TUGAS AKHIR - Prarancangan pabrik polipropilen dari propilen dengan proses spheripol kapasitas 200.000 ton/tahun
PRARANCANGAN PABRIK POLIPROPILEN DARI PROPILEN DENGAN PROSES SPHERIPOL KAPASITAS 200.000 TON/TAHUN
Oleh:
Frisca Sofiani
I 0506022
Vissia Widhie Hapsari
I 0506052
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik
Perkembangan industri Indonesia mengalami banyak kemajuan, baik dalam hal kualitas maupun kuantitas, terutama industri-industri yang bersifat padat modal maupun padat teknologi. Salah satu industri yang penting adalah industri polimer.
Polipropilen merupakan bahan baku pembuatan berbagai macam barang plastik. Penggunaan polipropilen sangat luas di berbagai sektor industri. Polipropilen dimanfaatkan dalam industri barang plastik rumah tangga, film, pembungkus kabel, pipa, dan lain-lain termasuk mainan anak-anak dan peralatan kesehatan.
Polipropilen mempunyai sifat-sifat tahan panas, mempunyai daya renggang tinggi, tidak beracun, serta tahan terhadap bahan kimia. Sifat-sifat inilah yang membuat manusia beralih ke polimer khususnya plastik untuk memenuhi kebutuhan dan meninggalkan bahan lain seperti besi, aluminium, kayu, kaca, dan lainnya untuk tujuan kebutuhan yang sama.
Saat ini kebutuhan polipropilen di Indonesia dipenuhi oleh produksi dalam negeri dan impor. Kapasitas produksi polipropilen di Indonesia mencapai 585.000 Saat ini kebutuhan polipropilen di Indonesia dipenuhi oleh produksi dalam negeri dan impor. Kapasitas produksi polipropilen di Indonesia mencapai 585.000
Kebutuhan akan polipropilen di Indonesia terus mengalami peningkatan dari tahun ke tahun. Hal ini dapat dilihat dari kebutuhan impor Indonesia akan polipropilen yang terus meningkat setiap tahunnya.
Dengan pertimbangan di atas maka direncanakan pendirian pabrik polipropilen baru di Indonesia untuk memenuhi kebutuhan pasar polipropilen dalam negeri.
1.2 Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik
Dalam perancangan kapasitas rancangan pabrik polipropilen ini ada beberapa pertimbangan :
1.2.1 Kebutuhan polipropilen dalam negeri
Untuk memenuhi kebutuhan polipropilen di Indonesia selama ini, selain mengandalkan produksi dalam negeri, kekurangannya dipenuhi oleh impor. Berdasarkan volume keseluruhan, Indonesia mengimpor sebesar 218.732,134 ton/tahun pada tahun 2008 (tabel 1.1) dari berbagai negara.
Tahun ke-n
Jumlah (ton)
Sumber : Badan Pusat Statistik Indonesia,2010
y = (20,44 × 13) + 92,47 y = 358,198 ribu ton/tahun y = 358.198 ton/tahun
1.2.2 Ketersediaan bahan baku
Propilen dibeli dari PT. Chandra Asri Petrochemical Center dengan kapasitas produksi 600.000 ton/tahun, dengan kebutuhan vahan baku sebesar 200.315 ton/tahun.
Hidrogen dibeli dari PT. Air Liquid Indonesia denga kapasitas 72.854 ton/tahun, dengan kebutuhan vahan baku sebesar 1,16 ton/tahun.
Katalis dibeli dari Shell Chemical Corporation.
1.2.3 Kapasitas minimal dan maksimal pabrik dengan proses sama yang telah berdiri (skala komersial)
Kapasitas pabrik polipropilen yang menggunakan proses Spheripol yang telah berdiri yaitu Himont,United States dengan kapasitas produksi 895.000 ton/tahun dan Himont,Western Europe dengan kapasitas produksi 755.000 ton/tahun. (Kirk, Othmer, 1997). Selain itu di Indonesia juga terdapat pabrik polipropilen dengan proses yang sama yaitu PT. Polytama Propindo, Indramayu dengan kapasitas 180.000 ton/tahun.
2. Dapat memberikan keuntungan karena kapasitas rancangan berada di atas kapasitas terkecil pabrik dengan proses sama yang ada di dunia.
3. Dapat merangsang berdirinya industri-industri lainnya yang
menggunakan polipropilen.
1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik
Lokasi pabrik sangat berpengaruh pada keberadaan suatu pabrik, baik dari segi komersial maupun kemungkinan pengembangan di masa datang. Pabrik polipropilen direncanakan akan didirikan di daerah kawasan industri Krakatau Industrial Estate Cilegon (PT. KIEC), propinsi Banten dengan pertimbangan sebagai berikut :
1. Penyediaan bahan baku
Bahan baku propilen diperoleh dari PT. Chandra Asri Petrochemical Center, bahan baku hidrogen juga dari PT. Air Liquid Indonesia, Cilegon. Orientasi pemilihan ditekankan pada jarak lokasi sumber bahan baku dengan pabrik cukup dekat.
2. Letak pabrik dengan daerah pemasaran
Daerah tersebut berdekatan dengan kawasan Jabotabek yang Daerah tersebut berdekatan dengan kawasan Jabotabek yang
3. Kemudahan transportasi
Daerah tersebut dekat dengan pelabuhan untuk keperluan transportasi impor serta jalan raya dan jalan tol yang memadai sehingga memudahkan pengangkutan bahan baku dan produk.
4. Regulasi dan Perijinan
Krakatau Industrial Estate Cilegon (PT. KIEC) merupakan kawasan industri yang diijinkan pemerintah, sehingga diharapkan segala macam perijinan menjadi lebih mudah. Adanya dorongan dari pemerintah daerah dalam pengembangan industri juga diharapakan dapat memberikan keuntungan tersendiri.
5. Tersedianya sarana pendukung
Fasilitas pendukung berupa air, energi dan bahan bakar tersedia cukup memadai karena merupakan kawasan industri. Penyediaan air, diperoleh dari PT Krakatau Tirta Industri dan
laut.
Kawasan industri Cilegon terletak di daerah Jawa dan Jabotabek yang sarat dengan lembaga pendidikan formal maupun non formal dimana banyak dihasilkan tenaga kerja ahli maupun non ahli, sehingga tenaga kerja mudah didapatkan.
Peta Lokasi
Gambar 1.2 Peta Provinsi Banten
Gambar 1.3 Peta Lokasi Pabrik
1.4 Tinjauan Pustaka
Berdasarkan reaksi yang terjadi pada proses polimerisasi, polimerisasi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi. Proses polimerisasi adisi melibatkan reaksi rantai, sedangkan polimerisasi kondensasi melibatkan penggabungan molekul kecil-kecil yang menghasilkan molekul besar-besar melalui reaksi kondensasi dalam kimia organik. pembawa rantai pada polimerisasi adisi dapat berupa spesi reaktif yang mengandung satu elektron tak berpasangan yang disebut radikal bebas atau beberapa ion. Polimer penting yang dihasilkan melalui polimerisasi adisi meliputi polimer yang dihasilkan dari senyawa yang mempunyai ikatan rangkap, seperti
3 CH
n CH 2 = CH - CH 3 2 CH – CH
propilen polipropilen (Kirk Othmer,1997)
1.4.1 Macam-macam Proses Pembuatan Polipropilen
Proses produksi polipropilen skala komersial sudah dilakukan sejak lama dan mengalami perkembangan teknologi yang cukup signifikan. Proses produksi polipropilen secara komersial dikelompokkan menjadi proses fasa cair dan proses fasa gas. Pada awalnya, untuk proses fasa cair perlu digunakan pelarut. Namun, di kemudian hari ditemukan proses fasa cair yang tidak memerlukan pelarut.
Berikut merupakan macam-macam proses polimerisasi polipropilen :
a. Proses Hercules
Proses ini merupakan proses kontinu pertama dalam teknologi produksi polipropilen. Reaksi polimerisasi dilangsungkan dalam reaktor tangki berpengaduk yang tersusun seri. Pada proses ini
digunakan katalis TiCl 3 , kokatalis Al(C 2 H 5 ) 2 Cl, dan pelarut kerosin. Tahap polimerisasi dilangsungkan pada tekanan 5 bar dan
temperatur antara 60–80 o
C. Setelah proses polimerisasi dan degassing, slurry polimer dikontakkan dengan alkohol untuk mendeaktivasi dan
TiCl 4 , Al(C 2 H 5 ) 3
diumpankan ke kolom distilasi untuk memisahkan air dan alkohol, sedangkan fasa hidrokarbon diumpankan ke filter untuk memisahkan polipropilen isotaktik dari pelarut dan polipropilen ataktik. Suspensi polimer isotaktik lalu diumpankan ke kolom steam distillation untuk menghilangkan pelarut kerosin yang masih ada. Setelah itu suspensi disentrifugasi untuk menghilangkan steam dan kerosin yang terbawa. Polimer kemudian dikeringkan menggunakan gas nitrogen.
b. Proses Spheripol
Dalam proses Spheripol, tahap polimerisasi dilakukan dalam reaktor loop tubular. Katalis yang digunakan adalah TiCl 4
dengan penyangga MgCl 2 . Kondisi operasi pada tahap polimerisasi
umumnya pada temperatur 65-75 o
C dan tekanan 30-35 bar. Polimer yang terbentuk di reaktor dipisahkan dari monomer dengan cara flashing, yaitu penurunan tekanan secara tiba-tiba sehingga monomer propilen cair akan menguap. Uap propilen kemudian dikondensasi dan dikembalikan ke reaktor.
c. Proses Unipol
Proses Unipol menggunakan reaktor unggun terfluidakan yang tersusun secara seri. Temperatur operasi polimerisasi umumnya
MgCl 2, kokatalis Al-trialkil, ditambah donor elektron berupa alkylphthalate dan alkoxysilanes.
Perbandingan proses-proses produksi polipropilen dapat dilihat pada tabel 1.2
Tabel 1.2 Perbandingan Proses-proses Produksi Polipropilen Nama proses
Fase reaksi
30-35 bar
25-30 bar
Pemakaian pelarut
ABB Lummus
Basell Technology Co. BV
Union Carbide Corp.
1.4.2 Alasan Pemilihan Proses
Proses yang dipilih dalam pembuatan polipropilen pada pabrik ini adalah proses Spheripol. Pemilihan proses ini didasarkan pada : Pada proses fase gas, membutuhkan volume alat yang lebih besar.
Tidak dihasilkan produk samping.
1.4.3 Kegunaan Produk
Polipropilen yang diproduksi secara komersial terdiri atas tiga jenis, yaitu Homopolimer, Kopolimer Random dan Kopolimer Impak. Homopolimer adalah polimer yang terbentuk dari satu macam monomer. Homopolimer dihasilkan langsung dalam satu reaktor. Polimer ini memiliki berat jenis paling ringan, tingkat kejernihan yang lebih baik dibandingkan kopolimer, permukaan kristal yang halus dan daya tahan terhadap tumbukan, kelembaban, abrasi dan gesekan.
Kopolimer random mengandung etilen yang bereaksi bersama propilen dalam pembentukan rantai polimer. Kopolimer ini juga langsung dihasilkan dalam satu reaktor. Dibandingkan dengan homopolimer, polimer ini memiliki sifat pengkristalan yang lebih rendah dan memiliki butiran sperulit yang lebih kecil.
Kopolimer impak/blok merupakan campuran antara homopolimer dengan fasa karet etilen-propilen. Kopolimer ini memiliki titik leleh paling tinggi dengan dua atau lebih fasa lelehan, memiliki kekakuan dan kekerasan lebih rendah daripada homopolimer, ketahanan terhadap tumbukan pada temperatur rendah cukup baik, dan tidak tembus cahaya. Kopolimer ini dihasilkan secara bertahap
Aplikasi dari berbagai spesifikasi produk tersebut dapat digunakan untuk berbagai keperluan antara lain :
a. Fibers and Fabrics
Jenis ini digunakan untuk benang, barang tenunan/kain untuk karung pupuk dan makanan, kantong pasir, botol dan kaleng, kain terpal, keset, benang rajutan, karpet, serabut kapas
b. Strapping
Digunakan sebagai tali pengikat untuk mengangkat kemasan, kotak, atau tumpukan secara bersama. Sifatnya kuat.
c. Film - Cast Film Digunakan untuk kantong pembungkus pakaian, kantong cetakan fotografi.
- Biaxially Oriented Polypropylene Film (BOPP)
Digunakan sebagai pembungkus produk seperti permen, coklat, sabun, dan label pada kemasan softdrink.
d. Sheet atau Thermoforming
Banyak digunakan untuk gelas dan wadah plastik. Sifatnya bening, kuat, dan tidak menimbulkan bau dan rasa.
dan untuk peralatan kesehatan.
f. Blow Molding Digunakan untuk botol, terutama untuk botol susu.
g. Automotive
Digunakan sebagai interior mobil dan beberapa komponen eksterior.
1.4.4 Sifat Fisis dan Sifat Kimia Bahan baku, Bahan Pembantu dan Produk
1.4.4.1 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku
a. Propilen Rumus Molekul
:C 3 H 6
Densitas
: 0,6095 gr/ml
Viskositas
: 1,56 cp
Titik didih
: -47 o C
Titik leleh
: -185 o C
Temperatur kritis
: 91,9 o C
Tekanan kritis
: 45,5 atm
Panas penguapan
: 104,62 kal/g
Panas pembentukan
: 4,879 kal/g
Rumus Cp = 54,718 + 0,3451T + (-1,631E-03)T 2 + 3,787E06T 3
Rumus molekul
:H 2
Densitas
: 0,06948 gr/ml
Titik didih
: -252,8 o C
Titik lebur
: -259,2 o C
Titik kritis
: 33,2 K
Tekanan kritis
: 12,762 atm
Rumus Cp = 25,399 + 1,78E-04T + (-3,8549E-05)T 2 + 3,188E-
08T 3 + (-8,7585E-12)T 4
Sifat kimia :
Hidrogen bereaksi dengan O 2 membentuk air pada kondisi yang sesuai. Reaksi berjalan lambat pada suhu di bawah
550 o
C, tetapi pada suhu tinggi reaksi disertai ledakan yang
keras.
1.4.4.2 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Pembantu
a. Katalis Titanium (IV) Chlorida Rumus molekul
: TiCl 4
Densitas (30 o C)
: 1,726 gr/ml
Titik didih
: 136,4 o C
Sangat reaktif dengan air. Kontak dengan udara lembab akan menghasilkan gas yang mudah terbakar dan dapat menyebabkan iritasi jika terhirup.
b. Kokatalis Tri Ethyl Aluminium (TEAL) Rumus molekul
: Al(C 2 H 5 ) 3
Densitas
: 0,835 g/ml
Titik didih
: 186 o C (1 atm)
Titik lebur
: -58 o C
Titik kritis
: 507,4 K
Tekanan kritis
: 29,3 atm
Sifat kimia : Sangat reaktif terhadap air dan udara. TEAL bersifat phyrophoric yaitu terbakar spontan jika berkontak dengan udara dan akan meledak bila berkontak dengan air.
1.4.4.3 Sifat Fisis dan Kimia Produk
Polipropilen Rumus molekul
: [-C 3 H 6 -]
Menurut Natta, ada tiga struktur yang mungkin ada pada polipropilen yaitu Ataktik, Isotaktik, dan Sindiotaktik. Struktur tersebut dibedakan oleh letak gugus metil relatif terhadap tulang punggung polipropilen.
a. Ataktik apabila gugus metil terletak pada punggung, secara tidak beraturan, memiliki sifat sangat lentur dan tidak dapat mengkristal.
b. Isotaktik apabila gugus metil terletak secara teratur ke satu arah, dalam temperatur ruang memiliki sifat kaku, kekuatan yang tinggi dan dapat mengkristal. Polimer jenis ini adalah polimer yang diinginkan dan diproduksi.
c. Sindiotaktik apabila gugus metil terletak scara berselang- seling berlawanan arah secara teratur, memiliki sifat dapat mengkristal. Jumlah kristal yang dibentuk lebih sedikit daripada isotaktik, tetapi lebih lentur dari isotaktik
Produk yang akan dihasilkan adalah polipropilen dengan fraksi isotaktik 95-97% dan ataktik dengan fraksi 3-5%. Sejumlah kecil polipropilen ataktik diperlukan untuk memperbaiki kekuatan impak produk polipropilen. Polipropilen sindiotaktik diproduksi oleh katalis Ziegler-Natta dengan support yang berbeda.
Pada proses pembuatan polipropilen secara garis besar dapat dibagi menjadi 3 tahap yaitu : proses polimerisasi, proses pemisahan, dan proses pemurnian hasil .
Proses polimerisasi dilakukan dalam reaktor loop tubular pada suhu 70 o
C dan tekanan 30 atm. Reksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
3 CH
n CH 2 = CH - CH 3 2 CH – CH Reaksi yang terjadi adalah eksotermis dan tidak dapat balik. Kondisi operasi reaktor isotermal sehingga suhu reaksi harus dipertahankan tetap, oleh karena itu reaktor dilengkapi dengan jaket pendingin. Konversi reaksi 53%. Hasil dari reaktor masuk kemudian diumpankan ke flash line (FL-01) untuk menguapkan propilen sisa reaksi. Produk keluaran flash line berupa uap propilen dan polipropilen selanjutnya diumpankan ke expansion valve. Di dalam expansion valve terjadi penurunan tekanan. Dari expansion valve, produk polipropilen dan uap propilen dipisahkan dengan menggunakan siklon. Polipropilen keluar melalui bagian bawah siklon sebagai produk sedangkan uap propilen keluar melalui bagian atas yang kemudian direcycle bergabung dengan fresh feed. Polipropilen selanjutnya masuk ke extruder pelletizer untuk dibentuk menjadi pellet yang
TiCl 4 , Al(C 2 H 5 ) 3
DESKRIPSI PROSES
2.1 Spesifikasi bahan baku dan produk
2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku
a. Propilen Rumus molekul
Berat molekul
: 42,08 kg/kmol
Wujud (1 atm,25 o C)
: gas
Kenampakan
: tidak berwarna
: 99,85% (polimer grade)
Impuritas
: propana 0,15%
(www.chandraasri.com)
b. Hidrogen Rumus molekul
Berat molekul
: 2,016 kg/kmol
Wujud
: gas (31 atm, 30 o C)
Kenampakan
: tidak berwarna
Bau
: tidak berbau : tidak berbau
Berat molekul
: 189,73 kg/kmol
Support katalis
: MgCl 2
(www.shellchemicalcorporation.com)
b. Kokatalis TEAl Rumus molekul
: Al(C 2 H 5 ) 3
Berat molekul
: 131,97 kg/kmol
(www.shellchemicalcorporation.com)
2.1.3 Spesifikasi produk
Biaxially Oriented Polipropilen Film (BOPP)
Rumus molekul
: [-C 3 H 6 -]n
Melt flow
: 3,0 g/10 menit
(www.polytamapropindo.com)
2.2 Konsep Reaksi
2.2.1 Dasar Reaksi
Secara umum dasar reaksi polimerisasi polipropilen adalah :
Propilen
polipropilen
Reaksi molekulernya dapat ditulis sebagai berikut :
polipropilen ( ΔH 298 ) sebesar -89,1 kJ/mol (Kirk Othmer,1997)
2.2.2 Sistem katalis
Katalis yang digunakan adalah katalis Ziegler-Natta generasi keempat berupa TiCl 4 dengan support katalis MgCl 2 . MgCl 2 berfungsi untuk menunjang TiCl 4 supaya lebih kuat dan tidak pecah ketika terjadi reaksi polimerisasi. Katalis terdispersi dalam mineral oil yang berfungsi melindungi kompleks TiCl 4 /MgCl 2
polimerisasi
TiCl 4 , Al(C 2 H 5 ) 3
dalam reaktor. Kokatalis yang digunakan adalah TEAl (Tri Ethyl Alumunim, Al(C 2 H 5 ) 3 ).
Kokatalis berfungsi sebagai pembentuk kompleks katalis aktif yang dapat mempermudah terjadinya polimerisasi. Kokatalis ini sangat mempengaruhi produktivitas katalis. TEAl bersama katalis membentuk logam aktif yang memungkinkan terjadinya polimerisasi. Laju alir TEAl tergantung dari rasio TEAl terhadap jumlah titanium (katalis) dalam reaktor (rasio TEAl/Ti).
2.2.3 Mekanisme Reaksi
Polimerisasi polipropilen adalah reaksi polimerisasi adisi koordinasi kompleks. Reaksi ini terbagi atas dua bagian, yaitu pembentukan kompleks koordinasi katalis-kokatalis dilanjutkan dengan polimerisasi pertumbuhan rantai (adisi). Reaksi terdiri dari 3 tahapan, yaitu :
1. Reaksi Inisiasi Pada tahap ini terjadi proses pengaktifan katalis oleh kokatalis membentuk suatu senyawa kompleks logam transisi yang mempunyai ikatan koordinasi dengan satu sisi aktif. Katalis yang digunakan adalah
TiCl 4 dan kokatalis Al(C 2 H 5 ) 3 .
Setelah katalis diaktifkan oleh kokatalis, monomer akan menyerang Setelah katalis diaktifkan oleh kokatalis, monomer akan menyerang
2. Reaksi Propagasi Radikal bebas propilen akan menyerang monomer propilen lainnya terus menerus dan membentuk radikal polimer yang panjang. Pada tahap ini tidak terjadi pengakhiran, polimerisasi terus berlangsung sampai tidak ada lagi gugus fungsi yang tersedia untuk bereaksi.
3. Reaksi Terminasi Cara penghentian reaksi yang biasa dikenal adalah dengan penghentian ujung atau dengan menggunakan salah satu monomer secara berlebihan. Pada penghentian ujung, terjadi reaksi hidrogenasi. Hidrogen sebagai 3. Reaksi Terminasi Cara penghentian reaksi yang biasa dikenal adalah dengan penghentian ujung atau dengan menggunakan salah satu monomer secara berlebihan. Pada penghentian ujung, terjadi reaksi hidrogenasi. Hidrogen sebagai
2.2.4 Kondisi Operasi
Reaksi berlangsung dalam fase cair. Propilen masuk reaktor berwujud cair. Katalis dan kokatalis masuk reaktor berwujud slurry. Hidrogen masuk reaktor berwujud gas.
Reaktor beroperasi pada tekanan 30 atm, temperatur 70 o C. Alasan pemilihan kondisi operasi adalah :
1. Untuk menjaga propilen agar tetap dalam fase cair.
2. Untuk menghilangkan kebutuhan akan pelarut. Adanya pelarut menyebabkan dibutuhkannya proses pemisahan pelarut dari produk.
Reaksi polimerisasi pembentukan polipropilen merupakan reaksi yang bersifat irreversible dan eksotermis, karena dilengkapi dengan jaket pendingin untuk menjaga suhu operasi. Panas reaksi pada keadaan standar (ΔH 298 ) sebesar -89,1 kJ/mol.
Mekanisme reaksi polimerisasi adisi koordinasi sendiri sangat kompleks dan sulit untuk diketahui dengan pasti. Karena rumitnya polimerisasi Ziegler-Natta, tidak ada skema kinetik terpadu atau komprehensif yang muncul, yang memperhatikan dengan cukup serapan permukaan, interaksi katalis-kokatalis penurunan aktifitas katalis, morfologi katalis, ukuran partikel dan lain-lain sehingga kecepatan transfer massa antar monomer dan katalis dapat diabaikan terhadap laju reaksi.
(Stevens, 1999) Reaksi inisiasi dan reaksi terminasi berlangsung spontan atau sangat cepat sehingga laju reaksi inisiasi dan terminasi dapat diabaikan terhadap laju reaksi propagasi. Reaksi propagasi berlangsung lebih lambat sehingga mengontrol laju reaksi keseluruhan.
Jika reaksi hanya dilihat sebagai reaksi pertumbuhan rantai polimer (reaksi propagasi) maka laju reaksi polimerisasi overall dapat ditulis dengan persamaan : Rp = kp (C*) (M)
Dengan
Rp
: Laju kecepatan polimerisasi overall
Kp
: konstanta kecepatan laju propagasi
(C*)
: konsentrasi bagian aktif katalis
(M)
: konsentrasi monomer
Kp
: 800 dm 3 /mol.s
C*
: 42 mmol/mol Ti
(Kirk Othmer, 1997)
2.2.6 Tinjauan Thermodinamika
Proses pembuatan polipropilen dari propilen merupakan reaksi eksotermis atau endotermis dapat dilihat dari energi polimerisasi ( ΔH R ): Reaksi :
Untuk monomer propilen yang bereaksi mempunyai nilai : ΔH R : -69,1 KJ/mol (-69100 J/mol) Tc : 300 o C ( 573K)
(Fried,1995)
Ternyata ΔH p menunjukkan harga negatif, maka reaksinya bersifat eksotermis. Perhitungan harga tetapan kesetimbangan (K) dapat ditinjau dari rumus berikut :
Tc = S
TiCl 4 , Al(C 2 H 5 ) 3
Pada suhu 298 K : ΔG = ΔH R –T ΔS
= (-69100 J/mol) – (298 K) ( -120,6 J/molK) = -105038,8 J/mol
ΔG o = -RT lnK ln K =
- RT
= J/molK x 8,314 - 8,314
105038,8 - 105038,8
= 42,3959 K 298 = 2,58398x10 18
Pada suhu operasi 70 o
ln K – ln 2,58398x10 18 = -3,6591
ln K – 42,3959
= -3,6591
ln K
2.3. Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses
2.3.1. Diagram Alir Proses
1. Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada gambar 2.1
2. Diagram alir kuantitatif dapat dilihat pada gambar 2.2
3. Diagram alir lengkap dapat dilihat pada gambar 2.3
Bab II Deskri
an .u
Diagram Alir Kualitatif Pembuatan Polipropilen
n s.
c. psi Proses
17 Kapasitas dari Prop Prarancangan Pa id
ilen dengan Proses Spheri
30
17 200.000 Ton / Tahun
17 70 30 51,61
70
brik Polipropi o c
FLASH LINE
EX.VALVE
it
30
30 40,38
Nitrogen out
ser 1 len
Tangki Propilen
MD
Blow Tank
30 17 51,61
17
30 Nitrogen in
pol
Tangki Hidrogen
50,18
Mixer
Extruder Pelletizer
Propana ke
40
utilitas
30 30 Vibrating Screen
ig
ilib
Tekanan,atm
Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif
.u n
Polipropilen
29 s.
Suhu, oC
c. id
Proses pembuatan polipropilen dari propilen dengan proses spheripol terdiri atas beberapa unit proses, yaitu :
1. Unit penyimpanan bahan baku dan katalis
2. Unit penyiapan bahan baku
3. Unit reaksi pembentukan polipropilen
4. Unit pemurnian polipropilen Penjelasan mengenai masing-masing unit pembentukan polipropilen mengacu pada gambar 2.3 :
2.3.2.1 Unit penyimpanan bahan baku dan katalis
Bahan baku propilen (C 3 H 6 ) disimpan pada fase cair dengan suhu
30 o
C dan tekanan 13 atm dalam tangki penyimpanan (T-01). Sedangkan hidrogen (H 2 ) disimpan pada fase gas dengan suhu 30 o C
dan tekanan 17 atm dalam tangki penyimpanan (T-04).
Propilen (C 3 H 6 ) diperoleh dari PT. Chandra Asri Petrochemical dengan kemurnian 99,85%. Sedangkan hidrogen (H 2 ) diperoleh dari
PT. Air Liquide dengan kemurnian 100%.
Sistem katalis yang berupa slurry (padatan tersuspensi dalam
mineral oil) disimpan pada fase cair dengan suhu 30 o
C dan tekanan 1 atm dalam tangki penyimpanan (T-02). Sedangkan kokatalis TEAl
Propilen (C 3 H 6 ) yang kemurniannya 99,85% ini dimurnikan terlebih dahulu di menara destilasi (MD-01) untuk memperoleh kemurnian sebesar 99,9%. Propilen yang merupakan hasil atas MD-01 ini kemudian diumpankan ke heater (HE-01) untuk menaikkan
suhunya dari 42 o
C menjadi 70 o
C sebelum diumpankan ke reaktor (R- 01). Katalis TiCl 4 dan kokatalis TEAl dicampur dalam mixer (M-01)
agar terjadi pengaktifan katalis oleh kokatalis.
2.3.2.3 Unit reaksi pembentukan polipropilen
Reaksi yang terjadi di dalam reaktor :
polipropilen Propilen dari HE-01, hidrogen dari T-04 dan campuran katalis dan kokatalis dari M-01 diumpankan ke R-01. Konversi yang terjadi adalah 53% terhadap propilen.
Reaksi pembentukan polipropilen dilakukan dalam reaktor jenis loop tubular reaktor. Reaktor beroperasi secara isotermal pada suhu
70 o
C dan tekanan 30 atm. Reaksi yang terjadi adalah eksotermis, maka untuk mempertahankan suhu dalam reaktor dibutuhkan pendingin.
TiCl 4 , Al(C 2 H 5 ) 3
ikut tergabung dalam molekul polimer.
2.3.2.4 Unit pemurnian polipropilen
Pada tahap ini bertujuan untuk memurnikan polipropilen dari sisa propilen sehingga diperoleh produk polipropilen dalam bentuk pellet. Tahap pemisahan dan pemurnian produk terdiri dari :
a. Hasil keluaran reaktor yang berupa sisa propilen dan polipropilen diumpankan ke flash line (FL-01) untuk menguapkan propilen sisa reaksi. Flash line ini beroperasi pada
suhu 70 o
C dan tekanan 30 atm. Produk keluaran flash line berupa uap propilen dan polipropilen selanjutnya diumpankan ke expansion valve.
b. Di dalam expansion valve terjadi penurunan tekanan secara tiba-tiba yaitu dari 30 atm menjadi 17 atm. Penurunan tekanan
juga mengakibatkan penurunan suhu, dari 70 o
C menjadi 52 o C.
c. Dari expansion valve, produk polipropilen dan uap propilen dipisahkan dengan menggunakan siklon (Si-01). Siklon
beroperasi pada suhu 52 o
C dan tekanan 17 atm. Siklon mempunyai dua aliran produk keluar, yaitu uap propilen yang menjadi hasil atas dan polipropilen yang menjadi hasil bawah.
menjadi 1 atm di dalam blow tank dengan bantuan gas nitrogen.
e. Polipropilen yang tekanannya telah turun menjadi tekanan atmosferis selanjutnya masuk ke extruder pelletizer untuk dibentuk menjadi pellet. Polipropilen dicetak menggunakan die plate dan langsung dipotong-potong oleh rotary knife kemudian didinginkan dengan cepat (quench) menggunakan pellet cutting water (PCW). Pendinginan yang cepat menyebabkan polipropilen langsung membeku dan menjadi pelet.
f. Selanjutnya pellet polipropilen yang masih bercampur dengan air dipisahkan dengan mengunakan vibrating screen. Air akan turun ke bawah dan pellet tertahan pada permukaan screen yang selanjutnya akan disimpan di dalam silo penyimpanan pellet sebelum akhirnya dikemas ke dalam kantong-kantong.
Produk
: Polipropilen (-C 3 H 6 -) n
Kapasitas
: 200.000 ton/tahun
Satu tahun operasi
: 330 hari
Waktu operasi selama 1 hari
: 24 jam
2.4.1. Neraca Massa
Tabel 2.1 Neraca Massa pada arus Recycle
Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam) m 12 m 1 m 2
Tabel 2.2 Neraca Massa pada Menara Distilasi (MD-01)
Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam) m 2 m 5 m 6
TOTAL
Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
TiCl 4 MgCl 2 Mineral oil TEAl
Tabel 2.4 Neraca Massa pada Reaktor (R-01)
Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam) m 5 m 9 m 10 m 11
C 3 H 8 TiCl 4 MgCl 2 Mineral Oil TEAl
H 2 Polipropilen
TOTAL
Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
m 11 m 12 m 13
C 3 H 8 TiCl 4 MgCl 2 Mineral Oil TEAl Polipropilen
Tabel 2.6 Neraca Massa Total
Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam) m 1 m 7 m 8 m 10 m 6 m 13
C 3 H 8 TiCl 4 MgCl 2 Mineral Oil TEAl
H 2 Polipropilen
TOTAL
Tabel 2.7 Neraca Panas pada Recycle Keterangan
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam) Qumpan Qrecycle Qproduk
Tabel 2.8 Neraca Panas pada Menara Distilasi (MD-01) Keterangan
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam) Qumpan Qdistilat Qbottom Qcondenser Qreboiler
Tabel 2.9 Neraca Panas pada Mixer (M-01) Keterangan
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam)
Qumpan Qproduk
TOTAL
Keterangan
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam)
Qumpan Qproduk Qreaksi Qpendingin
Tabel 2.11 Neraca Panas pada Flash Line (FL-01) Keterangan
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam)
Qumpan Qproduk Qpemanas
Tabel 2.12 Neraca Panas pada Expansion Valve Keterangan
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam)
Qumpan Qproduk Qloss
TOTAL
Keterangan
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam)
Qumpan Qproduk Qgas atas
Tabel 2.14 Neraca Panas pada Blow Tank (BT-01) Keterangan
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam)
Qumpan Qproduk
QN 2 masuk QN 2 keluar
Tabel 2.15 Neraca Panas pada Extruder Pelletizer (EP-01) Keterangan
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam) Qumpan Qkeluar extruder Qloss Qpemanas extruder Qpenurunan suhu Qproduk Qpendingin
TOTAL
Keterangan
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam)
Qumpan Qproduk Qpemanas
Tabel 2.17 Neraca Panas pada Condenser (CD-02) Keterangan
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam)
Qumpan Qproduk Qpendingin
Tabel 2.18 Neraca Panas Total Keterangan
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam) Qumpan fresh Qreboiler MD-01 Qcondenser MD-01 Qbottom MD-01 Qpemanas HE-01 Qpendingin CD-02 Qreaksi Qkatalis R-01 Qkokatalis R-01
QN 2 keluar BT-01 Qpemanas extruder Qproduk Qpendingin pelletizer Q ke lingkungan
2.5. Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses
2.5.1. Lay Out Pabrik
Lay out pabrik adalah tempat kedudukan bagian-bagian pabrik yang meliputi tempat bekerjanya karyawan, tempat peralatan, tempat penimbunan bahan, baik bahan baku maupun produk. Tata letak pabrik harus dirancang sedemikian rupa sehingga penggunaan area pabrik dan kelancaran proses produksi terjamin.
Tata letak pabrik harus memperkirakan penentuan penempatan alat-alat produksi, sehingga alir proses produksi dapat berjalan dengan lancar serta faktor keamanan, keselamatan dan kenyamanan bagi karyawan dapat terjamin. Selain peralatan yang tercantum dalam flow sheet proses, beberapa bangunan fisik lain seperti kantor, bengkel, poliklinik, laboratorium, kantin, pos penjagaan dan sebagainya hendaknya ditempatkan pada bagian yang tidak mengganggu, ditinjau dari segi lalu lintas barang, control dan keamanan.
2. Adanya ruang yang cukup untuk pergerakan pekerja
3. Penerangan ruangan
4. Ventilasi yang baik
5. Bentuk kerangka bangunan, atap dan tembok
6. Pondasi dari bangunan dan mesin-mesin
7. Kemungkinan timbulnya bahaya seperti kebakaran dan ledakan
Untuk lebih jelasnya hal-hal yang perlu diperhatikan dalam prarancangan tata letak pabrik Polipropilen :
1. Perluasan pabrik dan kemungkinan penambahan bangunan Perluasan pabrik ini harus sudah masuk dalam perhitungan awal, supaya masalah kebutuhan tempat tidak timbul di waktu yang akan datang. Sejumlah area khusus sudah disiapkan untuk dipakai sebagai perluasan pabrik maupun mengolah produknya sendiri ke produk yang lain.
2. Keamanan Keamanan terhadap kemungkinan adanya bahaya kebakaran, ledakan dan asap/gas beracun harus benar-benar diperhatikan dalam prarancangan tata letak pabrik. Untuk itu harus dilakukan penempatan alat-alat pengaman seperti hydrant, penampung air yang cukup, penahan ledakan. Tangki penyimpan bahan baku atau produk berbahaya harus diletakkan di area yang khusus serta
Harga tanah yang membatasi kemampuan penyediaan area. Jika harga tanah amat tinggi, maka diperlukan efisiensi dalam pemakaian ruangan, peralatan tertentu diletakkan di atas peralatan yang lain jika memungkinkan ataupun lantai ruangan diataur sedemikian rupa sehingga menghemat tempat.
4. Instalasi dan utilitas Pemasangan dan distribusi yang baik dari gas, udara, steam dan listrik akan memudahkan kerja dan perawatannya. Penempatan pesawat proses sedemikian rupa sehingga petugas dapat dengan mudah mencapainya dan dapat menjamin kelancaran operasi serta memudahkan perawatan.
Secara umum lay out pabrik ini dapat dibagi menjadi beberapa daerah denah utama, yaitu :
1. Daerah administrasi/perkantoran, laboratorium dan ruang control
a. Daerah administrasi merupakan kegiatan administrasi pabrik
b. Daerah laboratorium dan ruang control merupakan pusat pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang akan dijual
2. Daerah proses Daerah proses merupakan tempat alat-alat proses diletakkan dan proses berlangsung.
Gudang meruapakan tempat penyimpanan bahan kimia pendukung proses, barang dan suku cadang alat proses. Bengkel digunakan untuk perbaikan alat- alat dan pembuatan alat-alat penunjang proses.
4. Daerah utilitas Merupakan daerah dimana terjadi kegiatan penyediaan sarana pendukung proses.
5. Daerah fasilitas umum Merupakan daerah penunjang segala aktivitas pabrik dalam pemenuhan kepentingan pekerja seperti tempat parkir, masjid dan kantin.
6. Daerah pengolahan limbah Merupakan daerah pembuangan dan pegolahan limbah yang berasal dari aktivitas pabrik. Daerah ini ditempatkan di tempat yang jauh dari bangunan kantin, poliklinik, masjid dan daerah administrasi
Skala 1 : 1400
La bo ra
to riu
en
gk
el
Dalam penentuan lay out peralatan proses pada pabrik Polipropilen ini ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu:
1. Aliran bahan baku dan produk Pengaliran bahan baku yang tepat akan menunjang kelancaran dan keamanan produksi. Perlu diperhatikan elevasi pipa, untuk pipa diatas tanah sebaiknya dipasang pada ketinggian 3 meter atau lebih, sedangkan untuk pemipaan pada permukaan tanah perlu diatur sedemikian rupa sehingga tidak mengganggu lalu lintas pekerja.
2. Aliran udara Aliran udara didalam dan sekitar area proses perlu diperhatikan supaya lancar. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat yang dapat mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang berbahaya sehingga dapat membahayakan keselamatan pekerja.
3. Cahaya Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat proses yang berbahaya dan beresiko tinggi perlu diberikan penerangan tambahan.
4. Lalu lintas manusia Dalam perancangan lay out, perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dengan tepat dan mudah supaya apabila ada
Dalam menempatkan alat-alat proses pada pabrik diusahakan agar dapat menjamin kelancaran serta keamanan produksi pabrik sehingga dapat menguntungkan dari segi ekonomi.
6. Jarak antar proses Pada perancangan pabrik polipropilen ini, jarak antar alat proses sekitar 6 meter. Hal ini dikarenakan alat-alat proses yang digunakan mempunyai tekanan operasi yang tinggi, sehingga apabila terjadi ledakan atau kebakaran pada salah satu alat, tidak membahayakan alat-alat proses lainnya.
(Vilbrandt, 1959) Pada perancangan pabrik Polipropilen ini lay out peralatan pabrik dapat dilihat seperti gambar 2.5
Skala 1 : 600 Keterangan: T-01 : Tangki penyimpanan propilen T-02 : Tangki penyimpanan katalis T-03 : Tangki penyimpanan kokatalis T-04 : Tangki penyimpanan hidrogen MD : Menara Destilasi RB : Reboiler CD : Condenser ACC : Accumulator
R : Reaktor M : Mixer
FL : Flash Line Si : Siklon BT : Blow Tank EP : Extruder Pelletizer VB : Vibrating Screen S : Silo
SPESIFIKASI PERALATAN PROSES
3.1 Reaktor
Tabel 3.1 Spesifikasi Reaktor Kode
R-01
Fungsi Tempat terjadinya reaksi polimerisasi antara propilen dengan hidrogen menjadi polipropilen
Tipe
Loop Tubular Reaktor
Kondisi Operasi - Tekanan
Spesifikasi Reaktor
Inner Pipe
Anulus
- Diameter dalam
10,02 in
17,25 in - Diameter luar
10,75 in
18,00 in - Nominal pipe size
- Nomor Schedule
- Panjang Reaktor
61,0240 m
Spesifikasi Pendingin - Jenis
Jaket
- Media Pendingin
Air
Ukuran pipa umpan
ID 6,407 in
0,307 in
0,307 in OD
6,625 in
0,405 in
0,405 in Nominal pipe size
1/8 Nomor Schedule
5S
40 40 Ukuran pipa produk
Nomor Schedule
Ukuran pipa air pendingin
ID 6,357 in
OD
6,625 in
Nominal pipe size
Nomor Schedule
10S
Bahan Konstruksi
SA-310
Pompa Reaktor (P-07)
Mengalirkan reaktan di dalam reaktor
Tipe
Single stage centrifugal pump
Material
Commercial steel
30-30 atm
Tenaga pompa
3 HP
NPSH pompa
20,7710 ft
Kecepatan putar
3500 rpm
Tenaga motor
5 HP
Pipa
Nominal
8 in
SN
Tabel 3.2 Spesifikasi Flash Line Kode
FL-01
Fungsi Menguapkan monomer sisa reaksi dari reaktor Kondisi Operasi - Tekanan
Spesifikasi Flash Line
Inner Pipe
Anulus
- Diameter dalam
6,065 in
7,981 in - Diameter luar
6,625 in
8,625 in - Nominal pipe size
6 8 - Nomor Schedule
40 40 - Panjang Flash Line
629,9213 in (16 m) Spesifikasi Pemanas - Jenis
Jaket
- Media Pemanas
Steam
Bahan Konstruksi
SA-308
Tabel 3.3 Spesifikasi Siklon Kode
Si-01
Fungsi
Memisahkan produk polipropilen
dengan monomer gas sisa Kondisi Operasi - Tekanan
17 atm
- Suhu 51,61 o C Tipe
Centrifugal Cyclone
Debit total masuk, ft 3 /s
Spesifikasi - Diameter, ft
13,017 - Luas permukaan, ft 2 212,825
- Luas daerah pengeluaran udara, ft 2 0,3325
- Kecepatan udara masuk, ft/s
- Kecepatan udara keluar, ft/s 254,777 - Kecepatan pengeluaran hasil, kg/jam
452,937 Bahan Konstruksi
Carbon Steel SA 285 Grade C
Tabel 3.4 Spesifikasi Menara Destilasi Kode
MD-01
Fungsi
Memisahkan antara propilen dengan
propana
Tipe menara destilasi Menara dengan plate, elliptical head Tipe plate
Sieve Tray Kondisi Operasi
- Tekanan
17 atm
- Suhu umpan
40,36 o C
- Suhu top
41,84 o C
- Suhu bottom
50,18 o C
Dimensi - Diameter menara
3,2681 m
- Tinggi menara 70,1741 m - Tebal atas
1,5 in (0,0381 m) - Tebal bawah
1,5 in (0,0381 m) - Tebal head atas
1,75 in (0,0444 m) - Tebal head bawah
1,75 in (0,0444 m) - Tinggi head atas
0,9377 in (0,0238 m) - Tinggi head bawah
0,9377 in (0,0238 m) - Jumlah plate
- Plate spacing
0,75 m
- Feed plate plate ke 17 dari atas Bahan konstruksi
SA-302
Tabel 3.5 Spesifikasi Mixer Kode
M-01
Fungsi
Mencampur katalis (TiCl 4 ) dengan kokatalis (TEAl) Tipe
Tangki vertikal berpengaduk Kondisi Operasi - Tekanan
Spesifikasi pengaduk - Jenis pengaduk
Turbin 6 blade, tanpa baffle - Diameter
0,0755 m - Kecepatan
256,2540 rpm - Daya
1/20 HP - Material
SA-302 Bentuk head
torispherical head Tebal head
3/16 in Tinggi head
0,0905 m Diameter mixer
0,2265 m Tinggi total mixer
0,4074 m
Tabel 3.6 Spesifikasi Tangki Kode
Menyimpan propilen
Menyimpan katalis
selama 3 hari
selama 1 bulan Tipe
Tangki Bola ( Spherical tank)
Silinder vertikal dengan flat bottom dan conical roof Material
SA 302
SA 302 Jumlah
1 buah
1 buah
Kondisi Operasi - Tekanan
170 bbl Dimensi - Diameter
20,37 m
10 ft
- Tinggi total
12 ft
- Tebal silinder
Tebal shell = 3 in
- Tebal head
1/4 in
Spesifikasi pengaduk - Jenis pengaduk
Turbin 6 blade tanpa baffle - Diameter
1,5021 m - Kecepatan
56 rpm 56 rpm
selama 7 hari
Tipe
Silinder vertikal
Silinder horisontal
dengan flat bottom
dengan
dan conical roof
elliptical head
Kondisi Operasi - Tekanan
Dimensi - Diameter
10 ft
12 in
- Tinggi total
18 ft
0,6270 m
- Tebal silinder
- Tebal head
1/4 in
1/4 in
Tabel 3.7 Spesifikasi Blow Tank Kode
BT
Fungsi Menurunkan tekanan polipropilen dari 17 atm menjadi tekanan atmosferis Tipe
Silinder tegak dengan atap elips, alas kerucut Material
Kondisi Operasi - Tekanan
1 atm
- Suhu
51,61 o C
Kapasitas
8,8417 bbl
Dimensi - Diameter
2,4 m
- Tinggi total
5,0471 m
- Tebal shell
1 1/8 in
- Tebal head
2 1/2 in
Tabel 3.8 Spesifikasi Silo Kode
SL-01
Fungsi Menampung produk polipropilen selama 1 hari sebelum di packing Tipe
Silinder tegak dengan bagian bawah berbentuk cone 60 o Material
Kondisi Operasi - Tekanan
Dimensi - Diameter
6,8618 m
- Tinggi total
16,2827 m
- Tebal shell
3/8 in
- Tebal head
3/8 in
Tabel 3.9 Spesifikasi Extruder Pelletizer Kode
EP
Fungsi Memotong polipropilen menjadi pellet
berukuran 3-4 mm
Tipe
Single screw extruder TFP-200
Jumlah
2 buah
Diameter screw
200 mm
L/D ratio
Screw speed
0-50 rpm
Lubang die
404,8270 m 3
- Diameter lubang die
3-4 mm
- Jumlah lubang die
Cutter speed
0-1000 rpm
Motor cutter
7,5 HP
Air blow pump
5 HP
Water pump
3 HP
Tabel 3.10 Spesifikasi Vibrating Screen Kode
VB
Fungsi Menyaring air dari produk polipropilen yang
keluar dari Extruder Pelletizer
Kondisi Operasi - Tekanan
Dimensi - Spesifikasi screen
1200 × 3700 mm
- Lubang Saringan
3,5 mm
Power
5,5 kW
Tabel 3.11 Spesifikasi Condenser Kode
Mengkondensasikan monomer
atas MD-01
gas keluaran siklon Tipe
Shell and Tube
Shell and Tube Jumlah
4 buah
2 buah Panjang
20 ft
20 ft
Luas transfer panas
5221,58 ft 2 581,744 ft 2
Tube side (Fluida dingin)
C - 40 o C Kapasitas
525.939,48 kg/jam
58.738,4106 kg/jam Diameter dalam
0,584 in
0,62 in Diameter luar
3/4 in
3/4 in Jumlah tube
1330 buah
138 buah Pola tube
Triangular pitch
Triangular pitch Jarak antar pitch
Shell side (Fluida panas)
Fluida
Hasil atas MD-01
Gas keluaran siklon Suhu
40,69 o C 51,61 o C Kapasitas
11.923,42 kg/jam
11.220,6561 kg/jam Diameter dalam
39 in
15 1/4 in Diameter luar
42 in
16 in
Tabel 3.12 Spesifikasi Reboiler Kode
RB-01
Fungsi
Menguapkan hasil
bawah MD-01
Tipe
Kettle Reboiler
Luas transfer panas
5221,58 ft 2
Tube Side (Fluida panas)
20.266,8808 kg/jam
Diameter dalam
0,62 in
Diameter luar
3/4 in
Jumlah tube
506 buah
Pola tube
Triangular pitch
Jarak antar pitch
Shell Side (Fluida dingin)
Fluida
Hasil bawah MD-01
Suhu
50,18 o C
Kapasitas
39,9353 kg/jam
Diameter dalam
25 in
Diameter luar
26 in
Material
SA-302
Tabel 3.13 Spesifikasi Accumulator Kode
ACC-01
Fungsi
Menampung distilat MD-01
Tipe
Horisontal drum dengan
elliptical head
Kondisi Operasi - Tekanan
17 atm
- Suhu
40,69 o C
Kapasitas
133,9334 m 3
Dimensi - Diameter
3,086 m
- Panjang total
13,5601 m
- Tebal shell
1 7/8 in
- Tebal head
1 7/8 in
Tabel 3.14 Spesifikasi Heat Exchanger Kode
HE-01
Fungsi
Memanaskan fluida keluaran ACC-01 yang akan diumpankan ke reaktor
Tipe
Shell and Tube
Luas transfer panas
314,66 ft 2
Tube Side (Fluida panas)
1.914,70 kg/jam
Diameter dalam
0,62 in
Diameter luar
3/4 in
Jumlah tube
114 buah
Pola tube
Triangular pitch
Jarak antar pitch
Shell side (Fluida dingin)
Fluida
Hasil keluaran ACC-01
Suhu
41,84 o C
Kapasitas
47.693,69 kg/jam
Diameter dalam
25 in
Diameter luar
26 in
Material
SA-302
Tabel 3.15 Spesifikasi Pompa Kode
P-01
P-02
P-03 Fungsi
refluks cairan
katalis dari T-
02 ke M-01
dari T-01 ke
MD-01
dari ACC-01 ke
HE-01
Tipe
Single stage centrifugal pump
Material
Commercial steel
0,1075 gpm Tekanan
13-17 atm
17-17 atm
1-1 atm Tenaga pompa
25 HP
75 HP
0,05 HP NPSH pompa
11,8706 ft
42,7304 ft
0,0642 ft Kecepatan putar
3500 rpm
3500 rpm
3500 rpm Tenaga motor
30 HP
100 HP
0,05 HP Pipa
ID 5,047 in
10 in
0,215 in 0,215 in
campuran katalis
kokatalis
monomer umpan
dari M-01 ke R-
dari HE-01 ke R-01 Tipe
Single stage
Reciprocating
Single stage
centrifugal pump
pump
centrifugal pump Material
Commercial steel
625,6432 gpm Tekanan
1-1 atm
1-30 atm
17-30 atm Tenaga pompa
0,05 HP
25 HP
100 HP NPSH pompa
0,0915 ft
0,1245 ft
20,7644 ft Kecepatan putar
3500 rpm
3500 rpm
3500 rpm Tenaga motor
0,05 HP
300 HP
125 HP Pipa
ID 0,215 in
0,215 in
7,937 in
Fungsi
Mengalirkan Monomer recycle dari CD-02 ke M-01
Tipe
Single stage centrifugal pump
Material
Commercial steel
17-17 atm
Tenaga pompa
1/8 HP
NPSH pompa
11,6569 ft
Kecepatan putar
3500 rpm
Tenaga motor
5,563 in ID 5,047 in
Tabel 3.16 Spesifikasi Pneumatic Conveyor Kode
PC
Fungsi
Untuk mengangkut
produk keluar pelletizer ke silo
25302,8437 kg/jam
Kec.terminal
5 ft/s
Panjang total
21 m
Diameter pipa
0,5 ft
Debit udara
3.000 ft 3 /menit
Power Blower
7,5 HP
UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM
4.1 Unit Pendukung Proses
Unit pendukung proses atau yang lebih dikenal dengan sebutan utilitas merupakan bagian penting untuk menunjang proses produksi dalam pabrik.
Unit pendukung proses yang terdapat dalam pabrik Polipropilena adalah :
1. Unit pengadaan air Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan air sebagai berikut :
a. Air pendingin dan air pemadam kebakaran
b. Air umpan boiler
c. Air konsumsi umum dan sanitasi
2. Unit pengadaan steam Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steam sebagai media pemanas Reboiler (RB-01) , Heater (HE-01) dan Flash Line (FL-01).
3. Unit pengadaan udara tekan Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan instrumentasi pneumatic, untuk penyediaan udara tekan di bengkel dan untuk
Unit ini bertugas menyediakan nitrogen untuk kebutuhan umpan blow tank.
5. Unit pengadaan listrik Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk peralatan proses, keperluan pengolahan air, peralatan-peralatan elektronik atau listrik AC, maupun untuk penerangan. Lisrik di-supply dari PLN dan dari generator sebagai cadangan bila listrik dari PLN mengalami gangguan.
6. Unit pengadaan bahan bakar Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan boiler dan generator.
4.1.1 Unit Pengadaan Air
Air umpan boiler, air konsumsi umum dan sanitasi yang digunakan adalah air yang diperoleh dari PT Krakatau Tirta Industri (PT KTI). Sedangkan untuk air pendingin dan air pemadam kebakaran menggunakan air dari laut yang tidak jauh dari lokasi pabrik.
Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air laut
Gambar 4.2 Skema Pengolahan Air dari PT. KTI
4.1.1.1 Air Pendingin dan Air Pemadam Kebakaran
Air pendingin dan air pemadam kebakaran yang digunakan adalah air laut yang diperoleh dari laut yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Alasan digunakannya air laut sebagai media pendingin adalah karena faktor-faktor sebagai berikut :
a. Air laut dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah.
b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pengolahan air laut sebagai pendingin b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pengolahan air laut sebagai pendingin
alat
4.1.1.2 Air Umpan Boiler
Untuk kebutuhan air umpan boiler, sumber air yang digunakan adalah air dari PT KTI. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah sebagai berikut :
a. Kandungan yang dapat menyebabkan korosi Korosi yang terjadi di dalam boiler disebabkan karena air mengandung larutan - larutan asam dan gas - gas yang terlarut.
b. Kandungan yang dapat menyebabkan kerak (scale forming)
Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan dan suhu tinggi, yang biasanya berupa garam - garam karbonat dan silikat.
c. Kandungan yang dapat menyebabkan pembusaan (foaming)
Air yang diambil dari proses pemanasan bisa menyebabkan foaming pada boiler dan alat penukar panas karena adanya zat - zat organik, anorganik, dan zat - zat yang tidak larut dalam jumlah besar. Efek pembusaan terjadi pada alkalinitas tinggi.
Pengolahan air umpan boiler Pengolahan air umpan boiler
Tahapan pengolahan air agar dapat digunakan sebagai air umpan boiler meliputi :
a. Filtrasi
b. Demineralisasi
c. Deaerasi
4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi
Sumber air untuk keperluan konsumsi dan sanitasi juga berasal dari PT KTI. Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum, laboratorium, kantor, perumahan, dan pertamanan. Air konsumsi dan sanitasi harus memenuhi beberapa syarat, yang meliputi syarat fisik, syarat kimia, dan syarat bakteriologis. Syarat fisik :
Suhu di bawah suhu udara luar Warna jernih Tidak mempunyai rasa dan tidak berbau
Syarat bakteriologis :
Tidak mengandung bakteri – bakteri, terutama bakteri yang pathogen.
4.1.1.4 Pengolahan Air dari PT KTI
Pengolahan air untuk kebutuhan pabrik meliputi pengolahan secara fisik dan kimia, penambahan desinfektan maupun penggunaan ion exchanger. Pengolahan air untuk air umpan boiler, air konsumsi dan sanitasi melalui beberapa tahapan :
a. Sand Filter Air baku dari PT KTI dialirkan ke filter yang berjenis gravity sand filter dengan menggunakan pasir kasar dan halus. Air yang telah disaring selanjutnya ditampung ke bak penampung air untuk kemudian dipompakan ke tangki air konsumsi dan sanitasi umum dan dipompakan juga ke unit demineralisasi. b.Unit demineralisasi
Unit ini berfungsi untuk menghilangkan mineral-mineral yang terkandung dalam air seperti Ca 2+ , Mg 2+ ,K + , Fe 2+ , Al 3+ , HCO 3- , SO 4 2- , Cl - dan lain-lain dengan
bantuan resin. Air yang diperoleh adalah air bebas mineral yang sebagian akan diproses lebih lanjut menjadi air umpan boiler.
1. Kation Exchanger
C-300 dengan notasi RH 2.
Adapun reaksi yang terjadi dalam kation exchanger adalah:
2NaCl + RH 2 --------> RNa 2 + 2 HCl CaCO 3 + RH 2 --------> RCa + H 2 CO 3
BaCl 2 + RH 2 --------> RBa + 2 HCl
Apabila resin sudah jenuh maka pencucian dilakukan dengan menggunakan
larutan H 2 SO 4 2%.
Reaksi yang terjadi pada waktu regenerasi adalah:
RNa 2 + H 2 SO 4 --------> RH 2 + Na 2 SO 4
RCa + H 2 SO 4 --------> RH 2 + CaSO 4
RBa + H 2 SO 4 --------> RH 2 + BaSO 4
2. Anion Exchanger Alat ini hampir sama dengan kation exchanger namun memiliki fungsi yang
berbeda yaitu mengikat ion-ion negatif / anion (HCO 3 - , SO 4 2- , Cl - , NO 3- , dan CO 3- ). yang ada dalam air lunak. Dan resin yang digunakan adalah jenis C - 500P dengan notasi R(OH) 2 . Reaksi yang terjadi di dalam anion exchanger adalah:
R(OH) 2 + 2 HCl --------> RCl 2 + 2H 2 O R(OH) 2 + H 2 SO 4 --------> RSO 4 + 2H 2 O
RCl 2 + 2 NaOH --------> R(OH) 2 + 2 NaCl RSO 4 + 2 NaOH --------> R(OH) 2 + Na 2 SO 4
RCO 3 + 2 NaOH --------> R(OH) 2 + Na 2 CO 3