. Dapat merangsang berdirinya industri-industri lainnya yang menggunakan bahan baku metilen klorida.

1.3 Lokasi Pabrik

Lokasi geografis dari suatu pabrik akan berpengaruh pada kegiatan pabrik baik proses produksi maupun distribusi produk yang semuanya itu akan berpengaruh pada perkembangan dan kelangsungan hidup dari pabrik. Banyak faktor yang harus diperhatikan dan dipertimbangkan dalam menentukan lokasi suatu pabrik. Lokasi pabrik pada umumnya ditetapkan atas dasar orientasi bahan baku dan orientasi pasar, karena hal ini bersifat ekonomis.

Lokasi pabrik ditetapkan di Kecamatan Cilegon, Kabupaten Serang, Propinsi Banten dengan pertimbangan sebagai berikut :

1. Sumber bahan baku

Bahan baku klorin dapat diperoleh dari P.T Assahimas, Cilegon. Orientasi pemilihan ditekankan pada jarak lokasi sumber bahan baku dengan pabrik cukup dekat. Lokasi pabrik juga dekat dengan


(20)

pelabuhan sehingga memudahkan dalam distribusi metil klorida yang didatangkan dari luar negeri yaitu China.

2. Pemasaran produk

Daerah tersebut berdekatan dengan Jakarta, Bogor, Tangerang yang merupakan area industri yang potensial sebagai daerah pemasaran. Selain itu juga dekat dengan Pelabuhan Ciwandan yang memudahkan dalam pemasaran ke luar Jawa maupun luar negeri.

3. Sarana transportasi

Daerah tersebut dekat dengan pelabuhan dan jalan tol yang memudahkan pengangkutan bahan baku dan produk. Ini sangat menguntungkan karena bahan baku CH3Cl didatangkan dari luar negeri.

4. Tersedianya sarana pendukung

Cilegon merupakan salah satu kawasan industri di Indonesia, sehingga penyediaan utilitas utamanya air untuk proses dan pendingin tidak mengalami kesulitan, karena dekat dengan laut dan apabila tidak mencukupi, di kawasan industri Cilegon terdapat pabrik penyedia air yaitu P.T. Krakatau Tirta Indonesia.

5. Tenaga kerja

Tenaga kerja untuk pabrik dapat direkrut dari daerah Cilegon dan sekitarnya, di mana kepadatan penduduknya tinggi sehingga merupakan sumber tenaga kerja yang potensial.


(21)

6. Kemasyarakatan

Keadaan sosial kemasyarakatan sudah terbiasa dengan lingkugan industri sehingga pendirian pabrik baru dapat dengan mudah diterima dan dapat beradaptasi dengan mudah dan cepat.

Lokasi pabrik metilen klorida ditunjukkan pada gambar 1.2 berikut:

Gambar 1.2 Gambar Pemilihan Lokasi Pabrik

1.4 Tinjauan Pustaka

1.4.1 Macam-Macam Proses

Dalam Mc. Ketta (1979), secara umum metilen klorida dapat dibuat dengan beberapa cara, antara lain :

1. Proses termalklorinasi 2. Proses fotoklorinasi


(22)

1. Proses termalklorinasi

Proses ini didasarkan poada reaksi klorinasi langsung terhadap metana atau klorometana (metil klorida) pada suhu yang tinggi. Temperatur reaksi antara 275 sampai 450 oC. Konversi dari proses ini adalah 52,5% terhadap metil klorida dan 99%-100% terhadap klorin.

Reaksi yang terjadi :

CH3Cl + Cl2CH2Cl2+ HCl CH2Cl2+ Cl2CHCl3+ HCl CHCl3+ Cl2CCl4+ HCl Keuntungan :

a. Dengan proses termal ini temperatur yang tinggi dapat membuat molekul klorin (Cl2) menjadi radikal Cl* sehingga dapat terjadi reaksi, dengan demikian tidak memerlukan katalis. b. Impuritas sedikit

c. Biaya ekonomis

d. Yield tinggi yaitu 80-92% 2. Proses fotoklorinasi

Proses ini didasarkan pada reaksi klorinasi metana oleh aktivasi dari reaksi massa dengan radiasi sinar. Adapun pemisahan molekul klorin (Cl2) menjadi radikal Cl* adalah dengan meradiasikan reaksi massa dengan sumber sinar yang mempunyai radiasi sebesar 3000-5000 oA. Bahan baku yang digunakan adalah


(23)

metana dengan kemurnian tinggi. Konversi dari proses ini adalah 90%. Adapun reaktor yang digunakan adalah reaktor fotokimia. Keuntungan dari proses ini adalah dapat mengurangi impuritas yang ada pada klorometana yang dihasilkan.

Kekurangan :

a. Penggunaan reaktor fotokimia harus terbuat dari permukaan kaca yang tahan terhadap pembebasan panas mengingat reaksi klorinasi adalah reaksi eksotermis.

b. Penyimpanan dan peralatan sekitar reaktor baru terbuat dari kaca, hal ini menyebabkan tingginya biaya pembuatan dan perawatan.

c. Lebih sensitif terhadap impuritas dari umpan, karena dapat terjadi terminasi pada reaksi rantai.

d. Reaktor membutuhkan energi yang cukup besar untuk menghasilkan radiasi sinar dengan kekuatan 3000-5000 oA. e. Kapasitas per reaktor rendah.

f. Sering terjadi akumulasi pada daerah reaktor sehingga dapat mengakibatkan ledakan.

3. Proses klorinasi metana dengan katalis alumina

Proses klorinasi ini didasarkan pada reaksi klorinasi metana dengan bantuan katalis alumina. Bahan baku yang digunakan adalah metana dengan kemurnian tinggi. Konversi dari proses ini adalah 95%. Adapun reaktor yang digunakan adalah reaktor fixed bed


(24)

katalitik. Keuntungan dari proses ini adalah konversi yang dihasilkan cukup tinggi.

Kekurangan :

a. Penggunaan fixed bed reaktor harus mempunyai konstruksi penyangga yang kuat untuk menyangga katalis. Reaktor harus terbuat dari bahan yang tahan terhadap pembebasan panas mengingat reaksi klorinasi adalah rekasi eksotermis, sehingga reaktor lebih berat dan biayanya juga mahal.

b. Perlu adanya regenerasi katalis pada waktu-waktu tertentu. c. Proses ini sensitif terhadap adanya impuritas.

(Mc. Ketta, 1979)

1.4.2 Kegunaan Produk

Penggunaan metilen klorida dewasa ini, antara lain:

a. Bahan aktif untuk kebanyakan produk penghilang cat organik termasuk pembersih kerajinan rumah tangga, dan produk untuk perawatan kerajinan.

b. Pelarut pada semen dan resin untuk kontak dengan logam atau bahan-bahan tambahan-bahan dan merupakan komponen utama dalam konstruksi busa uretan.

c. Komponen penting dalam formulasi aerosol karena daya larutnya tinggi.

d. Bahan untuk pembersih logam, farmasi, proses kimia dan busa poliuretan dan substitusi CFC-11.


(25)

1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia

1. Bahan baku  Metil klorida

 Sifat fisis:

Rumus molekul : CH3Cl Berat Molekul : 50,488

Bau : khas

Warna : tak berwarna

Densitas (00C,1 atm) : 2,3045 g/L Titik didih (1atm) : -23,730C

(Perry, 1997)  Sifat-sifat Kimia :

a. Dalam larutan eter, CH3Cl bereaksi dengan natrium membentuk etana (proses sintesa Wurtz).

2 CH3Cl + 2 Na CH3CH3+ 2 NaCl

b. Metil klorida digunakan pada reaksi Friedel Craft membentuk toluena dengan mengggunakan katalisator AlCl3

CH3Cl + C6H6C6H5CH3+ HCl

c. Bila dipanaskan pada temperatur yang sangat tinggi, metil klorida akan berpasangan membentuk etilena.

2 CH3Cl CH2= CH2+ 2 HCl

d. Klorinasi dengan CH3Cl menghasilkan metilen klorida dan HCl (Kirk and Othmer, 1979)


(26)

 Klorin

 Sifat-sifat fisis :

Rumus molekul : Cl2

Berat molekul : 70,906 gram/mol

Bau : tajam

Warna : kuning

Densitas (00C, 1 atm) : 3,214 kg/m3 Titik didih (1 atm) : -35,50C

(Perry, 1997)  Sifat-sifat kimia :

a. Cl2 bereaksi dengan alkali dan alkali tanah membentuk bahan pemutih.

Cl2+ 2 NaOClNaOCl + H2O

b. Reaksi dengan ammonia membentuk hidrazin. 2 NH3+ NaOClN2H4+ NaCl + H2O

c. Cl2 bereaksi dengan hidrokarbon jenuh menghasilkan hidrokarbon terklorinasi dan HCl.

(Kirk and Othmer, 1979)

2. Produk

 Metilen klorida  Sifat-sifat fisis :

Rumus molekul : CH2Cl2


(27)

Bau : khas

Warna : tak berwarna

Densitas (00C, 1 atm) : 2,93 kg/m3 Titik didih (1 atm) : 39,80C

(Perry, 1997)

 Sifat-sifat kimia :

a. Bila kontak dengan air dalam waktu yang lama, metilen klorida akan terhidrolisa secara perlahan membentuk HCl sebagai produk primer.

b. Bila metilen klorida dipanaskan dengan air dalam waktu lama dalam tangki tertutup pada suhu 140-1700C, maka akan terbentuk formaldehida dan HCl.

CH2Cl2+ H2O HCHO + 2 HCl

c. Klorinasi terhadap metilen klorida akan menghasilkan kloroform dan HCl.

(Kirk and Othmer, 1979)

 Klorofom

 Sifat-sifat fisis :

Rumus molekul : CHCl3

Berat molekul : 119,378 gram/mol


(28)

Warna : tak berwarna Densitas (00C, 1 atm) : 4,36 kg/m3 Titik didih (1 atm) : 61,30C

(Perry, 1997)

 Sifat-sifat kimia :

a. Klorinasi terhadap kloroform membentuk karbon tetraklorida dan HCl.

b. Bila kontak dengan besi dan air akan membentuk hidrogen peroksida.

CHCl3+ O2( Cl3COOH ) Cl3OH + H2O2 c. Dengan basa akan mengalami hidrolisa

CHCl3+ 3 NaOH CO + 3 NaCl +2 H2O

d. Kloroform bila kontak dengan kalium amalgam akan membentuk asetilen.

2 CHCl3+ 6 ( KHg ) HC = CH + 6 KCl(Hg)

(Kirk and Othmer, 1979)

 Karbon tetraklorida  Sifat-sifat fisis :

Rumus molekul : CCl4

Berat molekul : 153,823 gram/mol


(29)

Warna : tak berwarna Densitas (00C, 1 atm) : 5,32 kg/m3 Titik didih (1 atm) : 76,720C

(Perry, 1997)  Sifat-sifat kimia :

a. CCl4kering tidak bereaksi dengan logam seperti besi dan nikel tetapi bereaksi secara perlahan dengan tembaga dan timah. b. Dengan katalis platinum atau Zn dan asam, CCl4 akan

terbentuk kembali menjadi kloroform.

c. Dengan kalium amalgam dan air, CCl4akan terbentuk kembali menjadi metana.

(Kirk and Othmer, 1979)

 Asam klorida  Sifat-sifat fisis :

Rumus molekul : HCl

Berat molekul : 36,461 gram/mol

Bau : khas

Warna : tak berwarna

Densitas (00C, 1 atm) : 1,045 g/cm3 Titik didih (1 atm) : -85,050C


(30)

 Sifat-sifat kimia :

a. Reaksi dengan oksidator membentuk Cl2. 4 HCl + O22 Cl2+ 2 H2O

b. Reaksi HCl dan asetilen akan menghasilkan kloropena.

(Kirk and Othmer, 1979)

1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum

Klorinasi didefinisikan sebagai suatu proses di mana satu atau lebih atom klorin dibentuk menjadi suatu senyawa kimia. Secara umum, reaksi menyebabkan densitas, viskositas, dan reaktivitas kimia dari senyawa organik menjadi naik. Proses klorinasi termal ini didasarkan pada reaksi klorinasi langsung terhadap metana atau klorometana (metil klorida) pada suhu yang tinggi. Temperatur reaksi antara 275 sampai 4500C.

Metil klorida dan klorin dalam fase gas dengan perbandingan mol 4:3 dipanaskan sampai suhu 3000C. Pada suhu tersebut klorin akan mengalami disosiasi dan akan mulai terjadi reaksi klorinasi terhadap metil klorida, sedangkan tekanan dipertahankan 3 atm. Di dalam Reaktor Alir Pipa (RAP) multitube suhu dipertahankan jangan sampai melebihi 4500C. Bila reaksi berlangsung di atas suhu tersebut maka dapat terjadi reaksi pirolisis terhadap CH3Cl membentuk karbon bebas, sedangkan klorin dan hidrogen membentuk asam klorida. Produk reaksi kemudian masuk kolom


(31)

memurnikan produk dan mengambil kembali sisa reaktan untuk dikembalikan ke reaktor. (Mc. Ketta, 1979).


(32)

commit to user

BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku

 Metil klorida

Sumber : Qu Zhoi Ruitong, China Rumus molekul : CH3Cl

Berat molekul : 50,488 gram/mol Fase penyimpanan : cair

Bau : khas

Warna : tak berwarna

Kemurnian : min 99,5% berat Impuritas : CH2Cl2

(Anonim, 2010)  Klorin

Sumber : P.T. Asahimas Rumus molekul : Cl2

Berat molekul : 70,906 gram/mol Fase penyimpanan : cair

Bau : tajam

Warna : kuning, hijau Kemurnian : min 99,5% berat


(33)

Impuritas : HCl

(Laporan Praktek Kerja P.T. Asahimas)

2.1.2. Spesifikasi Produk

 Metilen klorida

Rumus molekul : CH2Cl2

Berat molekul : 84,933 gram/mol Fase penyimpanan : cair

Bau : khas

Warna : tak berwarna

SG (300C) : 1,318 – 1,321 Kemurnian : min 99,90% berat Impuritas : CHCl3, CH3Cl

(Anonim, 2010)  Klorofom

Rumus molekul : CHCl3

Berat molekul : 119,378 gram/mol Fase penyimpanan : cair

Bau : khas

Warna : tak berwarna

Densitas (300C, 1 atm) : 4,36 kg/m3 Titik didih (1 atm) : 61,30C


(34)

Kemurnian : min 99,90% berat Impuritas : CH2Cl2, CCl4

(Anonim, 2010)  Karbon tetraklorida

Rumus molekul : CCl4

Berat molekul : 153,823 gram/mol Fase penyimpanan : cair

Bau : khas

Warna : tak berwarna

Kemurnian : min 99,95% berat Impuritas : CHCl3

(Anonim, 2010)  Asam klorida

Rumus molekul : HCl

Berat molekul : 36,461 gram/mol Fase penyimpanan : cair

Bau : khas

Warna : tak berwarna

SG : 1,1593

Kemurnian : min 35% berat


(35)

2.2. Konsep Proses 2.2.1. Dasar Reaksi

Reaksi antara metil klorida dengan klorin merupakan reaksi

multistepdan berlangsung secara eksotermis irreversible. Reaksinya sebagai berikut :

CH3Cl + Cl2CH2Cl2+ HCl CH2Cl2+ Cl2CHCl3+ HCl CHCl3+ Cl2CCl4+ HCl

Reaktan dengan perbandingan tertentu dipanaskan sampai suhu 3000C dan tekanan 3 atm di mana pada suhu tersebut klorin akan mengalami disosiasi dan mulai terjadi reaksi termoklorinasi terhadap metil klorida. Di dalam multi tube plug flow reactor, suhu dipertahankan pada kisaran 275 sampai 4500C. Bila reaksi berlangsung di atas suhu tersebut, maka akan terjadi reaksi pirolisis terhadap klorometana membentuk karbon bebas, sedangkan klorin dan hidrogen membentuk asam klorida.

(Mc. Ketta, 1979)

2.2.2. Mekanisme Reaksi

Mekanisme reaksi yang terjadi pada proses klorinasi terhadap metana atau klorometana adalah free-radical substitutions dan terjadi melalui 3 tahap : initiation, propagation, and termination.


(36)

Initiation

Initiationadalah proses yang menghasilkan spesies radikal. Dalam tahap ini radikal klorin dihasilkan dengan pemanasan pada suhu tinggi sehingga dapat memecah ikatan antar atom klorin. Radikal klorin kemudian bereaksi dengan metil klorida menghasilkan radikal metil klorida

Cl2 2 Cl*

Cl* +CH3ClHCl + CH2Cl*

Propagation

Pada tahap ini radikal metil klorida bereaksi dengan klorin menghasilkan klorometana dan radikal klorin. Radikal ini kemudian bereaksi dengan metil klorida dan juga produk klorometana menghasilkan radikal klorometana yang lain.

CH2Cl*+ Cl2CH2Cl2+ Cl*

Cl* + CH2Cl2HCl + CHCl2* CHCl2* + Cl2CHCl3+ Cl*

Cl*+ CHCl3HCl + CCl3* CCl3* + Cl2CCl4+ Cl*

Termination

Tahap ini terjadi apabila dua radikal bereaksi baik radikal yang sama ataupun radikal yang berbeda.

Cl*+ Cl*Cl2


(37)

2.2.3. Kondisi Operasi

Kondisi operasi pada perancangan pabrik metilen klorida ini adalah sebagai berikut :

Temperatur reaktan : 3000C Temperatur reaksi : 275 - 4500C

Tekanan : 3 atm

Cl2: CH3Cl : 0,75 (perbandingan mol) Konversi CH3Cl : 52,5 %

Selektifitas produk : CH2Cl2 = 62,3 % CHCl3 = 33,04% CCl4 = 4,66%

(Mc. Ketta, 1979)

2.2.4. Tinjauan Termodinamika

Suatu reaksi bersifat eksotermis atau endotermis dapat ditentukan dari perhitunganΔHr. Perhitungannya adalah sebagai berikut :

HCl

ΔHf298 = -92,36 kJ/mol 2

f298 Cl

ΔH = 0 Cl

CH

ΔHf298 3 = -86,37 kJ/mol 2

2 f298 CH Cl

ΔH = -95,46 kJ/mol

3 f298 CHCl

ΔH = -101,32 kJ/mol

4 f298 CCl

ΔH = -100,48 kJ/mol


(38)

Reaksi : HCl Cl CH Cl Cl

CH3  2  2 2  ΔHr

0

= -101,45 kJ/mol HCl

CHCl Cl

Cl

CH2 2 2  3  ΔHr

0 = -98,22 kJ/mol

HCl CCl

Cl

CHCl324  ΔHr0 = -91,52 kJ/mol ΔHr0total = -291,19 kJ/mol

= -291190 kJ/kmol Reaksi di atas bersifat eksotermis karena ΔHr pada 298 K berharga negatif.

Untuk mengetahui apakah reaksi berlangsung secara reversible

atau irreversibledapat dilihat dari harga K ( konstanta kesetimbangan reaksi ).

Data ΔG298 untuk komponen yang terlibat dalam reaksi tersebut :

298

ΔG HCl = -95,33 kJ/mol

298

ΔG Cl2 = 0

298

ΔG CH3Cl = -62,93 kJ/mol

298

ΔG CH2Cl2 = -68,91 kJ/mol

298

ΔG CHCl3 = -68,52 kJ/mol

298

ΔG CCl4 = -58,28 kJ/mol


(39)

HCl Cl

CH Cl

Cl

CH3  2  2 2  ΔG

0

= -101,31 kJ/mol HCl

CHCl Cl

Cl

CH2 2 2  3  ΔG

0

= -94,94 kJ/mol HCl

CCl Cl

CHCl3  2  4  ΔG

0 = -85,09 kJ/mol ΔG0total = -281,34 kJ/mol

= -281340 kJ/kmol

Suhu reaksi rata-rata = 643,9 K. Harga K pada suhu 643,9 K adalah K = 5,699 x 1021

Harga konstanta kesetimbangan reaksi (K) termasuk besar sehingga reaksi bisa dianggap berjalan secara searah ke arah kanan (produk).

2.2.5. Tinjauan Kinetika

Reaksi yang terjadi adalah reaksi seri paralel dan berjalan cepat. CH3Cl + Cl2CH2Cl2+ HCl

M K D H

CH2Cl2+ Cl2CHCl3+ HCl

D K T H

CHCl3+ Cl2CCl4+ HCl T K TC H

                         298 1 T 1 R ΔHr Ko K ln 10 . 2,071 K 298 . kJ/kmol.K 8,314 kJ/kmol 281340 exp RT ΔG exp Ko 0 49 298


(40)

Gambar 2.1 Gambar 15 Mc. Ketta untuk pengolahan kinetika reaksi Dari gambar 15 Mc. Ketta diketahui satuan konstanta kecepatan reaksi tersebut (detik-1), maka reaksi tersebut mempunyai orde reaksi satu. Kecepatan reaksi klorin adalah : -rK= k1C1+ k2C2+ k3C3

Konstanta kecepatan reaksi masing-masing diketahui dari gambar 15 Mc. Ketta dan dapat dibuat persamaan sesuai hukum Arhenius :

T R

E e A k     ln k = ln A

-T R

E

 y = b + ax

Di mana y = ln k, b = ln A, a = -E/R, dan x = 1/T; kemudian dibuat grafik ln k vs 1/T


(41)

Gambar 2.2 Grafik ln k vs 1/T

Sehingga diperoleh : y = -9932 x + 9,1279 ln k1= -9932 (1/T) + 9,1279

Jadi diperoleh persamaan kecepatan reaksi 1 : k1 = 1,3425 x 109exp(-9932/T)

Analog perhitungan di atas, untuk reaksi dua dan tiga diperoleh : k2= 5,38929 x 108exp(-9599/T)

k3= 7,12821 x 107exp(-9483/T)

2.3.Langkah Proses

2.3.1. Diagram Alir Proses

1. Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada Gambar 2.3 2. Diagram alir kuantitatif dapat dilihat pada Gambar 2.4 3. Diagram alir lengkap dapat dilihat pada Gambar 2.5


(42)

(43)

(44)

(45)

2.3.2. Uraian Proses

Proses pembuatan metilen klorida dengan proses klorinasi metil klorida terdiri atas beberapa unit proses, yaitu :

1. Unit persiapan bahan baku

2. Unit reaksi pembentukan metilen klorida 3. Unit pemurnian metilen klorida

Penjelasan mengenai masing-masing unit pembentukan metilen klorida mengacu pada gambar 2.5 :

1. Unit persiapan bahan baku

a. Metil klorida

Metil klorida yang disimpan dalam fase cair pada suhu 300C dan tekanan 6,5 atm dicampur dengan arus bawah separator (SP-02) sehingga suhunya menjadi 10,10C kemudian dialirkan ke HE-02 untuk menaikkan suhu. Arus ini lalu diturunkan tekanannya menjadi 3 atm melalui throttle. Setelah dipisahkan fase uap dan cairnya di dalam separator (SP-02), arus atas yang berupa uap metil klorida yang dicampur dengan arus dari hasil atas menara distilasi 1 (MD-01). Campuran ini kemudian dipanaskan di dalam HE-05 dengan fluida panasnya HCl dari hasil bawah absorber (AB) hingga suhunya menjadi 15,870C. Kemudian digunakan untuk mendinginkan suhu gas reaktor masuk absorber (AB) hingga suhunya menjadi 18,590C di dalam HE-04. Selanjutnya, digunakan untuk mendinginkan


(46)

hasil bawah menara distilasi 1 (MD-01) masuk menara distilasi 2 (MD-02) hingga suhunya menjadi 68,310C di dalam HE-07. Terakhir, campuran ini dipanaskan hingga suhu 3000C sebagai umpan reaktor (R) di dalam HE-03.

b. Klorin

Klorin cair pada suhu 300C dan tekanan 9 atm dicampur dengan arus bawah separator (SP-01) sehingga suhunya menjadi 30,60C, kemudian dimasukkan ke vaporiser (V-01) agar menguap sebagian. Arus ini lalu diturunkan tekanannya menjadi 3 atm melalui throttle. Setelah dipisahkan fase uap dan cairnya dalam separator (SP-01), arus bawah yang berupa cairan klorin dicampur kembali dengan klorin dari tangki penyimpanan.

Sedangkan hasil atas SP-01 berupa uap klorin yang bersuhu 30,880C diturunkan tekanannya dari 9,2 atm menjadi 3 atm melalui throttle, sehingga suhunya turun menjadi -5,770C. Uap klorin ini kemudian digunakan untuk menkondensasikan hasil atas MD-01, MD-02, dan MD-03 di dalam kondensor (CD-01, CD-02, dan CD-03). Kemudian, uap klorin ini dipanaskan hingga suhu 3000C di dalam HE-01 sebagai umpan reaktor (R).

2. Unit reaksi pembentukan metilen klorida

Reaksi pembentukan metilen klorida dilakukan di dalam reaktor jenis plug flow multi tube. Gas klorin yang sudah aktif direaksikan dengan campuran gas metil klorida dan hasil atas


(47)

menara distilasi 1 (MD-01) dengan perbandingan dan kecepatan alir tertentu. Suhu di dalam reaktor akan naik karena reaksi bersifat eksotermis, maka untuk menjaga suhu agar tidak melebihi 4500C dialirkan pendingin berupa cairan dowtherm A. Hasil reaksi berupa campuran sisa metil klorida, produk utama metilen klorida dan produk lainnya berupa kloroform, karbon tetraklorida, dan hidrogen klorida, sedang gas klorin habis bereaksi. Suhu gas keluar reaktor dan pendingin tinggi, maka panas keduanya dimanfaatkan untuk pemanasan awal umpan sebelum masuk reaktor dan memanaskan arus yang lain.

3. Unit pemurnian metilen klorida

Gas keluar reaktor banyak membawa HCl. Untuk memisahkan HCl ini, gas diturunkan suhunya terlebih dahulu dengan memanfaatkannya sebagai pemanas arus yang lain.

Gas produk keluaran reaktor digunakan untuk pemanas pada reboiler (RB-01) hingga suhunya dari 441,50C hingga menjadi 151,20C. Kemudian campuran gas ini didinginkan di dalam HE-06 hingga suhu 128,80C. Selanjutnya didinginkan di dalam HE-04 hingga suhunya menjadi 51,30C, kemudian dimasukkan ke absorber (AB) untuk dipisahkan dari HCl-nya.

HCl diserap dengan air dari unit utilitas menjadi asam klorida 35% yang kemudian disimpan dalam tangki (T-06). Sedangkan gas lainnya dialirkan ke kolom destilasi (MD-01).


(48)

Kolom destilasi ini bertujuan untuk memisahkan sisa metil klorida dengan produk klorometana lainnya. Metil klorida keluar sebagai hasil atas kemudian dicampur dengan metil klorida dari tangki (T-02) untuk umpan reaktor. Sedangkan hasil bawah berupa campuran klorometana dimasukkan ke dalam kolom destilasi (MD-02) untuk mengambil produk utama. Pada MD-02 produk atas adalah metilen klorida yang kemudian dikirim ke tangki penyimpanan (T-03) sedang produk bawah campuran CHCl3 dan CCl4. Hasil bawah tersebut lalu dipisahkan di kolom destilasi (MD-03), sebagai produk atas adalah CHCl3 untuk disimpan di tangki penyimpanan (T-04) dan produk bawah adalah CCl4 disimpan di tangki penyimpanan (T-05).


(49)

2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas 2.4.1. Neraca Massa Total

Satuan : kg/jam

Tabel 2.1. Neraca Massa Total

Komponen Input Output

Arus 4 Arus 7 Arus 11 Arus 12 Arus 16 Arus 18 Arus 19

HCl 36,339 3.773,569

Cl2 7.267,821

CH3Cl 3.622,820 0,328

CH2Cl2 3,623 3.784,735 0,379

CHCl3 2,817 2.821,131 5,654

CCl4 0,541 541,449

H2O 7.001,056 7.001,056

Total 7.304,160 3.626,443 7.001,056 10.774,625 3.787,88 2.822,051 547,103

17.931,659 17.931,659

2.4.2 Neraca Massa Alat

1. Neraca massa di Percabangan 1

Tabel 2.2. Neraca Massa di Percabangan 1

Komponen Input Output

Arus 1 Arus 3 Arus 2

HCl 121,13 84,7912 205,9212

Cl2 24.226,07 16.958,2493 43.884,3193 Total 24.347,201 17.043,0405 44.090,2405


(50)

2. Neraca massa di Percabangan 2

Tabel 2.3. Neraca Massa di Percabangan 2

Komponen Input Output

Arus 5 Arus 8 Arus 6

CH3Cl 18.114,099 14.488,0035 32.602,1025

CH2Cl2 18,114 17,7671 35,881

Total 18.132,213 14.505,7706 32.637,9836 32.637,9836

3. Neraca massa di Percabangan 3

Tabel 2.4. Neraca massa di Percabangan 3

Komponen Input Output

Arus 7 Arus 14 Arus 9

HCl 3,7773 3,7773

CH3Cl 3.622,8199 3.277,1651 6.899,9850

CH2Cl2 3,6228 11,3895 15,0123

Total 3.626,4427 3.292,3320 6.918,7747 6.918,7747


(51)

4. Neraca massa di sekitar reaktor

Tabel 2.5. Neraca massa reaktor

Komponen Input Output

Arus 4 Arus 9 Arus 10

HCl 36,3391 3,7773 3.777,3464

Cl2 7.267,8211

CH3Cl 6.899,9850 3.277,4929

CH2Cl2 15,0123 3.796,5034

CHCl3 2.829,6010

CCl4 541,9912

Total 7.304,1602 6.918,7747 14.222,9349 14.222,9349

5. Neraca massa di sekitar absorber

Tabel 2.6. Neraca massa absorber

Komponen Input Output

Arus 10 Arus 11 Arus 12 Arus 13

HCl 3.777,3464 3.773,5690 3,7773

CH3Cl 3.277,4929 3.277,4929

CH2Cl2 3.796,5034 3.796,5034

CHCl3 2.829,6010 2.829,6010

CCl4 541,9912 541,9912

H2O 7.001,056 7.001,056

Total 14.222,9349 7.001,056 10.774,625 10.449,3658


(52)

6. Neraca massa di sekitar menara distilasi 1

Tabel 2.7. Neraca massa menara distilasi 1

Komponen Input Output

Arus 13 Arus 14 Arus 15

HCl 3,7773 3,7773

CH3Cl 3.277,4929 3.277,1651 0,3277 CH2Cl2 3.796,5034 11,3895 3.785,1139

CHCl3 2.829,6010 2.829,6010

CCl4 541,9912 541,9912

Total 10.449,3658 3.292,3320 7.157,0339 10.449,3658

7. Neraca massa di sekitar menara distilasi 2

Tabel 2.8. Neraca massa menara distilasi 2

Komponen Input Output

Arus 15 Arus 16 Arus 17

CH3Cl 0,3277 0,3277

CH2Cl2 3.785,1139 3.784,7354 0,3785

CHCl3 2.829,6010 2,8169 2.826,7842

CCl4 541,9912 541,9912

Total 7.157,0339 3.787,88 3.369,1539 7.157,0339


(53)

8. Neraca massa di sekitar menara distilasi 3

Tabel 2.9. Neraca massa menara distilasi 3

Komponen Input Output

Arus 17 Arus 18 Arus 19

CH2Cl2 0,3785 0,3785

CHCl3 2.826,7842 2.821,1306 5,6536

CCl4 541,9912 0,5420 541,4492

Total 3.369,1539 2.822,0511 547,1028 3.369,1539

9. Neraca massa di separator 1

Tabel 2.10. Neraca massa separator 1

Komponen Input Output

Arus 2 Arus 4 Arus 3

HCl 121,1304 36,3391 84,7912

Cl2 24.226,0704 7.267,8211 16.958,2493 Total 24.347,2007 7.304,1602 17.043,0405

24.347,2007

10.Neraca massa di separator 2

Tabel 2.11. Neraca massa separator 2

Komponen Input Output

Arus 6 Arus 8 Arus 7

CH3Cl 18.114,099 14.488,004 3.626,096

CH2Cl2 18,114 17,767 0,347

Total 18.132,2134 14.505,7706 3.626,4427 18.132,2134


(54)

2.4.3. Neraca Panas Total

Satuan : kJ/jam

Tabel 2.12. Neraca Panas Total

Komponen Input Output

Q4 1.633.813,8299

Q7 1.360.606,0188

Q11 146.652,6371

Q12

644.953,6477 Q16

34.176,2703 Q18

762.498,2867 Q19

58.118,5981 Qpemanas 5.139.645,4874

Qpendingin 6.780.971,1704

Total 8.280.717,9731 8.280.717,9731

2.4.4. Neraca Panas Alat

1. Neraca pans di percabangan 1

Tabel 2.13. Neraca panas di percabangan 1

Komponen Input Output

Q1 51.471,1412

Q2 158.219,3372

Q3 106.748,1960


(55)

2. Neraca panas di percabangan 2

Tabel 2.14. Neraca panas di percabangan 2

Komponen Input Output

Q5 29.735,2068

Q6 -437.993,8586

Q8 -467.729,0654

Total -437.993,8586 -437.993,8586

3. Neraca panas di percabangan 3

Tabel 2.15. Neraca panas di percabangan 3

Komponen Input Output

Q7 1.360.606,0188

Q9 2.594.233,698

Q14 1.233.627,6792

Total 2.594.233,698 2.594.233,698

4. Neraca panas reaktor

Tabel 2.16. Neraca panas reaktor

Komponen Input Output

Q4 48.863.555,5178

Q9 12.338.710,9706

Qpendingin 36.524.844,5472


(56)

5. Neraca panas absorber

Tabel 2.17. Neraca panas absorber

Komponen Input Output

Q10 262.516,1772

Q11 146.652,6371

Q12 567.074,7063

Q13 117.677,5363

Qpelarutan 353.462,3698

Qpenguapan 77.878,9415

Total 762.631,1841 762.631,1841

6. Neraca panas menara distilasi 1

Tabel 2.18. Neraca panas menara distilasi 1

Komponen Input Output

Q13 791.814,9988

Q14 -109.367,9228

Q15 490.998,0058

Qcondensor 3.993.440,4516

Qreboiler 3.583.255,5357


(57)

7. Neraca panas menara distilasi 2

Tabel 2.19. Neraca panas menara distilasi 2

Komponen Input Output

Q15 164.849,1660

Q16 22.760,2673

Q17 179.046,3756

Qcondensor 3.935.068,9715

Qreboiler 3.793.159,1191

Total 3.958.008,2851 3.958.008,2851

8. Neraca panas menara distilasi 3

Tabel 2.20. Neraca panas menara distilasi 3

Komponen Input Output

Q17 120.693,0133

Q18 48.705,9050

Q19 33,3410

Qcondensor 1.575.225,7979

Qreboiler 1.503.272,0306

Total 1.623.965,0439 1.623.965,0439

9. Neraca panas separator 1

Tabel 2.21. Neraca panas separator 1

Komponen Input Output

Q3 1,695,040.4285

Q4 1.588.291,842

Q5 106.748,5864


(58)

10.Neraca panas separator 2

Tabel 2.22. Neraca panas separator 2

Komponen Input Output

Q8 892.928,5446

Q9 1.360.606,0188

Q10 -467.677,4742


(59)

2.5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan 2.5.1. Tata Letak Pabrik

Tata letak pabrik merupakan tempat kedudukan keseluruhan bagian yang ada dalam pabrik meliputi tempat perkantoran (office), tempat peralatan proses, tempat penyimpanan bahan baku dan produk, tempat unit pendukungdan tambahan-tambahan yang lain yang dirancang terutama untuk mendukung kelancaran pelaksanaan proses produksi. Beberapa tujuan dari pengaturan tata letak pabrik antara lain : penghematan waktu transportasi bahan baku, produk, alat maupun karyawan dalam areal pabrik, sehingga waktu proses produksi dapat optimal. Tujuan lainnya, memanfaatkan areal pabrik secara efektif dan efisien sehingga diharapkan tidak ada area kosong yang dibiarkan begitu saja dan dapat menghemat lahan yang berarti pula dapat menghemat biaya investasi dan pajak, pencegahan kecelakaan kerja, serta tujuan-tujuan lain.

Pada prarancangan pabrik ini, tata letak dari pabrik dapat dilihat pada Gambar 2.5. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan tata letak pabrik adalah :

1. Perluasan pabrik dan kemungkinan penambahan bangunan

Perluasan pabrik ini harus sudah masuk dalam perhitungan sejak awal, supaya masalah kebutuhan tempat tidak timbul di masa yang akan datang. Sejumlah area khusus harus disiapkan untuk dipakai sebagai perluasan pabrik, penambahan peralatan untuk menambah


(60)

kapasitas pabrik ataupun mengolah produknya sendiri ke produk lain.

2. Keamanan

Keamanan terhadap kemungkinan adanya bahaya kebakaran, ledakan, asap atau gas beracun harus benar-benar diperhatikan di dalam penentuan tata letak pabrik. Untuk itu diperlukan peralatan-peralatan pemadam kebakaran di sekitar lokasi berbahaya tadi. Tangki penyimpan produk atau unit-unit yang mudah meledak harus diletakkan di areal khusus serta perlu adanya jarak antara bangunan satu dengan bangunan yang lain.

3. Utilitas

Pemasangan dan distribusi yang baik dari gas, udara, steam, dan listrik akan membantu kemudahan kerja dan perawatannya. Penempatan alat proses sedemikian rupa sehingga petugas dapat dengan mudah mencapainya dan dapat menjamin kelancaran operasi serta memudahkan perawatannya.


(61)

Skala 1 : 1000 Gambar 2.6 Tata letak pabrik metilen klorida

Keluar

Area

Proses

Utilitas

Pemadam Kebakaran Garasi Jembat an timbang gudang Bengkel dan perleng kapan Masjid taman Kantin klinik Parkir T a m a n Area perkantoran T a m a n parkir Taman pos p os Masuk pos CONTROL ROOM Safety la b o ra to ri u m

Area

Perluasan


(62)

2.5.2. Tata Letak Alat Proses

Tata letak alat proses merupakan tempat kedudukan alat-alat yang digunakan dalam proses produksi. Tata letak peralatan proses pada prarancangan pabrik ini dapat dilihat pada Gambar 2.6. Tata letak alat-alat proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga :

1. Kelancaran proses produksi dapat terjamin. 2. Dapat mengefektifkan penggunaan lahan.

3. Biaya penanganan material menjadi rendah dan menyebabkan terhindarnya kapital yang tidak penting. Jika lay out peralatan proses dan urut-urutan proses produksi lancar, maka perusahan tidak perlu membeli alat transportasi yang menambah biaya investasi.

4. Karyawan mendapatkan kepuasan kerja. Jika karyawan mendapatkan kepuasan kerja, maka akan meningkatkan semangat dan produktivitas kerja.


(63)

H

E-10

H

E-06

H

E-07

Skala 1 : 475 AB = absorber

ACC = akumulator CD = kondensor HE = penukar panas MD = menara distilasi R = reaktor

RB = reboiler

T-01 = tangki penyimpan klorin

T-02 = tangki penyimpan metil klorida T-03 = tangki penyimpan metilen

klorida

T-04 = tangki penyimpan kloroform T-05 = tangki penyimpan karbon

tetraklorida

T-06 = tangki penyimpan asam klorida


(64)

commit to user

BAB III

SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.1. Tangki Penyimpanan Bahan Baku

Tabel 3.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Bahan Baku

Spesifikasi Alat T-01 T-02

Fungsi

Menyimpan klorin cair selama 7 hari

Menyimpan metil klorida selama 30 hari Tipe Tangki bola (spherical tank) Tangki bola (spherical tank)

Jumlah 2 buah 2 buah

Suhu 300C 300C

Tekanan 9,18 atm 6,5 atm

Kapasitas 57.689,4 ft3(1.633,589 m3)

61.262,3269 ft3(809,553 m3) Diameter 502,64 in (12,767 m) 587,02 in (14,91 m)

Tebal 0,5 in (0,013 m) 0,4375 in (1,11 cm) Bahan konstruksi Stainless steelSS 304 Carbon steelSA-283 grade C


(65)

3.2. Tangki Penyimpanan Produk

Tabel 3.2 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Produk

Spesifikasi

Alat T-03 T-04

Fungsi menyimpan metilen klorida cair selama 7 hari

menyimpan kloroform cair selama 7 hari

Tipe silinder tegak, flat bottom,

conical roof

silinder tegak, flat bottom,

conical roof

Jumlah 1 buah 1 buah

Suhu 300C 300C

Tekanan 1 atm 1 atm

Diameter 40 ft (12,192 m) 30 ft (9,144 m) Tinggi 24,236 ft (7,387 m) 19,685 ft (6 m)

Jumlah course 3 buah 3 buah

Tebal course

Course1 = 0,313 in (0,79 cm)

Course2 = 0,25 in (0,63 cm)

Course3 = 0,25 in (0,63 cm)

Course1 = 0,625 in (1,59 cm)

Course2 = 0,5625 in (1,43 cm)

Course3 = 0,5 in (1,27 cm) Tebal head 0,125 in (0,32 cm) 0,0625 in (0,16 cm) Tinggi head 6,24 ft (1,901 m) 1,685 ft (0,514 m)

Sudut θ 17,330 6,410 Bahan


(66)

Spesifikasi

Alat T-05 T-06

Fungsi menyimpan karbon tetraklorida cair selama 7 hari

menyimpan asam klorida cair selama 7 hari

Tipe silinder tegak, flat bottom,

conical roof

silinder tegak, flat bottom,

conical roof

Jumlah 1 buah 4 buah

Suhu 300C 300C

Tekanan 1 atm 1 atm

Diameter 35 ft (10,668 m) 30 ft (9,144 m) Tinggi 22,721 ft (6,926 m) 34,359 ft (10,473 m)

Jumlah course 3 buah 5 buah

Tebal course

Course1 = 0,313 in (0,79 cm)

Course2 = 0,25 in (0,63 cm)

Course3 = 0,25 in (0,63 cm)

Course1 = 0,25 in (0,63 cm)

Course2 = 0,25 in (0,63 cm)

Course3 = 0,25 in (0,63 cm)

Course4 = 0,25 in (0,63 cm)

Course5 = 0,25 in (0,63 cm) Tebal head 0,188 in (0,47 cm) 0,1875 in (0,48 cm) Tinggi head 4,721 ft (1,439 m) 4,359 ft (1,329 m)

Sudut θ 15,110 16,210 Bahan


(67)

3.3. Reaktor

Tabel 3.3 Spesifikasi Reaktor

Spesifikasi Alat R

Fungsi Mereaksikan klorin dengan metil klorid untuk membentuk klorometana

Tipe Non adiabatis non isotermal multitube plugflow

reactor

Design 1-1 Shell and Tube

Jumlah 1 buah

Suhu 300 – 441,50C

Tekanan 3 atm

Waktu tinggal 0,4637 detik

Panjang 5 m

Tube Side Shell Side

Diameter dalam 1,656 cm 27 in (0,686 m)

Diameter luar 1,905 cm 27,0625 in (0,687 m) Jumlah tube= 559 Jumlah baffle= 26

Pitch= 1 in (0,025 m)

Jarak antar baffle= 7,5 in (0,191 m)

Jumlah pass 1 1

Bahan konstruksi SA 213 TP 304 SA 213 TP 304 Ukuran pipa umpan klorin 6 in SN 40

Ukuran pipa umpan metil klorid 8 in SN 120 Ukuran pipa produk 1,2986 in (0,033 m) Ukuran pipa pendingin 1,4222 in (0,036 m)


(68)

3.4. Absorber

Tabel 3.4 Spesifikasi Absorber

Spesifikasi Alat AB

Fungsi Menyerap HCl dari gas produk reaktor

Tipe Menara bahan isian dengan bentuk shell silinder tegak, top & bottom torispherical head

Suhu 51,25 – 41,990C

Tekanan 3 atm

Diameter 1,137 m

Tinggi menara 12,12 m

Tinggi packing 6,348 m

Tebal shell 0,3125 in (0,008 m)

Tebal head 0,375 in (0,01 m)

Jenis packing Ceramic raschig rings

Diameter packing 2 in


(69)

3.5. Menara Distilasi

Tabel 3.5 Spesifikasi Menara Distilasi

Spesifikasi Alat MD-01 MD-02 MD-03

Fungsi Memisahkan metil klorid dari campuran gas keluar absorber Memisahkan metilen klorid dari

produk bawah MD-01

Memisahkan kloroform dan karbon tetraklorida

dari produk bawah MD-02 Tipe Menara dengan plate, torispherical head Menara dengan plate, torispherical head Menara dengan

plate, torispherical head

Tekanan 3 atm 1 atm 1 atm

Diameter atas 36 in 42 in 42 in

Diameter bawah 48 in 48 in 42 in

Tinggi menara 10,875 m 39,44 m 48,182 m

Tebal atas 0,1875 in 0,25 in 0,5 in

Tebal bawah 0,25 in 0,75 in 2,3125 in

Tebal headatas 0,25 in 0,1875 in 0,1875 in Tebal headbawah 0,3125 in 0,25 in 0,1875 in Tinggi headatas 8,164 in 9,145 in 7,748 in

Tinggi head

bawah 9,604 in 10,179 in 7,595 in

Bahan konstruksi Carbon steel SA 283 gradeC

Carbon steel SA 283 gradeC

Carbon steelSA 283 gradeC Tipe plate Sieve tray Sieve tray Sieve tray

Jumlah plate 10 66 85

Plate spacing 0,5 m 0,5 m 0,5 m

Feed plate Plateke-2 dari

atas

Plateke-22 dari


(70)

3.6. Separator

Tabel 3.6 Spesifikasi Separator

Spesifikasi Alat SP-01 SP-02

Fungsi

Memisahkan fase uap dan cair klorin untuk umpan

reaktor

memisahkan fase uap dan cair metil klorid untuk umpan

reaktor

Tipe Drum horizontal,

torispherical head

Drum horizontal, torispherical head

Suhu 30,8880C 4,770C

Tekanan 9,18 atm 3 atm

Kapasitas 1,2452 m3 1,5206 m3

Diameter shell 0,965 m 0,965 m

Tinggi shell 1,897 m 3,335 m

Tebal shell 0,005 m 0,1875 m

Tebal head 0,005 m 0,1875 m

Tinggi head 0,31 m 0,284 m


(71)

3.7. Kondensor

Tabel 3.7 Spesifikasi Kondensor

Spesifikasi Alat CD-01

Fungsi Mengkondensasikan hasil atas MD-01

Tipe Shell and Tube 1-2

Jumlah 4 buah

Duty 3.993.440,4516 kJ/jam

Luas area transfer 13.115,9808 ft2

panjang 16 ft

Tube Side Shell Side

Fluida Klorin cair TopMD-01

Suhu -5,7103 - 4,82430C 5,22530C

Tekanan 3 atm

Kapasitas (kg/jam) 7304,160217 3292,332

Diameter luar 0,75 in

Diameter dalam 0,584 in 37 in

Jumlah pass 2 1

Jumlah tube= 1044


(72)

Spesifikasi Alat CD-02

Fungsi Mengkondensasikan hasil atas MD-02

Tipe Shell and Tube 1-1

Jumlah 1 buah

Duty 3.935.068,9715 kJ/jam

Luas area transfer 3787,8048 ft2

panjang 16 ft

Tube Side Shell Side

Fluida Klorin cair TopMD-02

Suhu 4,8243 - 26,94010C 39,76670C

Tekanan 1 atm

Kapasitas (kg/jam) 7304,160217 3787,8800 Diameter luar 0,75 in

Diameter dalam 0,584 in 39 in

Jumlah pass 1 1

Jumlah tube= 1206


(73)

Spesifikasi Alat CD-03

Fungsi Mengkondensasikan hasil atas MD-03

Tipe Shell and Tube 1-2

Jumlah 1 buah

Duty 1.575.225,7979 kJ/jam

Luas area transfer 2286,5024 ft2

panjang 16 ft

Tube Side Shell Side

Fluida Klorin cair TopMD-03

Suhu 26,9401 - 40,31060C 60,69180C

Tekanan 1 atm

Kapasitas (kg/jam) 7304,160217 2826,0098 Diameter luar 0,75 in

Diameter dalam 0,584 in 31 in

Jumlah pass 2 1

Jumlah tube= 728


(74)

3.8. Reboiler

Tabel 3.8 Spesifikasi Reboiler

Spesifikasi Alat RB-01

Fungsi Menguapkan sebagian hasil bawah MD-01

Tipe Kettle reboiler

Jumlah 1 buah

Duty 3.583.255,5357 kJ/jam

Luas area transfer 257,55 ft2

panjang 16 ft

Tube Side Shell Side

Fluida Gas produk reaktor BottomMD-01 Suhu 441,5 - 151,25250C 79,8013 - 82,37930C

Tekanan 3 atm

Kapasitas (kg/jam) 14.222,9349 kg/jam 7.157,0339 kg/jam Diameter luar 0,75 in

Diameter dalam 0,584 in 12 in

Jumlah pass 2 1

Jumlah tube= 82


(75)

Spesifikasi Alat RB-02

Fungsi Menguapkan sebagian hasil bawah MD-02

Tipe Kettle reboiler

Jumlah 1 buah

Duty 3.793.159,1191 kJ/jam

Luas area transfer 257,55 ft2

panjang 16 ft

Tube Side Shell Side

Fluida Dowtherm A BottomMD-02

Suhu 363,29 - 284,340C 61,5650 - 62,11130C

Tekanan 3 atm 1 atm

Kapasitas (kg/jam) 40.000 kg/jam 20.350,4922 kg/jam Diameter luar 0,75 in

Diameter dalam 0,584 in 10 in

Jumlah pass 1 1

Jumlah tube= 61


(76)

Spesifikasi Alat RB-03

Fungsi Menguapkan sebagian hasil bawah MD-03

Tipe Kettle reboiler

Jumlah 1 buah

Duty 1.503.272,0306 kJ/jam

Luas area transfer 433,43 ft2

panjang 16 ft

Tube Side Shell Side

Fluida Steam BottomMD-02

Suhu 140 - 1400C 84,6996 - 85,25990C

Tekanan 3,5665 atm 1 atm

Kapasitas (kg/jam) 2399,5883 kg/jam 547,1039 kg/jam Diameter luar 0,75 in

Diameter dalam 0,584 in 13,25 in

Jumlah pass 2 1

Jumlah tube= 138


(77)

3.9. Akumulator

Tabel 3.9 Spesifikasi Akumulator

Spesifikasi Alat ACC-01 ACC-02 ACC-03

Fungsi Menampung

distilat dari CD-01

Menampung distilat dari CD-02

Menampung distilat dari CD-03 Tipe Drum horisontal,

Torispherical head

Drum horisontal,

Torispherical head

Drum horisontal,

Torispherical head

Suhu 5,22530C 39,76670C 60,69180C

Tekanan 3 atm 1 atm 1 atm

Kapasitas 4,411 m3 4,2348 m3 0,4013 m3

Diameter shell 1,219 m 1,203 m 0,548 m

Panjang shell 3,658 m 3,608 m 1,462 m

Tebal shell 0,25 in 0,1875 in 0,1875 in

Tebal head 0,375 in 0,1875 in 0,1875 in

Panjang head 0,243 m 0,247 m 0,139 m

Bahan konstruksi Carbon steelSA 283 gradeC

Carbon steelSA 283 grade C

Carbon steelSA 283 gradeC


(78)

3.10. Penukar Panas

Tabel 3.10 Spesifikasi Penukar Panas

Tipe Double Pipe

Spesifikasi Alat HE-01 HE-02

Fungsi Memanaskan gas hasil atas separator (SP-01)

Memanaskan umpan metil klorid sebelum masuk valveseparator

(SP-02)

Duty 948.437,3985 kJ/jam 1.327.662,2019 kJ/jam

Luas area transfer 44,02 ft2 66,02 ft2

Hairpin 4 x 3 in hairpinSN 40 4 x 3 inhairpinSN 40

Jumlah hairpin 2 3

Panjang hairpin 12 ft 12 ft

Pipa Dalam

Fluida Dowtherm A Dowtherm A

Suhu 388,2138 - 379,23490C 284,3367 - 269,36900C

Tekanan 3 atm 3 atm

kapasitas 40.000 kg/jam 40.000 kg/jam

Annulus

Fluida Klorin Metil klorid dari bottomSP-02 Suhu 40,3106 - 3000C 10,05 - 54,110C

Tekanan 3 atm 3 atm


(79)

Spesifikasi Alat HE-03 HE-04

Fungsi Memanaskan campuran metil klorid untuk umpan reaktor

Mendinginkan suhu gas keluar reaktor menuju absorber

Duty 1.643.940,802 kJ/jam 10.499,8190 kJ/jam

Luas area transfer 88,03 ft2 22,01 ft2

Hairpin 4 x 3 in hairpinSN 40 4 x 3 in hairpinSN 40

Jumlah hairpin 4 1

Panjang hairpin 12 ft 12 ft

Pipa Dalam

Fluida Dowtherm A Gas reaktor dari HE-06

Suhu 379,2349 - 363,28720C 128,7503 - 51,250C

Tekanan 3 atm 3 atm

kapasitas 40.000 kg/jam 14.222,9349 kg/jam

Annulus

Fluida Metil klorid dari top SP-02 dan topMD-01

Metil klorid dari HE-05

Suhu 68,3093 - 3000C 15,87 - 18,59420C

Tekanan 3 atm 3 atm


(80)

Spesifikasi Alat HE-05 HE-06

Fungsi Mendinginkan suhu produk hasil samping HCl dari

absorber ke tangki penyimpanan

Memanaskan keluaran bottom

absorber menuju MD-01

Duty 293.807,1552 kJ/jam 22.123,8013 kJ/jam Luas area transfer 132,05 ft2 44,78 ft2

Hairpin 4 x 3 in hairpinSN 40 3 x 2 in hairpinSN 40

Jumlah hairpin 6 3

Panjang hairpin 12 ft 12 ft

Pipa Dalam

Fluida Hasil bawah MD-01 Produk CH2Cl2dari topMD-02 Suhu 82,3793 - 46,18500C 40 - 350C

Tekanan 3 atm 1 atm

kapasitas 7157,0339 kg/jam 3791,2452 kg/jam

Annulus

Fluida Metil klorid dari HE-04 Air

Suhu 18,5942 - 68,30930C 30 - 350C

Tekanan 3 atm 1 atm


(81)

Spesifikasi Alat HE-07 HE-08

Fungsi Mendinginkan suhu hasil bawah 01 menuju

MD-02

Mendinginkan produk utama CH2Cl2dari top MD-02 ke

tangki penyimpanan

Duty 293.807,1552 kJ/jam 22.123,8013 kJ/jam Luas area transfer 132,05 ft2 44,78 ft2

Hairpin 4 x 3 in hairpinSN 40 3 x 2 in hairpinSN 40

Jumlah hairpin 6 3

Panjang hairpin 12 ft 12 ft

Pipa Dalam

Fluida Hasil bawah MD-01 Produk CH2Cl2dari topMD-02 Suhu 82,3793 - 46,18500C 40 - 350C

Tekanan 3 atm 1 atm

kapasitas 7157,0339 kg/jam 3791,2452 kg/jam

Annulus

Fluida Metil klorid dari HE-04 Air

Suhu 18,5942 - 68,30930C 30 - 350C

Tekanan 3 atm 1 atm


(82)

Spesifikasi Alat HE-09 HE-10

Fungsi Mendinginkan produk samping CHCl3dari top

MD-03 ke tangki penyimpanan

Mendinginkan produk samping CCl4dari bottomMD-03 ke

tangki penyimpanan

Duty 70.024,1819 kJ/jam 21.012,2468 kJ/jam

Luas area transfer 44,78 ft2 7,46 ft2

Hairpin 3 x 2 in hairpinSN 40 3 x 2 in hairpinSN 40

Jumlah hairpin 3 1

Panjang hairpin 12 ft 6 ft

Pipa Dalam

Fluida Air Air

Suhu 30 - 350C 30 - 350C

Tekanan 1 atm 1 atm

kapasitas 3350,2264 kg/jam 1005,3468 kg/jam

Annulus

Fluida Produk samping CHCl3dari

topMD-03

Produk samping CCl4 dari

bottomMD-03

Suhu 60,6918 - 350C 85,2599 - 350C

Tekanan 1 atm 1 atm


(83)

Spesifikasi Alat HE-11

Fungsi Mendinginkan Dowtherm A sebagai pendingin reaktor

Duty 1.491.536,4863 kJ/jam

Luas area transfer 33,01 ft2

Hairpin 4 x 3 in hairpinSN 40

Jumlah hairpin 3

Panjang hairpin 6 ft

Pipa Dalam :

Fluida Dowtherm A

Suhu 249,0962 - 232,070C

Tekanan 3 atm

kapasitas 40.000 kg/jam

Annulus:

Fluida Air

Suhu 30 - 500C

Tekanan 1 atm


(84)

3.11. Pompa

Tabel 3.11 Spesifikasi Pompa

Spesifikasi Alat P-01 P-02 P-03

Fungsi mengalirkan hasil bawah klorin fase cair dari separator (SP-01) ke arus masuk vaporizer

(VP -01)

mengalirkan hasil bawah metil klorida fase cair dari separator

(SP-02) ke arus masuk HE-03

mengalirkan campuran cairan

keluaran kondensor 1 (CD-01) ke akumulator

1 (ACC-01) Tipe Pompa sentrifugal Pompa sentrifugal Pompa sentrifugal

Jumlah 2 2 2

Kapasitas 60,7599 gpm 80,3295 gpm 18,2438 gpm

Powerpompa 0,5 HP 0,5 HP 0,17 HP

Powermotor 0,75 HP 0,75 HP 0,25 HP

Efisiensi pompa 41% 48% 20%

Efisiensi motor 79% 80% 77%

Nominal 3 in 3 in 1,5 in

ID pipa 2,875 in 3,068 in 1,61 in

OD pipa 3,5 in 3,5 in 1,9 in


(85)

Spesifikasi Alat P-04 P-05 P-06

Fungsi mengalirkan refluks cairan dari

akumulator 1 (ACC-01) ke menara distilasi 1

(MD-01)

mengalirkan campuran cairan

dari reboiler1 (RB-01) ke menara distilasi 2

(MD-02)

mengalirkan campuran cairan dari kondensor 2

(CD-02) ke akumulator 2

(ACC-02) Tipe Pompa sentrifugal Pompa sentrifugal Pompa sentrifugal

Jumlah 2 2 2

Kapasitas 50,7327 gpm 59,5244 gpm 15,5173 gpm

Powerpompa 1,5 HP 20 HP 0,17 HP

Powermotor 2 HP 25 HP 0,25 HP

Efisiensi pompa 36% 10% 17%

Efisiensi motor 81% 88% 78%

Nominal 3 in 2 in 1,25 in

ID pipa 2,624 in 1,875 in 1,53 in

OD pipa 3,5 in 2,38 in 1,66 in


(86)

Spesifikasi Alat P-07 P-08 P-09

Fungsi mengalirkan refluks cairan dari

akumulator 2 (ACC-02) ke menara distilasi 2

(MD-02)

mengalirkan campuran cairan

darireboiler2 (RB-02) ke menara distilasi 3

(MD-03)

mengalirkan campuran cairan dari kondensor 3

(CD-03) ke akumulator 3

(ACC-03) Tipe Pompa sentrifugal Pompa sentrifugal Pompa sentrifugal

Jumlah 2 2 2

Kapasitas 78,7538 gpm 12,7126 gpm 10,7994 gpm

Powerpompa 10 HP 2 HP 0,17 HP

Powermotor 15 HP 2,5 HP 0,25 HP

Efisiensi pompa 42% 13% 12%

Efisiensi motor 87% 81% 78%

Nominal 1,25 in 1,25 in 1,5 in

ID pipa 1,442 in 1,442 in 1,337 in

OD pipa 1,66 in 1,66 in 1,9 in


(87)

Spesifikasi Alat P-10 P-11

Fungsi - Mengalirkan refluks cairan dari akumulator 3 (ACC-03) ke menara distilasi 3 (MD-03). - Mengalirkan produk

samping CHCl3dari ACC-03 ke tangki penyimpan (T-04)

mengalirkan produk samping CCl4dari reboiler3 (RB-03) ke tangki penyimpan (T-05)

Tipe Pompa sentrifugal Pompa sentrifugal

Jumlah 2 2

Kapasitas 45,6263 gpm 3,9434 gpm

Powerpompa 7,5 HP 0,17 HP

Powermotor 10 HP 0,25 HP

Efisiensi pompa 35% 10%

Efisiensi motor 86% 79%

Nominal 1,25 in 1 in

ID pipa 1,278 in 0,599 in

OD pipa 1,66 in 1,32 in


(88)

Spesifikasi Alat P-12 P-13

Fungsi mengalirkan dowtherm A dari HE-03 ke reboiler 2

(RB-02)

mengalirkan dowtherm A dari HE-11 ke reaktor (R)

Tipe Pompa sentrifugal Pompa sentrifugal

Jumlah 2 2

Kapasitas 289,222 gpm 241,1931 gpm

Powerpompa 0,25 HP 0,25 HP

Powermotor 0,33 HP 0,33 HP

Efisiensi pompa 59% 60%

Efisiensi motor 78% 78%

Nominal 5 in 5 in

ID pipa 5,295 in 5,047 in

OD pipa 5,563 in 5,563 in


(89)

commit to user

BAB IV

UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1 Unit Pendukung Proses

Utilitas merupakan unit penunjang proses produksi untuk menjamin kelangsungan proses dalam suatu pabrik.

Unit pendukung proses yang terdapat dalam pabrik methylene chloride

adalah :

1. Unit pengadaan air

Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan air sebagai berikut :

a. Air pendingin b. Air proses

c. Air konsumsi umum dan sanitasi d. Air umpan boiler

2. Unit pengadaan pendingin reaktor

Unit ini bertugas menyediakan pendingin untuk reaktor. 3. Unit pengadaan steam

Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steam sebagai media pemanas untuk reboiler.


(90)

4. Unit pengadaan udara tekan

Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan instrumentasi pneumatic, untuk penyediaan udara tekan di bengkel dan untuk kebutuhan umum yang lain.

5. Unit pengadaan listrik

Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk peralatan proses, peralatan utilitas, peralatan elektronik atau alat-alat listrik, AC, maupun penerangan. Listrik disuplai dari PLN dan disediakan generator

sebagai cadangan apabila listrik dari PLN mengalami gangguan. 6. Unit pengadaan bahan bakar

Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan generator.

4.1.1 Unit Pengadaan Air

Air konsumsi umum dan sanitasi yang digunakan adalah air yang diperoleh dari PT. Krakatau Tirta Industri (PT. KTI). Sedangkan untuk air pendingin dan air pemadam kebakaran menggunakan air dari laut yang tidak jauh dari lokasi pabrik.

4.1.1.1 Air Pendingin dan Air Pemadam Kebakaran

Air pendingin dan air pemadam kebakaran yang digunakan adalah air laut yang diperoleh dari laut yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Alasan digunakannya air laut sebagai media pendingin adalah karena faktor-faktor sebagai berikut :


(91)

b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya.

c. Dapat menyerap sejumlah panas per satuan volume yang tinggi. d. Tidak terdekomposisi.

e. Tidak dibutuhkan cooling tower, karena air laut langsung dibuang lagi ke laut.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pengolahan air laut sebagai pendingin adalah :

a. Partikel-partikel besar/makroba (makhluk hidup laut dan konstituen lain)

b. Partikel-partikel kecil/mikroba laut (ganggang dan mikroorganisme laut) yang dapat menyebabkan fouling pada alat-alat proses.

Tabel 4.1 Kebutuhan air pendingin

No Kode Alat Alat Kebutuhan

( kg/jam ) 1. HE-08 CoolerCH2Cl2ke storage 1.058,5305

2. HE-09 CoolerCHCl3ke storage 3.347,2527

3. HE-10 CoolerCCCl4ke storage 1.004,4544

4. HE-11 Cooler untuk Dowtherm A 35.711,55

Total kebutuhan air pendingin = 41.121,7834 kg/jam.

Selain digunakan untuk pendingin pada penukar panas, air laut juga digunakan untuk keperluan pemadam kebakaran.


(1)

6.3.1.3 Fixed Manufacturing Cost(FMC)

Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost

No. Jenis US $ Rp. Total Rp.

1. Depresiasi 1.516.325 2.833.769.024 16.219.882.986

2. Property Tax 189.541 4.722.948.373 6.396.212.619

3. Asuransi 94.770 188.917.935 1.025.550.058

Fixed Manufacturing Cost (FMC) 1.800.636 7.745.635.332 23.641.645.662

Total Manufacturing Cost(TMC) = DMC + IMC + FMC

= Rp (122.980.270.731 + 197.509.684.207 + 23.641.645.662) = Rp 344.131.600.600

6.3.2 General Expense(GE)

Tabel 6.7 General Expense

No. Jenis US $ Rp. Total Rp.

1. Administrasi - 4.405.000.000 4.405.000.000

2. Sales 13.048.381 - 115.191.108.357

3. Research 1.826.773 - 16.126.755.170

4. Finance 1.266.543 1.163.671.595 12.344.709.135

General Expense (GE)


(2)

Biaya Produksi Total (TPC) = TMC + GE

= Rp 344.131.600.600 + Rp 131.919.198.751 = Rp 492.199.173.263

6.4 Keuntungan Produksi

 Penjualan selama 1 tahun :

Metilen klorida = US $ 38.300.892

Kloroform = US $ 10.072.692

Karbon tetraklorida =US $ 2.735.877

Asam klorida = US $ 14.132.445

Total penjualan = US $ 65.241.906

= Rp. 575.955.541.786

Biaya produksi total = Rp. 492.199.173.263

 Keuntungan sebelum pajak = Rp. 83.756.368.524

 Pajak = 25 % dari keuntungan = Rp. 20.939.092.131 (www.pajak.go.id)

 Keuntungan setelah pajak = Rp. 62.817.276.393

6.5 Analiasa Kelayakan 1. % Profit on Sales (POS)

POS adalah persen keuntungan penjualan produk terhadap harga jual produk itu sendiri. Besarnya POS pabrik metilen klorida ini adalah : POS sebelum pajak = 14,54 %


(3)

2. % Return on Investment (ROI)

ROI adalah tingkat pengembalian modal dari pabrik ini. dimana untuk

pabrik yang tergolong high risk.mempunyai batasan ROI minimum

sebelum pajak sebesar 44 % ROI sebelum pajak = 72,74 %

ROI setelah pajak = 54,55 %

3. Pay Out Time POT

POT adalah jumlah tahun yang diperlukan untuk mengembalikan Fixed

Capital Investmentberdasarkan profit yang diperoleh. Besarnya POT untuk pabrik yang beresiko tinggi sebelum pajak adalah maksimal 2 tahun.

POT sebelum pajak = 1,2 tahun

POT setelah pajak = 1,5 tahun

4. Break Event Point (BEP)

BEP adalah titik impas. suatu keadaan dimana besarnya kapasitas produksi dapat menutupi biaya keseluruhan.

Besarnya BEP untuk pabrik metilen klorida ini adalah 46,46 %

5. Shut Down Point (SDP)

SDP adalah suatu titik dimana pabrik mengalami kerugian sebesar Fixed

Cost yang menyebabkan pabrik harus ditutup.


(4)

6. Discounted Cash Flow (DCF)

DCF adalah perbandingan besarnya persentase keuntungan yang

diperoleh terhadap capital investment dibandingkan dengan tingkat

bunga yang berlaku di bank. Tingkat bunga simpanan di Bank Mandiri adalah 6.5 % (www.bankmandiri.co.id. 2011). dari perhitungan nilai DCF yang diperoleh adalah 30,31 %.

Tabel 6.8 Analisis kelayakan

No. Keterangan Perhitungan Batasan

1.

2.

3. 4. 5.

Return On Investment(% ROI) ROI sebelum pajak

ROI setelah pajak Pay Out Time (POT) POT sebelum pajak POT setelah pajak Break Even Point(BEP) Shut Down Point(SDP) Discounted Cash Flow(DCF)

72,74 % 54,55 % 1,2 tahun 1,5 tahun 46,46 % 31,30 % 30,31 %

min 44 % (resiko tinggi)

maks. 2 tahun (resiko tinggi)

40 – 60 %

min. 6,5 % (Bunga simpanan di Bank Mandiri)

Dari analisis ekonomi yang telah dilakukan. dapat diambil kesimpulan bahwa pendirian pabrik metilen klorida dengan kapasitas 30.000 ton/tahun layak dipertimbangkan untuk direalisasikan pembangunannya.


(5)

Keterangan gambar :

FC : Fixed manufacturing cost Va : Variable cost

Ra : Regulated cost

Sa : Sales

SDP : Shut down point BEP : Break even point

Gambar 6.2 Grafik Analisis Kelayakan

0,3 Ra

Fa Va Ra

Sa

Sales

Regulated Cost


(6)

BAB VII

KESIMPULAN

Dari analisa ekonomi yang dilakukan, dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. %

Return On Investment

(ROI) sebelum pajak sebesar 72,74%, sedangkan

setelah pajak diperoleh sebesar 54,55%.

2.

Pay Out Time

(POT) sebelum pajak sebesar 1,2 tahun, sedangkan setelah

pajak diperoleh sebesar 1,5 tahun.

3.

Break Even Point

(BEP) sebesar 46,46%.

4.

Shut Down Point

(SDP) sebesar 31,30%.

5.

Discounted Cash Flow

(DCF) sebesar 30,31%.

Dengan demikian, Pabrik Metilen klorida dengan kapasitas 30.000 ton/tahun layak

untuk dipertimbangkan.