PERANCANGAN PANRIK ETHYLENE DIHLORIDE DENGAN PROSES OXYCHLORINASI KAPASITAS 100.000 TON TAHUN
PERANCANGAN PANRIK ETHYLENE DIHLORIDE DENGAN PROSES OXYCHLORINASI KAPASITAS 100.000 TON/ TAHUN
Disusun Oleh : Ahmad Efendi
(I 1506501) Sri Lest ari (I 1506511)
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS M ARET SURAKARTA 2009
ABSTRAK
Ahmad Effendi & Sri Lestari, 2009, Prarancangan Pabrik Ethylene Dichloride Dengan Proses Oxychlorinasi Kapasitas 100.000 ton/ tahun, Program Studi S1 Non Reguler Teknik Kimia, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas M aret, Surakarta.
Et hylene dichloride adalah suat u senyaw a kimia berbent uk cairan t idak berw arna yang digunakan sebagian besar sebagai bahan baku pembuat an vinyl chloride monomer (VCM ). VCM merupakan bahan baku pembuat an polyvinyl chloride (PVC). Prarancangan pabrik et hylene dichloride dengan proses oxychlorinasi ini menggunakan bahan baku et hylene yang diperoleh dari PT. Chandra Asri Pet rochemical Cent re, Cilegon, Indonesia dengan kemurnian 98,5% berat , HCl yang diperoleh dari Dow Chemical, Freeport , Texas, Amerika dengan kemurnian 99,8% berat dan udara sebagai sumber oksigen diambil dari lingkungan di sekit ar pabrik. Produk ut ama yang dihasilkan adalah et hylene dichloride dengan kemurnian 99,94% berat . Pabrik et hylene dichloride ini direncanakan akan didirikan pada t ahun 2012 dan beroperasi pada t ahun 2014 di Cilegon, Jaw a Barat , dengan kapasit as 100.000 t on/ t ahun dengan bahan baku et hylene sebanyak 29.328,782 t on/ t ahun, HCl sebanyak 75.091,907 t on/ t ahun.
Et hylene dichloride dibuat dari et hylene, HCl dan udara dengan mendasarkan pada reaksi oxychlorinasi. Reaksi ini berlangsung pada fasa gas – gas pada suhu 225 0
C dan t ekanan 3,9 at m dengan bant uan kat alis CuCl 2 . Reaksi ini bersifat irreversibel dan eksot ermis sert a dijalankan di dalam reakt or fluidized bed dengan konversi et hylene 99,7% dan yield et hylene dichloride 98,6%.
Unit pendukung proses sangat diperlukan unt uk mendukung kelancaran berlangsungnya proses t ersebut . Unit pendukung proses dalam prarancangan pabrik et hylene dichloride ini t erdiri dari unit penyediaan air, unit penyediaan st eam, unit penyediaan t enaga list rik, unit penyediaan udara t ekan, unit penyediaan bahan bakar, dan unit pengolahan limbah. Selain it u juga t ersedia laborat orium yang fungsinya ant ara lain unt uk menganalisis kualit as bahan baku, produk, air dan limbah buangan agar sesuai dengan spesifikasi yang dikehendaki. Laborat orium juga berfungsi melakukan riset unt uk pengembangan pabrik.
Bent uk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbat as (PT), dengan st rukt ur organisasi line and st aff . Sist em kerja karyaw an berdasarkan pembagian jam kerja yang t erdiri dari karyaw an shift dan non-shift . Jumlah karyaw an keseluruhan adalah 168 orang. Karyaw an shift berjumlah 118 orang sedangkan karyaw an non-shift berjumlah 50 orang.
Dari hasil analisis ekonomi diperoleh, ROI (Ret urn on Invest ment ) sebelum dan sesudah pajak sebesar 49,48 % dan 42,06 %, POT (Pay Out Time) sebelum dan sesudah pajak selama 1,68 dan 1,92 t ahun, BEP (Break Event Point ) 43,51 %, dan SDP 28,67 %. Sedangkan DCF (Discount ed Cash Flow ) Dari hasil analisis ekonomi diperoleh, ROI (Ret urn on Invest ment ) sebelum dan sesudah pajak sebesar 49,48 % dan 42,06 %, POT (Pay Out Time) sebelum dan sesudah pajak selama 1,68 dan 1,92 t ahun, BEP (Break Event Point ) 43,51 %, dan SDP 28,67 %. Sedangkan DCF (Discount ed Cash Flow )
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG PENDIRIAN PABRIK
Et hylene dichloride (EDC) at au 1,2 dichloroet hane mempunyai rumus kimia ClCH 2 CH 2 Cl yang merupakan cairan t idak berw arna, bau menyerupai chloroform, beraroma manis, sedikit larut dalam air dan larut dalam alkali, asam at au larut an kimia yang bersifat reakt if.
Dalam indust ri, EDC digunakan sebagai :
1. Bahan baku pembuat an vinyl chloride monomer (VCM ), VCM merupakan bahan baku
pembuat an polyvinyl chloride (PVC).
2. Bahan baku pembuat an solvent unt uk minyak, lilin, dan coat ing remover
3. Bahan baku int ermediet dalam pembuat an : vinylidene chloride, met hyl chloroform dan
et hylene amines .
(ht t p:/ / w w w .en.w ikipedia.org/ w iki/ 1,2-Dichloroet hane)
1.2 PENENTUAN KAPASITAS PRODUKSI
Kapasit as produksi dapat diart ikan sebagai jumlah maksimal out put yang dapat diproduksi dalam sat uan w akt u t ert ent u. Pabrik yang didirikan harus mempunyai kapasit as produksi yang opt imal yait u jumlah dan jenis produk yang dihasilkan dapat menghasilkan laba maksimal dengan biaya minimal.
Ada beberapa fakt or yang menjadi pert imbangan dalam penent uan kapasit as produksi pabrik et hylene dichloride yang akan didirikan, diant aranya kebut uhan et hylene dichloride di dalam negeri, pasokan bahan baku yang akan digunakan , sert a kapasit as pabrik yang sudah ada.
1.2.1 Kebutuhan Ethylene Dichloride
Penent uan kapasit as perancangan pabrik et hylene dichloride didasarkan dari kebut uhan dari t ahun ke t ahun di Indonesia. Berdasarkan Dat a St at ist ik Perdagangan Luar Negeri Indonesia, kebut uhan impor et hylene dichloride di Indonesia cukup besar. Dari t abel di baw ah ini dapat diket ahui kebut uhan et hylene dichloride dalam negeri dari t ahun 2000 - 2006.
Tabel 1.1 Data Impor Ethylene Dichloride oleh Indonesia
Tahun
Jumlah (kg)
(Sumber: BPS , 2000-2006)
Dari dat a diat as dapat dibuat grafik sebagai berikut :
120000 n) y = 10648,797x - 21342429,926 100000
o 2 R = 0,883
(T 80000 s
ta 60000 si
pa 40000
a K 20000
Tahun
Gambar 1.1 Grafik Hubungan antara Tahun dan Import
Ethylene Dichloride
Dat a pada t ahun 2000-2003 sangat kecil dan mengalami kenaikan pada t ahun 2004-2006, sehingga dat a yang digunakan dat a pada t ahun 2004-2006. Dari grafik diat as t erlihat bahw a unt uk set iap t ahun kebut uhan et hylene dichloride meningkat sekit ar 35,76 %, dan unt uk t ahun 2014 kebut uhan et hylene dichloride diperkirakan akan mencapai 104.247,23 t on/ t ahun.
Sesuai dengan perkembangan pembangunan, maka Indonesia akan membut uhkan et hylene dichloride yang dipakai sebagai bahan baku pembuat an vinyl chloride monomer (VCM ), polyvinyl chloride (PVC) sert a unt uk keperluan lainnya. Pembangunan pabrik ini akan sangat mengunt ungkan karena ket ergant ungan impor Indonesia akan et hylene dichloride dapat dikurangi.
1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku
Untuk menjamin kelangsungan pabrik tersebut, maka penyediaan bahan baku harus benar – benar dipikirkan. Bahan baku ethylene dapat diperoleh dari PT. Chandra Asri Cilegon, Indonesia, yang mempunyai kapasitas produksi 525.000 ton/tahun dengan harga U$.1.1/kg . Dalam proses ini ethylene yang dibutuhkan sekitar 29.328,782 ton/tahun. Untuk bahan baku HCl diperoleh dengan mengimpor dari Dow Chemical Freeport, Texas, Amerika, yang mempunyai kapasitas produksi 1.420.000 ton/tahun dengan harga U$.0.21/kg. Dalam proses ini HCl yang dibutuhkan sebesar 75.091,907 ton/tahun. Untuk harga jual produk ethylene dichloride sebesar U$.1.38/kg.
1.2.3 Kapasitas M inimum Pabrik Ethylene Dichloride
Kapasit as minimum unt uk pabrik et hylene dichloride yait u 9.071 t on/ t ahun.
(Fait h & Keyes, 1957)
1.2.4 Kapasitas Pabrik yang sudah Berdiri
Kapasitas rancangan pabrik yang sudah berdiri, pada tabel 1.2 sebagai berikut: Tabel 1.2 Daftar Pabrik Produsen Ethylene Dichloride di Dunia
Nama Perusahaan
Lokasi
Kapasitas ton/ tahun
Hassad Pet rochemical
Jubail
Jubail Chemical Indust ries
Jubail
Abadan Pet rochemical
Iran
Vinyt hai
Dow Chemical, Freeport
Amerika
(www.Indonesia Commersial Newsletter.com)
Berdasarkan t abel 1.2, kapasit as pabrik et hylene dichloride di dunia pada t ahun 2008 berkisar 45.000 - 1.420.000 t on/ t ahun.
Berdasarkan pert imbangan perhit ungan di at as, maka dit et apkan kapasit as rancangan pabrik et hylene dichloride adalah 100.000 t on/ t ahun, sehingga dapat mengurangi kebut uhan impor et hylene dichloride di Indonesia .
1.3 PEM ILIHAN LOKASI PABRIK
Pemilihan lokasi pabrik merupakan salah sat u masalah pent ing dalam menunjang keberhasilan suat u pabrik, t erut ama pada aspek – aspek ekonomisnya dan unt uk pengembangan di masa yang akan dat ang.
Dalam menent ukan lokasi suat u pabrik, fakt or – fakt or ut ama yang perlu diperhat ikan ant ara lain adalah sumber bahan baku, pemasaran produk, sarana t ransport asi, sumber t enaga kerja, penyediaan ut ilit as, keadaan lingkungan masyarakat , dan kebijakan pemerint ah.
Berdasarkan pert imbangan – pert imbangan diat as, ada t iga kaw asan indust ri yang pot ensial dijadikan lokasi pendirian pabrik et hylene dichloride, yait u : Kaw asan Indust ri Gresik, Cilegon, dan Cikampek.
Dari perbandingan lokasi pabrik diat as, maka dit et apkan Cilegon sebagai lokasi pabrik et hylene dichloride .
Pada perancangan pabrik ethylene dichloride ini, lokasi yang dipilih adalah kaw asan indust ri Cilegon, adapun alasan pemilihannya adalah karena berbagai pert imbangan berikut :
Gambar 1.2 Pet a Kaw asan Indust ri Cilegon
Lokasi pabrik secara geografis memberikan pengaruh yang besar t erhadap usaha dan kegiat an indust ri. Diharapkan lokasi yang dipilih akan memberikan efisiensi t ert inggi sehingga akan memberikan keunt ungan yang maksimal.
1. Sumber bahan baku
Dalam proses produksi suat u pabrik, sangat bergant ung pada keberadaan bahan baku. Lokasi pabrik yang dekat dengan sumber bahan baku akan lebih mengunt ungkan.
Dalam hal ini, bahan baku yang digunakan yait u et hylene diperoleh dari PT. Chandra Asri Pet rochem ical Cent re di Cilegon dan hal ini juga didukung dengan lokasi pabrik yang dekat dengan kaw asan pelabuhan.
2. Pemasaran Produk
Dengan semakin meningkat nya pert umbuhan indust ri kimia yang menggunakan et hylene dichloride , ant ara lain PT. Asahimas Subent ra Chemical dan PT. Sulfindo Adiusaha yang memproduksi PVC dari et hylene dichloride. Selain it u kaw asan ini dekat dengan Pelabuhan M erak sehingga memudahkan dalam pemasaran ke luar Jaw a maupun ke luar negeri.
3. Sarana Transportasi
Cilegon merupakan lokasi yang st rat egis karena mempunyai t ransport asi darat dan laut yang cukup memadai. Jalan raya sert a pelabuhan t empat merapat nya kapal – kapal sudah t ersedia dan let aknya cukup dekat .
4. Tenaga kerja
Tenaga kerja unt uk pabrik dapat dipenuhi dengan m udah dari daerah Cilegon dan sekit arnya. Daerah t ersebut memiliki kepadat an penduduk yang t inggi sehingga merupakan sumber t enaga kerja yang pot ensial.
5. Kebijakan pemerintah
Cilegon merupakan kaw asan indust ri t erpadu sehingga pajak, pengolahan limbah, perlindungan t erhadap banjir, pengadaan energi t elah diperhit ungkan dan t ersedia. Disamping it u dengan dit erapkannya ot onomi daerah dan dit et apkannya Bant en sebagai propinsi baru maka invest asi akan sangat mendapat kan dukungan dari pemerint ah set empat .
6. Kemasyarakatan
Keadaan sosial kemasyarakat an sudah t erbiasa dengan lingkungan indust ri sehingga pendirian pabrik baru dapat dit erima dan beradapt asi dengan mudah.
1.4 TINJAUAN PUSTAKA
1.4.1 M acam – macam Proses
1.4.1.1. Proses Khlorinasi Langsung
Et hylene direaksikan dengan chlorine dengan reaksi sebagai berikut :
FeCl 2
4 (g) C + Cl 2 (g) 2 H 4 Cl 2 (g) C H r 180 kJ / mol
Reaksi ini bersifat endot ermis dan dapat dilakukan baik pada fase gas maupun fase cair.
a. Reaksi fase gas ( High Temperat ure )
Et hylene dan chlorine direaksikan dalam reakt or fixed bed mult itube dengan kat alis FeCl 2 at au alumina. Reaksi berlangsung pada t ekanan 1-3 at m dengan suhu 85-200 o
C. Set elah keluar dari reakt or dikondensasikan dalam kondensor kemudian dipisahkan ant ara komponen cair produk dengan komponen uap dalam separat or. Komponen cair berupa produk et hylene dichloride (EDC) masuk kolom dist ilasi unt uk mendapat kan t ingkat kemurnian t ert ent u.
b. Reaksi fase cair ( Low Temperat ure )
Et hylene dan chlorine direaksikan secara langsung dalam solvent et hylene dichloride (EDC) it u sendiri dengan kat alis FeCl
C. Dari reakt or, cairan didinginkan dan et hylene dichloride dipisahkan unt uk dimurnikan lagi.
2. Reaksi berjalan pada suhu 40-70
(Fait h & Keyes, 1957)
Konversi yang diperoleh 94% t erhadap et hylen dan yield 94,5%.
Reaksi samping yang t erbent uk :
ClCH 2 CH 2 Cl (g)
+ 2 Cl 2(g) ClCH=CCl 2(g) + 3 HCl (g)
Et hylene Dichloride 1,1,2- Trichloroethene
ClCH 2 CH 2 Cl (g)
+ 3 Cl 2(g) Cl 2 C=CCl 2(g) + 4 HCl (g)
Et hylene Dichloride
1,1,2,2-Tet rachloroet hene
CH 2 Cl 2(g)
+ Cl 2(g)
CHCl 3(g)
+ HCl
Chloroform
ClCH 2 CH 2 Cl (g)
+ 2 Cl 2 ClCH=CCl 2(g)
+ 3 HCl (g)
Et hylene Dichloride
Trichloroet hene
Et hylene Dichloride Carbon Tet rachloride
ClCH 2 CH 2 Cl (g)
+ 3 Cl 2(g)
CCl 4(g)
+ 4 HCl (g)
Kelemahan dari proses klorinasi langsung adalah konversinya rendah dan banyak t erbent uk reaksi samping sehingga proses pemurniannya lebih komplek.
(M c. Ket t a, 1978)
1.4.1.2. Proses Oxychlorinasi
Proses oxychlorinasi dimana bahan bakunya yait u et hylene, HCl dan oksigen yang semuanya dalam fase gas.
Reaksi yang t erjadi :
CuCl 2
2 H 4(g) + 2HCl (g) +½O 2(g)
2 H 4 Cl 2(g) C +H 2 O (g) H r 239 , 32 kJ / mol
Reaksi samping :
C 2 H 4 3 O 2 2 CO 2 2 H 2 O
C 2 H 4 2 O 2 2 CO
(US. Pat ent : 4,754,088)
C dengan kat alis yang digunakan adalah CuCl 2 . Konversi et hylene mencapai 96 - 99%, dan yield ethylene dichloride 94 – 99%. Reakt or yang digunakan fixed bed at au fluidized bed React or.
Reaksi dijalankan pada fase gas pada suhu 220 – 225
(M c. Ket t a, 1978)
Terdapat 2 t ype proses oxychlorinasi : fixed bed dan fluid bed oxychlorinat ion.
a. Fixed Bed Oxychlorinat ion
Proses berjalan pada t emperat ur t inggi 230 – 300 o
C dan t ekanan (22 – 203 psig), reakt or yang digunakan adalah fixed bed mult it ube react or. Konversi et hylene (98,9%), yield CO (0,8%), CO 2 (3,7%) dan et hylene dichloride (95,5%). Pada reakt or fixed bed t erdapat hot spot .
(US. Pat ent : 4,754,088)
b. Fluid Bed Oxychlorinat ion
Proses berjalan pada t emperat ur 220 – 225 o
C dan t ekanan (22 – 73 psig), reakt or yang digunakan adalah fluidized bed react or. Konversi et hylene (99,7 %), yield CO (0,7%), CO 2 (0,7%) dan et hylene dichloride (98,6%).
(US. Pat ent : 4,446,249)
Proses Klorinasi langsung menghasilkan produk samping lebih banyak dari pada proses lainnya.
Tabel 1.3 Kelebihan dan Kekurangan Fixed Bed Oxychlorinat ion dan Fluidized Bed Oxychlorinat ion :
Fluid Bed Oxychlorination
Fixed Bed Oxychlorination
1.Konversi ethylene 99,7% dan yield 1.Konversi ethylene 98,9% dan yield ethylene dichloride 98,6%.
ethylene dichloride 95,5%.
2.Kontak antara butir katalisator 2.Perpindahan panasnya kurang baik,
dengan gas lebih baik, sehingga sehingga transfer panas atau suhu
menyebabkan konversi lebih besar
menyebabkan 3.Perpindahan panas antara gas dan
tidak
merata
kecil butir katalisator dengan dinding
konversinya
lebih
proses katalisator sangat baik
dibandingkan
dengan
oxychlorinasi.
3.Terdapat hotspot.
(Us. Pat ent )
Dengan pert imbangan hal – hal di at as maka dipilihlah proses fluid bed oxychlorinat ion unt uk proses pembuat an et hylene dichloride.
1.4.2 Kegunaan Produk
Dalam indust ri, et hylene dichloride digunakan sebagai bahan baku pembuat an vinyl chloride monomer (VCM ), dimana VCM merupakan bahan baku pembuat an polyvinyl chloride (PVC). Selain it u et hylene dichloride juga digunakan sebagai :
1. Bahan baku dalam pembuat an solvent unt uk minyak, lilin dan coat ing remover ant ara lain: Trichloroet hane digunakan unt uk membersihkan met al Trichloroet hylene digunakan unt uk pembuat an minyak nabat i dan sebagai penambah
rasa pada makanan. perchloro et hylene digunakan sebagai bahan int ermediet pembuat an refrigerant ant ara
lain HCF-134a
2. Bahan int ermediet pembuat an vinylidene chloride unt uk bahan pembuat an semi kondukt or unt uk memurnikan silikon
dioxide (SiO)
met hyl chloroform et hylene amines. Et hylene glycol Succinonit rile diaminoet hylene
3. Komponen TEL yang dicampur dalam cairan ant i knock
4. Kat alis dalam pembuat an hexachlorophene.
(ht t p:/ / w w w .speclab.com/ compound/ c107062)
1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia
1.4.3.1. Bahan baku
1. Ethylene (C 2 H 4 )
Rumus molekul
: H 2 C CH 2
Berat molekul
Wujud
: gas t idak berw arna
o Normal boiling point , C : -103,71
Temperat ur krit is, C : 9,2
Tekanan krit is, M Pa
(Kirk Ot hmer, 1987)
Sifat kimia ethylene :
Rumus kimia et hylene adalah CH 2 =CH 2 , merupakan hidrokarbon t ak jenuh yang paling sederhana. Adanya ikat an rangkap ini menyebabkan molekul et hylene menjadi sangat reakt if, dapat mengalami adisi, polimerisasi maupun oksidasi unt uk membuat produk – produk t urunan lainnya.
Polimerisasi
Ethylene dapat bergabung dengan ethylene lain membentuk molekul yang lebih besar (polimer) dengan cara memutuskan ikatan rangkapnya. Molekul polimer bisa terdiri dari 1.000- 6.000.000 atau lebih molekul ethylene.
Untuk memproduksi polyethylene digunakan bahan baku ethylene dengan kemurnian yang tinggi.
H 2 C=C H 2 + H H H CH 2 CH 2 H
Reaksi ini juga dapat dijalankan pada suhu kamar dengan kat alis plat ina at au paladium.
Oksidasi
Reaksi oksidasi ethylene dapat menghasilkan ethylene okside atau ethylene glykol yang banyak digunakan sebagai antifreeze maupun dalam produksi poliester, filamen, fiber dan film.
Reaksi yang t erjadi :
CH 2 =CH 2 + ½O 2 CH 2 CH 2
Et hylene juga dapat dioksidasi dengan asam aset at dan O 2 membent uk vinyl aset at dengan
kat alis paladium maupun aluminium pada t emperat ur 175-200
C dan t ekanan 0,4-0,1 M Pa.
Reaksi yang t erjadi :
CH 2 =CH 2 + CH 3 COOH + ½ O 2 CH=CHOCOCH 3 + H 2 O
Dengan yield 91-95% vinyl asetat didasarkan pada et hylene.
Alkilasi
Reaksi alkilasi Friedel Craft sangat efekt if unt uk mereaksikan et hylene dengan benzene unt uk menghasilkan produk et hylbenzene dengan menggunkan kat alis AlCl 3 . Secara konvensional t emperat ur
yang digunakan adalah 100 C.
Reaksi yang t erjadi :
C 6 H 6 + CH 2 =CH 2 C 6 H 5 C 2 H 5
Et hylene juga dapat dialkilasi dengan hidrokarbon parafin, misalnya isobut ane menghasilkan 2,3 dimet hyl but ane .
Reaksi yang t erjadi :
(CH 3 ) 2 CH 2 + CH 2 =CH 2 (CH 3 ) 2 CHCH(CH 2 ) 2
Hidrasi
Ethylene juga dapat direaksikan membentuk ethanol dengan cara hidrasi. Pembentukan ethanol dilakukan dengan jalan mengkompresi ethylene sampai tekanan 1 MPa, dicampur dengan
air kemudian dipanaskan sampai suhu reaksi 250-300 C. Reaksi ini berlangsung dengan bantuan katalis phosphoriacid.
Reaksi yang t erjadi :
CH 2 =CH 2 + H 2 O CH 3 CH 2 OH
Halogenasi
Produk int ermediat e yang paling pent ing dalam pet rokimia yang diproduksi oleh reaksi halogenasi dari et hylene adalah et hylene dichloride. Et hylene dichloride dapat dibuat dengan reaksi klorinasi langsung dari clorine dan et hylene. Juga dapat dengan reaksi oxychlorinasi dari HCl, et hylene, dan udara at au oksigen. Klorinasi dapat t erjadi pada fase cair at au gas t erhadap et hylene dengan kat alis
FeCl 2 , AlCl 3 dan CuCl 2 pada suhu 40-140
C dan t ekanan 0,1-0,5 M Pa
Reaksi yang t erjadi :
CH 2 =CH 2 + Cl 2 ClCH 2 CH 2 Cl
Sedangkan unt uk reaksi oxychlorinasi t erjadi pada fase gas dengan kat alis cupric chloride
dengan suhu 170-340
C dan t ekanan 0,4-0,6 M Pa dalam reakt or fluidized bed. Proses ini lebih efisien karena dapat bergabung dengan vinyl chloride monomer (VCM ) sehingga HCl dapat diperoleh dari reaksi cracking et hylene dichloride menjadi vinyl chloride monomer (VCM .)
Reaksi yang t erjadi :
CH 2 =CH 2 + 2 HCl + ½ O 2 ClCH 2 CH 2 Cl + H 2 O
(M c. Ket t a, 1978)
2. Hidrochloric Acid (HCl)
Sifat fisis HCl :
Berat molekul, gr/ mole
Wujud
: gas t idak berw arna
M elt ing point , o C : -111
Normal boiling point , C : -85
Temperat ur krit is, C : 55,72
Tekanan krit is, at m
(Kirk Ot hmer,1987)
Sifat kimia HCl :
M erupakan asam kuat , bereaksi dengan basa membent uk garam
Oxychlorinasi
Yait u proses klorinasi yang menggunakan HCl sebagai sumber chlorine dengan oksigen sebagai oksidat or. Biasa dipakai dalam pembuat an monochlor benzene, chloromet hane, sert a et hylene dichloride .
Reaksi yang t erjadi :
C 2 H 4 + 2 HCl + ½ O 2 C 2 H 4 Cl 2 + H 2 O
3. Oksigen (O 2 ) Sifat fisis Oksigen :
Rumus M olekul
Berat molekul, gr/ mole
Wujud
: Gas t idak berbau o Tit ik leleh, C : -214,8
Tit ik didih, o C : -183
Tekanan krit is, K
Tekanan krit is, at m
(Kirk Ot hmer,1987)
Sifat kimia oksigen :
Oksigen bereaksi dengan semua unsur kecuali He, Ne, Ar.
Unt uk reaksi dengan unsur – unsur t ert ent u seperti logam alkali, rubidium dan cesium jika suhu
akt ivasi pada suhu kamar mencukupi maka reaksi berjalan spont an.
Unt uk beberapa mat erial yang akan direaksikan dengan O 2 , harus dipanaskan t erlebih dahulu
sampai pada suhu t ert ent u unt uk pembakaran aw al.
Jika direaksikan dengan bahan bakar sepert i petroleum oil, nat ural gas, at au bat ubara akan
dihasilkan panas, CO 2 dan H 2 O sert a residu dari udara.
Pada suhu yang lebih rendah, dengan adanya kat alis, O 2 dapat bereaksi dengan senyawa organik
menghasilkan oxygenat ed hidrokarbon.
1.4.3.2. Produk
1. Ethylene Dichloride (C 2 H 4 Cl 2 )
Et hylene dichloride pada suhu kamar berw ujud cairan t idak berw arna memiliki bau menyerupai chloroform , sedikit larut dalam air dan larut dalam pelarut organik dan alkohol, et er, st abil pada
t emperat ur kamar, pada t emperat ur diat as 340
C akan t erdekomposisi menghasilkan vinyl chloride monomer
(VCM .) dan asam klorida sert a sedikit aset ilen. Pada t emperat ur kamar dan kering bersifat t idak korosif, namun dalam keadaan basah pada t emperat ur t inggi akan mengkorosi besi.
Sifat Fisis Ethylene Dichloride :
Rumus molekul
: ClH 2 C=CH 2 Cl
Berat molekul, gr/ mole
Wujud
: cair t idak berw arna
Normal boiling point , C : 83,7
Tit ik beku 1 at m, C : -35,66
M elt ing point , C : 35,3
Temperat ur krit is, C : 290
Tekanan krit is, M Pa
( Kirk Othmer, 1987)
Sifat Kimia Ethylene Dichloride :
Pirolisis at au dekomposisi
C menghasilkan vinyl chloride, HCl dan sedikit aset ilen, dekomposisi dipercepat dengan adanya clorine, bromin, bromo chloro met hane at au carbon t et ra chloride
Pirolisis et hylene dichloride pada range t emperat ur 340-515
ClCH 2 CH 2 Cl
CH 2 CHCl + HCl
Hidrolisis
Pemanasan et hylene dichloride dengan excess air pada 60
C dalam nit rogen bebas
menghasilkan HCl. Hidrolisis pada 175
C, t ekanan 1,5 M Pa dengan kat alis akan menghasilkan et hylene glikol
ClCH 2 CH 2 Cl + 2 NaOH
HOCH 2 CH 2 OH + NaCl
Thermal klorinasi
C dengan jumlah chlorine excess 5-10% akan membent uk perchloroet hylene dan carbon t et rachlorida
Pada t emperat ur kira – kira 800
Reaksi yang t erjadi :
3 ClCH 2 CH 2 Cl + 9 Cl 2 2 ClC=CCl + 2 CCl 4 + 12 HCl
Reaksi dengan pirolisis menghasilkan polysulfit e polimer
Reaksi yang terjadi :
n ClCH 2 CH 2 Cl + n NaS x (CH 2 CH 2 S x ) + 2n NaCl
Reaksi dengan amoniak unt uk membent uk et hylene diamina at au polyamines
Reaksi yang terjadi :
ClCH 2 CH 2 Cl + 4 NH 4 OH 2 H NCH 2 NH 2 + 2 NH 4 Cl + 4 H 2 O
Bereaksi dengan garam organik unt uk membent uk est er.
CH 2 Cl O
CH 2 Cl + 2 Na OC CH 3 CH 2 O C CH 3 + 2 NaCl
OCH 3 CH
OH
Bereaksi dengan alkohol dan met al oksida unt uk menghasilkan est er.
Bereaksi dengan sodium cyanida unt uk membent uk et hylene glikol. Penggunaan kondisi yang t epat
harus diperhat ikan unt uk mencegah t erjadinya dehydroklorinasi.
ClCH 2 CH 2 Cl + 2 NaCN NCCH 2 CH 2 CN + 2 NaCl
Terjadi hidrolisa dengan larut an basa membent uk et hylene glikol. Penggunaan kondisi yang t epat
unt uk mecegah dehidroklorinasi.
Reaksi yang terjadi :
ClCH 2 CH 2 Cl + 2 Na OH NHCCH 2 CH 2 OH + NaCl
1.4.4 Tinjauan reaksi secara umum
Dalam pembent ukan et hylene dichloride proses Oxychlorinasi ini, reaksi yang t erjadi adalah sebagai berikut :
CuCl 2
C 2 H + 2HCl +½O
C H Cl
4(g) (g) 2(g)
2 4 2(g)
+H O
2 (g) H r 239 , 32 kJ / mol
T = 220 – 225 o C P = 2 – 4 bar
Et hylene bersama-sama dengan HCl dan O 2 at au udara diumpankan ke fluidized bed reactor dalam fase gas dengan cupric chloride sebagai kat alis dan Al 2 O 3 sebagai carrier clay. Suhu operasi Et hylene bersama-sama dengan HCl dan O 2 at au udara diumpankan ke fluidized bed reactor dalam fase gas dengan cupric chloride sebagai kat alis dan Al 2 O 3 sebagai carrier clay. Suhu operasi
C dengan t ekanan 2 - 4 bar. Reaksi yang t erjadi sangat eksot ermis sehingga perlu adanya pendinginan unt uk menjaga kondisi operasi.
Unt uk mendapat kan konversi yang baik pada proses oxychlorinasi ini, diperlukan kont rol suhu yang baik. Pada suhu rendah menyebabkan konversi yang rendah. Suhu yang t inggi dapat mengurangi akt ivit as kat alis, melelehkan cupric sehingga chloride yang ada t erlepas bebas. Et hylene dichloride yang dihasilkan masih mengandung impurit as sehingga perlu dimurnikan t erlebih dahulu. Konversi et hylene mencapai 99,7%.
BAB II DESKRIPSI PROSES
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk
2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku
1. Ethylene (C 2 H 4 )
o Bent uk : gas (33
C, 36 at m)
Warna
: bening / jernih
Bau
: w angi t ajam
Kemurnian
: min. 98,5 % berat
M et hane : max 1 % berat
Et hane : max 0,5 % berat
2. Hidrochloric Acid (HCl)
o Bent uk : Cair (35
C, 6 M pa = 59,2 at m )
Bau
: t ajam menyesakkan
Kemurnian
: min. 99,8 % berat
Impurit as
H 2 O : max. 0,2 % berat
3. Udara
o Bent uk : gas ( 30
C, 1 at m )
Komposisi
O 2 : 21 % mol
N 2 : 79 % mol
2.1.2 Spesifikasi Bahan Pembantu (CuCl 2 )
Jenis : kat alis dengan penyangga alumina
Bent uk : microspherical
Avg Diamet er : 80 - 100 mikron
Porosit as
Bulk Densit y
: 3,075 gr/ cm 3
2.1.3 Spesifikasi Produk Ethylene Dichloride (C 2 H 4 Cl 2 )
o Bent uk : cair, pada kondisi P = 1 at m & T = 30 C
Warna
: bening / jernih
Bau
: t ajam merangsang
Kemurnian
: min 99,94 % berat
Impurit as
: maks. 0,06 % berat
2.2 Konsep Proses
2.2.1 Dasar Reaksi
Et hylene dichloride ( EDC ) dihasilkan dari et hylene, HCl, dan oksigen menurut persamaan reaksi sebagai berikut :
CuCl 2
4 (g)
C 2 H + 2HCl (g) +½O
2 (g)
2 H C 4 Cl 2 (g) +H
2 O (g) H r 239 , 32 kJ / mol
T = 220 – 225 o C
P = 2 – 4 bar
2.2.2 Pemakaian Katalis
Fungsi pemakaian kat alis adalah unt uk mengarahkan reaksi ke produk yang diinginkan. Pada reaksi pembent ukan et hylene dichloride dari bahan baku et hylene, HCl dan oksigen menggunakan kat alis
CuCl o
2 dengan carrier clay Al 2 O 3. CuCl 2 akan lebih akt if pada suhu 77-357
C dan t ekanan 1 at m. Pada suhu
kurang dari 77 o C kat alis belum akt if, sedangkan pada suhu diat as 350
C kat alis akan membebaskan radikal chlorine.
2.2.3 M ekanisme Reaksi
Reaksi dari HCl, et hylene dan oksigen dengan bant uan kat alis CuCl 2 menghasilkan et hylene dichloride , air, dan panas. HCl bereaksi dengan oksigen unt uk melepaskan chlorine yang dapat bereaksi dengan et hylene menghasilkan et hylene dichloride.
Reaksi yang t erjadi adalah sebagai berikut :
1. C 2 H 4 + 2 CuCl 2 2 H 4 Cl 2 + 2 CuCl C
2. 2 CuCl + 2 HCl + ½ O 2 2 + H 2 CuCl 2 O
(Carruba and Spencer , 1970)
Sehingga secara keseluruhan reaksi yang berlangsung dalam reakt or adalah :
2 H 4 + 2 HCl + ½ O 2 2 H 4 Cl C 2 + H 2 O
CuCl 2
2.2.4 Kondisi Operasi
Kondisi operasi pada perancangan pabrik et hylene dichloride ini adalah sebagai berikut :
o Temperat ur : 200 - 225 C
Tekanan
: 2 - 4 bar
Perbandingan mol C 2 H 4 : HCl : O 2 = 1 : 2,0 : 0,60
Kat alis
: CuCl 2 dengan penyangga alumina
Fase reaksi
: gas - padat
Sifat reaksi
: irreversibel eksot ermis
Konversi
: 99,7 % at as dasar et hylene
Selekt ivit as EDC : 98,6 %
(US.Pat ent , 4.446,249)
2.2.5 Tinjauan Thermodinamika
Reaksi pembent ukan et hylene dichloride adalah sebagai berikut :
C 2 H 4 (g) + 2 HCl (g)
+ ½O 2 (g) 2 C H 4 Cl 2 (g) +H 2 O (g)
Unt uk menent ukan sifat reaksi apakah eksot ermis at au endot ermis maka diperlukan perhit ungan menggunakan panas pembent ukan st andard ( o H
f ) pada 1 at m dan 298 K dari reakt an dan produk.
o H 298 o = H f produk - H f reakt an o H 298 o = H f produk - H f reakt an
f C 2 H 4 : 52,3 kJ/ mol
o H f HCl
: -92,3 kJ/ mol
f O 2 : 0 kJ/ mol
H f o C 2 H 4 Cl 2 : -129,8 kJ/ mol
: -241,82 kJ/ mol
sehingga didapat kan
o Hr
= ( H f C 2 H 4 Cl 2 + H f H 2 O) - ( H f C 2 H 4 + 2. H f HCl + 0,5.. H f O 2 )
= ( -129,8 + (- 241,82) ) - ( 52,3 + 2.(-92,3) + 0,5.0 )
= - 239,32 kJ/ mol
H reaksi bernilai negat if maka reaksi bersifat eksot ermis at au menghasilkan panas.
Dengan demikian karena
Dat a - dat a G pada keadaan st andard adalah sebagai berikut :
G f o C 2 H 4 : 68,24 kJ/ mol
G f o HCl
: -95,3 kJ/ mol
f O 2 : 0 kal/ mol
o G f C 2 H 4 Cl 2 : -73,90 kJ/ mol o G f C 2 H 4 Cl 2 : -73,90 kJ/ mol
o G reaksi = ( G
f C 2 H 4 Cl 2 + G f H 2 O) - ( G f C 2 H 4 + 2. G f HCl + 0,5. G f O 2 )
= ( - 73,9+ (-228,59) ) - ( 68,24 + 2.(-95,3) + 0,5.0 )
= - 180,13 kJ/ mol
o G = - RT lnK
Pada keadaan st andard 298 K :
K=e (- G/ RT) = e (180,13/ 0.008314x298)
K = 3.758 . 10 31
Dari perhit ungan diat as, diperoleh harga konst ant a keset imbangan pada t emperat ur 298 K
adalah 3,758 . 10 31 . Pada t emperat ur operasi 220 o
C ( 493 K ), harga K dihit ung dengan persamaan :
ln ( K / K 1 )
= -( Hr 0 / R ) ( 1/ T - 1/ T 1 )
ln ( K/ 3,758 . 10 31 ) = - ( -239,32/ 0.008314 ) ( 1/ 493 - 1/ 298 )
K = 9,7 . 10 14
M aka harga K pada kondisi operasi adalah 9,7.10 14 kal/ mol. Karena harga konst ant a
keset imbangan besar, maka reaksi pembent ukan et hylene dichloride ini berlangsung searah ( irreversible ) dan spont an.
2.2.6 Tinjauan Kinetika
Reaksi pembent ukan ethylene dichloride dari et hylene, HCl, dan oksigen merupakan reaksi yang Reaksi pembent ukan ethylene dichloride dari et hylene, HCl, dan oksigen merupakan reaksi yang
r = konstanta kecepatan reaksi = 269 e
(-37,8/R.T)
,s
Ka
= konst ant a keset imbangan absorbsi = 0,63 m 3 / mol
C E = konsent rasi C 2 H 4
C C = konsent rasi CuCl 2
= konst ant a gas ideal, kJ / kmol.K
= kecepat an reaksi, kmol / m 3 .s
(Al - Zahrani, 2001)
Dari persamaan di at as dapat dilihat bahw a semakin t inggi suhu maka harga konst ant a kecepat an reaksi semakin besar sehingga reaksi pembent ukan et hylene dichloride semakin cepat .
2.3. Diagram Alir Proses dan Langkah Proses
2.3.1. Diagram Alir Kualitatif
Diagram alir kualit at if dapat dilihat pada gambar 2.1
2.3.2. Diagram Alir Kuantitatif
Diagram alir kuant it at if dapat dilihat pada gambar 2.2
2.3.3. Diagram Alir Proses
2.3.4. Langkah Proses
Proses pembuat an et hylene dichloride dari bahan baku et hylene, HCl, dan udara ( O 2 ) dengan proses oxychlorinat ion t erdiri at as beberapa unit proses :
1. unit persiapan bahan baku
2. unit reaksi pembent ukan et hylene dichloride
3. unit pemurnian et hylene dichloride
2.3.4.1. Unit Persiapan Bahan Baku
a. Unit Ethylene
Et hylene dalam fase gas diperoleh dari PT. Chandra Asri Cilegon disalurkan melalui pipa pada suhu 33 o
C dan t ekanan 36 at m. Agar Kondisi et hylene sesuai dengan kondisi operasi dalam reakt or (R- 01), maka et hylene diexpansikan sehingga t ekanannya t urun sampai 3,9 at m, kemudian et hylene dipanaskan dalam Heat Exchanger (HE-01) sampai suhu 225 o
C, kemudian et hylene diumpankan kedalam reakt or (R-01).
b. Unit HCl
C dan t ekanan (6 M pa = 59,2 at m) dalam kondisi cair. HCl cair diexpansikan sehingga t ekanannya t urun sampai 3,9 at m dan HCl
HCl disimpan dalam t angki penyimpanan HCl (ST-HCl) pada suhu 35 o HCl disimpan dalam t angki penyimpanan HCl (ST-HCl) pada suhu 35 o
C, kemudian HCl diumpankan kedalam reakt or (R-01).
c. Unit Udara
Udara disaring t erlebih dahulu dengan menggunakan filt er (FL-01) unt uk menghilangkan debu dan pengot or lain yang ada di dalam udara, kemudian menaikkan t ekanannya sampai 3,9 at m menggunakan kompresor (CO-01). Agar kondisinya sesuai dengan kondisi operasi direakt or, maka udara dipanaskan dalam Heat Exchanger (HE-03) sampai suhu 225 o
C, kemudian udara di umpankan kedalam reakt or (R-01).
2.3.4.2. Unit Reaksi Pembentukan Produk
Reaksi pembent ukan et hylene dichloride berlangsung dalam Fluidized Bed React or (R-01) dengan menggunakan kat alis CuCl 2 . Gas-gas dari unit persiapan bahan baku dengan flow rat e t ert ent u diumpankan ke dalam reakt or (R-01), dimana di dalam reakt or (R-01) t ersebut t erjadi reaksi ant ara et hylene , HCl, dan O 2 dari udara membent uk et hylene dichloride. Reakt or (R-01) beroperasi pada suhu 225 o
C dan t ekanan 3,9 at m. Reaksi dalam reakt or (R-01) berjalan secara eksot ermis sehingga unt uk menjaga suhu operasi diperlukan pendingin. Pendingin masuk ke dalam reakt or (R-01) melalui koil-koil pendingin yang t erdapat didalam reakt or (R-01).
Produk et hylene dichloride yang dihasilkan keluar melalui bagian at as reakt or (R-01) bersama dengan air sebagai produk samping reaksi, sisa reakt an yang t idak bereaksi, CO 2 dan CO yang merupakan hasil dari reaksi samping. Kemudian dilakukan proses pemurnian produk unt uk meningkat kan kemurnian produk et hylene dichloride.
2.3.4.3. Unit Pemurnian Produk
Hasil keluaran reakt or (R-01) berupa et hylene dichloride yang masih bercampur dengan impurit as gas lain. Gas keluaran reakt or ini didinginkan secara mendadak dalam quencher (QC-01), dimana sebelumnya gas t ersebut dilew at kan ke dalam siklon (CY-01) t erlebih dahulu unt uk menangkap kat alis yang t erikut .
Sebagian besar air dan HCl akan mengembun di quencher (QC-01) dan dialirkan ke unit pengolahan limbah cair. Gas hasil at as quencher (QC-01) diumpankan ke dalam kondensor parsial (CP-
01) unt uk memisahkan H 2 O dan et hylene dichloride dari impurit as gas non condensable. Cairan hasil kondensasi dialirkan ke decant er (DE-01) unt uk memisahkan et hylene dichloride dan air.
Produk at as dari decant er (DE-01) berupa air yang masih m engandung sedikit et hylene dichloride , kemudian di recycle ke quencher (QC-01) dan hasil baw ah berupa et hylene dichloride yang masih mengandung sedikit air, hasil baw ah decant er (QC-01) lalu diumpankan ke menara dist ilasi (D-01). M enara dist ilasi berfungsi unt uk memisahkan et hylene dichloride dengan air, dengan et hylenen dichloride sebagai hasil at as. Et hylene dichloride hasil dist ilasi kemudian didinginkan t erlebih dahulu sebelum masuk ke t angki penyimpanan (ST-EDC).
2.4. Neraca M assa dan Neraca Panas
Produk = Et hylene Dichloride 99,94%
Kapasit as perancangan = 100.000 t on/ t ahun
Wakt u operasi pabrik
= 330 hari/ t ahun
100.000ton /tahun 1000kg/ton
Kapasit as perancangan per jam
330hari/ta hun 24jam/hari
= 12.626,263 kg/ jam
2.4.1. Neraca M assa
2.4.1.1. Neraca M assa Tiap Alat
a. Neraca M assa di sekitar Reaktor (R-01)
Tabel 2.1 Neraca M assa di sekit ar Reakt or (R-01)
Output (kg/ jam) Komponen
Input (kg/ jam)
Arus 1
Arus 2
Arus 3
Arus 4
C 2 H 4 3.647,582
CH 4 37,031
C 2 H 6 18,516
b. Neraca M assa di sekitar Quencher (QC-01)
Tabel 2.2 Neraca M assa di sekit ar Quencher (QC-01)
Output (kg/ jam) Komponen
Input (kg/ jam)
Arus 6 Arus 7
C 2 H 4 10,943
H 2 O 2.484,663
Sub Tot al 23.902,190
Total
Tabel 2.3 Neraca M assa di sekit ar Kondensor Parsial (PC-01)
Output (kg/ jam) Komponen
Input (kg/ jam)
Arus 6
Arus 8 (gas)
Arus 8 (cair)
C 2 H 4 10,943
Sub Tot al 8.611,652 15.131,362
Total
Tabel 2.4 Neraca M assa di sekit ar Separat or (SP-01)
Output (kg/ jam) Komponen
Input (kg/ jam)
Arus 8 (gas)
Arus 8 (cair)
Arus 9 Arus 10
C 2 H 4 10,943
10,943
CH 4
HCl
1,608
1,608
0,190
2.484,473
0,190 2.484,473
EDC
1,584
12.646,889
1,584 12.646,889
CO
50,833
50,833
CO 2 235,655
235,655
e. Neraca M assa di sekitar Pendingin (CL-01)
Tabel 2.5 Neraca M assa di sekit ar Pendingin (CL-01)
Output (kg/ jam) Komponen
Input (kg/ jam)
Arus 10
Arus 11
EDC
Tabel 2.6 Neraca M assa di sekit ar Decant er (DE-01)
Input (kg/ jam)
Output (kg/ jam)
g. Neraca M assa di sekitar Quencher (QC-01), Separator (SP-02), dan Decanter (DE-01)
Tabel 2.7 Neraca M assa di sekit ar Quencher (QC-01), Separat or (SP-02) dan Decant er (DE-01)
Output (kg/ jam) Komponen
Input (kg/ jam)
Arus 9 Arus 13
C 2 H 4 10,943
CH 4
HCl
EDC
CO
CO 2 235,655
Oxygen
N 2 8.221,375
Sub Tot al
Total
Tabel 2.8 Neraca M assa di sekit ar Pemanas (HE-04)
Input (kg/ jam)
Output (kg/ jam)
i. Neraca M assa di sekitar M enara Distilasi (D-01)
Tabel 2.9 Neraca M assa di sekit ar M enara Dit ilasi (D-01)
Input (kg/ jam)
Output (kg/ jam)
Komponen
Arus 14
Arus 15 Arus 16
EDC
Sub Tot al
Total
2.4.1.2. Neraca M assa Total
Tabel 2.10 Neraca M assa Tot al
Output (kg/ jam) Komponen Arus 1
Input (kg/ jam)
Arus 15 Arus 16
2 H 4 3.647,582
CH 4 37,031
2 H 6 18,516
HCl
EDC
CO
Sub Tot al 3.703,129
2.4.2. Neraca Panas
Suhu referensi
= 25 o C
Basis perhit ungan
= 1 jam operasi
Sat uan
= kilo Joule (kJ)
2.4.2.1.Neraca Panas Tiap Alat
a. Neraca Panas di sekitar Pemanas (HE-01)
Tabel 2.11 Neraca Panas di Sekit ar Pemanas (HE-01)
Arus
Input (kJ/ jam)
Output (kJ/ jam)
H arus1 130.537,836
H arus 2 1.385.935,912
Q yang dit ambahkan -1.516.473,748
Total -1.385.935,912 1.385.935,912
b. Neraca Panas di Sekitar Pemanas (HE-02)
Tabel 2.12 Neraca Panas di Sekit ar Pemanas (HE-02)
Arus
Input (kJ/ jam)
Output (kJ/ jam)
H arus 3 434.063,866
H arus 4 1.517.986,807
Q yang dit ambahkan -1.952.050,673
Total -1.517.986,807 1.517.986,807 Total -1.517.986,807 1.517.986,807
Tabel 2.13 Neraca Panas di Sekit ar Pemanas (HE-03)
Arus
Input (kJ/ jam)
Output (kJ/ jam)
H arus 5
H arus 6 2.189.999,236
Q yang dit ambahkan
d. Neraca Panas di Sekitar Reaktor (R-01)
Tabel 2.14 Neraca Panas di Sekit ar Reakt or (R-01)
Arus
Input (kJ/ jam)
Output (kJ/ jam)
H arus 2
H arus 4
H arus 6
H reaksi
H arus 7 5.136.307,490
Q yang diserap air pendingin 10.629.029,387 Q yang diserap air pendingin 10.629.029,387
Tabel 2.15 Neraca Panas di sekit ar Quencher (QC-01)
Arus
Input (kJ/ jam)
Output (kJ/ jam)
H arus 7
H arus 8 2.105.739,534
H arus 9
H arus 10 343.133,536
f. Neraca Panas di sekitar Kondensor Parsial (CP-01)
Tabel 2.16 Neraca Panas di sekit ar Kondensor Parsial (CP-01)
Arus
Input (kJ/ jam)
Output (kJ/ jam)
H arus 8 -2.105.739,534
H arus 11 2.671.777,918
λ -9.598.966,695
Q yang diserap air pendingin 9.032.928,311
Total -11.704.706,229 11.704.706,229
g. Neraca Panas di sekitar Separator (SP-02)
Tabel 2.17 Neraca Panas di sekit ar Separat or (SP-02)
Arus
Input (kJ/ jam)
Output (kJ/ jam)
H arus 11
H arus 12 653.076,631
H arus 13 2.018.701,287
Total -2.671.777,918 2.671.777,918
h. Neraca Panas di sekitar Pendingin (CL-01)
Tabel 2.18 Neraca Panas di sekit ar Pendingin (CL-01)
Arus
Input (kJ/ jam)
Output (kJ/ jam)
H arus 13 -2.018.701,287
H arus 14 269.564,758
Q yang diserap air pendingin 1.749.136,529
Total -269.564,758 269.564,758
i. Neraca Panas di sekitar Decanter (DE-01)
Tabel 2.19 Neraca Panas di sekit ar Decant er (DE-01)
Arus
Input (kJ/ jam)
Output (kJ/ jam)
H arus 9 103.460,270
H arus14
-269.564,758
H arus 15 166.104,487
j. Neraca Panas di sekitar Pemanas (HE-04)
Tabel 2.20 Neraca Panas di sekit ar Pemanas (HE-04)
Arus
Input (kJ/ jam)
Output (kJ/ jam)
H arus 15 -166.104,487
H arus 16 1.901.043,888
Q yang dit ambahkan -1.734.939,401
Total -1.901.043,888 1.901.043,888
k. Neraca Panas di sekitar Kondensor Total (CT-01)
Tabel 2.21 Neraca Panas di sekit ar Kondensor Tot al (CT-01)
Arus
Input (kJ/ jam)
Output (kJ/ jam)
HL
-2.207,776
H(Lo+D)
-15.439.998,664
Q yang diserap 15.442.206,440
l. Neraca Panas di sekitar M enara Distilasi (D-01)
Tabel 2.22 Neraca Panas di sekit ar M enara Dist ilasi (D-01)
Arus
Input (kJ/ jam)
Output (kJ/ jam)
H arus 16
1.901.043,888
H arus 17 1.873.732,120
H arus 18 6.516,265
Qc 15.442.206,440
QB
15.421.410,936
m. Neraca Panas di sekitar Pendingin (CL-02)
Tabel 2.23 Neraca Panas di sekit ar Pendingin (CL-02)
Panas
Input (kJ/ jam)
Output (kJ/ jam)
H arus 19
H arus 20 82.551,347
Total
2.5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses
2.5.1 Tata Letak Pabrik
Tata letak pabrik adalah suatu pengaturan yang optimal dari perangkat fasilitas-fasilitas dalam pabrik, tempat kedudukan dari bagian-bagian dalam pabrik yang meliputi tempat bekerjanya karyawan, tempat terjadinya proses produksi, tempat penyimpanan bahan baku dan produk, yang ditinjau dari segi hubungan satu sama lain. Selain peralatan yang tercantum dalam “ flow engineering sheet “ , beberapa bangunan fisik yang lain seperti : kantor, bengkel, poliklinik, laboratorium, kantin, pemadam kebakaran, pos keamanan/ penjagaan, dan sebagainya hendaknya ditempatkan pada bagian tersendiri, sehingga kelancaran proses tidak terganggu ditinjau dari segi lalu lintas bahan baku, barang, kontrol dan keselamat an kerja. Tata letak yang tepat sangat berpengaruh terhadap efisiensi, keselamatan dan kelancaran dari para pekerja dan keselamatan proses.
Beberapa hal yang perlu dipert imbangkan dalam penent uan t at a let ak pabrik agar t ercapai kondisi yang opt imal adalah sebagai berikut :
1. Pabrik et hylene dichloride ini adalah pabrik baru (bukan pengembangan) sehingga dalam penent uan t at a let ak t idak dibat asi oleh bangunan yang ada.
2. Perluasan pabrik dan kemungkinan penambahan bangunan
Perluasan pabrik harus diperhitungkan sejak awal supaya masalah kebutuhan tempat tidak timbul di masa yang akan datang. Sejumlah areal khusus sudah dipersiapkan untuk areal perluasan pabrik, penambahan peralatan pabrik, dll.
3. Fakt or keamanan
Faktor keamanan yang perlu diperhatikan terutama untuk bahaya kebakaran. Sumber api dan panas dari bahan yang mudah terbakar dan meledak harus dipisahkan dalam perancangan tata letak. Pengelompokan unit-unit proses yang satu dengan yang lain agar tidak sulit dalam pengisolasian bahaya kebakaran yang terjadi. Penempatan alat-alat pemadam kebakaran (hidrant) dan penampungan air yang cukup disediakan di tempat-tempat yang rawan terjadinya kebakaran.
4. Luas area yang tersedia Kemampuan penyediaan area dibatasi oleh harga tanah. Pemakaian tempat disesuaikan
dengan area yang tersedia. Apabila harga tanah sangat mahal, maka diperlukan efisiensi dalam pemakaian ruang sehingga konstruksi pabrik dibuat bertingkat dan pemakaian ruang diatur secara cermat.
5. Instalasi dan utilitas
Pemasangan dan distribusi yang baik dari gas, listrik, pemanas, pendingin dapat mempermudah sistem kerja dan perawatannya.
Secara garis besar tata letak pabrik dapat dibagi menjadi beberapa daerah utama, yaitu :
1. Daerah administ rasi/ perkant oran, laborat orium dan ruang kont rol
Daerah administrasi merupakan daerah pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol merupakan pusat pengendalian proses, tempat pengujian kualitas dan kuantitas bahan baku yang akan diproses dan produk yang akan dijual dan pusat pengendalian prosess guna kelancaran produksi.
2. Daerah proses
Daerah ini merupakan daerah tempat alat proses diletakkan dan tempat berlangsungnya proses.
3. Daerah pergudangan umum, bengkel dan garasi Gudang merupakan tempat penyimpanan sementara peralatan yang mendukung
berlangsungnya proses. Bengkel merupakan tempat untuk memperbaiki peralatan pabrik yang rusak, sedangkan garasi adalah tempat penyimpanan kendaraan operasional pabrik serta beberapa peralatan pendukung lainnya seperti forklift, dump truck, dll
4. Daerah utilitas Unit-unit utilitas yang mendukung berlangsungnya proses diletakkan di daerah ini.
5. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk
Bahan baku dan produk disimpan dalam tangki penyimpanan di luar unit proses.
6. Daerah pengolahan limbah
Daerah pengolahan limbah adalah daerah tempat pengolahan limbah hasil proses produksi.
2.5.2. Tata Letak Peralatan Proses
Tat a let ak peralat an proses adalah t empat kedudukan dari alat -alat yang digunakan dalam proses produksi. Tat a let ak alat -alat proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga :
Kelancaran proses produksi dapat t erjamin Dapat mengefekt ifkan penggunaan lahan
Biaya mat erial handling menjadi rendah dan menyebabkan t urunnya/ t erhindarnya pengeluaran
unt uk kapit al yang t idak pent ing. Jika t at a let ak peralat an proses sedemikian rupa sehingga urut - urut an proses produksi lancar, maka perusahaan t idak perlu unt uk membeli alat angkut yang biayanya mahal.
Karyaw an mendapat kan kepuasan kerja
Jika karyawan mendapatkan kepuasan dalam bekerja, maka akan mengakibatkan meningkatnya semangat kerja yang menyebabkan meningkatnya produktifitas kerja.
Hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan tata letak peralat an proses, yaitu :
1. Aliran bahan baku dan produk
Pengaliran bahan baku dan produk yang t epat sangat berpengaruh pada keunt ungan ekonomis yang besar dan sebagai penunjang kelancaran dan keamanan produksi. Evaluasi pipa juga harus diperhat ikan, unt t uk pipa di at as t anah perlu dipasang pada ket inggian 3 met er at au lebih, sedangkan pemasangan pipa pada permukaan t anah diat ur sedemikian rupa sehingga lalu lint as pekerja t idak t erganggu.
2. Aliran udara
Aliran udara di dalam dan di sekitar unit proses perlu diperhatikan agar akumulasi bahan- bahan kimia berbahaya dapat dihindari sehingga keselamatan para pekerja terjamin. Arah hembusan anginpun perlu diperhatikan.
3. Lalu lintas manusia
Dalam perancangan tata letak perlatan, perlu diperhatikan agar seluruh perlatan proses dapat dicapai oleh para pekerja, sehingga apabila terjadi gangguan ataupun kerusakan akan mudah
4. Cahaya
Penerangan seluruh bagian pabrik harus memadai, terutama pada tempat-tempat proses yang dimungkinkan berisiko tinggi terjadinya bahaya, perlu diberikan penerangan tambahan.
5. Jarak antar alat proses Alat-alat proses yang memiliki suhu atau tekanan operasi tinggi, sebaiknya dipisahkan dari
alat proses lainnya, sehingga apabila terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut tidak membahayakan alat-alat proses lainnya.
6. Pertimbanngan ekonomi
Penempatan peralatan proses pabrik diusahakan sedemikian rupa sehingga biaya operasi dapat ditekan dan kelancaran serta keamanan produksi pabrik terjamin, sehingga dari segi ekonomi dapat menguntungkan.
BAB III
SPESIFIKASI ALAT PROSES
3.1. Tangki Penyimpan Hidrochloric Acid (HCl)
Kode
: T–01
Fungsi : M enyimpan bahan baku HCl unt uk
kebut uhan selama 30 hari
Tipe
: Tangki Spherical
o Kondisi Operasi : T = 35 C
P = 6 M pa = 59,2 at m
Kondisi Penyimpanan : Cair
Kapasit as
: 1.971,43 m 3
Jumlah
Bahan Konst ruksi
: St eel SA-30 Flange
Diamet er
: 15,557 m
Tebal Shell
: 1,36 in
= 0,035 m
3.2. Tangki Penyimpan Ethylene Dichloride (EDC)
Kode
: T-02
Fungsi : M enyimpan produk EDC selama 30 hari
Tipe : Silinder t egak dengan dasar dat ar (flat bot t om)
Dengan bagian at as conical roof
Kondisi Operasi
: T = 30 o C
57 P = 1 at m
Kondisi Penyimpanan : Cair
3 Kapasit as : 1.814,456 m
Jumlah
Bahan Konst ruksi
: St ainless St eel SS 304
Diamet er
: 45 ft
= 13,716 m
Tinggi t angki
Course 1 : 0,022 m
Course 2 : 0,022 m
Course 3 : 0,019 m
Course 4 : 0,019 m
Course 5 : 0,016 m
Course 6 : 0,016 m
Course 7 : 0,013 m
Tebal head
: 1,5 in = 0,038 m
Tinggi head
: 4,809 ft
= 1,466 m
Tinggi t ot al
: 46,809 ft
= 14,267 m
3.3. Reaktor
Kode
: R–01
Fungsi : Sebagai t empat berlangsungnya reaksi
Oxychlorinasi menjadi et hylene dichloride
Jenis : Fluidized Bed React or
o Kondisi Operasi : T = 225 C
P = 3,9 at m