PRARANCANGAN PABRIK ASETALDEHIDA DENGAN PROSES DEHIDROGENASI ETANOL KAPASITAS 25.000 TON TAHUN

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK ASETALDEHIDA

DENGAN PROSES DEHIDROGENASI ETANOL

KAPASITAS 25.000 TON / TAHUN

Oleh :

1. Nur Khasanah I1506020

2. Putri Nuraini I1506023

PROGRAM STUDI S-1 NON REGULER TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

commit to user

KATA PENGANTAR

Puji Syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat dan kasih-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Asetaldehida dengan Proses Dehidrogenasi Etanol dengan kapasitas 25.000 ton/tahun”.

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. Ir Paryanto, M.S., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Non Reguler FT UNS. 2. Fadilah S.T., M.T., selaku dosen pembimbing I dan Ir Paryanto, M.S.,

sebagai Dosen Pembimbing II tugas akhir yang telah bersedia membimbing dalam penyusunan tugas akhir.

3. Endang Kwartiningsih S.T., M.T., dan Ir. Muljadi, M.Si selaku dosen penguji seminar pendadaran tugas akhir.

4. Kedua orang tua kami yang telah memberikan dukungan baik moral maupun material.

5. Segenap Civitas Akademika, atas semua bantuannya.

Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya.

Surakarta, April 2011 Penulis

commit to user

iv

DAFTAR ISI

Halaman Judul………. i

Lembar Pengesahan……… ii

Kata Pengantar……… iii

Motto Persembahan... iv

Daftar Isi………. v

Daftar Tabel……… xii

Daftar Gambar……… xiv

Intisari………. xv

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik………....1

1.2. Kapasitas Rancangan………...………...……….. 2

1.3. Pemilihan Lokasi Pabrik………. 5

1.4. Tinjauan Pustaka………... 7

1.4.1. Macam – macam Proses……… 7

1.4.2 Kegunaan Produk………... 11

1.4.3 Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk... 11

1.4.4 Tinjauan Proses secara Umum……….. 17

BAB II DISKRIPSI PROSES 2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk……… 18

2.1.2. Spesifikasi Produk...………. 18

2.1.3. Spesifikasi Katalis………. 19

2.2. Konsep Proses………. 19

2.2.1. Dasar Reaksi………. 19

2.2.2. Mekanisme Reaksi……… 20

2.2.3. Kondisi Operasi..……….. 22

2.3. Diagram Alir Proses……… 24

2.3.1. Diagram Alir Kualitatif………. 24

2.3.2. Diagram Alir Kuantitatif………... 24

2.3.3. Langkah Proses………. 28

2.4. Neraca Massa dan Neraca Energi………. . 30

2.4.1. Neraca Massa……… 30

2.4.2. Neraca Panas………. 34

2.5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan... 37

2.5.1. Tata Letak Pabrik... 37

2.5.2. Tata Letak Peralatan……….... 41

BAB III SPESIFIKASI ALAT……….. 44

3.1. Reaktor……….. 44

3.2. Absorber………... 45

3.3. Kolom Distilasi……….. 47

3.3.1. Kolom Distilasi I………... 48

commit to user

vi

3.4. Tangki………... 51

3.4.1. Tangki Penyimpan Etanol ( T-01 )……… 51

3.4.2. Tangki Penyimpan Asetaldehida ( T-02 )………….. 52

3.5. Heat Exchanger……….. 53

3.5.1. Heater-01 ( HE-01 )……….. 53

3.5.2. Cooler-01 ……… 54

3.5.3. Cooler-02 ……….. 55

3.5.4. Cooler-03 ………….……….. 56

3.5.5. Cooler-04 ………….………. 57

3.5.6. Cooler-05 ……….. 58

3.6. Vaporizer-01………...……….. 59

3.7. Separator………..………. 60

3.8. Kondenser………..………...……… 61

3.8.1. Kondenser-01……….. 61

3.8.2. Kondenser-02……… 62

3.9. Reboiler………...……….. 63

3.9.1. Reboiler-01………... 63

3.9.2. Reboiler-02……… 64

3.10. Accumulator………... 65

3.10.1. Accumulator-01……… 65

3.10.2. Accumulator-02……… 66

3.11.1. Pompa-01………. 67

3.11.2. Pompa-02………. 68

3.11.3. Pompa-03………. 68

3.11.4. Pompa-04………. 69

3.11.5. Pompa-05………. 70

3.11.6. Pompa-06………. 71

3.11.7. Pompa-07………. 72

3.11.8. Pompa-08………. 72

3.11.9. Pompa-09………. 73

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1. Unit Pendukung Proses………... 75

4.1.1. Unit Pengadaan Air………...…… 76

4.1.1.1. Air pendingin……… 76

4.1.1.2. Air umpan boiler……….. 77

4.1.1.3. Air Konsumsi dan Sanitasi………... 81

4.1.2. Unit Pengadaan Steam……….. 83

4.1.3. Unit Pengadaan Udara Tekan……… 85

4.1.4. Unit Pengadaan Listrik……….. 86

4.1.4.1. Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas. 86 4.1.4.2. Listrik untuk Penerangan... 88

commit to user

viii

4.1.4.4. Listrik untuk Laboratorium dan

Instrumentasi Listik... 90

4.1.5. Unit Pengadaan Bahan Bakar……… 92

4.1.6. Unit Pengadaan Dowtherm... 94

4.1.7. Unit Pengolahan Limbah………... 94

4.2. Laboratorium……….. 95

4.2.1. Prosedur Analisa Bahan Baku………. 97

4.2.1.1. Infra Red Spectrofotometer(IRS)…………. 97

4.2.1.2. Densitas………. 97

4.2.1.3. Viskositas……….. 98

4.2.1.4. Analisis Water Content (kandungan air dalam bahan padat)…...………. 98

4.2.2. Prosedur Analisa Produk………. 98

4.2.2.1. Gas Chromatograph ( GC)... 98

4.2.2.2. Konsentrasi Produk Asetaldehida... 99

4.2.3. Analisa Air……….. 100

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN 5.1. Bentuk Perusahaan……….. 102

5.2. Struktur Organisasi………... 104

5.3. Tugas dan Wewenang………. 108

5.3.1. Pemegang Saham……… 108

5.3.3. Dewan Direksi………. 109

5.3.4. Staf Ahli……….. 110

5.3.5. Kepala Bagian………. 110

5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan……… 118

5.4.1. Karyawan non shift/ harian……… 118

5.4.2. Karyawan Shift/Ploog………. 119

5.5. Status Karyawan dan Sistem Upah………. 120

5.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji………….. 121

5.6.1. Penggolongan Jabatan………. 121

5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji………. 122

5.7. Kesejahteraan Sosial Karyawan……….. 124

5.8. Manajemen Perusahaan………... 126

5.8.1. Perencanaan Produksi………. 127

5.8.2. Pengendalian Produksi……… 128

BAB VI ANALISA EKONOMI 6.1. Penaksiran Harga Peralatan…...……...…… 131

6.2. Dasar Perhitungan………... 134

6.3. Penentuan Total Capital Investment (TCI)……… 134

6.4. Hasil Perhitungan……… 136

6.4.1. Fixed Capital Investment ( FCI )……….…….. 136

6.4.2. Working Capital Investment(WCI)……….…..…. 137

commit to user

x

6.4.4. Direct Manufacturing Cost……….…… 137

6.4.5. Indirect Manufacturing Cost(IMC)……….….. 138

6.4.6. Fixed Manufacturing Cost(FMC)……….…... 138

6.4.7. Total Manufacturing Cost(TMC)……….……..… 138

6.4.8. General Expense(GE)……… 139

6.4.9. Total Production Cost(TPC)……….. 139

6.4.10. Analisa Kelayakan……….. 139

BAB VII KESIMPULAN Daftar Pustaka……… xvi Lampiran

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data pabrik penghasil asetaldehida di dunia... 3

Tabel 1.2 Data impor asetaldehida di Indonesia... 3

Tabel 1.3 Data impor asam asetat di Indonesia... 4

Tabel 1.4 Data pabrik asam asetat di luar negeri... 4

Tabel 2.1 Neraca massa di Reaktor... 31

Tabel 2.2 Neraca massa Absorber... 31

Tabel 2.3 Neraca massa Kolom Distilasi I... 32

Tabel 2.4 Neraca massa Kolom Distilasi II... 32

Tabel 2.5 Neraca massa Total... 33

Tabel 2.6 Neraca panas Reaktor... 34

Tabel 2.7 Neraca panas Absorber... 34

Tabel 2.8 Neraca panas Kolom Distilasi I... 35

Tabel 2.9 Neraca panas Kolom Distilasi II... 35

Tabel 2.10 Neraca panas Total... 36

Tabel 2.11 Perincian Luas Area yang Dibangun... 39

Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin... 77

Tabel 4.2 Kebutuhan Air Umpan Boiler... 78

Tabel 4.3 Kebutuhan Air Konsumsi dan Sanitasi... 81

Tabel 4.4 Kebutuhan Total Air Sungai... 82

commit to user

xii

Tabel 4.6 Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan utilitas... 87

Tabel 4.7 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan... 89

Tabel 4.8 Total Kebutuhan Listrik Pabrik... 91

Tabel 4.9 Kebutuhan Bahan Bakar Solar... 93

Tabel 5.1 Perincian Jumlah Karyawan Proses... 112

Tabel 5.2 Perincian Jumlah Karyawan Utilitas... 113

Tabel 5.4 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan... 122

Tabel 5.5 Perincian golongan dan gaji karyawan... 124

Tabel 6.1 Indeks Harga Alat... 132

Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment... 136

Tabel 6.3 Working Capital Investment... 137

Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost... 137

Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost... 138

Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost... 138

Tabel 6.7 General Expense... 139

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Lokasi pabrik…………... 7

Gambar 2.1 Diagram Alir Proses... 25

Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif... 26

Gambar 2.3 Diagram Alir Kuantitatif... 27

Gambar 2.4 Tata Letak Pabrik... 40

Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan Proses... 42

Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air... 82

Gambar 5.1 Struktur organisasi pabrik asetaldehida... 107

Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index... 133

commit to user

xiv

INTISARI

Nur Khasanah dan Putri Nuraini, 2011, Prarancangan Pabrik Asetaldehida dengan Proses Dehidrogenasi Etanol dengan Kapasitas 25.000 ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Tekinik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Pabrik asetaldehida dirancang dengan kapasitas 25.000 ton/tahun. Bahan baku yang digunakan adalah etanol. Pabrik ini direncanakan didirikan di daerah Plesungan, Gondangrejo, Karanganyar, Jawa Tengah, pada tahun 2014 dan mulai beroperasi pada tahun 2015. Asetaldehida banyak digunakan dalam industri kimia, yaitu sebagai bahan intermediete untuk menghasilkan bahan kimia yang lain, antara lain sebagai bahan baku pembuatan asam asetat, n-butanol, 2-hexyl ethanol, pentaerythrytol, trimethyrolpropane, pyridine, pericetic acid,cratonaldehyde,asetat anhidrid, chloral, 1,3-buthylene glycol,asam laktat.

Asetaldehida dibuat dari proses dehidrogenasi etanol dengan katalis Cu-Cr pada kisaran suhu 260-290 oC dan tekanan 1,2 atm dalam Reaktor Fixed Bed Multitube kondisi non isotermal dan non adiabatis. Reaksi berlangsung secara endotermis sehingga diperlukan pemanas dowtherm A. Bahan baku yang dibutuhkan adalah etanol 95% sebanyak 27.626,21 ton/tahun, konversi yang diperoleh sebesar 50% mol. Gas keluar reaktor diserap dengan penyerap air dalam absorber yang kemudian asetaldehida dimurnikan dalam menara distilasi, sehingga diperoleh asetaldehida dengan kemurnian 99,9% berat.

Kebutuhan utilitas meliputi air sungai sebanyak 53,27 m3/jam, bahan bakar (solar) sebanyak 238,99 L/jam, udara tekan sebanyak 45,83 m3/jam dan kebutuhan listrik sebesar 450 kW. Pabrik juga didukung laboratorium untuk menjaga kualitas produk agar sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan.

Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Pabrik direncanakan dibangun di atas tanah seluas 19.900 m2 di daerah Plesungan, Gondangrejo, Karanganyar, Jawa Tengah. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari dan 330 hari per tahun. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 190 orang.

Dari analisa ekonomi diperoleh modal tetap sebesar Rp 116.251.195.620 dan modal kerjanya Rp 669.477.072.064. Biaya produksi total per tahun sebesar Rp 2.402.859.026.497. Pabrik asetaldehida ini termasuk beresiko tinggi karena bahan baku dan produk bersifat mudah terbakar. Analisis kelayakan menunjukkan bahwa Return of Investment(ROI) sebelum dan sesudah pajak sebesar 97,75% dan 73,31 %. Pay Out Time (POT) sebelum dan sesudah pajak selama 0,95 tahun dan 1,24 tahun, Break Even Point(BEP) 49,88 %, dan Shut Down Point (SDP) 45,01%. Sedangkan Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 11,08%. Berdasarkan hasil evaluasi diatas, maka Pabrik Asetaldehida dengan Proses Dehidrogenasi Etanol dengan kapasitas 25.000 ton/tahun dinilai layak didirikan karena memenuhi standar persyaratan

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik

Industri kimia di Indonesia belakangan ini memperlihatkan perkembangan yang cukup baik. Semakin banyak bahan kimia yang diproduksi di dalam negeri baik itu produk Up Stream (hulu), produk Mid Strean (antara/intermediate) maupun produk Down Stream (hilir). Produk antara atau intermediate diperkirakan memiliki prospek pasar yang cukup baik dan sekaligus memiliki peluang investasi yang cukup besar. Sejalan dengan kebijaksanaan pemerintah untuk meningkatkan iklim industri, maka pembangunan industri kimia dasar yang berwawasan masa depan mempunyai prospek yang cukup cerah. Salah satu bahan kimia yang cukup penting adalah Asetaldehida.

Asetaldehida dengan rumus molekul CH3CHO adalah salah satu senyawa

aldehid yang mempunyai sifat cairan tak berwarna, mudah terbakar dan mudah larut dalam air.

Asetaldehida merupakan bahan yang mempunyai kegunaan yang sangat luas dalam industri kimia. Produk ini digunakan dalam industri kimia sebagai bahan intermediate untuk menghasilkan bahan kimia yang lain, antara lain sebagai bahan baku pembuatan asam asetat, n-butanol, 2-hexyl ethanol, pentaerythrytol, trimethyrolpropane, pyridine, pericetic acid,cratonaldehyde,asetat anhidrid, chloral, 1,3-buthylene glycol,asam laktat.( Mc. Ketta, 1954 )

Dengan semakin meningkatnya perkembangan industri petrokimia di Indonesia maka diperkirakan permintaan bahan baku asetaldehida pada tahun-tahun mendatang juga meningkat. Oleh karena itu pabrik asetaldehida perlu didirikan di Indonesia dengan pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut:

 Dapat menghemat devisa negara, dengan adanya pabrik asetaldehida di dalam negeri maka impor asetaldehida dapat dikurangi dan jika berlebih dapat diekspor.

 Dapat memacu berdirinya pabrik-pabrik baru yang menggunakan bahan baku asetaldehida.

 Menggunakan bahan baku etanol yang mudah diperoleh di dalam negeri.

 Dapat menciptakan lapangan pekerjaan baru bagi masyarakat, sehingga dapat

mengurangi pengangguran.

1.2. Kapasitas Rancangan

Dalam menentukan kapasitas rancangan pabrik asetaldehida perlu dipertimbangkan hal-hal sebagai berikut :

1. Ketersediaan bahan baku

Bahan baku yang digunakan untuk membuat asetaldehida yaitu etanol yang diperoleh dari PT. Indo Acidatama. Dengan kapasitas produksi etanol 54.750 ton/tahun, PT. Indo Acidatama diharapkan dapat memenuhi kebutuhan bahan baku untuk pabrik ini.

Data-data kapasitas pabrik yang telah beroperasi penghasil asetaldehida di dunia dapat dilihat pada tabel 1.1 berikut

Tabel 1.1 Data pabrik penghasil asetaldehida di dunia

Pabrik

Kapasitas (ton/tahun) Celanese, Bay City, Texas

Celanese, Bishop, Texas

Celanese, Clear Lake City, Texas Celanese, Pompa, Texas

Eastman, Longview, Texas

Publicker, Philadelphia, Pennsylvania Unio Carbide, Texas

113.500 108.960 227.000 4.540 227.000

31.780 295.100

( sumber : Mc Ketta, 1976 ) 3. Kebutuhan asetaldehida di Indonesia

Data impor asetaldehida di Indonesia sampai tahun 2009 dapat dilihat pada tabel 1.2. berikut

Tabel 1.2. Data impor asetaldehid di Indonesia

Tahun Jumlah (kg)

2005 2006 2007 2008 2009

47.681 45.185 17.479 72.372 3.268

( sumber : Badan Pusat Statistik) Dari data impor asetaldehida hanya dilihat kecenderungannya saja.

Asetaldehida paling banyak digunakan sebagai bahana baku pembuatan asam asetat. Data impor asam asetat di Indonesia sampai tahun 2009 dapat dilihat pada tabel 1.3. berikut

Tabel 1.3. Data impor asam asetat di Indonesia

Tahun Jumlah (kg)

2005 2006 2007 2008 2009

88.704 91.035 81.215 82.286 91.585

Dari data impor asam asetat dapat diperkirakan kebutuhan asam asetat di Indonesia pada tahun 2015 sebesar 65.379 kg. Untuk memenuhi kebutuhan asam asetat tersebut dibutuhkan asetaldehida sebesar 47.944 kg. Dengan demikian dapat diketahui bahwa kebutuhan asetaldehida meningkat.

4. Pabrik asam asetat di luar negeri

Tabel 1.4. Data pabrik asam asetat di luar negeri

Negara Jumlah (juta ton/tahun) Jepang

Amerika Serikat Eropa

0,7 2,5 1,5

(www.wikipedia.com)

Dari data pabrik asam asetat di atas dapat diketahui kebutuhan asetaldehida diluar negeri sebesar 3 juta ton/tahun.

5. Pabrik yang sudah ada di Indonesia

Pabrik asetaldehida yang sudah ada di Indonesia yaitu di PT. Indo Acidatama memproduksi sebesar 20.000 ton/tahun.

Berdasarkan pertimbangan-pertimbangan tersebut, maka kapasitas pabrik yang akan dibangun sebesar 25.000 ton/tahun. Dengan demikian, diharapkan dapat memenuhi kebutuhan asetaldehida dalam negeri dan sebagian diekspor.

1.3. Pemilihan Lokasi Pabrik

Penentuan lokasi pabrik merupakan hal yang penting dalam perancangan suatu pabrik karena merupakan salah satu faktor yang menentukan kelangsungan, perkembangan dan keuntungan pabrik yang akan didirikan secara teknis maupun ekonomis dimasa yang akan datang. Pendirian pabrik direncanakan di daerah Plesungan, Gondangrejo, Karanganyar, Jawa tengah.

Pertimbangan-pertimbangan yang diambil untuk lokasi ini adalah : 1. Sumber bahan baku

Bahan baku merupakan faktor penting dalam penentuan lokasi pabrik. Pabrik asetaldehida ini akan didirikan di daerah Plesungan, Gondangrejo, Karanganyar, Jawa tengah karena dekat dengan sumber bahan baku yaitu etanol. Bahan baku etanol diperoleh dari pabrik etanol PT. Indo Acidatama yang terletak di daerah Janggalan Kemiri, Kebakkramat, Karanganyar, Jawa Tengah. Dengan tersedianya bahan baku yang relatif besar diharapkan kebutuhan bahan baku bisa tersedia.

2. Pasar

Dipilihkan daerah Karanganyar sebagai lokasi pabrik dengan pertimbangan bahwa daerah ini sedang mengalami perkembangan dalam bidang industri sehingga diharapkan kebutuhan akan asetaldehida bisa tercukupi, juga membuka kesempatan berdirinya industri-industri lain yang menggunakan asetaldehida sebagai bahan baku. Selain itu Karanganyar adalah

salah satu kota strategis yang mampu menyalurkan produk ke kota-kota kawasan industri lainnya di Wilayah Jawa Tengah khususnya dan pulau Jawa. 3. Transportasi

Wilayah Karanganyar yang berada di Jawa Tengah merupakan kawasan industri maka jalur perhubungan darat dan udara sudah tersedia. Dengan adanya jalur perhubungan ini maka hubungan antar daerah tidak mengalami hambatan, terutama ke daerah Indonesia bagian Timur.

4. Tenaga Kerja

Tenaga kerja dapat diperoleh dari masyarakat sekitar pabrik. Dengan pendirian pabrik ini diharapkan dapat membuka lapangan kerja baru, sehingga mengurangi pengangguran di Indonesia, terutama di wilayah Karanganyar. 5. Utilitas

Ketersedian air sebagai air baku maupun sebagai air proses telah tercukupi dari sumber-sumber air yang ada di sekitar Karanganyar yaitu sungai Bengawan Solo.

Gambar 1.1 Lokasi pabrik

1.4. Tinjauan Pustaka

1.4.1. Macam-Macam Proses

Secara komersial asetaldehida dapat diproduksi dengan proses sebagai berikut:

1. Hidrasi Asetilen

Asetilen dengan kemurnian yang tinggi diumpankan ke dalam reaktor yang berisi katalis merkuri yang dilarutkan dalam asam sulfat, suhu reaksi dijaga 70-100˚C dan tekanan 15 psi. Konversi per pass 50-60%

C2H2+ H2O → C2H4O ∆H298˚K = 33 kkal/kmol

Lokasi pabrik asetaldehida

Asetilen yang tidak bereaksi dikompresi dan diserap untuk dipisahkan dengan asetaldehida sebelum direcycle ke dalam reaktor. Pemurnian asetaldehida dilakukan dengan cara distilasi. Proses ini dikenal dengan nama proses German. ( Mc Ketta, 1976 )

2. Oksidasi n-butana

n-Butana, udara dan gas recycle dicampur dan dikompresi pada tekanan 100 psig kemudian dipanaskan dalam furnace sampai suhu 370˚C lalu dioksidasi dalam reaktor pada suhu 450˚C. Konversi n-butana per pass 25-35%. Gas hasil reaksi didinginkan dengan larutan formaldehid. Produk diserap dengan air dan n-butana yang tidak bereaksi direcycle ke dalam reaktor. Pemurnian dilakukan dengan distilasi. (Mc Ketta, 1976 )

3. Proses dari etanol Ada 2 proses yaitu :

a.Oksidasi Etanol

C2H5OH + ½ O2→ C2H4O ∆H298˚K = -43 kkal/kmol

Campuran uap etanol dan oksigen dari udara dimasukkan dalam reaktor Fixed Bed Multitube yang berisi katalis silver pada suhu 450-500˚C dan takanan 1 atm. Konversi alkohol per pass 25-35%. Alkohol yang tidak bereaksi dan asetaldehida diserap dari hasil gas dengan alkohol dingin. Asetaldehida dengan etanol dipisahkan dengan distilasi, alkohol direcycle kembali sebagai umpan reaktor. Hasil samping berupa asam asetat, etil asetat,

b. Dehidrogenasi Etanol

C2H5OH → C2H4O + H2 ∆H298˚K = 15 kkal/kmol

Etanol diuapkan dan direaksikan dengan katalis khrom dan tambaga pada tekanan atmosferis dan suhu 260-290˚C. Konversi 30-50%. Gas hasil reaksi dikondensasi dan diserap untuk mengambil alkohol. Pemurnian dilakukan dengan distilasi. Alkohol yang tidak bereaksi direcycle ke dalam proses. ( Mc Ketta, 1976 )

3. Oksidasi Etilen

Proses ini dapat berlangsung dalam satu tahap (one stage process)atau dua tahap (two stage process).

C2H4+ ½ O2→ C2H4O ∆H298˚K = -58 kkal/kmol

a. Proses satu tahap

Oksigen segar dan etilen diumpankan secara terpisah ke dalam reactor Bubble yang berisi larutan katalis. Kandungan oksigen dalam recycle gas dibatasi maksimal 9 % mol. Reaktor beroperasi pada suhu 100-130˚C dan tekanan sekitar 3 atm dengan katalis palladium. Panas reaksi dihilangkan dengan penguapan asetaldehid dan air dari larutan katalis. Konversi etilen per pass 75%.

Gas hasil diserap dengan air utnuk mengkondensasi dan menyerap asetaldehida. Recycle gas digunakan untuk mengambil kembali etilen, tetapi pembuangan gas digunakan untuk menghilangkan gas inert dari sistem. Karena alasan ini, maka dibutuhkan oksigen dan etilen dengan kemurnian

yang tinggi untuk meminimumkan kehilangan etilen. Residu dari scrubber diumpankan ke dalam kolom distilasi. Pada kolom distilasi astaldehida sebagai hasil atas dan residu kolom ini terdiri dari air dan asetaldehida. Proses ini dikenal dengan nama proses Hoechst.

( Mc Ketta, 1976 ) b. Proses dua tahap

Pada proses ini etilen dan oksigen dari udara direaksikan dalam dua reaktor yang terpisah. Reaktor yang digunakan adalah plug flow tubular reactor. Reaksi dilakukan pada 125-130˚C dan tekanan 10 atm dengan katalis palladium, asetaldehida yang terbentuk dari reaktor pertama keluar dengan cara adiabatic flashing dan memanfaatkan panas reaksi. Larutan katalis direcycle ke reaktor kedua atau reaktor oksidasi untuk mengoksidasi garam cupro menjadi cupri. Jumlah cairan yang direcycle dibutuhkan dalam jumlah besar karena kelarutan katalis logam rendah dan hasil asetaldehida per pass dibatasi oleh konsentrasi garam. Konversi etilen per pass 99,5 %.( Mc Ketta, 1976 )

Dari berbagai uraian pembuatan asetaldehida diatas, proses yang dipilih adalah proses dehidrogenasi etanol dengan pertimbangan antara lain, prosesnya cukup ekonomis karena harga etanol yang relatif murah dan beroperasi pada tekanan rendah.

1.4.2. Kegunaan Produk

Asetaldehida merupakan produk antara yang banyak digunakan untuk memproduksi produk turunannya, antara lain:

1. Bahan baku pembuatan asam asetat 2. Bahan baku pembuatan n-butanol 3. Bahan baku pembuatan 2-hexyl ethanol 4. Bahan baku pembuatan pentaerythrytol 5. Bahan baku pembuatan trimethyrolpropane 6. Bahan baku pembuatan pyridine

7. Bahan baku pembuatan pericetic acid 8. Bahan baku pembuatan cratonaldehyde 9. Bahan baku pembuatan asetat anhidrid 10. Bahan baku pembuatan chloral

11. Bahan baku pembuatan 1,3-buthylene glycol, 12. Bahan baku pembuatan asam laktat.

( Mc Ketta, 1954 )

1.4.3. Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan produk

A. Bahan Baku Etanol

a. Sifat fisis

Rumus molekul : C2H5OH

Tidak berwarna (jernih)

Berat molekul : 46,07

Titik didih(1 atm), ˚C : 78,32

Suhu kritis, ˚C : 243,1

Tekanan kritis,atm : 63,1

Density kritis,gr/cm3 : 0,7893

Panas penguapan,kj/kg : 839328,717 Panas pembentukan,kj/kg : -270710,708 Kapasitas panas (Cp),kj/kg K : 0,579 Viskositas pada 20˚C, N.s/m2 : 1,17 b. Sifat kimia

 Atom hidrogen dari hidroxyl group dapat diganti dengan metal aktif membentuk methal ethoxide

Reaksi: 2C2H5OH + 2M → 2C2H5OM +H2

Misal reaksi antar alkohol dengan NaOH C2H5OH + 2NaOH → C2H5ONa +H2O

Sodium ethoxide

 Beradisi dengan asetilen membentuk ethyl vinil ether Reaksi : C2H5OH + HC=CH→ C2H5OCH=CH2

 Bereaksi dengan asam organik dan asam anorganik membentuk ester Reaksi : C2H5OH + H2SOa → C2H5OSO3H +H2O

 Ethyl alkohol dapat langsung membentuk ethyl asetat dengan melalui acetaldehydekemudian dikondensasikan

Reaksi : CH3CH2OH → CH3CHO + H2

2 CH3CHO → CH3COOCH2CH3

 Dehidrogenasi ethyl alkohol membentuk acetaldehyde Reaksi : CH3CH2OH → CH3CHO + H2

 Ethyl alkohol bereaksi dengan sodium hypociari membentuk

cloroform Reaksi :

CH3CH3OH + NaOCl → CHaCHO + NaCl + H2O

CH3CH3OH + 3NaOCl → CCl2CHO + 3NaOH

CCIaCHO + NaOH CHCI3 + HCOONa

B. Produk

1. Asetaldehida a. Sifat Fisis

Rumus molekul : CH3CHO

Berat molekul : 44

Titik didih (1 atm),°C : 20,16 Titik lebur,°C : -123,5 Density cair, gr/cm3 : 0,778

Panas peleburan, kj/kg : 71129,552 Panas penguapan, kj/kg : 581588,692 Suhu kritis, K : 461,0 Tekanan kritis, atm : 63,22 b. Sifat Kimia

Asetaldehida adalah senyawa yang sangat reaktif, yang secara umum dipakai pada bidang manufaktur. Reaksi oksidasi, reduksi, kondensasi, polimerisasi dan adisi adalah contoh-contoh reaksi kereaktifannya.

 Oksidasi

Oksidasi acetaldehyde fase cair dengan udara (oksigen) merupakan reaksi yang penting dalam industri. Kebanyakan asam asetat banyak diproduksi melalui cairan ini. Reaksi oksidasi adalah reaksi rantai dimana asam perasetat dihasilkan dan kemudian bereaksi dengan asetaldehida untuk menghasilkan asam asetat melalui monoperasetat (AMP)

Reaksi :

CH3CHO + O2 → CH3COOH

CH3COOH +CH3CHO → AMP

AMP → 2CH3COOH  Reduksi

Reduksi terhadap gugus karbonil (C=0) menjadi alkohol mudah terjadi. Banyak jenis katalis yang mungkin digunakan, diantaranya platina dan asam kloropfatinat atau dari ammonium kloropfatinat, raney nikel, palladina.

 Reaksi Kondensasi

Larutan basa encer menyebabkan asetaldehida mengalami aldol kondensasi menjadi asetadol. Aldol kondensasi adalah reaksi yang sangat umum clan acetaldehyde.

Reaksi : 2CH3CHO + OH → CH3CHOHCH2CHO

Asetakiol adalah intermediate penting dalam pembuatan butyraldehyde dan 1-3 butanol melalui asetaldehida dan juga dalam pembuatan 1,3-butanediol. Juga reaksi yang penting adalah aldol acetaldehyde dengan formaldehid berlebihan yang merupakan bagian dari pembuatan pentarythritolC(CH20H)4secara komersial.  Polimerisasi

Sedikit asam mineral akan mengkatalisasi rimetrisasi aldehida menjadi garaidehid pada suhu ruang. Jika asetaldehida dititrasi dengan HCl kering pada suhu rendah tetiamer, metacetaldehyde atau metaldehid akan terbentuk. Kemudian akan berubah kembali menjadi acetaldehyde dan paraldehid dengan membiarkannya pada 60-65°C selama beberapa hari. Peristiwa ini

dinamakan depolimerisasi. Depolimerisasi akan sempuna dengan pemanasan pada tabung seal.

 Reaksi Adisi

Meskipun sedikit acetaldehyde (kecuali cloral dan halogenased aldehid yang lain) yang membentuk hidrat yang dapat diisolasikan, suatu larutan encer acetaldehyde mengandung hidrat acetaldehyde (gem-diol) dalam keseimbangannya.

Reaksi : CH3CHO + H20 → CH3CH(OC2H5)

Dengan cara yang sama acetaldehyde sedikit terbentuk dan reaksi dengan g1ycol dan dengan senyawa polihidraksi yang lain. Reaksi adisi merkaptal terhadap acetaldehyde akan membentuk merkaptal (CH3CHCSR)2 dimana suffat analog dengan asefial juga dibuat dengan mereaksikan acetaldehyde, dengan alkohol pada fase uap tanpa katalis.

2. Hidrogen a. Sifat Fisis

Rumus molekul : H2

Berat molekul : 2,016 Titik didih (1 atm), oC : -252

Titik lebur (1 atm), oC : -254,2

Tekanan kritis, atm : 32,57 Densitas cair, kg/m3 : 71

Pada suhu kamar dan tekanan atmosferis, H2 berbentuk gas.

b. Sifat Kimia

 H2 dapat digunakan untuk berbagai macam reaksi

hidrogenasi dan reaksi – reaksi yang lain.

1.4.4. Tinjauan Proses secara Umum

Reaksi pembentukan asetaldehida salah satunya adalah reaksi dehidrogenasi dimana gugus H dilepaskan dalam bentuk gas H2 dari ikatan dalam

etanol (C2H5OH) sehingga didapat produk yang relatif lebih reaktif berupa

asetaldehida dengan rumus molekus C2H4O. Asetaldehida secara komersial dibuat

dengan dehidrogenasi fase uap etanol. Reaksi:

260 - 290°C

C2H5OH(g) CH3CHO(g) + H2 ΔHr = 15 kkal/kmol

Etanol diuapkan dan direaksikan diatas katalis chrom clan tembaga pada tekanan atmosfer dan suhu 260 - 290°C. Konversi 50 %. Pada suhu tersebut kondisi reaktan adalah fase gas maka digunakan reaktor jenis Fixed Bed multitube.Pada reaksi ini digunakan bahan baku etanol yang banyak terdapat dipasaran berupa etanol dengan kadar minimal 95 % yaitu etanol yang diproduksi dari

pabrik-pabrik yang ada di Indonesia. Reaksi katalitis berlangsung dalam 5 tahap, yaitu sebagai berikut :

1. Difusi dari molekul zat pereaksi pada permukaan katalis. 2. Adsorbsi dari zat pereaksi pada permukaan.

3. Reaksi pada permukaan. 4. Desorpsi dari zat hasil.

5. Difusi dari zat hasil ke dalam fase gas.

Dalam hal ini langkah 1 dan 5 dapat diabaikan karena kecepatan difusi sangat cepat. Sedangkan pengendali terbesar pada reaksi ini adalah reaksi permukaan.

commit to user

20

BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku

Etanol

Kenampakan : Cair

Warna : Jernih

Kemurnian : 95% berat

Impuritas : H2O ( 5% berat )

Berat jenis : 0,8160 - 0,7937 g/cm3

Viskositas : 1,32 - 1,22 kg/l.dt

2.1.2. Spesifikasi Produk

Asetaldehida

Kenampakan : Cair ( tekanan 1,95 atm )

Warna : Jernih

Kemurnian : 99,9% berat

Impuritas : Etanol ( 0,1% berat ) Berat Jenis : 0,7801 g/cm3

Viskositas : 0,12 - 0,16 kg/l.dt

Rumus Molekul : Cr-Cu Kenampakan : Butiran bola

Diameter : 0,0051 m

Bulk density : 67 (kg/m3)

2.2. Konsep Proses

2.2.1. Dasar Reaksi

Asetaldehida secara komersial dibuat dengan cara dehidrogenasi fase uap ethyl alcohol.

Reaksinya :

CH3CH2OH CH3CHO + H2

ΔHr298= 15 kkal

Etanol diuapkan dan direaksikan diatas katalis chrom clan tembaga pada tekanan 1,2 atm dan temperatur 260-290˚C. Pada suhu tersebut kondisi reaktan adalah fase gas, maka digunakan reaktor jenis fixed bed.

Reaksi bersifat endotermis dengan demikian diperlukan adanya tambahan panas dari luar untuk mempertahankan suhu didalam reaktor. Dalam hal ini digunakan dowtherm sebagai pemanas dan untuk mendapatkan transfer panas yang baik, maka dipilih reaktor jenis fixed bed multitube.

Pada reaksi ini digunakan bahan baku etanol yang didapat dari PT.Indo Acidatama dengan kadar 95%.

260–290˚C Cu-Cr

2.2.2. Mekanisme Reaksi

Reaksi katalitik berlangsung dalam 5 tahap sebagai berikut: 1. Difusi dari molekul zat pereaksi pada permukaan katalis

2. Adsorbsi dari zat pereaksi pada permukaan 3. Reaksi pada permukaan

4. Desorpsi dari zat hasil pada permukaan 5. Difusi dari zat hasil ke dalam fase gas.

Dalam hal ini langkah 1 dan 5 dapat diabaikan karena kecepatan difusinya sangat cepat.

Model mekanisme reaksi: Reaksi Utama:

CH3CH2OH CH3CHO + H2

A B C

Adsorpsi : A + S AS

Reaksi permukaan : AS BS + C

Desorpsi : BS B + S Penyusunan persamaan kecepatan reaksi :

B C

A k P

k

rs ₂.  _2. .

Cu-Cr

k1

k-1

k2

k-2

k3

V A A P k k kad   . 1 1   

_A kad.P_A.v

v B B P k k kd     3

3 _{k P v}

B d

B 

  . .

_A B_V 1

kad.P_A._V kd.P_B.v_V 1

_V



kad.P_A kd.P_B 1



1



. . 1



1

 



B A kd P

P kad v



rsk₂._Ak_2.PC.B

k₂.kad.P_A._V k_2.PC.kd.PB.v

Ke kd k kad k P kd P kad P P k k P kd P kad P kad k B A B C d B A A           . . 1 . . 1 . . . . 1 . . 1 . . . 2 2 2 2



kad P k P



k kad k Ke P P P kad k B d A C B A           _  . . . 1 . . ₂ 2



A d B



C B A P k P kad Ke P P P k . . 1 ) . (    

2.2.3. Kondisi Operasi

1. Tinjauan Kinetika

Kecepatan reaksi pembentukan asetaldehida ditinjau dari segi kinetika dinyatakan sebagai berikut :

CH3CH2OH CH3CHO + H2

A B C Persamaan kecepatan reaksi :

rs =



A d B



C B A P k P kad Ke P P P k . . 1 ) . (    dengan:

lnk = (17.900 – 5810,5/T) lnKad = (-1.175 + 1166,6/T) lnKd = (1.057 + 690,2/T) lnKe = (11.82 – 6189,1/T)

(The Canadian Journal of Chemical Engineering, vol.57, April, 1979)

Keterangan :

rs : Kecepatan reaksi, (mol / kgcat.jam) PA : Tekanan parsial etanol, (atm)

PB : Tekanan parsial asetaldehida, (atm)

PC : Tekanan parsial H2, (atm)

k : Konstanta kecepatan reaksi, (jam-1)

KAD : Konstanta kesetimbangan adsorpsi, (atm)

KD : Konstanta kesetimbangan desorpsi, (atm)

T : Temperatur, (K)

2. Tinjauan Termodinamika

Reaksi yang terjadi adalah :

CH3CH2OH(g) CH3CHO(g) + H2(g)

ΔHr298= ΔHfoproduk- ΔHforeaktan

= -39,72 – (-54,23) = 15 kkal

Ternyata ΔH menunjukkan harga positif, maka reaksinya bersifat endotermis.

Apabila ditinjau dari energi Gibbs (ΔGfo): GfoC2H5OH = - 31.46 kkal/mol

GfoC2H4O = - 40,23 kkal/mol

GfoH2 = 0 kkal/mol

ΔGfo = ΔGfoproduk- ΔGforeaktan

= ( -40,23 + 0) – (-31,46) = -8,77 kkal

ΔGfo = -RT ln K K298 = exp (ΔGfo/RT)

= exp (-8,77 / 0,001987*298) = 2.706.148,164

2.3. Diagram Alir Proses

Diagram alir proses dapat dilihat pada gambar 2.1.

2.3.1. Diagram Alir Kualitatif

Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada gambar 2.2.

2.3.2. Diagram Alir Kuantitatif

s. a c. id d ig ilib .u n s. a c o m m it t o u ser T-01 R-01 ABS-01 MD-02 MD-01 30°C 1 atm 1 2 3 4 5 6 T-02 7 8 9 10 11

P= 1,2 atm T= 290C

P= 1,2 atm T= 76,05C

P= 1,08 atm T= 70C

P= 1,08 atm T= 35C

P= 1,08 atm T= 35C

P= 1,95atm T= 94,66C

P= 1,95atm T= 40C

P= 1,95atm T= 115,27C

P= 1atm T= 95,51C

P= 1atm T= 78,11C

P= 1atm T= 100,11C P= 1,08 atm

T= 41,14C

T= 39,6C

C2H5OH

H2O

C2H4O

C2H5OH

H2O

H2

C2H4O

C2H5OH

H2O

H2

C2H4O

C2H5OH

H2O

C2H4O

C2H5OH

H2O

C2H4O

C2H5OH

C2H4O

C2H5OH

H2O

C2H4O

C2H5OH

H2O

C2H5OH

2.3.3. Langkah Proses

Secara garis besar proses pembuatan asetaldehida dengan proses dehidrogenasi etanol terdiri dari tiga tahap, yaitu :

1. Penyiapan Bahan Baku 2. Reaksi Dehidrogenasi Etanol

3. Pemisahan dan Pemurnian Etanol sisa

1. Persiapan Bahan Baku

Tahap ini bertujuan untuk menyiapkan umpan reaktor pada fase gas dengan suhu 290˚C dantekanan 1,2 atm dari etanol cair suhu 30oC.

Etanol disimpan dalam tangki penyimpanan etanol (T–01) yang berbentuk silinder tegak dengan tutup conical pada fase cair suhu 30oC dan tekanan 1 atm. Etanol dari tangki penyimpanan dicampur dengan campuran recyclekemudian diuapkan dalam vaporiser (VP-01).

Keluar dari vaporiser kemudian feed gas dipanaskan dalam heater (HE–01) dengan media pemanas dowtherm A sehingga suhunya sesuai dengan kondisi umpan reaktor (290oC, 1,2 atm).

2. Reaksi Dehidrogenasi Etanol

Proses dehidrogenasi etanol dilangsungkan dalam reaktor fixed bed multitube katalitik untuk menghasilkan asetaldehida. Reaktor beroperasi pada kondisi non isothermal, suhu umpan reaktor 290oC dan tekanan 1,2 atm,

Gas umpan reaktor masuk kedalam reaktor (R-01) melalui pipa pemasukan umpan yang terdapat pada bagian atas dari reaktor dan kemudian dikontakkan dengan katalis Cr-Cu dalam tubedalam reaktor.

Reaksi yang terjadi :

C2H5OH C2H4O + H2

Konversi reaksi dalam reaktor yaitu 50 %. Reaksi tersebut endothermic, panas reaksi disuplai dengan mengalirkan dowtherm A melalui sela-sela tube dalam shell. DowthermA masuk pada suhu 400˚Cmelalui pipa pemasukan pada bagian atas shell.

3. Pemurnian Asetaldehida dan Isolasi Etanol

Pemisahan dan pemurnian produk dilakukan melalui dua tahapan yaitu:

a. Pemurnian Asetaldehida

Pemurnian asetaldehida dimaksudkan untuk mendapatkan asetaldehida dengan spesifikasi sesuai dengan pasaran. Produk keluar reaktor didinginkan dalam cooler (CO–01) dengan menggunakan cairan hasil bawah absorber sehingga diperoleh suhu 108,16 oC yang kemudian didinginkan lagi dalam

cooler(CO-02 dan CO-03) hingga suhunya menjadi 70oC.

Gas dari cooler kemudian dimasukkan ke dalam absorber (AB-01) yang beroperasi pada tekanan 1,08 atm. Gas keluaran absorber yang berupa hidrogen dimanfaatkan sebagai bahan bakar boiler sedangkan cairan produk bawah absorber kemudian dialirkan ke menara distilasi I (MD-01) pada suhu

bubble pointnya 94,66oC dan tekanan 1,95 atm untuk memurnikan asetaldehida. Kondisi atas kolom adalah 40oC, 1,95 atm. Produk asetaldehida

yang didapat memiliki kemurnian 99,9% yang kemudian disimpan dalam tangki penyimpanan yang berbentuk silinder horisontal dengan head berbentuk torisphericalpada fase cair suhu 30oC dan tekanan 1,95 atm. b. Isolasi Etanol

Isolasi etanol bertujuan untuk mengambil sisa etanol yang tidak bereaksi untuk direcycle. Produk bawah kolom distilasi I digunakan sebagai umpan kolom distilasi II. Hasil atas kolom didinginkan dengan kondensor dan didapatkan etanol dengan kemurnian 95% yang kemudian direcycle. Sedangkan pada bagian bawah kolom distilasi II, cairan sebagian dialirkan ke dalam cooler, sedangkan sebagian lagi berupa etanol dan air dalam jumlah sedikit dibuang sebagai waste.

2.4. Neraca Massa dan Neraca Energi

2.4.1. Neraca Massa

Basis :1 jam operasi Satuan : kg

1. Neraca Massa di Reaktor

Tabel 2.1 Neraca Massa di Reaktor

Komp.

Input output

Arus 2 Arus 3

Kg/jam Kgmol/jam Kg/jam Kgmol/jam

H2 0 0 143,4804 71,7402

C2H4O 3,1566 0,0717 3159,7254 71,8119

C2H5OH 6600,0984 143,4804 3300,0492 71,7402

H2O 344,2603 19,1256 344,2603 19,1256

Jumlah 6947,5153 162,6777 344,2603 234,4179

Total massa 6947,5153 6947,5153

2. Neraca Massa di Absorber

Tabel 2.2 . Neraca Massa Absorber

Komp.

Input Output

Arus 3 Arus 11 Arus 4 Arus 5

Kg/jam Kgmol/jam Kg/jam Kgmol/jam Kg/jam Kgmol/jam Kg/jam Kgmol/jam

H2 143,4804 71,7402 0 0 143,4804 71,7402 0 0

C2H4O 3159,7254 71,8119 0 0 3,1597 0,0718 3156,5657 71,7401

C2H5OH 3300,0492 71,7402 32,4017 0,7044 9,7502 0,2120 3322,7007 72,2326 H2O 344,2603 19,1256 7105,7521 394,7640 0,3443 0,0191 7449,6681 413,8705 Jumlah 6947,5153 234,4179 7138,1538 395,4684 156,7346 72,0431 13928,9345 557,8432 Total

massa 14085,6691 14085,6691

3. Neraca Massa Kolom Distilasi I

Tabel 2.3. Neraca Massa Kolom Distilasi I

Komp.

Input Output

Arus 5 Arus 6 Arus 7

Kg/jam Kgmol/jam Kg/jam Kgmol/jam Kg/jam Kgmol/jam

C2H4O 3156,5657 71,7401 3153,4091 71,6684 3,1566 0,0717

C2H5OH 3322,7007 72,2326 3,1566 0,0686 3319,5441 72,1640

H2O 7449,6681 413,8705 0 0 7449,6681 413,8705

Jumlah 13928,9345 557,8432 3156,5657 71,73700 10772,368

8

486,1062

Total

4. Neraca Massa Kolom Distilasi II

Tabel 2.4. Neraca Massa Kolom Distilasi II

Komp.

Input Output

Arus 7 Arus 8 Arus 9

Kg/jam Kgmol/jam Kg/jam Kgmol/jam Kg/jam Kgmol/jam

C2H4O 3,1566 0,0717 3,1566 0,0717 0 0

C2H5OH 3319,5441 72,1640 3286,3487 71,4424 33,1954 0,7216

H2O 7449,6681 413,8705 169,8524 9,4362 7279,8157 404,4342

Jumlah 10772,3688 486,1062 3459,3577 80,9503 7313,0111 405,1558

Total

s. a c. id d ig ilib .u n s. a c. id c o m m it t o u ser 34

Komponen Berat molekul

Kg/jam Kgmol/jam Kg/jam Kg/jam Kg/jam

H₂ 2 0 0 m 143,4804 0 0

C₂H₄O 44 0 0 m 3,1597 3.153,4091 0

C₂H₅OH 46 3.313,7497 m 7,2038 m 9,7502 m 3,1566 0,7937

H₂O ₁₈ m 174,4079 m9,6893 _{0,3443 0} m 174,0636

Jumlah 3.488,1576 m 81,7274 m 156,7346 3.156,5657 m174,8573

Total

m 72,0431 m71,7370 m 9,6875

3.488,1576 3.488,1576

output

0,2120 0,0686 0,0173

0,0191 0 m 9,6702

m 71,7402 0 0

0,0718 m 71,6684 0

Arus 1 Arus 4 Arus6 Arus 10

Kgmol/jam Kgmol/jam Kgmol/jam

Input

2.4.2. Neraca Panas

Basis : 1 jam operasi Satuan : kJ

1. Neraca Panas Reaktor

Tabel 2.6 Neraca Panas Reaktor

Komponen Input(kj/jam) Output ( kj/jam )

H2 0 5,4269E+05

C2H4O 2,1003E+03 1,9780E+06

C2H5OH 5,4064E+06 2,5439E+06

H2O 1,9445E+05 1,8404E+05

panas reaksi 4913486,323

Pemanas 4,5593E+06

Total 1,0162E+07 1,0162E+07

2. Neraca Panas Absorber

Tabel 2.7 Neraca Panas Absorber

Komponen

input (kj/jam) output (kj/jam)

gas in (T=70oC)

cairan in (T=35oC)

gas out (T=35oC)

cairan out (43,18oC)

H2 93172,7934 0,0000 20651,6265 0,0000

C2H4O 187800,3017 0,0000 40,5330 136124,2350

C2H5OH 224326,0211 761,4515 142,0262 142455,4517

H2O 29056,8342 297922,5901 6,4383 533619,6814

Total 534355,9504 298684,0416 20840,6239 812199,3681

3. Neraca Panas Kolom Distilasi I

Tabel 2.8 Neraca Panas Kolom Distilasi I

Input kj/jam Output kj/jam

Umpan cair masuk 3.281.931,5532 Panas distilat 109.015,2721 Q reboiler 3.033.004,2696 Panas cairan bottom 3.554.167,0346

Q condenser 2.651.753,5161

Jumlah 6.314.935,8228 Jumlah 6.314.935,8228

4. Neraca Panas Kolom Distilasi II

Tabel 2.9 Neraca Panas Kolom Distilasi II

Input kj/jam Output kj/jam

umpan cair masuk 2.764.359,0927 panas distilat 477.869,0187 Q reboiler 17.524.736,4718 panas cairan bottom 2.284.125,286

Total

Q condenser 17.527.101,2602

s.

a

c.

id

d

ig

ilib

.u

n

s.

a

c

o

m

m

it

t

o

u

ser

Komponen arus 1 (kj/jam) panas dibangkitkan (kj/jam) Panas terkonsumsi (kj/jam) arus 4 (kj/jam) arus 6 (kj/jam) arus 10 (kj/jam)

H₂ 0 20.651,63 0 0

C₂H₄O 0 40,533 3.362,298 0

C

2H5OH 4.318,453 142,026 4,157 1,229

H₂O 890,869 6,438 0 890,024

Qpemanas 4.56E+10

Qreaksi 4.913.486,323

Q kondenser1 1.816.440,92 Q kondenser2 17.527.101,26 Q reboiler1 2.197.691,673

Q reboiler2 17.524.736,47

Jumlah 5.209,322 2.43E+11 24.257.028,5 20.840,62 3.366,455 891,254 Total panas 2,43E+07 2,43E+07

2.5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan

2.5.1. Tata Letak Pabrik

Tata letak pabrik adalah pengaturan atau penyusunan proses dan fasilitas pabrik sehingga pabrik dapat berfungsi dengan efektif, efisien dan aman. Untuk mendapatkan kondisi yang optimal, maka perlu dipertimbangkan hal-hal sebagai berikut:

1. Pabrik asetaldehida ini merupakan pabrik baru (bukan pengembangan) sehingga dalam penentuan tata letak pabrik tidak dibatasi oleh bangunan yang ada.

2. Perlu disediakan area perluasan produksi yang tidak jauh dari proses yang lama.

3. Faktor keamanan terutama bahaya kebakaran, ledakan, asap/gas beracun. Maka dalam merencanakan lay out selalu diusahakan untuk memisahkan sumber api dan panas dari sumber bahan yang mudah meledak. Unit-unit proses dikelompokkan agar memudahkan pengalokasian bahaya kebakaran yang mungkin terjadi.

4. Sistem konstruksi yang digunakan adalah outdoor untuk menekan biaya bangunan gedung, sedangkan jalannya proses dalam pabrik tidak dipengaruhi perubahan musim.

5. Fasilitas untuk karyawan, seperti mushola, kantin dan sebagainya diletakkan ditempat yang strategis sehingga tidak mengganggu jalannya proses.

6. Jarak antara pompa dan peralatan proses harus diperhitungkan agar tidak mengalami kesulitan dalam melakukan pemeliharaan dan perbaikan.

7. Disediakan tempat untuk pembersihan alat agar tidak mengganggu peralatan yang lain.

8. Jarak antar unit proses yang satu terhadap unit proses yang lain diatur hingga tidak saling mengganggu.

9. Alat kontrol supaya diletakkan pada kondisi yang mudah diawasi. Tabel 2.11. Perincian luas area yang dibangun

Bangunan Luas, m

2

Luas, ft2 F U D Lumen

Pos keamanan 30 322.91 20.00 0.42 0.75 20502.18789

Parkir 500 5381.82 10.00 0.49 0.75 146444.1992

Musholla 100 1076.36 20.00 0.55 0.75 52187.38735

Kantin 100 1076.36 20.00 0.51 0.75 56280.51576

Kantor 1000 10763.65 35.00 0.60 0.75 837172.672

Poliklinik 100 1076.36 20.00 0.56 0.75 51255.46971

Ruang kontrol 200 2152.73 40.00 0.56 0.75 205021.8789

Laboratorium 400 4305.46 40.00 0.56 0.75 410043.7577

Proses 4000 43054.59 30.00 0.59 0.75 2918955.563

Utilitas 2000 21527.30 10.00 0.59 0.75 486492.5939

Ruang

generator 200 2152.73 10.00 0.51 0.75 56280.51576

Bengkel 300 3229.09 40.00 0.51 0.75 337683.0946

Safety 300 3229.09 41.00 1.51 1.75 50101.37305

Gudang 500 5381.82 5.00 0.51 0.75 70350.64471

Pemadam 200 2152.73 20.00 0.51 0.75 112561.0315

Jalan dan

taman 1000 10763.65 5.00 0.55 0.75 130468.4684

Area

perluasan 4000 43054.59 5.00 0.57 0.75 503562.5095

Luas bangunan + taman = 14.930 m2

Jika luas prasarana jalan 25% dari luas tersebut, maka: Luas tanah total =

75 , 0

930 . 14

= 19.906,67 m2

taman garasi Pos jaga proses G ud an g ba ha n b ak u G ud an g pro du k Area perluasan parkir kantin kantor mushola klinik Control room taman laboratorium bengkel safety utilitas taman ta m an P em ad am ke ba ka ra n Jalan raya Ja la n u ta m a Power plant Pos jaga

2.5.2. Tata Letak Peralatan

Tata letak peralatan proses adalah tempat kedudukan dari alat-alat yang digunakan dalam proses produksi. Tata letak alat-alat proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga :

1. Mengefektifkan penggunaan luas lantai. 2. Kelancaran proses produksi terjamin.

3. Jika peralatan proses diatur sedemikian rupa maka urut-urutan proses produksi dapat berjalan dengan lancar.

TATA LETAK PERALATAN PROSES

T-01

4 8 16

1

2

3

5

12

9

17

14 15

T-0

4

T-0

2 T-03

10

11 13

18 6 7

Keterangan:

T : Tangki Penyimpan 1 : Vaporizer

2 : Separator 3 : Heater-01 4 : Reaktor 5 : Cooler-01 6 : Cooler-02 7 : Cooler-03 8 : Absorber 9 : Accumulator-01 10 : Kondenser-01 11 : Menara Distilasi-01 12 : Reboiler-01

13 : Cooler-04 14 : Accumulator-02 15 : Condenser-02 16 : Menara Distilasi-02 17 : Reboiler-02

BAB III

SPESIFIKASI ALAT

3.1. Reaktor

Kode : R-01

Tipe : Fixed Bed Multitube

Fungsi : Mereaksikan Etanol membentuk Asetaldehida dengan proses dehidrogenasi

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 gradeC Kondisi operasi : - Suhu : 290oC

- Tekanan : 1,2 atm

Spesifikasi :

Diameter luar pipa : 0,0381 m Diameter dalam pipa : 0,0356 m Jumlah pipa : 1882 buah Triangular pitch : 0,0476 m

Clearance : 0,0095 m

Diameter dalam shell : 2,3114 m

Tinggi : 3,37 m

Tebal shell : 0,0063 m

Tipe head :Torispherical Dished Head

Jarakbaffle : 0,5778 m Waktu tinggal reactor : 1,37 detik

Jumlah : 1

Katalis :

Jenis : Cr-Cu

Bentuk : Bola ( spherical) Diameter katalis : 0,0053 m

E : 0,5

ρBulk : 67 kg/m3

Pemanas : Dowtherm A

Isolasi :

Bahan isolasi : Asbestos

Tebal isolasi : 0,5313 m

3.2. Absorber

Nama alat : Absorber

Kode : AB-01

Tipe : Menara bahan isian ( packed tower )

Fungsi : Menyerap gas C2H4O dengan penyerap H2O dari

hasil reaktor ( R-01 ).

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 gradeC Kondisi operasi : - Suhu gas : 70oC - 35oC

- Suhu cairan : 35oC – 43,18oC

- Tekanan : 1,08 atm

Spesifikasi :

Diameter : 1,18 m

Tinggi : 21,62 m

Tebal shell : 0,0047 m

Tipe head : Torispherical Dished Head Tebal head : 0,0063 m

Jumlah : 1

Bahan isian :

Bentuk : Raschig ring

Nominal size : 2 in

Bahan : ceramic

Packing factor : 65 Isolasi

Bahan isolasi : Asbestos Tebal isolasi : 0,0838 m

3.3. Kolom Distilasi

3.3.1. Kolom Distilasi I

Kode : MD-01

absorber.

Jenis : Kolom distilasi sieve tray. Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 gradeC Kondisi operasi :

· Kolom bagian atas

Suhu : 40oC

Tekanan : 1,95 atm · Kolom bagian bawah

Suhu : 115,03oC

Tekanan : 1,95 atm Spesifikasi :

Diameter : 0,91 m Tebal shell : 0,0079 m Tebal head : 0,0063 m

Tipe head : Torispherical Dished Head Tinggi menara : 13,36 m

Jumlah : 1

Lokasi umpan : 7 Spesifikasi plate:

· Kolom bagian atas Jumlah plate : 7

Diameter lubang : 0,005 m Lubang pitch : 0,0135 m Jumlah lubang : 2334 lubang Bahan plate : Mild steel Jarak antar plate : 0,4 m Tebal plate : 0,005 m · Kolom bagian bawah

Jumlah plate : 12 Diameter plate : 0,7672 m Diameter lubang : 0,005 m Lubang pitch : 0,013 m Jumlah lubang : 1649 lubang Bahan plate : Mild steel Jarak antar plate : 0,4 m Tebal plate : 0,005 m

3.3.2. Kolom Distilasi II

Kode : MD-02

Tipe : Menara plate( tray tower ).

Fungsi : Untuk memisahkan C2H5OH dari cairan MD I untuk

direcycle.

Kondisi operasi :

· Kolom bagian atas

Suhu : 78,11oC

Tekanan :1 atm · Kolom bagian bawah

Suhu : 100,11oC

Tekanan : 1 atm Spesifikasi :

Diameter : 1,83 m

Tebal shell : 0,0079 m Tebal head : 0,0063 m

Tipe head : Torispherical Dished Head Tinggi menara : 23,83 m

Jumlah : 1

Lokasi umpan : 8 Spesifikasi plate:

· Kolom bagian atas Jumlah plate : 8

Diameter plate : 1,8345 m Diameter lubang : 0,005 m Lubang pitch : 0,014 m Jumlah lubang : 10226 lubang

Bahan plate : Mild steel Jarak antar plate : 0,5 m Tebal plate : 0,005 m · Kolom bagian bawah

Jumlah plate : 21

Diameter plate : 1,8345 m Diameter lubang : 0,005 m Lubang pitch : 0,0135 mm Jumlah lubang : 5456 lubang Bahan plate : Mild steel

Jarak antar plate : 0,5 m Tebal plate : 0,005 m

3.4. Tangki

3.4.1. Tangki Penyimpan Etanol ( T-01 )

Kode : T-01

Tipe : Silinder vertikal dengan conical roofdan flat bottom Fungsi : Menyimpan etanol selama 30 hari

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 Grade C Kondisi penyimpanan : - Suhu : 30oC

Spesifikasi :

Diameter : 24,3840 m

Tinggi : 9,1440 m

Tebal shell : Course 1 : 0,0333 m

Course 2 : 0,0317 m

Course 3 : 0,0286 m

Course 4 : 0,0270 m

Course 5 : 0,0238 m Tebal head : 0,0127 m

Tinggi head : 2,4686 m Tinggi tangki : 11,6125 m

Jumlah : 1

3.4.2. Tangki Penyimpan Asetaldehida ( T-02 )

Kode : T-02

Tipe : Silinder horisontal dengan torispherical headdan flat bottom

Fungsi : Menyimpan Asetaldehida selama 30 hari Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 Grade C

Kondisi penyimpanan: - Suhu : 30oC

Spesifikasi :

Diameter : 6,0960 m Panjang : 36,5760 m Tebal head : 0,0159 m Tinggi head : 1,3991 m Panjang tangki: 36,5760 m

Jumlah : 1

3.5. Heat Exchanger

3.5.1. Heater-01

Kode : HE-01

Fungsi : menaikkan suhu produk fase gas vaporiser sebagai umpan reaktor

Tipe :Shell and Tube Heat Exchanger Bahan konstruksi : Carbon steel

Luas transfer : 65,4172 m2

Kondisi Operasi : -Hot fluid : 301,53 °C – 254,05°C - Cold fluid : 85,04 °C – 290 °C Spesifikasi :

Shell Side( Fluida Dingin ) : hasil vaporizer (VP-01)

-Passes(n) : 1

-Pressure Drop: 0,0642 Psi Tube Side( Fluida Panas ) : Dowtherm A

- OD : 0,0381 m

- ID : 0,0297 m

- BWG : 8

- Pitch : 0,0476 m

-Passes (n) : 2

-Pressure Drop: 0,0656 Psi

- Jumlah pipa (Nt): 170

3.5.2. Cooler-01

Kode : CO-01

Fungsi : mendinginkan hasil bawah reaktor (R-01) untuk dialirkan ke absorber (AB-01)

Tipe : Shell and Tube Heat Exchanger Bahan konstruksi : Carbon steel

Luas transfer : 20,4211 m2

Kondisi Operasi : -Hot fluid : 227,83 °C – 108,16°C - Cold fluid : 43,18 °C – 94,66 °C Spesifikasi :

Shell Side( Fluida Panas ) : hasil bawah reaktor (R-01) - ID : 0,5397 m

-Baffle space : 0,4048 m -Passes(n) : 1

- Pressure Drop : 0,3784 Psi

Tube Side( Fluida Dingin ) : Produk absorber (AB-01) - OD : 0,0317 m

- ID : 0,0233 m

- BWG : 10

-Pitch : 0,0492 m

-Passes (n) : 2

-Pressure Drop : 0,0064 Psi

- Jumlah pipa (Nt): 112

3.5.3. Cooler-02

Kode : CO-02

Fungsi : mendinginkan hasil bawah reaktor (R-01) untuk dialirkan ke absorber (AB-01)

Tipe : Double Pipe Heat Exchanger Bahan konstruksi : Carbon steel

Luas transfer : 2,3169 m2

Kondisi Operasi : -Hot fluid : 108,16 °C – 70°C - Cold fluid : 30 °C – 45 °C

Spesifikasi :

Anulus( Fluida Panas ) : Hasil bawah reaktor (R-01)

- OD : 0,1143 m

- ID : 0,1022 m

- SN : 40

-Pressure Drop: 0,2880 Psi Inner Pipe( Fluida Panas ) : Water - OD : 0,0889 m - ID : 0,0779 m - SN : 40 - Panjang hairpin: 1,8288 m

- Jumlah hairpin: 6

-Pressure Drop: 0,0145 Psi

3.5.4. Cooler-03

Kode : CO-03

Fungsi : mendinginkan hasil bawah reaktor (R-01) untuk dialirkan ke absorber (AB-01)

Tipe : Double Pipe Heat Exchanger Bahan konstruksi : Carbon steel

Luas transfer : 2,3169 m2

Kondisi Operasi : -Hot fluid : 108,16 °C – 70°C - Cold fluid : 30 °C – 45 °C

Spesifikasi :

Anulus( Fluida Panas ) : Hasil bawah reaktor (R-01)

- OD : 0,1143 m

- ID : 0,1022 m

- SN : 40

-Pressure Drop: 0,2880 Psi Inner Pipe( Fluida Panas ) : Water - OD : 0,0889 m - ID : 0,0779 m - SN : 40 - Panjang hairpin: 1,8288 m

- Jumlah hairpin: 6

-Pressure Drop: 0,0145 Psi

3.5.5. Cooler-04

Kode : CO-04

Fungsi : mendinginkan produk bawah MD-01 untuk dialirkan ke MD-02.

Tipe : Double Pipe Heat Exchanger

Bahan konstruksi : Carbon steel Luas transfer : 3,4440 m2

Spesifikasi :

Anulus( Fluida Panas ) : Hasil bawah menara distilasi I (MD-01) - OD : 0,1143 m

- ID : 0,1023 m - SN : 40

-Pressure Drop: 8,7961 Psi Inner Pipe( Fluida Dingin ) : water - OD : 0,0889 m - ID : 0,0779 m - SN : 40

- Panjang hairpin: 1,8288 m

- Jumlah hairpin : 4

-Pressure Drop: 0,1374 Psi

3.5.6. Cooler-05

Kode : CO-05

Fungsi : mendinginkan produk bawah MD-02 untuk dialirkan ke absorber (AB-01)

Tipe : Double Pipe Heat Exchanger Bahan konstruksi : Carbon steel

Luas transfer : 9,2460 m2

Kondisi Operasi : -Hot fluid : 100,13 °C – 35°C - Cold fluid : 30 °C – 45 °C

Spesifikasi :

Anulus( Fluida Panas ) : Hasil bawah menara distilasi II (MD-02) - OD : 0,1143 m

- ID : 0,1023 m - SN : 40

-Pressure Drop: 8,9635 Psi Inner Pipe( Fluida Dingin ) : water

- OD : 0,0889 m - ID : 0,0779 m - SN : 40 - Panjang hairpin: 2,4384 m

- Jumlah hairpin: 12

-Pressure Drop: 3,6201 Psi

3.6. Vaporizer-01

Kode : VP-01

Fungsi : menguapkan etanol sebagai umpan reaktor (R-01) Tipe : Shell and Tube Heat Exchanger

Bahan konstruksi : Carbon steel Luas transfer : 119,9256 m2

Kondisi Operasi : -Hot fluid : 130 °C

Spesifikasi :

Shell Side( Fluida Panas ) : Etanol - ID : 0,7874 m -Baffle space : 0,5905 m -Passes(n) : 1

- Pressure Drop : 0,0323 Psi Tube Side( Fluida Panas ) : Steam - OD : 0,0191 m - ID : 0,0165 m

- BWG : 18

-Pitch : 0,0238 m

-Passes (n) : 2

-Pressure Drop : 0,0027 Psi

- Jumlah pipa (Nt): 822

3.7. Separator

Kode : SP-01

Fungsi : memisahkan uap dan cairan dari vaporizer Material : Carbon steel SA 283 Grade C

Jumlah : 1

Kondisi Operasi : - Tekanan : 1,2 atm - Suhu : 85,04°C

Dimensi :

- Diameter : 1,0668 m - Tinggi Total : 2,0078 m - Tebal silinder : 1,0763 m - Tebal head : 0,0064 m

3.8. Kondenser

3.8.1. Kondenser-01

Kode : CD-01

Fungsi : mengkondensasikan hasil atas menara distilasi I ( MD-01)

Tipe : Shell and Tube Heat Exchanger Bahan konstruksi : Carbon steel

Luas transfer : 82,5261 m2

Kondisi Operasi : -Hot fluid : 40,19 °C – 39,6 °C - Cold fluid : 30 °C – 35 °C Spesifikasi :

Shell Side( Fluida Panas ) : hasil atas menara distilasi I (MD-01) - ID : 0,6858 m

-Baffle space : 0,5143 m -Passes(n) : 1

- OD : 0,0191 m - ID : 0.0148 m

- BWG : 14

-Pitch : 0,0238 m

-Passes (n) : 2

-Pressure Drop : 0,3259 Psi

- Jumlah pipa (Nt): 602

3.8.2. Kondenser-02

Kode : CD-02

Fungsi : mengkondensasikan hasil atas menara distilasi II ( MD-02)

Tipe : Shell and Tube Heat Exchanger Bahan konstruksi : Carbon steel

Luas transfer : 179,1133 m2

Kondisi Operasi : -Hot fluid : 77,97 °C – 76,05 °C - Cold fluid : 30 °C – 45 °C Spesifikasi :

Shell Side( Fluida Panas ) : hasil atas menara distilasi II (MD-02) - ID : 0,9906 m

-Baffle space : 0,7429 m -Passes(n) : 1

- Pressure Drop : 0,0034 Psi Tube Side( Fluida Dingin ) :Water - OD : 0,0381 m - ID : 0,0297 m

- BWG : 8

-Pitch : 0,0476 m

-Passes (n) : 1

-Pressure Drop : 0,0849 Psi

- Jumlah pipa (Nt): 307

3.9. Reboiler

3.9.1. Reboiler-01

Kode : RB-01

Fungsi : menguapkan sebagian hasil bawah menara distilasi I (MD-01)

Tipe : Shell and Tube Heat Exchanger Bahan konstruksi : Carbon steel

Luas transfer : 53,6756 m2

Kondisi Operasi : -Hot fluid : 130 °C

Spesifikasi :

Shell Side( Fluida Panas ) : hasil bawah menara distilasi I (MD-01) - ID : 0,7874 m

-Baffle space : 0,5905 m -Passes(n) : 1

- Pressure Drop : dapat diabaikan Tube Side( Fluida Dingin ) : Steam - OD : 0,0381 m - ID : 0,0347 m

- BWG : 16

-Pitch : 0,0476 m

-Passes (n) : 1

-Pressure Drop : 3,3083E-07 Psi

- Jumlah pipa (Nt): 184

3.9.2. Reboiler-02

Kode : RB-02

Fungsi : menguapkan sebagian hasil bawah menara distilasi II (MD-02)

Tipe : Shell and Tube Heat Exchanger Bahan konstruksi : Carbon steel

Kondisi Operasi : -Hot fluid : 130 °C

- Cold fluid : 100,11 °C – 100,13 °C Spesifikasi :

Shell Side( Fluida Panas ) : hasil bawah menara distilasi I (MD-01) - ID : 0,9398 m

-Baffle space : 0,7048 m -Passes(n) : 1

- Pressure Drop : dapat diabaikan Tube Side( Fluida Dingin ) : Steam - OD : 0,0317 m - ID : 0,0233 m

- BWG : 8

-Pitch : 0,0396 m

-Passes (n) : 2

-Pressure Drop : 0,0096 Psi

- Jumlah pipa (Nt): 436

3.10. Accumulator

3.10.1. Accumulator-01

Kode : ACC-01

Bahan konstruksi : Carbon steel

Kondisi operasi : - Suhu : 39,60oC

-Tekanan : 1,95 atm

Spesifikasi :

Diameter : 0,8310 m Tinggi : 0,8103 m Tebal shell : 0,0047 m Tebal head : 0,0063 m Panjang tangki: 2,4929 m

Jumlah : 1

3.10.2. Accumulator-2

Kode : ACC-02

Tipe : horisontal drum

Fungsi : menampung destilat dari kondenser II (CD-02) Bahan konstruksi : Carbon steel

Kondisi operasi : - Suhu : 76,05oC

-Tekanan : 1 atm

Spesifikasi :

Diameter : 1,3371 m Tinggi : 1,3371 m Tebal shell : 0,0047 m Tebal head : 0,0063 m

Panjang tangki: 4,0114 m

Jumlah : 1

3.11. Pompa

3.11.1. Pompa-01

Kode : P-01

Fungsi : Mengalirkan Fresh Etanol dari T-01 ke vaporizer Tipe : Single Stage Centrifugal Pump

Jumlah : 1

Bahan konstruksi : commercial steel. Kapasitas : 23,2679 gpm Daya pompa : 0,39 HP Daya motor : 0,5 HP NPSH required : 0,7051 m NPSH available : 18,7311 m Spesifikasi pipa :

D nominal size : 0,0031 m No.schedule : 10S

ID : 0,0078 m

OD : 0,0102 m

3.11.2. Pompa-02

Tipe : Single Stage Centrifugal Pump

Jumlah : 1

Bahan konstruksi : commercial steel. Kapasitas : 12,4639 gpm Daya pompa : 0,12 HP Daya motor : 0,17 HP NPSH required : 0,4651 m NPSH available : 3,0834 m Spesifikasi pipa :

D nominal size : 0,0032 m No.schedule : 10S

ID : 0,0078 m

OD : 0,0103 m

3.11.3. Pompa-03

Kode : P-03

Fungsi : Mengalirkan keluaran absorber ke CO-01 Tipe : Single Stage Centrifugal Pump

Jumlah : 1

Bahan konstruksi : commercial steel. Kapasitas : 83,9982 gpm Daya pompa : 1,05 HP

Daya motor :1,5 HP NPSH required : 1,6594 m NPSH available : 16,3384 m Spesifikasi pipa :

D nominal size : 0,0127 m No.schedule : 10S

ID : 0,0171 m

OD : 0,0213 m

3.11.4. Pompa-04

Kode : P-04

Fungsi : Mengalirkan keluaran CO-01 ke MD-01 Tipe : Single Stage Centrifugal Pump

Jumlah : 1

Bahan konstruksi : commercial steel. Kapasitas : 90,3636 gpm Daya pompa : 0,89 HP Daya motor : 1,5 HP NPSH required : 1,7423 m NPSH available : 7,0445 m Spesifikasi pipa :

No.schedule : 10S

ID : 0,0171 m

OD : 0,0213 m

3.11.5. Pompa-05

Kode : P-05

Fungsi : Mengalirkan asetaldehida dari ACC-01 ke MD-01 dan tangki penyimpanan asetaldehida

Tipe : Single Stage Centrifugal Pump

Jumlah : 1

Bahan konstruksi : commercial steel. Kapasitas : 38,2624 gpm Daya pompa : 0,65 HP

Daya motor : 1 HP

NPSH required : 0,9824 m NPSH available : 10,6845 m Spesifikasi pipa :

D nominal size : 0,0508 m

No.schedule : 5S

ID : 0,0570 m

3.11.6. Pompa-06

Kode : P-06

Fungsi : Mengalirkan dari CO-04 ke MD-02 Tipe : Single Stage Centrifugal Pump

Jumlah : 1

Bahan konstruksi : commercial steel. Kapasitas : 65,5280 gpm Daya pompa : 1,69 HP

Daya motor : 3 HP

NPSH required : 1,4063 m NPSH available : 17,1757 m Spesifikasi pipa :

D nominal size : 0,0191 m

No.schedule : 5S

ID : 0,0234 m

OD : 0,0267 m

3.11.7. Pompa-07

Kode : P-07

Fungsi : Mengalirkan keluaran ACC-2 ke MD-02 Tipe : Single Stage Centrifugal Pump

Kapasitas : 159,4285 gpm Daya pompa : 3,13 HP

Daya motor : 5 HP

NPSH required : 2,5439 m NPSH available : 20,5517 m Spesifikasi pipa :

D nominal size : 0,1016 m

No.schedule : 5S

ID : 0,1101 m

OD : 0,1143 m

3.11.8. Pompa-08

Kode : P-08

Fungsi : Mengalirkan keluaran MD-02 ke vaporizer Tipe : Single Stage Centrifugal Pump

Jumlah : 1

Bahan konstruksi : commercial steel. Kapasitas : 24,6518 gpm Daya pompa : 0,32 HP Daya motor : 0,5 HP NPSH required : 0,7329 m NPSH available : 5,3987 m Spesifikasi pipa :

D nominal size : 0,0032 m No.schedule : 10S

ID : 0,0078 m

OD : 0,0103

3.11.9. Pompa-09

Kode : P-09

Fungsi : Mengalirkan hasil bawah MD-02 ke absorber Tipe : Single Stage Centrifugal Pump

Jumlah : 1

Bahan konstruksi : commercial steel. Kapasitas : 48,4786 gpm Daya pompa : 1,26 HP

Daya motor : 2 HP

NPSH required : 1,1503 m NPSH available : 32,8785 m Spesifikasi pipa :

D nominal size : 0,0508 m

No.schedule : 5S

ID : 0,0570 m

commit to user

UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1. Unit Pendukung Proses

Unit pendukung proses atau sering disebut unit utilitas merupakan bagian penting untuk menunjang berlangsungnya proses dalam suatu pabrik. Unit-unit pendukung proses yang terdapat dalam pabrik asetaldehida antara lain : 1. Unit pengadaan air

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

a. Air pendingin

b. Air umpanboiler

c. Air konsumsi dan sanitasi

2. Unit pengadaan steam

Unit bertugas menyediakan kebutuhan steam sebagai media pemanas untuk

heat exchangerdan reboiler. 3. Unit pengadaan udara tekan

Unit ini bertugas menyediakan udara tekan untuk kebutuhan instrumentasi

pneumatik controller, penyediaan udara tekan di bengkel, dan kebutuhan lain. 4. Unit pengadaan listrik

Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk peralatan proses, keperluan pengolahan air, peralatan-peralatan elektronik atau

generator sebagai cadangan bila listrik dari PT. PLN mengalami gangguan. 5. Unit pengadaan bahan bakar

Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan boiler dan

generator.

4.1.1. Unit Pengadaan Air

Air pendingin, air umpan boiler, air konsumsi umum dan sanitasi yang

digunakan adalah air yang diperoleh dari sungai Bengawan Solo yang tidak jauh dari lokasi pabrik.

4.1.1.1. Air pendingin

Air pendingin yang digunakan adalah air sungai yang diperoleh dari Sungai Bengawan Solo yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Alasan digunakannya air sungai sebagai media pendingin adalah karena faktor-faktor sebagai berikut :

a. Air sungai dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah.

b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya.

Air pendingin ini digunakan sebagai media pendingin padaheat exchanger

dan condenser.

1 CD-01 Kondenser-01 86.828,3873

2 CD-02 Kondenser-02 279.781,3531

3 CO-02 Cooler-02 3.830,8582

4 CO-03 Cooler-03 3.830,8582

5 CO-04 Cooler-04 11.279,9537

6 CO-05 Cooler-05 30.882,0888

Total 416.433,4993

Kebutuhan air pendingin sebesar 416.433,4993 kg/jam adalah waktu start

up, sedangkan pada waktu pabrik berjalan kontinyu hanya dibutuhkan make upair

10 % dari kebutuhan total air pendingin sebesar 41.643,3499 kg/jam atau 41,8254

m3/jam.

Pada penggunaan air pendingin melibatkan penggunaan cooling tower yaitu untuk mendinginkan kembali air pendingin yang telah digunakan sebagai media pendingin.

4.1.1.2. Air umpan boiler

Sumber air untuk keperluan ini adalah air sungai. Beberapa hal yang perlu

diperhatikan dalam penanganan air umpan boileradalah :

a. Kandungan yang dapat menyebabkan korosi

Korosi yang terjadi di dalam boiler disebabkan karena air mengandung

tinggi, yang biasanya berupa garam - garam karbonat dan silikat.

c. Kandungan yang dapat menyebabkan pembusaan (foaming)

Air yang diambil dari proses pemanasan bisa menyebabkan foaming

pada boiler dan alat penukar panas karena adanya zat - zat organik,

anorganik, dan zat - zat yang tidak larut dalam jumlah besar. Efek pembusaan terjadi pada alkalinitas tinggi.

Air ini digunakan untuk produksi steam yang di umpankan ke alat

vaporizer dan reboiler.

Tabel 4.2 Kebutuhan air umpan boiler

No. Kode Alat Nama Alat Kebutuhan (kg/jam)

1 Vap Vaporizer 6.290,3434

2 R-01 Reboiler-01 1.011,0838

3 R-02 Reboiler-02 2.173,6000

Total 9.475,0272

Kebutuhan air umpan boiler sebesar 9.475,0272 kg/jam adalah waktu start

up, sedangkan pada waktu pabrik berjalan kontinyu hanya dibutuhkan make upair

20 % dari kebutuhan total air umpan boiler sebesar 1.895,0054 kg/jam.

Kation exchanger berfungsi untuk mengikat ion-ion positif yang terlarut dalam air lunak. Alat ini berupa silinder tegak yang berisi tumpukan butir-butir resin penukar ion. Resin yang digunakan adalah jenis C-300 dengan

notasi RH2.

Adapun reaksi yang terjadi dalam kation exchangeradalah:

2NaCl + RH2 ---> RNa2 + 2 HCl

CaCO3 + RH2 ---> RCa + H2CO3

BaCl2 + RH2 ---> RBa + 2 HCl

Apabila resin sudah jenuh maka pencucian dilakukan dengan menggunakan

larutan H2SO42%. Reaksi yang terjadi pada waktu regenerasi adalah:

RNa2 + H2SO4 ---> RH2 + Na2SO4

RCa + H2SO4 ---> RH2 + CaSO4

RBa + H2SO4 ---> RH2 + BaSO4

2. Anion Exchanger

Alat ini hampir sama dengan kation exchanger namun memiliki fungsi yang

berbeda yaitu mengikat ion-ion negatif yang ada dalam air lunak. Dan resin

yang digunakan adalah jenis C - 500P dengan notasi R(OH)2. Reaksi yang

terjadi di dalam anion exchangeradalah:

R(OH)2 + 2 HCl ---> RCl2 + 2 H2O

R(OH)2 + H2SO4 ---> RSO4 + 2 H2O

commit to user

6.4.9

Total Production Cost (TPC)

TPC

= TMC + GE = Rp 2.729.045.011.305

6.4.10 Analisa Kelayakan

a.

Fixed manufacturing Cost

( Fa )

Fixed manufacturing Cost

( Fa ) = Rp. 11.043.863.584

b.

Variabel Cost ( Va )

Raw material

= Rp 368.875.313.210

Packaging + transport

= Rp 994.939.195.573

Utilitas

= Rp 871.938.150.836

Royalti

= Rp 142.134.170.796

Variabel Cost

( Va )

= Rp 2.377.886.830.415

c.

Regulated Cost

( Ra )

Labor

= Rp 2.100.000.000

Supervisi

= Rp. 2.232.000.000

Payroll Overhead

= Rp. 315.000.000

Plant Overhead

= Rp. 1.050.000.000

Laboratorium

= Rp 210.000.000

General Expense

= Rp 326.185.984.808

Maintenance

= Rp

6.975.071.737

Plant Supplies

= Rp 1.046.260.761

Regulated Cost

( Ra )

= Rp 340.114.317.306

d. Penjualan ( Sa )

Total Penjualan produk selama 1 tahun =

Sa

= Rp

2.842.683.415.922

Tabel 6.8 Analisa Kelayakan

No. Keterangan

Perhitungan

Batasan

1.

Percent Return On Investment (% ROI)

ROI

sebelum pajak

_{97,75 %}

min.44 %

ROI

setelah pajak

73,31 %

2.

Pay Out Time (POT),

tahun

POT

setelah pajak

1,24 tahun

3.

Break Even Point (BEP)

49,88 %

40 - 60 %

4.

Shut Down Point (SDP)

45,01 %

5.

Discounted Cash Flow (DCF)

11,08 %

Grafik analisa kelayakan dapat dilihat pada Gambar 6.2

commit to user

151

BAB VII

KESIMPULAN

Berdasarkan tinjauan bahwa pabrik asetaldehida dengan Proses

Dehidrogenasi Etanol belum pernah didirikan di Indonesia dan bahan baku serta

produk yang dihasilkan bersifat mudah terbakar, maka pabrik asetaldehida ini

termasuk beresiko tinggi.

Hasil Analisis ekonomi menunjukkan:

1. Persen

Return on Investment

( ROI ) sebelum pajak sebesar 97,75 % dan

setelah pajak sebesar 73,31 %

2.

Pay Out Time

( POT ) sebelum pajak sebesar 0,95 tahun dan setelah pajak

sebesar 1,24 tahun.

3.

Break Event Point

( BEP ) besarnya 49,88 %

4.

Shut Down Point

( SDP ) besarnya 45,01%

5.

Discounted Cash Flow

( DCF ) besarnya 11,08 %

Dari hasil evaluasi ekonomi diatas, dapat disimpulkan bahwa pabrik asetaldehida

dengan kapasitas produksi 25.000 ton/tahun layak untuk ditindak lanjuti.

commit to user

xv

DAFTAR PUSTAKA

Aries, R.S., Newton, R.D., 1955,

Chemical Engineering Cost Estimation

,

McGraw-Hill Book Company, New York

Baden, W., 2002,

Chemical Reagent

, Merck KGaA, Darmstadt

Branan, C.R., 1994,

Rules of Thumb for Chemical Engineers

, Gulf Publishing

Company, Houston

Brown, G.G., 1950,

Unit Operation

, John Wiley & Sons Inc., New York

Brownell, L.E., Young, E.H., 1959,

Process Equipment Design Vessel Design

,

Michigan

Coulson, J.M., and Richardson, J.F., 1989,

An Introduction to Chemical Engineering

,

Allyn and Bacon Inc., Massachusets

Djoko, P., 2003, Komunikasi Bisnis, Edisi 2, Erlangga, Jakarta

Fogler, H.S., 1999,

Elements of Chemical Reaction Engineering, third edition,

Prentice - Hall Inc., New Jersey

Geankoplis, C.J., 2003,

Transport Processes and Unit Operations

, 4

nd

ed.,

Prentice-Hall International, Tokyo

Geiringer, P.L., 1962,

Heat Transfer Media

, Reinhold Publishing Co, New York

Kern, D.Q., 1950,

Process Heat Transfer

, McGraw Hill International Book

Company, Singapura

Ludwig, E.E., 1965,

Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants

,

volume 3, Gulf Publishing Company, Houston

McCabe, W.L., Smith, J.C., and Harriot, P., 1985,

Unit Operation of Chemical

Engineering,

McGraw Hill International Book Company, Singapura

McKetta, J.J., 1977,

Encyclopedia of Chemical Processing and Design,

volume 3,

Marcel Dekker, Inc., New York

Perry, R.H., and Green, D., 1984,

Perry’s Chemical Engineers’ Handbook

, 6

th

ed.,

McGraw Hill Book Company, Singapore

Peters, M.S., Timmerhaus, K.D., West, R.E., 2003,

Plant Design and Economics for

Chemical Engineers

, 5

th

ed., Mc-Graw Hill, New York.

Powell, S.T., 1954,

Water Conditioning for Industry

, 1

st

ed., McGraw-Hill Book

Company, Inc., New York

Rase, H.F., and Barrow, M.H., 1957,

Project Engineering of Process Plant,

, John

Wiley & Sons Inc., New York

Rase, H.F., and Holmes, J.R., 1977,

Chemical Reactor Design for Process Plant

,

vol

2 : Principles and Techniques

, John Wiley & Sons Inc., Kanada

Smith, B.D., 1981,

Chemical Engineering Kinetics, third edition,

Kogakusha Co.

Ltd., New York

Smith, J.M., Van Ness, H.C., Abbott, M.M., 2001,

Introduction to Chemical

Engineering Thermodynamics

, 6

th

ed, McGraw-Hill Book Company, Inc.,

New York

Treybal, R.E., 1981,

Mass Transfer Operation,

3

rd

ed, McGraw-Hill Book Company,

Inc., Japan

Ullrich, G.D., 1984,

A Guide to Chemical Engineering Process Design and

Economics

, John Wiley & Sons, New York

Vilbrandt, F.C., Dryden, C.E., 1959,

Chemical Engineering Plant Design

, 4

th

ed.,

McGraw-Hill Book Company, Japan

Walas, S.M., 1988,

Chemical Process Equipment

, 3

rd

ed., Butterworths series in

chemical engineering, USA

Widjaja,G., dan Yani A., 2003, Perseroan Terbatas, Raja Grafinda Persada, Jakarta

Yaws, C.L., 1999,

Chemical Properties Handbook

, McGraw Hill Companies Inc.,

USA

www.icisprising.com

www.

the canadian journal of chemical engineering, vol.57, april, 1979