PABRIK ETHYL ETHER DARI ETHYL ALCOHOL DAN SULFURIC ACID DENGAN PROSES DEHYDROGENATION.
PABRIK ETHYL ETHER
DARI ETHYL ALCOHOL DAN SULFURIC ACID
DENGAN PROSES DEHYDROGENATION
PRA RENCANA PABRIK
Oleh :
FINA RENITA ANGGRAINI
063101 0085
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR
(2)
LEMBAR PENGESAHAN
PABRIK ETHYL ETHER
DARI ETHYL ALCOHOL DAN SULFURIC ACID
DENGAN PROSES DEHYDROGENATION
Oleh :
FINA RENITA ANGGRAINI
063101 0085
Disetujui untuk diajukan dalam ujian lisan
Dosen Pembimbing
Ir. SUPRIHATIN. MT NIP. 19630508 199203 2 001
(3)
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan rasa syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa dan dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat menyelesaikan Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Ethyl Ether Dari Ethyl Alcohol Dan Sulfuric Acid Dengan Proses Dehydrogenation”, dimana Tugas Akhir ini merupakan tugas yang diberikan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan kesarjanaan di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional Surabaya.
Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Ethyl Ether Dari Ethyl Alcohol Dan Sulfuric Acid Dengan Proses Dehydrogenation” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal dari beberapa literatur , data-data , majalah kimia, dan internet.
Pada kesempatan ini kami mengucapkan terima kasih atas segala bantuan baik berupa saran, sarana maupun prasarana sampai tersusunnya Tugas Akhir ini kepada :
1. Bapak Ir. Sutiyono, MT
Selaku Dekan FTI UPN “Veteran” Jawa Timur 2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT
Selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, FTI,UPN “Veteran” Jawa Timur. 3. Ibu Ir. Suprihatin, MT
selaku dosen pembimbing.
(4)
5. Seluruh Civitas Akademik Jurusan Teknik Kimia , FTI , UPN “Veteran” Jawa Timur.
6. Kedua orangtua kami yang selalu mendoakan kami.
7. Semua pihak yang telah membantu , memberikan bantuan, saran serta dorongan dalam penyelesaian tugas akhir ini.
Kami menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, karena itu segala kritik dan saran yang membangun kami harapkan dalam sempurnanya tugas akhir ini.
Sebagai akhir kata, penyusun mengharapkan semoga Tugas Akhir yang telah disusun ini dapat bermanfaat bagi kita semua khususnya bagi mahasiswa Fakultas Teknologi Industri jurusan Teknik Kimia.
Surabaya , November 2010 Penyusun,
(5)
INTISARI
Perencanaan pabrik ethyl ether ini diharapkan dapat berproduksi dengan kapasitas 50.000 ton ethyl ether/tahun dalam bentuk liquid. Pabrik beroperasi secara kontinyu berjalan selama 24 jam tiap hari dan 330 hari kerja dalam setahun.
Kegunaan terbesar dari ethyl ether Industri di Indonesia mempunyai perkembangan yang stabil, hal ini dapat dilihat dengan berkembangnya industri kimia sintesa organik, terutama kebutuhan pelarut organik di Indonesia Secara singkat, uraian proses dari pabrik ethyl ether sebagai berikut :
Pertama-tama ethyl alcohol direaksikan dengan sulfuric acid menghasilkan gas ethyl ether. Gas ethyl ether kemudian dimurnikan dengan larutan NaOH. Gas ethyl ether kemudian dikondensasi dan didistilasi untuk menghasilkan produk akhir ethyl ether.
Pendirian pabrik berlokasi di Manyar, Gresik dengan ketentuan :
Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas
Sistem Organisasi : Garis dan Staff
Jumlah Karyawan : 186 orang
Sistem Operasi : Kontinyu
(6)
Analisa Ekonomi :
* Massa Konstruksi : 2 Tahun
* Umur Pabrik : 10 Tahun
* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 23.319.892.000
* Working Capital Investment (WCI) : Rp. 28.569.494.000
* Total Capital Investment (TCI) : Rp. 51.889.386.000
* Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 302.784.523.000
* Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 11.506.821.000
- Steam = 366.600 lb/hari
- Air pendingin = 258 M3/hari
- Listrik = 13.200 kWh/hari
- Bahan Bakar = 3.408 liter/hari
* Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 342.833.924.000
* Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 389.401.545.000
* Bunga Bank (Kredit Investasi Bank Mandiri) : 19%
* Internal Rate of Return : 24,04%
* Rate On Investment : 25,33%
* Pay Out Periode : 3,9 Tahun
(7)
DAFTAR TABEL
Tabel VII.1. Instrumentasi pada Pabrik ………... VII - 5 Tabel VII.2. Jenis Dan Jumlah Fire – Extinguisher ………. VII - 8
Tabel VIII.2.1. Baku mutu air baku harian ……….………… VIII-6
Tabel VIII.2.3. Karakteristik Air boiler dan Air pendingin ………… VIII-8 Tabel VIII.4.1. Kebutuhan Listrik Untuk Peralatan Proses Dan Utilitas
……….……….……….…… VIII-44
Tabel VIII.4.2. Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan Ruang Pabrik
Dan Daerah Proses ……….………. VIII-45
Tabel IX.1. Pembagian Luas Pabrik ……….……… IX - 7
Tabel X.1. Jadwal Kerja Karyawan Proses ……….…… X - 9
Tabel X.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja ……….…… X - 11
Tabel XI.1. Hubungan kapasitas produksi dan biaya produksi … XI – 5 Tabel XI.2. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal sendiri
……….……….……….…… XI - 8
Tabel XI.3. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal pinjaman
……….……….……….……… XI - 8
Tabel XI.4. Tabel Cash Flow ……….……….…… XI - 9
Tabel XI.4.5. Pay Out Periode ……….……….…… XI - 11
(8)
DAFTAR GAMBAR
Gambar IX.1 Lay Out Pabrik ……….……….………… IX - 8 Gambar IX.2 Peta Lokasi Pabrik ……….……….……… IX - 9 Gambar IX.3 Lay Out Peralatan Pabrik ……….………. IX - 10 Gambar X.1 Struktur Organisasi Perusahaan ……….………… X - 12
(9)
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ……….……….………. i
KATA PENGANTAR ……….……….………. ii
INTISARI ……….……….……….……… iv
DAFTAR TABEL ……….……….……….…… vi
DAFTAR GAMBAR ……….……….……… vii
DAFTAR ISI ……….……….……….………… viii
BAB I PENDAHULUAN ……….……….……… I – 1
BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES ……….…… II – 1
BAB III NERACA MASSA ……….……….…… III – 1
BAB IV NERACA PANAS ……….……….……… IV – 1
BAB V SPESIFIKASI ALAT ……….……….. V – 1
BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA ………. VI – 1
BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA …. VII – 1
BAB VIII UTILITAS ……….……….……… VIII – 1
BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ……….. IX – 1
BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN ……….………… X – 1
BAB XI ANALISA EKONOMI ……….……….… XI – 1
BAB XII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN ……….. XII – 1
(10)
I ~ 1
---
BAB I PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Ethyl ether adalah anggota terpenting dalam turunan keluarga ether. Hampir semua pembuatan ethyl ether pada saat ini diambil sebagai produk samping ketika ethanol diproduksi dengan cara hidrasi fase uap dari ethylene dengan katalis phosphoric acid. Beberapa modifikasi proses dilakukan untuk memenuhi keinginan pasar di dunia.
Proses kontinyu dari dehidrasi ethanol dengan asam sulfat pertama kali dikemukakan oleh P. Boullay pada tahun 1809. Proses ini kemudian dimodifikasi oleh Amerika Serikat dan dikenal dengan nama “ Proses Barbet “.
Penanganan produk dari ethyl ether sangat diperhatikan, karena sifat-sifat ethyl ether yang mudah terbakar. Bukan hanya karena ethyl ether adalah bahan yang sangat volatile (mudah menguap), akan tetapi juga karena mempunyai titik pengapian yang rendah. Beberapa peralatan yang harus digunakan adalah yang tidak menimbulkan suatu gesekan api yang dapat menyebabkan terbakarnya ethyl ether secara cepat. Sebuah truk tangki yang digunakan sebagai media distribusi harus diberi tanda berbahaya dari api dan harus dilengkapi sebuah konektor untuk menjaga keamanan pada saat pengeluaran.
(11)
Pendahuluan --- I - 2
Mengingat sifat dari ethyl ether yang baik sebagai pelarut, sehingga ethyl ether dapat dimanfaatkan pada bidang Industri :
1. Industri Kimia (sebagai bahan baku utama) ; 50 % 2. Industri Pelarut (sebagai pelarut utama) ; 35 % 3. Industri Farmasi (sebagai bahan formulasi) ; 15 % (Keyes : 341)
I.2. Aspek Ekonomi
Kebutuhan ethyl ether di Indonesia khususnya, semakin meningkat dengan peningkatan pertumbuhan kapasitas pada bidang industri kimia. Kebutuhan ethyl ether untuk Indonesia dapat ditabelkan pada tabel sebagai berikut :
Tabel I.1. Kebutuhan ethyl ether di Indonesia.
Tahun (ton/th)
2005 10.628
2006 13.303
2007 19.480
2008 22.640
2009 27.245
Sumber : Deperindag Jatim
Berdasarkan data tersebut diatas, maka produksi ethyl ether di Indonesia masih perlu ditingkatkan untuk memenuhi kebutuhan Indonesia akan ethyl ether.
(12)
Pendahuluan --- I -
--- 3
Dengan menggunakan Metode Regresi linier, persamaan : y=a+b
(
x−x)
Dengan : a = y (rata-rata harga y)
b =
( )
n x x
n y x y x
2 2
i i
Σ − Σ
Σ Σ − Σ
(n = jumlah data)
(Peters & Timmerhaus : 760)
a = 18.659
b =
5 5 100.701.22
-20.140.255
5 0 936.225.36
-3 187.287.64
x = 2007
didapat persamaan : y = 18.659 + 4.257 (x – 2007)
Berdasarkan metode regresi linier, maka didapat kebutuhan Indonesia (y) pada tahun 2012 (x) adalah sebesar : 18.659 + 4.257 (2012 – 2007) ≈ 40.000 ton/th Untuk kapasitas pabrik terpasang ditetapkan :
Kapasitas produksi terpasang = 50.000 ton/th
Kapasitas produksi harian = 50.000 ton/th / 330 hari/th
≈± 150 ton/hari
Dengan demikian, maka penting sekali adanya perencanaan pendirian pabrik Ethyl Ether di Indonesia. Hal ini membantu industri-industri kimia di dalam negeri dalam penyediaan bahan baku dan bila memungkinkan untuk komoditi ekspor yang dapat meningkatkan devisa negara.
(13)
Pendahuluan --- I - 4
I.3. Sifat Bahan Baku Dan produk A. Ethanol
Nama Lain : Ethyl Alcohol, EtOH
Rumus Molekul : C2H5OH (komponen utama)
Rumus Bangun :
Berat Molekul : 46
Warna : tidak berwarna
Bau : kash alkohol
Bentuk : liquid
Specific Gravity : 0,789
Melting Point : -112°C
Boiling Point : 78,4°C
Solubility, Cold Water : infinite
Solubility, Hot Water : tidak larut
Komposisi Ethanol : (PT.Aneka Kimia)
Komponen % Berat
C2H5OH 95%
H2O 5%
(14)
Pendahuluan --- I -
--- 5
B. Asam Sulfat
Nama Lain : Oil of Vitriol, Dihydrogen Sulfate
Rumus Molekul : H2SO4
Rumus Bangun :
Berat Molekul : 98
Warna : tidak berwarna
Bau : tajam, khas
Bentuk : liquid pekat
Specific Gravity : 1,834
Melting Point ; °C : 10,49
Boiling Point ; °C : terdekomposisi diatas 340°C
Solubility, cold water : larut sedikit
Komposisi Asam Sulfat : (PT.Petrokimia Gresik)
Komponen % Berat
H2SO4 98%
H2O 2%
(15)
Pendahuluan --- I - 6
C. Sodium Hydroxide
Nama Lain : Caustic Soda
Rumus Molekul : NaOH (komponen utama)
Rumus Bangun : Na – OH
Berat Molekul : 40
Warna : tidak berwarna
Bau : berbau alkali soda
Bentuk : larutan 40%
Specific Gravity : 2,130
Melting Point : 318,4°C
Boiling Point : 1390°C
Solubility, Cold Water : 42 kg/100kg H2O (suhu=0°C)
Solubility, Hot Water : 347 kg/100kg H2O (suhu=100°C)
Komposisi Sodium Hydroxide : (PT.Aneka Kimia)
Komponen % Berat
NaOH 40%
H2O 60%
(16)
Pendahuluan --- I -
--- 7
Produk : D. Ethyl Ether
Nama Lain : Ether, Diethyl Ether
Rumus Molekul : C4H10O (komponen utama)
Rumus Bangun : CH3CH2–O–CH3CH2
Berat Molekul : 74
Warna : tidak berwarna
Bau : berbau khas ether
Bentuk : liquid
Specific Gravity : 0,708
Melting Point : -116,3°C
Boiling Point : 34,6°C
Solubility, Cold Water : 7,5 kg/100kg H2O (suhu=20°C)
Solubility, Hot Water : tidak larut
(17)
BAB II
SELEKSI DAN URAIAN PROSES
II.1. Macam Dan Uraian Proses
Pada dasarnya pembuatan ethyl ether dilakukan dengan mereaksikan alkohol dengan asam sulfat, akan tetapi perbedaan proses pemurnian membuat beragam pula proses pembuatan ethyl ether. Macam proses pembuatan ethyl ether adalah sebagai berikut :
A. Pembuatan ethyl ether dengan proses dehydrogenation B. Pembuatan ethyl ether dengan proses Barbet
Penjelasan proses :
II.1.A. Pembuatan ethyl ether dengan proses dehydrogenation
Pada proses ini , bahan baku ethyl alcohol diuapkan pada vaporizer dan kemudian diumpankan pada bagian bawah reaktor. Pada reaktor ditambahkan sulfuric acid untuk proses dehydrogenation. Reaksi berjalan pada suhu 127°C
(18)
Seleksi & Uraian Proses --- II -
--- 2
dengan bantuan jaket pemanas. Konversi reaksi berjalan berdasarkan yields reaksi sebesar 95%. Reaksi yang terjadi : (Keyes , 1969)
Reaksi-1. C2H5OH(G) + H2SO4(L) → C2H5HSO4(L) + H2O(G)
Reaksi-2. C2H5OH(G) + C2H5HSO4(L) → C2H5OC2H5(G) + H2SO4(L)
Produk reaktor bagian atas berupa gas diumpankan pada kolom scrubber untuk proses penyerapan asam yang terikut pada produk dengan penambahan larutan sodium hydroxide. Produk dari kolom scrubber kemudian diumpankan pada kolom distilasi untuk memurnikan ethyl ether sampai dengan kadar diatas 90%.
II.1.B. Pembuatan ethyl ether dengan proses Barbet
Pada proses Barbet (penemu proses), bahan baku yang digunakan adalah produk samping dari pabrik ethylene atau pabrik alcohol lainnya. Bahan baku alcohol dan sulfuric acid direaksikan pada reaktor alir dilengkapi dengan coil pemanas. Reaksi berjalan pada tekanan diatas 1 atm dengan suhu 125°C.
(19)
Seleksi & Uraian Proses --- II - 3
Reaksi yang terjadi :
Reaksi-1. C2H5OH(G) + H2SO4(L) → C2H5HSO4(L) + H2O(G)
Reaksi-2. C2H5OH(G) + C2H5HSO4(L) → C2H5OC2H5(G) + H2SO4(L)
Yields teknis = 94%
Produk reaksi kemudian diumpankan pada kolom stripping untuk menyerap ethyl ether dengan steam. Produk campuran gas dan ether kemudian diumpankan pada kolom scrubber untuk proses penyerapan asam yang terikut. Campuran gas alcohol dan ether kemudian dikondensasi dan kemudian diumpankan pada kolom alcohol untuk proses pemisahan alcohol dari ether. Produk dari kolom alcohol kemudian diumpankan pada kolom scrubber permanganate untuk menyerap impuritis dari ether. Produk gas ether kemudian diumpankan pada kolom dehydrating untuk memisahkan air dari ether dan kemudian dimurnikan pada kolom terakhir untuk mendapatkan ether dengan kadar diatas 99%.
(20)
Seleksi & Uraian Proses --- II -
--- 4
II.2. Seleksi Proses
Dari uraian diatas, maka dapat ditabelkan perbedaan dari macam proses yang telah diuraikan , adapun tabel perbedaan proses sebagai berikut :
Parameter Proses
Dehydration Barbet
Bahan Baku Ethyl Alcohol Alcohol
Asal bahan baku Supplier Produk samping
Suhu Reaksi 127oC 125oC
Yields 95% 94%
Peralatan Sederhana Rumit
Kadar produk 90% keatas 99% keatas
Berdasarkan tabel diatas, maka dipilih pembuatan ethyl ether dengan proses Dehydration, dengan beberapa pertimbangan :
a. Bahan baku yang digunakan lebih mudah didapat dan tidak bergantung pada industri (pabrik) lainnya, hal ini dapat menjaga kontinuitas bahan. b. Yields reaksi lebih tinggi , mencapai 95%.
c. Peralatan yang sederhana dapat meminimalkan investasi. d. Instalasi peralatan sederhana sehingga investasi rendah. e. Produk yang dihasilkan memenuhi kebutuhan pasar.
(21)
Seleksi & Uraian Proses --- II - 5
II.3. Uraian Proses
Flowsheet Pengembangan Pra Rencana Pabrik Ethyl ether
Pada pra rencana pabrik ethyl ether dengan proses dehydrogenation ini, direncanakan dibagi menjadi 3 Unit pabrik, dengan pembagian :
1. Unit Penanganan Bahan Baku Kode Unit : 100
2. Unit Reaksi & Scrubbing Kode Unit : 200
3. Unit Penanganan Produk Kode Unit : 300
Adapun uraian proses pembuatan ethyl ether adalah sebagai berikut :
Pertama-tama ethyl alcohol dari tangki F-110 dipompa menuju ke vaporizer V-112 untuk diuapkan. Uap ethyl alcohol dari drum separator F-113 kemudian ditekan sampai dengan tekanan 1,5 atm pada compressor G-114 untuk mempermudah proses pengumpanan pada bagian bawah reaktor R-210 melewati sparger.
45 L - 211
S C CWR WTP S C W P W Sulfuric Acid 98% Sodium Hydroxide 40%
R - 210
L - 123 L - 121
M 122 L - 133 L - 131
M 132
F - 130
L - 223
3216 F - 312
L - 313
L - 315 E-314 D - 310
E - 311
FRC LC LC 58,2 1 34,621 PC 98,16 15 TC
LI F - 320 Ethyl Ether
LC G - 212
D - 220
E - 221
F - 222 LI LC LC FC FC TC LC TC FC FC FC LC FC FC
G - 114 PC
Ethyl Alcohol 95%
F - 110 L - 111 LI FC TC 1 30 15 2 30 3 80 80 4 1 80 1,5 5 30 7 30 6 30 10 30 11 30 12 30 8 127 LI 9 127 14 120 58,2 13
LC F - 113
TC E-316
32 F - 120
LI
1 148
4,5
(22)
Seleksi & Uraian Proses --- II -
--- 6
Untuk bahan baku sulfuric acid, sulfuric acid 98% dari tangki F-120 dipompa menuju ke tangki pengencer M-122 untuk diencerkan sampai dengan kadar 65% dengan penambahan air proses dari utilitas. Demikian pula untuk bahan baku sodium hydroxide, sodium hydroxide 40% dari tangki F-130 dipompa menuju ke tangki pengencer M-132 untuk diencerkan sampai dengan kadar 10% dengan penambahan air proses dari utilitas.
Larutan sulfuric acid 65% diumpankan pada bagian atas reaktor, sedangkan uap ethyl alcohol diumpankan pada bagian bawah reaktor melewati sparger, sehingga terjadi kontak secara berlawanan arah (counter current). Reaksi terjadi dengan cara bubbling (menggelembungkan) uap ethyl alcohol pada larutan sulfuric acid. Reaksi dijaga pada tekanan 1 atm dengan suhu 127°C dengan jaket pemanas. Reaksi yang terjadi :
Reaksi-1 : C2H5OH(G) + H2SO4(Aq) → C2H5HSO4(L) + H2O(G)
Reaksi-2 : C2H5OH(G) + C2H5HSO4(L) → (C2H5)2O(G) + H2SO4(Aq)
Yields teknis = 95%
Produk reaksi berupa campuran gas ethyl ether, ethyl alcohol, air, dan sebagian sulfuric acid kemudian diumpankan dengan blower G-212 menuju ke bagian bawah kolom scrubber D-220 untuk proses penyerapan asam dengan bantuan larutan sodium hydroxide 10% dari tangki M-132. Pada kolom scrubber D-220, campuran gas dikontakkan secara berlawanan arah dengan larutan sodium hydroxide 10% , didalam kolom scrubber diisi dengan packing berbentuk raschig ring untuk memperbesar kesempatan kontak antara gas dan liquid. Reaksi yang terjadi adalah :
(23)
Seleksi & Uraian Proses --- II - 7
Reaksi-1. H2SO4(L) + 2 NaOH(L) → Na2SO4(S) + 2 H2O(L)
Reaksi-2. C2H5HSO4(L) + 2 NaOH(L) → C2H5OH(G) + Na2SO4(S) + H2O(L)
Produk bawah kolom scrubber D-220 berupa limbah diumpankan pada unit pengolahan limbah, sedangkan produk atas berupa gas ethyl ether dikondensasikan pada condenser E-221 pada suhu liquida jenuh untuk mempersiapkan kondisi umpan pada kolom distilasi D-310. Kondensat kemudian ditampung sementara pada akumulator F-222 dan dipompa menuju ke kolom distilasi D-310.
Pada kolom distilasi D-310 terjadi proses pemisahan antara ethyl ether dan ethyl alcohol berdasarkan titik didih bahan. Produk bawah berupa ethyl alcohol sebagian diumpankan pada reboiler E-314 untuk refluks dan sebagian diumpankan ke pengolahan limbah cair. Produk atas berupa ethyl ether, dikondensasi pada condenser E-311, dimana kondensat kemudian ditampung pada akumulator F-312. Kondensat kemudian sebagian diumpankan sebagai refluk dan sebagian besar diambil sebagai produk atas yang dipompa menuju ke tangki F-320 sebagai produk akhir ethyl ether dengan kadar diatas 90%.
(24)
III ~ 1
---
BAB III NERACA MASSA
Kapasitas produksi = 50.000 ton/tahun
Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun
Satuan massa = kilogram / jam
1. VAPORIZER ( V - 112 )
Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)
* Fresh Ethanol dr F-110 * Ethanol uap ke R-210
C2H5OH 8113,0000 C2H5OH 8113,0000
H2O 427,0000 H2O 427,0000
8540,0000 8540,0000
* Recycle Ethanol dr F-113 * Ethanol liquid ke V-112
C2H5OH 2028,2500 C2H5OH 2028,2500
H2O 106,7500 H2O 106,7500
2135,0000 2135,0000
(25)
Neraca Massa --- III - 2
2. REAKTOR ( R - 210 )
Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)
* Ethanol dr F-113 * Produk atas ke D-220
C2H5OH 8113,0000 (C2H5)2O 6344,1296
H2O 427,0000 C2H5HSO4 109,1129
8540,0000 C2H5OH 185,8689
* H2SO4 65% dr M-122 H2SO4 420,0843
H2SO4 8486,5507 H2O 6392,5455
H2O 4569,6811 13451,7412
13056,2318 * Produk bawah ke M-122
H2SO4 7981,6008
H2O 162,8898
8144,4906
21596,2318 21596,2318
3. TANGKI PENGENCER H2SO4 65% ( M - 122 )
Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)
* Fresh H2SO4 98% dr F-120 * H2SO4 65% ke R-210
H2SO4 504,9499 H2SO4 8486,5507
H2O 10,3051 H2O 4569,6811
515,2550 13056,2318
* H2SO4 dr R-210
H2SO4 7981,6008
H2O 162,8898
8144,4906 * Air proses dr utilitas
H2O 4396,4862
(26)
Neraca Massa --- III -
--- 3
4. KOLOM SCRUBBER ( D - 220 )
Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)
* Campuran Gas dr R-210 * Campuran Gas ke E-221
(C2H5)2O 6344,1296 (C2H5)2O 6344,1296
C2H5HSO4 109,1129 C2H5OH 225,7038
C2H5OH 185,8689 H2O 2128,6537
H2SO4 420,0843 8698,4871
H2O 6392,5455 * Limbah cair
13451,7412 Na2SO4 731,6620
* NaOH 10% dr M-132 NaOH 41,2204
NaOH 453,4243 H2O 8514,6147
H2O 4080,8187 9287,4971
4534,2430
17985,9842 17985,9842
5. TANGKI PENGENCER NaOH 10% ( M - 132 )
Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j)
* NaOH 40% dr F-130 * NaOH 10% ke D-220
NaOH 453,4243 NaOH 453,4243
H2O 680,1365 H2O 4080,8187
1133,5608 4534,2430
* Air proses dr utilitas
H2O 3400,6822
(27)
Neraca Massa --- III - 4
6. KOLOM DISTILASI ( D - 310 )
Masuk Masuk (kg/j) Keluar Keluar (kg/j)
* Campuran dr F-222 * Produk atas ke F-320
(C2H5)2O 6344,1296 (C2H5)2O 6312,4087
C2H5OH 225,7038 C2H5OH 1,1284
H2O 2128,6537 6313,5371
8698,4871 * Produk bawah Limbah cair (C2H5)2O 31,7209
C2H5OH 224,5754
H2O 2128,6537
2384,9500
(28)
IV ~ 1
---
BAB IV NERACA PANAS
Kapasitas produksi = 50.000 ton/tahun
Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun
Satuan massa = kilogram / jam
Satuan panas = kilokalori / jam
1. VAPORIZER ( V - 112 )
Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)
* Fresh Ethanol dr F-110 * Ethanol uap ke R-210
C2H5OH 13864,4143 C2H5OH 1795029,8231
H2O 954,1110 H2O 241483,9995
14818,5253 2036513,8226
* Recycle Ethanol dr F-113 * Ethanol liquid ke V-112
C2H5OH 40461,8318 C2H5OH 40461,8318
H2O 2638,4054 H2O 2638,4054
43100,2372 43100,2372
* Q steam 2128100,3129 * Q loss 106405,0156
(29)
Neraca Panas --- IV - 2
2. REAKTOR ( R - 210 )
Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)
* Ethanol dr F-113 * Produk atas ke D-220
C2H5OH 1795029,8231 (C2H5)2O 809239,3467
H2O 241483,9995 C2H5HSO4 8877,6085
2036513,8226 C2H5OH 44653,8161
* H2SO4 65% dr M-122 H2SO4 25359,5256
H2SO4 25113,2750 H2O 3756530,5247
H2O 10210,6997 4644660,8216
35323,9747 * Produk bawah ke M-122
H2SO4 481828,6200
H2O 7507,7367
∗ ∆Η Reaksi 2714981,6007 489336,3567
* Q steam 365450,2951 * Q loss 18272,5148
(30)
Neraca Panas --- IV -
--- 3
3. KOLOM SCRUBBER ( D - 220 )
Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)
* Campuran Gas dr R-210 * Campuran Gas ke E-221
(C2H5)2O 809239,3467 (C2H5)2O 789491,9530
C2H5HSO4 8877,6085 C2H5OH 53561,0465
C2H5OH 44653,8161 H2O 1243859,3284
H2SO4 25359,5256 2086912,3279
H2O 3756530,5247 * Limbah cair
4644660,8216 Na2SO4 3380,1056
* NaOH 10% dr M-132 NaOH 766,7664
NaOH 2108,4402 H2O 76224,7310
H2O 9118,3647 80371,6030
11226,8049
∗ ∆Η Reaksi 2637994,5317 * Q serap 5126598,2273
(31)
Neraca Panas --- IV - 4
4. CONDENSER ( E - 221 )
Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j)
* Campuran Gas ke E-221 * Kondensat ke F-222
(C2H5)2O 789491,9530 (C2H5)2O 626219,7405
C2H5OH 53561,0465 C2H5OH 48086,3469
H2O 1243859,3284 H2O 1182098,7746
2086912,3279 1856404,8620
* Q serap 230507,4659
2086912,3279 2086912,3279
5. KOLOM DISTILASI ( D - 310 )
Masuk Masuk (kkal/j) Keluar Keluar (kkal/j)
* Kondensat dr F-222 * Produk atas ke F-320
(C2H5)2O 79252,7705 (C2H5)2O 16124,8072
C2H5OH 2650,3049 C2H5OH 2,7141
H2O 32979,9584 16127,5213
114883,0338 * Produk bawah limbah cair
(C2H5)2O 912,7580
* Q reboiling 648057,3132 C2H5OH 6081,1926
H2O 72856,7583
79850,7089 * Q Condensation 634559,2511
* Q loss 32402,8657
(32)
Neraca Panas --- IV -
--- 5
6. COOLER ( E - 316 )
Masuk Masuk (kkal/j) Keluar Keluar (kkal/j)
* Limbah cari dr D-310 * Limbah cair
(C2H5)2O 912,7580 (C2H5)2O 81,0372
C2H5OH 6081,1926 C2H5OH 538,6421
H2O 72856,7583 H2O 6942,9624
79850,7089 7562,6417
* Q serap 72288,0672
(33)
BAB V
SPESIFIKASI ALAT
Kapasitas produksi = 50.000 ton/tahun
Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun
Satuan massa = kilogram / jam
Satuan panas = kilokalori / jam
1. TANGKI ETHYL ALCOHOL 95% ( F - 110 )
Fungsi : menampung ethyl alcohol dari supplier
Type : silinder tegak , tutup bawah datar dan tutup atas dish
Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk liquid pada tekanan atmospheric
Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure)
- Suhu = 30°C (suhu kamar)
- Waktu penyimpanan = 7 hari
Spesifikasi :
Volume : 24833 cuft = 703 M3
Diameter : 32 ft
Tinggi : 32 ft
Tebal shell : 3/8 in
Tebal tutup atas : 3/8 in Tebal tutup bawah : ¼ in
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C (Brownell : 253)
Jumlah : 4 buah
Masuk
(34)
Spesifikasi Alat --- V -
--- 2
2. POMPA - 1 ( L - 111 )
Fungsi : Memindahkan ethyl alcohol dari F-110 ke V-112
Type : Centrifugal Pump
Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan bahan liquid.
Spesifikasi :
Rate Volumetrik : 59,00 gpm
Total DynamicHead : 31,51 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80%
Power : 1,5 hp = 1,2 kW
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 buah
3. VAPORIZER ( V - 112 )
Fungsi : Menguapkan sebagian liquid dengan suhu operasi 80°C
Type : Kettle reboiler (1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger-Fixed Tube) Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan
panas yang besar.
Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (tekanan atmosfer)
- Suhu = (berdasarkan trial bubble point)
(35)
Spesifikasi Alat --- V - 3
Spesifikasi :
Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG
Panjang = 16 ft
Pitch = 1 in square
Jumlah Tube , Nt = 526
Passes = 2
Shell : ID = 29,0 in
Passes = 1
Heat Exchanger Area , A = 1652,1 ft2 = 154 m2
Bahan konstruksi shell = Carbon steel
Jumlah exchanger = 1 buah
4. DRUM SEPARATOR ( F - 113 )
Fungsi : memisahkan uap dan liquid berdasarkan fase.
Type : silinder horizontal dengan tutup dished
Dasar Pemilihan : efisien untuk kapasitas kecil
Spesifikasi :
Volume : 20 cuft = 1 M3
Tekanan : 1 atm absolut
Diameter : 3 ft
Panjang : 9 ft
Tebal shell : 3/16 in
Tebal tutup : 3/16 in
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C (Brownell : 253)
(36)
Spesifikasi Alat --- V -
--- 4
5. COMPRESSOR ( G - 114 )
Fungsi : memberi tekanan pada bahan
Type : Sliding-vane Rotary Compressor
Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi.
Spesifikasi :
Bahan : Commercial Steel
Rate Volumetrik : 3235 cuft/menit Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80%
Power : 254 hp
Jumlah : 1 buah
6. TANGKI PENAMPUNG H2SO4 98% ( F - 120 )
Fungsi : menampung asam sulfat 98% dari supplier
Type : silinder tegak , tutup bawah datar dan tutup atas dish
Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk liquid pada tekanan atmospheric
Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure)
- Suhu = 30°C (suhu kamar)
- Waktu penyimpanan = 7 hari
Masuk
(37)
Spesifikasi Alat --- V - 5
Spesifikasi :
Volume : 8925 cuft = 253 M3
Diameter : 22 ft
Tinggi : 22 ft
Tebal shell : ¼ in
Tebal tutup atas : ¼ in Tebal tutup bawah : ¼ in
Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11)
Jumlah : 4 buah
7. POMPA - 2 ( L - 121 )
Fungsi : Memindahkan sulfuric acid dari F-120 ke M-122
Type : Centrifugal Pump
Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan bahan liquid.
Spesifikasi :
Rate Volumetrik : 21,20 gpm
Total DynamicHead : 11,43 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80%
Power : 1,5 hp = 1,2 kW
Bahan konstruksi : Stainless Steel
Jumlah : 1 buah
8. TANGKI PENGENCER H2SO4 65% ( M - 122 )
Fungsi : Mengencerkan asam sulfat dari 98% menjadi 65%.
Type : Silinder tegak , tutup atas dished, tutup bawah dished dilengkapi pengaduk
(38)
Spesifikasi Alat --- V -
--- 6
Kondisi operasi : - Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) - Suhu operasi = 30oC (suhu kamar)
- Waktu proses = 1 jam
Spesifikasi : Dimensi Shell :
Diameter Shell , inside : 6 ft
Tinggi Shell : 12 ft
Tebal Shell : 3/16 in
Tebal tutup (dished) : 3/16 in
Tinggi Tutup : 0,81 ft
Sistem Pengaduk
Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade dengan 2 buah impeller.
Diameter impeler : 2,000 ft
Panjang blade : 0,500 ft
Lebar blade : 0,400 ft
Power motor : 19 hp
Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11)
Jumlah tangki : 1 buah
9. POMPA - 3 ( L - 123 )
Fungsi : Memindahkan larutan H2SO4 65% dari M-122 ke R-210
Type : Centrifugal Pump
(39)
Spesifikasi Alat --- V - 7
Spesifikasi :
Rate Volumetrik : 40,60 gpm
Total DynamicHead : 50,77 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80%
Power : 2,0 hp = 1,5 kW
Bahan konstruksi : Stainless Steel
Jumlah : 1 buah
10. TANGKI NaOH 40% ( F - 130 )
Fungsi : menampung NaOH 40% dari supplier
Type : silinder tegak , tutup bawah datar dan tutup atas dish
Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk liquid pada tekanan atmospheric
Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure)
- Suhu = 30°C (suhu kamar)
- Waktu penyimpanan = 7 hari
Spesifikasi :
Volume : 3360 cuft = 96 M3
Diameter : 16 ft
Tinggi : 16 ft
Tebal shell : 3/16 in
Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : ¼ in
Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11)
Jumlah : 2 buah
Masuk
(40)
Spesifikasi Alat --- V -
--- 8
11. POMPA - 4 ( L - 131 )
Fungsi : Memindahkan NaOH 40% dari F-130 ke M-132
Type : Centrifugal Pump
Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan bahan liquid.
Spesifikasi :
Rate Volumetrik : 4,00 gpm
Total DynamicHead : 23,91 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80%
Power : 1,5 hp = 1,2 kW
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 buah
12. TANGKI PENGENCER NaOH 10% ( M - 132 )
Fungsi : Mengencerkan NaOH dari 40% menjadi 10%.
Type : Silinder tegak , tutup atas dished, tutup bawah dished dilengkapi pengaduk
Kondisi operasi : - Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) - Suhu operasi = 30oC (suhu kamar)
- Waktu proses = 1 jam
Spesifikasi : Dimensi Shell :
(41)
Spesifikasi Alat --- V - 9
Tinggi Shell : 10 ft
Tebal Shell : 3/16 in
Tebal tutup (dished) : 3/16 in
Tinggi Tutup : 0,68 ft
Sistem Pengaduk
Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade dengan 2 buah impeller.
Diameter impeler : 1,667 ft
Panjang blade : 0,417 ft
Lebar blade : 0,334 ft
Power motor : 9 hp
Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11)
Jumlah tangki : 1 buah
13. POMPA - 5 ( L - 133 )
Fungsi : Memindahkan larutan NaOH 10% dari M-132 ke D-220
Type : Centrifugal Pump
Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan bahan liquid.
Spesifikasi :
Rate Volumetrik : 18,90 gpm
Total DynamicHead : 61,10 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80%
Power : 1,5 hp = 1,2 kW
Bahan konstruksi : Commercial Steel
(42)
Spesifikasi Alat --- V -
--- 10
14. REAKTOR ( R - 210 )
Spesifikasi :
Fungsi : Mereaksikan ethanol dengan sulfuric acid menjadi ether. Type : Silinder tegak , tutup atas dan tutup bawah dished
dilengkapi pengaduk, sparger dan jaket.
Dimensi Shell :
Diameter Shell , inside : 16 ft
Tinggi Shell : 32 ft
Tebal Shell : ¼ in
Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11)
Jumlah reaktor : 1 buah
Dimensi tutup atas dan tutup bawah :
Tebal tutup (dished) : ¼ in
Tinggi Tutup : 2,49 ft
Sistem Pengaduk
Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade dengan 3 buah impeller.
Diameter impeler : 5,334 ft
Panjang blade : 1,334 ft
Lebar blade : 1,067 ft
Power motor : 237 hp
Sistem Pemanas
Diameter jaket : 16,08 ft
Tinggi jaket : 17,8 ft
Jaket spacing : 3/16 in
Tebal Jaket : ¼ in
Sistem Sparger
Type : Standard Perforated Pipe
Bahan konstruksi : commercial steel
Diameter : 3,35 mm
Jumlah cabang : 20 buah
(43)
Spesifikasi Alat --- V - 11
15. POMPA - 6 ( L - 211 )
Fungsi : Memindahkan sulfuric acid dari R-210 ke M-122
Type : Centrifugal Pump
Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan bahan liquid.
Spesifikasi :
Rate Volumetrik : 19,90 gpm
Total DynamicHead : 3,37 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80%
Power : 1,5 hp = 1,2 kW
Bahan konstruksi : Stainless Steel
Jumlah : 1 buah
16. BLOWER ( G - 212 )
Fungsi : memindahkan gas dari R-210 ke D-220
Type : Centrifugal Blower
Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi.
Spesifikasi :
Bahan : Commercial Steel
Rate Volumetrik : 5373 cuft/menit Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80%
(44)
Spesifikasi Alat --- V -
--- 12
Power : 105 hp
Jumlah : 1 buah
17. KOLOM SCRUBBER ( D - 220 )
Fungsi : menyerap gas mengandung sulfat dengan larutan NaOH 10%.
Type : silinder tegak , tutup bawah dan tutup atas dish dilengkapi dengan : packing raschig ring dan sparger Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk proses penyerapan Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer)
* Suhu operasi = 30oC (suhu kamar) * Sistem kerja = kontinyu
Spesifikasi : Dimensi tangki :
Volume : 3347 cuft = 95 M3
Diameter : 9 ft
Tinggi : 45 ft
Tebal shell : 3/16 in
Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : 3/16 in
Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11)
Outlet Gas
Inlet Liquid
Outlet Liquid
Inlet GasA
Packing Raschig ring
(45)
Spesifikasi Alat --- V - 13
Spesifikasi packing :
Digunakan packing jenis raschig ring dengan spesifikasi : (Van Winkle : 607) Packing disusun secara acak (randomize)
Ukuran packing : 1 in
Tebal packing : 1/8 in
Free gas space : 73%
Jumlah packing : 247185 buah
Bahan konstruksi : Ceramic Stoneware
Sparger : Type : Standard Perforated Pipe
Bahan konstruksi : commercial steel
Bagian Atas : Diameter lubang : 4,20 mm
Jumlah cabang : 20 buah
Lubang tiap cabang : 165 buah
Sparger Bagian Atas :
Diameter lubang : 3,16 mm
Jumlah cabang : 20 buah
Lubang tiap cabang : 219 buah
Jumlah kolom : 1 buah
18. CONDENSER - 1 ( E - 221 )
Fungsi : Mengkondensasi bahan dengan suhu operasi 58,2°C
Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube)
Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan panas yang besar.
Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (tekanan atmosfer)
- Suhu = 58,2°C (boiling point feed) - Sistem kerja = kontinyu
(46)
Spesifikasi Alat --- V -
--- 14
Spesifikasi :
Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG
Panjang = 16 ft
Pitch = 1 in square
Jumlah Tube , Nt = 220
Passes = 2
Shell : ID = 19,25 in
Passes = 1
Heat Exchanger Area , A = 691 ft2 = 65 m2
Bahan konstruksi shell = Carbon steel
Jumlah exchanger = 1 buah
19. AKUMULATOR - 1 ( F - 222 )
Fungsi : menampung sementara kondensat dari kondensor
Type : silinder horizontal dengan tutup dished
Dasar Pemilihan : efisien untuk kapasitas kecil
Spesifikasi :
Volume : 85 cuft = 3 M3
Tekanan : 1 atm absolut
Diameter : 4 ft
Panjang : 12 ft
Tebal shell : 3/16 in
Tebal tutup : 3/16 in
Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11)
(47)
Spesifikasi Alat --- V - 15
20. POMPA - 7 ( L - 223 )
Fungsi : Memindahkan kondensat dari F-222 ke D-310
Type : Centrifugal Pump
Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan bahan liquid.
Spesifikasi :
Rate Volumetrik : 50,20 gpm
Total DynamicHead : 99,05 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80%
Power : 2,0 hp = 1,5 kW
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 buah
21. KOLOM DISTILASI ( D - 310 )
Fungsi : Memisahkan ethyl ether dari impuritis.
Type : Sieve Tray Colomn
Dasar Pemilihan : - effisiensi pemisahan lebih tinggi dari plate colomn. - harga lebih murah dari bubble cap colomn.
- perawatan dan perbaikan yang mudah.
(48)
Spesifikasi Alat --- V -
--- 16
Spesifikasi kolom distilasi :
Tekanan operasi = 17 psi
Suhu operasi = 58,2°C
Bahan konstruksi = Carbon steel SA-283 grade C (Brownell : 253) Allowable stress (SA-283 , Grade C) = 12650 psi
Digunakan double welded butt joint no radiograph dengan efisiensi = 85% (0,85) Spesifikasi shell dan tutup :
Shell OD = 9,5 ft = 114 in
Tebal shell = ¼ in
Tebal tutup dished = 3/8 in Tinggi tutup dished = 1,4 ft Spesifikasi Plate :
Tray spacing = 24 in
Jumlah plate = 22 buah
Feed Plate = plate ke – 9
Tinggi tangent line to tangent line = 55,6 ft
Tinggi skirt support = 4,0 ft
Tinggi tutup dished = 1,4 ft
+
Tinggi total tangki = 61,0 ft
Lain-lain :
Berat liquid = 2384,9500 lb
Area downcomer = 33,630 ft2
Berat liquid tiap area = 71 lb/ft2
Tray support ring = 2 1/2 in x 2 1/2 in x 3/8 in , Angles
Faktor korosi = 1/8 in (0,125 in)
Overhead vapor line, OD = 12 in
Tebal isolasi = 3 in
Accessories = 1 buah tangga.
(49)
Spesifikasi Alat --- V - 17
22. CONDENSER - 2 ( E - 311 )
Fungsi : Mengkondensasi bahan dengan suhu operasi 32°C
Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube)
Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan panas yang besar.
Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (tekanan atmosfer)
- Suhu = 32°C (suhu kamar)
- Sistem kerja = kontinyu
Spesifikasi :
Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG
Panjang = 16 ft
Pitch = 1 in square
Jumlah Tube , Nt = 640
Passes = 2
Shell : ID = 31,0 in
Passes = 1
Heat Exchanger Area , A = 2010,1 ft2 = 187 m2
Bahan konstruksi shell = Carbon steel
Jumlah exchanger = 1 buah
23. AKUMULATOR - 2 ( F - 312 )
Fungsi : menampung sementara kondensat dari kondensor
Type : silinder horizontal dengan tutup dished
(50)
Spesifikasi Alat --- V -
--- 18
Spesifikasi :
Volume : 67 cuft = 2 M3
Tekanan : 1 atm absolut
Diameter : 4 ft
Panjang : 12 ft
Tebal shell : 3/16 in
Tebal tutup : 3/16 in
Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11)
Jumlah : 1 buah
24. POMPA - 8 ( L - 313 )
Fungsi : Memindahkan ether dari F-312 ke D-310 dan ke F-320
Type : Centrifugal Pump
Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan bahan liquid.
Spesifikasi :
Rate Volumetrik : 39,30 gpm
Total DynamicHead : 105,78 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80%
Power : 2,0 hp = 1,5 kW
Bahan konstruksi : Commercial Steel
(51)
Spesifikasi Alat --- V - 19
25. REBOILER ( E - 314 )
Fungsi : Menguapkan sebagian liquid dengan suhu operasi 98,16°C
Type : Kettle reboiler (1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger-Fixed Tube) Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan
panas yang besar.
Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (tekanan atmosfer)
- Suhu = (berdasarkan trial bubble point)
- Sistem kerja = kontinyu
Spesifikasi :
Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG
Panjang = 16 ft
Pitch = 1 in square
Jumlah Tube , Nt = 394
Passes = 2
Shell : ID = 25,0 in
Passes = 1
Heat Exchanger Area , A = 1237,5 ft2 = 115 m2
Bahan konstruksi shell = Carbon steel
Jumlah exchanger = 1 buah
26. POMPA - 9 ( L - 315 )
Fungsi : Memindahkan limbah dari E-314 ke pengolahan limbah cair
Type : Centrifugal Pump
(52)
Spesifikasi Alat --- V -
--- 20
Spesifikasi :
Rate Volumetrik : 10,90 gpm
Total DynamicHead : 42,10 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80%
Power : 1,5 hp = 1,2 kW
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 buah
27. COOLER ( E - 316 )
Fungsi : Mendinginkan bahan dari suhu 98,16°C menjadi suhu 32°C Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube)
Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan panas yang besar.
Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (tekanan atmosfer)
- Suhu = 32°C (suhu kamar)
- Sistem kerja= kontinyu
Spesifikasi :
Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG
Panjang = 16 ft
Pitch = 1 in square
Jumlah Tube , Nt = 220
(53)
Spesifikasi Alat --- V - 21
Shell : ID = 19,25 in
Passes = 1
Heat Exchanger Area , A = 691 ft2 = 65 m2
Bahan konstruksi shell = Carbon steel
Jumlah exchanger = 1 buah
28. TANGKI ETHYL ETHER ( F - 320 )
Fungsi : menampung produk ethyl ether.
Type : silinder tegak , tutup bawah datar dan tutup atas dish
Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk liquid pada tekanan atmospheric
Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure)
- Suhu = 30°C (suhu kamar)
- Waktu penyimpanan = 7 hari
Spesifikasi :
Volume : 16538 cuft = 469 M3
Diameter : 28 ft
Tinggi : 28 ft
Tebal shell : 3/16 in
Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : ¼ in
Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11)
Jumlah : 4 buah
Masuk
(54)
VII - 1
---BAB VII
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
VII.1. Instrumentasi
Dalam rangka pengoperasian pabrik, pemasangan alat-alat instrumentasi sangat dibutuhkan dalam memperoleh hasil produksi yang optimal. Pemasangan alat-alat instrumentasi disini bertujuan sebagai pengontrol jalannya proses produksi dari peralatan-peralatan pada awal sampai akhir produksi. dimana dengan alat instrumentasi tersebut, kegiatan maupun aktifitas tiap-tiap unit dapat tercatat kondisi operasinya sehingga sesuai dengan kondisi operasi yang dikehendaki, serta mampu memberikan tanda-tanda apabila terjadi penyimpangan selama proses produksi berlangsung.
Pada uraian diatas dapat disederhanakan bahwa dengan adanya alat instrumentasi maka :
1. Proses produksi dapat berjalan sesuai dengan kondisi-kondisi yang telah ditentukan sehingga diperoleh hasil yang optimum.
2. Proses produksi berjalan sesuai dengan efisiensi yang telah
ditentukan dan kondisi proses tetap terjaga pada kondisi yang sama. 3. Membantu mempermudah pengoperasian alat.
4. Bila terjadi penyimpangan selama proses produksi, maka dapat segera diketahui sehingga dapat ditangani dengan segera.
(55)
Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~ 2
Adapun variabel proses yang diukur dibagi menjadi 3 bagian, yaitu :
1. Variabel yang berhubungan dengan energi, seperti temperatur, tekanan, dan radiasi.
2. Variabel yang berhubungan dengan kuantitas dan laju, seperti pada kecepatan aliran fluida, ketinggian liquid dan ketebalan.
3. Variabel yang berhubungan dengan karakteristik fisika dan kimia, seperti densitas, kandungan air.
Yang harus diperhatikan didalam pemilihan alat instrumentasi adalah : - Level, Range dan Fungsi dari alat instrumentasi.
- Akurasi hasil pengukuran. - Bahan konstruksi material.
- Pengaruh yang ditimbulkan terhadap kondisi operasi proses yang berlangsung.
- Mudah diperoleh di pasaran.
- Mudah dipergunakan dan mudah diperbaiki jika rusak.
Instrumentasi yang ada dipasaran dapat dibedakan dari jenis pengoperasian alat instrumentasi tersebut, yaitu alat instrumentasi manual atau otomatis. Pada dasarnya alat-alat kontrol yang otomatis lebih disukai dikarenakan pengontrolannya tidak terlalu sulit, kontinyu, dan efektif, sehingga menghemat tenaga kerja dan waktu. Akan tetapi mengingat faktor-faktor ekonomis dan investasi modal yang ditanamkan pada alat instrumentasi berjenis otomatis ini, maka pada perencanaan pabrik ini sedianya akan menggunakan kedua jenis alat instrumentasi tersebut.
(56)
Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~
--- 3
Adapun fungsi utama dari alat instrumentasi otomatis adalah : - Melakukan pengukuran.
- Sebagai pembanding hasil pengukuran dengan kondisi yang ditentukan. - Melakukan perhitungan.
- Melakukan koreksi.
Alat instrumentasi otomatis ini dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu :
1. Sensing / Primary Element / Sensor.
Alat kontrol ini langsung merasakan adanya perubahan pada
variabel yang diukur, misalnya temperatur. Primary Element
merubah energi yang dirasakan dari media yang sedang dikontrol menjadi sinyal yang bisa dibaca (misalnya dengan tekanan fluida).
2. Recieving Element / Elemen Pengontrol.
Alat kontrol ini akan mengevaluasi sinyal yang didapat dari sensing element dan diubah menjadi data yang bisa dibaca (perubahan data
analog menjadi digital), digambarkan dan dibaca oleh error detector. Dengan demikian sumber energi bisa diatur sesuai dengan perubahan-perubahan yang terjadi.
3. Transmitting Element.
Alat kontrol ini berfungsi sebagai pembawa sinyal dari sensing element ke receiving element. Alat kontrol ini mempunyai fungsi untuk merubah data bersifat analog (tidak terlihat) menjadi data
(57)
Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~ 4
Disamping ketiga jenis tersebut, masih terdapat peralatan pelengkap yang lain, yaitu : Error Detector Element, alat ini akan membandingkan besarnya harga terukur pada variabel yang dikontrol dengan harga yang diinginkan dan apabila terdapat perbedaan alat ini akan mengirimkan sinyal error. Amplifier akan digunakan sebagai penguat sinyal yang dihasilkan oleh error detector jika sinyal yang dikeluarkan lemah. Motor Operator Sinyal Error yang dihasilkan harus diubah sesuai dengan kondisi yang diinginkan, yaitu dengan penambahan variabel manipulasi. Kebanyakan sistem kontrol memerlukan operator atau motor untuk menjalankan Final Control Element. Final Control Element adalah untuk mengoreksi harga variabel manipulasi.
Macam instrumentasi pada suatu perencanaan pabrik misalnya : 1. Flow Control ( F C )
Mengontrol aliran setelah keluar suatu alat. 2. Flow Ratio Control ( F R C )
Mengontrol ratio aliran yang bercabang. 3. Level Control ( L C )
Mengontrol ketinggian liquid didalam tangki 4. Weight Control ( W C )
Mengontrol berat solid yang dikeluarkan dari tangki 5. Pressure Control ( P C )
Mengontrol tekanan pada suatu aliran / alat 6. Temperature Control ( T C )
(58)
Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~
--- 5
Tabel VII.1. Instrumentasi pada pabrik
NO NAMA ALAT KODE INSTRUMENTASI
1. TANGKI ETHYL ALCOHOL 95% ( F - 110 ) ( LI )
2. POMPA – 1 ( L - 111 ) ( FC )
3. VAPORIZER ( V - 112 ) ( TC )
4. DRUM SEPARATOR ( F - 113 ) ( LC )
5. COMPRESSOR ( G - 114 ) ( PC )
6. TANGKI PENAMPUNG H2SO4 98% ( F - 120 ) ( LI )
7. POMPA – 2 ( L - 121 ) ( FC )
8. TANGKI PENGENCER H2SO4 65% ( M - 122 ) ( LC )
9. POMPA – 3 ( L - 123 ) ( LC )
10. TANGKI NaOH 40% ( F - 130 ) ( LI )
11. POMPA – 4 ( L - 131 ) ( FC )
12. TANGKI PENGENCER NaOH 10% ( M - 132 ) ( LC )
13. POMPA – 5 ( L - 133 ) ( LC )
14. REAKTOR ( R - 210 ) ( LI , TC )
15. POMPA – 6 ( L - 211 ) ( FC )
16. BLOWER ( G - 212 ) ( FC )
17. KOLOM SCRUBBER ( D - 220 ) ( LC )
18. CONDENSER – 1 ( E - 221 ) ( TC )
19. AKUMULATOR – 1 ( F - 222 ) ( LC )
20. POMPA – 7 ( L - 223 ) ( LC )
21. KOLOM DISTILASI ( D - 310 ) ( PC,TC,LC )
22. CONDENSER – 2 ( E - 311 ) ( PC )
23. AKUMULATOR – 2 ( F - 312 ) ( LC )
24. POMPA – 8 ( L - 313 ) ( FRC )
25. REBOILER ( E - 314 ) ( TC )
26. POMPA – 9 ( L - 315 ) ( LC )
27. COOLER ( E - 316 ) ( TC )
(59)
Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~ 6
VII.2. Keselamatan Kerja
Keselamatan kerja atau safety factor adalah hal yang paling utama yang harus diperhatikan dalam merencanakan suatu pabrik, hal ini disebabkan karena :
- Dapat mencegah terjadinya kerusakan-kerusakan yang besar yang disebabkan oleh kebakaran atau hal lainnya baik terhadap karyawan maupun oleh peralatan itu sendiri.
- Terpeliharanya peralatan dengan baik sehingga dapat digunakan dalam waktu yang cukup lama. Bahaya yang dapat timbul pada suatu pabrik banyak sekali jenisnya, hal ini tergantung pada bahan yang akan diolah maupun tipe proses yang dikerjakan.
Secara umum bahaya-bahaya tersebut dapat dibagi dalam tiga kategori , yaitu : 1. Bahaya kebakaran.
2. Bahaya kecelakaan secara kimia. 3. Bahaya terhadap zat-zat kimia.
Untuk menghindari kecelakaan yang mungkin terjadi, berikut ini terdapat beberapa hal yang perlu mendapat perhatian pada setiap pabrik pada umumnya dan pada pabrik ini pada khususnya.
(60)
Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~
--- 7
VII.2.1. Bahaya Kebakaran A. Penyebab kebakaran.
- Adanya nyala terbuka (open flame) yang datang dari unit utilitas, workshop
dan lain-lain.
- Adanya loncatan bunga api yang disebabkan karena korsleting aliran listrik seperti pada stop kontak, saklar serta instrument lainnya.
B. Pencegahan.
- Menempatkan unit utilitas dan unit pembangkitan cukup jauh dari lokasi proses yang dikerjakan.
- Menempatkan bahan yang mudah terbakar pada tempat yang terisolasi dan tertutup.
- Memasang kabel atau kawat listrik di tempat-tempat yang terlindung, jauh dari daerah yang panas yang memungkinkan terjadinya kebakaran.
- Sistem alarm hendaknya ditempatkan pada lokasi dimana tenaga kerja dengan cepat dapat mengetahui apabila terjadi kebakaran
C. Alat pencegah kebakaran.
- Instalasi permanen seperti fire hydrant system dan sprinkle otomatis.
- Pemakaian portable fire-extinguisher bagi daerah yang mudah dijangkau bila terjadi kebakaran. Jenis dan jumlahnya pada perencanaan pabrik ini dapat dilihat pada tabel VII.2.
- Untuk pabrik ini lebih disukai alat pemadam kebakaran tipe karbon dioksida. - Untuk bahan baku yang mengandung racun, maka perlu digunakan kantong-kantong udara atau alat pernafasan yang ditempatkan pada daerah-daerah strategis pada pabrik ini.
(61)
Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~ 8
Tabel VII.2. Jenis dan Jumlah Fire-Extinguisher.
NO. TEMPAT JENIS BERAT
SERBUK
JARAK
SEMPROT JUMLAH
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Pos Keamanan Kantor Daerah Proses Gudang Bengkel Unit Pembangkitan Laboratorium YA-10L YA-20L YA-20L YA-10L YA-10L YA-20L YA-20L 3.5 Kg 6.0 Kg 8.0 Kg 4.0 Kg 8.0 Kg 8.0 Kg 8.0 Kg 8 m 8 m 7 m 8 m 7 m 7 m 7 m 3 2 4 2 2 2 2
VII.2.2. Bahaya Kecelakaan
Karena kesalahan mekanik sering terjadi dikarenakan kelalaian pengerjaan maupun kesalahan konstruksi dan tidak mengikuti aturan yang berlaku. Bentuk kerusakan yang umum adalah karena korosi dan ledakan. Kejadian ini selain mengakibatkan kerugian yang besar karena dapat mengakibatkan cacat tubuh maupun hilangnya nyawa pekerja. Berbagai kemungkinan kecelakaan karena mekanik pada pabrik ini dan cara pencegahan dapat digunakan sebagai berikut :
A. Vessel.
Kesalahan dalam perencanaan vessel dan tangki dapat mengakibatkan kerusakan fatal, cara pencegahannya :
- Menyeleksi dengan hati-hati bahan konstruksi yang sesuai, tahan korosi serta memakai corrosion allowance yang wajar. Untuk pabrik ini, semua bahan konstruksi yang umum dapat dipergunakan dengan
(62)
Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~
--- 9
pengecualian adanya seng dan tembaga. Bahan konstruksi yang biasanya dipakai untuk tangki penyimpan, perpipaan dan peralatan lainnya dalam pabrik ini adalah steel. Semua konstruksi harus sesuai dengan standar ASME (America Society Mechanical Engineering). - Memperhatikan teknik pengelasan.
- Memakai level gauge yang otomatis.
- Penyediaan man-hole dan hand-hole ( bila memungkinkan ) yang memadai untuk inspeksi dan pemeliharaan. Disamping itu peralatan tersebut harus dapat diatur sehingga mudah untuk digunakan.
B. Heat Exchanger.
Kerusakan yang terjadi pada umumnya disebabkan karena kebocoran-kebocoran. Hal ini dapat dicegah dengan cara :
- Pada inlet dan outlet dipasang block valve untuk mencegah terjadinya thermal expansion.
- Drainhole yang cukup harus disediakan untuk pemeliharaan. - Pengecekan dan pengujian terhadap setiap ruangan fluida secara sendiri-sendiri.
- Memakai heat exchanger yang cocok untuk ukuran tersebut.
Disamping itu juga rate aliran harus benar-benar dijaga agar tidak terjadi perpindahan panas yang berlebihan sehingga terjadi perubahan fase didalam pipa.
(63)
Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~ 10
C. Peralatan yang bergerak.
Peralatan yang bergerak apabila ditempatkan tidak hati-hati, maka akan menimbulkan bahaya bagi pekerja. Pencegahan bahaya ini dapat dilakukan dengan :
- Pemasangan penghalang untuk semua sambungan pipa. - Adanya jarak yang cukup bagi peralatan untuk memperoleh kebebasan ruang gerak.
D. Perpipaan.
Selain ditinjau dari segi ekonomisnya , perpipaan juga harus ditinjau dari segi keamanannya hal ini dikarenakan perpipaan yang kurang teratur dapat membahayakan pekerja terutama pada malam hari, seperti terbentur, tersandung dan sebagainya. Sambungan yang kurang baik dapat menimbulkan juga hal-hal yang tidak diinginkan seperti kebocoran-kebocoran bahan kimia yang berbahaya. Untuk menghindari hal-hal tersebut, maka dapat dilakukan cara :
- Pemasangan pipa (untuk ukuran yang tidak besarhendaknya pada elevasi yang tinggi tidak didalam tanah, karena dapat menimbulkan kesulitan apabila terjadi kebocoran.
- Bahan konstruksi yang dipakai untuk perpipaan harus memakai bahan konstruksi dari steel.
- Sebelum dipakai, hendaknya diadakan pengecekan dan pengetesan terhadap kekuatan tekan dan kerusakan yang diakibatkan karena
(64)
Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~
--- 11
perubahan suhu, begitu juga harus dicegah terjadinya over stressing
atau pondasi yang bergerak.
- Pemberian warna pada masing-masing pipa yang bersangkutan akan dapat memudahkan apabila terjadi kebocoran.
E. Listrik.
Kebakaran sering terjadi akibat kurang baiknya perencanaan instalasi listrik dan kecerobohan operator yang menanganinya. Sebagai usaha pencegahannya dapat dilakukan :
- Alat-alat listrik dibawah tanah sebaiknya diberi tanda seperti dengan cat warna pada penutupnya atau diberi isolasi berwarna.
- Pemasangan alat remote shut down dari alat-alat disamping starter. - Penerangan yang cukup pada semua bagian pabrik supaya operator
tidak mengalami kesulitan dalam bekerja.
- Sebaiknya untuk penerangan juga disediakan oleh PLN meskipun kapasitas generator set mencukupi untuk penerangan dan proses. - Penyediaan emergency power supplies tegangan tinggi.
- Meletakkan jalur-jalur kabel listrik pada posisi aman.
(65)
Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~ 12
F. Isolasi.
Isolasi penting sekali terutama berpengaruh terhadap pada karyawan dari kepanasan yang dapat mengganggu kinerja para karyawan, oleh karena itu dilakukan :
- Pemakaian isolasi pada alat-alat yang menimbulkan panas seperti reaktor, exchanger, kolom distilasi dan lain-lain. Sehingga tidak mengganggu konsentrasi pekerjaan.
- Pemasangan isolasi pada kabel instrumen, kawat listrik dan perpipaan yang berada pada daerah yang panas , hal ini dimaksudkan untuk mencegah terjadinya kebakaran.
G. Bangunan Pabrik.
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan bangunan pabrik adalah :
- Bangunan-bangunan yang tinggi harus diberi penangkal petir dan jika tingginya melebihi 20 meter, maka harus diberi lampu suar (mercu suar).
(66)
Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~
--- 13
VII.2.3. Bahaya Karena Bahan Kimia
Banyak bahan kimia yang berbahaya bagi kesehatan. Biasanya para pekerja tidak mengetahui seberapa jauh bahaya yang dapat ditimbulkan oleh bahan kimia seperti bahan-bahan berupa gas yang tidak berbau atau tidak berwarna yang sangat sulit diketahui jika terjadi kebocoran. Untuk itu sering diberikan penjelasan pendahuluan bagi para pekerja agar mereka dapat mengetahui bahwa bahan kimia tersebut berbahaya.
Cara lainnya adalah memberikan tanda-tanda atau gambar-gambar pada daerah yang berbahaya atau pada alat-alat yang berbahaya, sehingga semua orang yang berada didekatnya dapat lebih waspada. Selain hal-hal tersebut diatas, usaha-usaha lain dalam menjaga keselamatan kerja dalam pabrik ini adalah memperhatikan hal-hal seperti:
1. Di dalam ruang produksi para pekerja dan para operator dilarang merokok.
2. Harus memakai sepatu karet dan tidak diperkenankan memakai sepatu yang alasnya mengandung logam.
3. Untuk pekerja lapangan maupun pekerja proses dan semua orang yang memasuki daerah proses diharuskan mengenakan topi pengaman agar terlindung dari kemungkinan kejatuhan barang-barang dari atas.
4. Karena sifat alami dari steam yang sangat berbahaya, maka harus disediakan kacamata tahan uap, masker penutup wajah dan sarung tangan yang harus dikenakan.
(67)
BAB VIII
UTILITAS
Dalam sebuah pabrik, utilitas merupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan mengingat saling berhubungan antara proses industri dengan kebutuhan utilitas untuk proses tersebut. Dalam hal ini, utilitas dari suatu pabrik terdiri atas :
1. Unit Pengolahan Air
Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan air pendingin, air proses, air sanitasi dan air pengisi boiler.
2. Unit Pembangkitan Steam
Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan steam pada proses evaporasi, pemanasan dan supply pembangkitan tenaga listrik.
3. Unit Pembangkitan Tenaga Listrik
Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan listrik bagi alat-alat , bangunan, jalan raya, dan lain sebagainya.
4. Unit Bahan Bakar
Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan bahan bakar bagi alat-alat,
generator , boiler, dan sebagainya. 5. Unit Pengolahan Limbah
Unit ini berfungsi sebagai pengolahan limbah pabrik baik limbah cair, padat, maupun gas dari proses pabrik.
(68)
Utilitas --- VIII ~
---2
Sistem Pengolahan Air
Air adalah suatu zat yang banyak terdapat dialam bebas. Sesuai dengan tempat sumber air tersebut berasal, air mempunyai fungsi yang berlainan, dengan karakteristik yang ada. Air banyak sekali diperlukan didalam kehidupan, baik secara langsung maupun tidak langsung.
Didalam pabrik ini , dibedakan menjadi 2 bagian utama dalam sistem pengolahan air. Bagian pertama adalah unit pengolahan air sebagai unit penyedia kebutuhan air dan unit pengolahan air buangan sebagai pengolah air buangan pabrik sebelum dibuang ke badan penerima air.
Dalam pabrik ini sebagian besar air dimanfaatkan sebagai air proses dan sebagai media perpindahan energi. Untuk melaksanakan fungsi tersebut, air harus mengalami proses pengolahan terlebih dahulu sehingga pabrik dapat befungsi dengan optimum , aman dan efisien.
Secara umum fungsi air di pabrik ini terbagi dalam beberapa sistem pemakaian, masing-masing mempunyai persyaratan kualitas yang berbeda sesuai dengan fungsi dan kegunaannya. Sistem pemakaian tersebut antara lain adalah :
1. Sebagai air pengisi boiler (air umpan boiler) 2. Sebagai air sanitasi
3. Sebagai air pendingin 4. Sebagai air proses
(69)
Utilitas --- VIII ~ 3
VIII.1. Unit Penyediaan Steam
Unit penyediaan steam berfungsi untuk menyediakan kebutuhan steam, yang digunakan sebagai media pemanas pada proses pabrik ini.
Direncanakan boiler menghasilkan steam jenuh (saturated steam) pada tekanan 4,5 atm pada suhu = 148°C dengan hv = 653,1 kkal/kg ≈ 1178,9 Btu/lb
Jumlah steam yang dibutuhkan untuk memproduksi produk adalah :
No. Nama Alat Kode Alat Steam (kg/jam) Steam (lb/jam)
1 VAPORIZER ( V - 112 ) 3259 7185
2 REAKTOR ( R - 210 ) 560 1235
3 REBOILER ( E - 314 ) 992 2187
10607
Total kebutuhan steam = 10607 lb/jam
Untuk faktor keamanan dari kebocoran-kebocoran yang terjadi, maka direncanakan steam yang dihasilkan 20 % dari kebutuhan steam total :
= 1,2 x kebutuhan normal (10607 lb/jam) = 12729 lb/jam Menghitung Kebutuhan Bahan Bakar :
ms (hv - hf)
mf = x 100 (Severn W.H : 142)
eb . F
dimana : mf = massa bahan bakar yang dipakai, lb/jam. ms = massa steam yang dihasilkan, lb/jam. hv = entalpi uap yang dihasilkan, Btu/lb. hf = entalpi liquid masuk, Btu/lb.
eb = efisiensi boiler = 92% (Severn W.H : 143) F = nilai kalor bahan bakar, Btu/lb.
hv = 1178,9 Btu/lb (suhu steam) [Steam Table]
hf = 970,3 Btu/lb (suhu air=100°C) [Steam Table] F = nilai kalor bahan bakar
(70)
Utilitas --- VIII ~
---4
dari Perry 7ed, Fig.27-3 , didapat : relative density, ρ = 0,86 gr/cc
Heating Value = 137273 Btu/gal
ρ = 0,86 gr/cc = 54 lb/cuft = 7,2 lb/gal maka Heating Value bahan bakar =
2 , 7 137273
= 19066 Btu/lb ms (hv - hf)
mf = x 100 (Severn, W.H : 142)
eb . F
12729 (1178,9 – 970,3)
mf = x 100 = 152 lb/jam
(92).(19066 )
Kapasitas boiler :
ms (hv - hf)
Q = (Severn, W.H : 171)
1000
(12729) (1178,9 – 970,3)
= = 2656 kBtu/jam.
1000
Penentuan boiler horse power :
Untuk penentuan Boiler Horse Power , digunakan persamaan : ms (hv - hf)
hp = (Severn, W.H : 140)
(970,3).(34,5)
Nilai 970,3 dan 34,5 adalah suatu penyesuaian pada penguapan 34,5 lb air/jam dari air pada 212°F (100°C) menjadi uap kering pada 212°F pada tekanan 1 atm , untuk kondisi demikian diperlukan entalpi penguapan sebesar 970,3 Btu/lb.
(12729) (1178,9 – 970,3)
hp = = 80 hp
(970,3) (34,5)
Penentuan heating surface boiler :
1 hp boiler horse power dibutuhkan 10 ft2 heating surface. (Severn, W.H : 140) Total heating surface = 80 x 10 = 800 ft2
(71)
Utilitas --- VIII ~ 5
Kebutuhan air untuk pembuatan steam :
Air yang dibutuhkan diambil 20 % berlebih dari jumlah steam yang dibutuhkan untuk faktor keamanan.
Produksi steam = 12729 lb/jam
Kebutuhan air = 1,2 x 12729 lb/jam = 15275 lb/jam = 366600 lb/hari
ρ air : 62.43 lb/cuftmaka volume air = 5873 cuft/hari = 167 m3/hari
Air kondensat dari hasil pemanasan direcycle kembali ke boiler. Dianggap kehilangan air kondensat = 20%, maka air yang ditambahkan sebagai make-up water adalah = 0,2 x 167 ≈ 34 m3/hari
Spesifikasi :
Kapasitas boiler : 2656 KiloBtu/jam
Tipe : Fire tube boiler (tekanan steam < 10 atm)
Heating surface : 800 ft2
Rate steam : 12729 lb/jam
Efisiensi boiler : 92%
Bahan bakar : Petroleum Oil 33°API (Diesel Oil) Rate bahan bakar : 152 lb/jam
(72)
Utilitas --- VIII ~
---6
VIII.2. Unit Penyediaan Air
Air di dalam pabrik memegang peranan penting dan harus memenuhi persyaratan tertentu yang disesuaikan dengan masing-masing keperluan di dalam pabrik. Penyediaan air untuk pabrik ini direncanakan dari air sungai.
Air sungai sebelum masuk ke dalam bak penampung, dilakukan penyaringan lebih dahulu dengan maksud untuk menghilangkan kotoran yang bersifat makro dengan jalan memasang sekat-sekat kayu agar kotoran tersebut terhalang dan tidak ikut masuk ke dalam tangki penampung (reservoir). Dari tangki penampung kemudian dilakukan pengolahan (dalam unit water treatment). Untuk menghemat pemakaian air, maka diadakan sirkulasi.
Air dalam pabrik ini dipakai untuk : 1. Air Sanitasi 2. Air umpan boiler 3. Air pendingin 4. Air proses
VIII.2.1. Air Sanitasi
Air sanitasi untuk keperluan minum, masak, cuci, mandi dan sebagainya. Berdasarkan S.K. Gubernur Jatim No.413/1987 , baku mutu air baku harian :
Parameter Satuan S.K. Gubernur
Suhu oC Suhu air normal (25-30oC)
Kekeruhan Skala NTU
Warna Unit Pt-Co
SS Ppm
pH 6 - 8,5
Alkalinitas ppm CaCO3
CO2 bebas ppm CO2
DO ppm O2 > = 4
(73)
Utilitas --- VIII ~ 7
Ammonia ppm NH3 - N 0,5
Tembaga ppm Cu 1
Fosfat ppm PO4
Sulfida ppm H2S Nihil
Besi ppm Fe 5
Krom heksafalen ppm Cr 0,05
Mangan ppm Mn 0,5
Seng ppm Zn 5
Timbal ppm Pb 0,1
COD ppm O2 10
Detergen ppm MBAS 0,5
Kebutuhan air sanitasi untuk pabrik ini adalah untuk :
- Karyawan, asumsi kebutuhan air untuk karyawan = 15 liter/hari per orang = 15 liter/hari per orang x 186 orang ≈ 4 m3/hari
- Keperluan Laboratorium = 20 m3/hari
- Untuk menyiram kebun dan kebersihan pabrik = 10 m3/hari
- Cadangan / lain-lainnya = 6 m3/hari
+ Total kebutuhan air sanitasi = 40 m3/hari
VIII.2.2. Air Umpan Boiler
Air ini dipergunakan untuk menghasilkan steam di dalam boiler. Air
umpan boiler harus memenuhi persyaratan yang sangat ketat, karena
kelangsungan operasi boiler sangat bergantung pada kondisi air umpannya. Beberapa persyaratan yang harus dipenuhi antara lain :
a. Bebas dari zat penyebab korosi, seperti asam, gas-gas terlarut.
b. Bebas dari zat penyebab kerak yang disebabkan oleh kesadahan yang tinggi, yang biasanya berupa garam-garam karbonat dan silika.
c. Bebas dari zat penyebab timbulnya buih (busa) seperti zat-zat organik, anorganik dan minyak.
(74)
Utilitas --- VIII ~
---8
VIII.2.3. Air Pendingin
Untuk kelancaran dan efisiensi kerja dari air pendingin, maka perlu diperhatikan persyaratan untuk air pendingin dan air umpan boiler : (Lamb : 302)
Karekteristik Kadar maximum (ppm)
Air Boiler Air Pendingin
Silica 0,7 50
Aluminum 0,01 -
Iron 0,05 -
Manganese 0,01 -
Calcium - 200
Sulfate - 680
Chloride - 600
Dissolved Solid 200 1000
Suspended Solid 0,5 5000
Hardness 0,07 850
Alkalinity 40 500
Untuk menghemat air, maka air pendingin yang telah digunakan didinginkan kembali dalam cooling tower, sehingga perlu sirkulasi air pendingin, maka disediakan pengganti sebanyak 20% kebutuhan. Kebutuhan air pendingin :
No. Nama Alat Kode Alat CW (kg/jam) CW (lb/jam)
1 CONDENSER – 1 ( E - 221 ) 3074 6777
2 CONDENSER – 2 ( E - 311 ) 2820 6217
3 COOLER ( E - 316 ) 4820 10627
23621
Kebutuhan air pendingin total = 23621 lb/jam
(1)
Contoh perhitungan harga alat ( Ulrich ) :
Nama Alat : TANGKI ETHYL ALCOHOL 95% Fungsi : menampung ethyl alcohol dari supplier Type : atmospheric tank
Dasar pemilihan : sesuai untuk bahan
dengan memplotkan volume tangki pada fig.5-61 (Ulrich), didapat : Harga tahun 1982 : $ 4300
Harga tahun 2010 : $ 4300 x
315 418,2
= $ 5709
Berikut ini adalah daftar harga peralatan yang digunakan dalam proses dan utilitas Tabel D.2. Daftar harga peralatan proses
NO KODE NAMA ALAT Harga/Unit
US($) Unit
Harga US($) 1 ( F - 110 ) TANGKI ETHYL ALCOHOL 95% 5709 4 22836
2 ( L - 111 ) POMPA - 1 4116 1 4116
3 ( V - 112 ) VAPORIZER 6174 1 6174
4 ( F - 113 ) DRUM SEPARATOR 1726 1 1726
5 ( G - 114 ) COMPRESSOR 5942 1 5942
6 ( F - 120 ) TANGKI PENAMPUNG H2SO4
98% 5975 4 23900
7 ( L - 121 ) POMPA - 2 4116 1 4116
8 ( M - 122 ) TANGKI PENGENCER H2SO4
65% 9294 1 9294
9 ( L - 123 ) POMPA - 3 4116 1 4116
10 ( F - 130 ) TANGKI NaOH 40% 5756 2 11512
11 ( L - 131 ) POMPA - 4 4116 1 4116
12 ( M - 132 ) TANGKI PENGENCER NaOH
10% 7521 1 7521
13 ( L - 133 ) POMPA - 5 4116 1 4116
14 ( R - 210 ) REAKTOR 112846 1 112846
15 ( L - 211 ) POMPA - 6 4116 1 4116
16 ( G - 212 ) BLOWER 4455 1 4455
17 ( D - 220 ) KOLOM SCRUBBER 8570 1 8570
18 ( E - 221 ) CONDENSER - 1 5742 1 5742
19 ( F - 222 ) AKUMULATOR - 1 1328 1 1328
20 ( L - 223 ) POMPA - 7 4249 1 4249
(2)
22 ( E - 311 ) CONDENSER - 2 5610 1 5610
23 ( F - 312 ) AKUMULATOR - 2 1328 1 1328
24 ( L - 313 ) POMPA - 8 4249 1 4249
25 ( E - 314 ) REBOILER 5871 1 5871
26 ( L - 315 ) POMPA - 9 4116 1 4116
27 ( E - 316 ) COOLER 5590 1 5590
28 ( F - 320 ) TANGKI ETHYL ETHER 6180 4 24720 Total Harga Peralatan Proses = ... 362.017 Tabel D.3. Daftar harga peralatan utilitas
NO KODE NAMA ALAT Harga/Unit
US($) Unit
Harga US($)
1 Unit BOILER SET 7236 1 7236
2 Unit GENERATOR SET 1494 2 2988
3 Unit TANGKI BAHAN BAKAR 1169 1 1169
4 Unit COOLING TOWER SET 1029 1 1029
5 Unit WATER TREATMENT PLANT : (Floculation, Sedimentation, Filtration ,
Chlorination) 59742 1 59742
6 Unit DEMINERALIZER PLANT 23897 1 23897 7 Unit WASTE TREATMENT PLANT 14936 1 14936 Total Harga Peralatan Utilitas = ... 110.997 Harga peralatan total = $ 362.017 + $ 110.997 = $ 473.014
= Rp. 4.730.140.000 (asumsi 1 $ = Rp. 10.000)
D.2. Gaji Karyawan Tabel D.4. Gaji Karyawan
No. J A B A T A N Jumlah Gaji (Rp. / Orang)
Jumlah ( Rupiah )
1 Direktur Utama 1 15.000.000 15.000.000 2 Sekretaris Direktur 3 4.500.000 13.500.000 3 Direktur Teknik dan Proses 1 12.000.000 12.000.000 4 Direktur Administrasi & Keuangan 1 12.000.000 12.000.000
5 Staff Ahli 4 7.500.000 30.000.000
6 Kepala Bagian Teknik 1 6.000.000 6.000.000 7 Kepala Bagian Produksi 1 6.000.000 6.000.000 8 Kepala Bagian Umum 1 6.000.000 6.000.000 9 Kepala Bagian Pemasaran 1 6.000.000 6.000.000
(3)
10 Kepala Bagian Keuangan 1 6.000.000 6.000.000 11 Kasi Pemeliharaan & Perbaikan 1 4.500.000 4.500.000 12 Kasi Utilitas dan Energi 1 4.500.000 4.500.000 13 Kasi Riset & Pengembangan 1 4.500.000 4.500.000 14 Kasi Produksi & Proses 1 4.500.000 4.500.000 15 Kasi Personalia & Kesejahteraan 1 4.500.000 4.500.000 16 Kasi Keamanan 1 4.500.000 4.500.000 17 Kasi Administrasi 1 4.500.000 4.500.000 18 Kasi Pemasaran & Penjualan 1 4.500.000 4.500.000 19 Kasi Gudang 1 4.500.000 4.500.000 20 Kasi Anggaran 1 4.500.000 4.500.000 21 Kasi Pembelian 1 4.500.000 4.500.000 22 Karyawan Bagian Proses (kepala)
(Shift)
4 2.250.000 9.000.000 23 Karyawan Bagian Proses (regu)
(Shift)
32 1.500.000 48.000.000 24 Karyawan Bagian Laboratorium 6 1.500.000 9.000.000 25 Karyawan Bagian Utilitas & Energi
(Shift)
28 1.500.000 42.000.000 26 Karyawan Bagian Personalia 3 1.500.000 4.500.000 27 Karyawan Bagian Pemasaran 3 1.500.000 4.500.000 28 Karyawan Bagian Administrasi 3 1.500.000 4.500.000 29 Karyawan Bagian Pembelian 3 1.500.000 4.500.000 30 Karyawan Bagian Pemeliharaan 4 1.500.000 6.000.000 31 Karyawan Bagian Gudang 8 1.500.000 12.000.000 32 Karyawan Bagian Keamanan (Shift) 36 1.125.000 40.500.000 33 Karyawan Bagian Kebersihan 8 750.000 6.000.000
34 Supir 6 900.000 5.400.000
35 Pesuruh 8 750.000 6.000.000
36 Dokter 2 3.000.000 6.000.000
37 Perawat 6 1.350.000 8.100.000
Jumlah 186 378.000.000
Gaji Karyawan per Bulan Rp. 378.000.000 Gaji Karyawan per Tahun ( 13 bulan ) Rp. 4.914.000.000 (Tunjangan Hari Raya = gaji 1 bulan penuh)
(4)
Air sanitasi
Kebutuhan air sanitasi = 40 M3/hari Harga air sanitasi (diolah sendiri) Rp. 300 per M3 Jumlah hari kerja per tahun = 365 hari
Biaya air sanitasi per tahun Rp. 4.380.000 Air Umpan Boiler
Kebutuhan air umpan boiler = 167 M3/hari Harga air umpan (diolah sendiri) Rp. 600 per M3 Jumlah hari kerja per tahun = 330 hari
Biaya air umpan boiler per tahun Rp. 33.066.000 Air Pendingin
Kebutuhan air pendingin = 258 M3/hari Harga air pendingin (diolah sendiri) Rp. 400 per M3 Jumlah hari kerja per tahun = 330 hari
Biaya air pendingin per tahun Rp. 34.056.000 Tawas (koagulan)
Kebutuhan Tawas = 4.436 tahun Harga tawas per kg Rp. 1.200 per kg
Biaya tawas per tahun Rp. 5.323.000 Chlorine liquid (disinfectan)
Kebutuhan chlorine liquid = 3.300 tahun Harga chlorine per kg Rp. 2.850 per kg
Biaya chlorine per tahun Rp. 9.405.000 Resin Kation - Anion
Kebutuhan resin kation-anion = 5,1 kg/hari Harga resin kation-anion Rp. 3.600 per M3 Jumlah hari kerja per tahun = 330 hari
Biaya resin per tahun Rp. 6.059.000 Bahan Bakar (Diesel oil 33oAPI)
Kebutuhan bahan bakar = 142 lt/jam (1 hari 24 jam proses) = 3.408 lt/hari Harga bahan bakar Rp. 8.000 per lt Jumlah hari kerja per tahun = 330 hari
Biaya bahan bakar per tahun Rp. 8.997.120.000 Listrik (PLN)
Biaya Beban per kVA per bulan Rp. 30.000 kVA/bln Biaya Beban per tahun Rp. 360.000
Kebutuhan listrik alat proses = 504 kWh Kebutuhan listrik penerangan = 46 kWh Harga pemakaian per kWh Rp. 550 per kWh
(5)
Biaya listrik alat proses per tahun Rp. 2.195.424.000 (330 hari) Biaya listrik penerangan per tahun Rp. 221.628.000 (365 hari)
Biaya listrik total per tahun Rp. 2.417.412.000 Total biaya utilitas per tahun Rp. 11.506.821.000
D.4. Bahan Baku dan Produk D.4.a. Bahan Baku
Ethyl alcohol
Kebutuhan bahan jam pertama = 10.675,0000 kg/jam Kebutuhan bahan proses kontinyu = 8.540,0000 kg/jam
= 67.636.800 kg/th Total kebutuhan proses kontinyu/th = 67.647.475 kg/jam Harga beli per kg Rp. 3.350 per kg
Biaya pembelian per tahun Rp. 226.619.041.000 Sulfuric acid
Kebutuhan bahan jam pertama = 8.659,7456 kg/jam Kebutuhan bahan proses kontinyu = 515,2550 kg/jam
= 4.080.820 kg/th Total kebutuhan proses kontinyu/th = 4.089.480 kg/jam Harga beli per kg Rp. 2.800 per kg
Biaya pembelian per tahun Rp. 11.450.543.000 Sodium hydroxide
Kebutuhan bahan = 3.714,0631 kg/jam Total kebutuhan proses kontinyu/th = 29.415.380 kg/th Harga beli per kg Rp. 2.200 per kg
Biaya pembelian per tahun Rp. 64.713.836.000 Total biaya bahan baku per tahun Rp. 302.784.523.000
(6)
D.4.b. Produk Ethyl ether
Produk yang dihasilkan = 6.313,5371 kg/jam = 50.003.214 kg/th Harga jual per kg Rp. 7.500 per kg
Hasil penjualan per tahun Rp. 375.024.105.000 Total harga jual produk per tahun Rp. 375.024.105.000 Biaya Pengemasan Produk
Ethyl ether
Produk yang dihasilkan 50.003.214 kg/th Densitas produk = 1,391 kg/lt Volume produk = 35.943.589 lt/th (Kemasan produk = drum 200 lt)
Kebutuhan drum per tahun = 179.718 drum/th Harga 1 buah drum Rp. 80.000
Biaya pengemasan produk per tahun Rp. 14.377.440.000 Biaya pengemasan total per tahun Rp. 14.377.440.000 Biaya pendukung (10% pengemasan) Rp. 1.437.744.000 Total biaya pengemasan per tahun Rp. 15.815.184.000