TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK METIL KLORIDA DARI METANA DAN KLORIN DENGAN PROSES
PRARANCANGAN PABRIK METIL KLORIDA DARI METANA DAN KLORIN DENGAN PROSES THERMAL CHLORINATION KAPASITAS 42.500 TON/TAHUN
Disusun Oleh :
Hayyu Henfiana
I 0507041 Mochammad Agung Indra Iswara I 0507068
PROGRAM STUDI S1 REGULER TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012
penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan
Prarancangan Pabrik Metil Klorida dari Metana dan Klorin dengan Proses Thermal Chlorination Kapasitas 42.500 ton/tahun ini.
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan, doa, materi dan semangat yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah.
2. Enny Kriswiyanti A., S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I dan Ir. Muljadi, M.Si selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir.
3. Ir. Endah Retno D., M.T. dan Y.C. Danarto S.T., M.T. selaku Dosen Penguji dalam ujian pendadaran tugas akhir.
4. Ir. Paryanto M.S. dan Bregas Siswahyono T.S., S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik.
5. Dr. Sunu H. Pranolo selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS.
6. Segenap Civitas Akademika atas semua bantuannya.
7. Teman-teman mahasiswa Teknik Kimia FT UNS khususnya Angkatan 2007.
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna. Oleh karena itu, penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian.
Surakarta, Januari 2012
Penulis
VI.4 Keuntungan Produksi ............................................................... 131
VI.5 Analisa Kelayakan ................................................................... 131
Daftar Pustaka ................................................................................................ xiv Lampiran
Tabel VI.2 Modal Tetap ................................................................................ 127 Tabel VI.3 Modal Kerja ................................................................................. 128 Tabel VI.4 Direct Manufacturing Cost .......................................................... 129 Tabel VI.5 Indirect Manufacturing Cost ........................................................ 129 Tabel VI.6 Fixed Manufacturing Cost ........................................................... 130 Tabel VI.7 General Expense .......................................................................... 130 Tabel VI.8 Analisa Kelayakan ....................................................................... 133
Gambar I.1 Grafik Data Impor Metil Klorida ............................................ 4 Gambar I.2 Lokasi Pendirian Pabrik Metil Klorida ...................................... 7 Gambar II.1 Grafik Konstanta Kecepatan Reaksi Klorinasi Metana ............. 24 Gambar II.2 Diagram Alir Kualitatif ............................................................ 28 Gambar II.3 Diagram Alir Kuantitatif ......................................................... 29 Gambar II.4 Diagram Alir Proses ................................................................ 30 Gambar II.5 Tata Letak Pabrik ..................................................................... 46 Gambar II.6 Tata Letak Peralatan Proses ..................................................... 48 Gambar IV.1 Skema Pengolahan Air Tanah .................................................. 84 Gambar IV.2 Skema Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) ...................... 95 Gambar V.1 Struktur Organisasi Pabrik Metil Klorida ................................. 108 Gambar VI.1 Chemical Engineering Cost Index ........................................... 124 Gambar VI.2 Grafik Analisis Kelayakan ....................................................... 134
Metil klorida banyak digunakan sebagai bahan intermediate untuk produksi fluida silikon, elastomer, dan resin. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan luar negeri, maka dirancang pabrik metil klorida berkapasitas 42.500 ton/tahun dengan bahan baku metana 72.412,82 ton/tahun dan klorin 187.216,80 ton/tahun. Selain itu dihasilkan produk samping berupa metilen klorida sebesar 47.337,69 ton/tahun, kloroform sebesar 14.903,86 ton/tahun, karbon tetraklorida sebesar 11.264,94 ton/tahun dan asam klorida sebesar 278.633,34 ton/tahun. Dengan memerhatikan beberapa faktor, seperti aspek penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja, pemasaran, dan utilitas, maka lokasi pabrik yang cukup strategis adalah di Kawasan Industri Bontang, Kalimantan Timur.
Reaksi pembuatan metil klorida dilakukan dengan mereaksikan metana dan klorin dalam Reaktor Alir Pipa (RAP) Multitube pada suhu 275 0 C-450 0 C dan
tekanan 3 atm. Panas yang timbul dari reaksi diambil dengan Dowtherm A yang dialirkan di shell reaktor. Produk gas keluar reaktor masuk ke absorber untuk mengurangi kandungan asam klorida. Produk absorber berupa asam klorida 35% berat dijual sebagai produk samping dan produk atas masuk neutralizer untuk menghilangkan sisa HCl dengan mereaksikan dengan NaOH membentuk NaCl yang dijual sebagai produk samping. Hasil atas neutralizer masuk separator 2 untuk memisahkan metana dan klorometan. Metana direcycle ke reaktor dan klorometan dipisahkan dengan menara destilasi. Gas hasil atas Menara Destilasi 1 yaitu metil klorida 99,98% berat sebagai produk utama sedangkan hasil bawah sebagai produk samping diumpankan ke Menara Distilasi 2. Hasil atas berupa metilen klorida 99,99% berat dan hasil bawah diumpankan ke Menara Distilasi 3 untuk dimurnikan. Hasil atas berupa kloroform 99,93% berat sebagai hasil atas dan hasil bawah berupa karbon tetraklorida 99,86% berat. Peralatan proses yang ada antara lain separator, reaktor, absorber, neutralizer, menara distilasi,dan pompa.
Unit pendukung proses didirikan untuk menunjang proses produksi yang terdiri dari unit pendingin reaktor penyediaan air pendingin, listrik, bahan bakar, dan unit pengolahan limbah. Laboratorium berfungsi menjaga mutu bahan baku dan kualitas produk sesuai spesifikasi. Dalam pabrik tersebut terdapat tiga buah laboratorium, yaitu laboratorium fisik; analitik; dan penelitian dan pengembangan.
Bentuk perusahaan adalah PT (Perseroan Terbatas) dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non shift .
Hasil analisa ekonomi terhadap prarancangan pabrik metil klorida diperoleh bahwa total investasi (TCI) sebesar Rp 941.161.207.301,- dan total biaya produksi (Production Cost) Rp 1.020.912.890.170,-. Dari analisa kelayakan diperoleh hasil ROI sebelum pajak 43,06% dan setelah pajak 32,31%. POT sebelum pajak 1 tahun sebesar 1,7 tahun dan setelah pajak 2,1 tahun, BEP 42,24%, SDP 17,02% dan DCF sebesar 29,18%. Dari analisa ekonomi tersebut, dapat diambil kesimpulan bahwa pendirian pabrik metil klorida dengan kapasitas 42.500 ton/tahun layak dipertimbangkan untuk direalisasikan pembangunannya.
I.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik
Metil klorida merupakan senyawa chloromethane selain metilen klorida, kloroform dan karbon tetraklorida. Senyawa chloromethane terbentuk ketika atom hidrogen dari metana tersubtitusi oleh klorin (klorinasi metana). Apabila satu
atom hidrogen terganti oleh klorin disebut senyawa metil klorida (CH 3 Cl), jika dua, metilen klorida (CH 2 Cl 2 ); tiga, kloroform (CHCl 3 ); empat, karbon tetraklorida (CCl 4 ) (Mc. Ketta, 1979). Oleh karena itu klorin yang diproduksi
dunia dimana 36% digunakan untuk membuat monomer vinyl chloride juga akan lebih menguntungkan jika sebagian dijadikan bahan baku untuk membuat senyawa chloromethane, karena chloromethane lebih mempunyai harga daripada klorin. Selain itu, Indonesia adalah salah satu negara penghasil klorin, maka senyawa chloromethane seperti metil klorida layak diproduksi di dalam negeri.
Metil klorida yang dihasilkan di Amerika Serikat sebanyak 92% digunakan sebagai feedstock dalam pembuatan bahan lanjutan metil klorosilane. Metil klorosilane digunakan dalam produksi fluida silikon, elastomer, dan resin, namun paling besar digunakan sebagai fluida silikon, yaitu sebagai bahan pembantu seperti agent antifoaming, agent pelepasan, dan pelumas ringan. Metil klorida juga digunakan dalam bidang kimia untuk produk konsumsi seperti kosmetik, auto polishes, pelitur furniture, dan lapisan kertas (OxyChem Technical Information, 2009). Metil klorida juga digunakan dalam sintesis berbagai senyawa, dan sebagai pengekstraks untuk lemak, minyak, dan resin. Metil klorida
Pabrik metil klorida dengan proses klorinasi juga layak dirancang karena termasuk minim dalam pencemaran lingkungan. Hal ini disebabkan dalam produksinya tidak ada bahan samping atau limbah yang secara langsung dihasilkan dan dibuang. Selain metil klorida akan dihasilkan juga bahan kimia lainnya seperti metilen klorida, kloroform, karbon tetraklorida, dan asam klorida yang semuanya dapat dijual. Oleh karenanya dengan mencegah kebocoran selama proses dan menjaga suhu klorinasi yang aman, maka efek buruk terhadap lingkungan dan makhluk hidup sekitar dapat dicegah.
Indonesia sebagai negara berkembang, terlebih lagi memasuki era perdagangan bebas, dituntut untuk mampu bersaing dengan negara-negara lain dalam bidang industri dan sektor industri kimia memegang peranan penting untuk memajukan perindustrian di Indonesia. Perkembangan industri sangat berpengaruh pada pertumbuhan ekonomi Indonesia dalam menghadapi pasar bebas. Inovasi proses produksi maupun pembangunan pabrik baru yang menghasilkan produk bernilai ekonomis lebih tinggi semisal metil klorida sangat diperlukan untuk menambah devisa negara. Disamping itu pendirian pabrik metil klorida dapat mendorong pertumbuhan dan perkembangan industri-industri kimia lain dan akan menyerap sebagian tenaga kerja dalam negeri.
Pendirian pabrik metil klorida ini dapat dirancang untuk berproduksi dengan kapasitas kurang lebih 42.500 ton per tahun dan diorientasikan untuk ekspor ke luar negeri.
dapat diproduksi dalam satuan waktu tertentu. Pabrik yang didirikan harus mempunyai kapasitas produksi yang optimal yaitu jumlah dan jenis produk yang dihasilkan harus dapat menghasilkan laba maksimal dengan biaya yang minimal. Kapasitas produksi dirancang dengan pertimbangan-pertimbangan :
1. Kebutuhan metil klorida Untuk memenuhi kebutuhan metil klorida di dalam negeri, Indonesia masih mengimpor negara lain. Data impor metil klorida dalam negeri ditunjukkan pada tabel I.1.
Tabel I.1 Data Impor Metil Klorida Dalam Negeri
Tahun
Kapasitas (kg)
(BPS Indonesia, 2010)
Gambar I.1 Data Impor Metil Klorida
Dari gambar I.1, kebutuhan impor metil klorida di Indonesia pada tahun 2017 sebesar 1.697.777 kg atau 1.698 ton/tahun.
2. Ketersediaan bahan baku Adanya industri yang mendukung pabrik metil klorida, terutama dalam hal penyediaan bahan baku merupakan salah satu faktor yang cukup penting. Bahan baku utama yaitu klorin (Cl 2 ) tersedia di dalam negeri yaitu dapat diperoleh dari PT. Assahimas, Cilegon yang berkapasitas 335.000 ton/tahun sedangkan metana (CH 4 ) diperoleh dari PT. Badak NGL, Bontang, Kalimantan Timur yang berkapasitas 18,5 juta ton/tahun.
y = 111.720x - 223.581.773
100.000
200.000
300.000
400.000
500.000
600.000
700.000
800.000
2003
2004
2005
2006
2007
2008 2009
a si
tas
Tahun
Pabrik
Kapasitas (ton/tahun)
Dow Chemical, Freeport, Tex.
Dow Chemical, Plaquemine, La.
Dow Corning, Carrollton, Ky.
Dow Corning, Midland, Mich.
GE Plastics, Waterford, N.Y.
Vulcan Chemicals, Geismar, La.
Vulcan Chemicals, Wichita, Kan.
(ICB Americas, 2004) Beberapa pabrik di Amerika Serikat yang memproduksi metil klorida dengan kapasitas 42.500 225.000 ton/tahun ditunjukkan pada tabel I.2. Dalam perancangan pabrik metil klorida ini diambil kapasitas produksi sebesar 42.500 ton /tahun yang merupakan kapasitas minimum di dunia dengan tujuan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri sebanyak 4% dan 96% diekspor ke luar negeri.
1.3. Pemilihan Lokasi Pabrik Lokasi geografis dari suatu pabrik akan berpengaruh pada kegiatan pabrik baik proses produksi maupun distribusi produk yang semuanya itu akan berpengaruh pada perkembangan dan kelangsungan hidup dari pabrik. Banyak faktor yang harus diperhatikan dan dipertimbangkan dalam menentukan lokasi suatu pabrik. Lokasi pabrik pada umumnya ditetapkan atas dasar orientasi bahan baku dan orientasi pasar, karena hal ini bersifat ekonomis.
1. Sumber bahan baku Bahan baku klorin dapat diperoleh dari PT. Assahimas, Cilegon sedangkan metana dari PT. Badak NGL, Bontang, Kalimantan Timur.
2. Pemasaran produk Daerah tersebut merupakan area industri yang potensial sebagai daerah pemasaran. Selain itu juga dekat dengan pelabuhan Bontang, Balikpapan dan Samarinda untuk memudahkan dalam pemasaran keluar Kalimantan maupun keluar negeri.
3. Sarana transportasi Daerah tersebut dekat dengan pelabuhan dan jalan raya yang memudahkan pengangkutan bahan baku dan produk.
4. Tersedianya sarana pendukung Bontang merupakan salah satu kawasan industri di Indonesia, sehingga penyediaan utilitas terutama air proses dan pendingin tidak mengalami kesulitan, karena ketersediaan air tanah yang masih mencukupi.
5. Tenaga kerja Tenaga kerja untuk pabrik dapat direkrut dari daerah Bontang dan sekitarnya, yang merupakan sumber tenaga kerja yang profesional.
6. Kemasyarakatan Keadaan sosial kemasyarakatan sudah terbiasa dengan lingkungan industri sehingga pendirian pabrik baru dapat diterima dan dapat beradaptasi dengan mudah dan cepat.
Gambar I.2 Lokasi Pendirian Pabrik Metil Klorida
I.4. Tinjauan Pustaka
I.4.1. Macam-macam Proses
Dalam Mc. Ketta (1979), secara umum metil klorida dapat dibuat dengan beberapa cara, antara lain :
1. Proses thermal chlorination
2. Proses photochlorination
3. Proses klorinasi metana dengan katalis alumina
1. Proses thermal chlorination Proses ini didasarkan pada reaksi klorinasi langsung terhadap metana pada suhu yang tinggi. Temperatur reaksi antara 275 °C - 450 °C. Reaksi yang terjadi:
CH 4 + Cl 2 3 Cl + HCl
CHCl 3 + Cl 2 4 + HCl
.................................................... (4) ( Mc.Ketta, 1979) Keuntungan :
a. Dengan proses termal ini temperatur yang tinggi dapat membuat molekul klorin (Cl 2 ) menjadi radikal Cl + sehingga dapat terjadi reaksi,
dengan demikian tidak memerlukan katalis.
b. Impuritas sedikit.
c. Selektivitas metil klorida tinggi yaitu 56% terhadap metana.
2. Proses photochlorination Proses ini didasarkan pada reaksi klorinasi metana oleh aktivasi dari reaksi massa dengan radiasi sinar. Adapun pemisahan molekul klorin (Cl 2 ) menjadi radikal Cl + adalah dengan meradiasikan reaksi massa dengan sumber sinar yang mempunyai radiasi sebesar 3000 Å - 5000 Å. Bahan baku yang digunakan adalah metana dengan kemurnian tinggi. Reaktor yang digunakan adalah reaktor photochemical. Keuntungan dari proses ini adalah dapat mengurangi impuritas yang ada pada klorometana yang dihasilkan. Kekurangan :
a. Penggunaan reaktor photochemical harus terbuat dari permukaan kaca yang tahan terhadap pembebasan panas mengingat reaksi klorinasi adalah reaksi eksotermis.
c. Lebih sensitif terhadap impuritas pada umpan, karena dapat menyebabkan terminasi pada reaksi rantai.
d. Biaya pembuatan dan perawatan bahan konstruksi mahal karena terbuat dari kaca.
e. Reaktor membutuhkan energi yang cukup besar untuk menghasilkan radiasi sinar dengan kekuatan 3000 Å - 5000 Å.
f. Kapasitas per reaktor rendah.
g. Sering terjadi akumulasi klorin dibawah reaktor sehingga dapat mengakibatkan ledakan.
3. Proses klorinasi metana dengan katalis alumina Proses klorinasi ini didasarkan pada reaksi klorinasi metana dengan bantuan katalis alumina. Bahan baku yang digunakan adalah metana dengan kemurnian tinggi. Konversi dari proses ini adalah 95%. Adapun reaktor yang digunakan adalah fixed bed katalitik. Keuntungan dari proses ini adalah konversi yang dihasilkan cukup tinggi. Kekurangan :
a. Penggunaan fixed bed reactor harus mempunyai konstruksi penyangga yang kuat untuk menyangga katalis. Reaktor harus terbuat dari bahan yang tahan terhadap pembebasan panas mengingat reaksi klorinasi adalah reaksi eksotermis, sehingga reaktor lebih berat dan biayanya juga mahal.
Ketiga proses tersebut merupakan reaksi klorinasi dimana perbedaannya adalah pada cara pemecahan molekul klorinnya. Proses yang dipilih adalah proses thermal chlorination dengan alasan : - Proses ini dilakukan pada temperatur tinggi yang dapat membuat
molekul klorin (Cl 2 ) menjadi radikal Cl + sehingga dapat terjadi reaksi,
dengan demikian tidak memerlukan katalis. - Impuritas sedikit - Selektivitas metil klorida tinggi yaitu 56% terhadap metana.
I.4.2. Kegunaan Produk
Penggunaan metil klorida dewasa ini adalah untuk antara lain :
a. Bahan intermediate untuk produksi fluida silikon, elastomer, dan resin
b. Pembawa katalis untuk reaksi polimerisasi seperti pembuatan butyl rubber
c. Produk konsumsi seperti kosmetik, auto polishes dan pelitur furniture
d. Sintesis berbagai senyawa, dan sebagai pengekstraks untuk lemak, minyak, dan resin
e. Bahan pembakar dalam aerosol
Metana Sifat-sifat fisis : -
Rumus molekul
: CH 4
Berat molekul
: 16,04 g/mol
Fase
: gas
Titik beku (1 atm)
: 90,67 K
Titik didih (1 atm)
: 111,66 K
Densitas (30 o C)
: 0,1616 g/cm 3
Temperatur kritis
: 190,6 K
(Yaws, 1999) Sifat-sifat kimia :
a. Oksidasi
2 CH 4 +2O 2 2 + 2H 2 O
2 CH 4 +2 O 2 2 ......................................... (6)
b. Halogenasi
CH 4 H 3 3 X 2 3 + HX ........... (7)
c. Klorinasi terhadap CH 4 akan menghasilkan metil klorida dan HCl.
Klorin Sifat-sifat fisis : -
Rumus molekul
: Cl 2
Berat molekul
: 70,91 g/mol
Fase
: gas
Densitas (0 o C)
: 3,2 g/L
(Perry, 2008) Sifat-sifat kimia :
a. Cl 2 bereaksi dengan alkali dan alkali tanah membentuk bleaching
agent
Cl 2 + 2 NaOCl NaOCl + H 2 O
b. Reaksi dengan amonia membentuk hidrazin
2 NH 3 + NaOCl N 2 H 4 + NaCl +H 2 O .................................... (9)
c. Cl 2 bereaksi dengan hidrokarbon jenuh menghasilkan hidrokarbon terklorinasi dan HCl
2. Produk
Metil klorida Sifat-sifat fisis : -
Rumus molekul
: CH 3 Cl
Berat molekul
: 50,487 g/mol
Fase
: gas
Densitas (25 o C)
: 0,913 g/cm 3
Titik didih (1 atm)
: 248,93 K
Titik beku (1 atm)
: 175,45 K
(Yaws, 1999)
(proses sintesa Wurtz).
2 CH 3 Cl +2 Na CH 3 CH 3 + 2 NaCl ....................................... (10)
b. Metil klorida digunakan pada reaksi Fridel Craft membentuk toluen
dengan menggunakan katalisator AlCl 3
CH 3 Cl + C 6 H 6 C 6 H 5 CH 3 + HCl
c. Bila dipanaskan pada temperatur yang sangat tinggi, metil klorida akan berpasangan membentuk etilen.
2 CH 3 Cl CH 2 = CH 2 +2 HCl
d. Klorinasi terhadap CH 3 Cl akan menghasilkan metilen klorida dan
HCl
(Mc.Ketta,1979)
Metilen klorida Sifat-sifat fisis : -
Rumus molekul
: CH 2 Cl 2
Berat molekul
: 84,933 g/mol
Fase
: cair
Densitas ( 25 o C)
: 1,33 g/cm 3
Titik didih (1 atm)
: 313,25 K
Titik leleh (1 atm)
: 176,45 K
(Perry, 2008) (Perry, 2008)
b. Bila metilen klorida dipanaskan dengan air dalam waktu yang lama dalam tangki tertutup pada suhu 140 °C-170 °C, maka akan terbentuk formaldehid dan HCl.
CH 2 Cl 2 +H 2 O HCHO + 2 HCl ....................................... (13)
c. Klorinasi terhadap metilen klorida akan menghasilkan kloroform dan HCl.
(Mc.Ketta,1979)
Kloroform Sifat-sifat fisis :
Rumus molekul
: CHCl 3
Berat molekul
: 119,378 g/mol
Fase
: cair
Densitas (25 o C)
: 1,48 g/cm 3
Titik didih (1 atm)
: 334,33 K
Titik beku (1 atm)
: 209,63 K
(Yaws, 1999) Sifat-sifat kimia
a. Klorinasi terhadap kloroform membentuk karbon tetraklorida dan HCl.
b. Bila kontak dengan besi dan air akan membentuk hidrogen peroksida. CHCl 3 +O 2 Cl 3 COOH Cl 3 OH + H 2 O 2 ............................. (14) b. Bila kontak dengan besi dan air akan membentuk hidrogen peroksida. CHCl 3 +O 2 Cl 3 COOH Cl 3 OH + H 2 O 2 ............................. (14)
2 CHCl 3 + 6 KHg HC = CH + 6 KCl(KHg) ......................... (16) (Mc.Ketta,1979)
Karbon tetraklorida Sifat-sifat fisis : -
Rumus molekul
: CCl 4
Berat molekul
: 153,821 g/mol
Fase
: cair
Densitas (25 o C)
: 1,583 g/cm 3
Titik didih (1 atm)
: 349,79 K
Titik beku (1 atm)
: 250,33 K
(Yaws, 1999) Sifat-sifat kimia :
a. CCl 4 kering tidak bereaksi dengan logam seperti besi dan nikel tetapi bereaksi secara perlahan dengan tembaga dan timah hitam.
b. Dengan katalis platinum atau Zn dan asam, CCl 4 akan membentuk
kembali menjadi kloroform.
c. Dengan potasium amalgam dan air, CCl 4 akan terbentuk kembali
menjadi metana.
(Mc.Ketta,1979)
Rumus molekul
: HCl
Berat molekul
: 36,46 g/mol
Fase
: cair
Densitas (25 o C)
: 1,189 g/cm 3
Titik didih (1 atm)
: 321,15 K
Titik leleh (1 atm)
: 245,83 K
(Perry, 2008) Sifat-sifat kimia :
a. Reaksi dengan oksidator membentuk Cl 2
4 HCl + O 2 2 Cl 2 +2H 2 O
b. Reaksi dengan sulfur trioksida membentuk asam klorosulfat. HCl + SO 3 ClSO 3 H ....................................... (18)
c. Reaksi HCl dan asetilen akan menghasilkan kloroprena.
1.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum
Klorinasi didefinisikan sebagai suatu proses dimana satu atau lebih atom klorin dibentuk menjadi suatu senyawa kimia. Ketika atom hidrogen dari molekul metana disubstitusi oleh klorin, senyawa kimia yang terbentuk dikenal sebagai klorometan. Apabila satu atom hidrogen yang disubstitusi
disebut metil klorida, CH 3 Cl ; jika dua disebut metilen klorida, CH 2 Cl 2 ; tiga disebut kloroform, CHCl 3 ; jika seluruhnya disebut karbon tetraklorida, CCl 4 . Proses thermal chlorination terhadap metana dan klorin banyak
Apabila suhu lebih rendah, akan terbentuk impuritas oksigen yang mengganggu reaksi dan jika suhu lebih tinggi dari 450 °C maka akan terbentuk impuritas di umpan (Mc. Ketta, 1979).
Metana dan klorin dalam fase gas dengan perbandingan mol 1,7:1 dipanaskan sampai suhu 300 °C dimana pada suhu tersebut klorin akan mengalami disosiasi dan akan mulai terjadi reaksi terklorinasi terhadap metana, sedangkan tekanan dipertahankan 3 atm. Di dalam plugflow reactor suhu dipertahankan jangan sampai melebihi 450 °C. Bila reaksi berlangsung
di atas suhu tersebut maka dapat terjadi reaksi pirolisis terhadap CH 3 Cl membentuk karbon bebas yang merupakan impuritas, sedangkan klorin dan hidrogen membentuk asam hidroklorida. Produk reaksi kemudian masuk ke absorber untuk mengambil HCl dengan pelarut air. Produk atas absorber masuk ke neutralizer untuk menghilangkan sisa HCl dengan direaksikan dengan alkali (NaOH). Selanjutnya masuk ke separator untuk memisahkan metana dan produk klorometannya. Metana direcycle ke reaktor dan klorometan masuk ke kolom distilasi untuk dipisahkan antara metil klorida, metilen klorida, kloroform dan karbon tetra klorida.
II.1. Spesifikasi bahan baku dan produk
II.1.1. Spesifikasi bahan baku
1. Metana
Rumus molekul
: CH 4
Berat molekul
: 17 g/mol
Fase
: gas
Titik beku (1 atm)
: 90,82 K
Titik didih ( 1 atm) : 113,15K
Temperatur kritis
: 190,73 K
Densitas (113,15 K) : 0,435 kg/m 3
- Kemurnian
: min99% mol
- Impuritas
: C 2 H 6 dan C 3 H 8 1% mol
(PT. Badak NGL)
2. Klorin
Rumus molekul
: Cl 2
Berat molekul
: 70,91 g/mol
Fase
: gas
Titik didih (1 atm)
: 238,85 K
Titik beku (1 atm)
: 171,55 K
Densitas (273,15 K) : 3,213 g/cm 3
- Kemurnian
: min 98% vol
II.1.2. Spesifikasi produk
1. Metil klorida Sifat fisis -
Rumus molekul
: CH 3 Cl
Berat molekul
: 50,487 g/mol
Fase
: cair
Densitas (25 o C)
: 0,913 g/cm 3
Titik didih (1atm)
: 250,15 K
Titik beku (1atm)
: 177,15 K
Kemurnian
: min 99,95% berat
Impuritas
: CH 2 Cl 2
(www.c-f-c.com)
2. Metilen klorida Sifat fisis -
Rumus molekul
: CH 2 Cl 2
Berat molekul
: 84,933 g/mol
Fase
: cair
Densitas (25 o C)
: 2,93 kg/m 3
Titik didih (1atm)
: 313,25 K
Titik leleh (1atm)
: 176,45 K
Kemurnian
: min 99,9% berat
3. Kloroform Sifat fisis -
Rumus molekul
: CHCl 3
Berat molekul
: 119,378 g/mol
Fase
: cair
Densitas (25 o C)
: 1,48 g/cm 3
Titik didih (1atm)
: 334,48 K
Titik beku (1atm)
(www.c-f-c.com)
4. Karbon tetraklorida Sifat fisis -
Rumus molekul
: CCl 4
Berat molekul
: 153,821 g/mol
Fase
: cair
Densitas (25 o C)
: 1,583 g/cm 3
Titik didih (1atm)
: 349,94 K
Titik beku (1atm)
: 250,48 K
Kemurnian
: min 99,95% berat
5. Asam klorida Sifat fisis -
Rumus molekul
: HCl
Berat molekul
: 36,46 g/mol
Fase
: cair
Densitas (25 o C)
: 1,189 g/cm 3
Titik didih (1atm)
: 321,15 K
Titik leleh (1atm)
: 245,83 K
Kemurnian
: min 35% berat
(www.c-f-c.com)
II.2. Konsep Proses
II.2.1. Dasar Reaksi
Reaksi antara metil klorida dengan klorin merupakan reaksi seri- multistep dan berlangsung secara eksotermis irreversible. Reaksinya sebagai berikut :
CH 2 Cl 2 + Cl 2 CHCl 3 + HCl
CHCl 3 + Cl 2 CCl 4 + HCl
....................................... (22) Reaktan dengan perbandingan metana : klorin adalah 1,7 : 1 dipanaskan sampai suhu 300 o
C dan tekanan 3 atm dimana pada suhu C dan tekanan 3 atm dimana pada suhu
C. Bila reaksi berlangsung di atas suhu tersebut, maka akan terjadi pirolisis terhadap klorometana membentuk karbon bebas, sedangkan klorin dan hidrogen membentuk asam klorida (Mc. Ketta, 1979 ).
II.2.2. Mekanisme Reaksi
Mekanisme reaksi yang terjadi pada proses klorinasi terhadap metana atau klorometana adalah free-radical substitutions dan terjadi melalui 3 tahap yaitu inisiasi, propagasi dan terminasi.
Inisiasi
Inisiasi adalah proses menghasilkan spesies radikal. Dalam tahap ini radikal klorin dengan pemanasan pada suhu tinggi sehingga dapat memecah ikatan antar atom klorin. Radikal klorin kemudian bereaksi dengan metil klorida menghasilkan radikal metil klorida.
Cl 2 - 2Cl ........................................ (23) Cl - + CH 4 HCl + CH 3 - ........................................ (24)
Propagasi
Pada tahap ini radikal metil klorida bereaksi dengan klorin menghasilkan klorometana dan radikal klorin. Radikal ini kemudian bereaksi dengan metana dan juga produk klorometana menghasilkan radikal klorometana yang lain.
CH 2 Cl - + Cl 2 CH 2 Cl 2 + Cl - ...................................... (27) Cl - + CH 2 Cl 2 HCl + CHCl 2 - ......................................(28) CHCl 2 - + Cl 2 CHCl 3 + Cl - ...................................... (29) Cl - + CHCl 3 HCl + CCl 3 - ...................................... (30) CCl 3 - + Cl 2 CCl 4 + Cl - ...................................... (31)
Terminasi
Tahap ini terjadi apabila dua radikal bereaksi baik dengan radikal yang sama ataupun dengan radikal yang berbeda.
Cl - + Cl - Cl 2 ....................................... (32) Cl - + CH 2 Cl - CH 2 Cl 2 ....................................... (33)
II.2.3. Kondisi Operasi
Kondisi operasi pada perancangan pabrik metil klorida ini adalah sebagai berikut : Tekanan
: 3 atm
(Keyes, 1961) Temperatur reaktan : 300 o C Temperatur reaksi
: 275 o C -450 o C Cl 2 : CH 4 : 1 : 1,7 (perbandingan mol)
Konversi metana
: 36 % mol
Selektivitas metil klorida terhadap metana : 56% Selektivitas metilen klorida terhadap metana
: 35% Selektivitas kloroform terhadap metana
Selektivitas karbon tetraklorida terhadap metana
(Mc. Ketta,1979 )
CH 2 Cl 2 + Cl 2 CHCl 3 + HCl
CHCl 3 + Cl 2 CCl 4 + HCl
....................................... (37) Dari figure 15 Mc Ketta, diketahui satuan konstanta kecepatan reaksi tersebut (detik -1 ), maka reaksi tersebut mempunyai orde satu. Kecepatan reaksi klorin adalah :
- r k =k 1 .C k1 +k 2 .C k2 +k 3 .C k3 +k 4 .C k4 ....................................... (38)
Gambar I.1 Grafik Kecepatan Reaksi Klorinasi Metana Konstanta kecepatan reaksi masing-masing diketahui dari figure 15 Mc.Ketta dan dapat dibuat persamaan sesuai hukum Arhenius :
k 1 = 3,076 x 10 6 exp (-10789/T) , /s
....................................... (42) (Mc. Ketta vol.8, 1979)
II.2.4 Tinjauan Termodinamika
Jika ditinjau dari segi termodinamika, harga
0 masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat pada tabelII.1 sebagai berikut : ................................................................ (43) (Smith, 1987)
Tabel II
0 masing-masing komponen
Komponen
G f 0 (kJ/mol) HCl
Cl 2 0 CH 4 -50,87
CH 3 Cl
-62,93 CH 2 Cl 2 -68,91 CHCl 3 -68,52 CCl 4 -58,28
(Carl L., Yaws, 1999)
CH 4 + Cl 2 CH 3 Cl + HCl
0 = -107,39 kJ/mol
CH 3 Cl + Cl 2 CH 2 Cl 2 + HCl
0 = -101,31 kJ/mol
CH 2 Cl 2 + Cl 2 CHCl 3 + HCl
0 = -94,94 kJ/mol
CHCl 3 + Cl 2 CCl 4 + HCl
0 = -85,09 kJ/mol
0 total = -388,730 kJ/mol = -388730 J/mol
K = 8,52 x 10 34
Harga konstanta kesetimbangan reaksi (K) termasuk besar sehingga reaksi dianggap berjalan searah / irreversible. Untuk menentukan apakah reaksi bersifat eksotermis atau endotermis,
f.
Tabel II
0 masing-masing komponen
Komponen
0 (kJ/mol) HCl
Cl 2 0 CH 4 -74,86
CH 3 Cl
-86,37 CH 2 Cl 2 -95,46
CHCl 3 -101,32 CCl 4 -100,48
(Carl.L. Yaws, 1999)
CH 4 + Cl 2 CH 3 Cl + HCl
0 = -103,39 kJ/mol
CH 3 Cl + Cl 2 CH 2 Cl 2 + HCl
0 = -101,45 kJ/mol
CH 2 Cl 2 + Cl 2 CHCl 3 + HCl
0 = -98,22 kJ/mol
CHCl 3 + Cl 2 CCl 4 + HCl
0 = -91,52 kJ/mol
H r 0 total = -395,06 kJ/mol = -395060 J/mol Reaksi di atas bersifat ekso
0 negatif.
1. Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada gambar II.2
2. Diagram alir kuantitatif dapat dilihat pada gambar II.3
3. Diagram alir lengkap dapat dilihat pada gambar II.4
c. id
m it
o t u ser
d ig
ilib .u n
Gambar II.2 Diagram Alir Kualitatif
s.
c.
Bab II Deskripsi Proses
id id
m it
o t u ser
d ig
ilib .u n
Gambar II.3 Diagram Alir Kuantitatif
s.
c.
Bab II Deskripsi Proses
id id
m it
o t u ser
d ig
ilib
Gambar II.4 Diagram Alir Lengkap
.u n s.
c.
Bab II Deskripsi Proses
id id
Penjabaran dan uraian tiap tahap adalah sebagai berikut :
1. Penyiapan bahan baku
a. Metana
Metana dari tangki penyimpan dengan suhu -146,3 o
C dan tekanan 3 atm dicampur dengan arus atas separator 2 (SP-02) dengan suhu 7,86 o
C sehingga suhunya menjadi 3,63 o
C. Setelah itu dipanaskan dalam HE-02 dengan pemanasnya adalah Dowtherm A keluar HE-01 sehingga suhunya menjadi 300 o
C sebagai umpan
reaktor.
b. Klorin
Klorin dari tangki penyimpan (T-01) pada suhu 30 o C dan tekanan 9,2 atm dicampur dengan arus bawah separator (SP-
01) kemudian divalve untuk menurunkan tekanannya menjadi 3 atm. Setelah divalve, klorin akan menguap sebagian. Fase uap dan cair klorin dipisahkan dalam SP-01, arus atas yang berupa uap klorin yang bersuhu -5,77 o
C dipakai untuk mengkondensasi hasil atas MD-01, MD-02, MD-03 di dalam kondensor (CD-01, CD-02, CD-03) sehingga suhu klorin menjadi 36,74 o
C. Gas klorin C. Gas klorin
2. Reaksi pembentukan metil klorida
Reaksi pembentukan metil klorida dilakukan dalam reaktor jenis plug flow multi tube. Gas klorin yang sudah aktif direaksikan dengan gas metana dan recycle dengan perbandingan mol metana : klorin yaitu 1,7 : 1 dan kecepatan alir tertentu. Suhu di dalam reaktor akan naik karena reaksi bersifat eksotermis, maka untuk menjaga agar suhu tidak melebihi 450 o
C dialirkan pendingin berupa cairan
Dowtherm
A. Konversi metana sebesar 36% mol, selektivitas metil klorida terhadap metana sebesar 56%, selektivitas metilen klorida sebesar 35%, selektivitas kloroform 8% dan selektivitas karbon tetraklorida sebesar 1%. Hasil reaksi berupa produk utama metil klorida dan produk lainnya berupa metilen klorida, kloroform, karbon tetraklorida dan hidrogen klorida, sedangkan gas klorin habis bereaksi. Suhu gas keluar reaktor dan pendingin tinggi, maka panas keduanya dimanfaatkan memanaskan arus lain.
3. Pemurnian produk
Gas produk keluar reaktor digunakan untuk pemanas pada reboiler (RB-01) sehingga suhu gas keluar reaktor turun dari 418,34 o C menjadi 293,76 o
C. Kemudian campuran gas ini digunakan untuk pemanas lagi pada RB-02 hingga suhu gas keluar reaktor menjadi 286,02 o
C. Selanjutnya digunakan lagi sebagai pemanas untuk RB-03 C. Selanjutnya digunakan lagi sebagai pemanas untuk RB-03
C, kemudian dimasukkan ke absorber (AB) untuk dipisahkan HCl-nya. HCl diserap dengan air dari unit utilitas menjadi asam klorida 35% yang kemudian disimpan dalam tangki (T-07).
Gas hasil atas absorber masih mengandung sisa HCl sehingga dialirkan ke neutralizer (N) untuk dihilangkan sisa HCl dengan menggunakan NaOH dari unit utilitas. NaCl hasil reaksi disimpan dalam tangki (T-08) dan gas hasil atas menuju separator 2 (SP-02) untuk memisahkan klorometan dengan metananya. Gas hasil atas neutralizer dialirkan ke kompresor (C-01) untuk menaikkan tekanannya dari 3 atm menjadi 17 atm, kemudian didinginkan pada HE-03 dengan pemanas arus bawah SP-02. Arus atas SP-02 yang berupa metana dan sedikit klorometana direcycle dengan umpan metana. Arus bawah SP-02 menuju kolom distilasi untuk memurnikan metil klorida dari produk klorometana yang lainnya. Kolom destilasi (MD-01)beroperasi pada tekanan 4 atm bertujuan untuk memisahkan metil klorida dengan produk klorometana lainnya. Metil klorida keluar sebagai hasil atas kemudian disimpan dalam tangki penyimpan (T-03) pada suhu 30 o
C dan tekanan 6,2 atm. Sedangkan hasil bawah berupa campuran klorometana dimasukkan ke dalam kolom destilasi (MD-02) berfungsi untuk mengambil produk utama. Pada MD-02 produk atas adalah metilen klorida yang kemudian dikirim ke tangki penyimpanan C dan tekanan 6,2 atm. Sedangkan hasil bawah berupa campuran klorometana dimasukkan ke dalam kolom destilasi (MD-02) berfungsi untuk mengambil produk utama. Pada MD-02 produk atas adalah metilen klorida yang kemudian dikirim ke tangki penyimpanan
c. Satuan
: kg/jam
id
Tabel II.3 Neraca Massa Total
Arus 22 purge
CH 4 c 3423,0591
m 2,4865
C 2 H m o 6 2,4946
2,1883 Cl 2 o t
C 3 H it 8 2,1890
23719,5291 u CH 3 ser Cl
CH 2 Cl 2 0,5366 5975,4557
d Jumlah
ig ilib .u
n s.
c.
Bab II Deskripsi Proses
id
Tabel II.4 Neraca Massa di TEE 1 Komponen
2. Neraca massa di TEE 2 Tabel II.5 Neraca Massa di TEE 2
C 2 H 6 2,4946
C 3 H 8 2,1890
CH 2 Cl 2 0,0000
CHCl 3 0,0000
Total
C 2 H 6 0,0000
C 3 H 8 0,0000
CH 2 Cl 2 0,0000
4. Neraca massa di sekitar absorber Tabel II.7 Neraca Massa Absorber
Arus 10 Arus 11
C 2 H 6 85,1899
C 3 H 8 74,9671
CH 2 Cl 2 6048,0892
CHCl 3 1943,5204
CCl 4 1451,7582
HCl
Total
C 2 H 6 85,1899
C 3 H 8 74,9671
CH 2 Cl 2 6048,0892
6. Neraca massa di sekitar separator 2 Tabel II.9 Neraca Massa Separator 2
C 2 H 6 85,190
C 3 H 8 74,967
CH 2 Cl 2 6048,089
CHCl 3 1943,520
CCl 4 1451,758
Total
Komponen
Arus 16
Arus purge
C 2 H 6 85,182
C 3 H 8 74,966
CH 2 Cl 2 71,766
8. Neraca massa di sekitar menara distilasi 1
Tabel II.11 Neraca Massa Menara Distilasi 1 Komponen
CH 2 Cl 2 5976,3228
9. Neraca massa di sekitar menara distilasi 2
Tabel II.12 Neraca Massa Menara Distilasi 2 Komponen
CH 2 Cl 2 5975,7862
CHCl 3 1881,6083
CCl 4 1422,7995
Total
CH 2 Cl 2 0,3305
II.4.3. Neraca Panas Total
Satuan : kJ/jam Tabel II.14 Neraca Panas Total
Komponen
Input
Output
Q4
Q7
Q9
Q11
Q12
Q17
Q19
Q22
Qpemanas
Qpendingin
Total
Tabel II.15 Neraca Panas Di TEE 1
2. Neraca panas reaktor Tabel II.16 Neraca Panas Reaktor Komponen
Q reaksi
3. Neraca panas absorber Tabel II.17 Neraca Panas Absorber Komponen
Input
Output
Q8
Q9
Q10
Q11
Qpelarutan
Qpenguapan
Total
Q penguapan
5. Neraca panas separator 2 Tabel II.19 Neraca Panas Separator 2 Komponen
Q penguapan
6. Neraca panas menara distilasi 1
Tabel II.20 Neraca Panas Menara Distilasi 1 Komponen
Input
Output
Q15
6.065,5108
Q17
412,1147
Q18
4.128,8237
Qcondensor
5.057.501,2051
Qreboiler
5.055.976,6327
Total
5.062.042,1435
5.062.042,1435
8. Neraca panas menara distilasi 3
Tabel II.22 Neraca Panas Menara Distilasi 3 Komponen
9. Neraca panas separator 1 Tabel II.23 Neraca Panas Separator 1 Komponen
Input
Output
Q2
5.573.733,7048
Q3
5.166.984,6253
Q4
406.749,0795
Total
5.573.733,7048
5.573.733,7048
Tata letak pabrik merupakan tempat kedudukan keseluruhan bagian yang ada dalam pabrik meliputi tempat perkantoran (office), tempat peralatan proses, tempat penyimpanan bahan baku dan produk, tempat unit pendukungdan tambahan-tambahan yang lain yang dirancang terutama untuk mendukung kelancaran pelaksanaan proses produksi. Beberapa tujuan dari pengaturan tata letak pabrik antara lain : penghematan waktu transportasi bahan baku, produk, alat maupun karyawan dalam areal pabrik, sehingga waktu proses produksi dapat optimal. Tujuan lainnya, memanfaatkan areal pabrik secara efektif dan efisien sehingga diharapkan tidak ada area kosong yang dibiarkan begitu saja dan dapat menghemat lahan yang berarti pula dapat menghemat biaya investasi dan pajak, pencegahan kecelakaan kerja, serta tujuan-tujuan lain.
Pada prarancangan pabrik ini, tata letak dari pabrik dapat dilihat pada Gambar II.4. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan tata letak pabrik adalah :
1. Perluasan pabrik dan kemungkinan penambahan bangunan
Perluasan pabrik ini harus sudah masuk dalam perhitungan sejak awal, supaya masalah kebutuhan tempat tidak timbul di masa yang akan datang. Sejumlah area khusus harus disiapkan untuk dipakai sebagai perluasan pabrik, penambahan peralatan untuk menambah kapasitas pabrik ataupun mengolah produknya sendiri ke produk lain.
asap atau gas beracun harus benar-benar diperhatikan di dalam penentuan tata letak pabrik. Untuk itu diperlukan peralatan-peralatan pemadam kebakaran di sekitar lokasi berbahaya tadi. Tangki penyimpan produk atau unit-unit yang mudah meledak harus diletakkan di areal khusus serta perlu adanya jarak antara bangunan satu dengan bangunan yang lain.
3. Utilitas
Pemasangan dan distribusi yang baik dari gas, udara, steam, dan listrik akan membantu kemudahan kerja dan perawatannya. Penempatan alat proses sedemikian rupa sehingga petugas dapat dengan mudah mencapainya dan dapat menjamin kelancaran operasi serta memudahkan perawatannya.
c. id
m it
o t u ser
d ig Skala 1 : 1000
ilib .u
Gambar II.5 Tata Letak Pabrik Metil Klorida
n s.
c.
Bab II Deskripsi Proses
id id
1. Kelancaran proses produksi dapat terjamin.
2. Dapat mengefektifkan penggunaan lahan.
3. Biaya penanganan material menjadi rendah dan menyebabkan terhindarnya kapital yang tidak penting. Jika lay out peralatan proses dan urut-urutan proses produksi lancar, maka perusahan tidak perlu membeli alat transportasi yang menambah biaya investasi.
4. Karyawan mendapatkan kepuasan kerja. Jika karyawan mendapatkan kepuasan kerja, maka akan meningkatkan semangat dan produktivitas kerja.
14,42 m T-03
24,38 m T-04 12,19 m T-05
7,62 m T-06
T-01 16,88 m
T-01 16,88 m
9,14 m T-08
T-02 17,67 m
T-07 27,43 m
T-01 16,88 m
T-01 16,88 m
T-01 16,88 m
T-01 16,88 m
T-01 16,88 m
T-01 16,88 m
T-01 16,88 m
T-01 16,88 m
T-01 16,88 m
14,42 m T-03
T-07 27,43 m
T-07 27,43 m
T-07 27,43 m
T-07 27,43 m
MD-01 CD-01 RB-01
MD-02 RB-02
CD-02
CD-03 ACC- 03 RB-03 VP-01 MD- 03
2,5 m
5m
AB ACC- 01
ACC-02
Keterangan : AB = absorber ACC = akumulator
T-01 = tangki klorin
CD = kondenser
T-02 = tangki metana
CP = kondenser parsial
T-03 = tangki metil klorida
HE = heat exchanger T-04 = tangki metilen klorida MD = menara destilasi
T-05 = tangki kloroform
N = neutralizer T-06 = tangki karbon tetraklorida R
= reaktor
T-07 = tangki asam klorida
RB = reboiler T-08 = tangki natrium klorida
Gambar II.6 Tata Letak Peralatan Proses
Bab III Spesifikasi Peralatan Proses
SPESIFIKASI PERALATAN PROSES
III.1. Tangki Penyimpanan Bahan Baku
Tabel III.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Bahan Baku
Spesifikasi Alat
Menyimpan klorin cair
selama 30 hari
Menyimpan metana selama 7 hari
Tipe
Tangki bola (spherical tank)
Tangki bola (spherical tank) Jumlah
3 buah
1 buah Suhu
30 0 C -146,27 0 C Tekanan
9,18 atm
3 atm Kapasitas
47586,80 ft 3 (4179,19m 3 )
60283,07 ft 3 (1722,31m 3 ) Diameter
687,45 in (17,46 m)
585,61 in (14,87m) Tebal
0,67 in (0,02 m)
1 in (0,03m) Tebal isolasi
20,3 in (0,52 m) Bahan konstruksi
Stainless steel SS 304
Carbon steel SA-283 grade C
Tabel III.2 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Produk
Spesifikasi Alat
menyimpan metil klorida cair
selama 30 hari
menyimpan metilen klorida cair selama 30 hari
Tipe
Tangki bola (spherical tank)
silinder tegak, flat bottom, conical roof Jumlah
1 buah
1 buah Suhu
30 0 C 30 0 C Tekanan
6,5 atm
1 atm Diameter
567,69 ft (14,42m)
80 ft (24,38 m) Tinggi
46,035ft (14,0315 m) Jumlah course
5 buah
Tebal course
Course 1 = 0,50 in (1,27 cm) Course 2 = 0,44 in (1,11 cm) Course 3 = 0,44 in (1,11 cm)
Course 4 = 0,38 in ( 0,95 in) Course 5 = 0,38 in ( 0,95 in)
Tebal head
0,1875 in (0,48 cm) Tinggi head
16,035 ft (4,89 m)
21,86 0 Tebal
0,45in (0,01 m)
- Bahan
konstruksi
Carbon steel SA-283 grade C
Carbon steel SA-283 grade C
Fungsi
menyimpan kloroform cair
selama 30 hari
menyimpan karbon tetraklorida cair selama 30 hari
Tipe
silinder tegak, flat bottom,
conical roof
silinder tegak, flat bottom, conical roof Jumlah
1 buah
1 buah Suhu
30 0 C 30 0 C Tekanan
1 atm
1 atm Diameter
40 ft (12,19 m)
25 ft (7,62 m) Tinggi
36,24 ft (11,05 m)
18 ft (5,49 m) Jumlah course
5 buah
3 buah
Tebal course
Course 1 = 0,31 in (0,79 cm) Course 2 = 0,31 in (0,79 cm) Course 2 = 0,31 in (0,79 cm) Course 4 = 0,25 in (0,63 cm) Course 5 = 0,25 in (0,63 cm)
Course 1 = 0,25 in (0,63 cm) Course 2 = 0,25 in (0,63 cm) Course 3 = 0,19 in (0,48 cm)
Tebal head
0,13 in (0,32 cm)
0,19 in (0,48 cm) Tinggi head
6,24 ft (1,90 m)
4,36 ft (1,33 m) 17,33 0 13,45 0 Bahan konstruksi
Carbon steel SA-283 grade C
Carbon steel SA-283 grade C
Fungsi
menyimpan asam klorida cair
selama 30 hari
Menyimpan natrium klorida selama 30 hari
Tipe
silinder tegak, flat bottom,
conical roof
Silinder tegak, flat bottom, conical roof Jumlah
4 buah
1 buah Suhu
30 0 C 30 0 C Tekanan
1 atm
1 atm Diameter
90 ft (27,43 m)
30 ft (9,14 m) Tinggi
56,74 ft (17,29 m)
12,07 ft (3,68 m) Jumlah course
6 buah
2 buah
Tebal course
Course 1 = 0, 5 in (1,27 cm) Course 2 = 0, 5 in (1,27 cm) Course 3 = 0,44 in (1,11cm) Course 4 = 0,44 in (1,11cm) Course 5 = 0,38 in (0,95 cm) Course 6 = 0,38 in (0,95cm)
Course 1 = 0,25 in (0,63 cm) Course 2 = 0,25 in (0,63 cm)
Tebal head
0,13 in (0,32 cm)
0,13 in (0,32 cm) Tinggi head
20,74 ft (6,32 m)
0,07 ft (0,02 m) 24,76 0 0,28 0 Bahan konstruksi
Stainless steel SS 304
Carbon Steel SA-283grade C
Tabel III.3 Spesifikasi Reaktor
Spesifikasi Alat
Fungsi
Mereaksikan klorin dengan metana untuk membentuk klorometana
Tipe
Non adiabatis non isotermal multitube plugflow
reactor
Design
1-1 Shell and Tube
Waktu tinggal
Tube Side
Shell Side
Diameter dalam
0,91 in (0,02 m)
27 in (0,69 m) Diameter luar
1 in (0,03 m)
27,06 in (0,69 m)
Jumlah tube = 614
Jumlah baffle = 26
Pitch = 1,25 in (0,03 m)
Jarak antar baffle =
15 in (0,38 m) Jumlah pass
1 1 Bahan konstruksi
SA 213 TP 304
SA 213 TP 304 Ukuran pipa umpan klorin
14 in SN 40
Ukuran pipa umpan metana
14 in SN 40
Ukuran pipa produk
14 in SN 20
Ukuran pipa pendingin
22 in SN 40
Tabel III.4 Spesifikasi Absorber
Spesifikasi Alat
AB
Fungsi Menyerap HCl dari gas produk reaktor Tipe
Menara bahan isian dengan bentuk shell silinder tegak, top & bottom torispherical head Suhu
20,75 0 C 55,85 0 C
Tinggi menara
15,08 m
Tinggi packing
8,39 m
Tebal shell
0,38 in (0,95cm)
Tebal head
0,5 in (1,27cm)
Jenis packing
Ceramic raschig rings
Diameter packing
2 in
Bahan konstruksi
Stainless steel SS 304
Tabel III.5 Spesifikasi Neutralizer
Spesifikasi Alat
Fungsi Menghilangkan sisa HCl dengan mereaksikan dengan
NaOH
Tipe Menara bahan isian dengan bentuk shell silinder tegak, top & bottom torispherical head Suhu
31,5 0 C 31,59 0 C
Tinggi menara
12,25 m
Tinggi packing
7,53 m
Tebal shell
0,25 in (0,63cm)
Tebal head
0,25 in (0,63cm)
Jenis packing
Ceramic raschig rings
Diameter packing
2 in
Bahan konstruksi
Stainless steel SS 304
Tabel III.6 Spesifikasi Separator 1
Spesifikasi Alat
SP-01
Fungsi
Memisahkan fase uap dan
cair klorin untuk umpan
reaktor Tipe
Drum horizontal, torispherical head
Diameter shell
Tebal shell
0,0048 m
Tebal head
0,0048 m
Tinggi head
0,0095 m
Tebal isolasi
0,1633 m
Bahan konstruksi
Stainless steel SS 304
Spesifikasi Alat
SP-02
Fungsi
Memisahkan metana dari klorometan untuk direcycle ke reaktor
Tipe
Drum vertikal, elliptical dished head
Volume drum
2,61 m 3
Diameter dalam
1,07 m
Diameter luar
1,12 m
Tinggi drum
4,19 m
Tebal drum
0,005 m
Bahan konstruksi Stainless steel SS 304 Tebal head
0,005 m
Lebar head
0,35 m
Pipa umpan ke throttle valve
0,11 m
Pipa umpan ke flash drum
0,11 m
Pipa keluar atas flash drum
0,08 m
Pipa keluar bawah flash drum
0,07 m
Tabel III.8 Spesifikasi Menara Distilasi
Spesifikasi Alat
Memisahkan metil klorid dari metilen
klorida, kloroform, karbon
tetraklorida
Memisahkan metilen klorid dari kloroform, karbon
tetraklorida
Memisahkan kloroform dan karbon tetraklorida dari produk bawah
MD-02
Tipe
Menara dengan
plate , torispherical head
Menara dengan
plate , torispherical head
Menara dengan plate , torispherical head Tekanan
3 atm
1 atm
1 atm Diameter atas
36 in (0,92 m)
42 in
34 in (0,86 m) Diameter bawah
50 in (1,27 m)
48 in
34 in (0,86 m) Tinggi menara
12,13 m
40,45 m
47,96m Tebal atas
0,25 in (0,64 cm)
0,25 in (0,64 cm)
9/16 in (1,43 cm) Tebal bawah
0,38 in (0,95 cm)
0,69 in (1,75 cm)
1 8/16 in (3,81 cm) Tebal head atas
0,25 in (0,64 cm) 0,19 in(0,5 cm)
0,19in (0,5 cm) Tebal head bawah
0,38 in(0,95 cm)
0,25 in (0,64 cm)
0,19in (0,5 cm) Tinggi head atas
9,14 in
12,36 in
7,18in (0,18 m) Tinggi headbawah
10,79 in
14,18 in
7,01in (0,18 m) Bahan konstruksi
Carbon steel SA
283 grade C
Carbon steel SA
283 grade C
Carbon steel SA 283 grade C
Tipe plate
Sieve tray
Sieve tray
Sieve tray Jumlah plate
11 67 65 Plate spacing
0,5 m
0,5 m
0,5 m Feed plate
Plate ke-7 dari
atas
Plate ke-30 dari
atas
Plate ke-32 dari atas
Tabel III.9 Spesifikasi Kondensor
Spesifikasi Alat
CD-01
Fungsi Mengkondensasikan hasil atas MD-01 Tipe
Shell and Tube 1-2
5.057.501,21 kJ/jam
Luas area transfer
Tube Side
Shell Side
Fluida Dingin
Fluida Panas Fluida
Klorin cair
Top MD-01 Suhu
-5,76 0 C- 4,39 0 C 13,48 0 C Tekanan
3 atm
Kapasitas (kg/jam)
1341,54 Diameter luar
0,8 in
Diameter dalam
0,63 in
27 in Jumlah pass
Jumlah tube = 488
Pitch = 1 in
Jarak antar baffle = 27 in
Tipe
Shell and Tube 1-2
11.916.201,86 kJ/jam
Luas area transfer
Tube Side
Shell Side
Fluida Dingin
Fluida Panas Fluida
Klorin cair
Top MD-02 Suhu
4,39 0 C 22,22 0 C 39,73 0 C Tekanan
1 atm
Kapasitas (kg/jam)
1494,25 Diameter luar
0,8 in
Diameter dalam
0,62 in
23,25 in Jumlah pass
Jumlah tube = 506
Pitch = 1 in
Jarak antar baffle = 23,25 in
Tipe
Shell and Tube 1-2
3431321,69 kJ/jam
Luas area transfer
Tube Side
Shell Side
Fluida Dingin
Fluida Panas Fluida
Klorin cair
Top MD-03 Suhu
27,22 0 C 36,74 0 C 60,74 0 C Tekanan
1 atm
Kapasitas (kg/jam)
1881,85 Diameter luar
0,75 in
Diameter dalam
0,652 in
37 in Jumlah pass
Jumlah tube = 1044
Pitch = 1 in
Jarak antar baffle = 37 in
Tabel III.10 Spesifikasi Reboiler
Spesifikasi Alat
RB-01
Fungsi Menguapkan sebagian hasil bawah MD-01 Tipe
Kettle reboiler
5.527.000 kJ/jam
Luas area transfer
Jumlah hairpin
Inner Pipe
Annulus
Fluida Panas
Fluida Dingin Fluida
Gas produk reaktor
Bottom MD-01 Suhu
417,3 0 C 293,76 0 C 87,73 0 C 91,46 0 C Tekanan
3 atm
Kapasitas (kg/jam)
33488,67 kg/jam
9220,48 kg/jam Diameter luar
6,63 in
8,63 in Diameter dalam
6,07 in
7,98 in
Tipe
Kettle reboiler
11.989.730,43 kJ/jam
Luas area transfer
Tube Side
Shell Side
Fluida Panas
Fluida Dingin Fluida
Gas produk reaktor
Bottom MD-02 Suhu
293,76 0 C 286,02 0 C 63,96 0 C 65,40 0 C Tekanan
3 atm
1 atm Kapasitas (kg/jam)
33488,67 kg/jam
31678,78 kg/jam Diameter luar
0,8 in
Diameter dalam
0,58 in
12 in Jumlah pass
Jumlah tube = 82
Pitch = 1 in
Jarak antar baffle = 9 in
Tipe
Kettle reboiler