TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK ETILEN OKSIDA DARI ETILEN MELALUI PROSES OKSIDASI UDARA KAPASITAS 55.000 TONTAHUN

TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK ETILEN OKSIDA DARI ETILEN MELALUI PROSES OKSIDASI UDARA

KAPASITAS 55.000 TON/TAHUN

Oleh :

ANGGIT JAKHI ROYANI

I0507022

ATIKA KUSUMAWARDANI

I0507065

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena rahmat dan hidayah- Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir

dengan judul “Prarancangan pabrik etilen oksida dari etilen melalui proses oksidasi udara kapasitas 55.000 ton/tahun ”. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun

material dari berbagai pihak. Oleh karena itu selaku penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Kedua orang tua yang telah memberikan kami banyak dukungan baik moral dan material.

2. Dr. Sunu Herwi Pranolo sebagai dosen pembimbing I dan Dr. Margono selaku dosen pembimbing II.

3. Ir. Samun Triyoko dan Bregas S.T. Sembodo, S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik.

4. Endang Kwartiningsih, S.T., M.T. selaku Dosen Penguji I dan Ir. Endang Mastuti selaku Dosen Penguji II dalam ujian pendadaran tugas akhir.

5. Teman-teman mahasiswa Teknik Kimia FT UNS khususnya angkatan 2007. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis pada

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar II.1 Diagram alir kualitatif proses ........................................................... 19 Gambar II.2 Diagram alir kuantitatif .................................................................... 20 Gambar II.3 Diagram alir prarancangan pabrik etilen oksida dari etilen

melalui proses oksidasi udaratas 55.000 ton/tahun .......................... 21

Gambar II.4. Tata letak pabrik etilen oksida ......................................................... 22 Gambar II.5. Tata letak peralatan proses .............................................................. 23 Gambar IV.1 Skema pengolahan air dari KTI ...................................................... 31 Gambar V.1. Struktur organisasi .......................................................................... 36 Gambar VI.1.Chemical Engineering Cost Index .................................................. 45 Gambar VI.2. Analisa kelayakan pabrik ............................................................... 50

INTISARI

Anggit Jakhi Royani, Atika Kusumawardani, 2012, Prarancangan Pabrik Etilen Oksida dari Etilen melalui Proses Oksidasi Udara Kapasitas 55.000 ton/tahun. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Etilen oksida (C 2 H 4 O) digunakan sebagai bahan baku pembuatan

monoetilen glikol, dietilen glikol, trietilen glikol, polietilen glikol, polietilen oksida, etilen glikol eter, etanolamin, nonionic surfactant, akrilonitril, dan uretan., untuk pemenuhan kebutuhan etilen oksida didalam negeri maka direncanakan pendirian pabrik etilen oksida proses oksidasi udara dengan cara mereaksikan etilen dan oksigen dari udara pada 250 °C dan 17,1 bar di dalam reaktor fixed bed multitube isotermal nonadiabatik. Perbandingan mol etilen : mol oksigen adalah 1: 1,1.

Pabrik etilen oksida dirancang dengan kapasitas 55.000 ton/tahun. Bahan bakunya adalah etilen (kemurnian 99,85%) sebanyak 0,92 kg/kg produk, oksigen (kemurnian 21%) sebanyak 1,17 kg/kg produk dan produk yang dihasilkan adalah etilen oksida dengan kemurnian 99,7%. Lokasi pabrik direncanakan di kawasan

KIEC Cilegon, Banten dan dibangun di atas tanah seluas 57600 m 2 , pabrik

beroperasi selama 24 jam per hari dan 330 hari per tahun dengan jumlah tenaga kerja 0,02 manhour/kg produk. Kebutuhan utilitas meliputi air laut dan air KTI (Krakatau Tirta Industri) sebanyak 238,70 liter/kg produk, listrik sebesar 0,04

kWh/kg produk dan bahan bakar IDO (Industrial Dissel Oil) 1,01 liter/kg produk. Bentuk perusahaan dipilih Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff, sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non shift. Pabrik direncanakan mulai dikonstruksi akhir 2016 dan bisa beroperasi pada awal tahun. Modal tetap pabrik sebesar Rp 294.674.556.444 dan biaya produksi total sebesar Rp 40.164/kg

produk. Analisis kelayakan menunjukkan bahwa Return of Investment (ROI) sebelum pajak 61,69%, setelah pajak 46,47%, Pay Out Time (POT) sebelum dan sesudah pajak adalah 1,4 tahun dan 1,8 tahun, Break Even Point (BEP) 40,61%, dan Shut Down Point (SDP) 34,64%. Sedangkan Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 22,95%. Hasil evaluasi ekonomi menunjukkan bahwa pabrik pabrik etilen

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik

Dalam perkembangannya menuju negara maju di segala bidang, Indonesia harus mampu bersaing dengan negara-negara industri lain di dunia secara kualitas maupun kuantitas. Peningkatan tersebut juga terjadi pada industri kimia. Karena itu industri kimia harus dikembangkan sejak saat ini agar ketergantungan pada negara lain berkurang.

Perkembangan industri kimia di Indonesia pun mengalami peningkatan. Hal tersebut menyebabkan kebutuhan bahan baku maupun bahan penunjang akan meningkat pula. Salah satu senyawa kimia yang banyak digunakan sebagai bahan

baku dalam industri kimia adalah etilen oksida (C 2 H 4 O) yaitu sebagai bahan baku

pembuatan monoetilen glikol, dietilen glikol, trietilen glikol, polietilen glikol, polietilen oksida, etilen glikol eter, etanolamin, nonionic surfactant, akrilonitril, dan uretan. Tetapi, pemenuhan kebutuhan ini masih impor sehingga pendirian pabrik ini diharapkan mengurangi ketergantungan impor dan menghemat devisa negara. Peningkatan industri etilen glikol di dunia menyebabkan permintaan etilen oksida juga meningkat. Jadi, pabrik etilen oksida perlu didirikan di Indonesia.

I.2 Kapasitas Perancangan Pabrik

Dalam penentuan kapasitas perancangan pabrik etilen oksida diperlukan pertimbangan kebutuhan produk dan ketersediaan bahan baku.

1. Kebutuhan Etilen Oksida di Indonesia

Selama ini, Indonesia masih mengimpor etilen oksida untuk pemenuhan kebutuhan dalam negeri. Impor etilen oksida pada tahun 2005

Tahun

Impor (ton)

Laju Peningkatan Impor

Sumber : Biro Pusat Statistik, 2005-2010

2. Kebutuhan Etilen Oksida di Dunia

Aplikasi utama etilen oksida adalah sintesis (mono) ethylene glycol, yang mewakili lebih dari 70% dari total konsumsi etilen oksida pada tahun 2009. produksi etoksilat 11%, dan jumlah yang lebih kecil digunakan untuk glikol lebih tinggi, ethanolamines, eter glikol dan poliol. Pada tahun 2008, produksi etilen oksida dunia adalah 19 juta ton sedangkan pada tahun 2007 sebesar 18 juta ton. SRI (Stanford Research Institute) Consulting memperkirakan pertumbuhan konsumsi etilen oksida sebesar 4,4% per tahun selama 2009-2014 dan 3% 2015-2019 (www.sriconsulting.com).

Permintaan global etilen oksida dan etilen glikol tumbuh 4,52% setiap tahunnya sampai tahun 2020. Menurut Research and Markets, diperkirakan permintaan etilen oksida mencapai 32,4 juta ton pada 2020 dari 19,9 juta ton pada tahun 2009 sementara pertumbuhan permintaan etilen glikol dunia sebagai industri yang paling besar mengkonsumsi etilen oksida sebesar 5,49% tiap tahun, meningkat dari 18,93 juta ton di tahun 2009 menjadi 34,09 juta ton di tahun 2020. Dari peningkatan itu, pasar Asia mengambil 35% bagian dari kebutuhan etilen oksida dunia dan 63% bagian dari kebutuhan etilen glikol dunia (www.chemicals-technology.com).

Sampai saat ini sudah ada beberapa pabrik etilen oksida yang

Pabrik

Lokasi

Kapasitas ( kton / tahun )

BASF

Geismar, Lousiana

Dow

Plaquermine, Lousiana

Eastman

Longview, Texas

Hoechst-Celanase

Clear Lake, Texas

Olin

Brandenburg, Kentucky

Oxy Petrochemicals

Bayport, Texas

PD Glycols

Beaumont, Texas

Quantum

Morris, Illinois

Shell

Geismar, Lousiana

Sun Refining

Claymont, Daleware

Texaco

Port Neches, Texas

Union Carbide

Taft, Lousiana

Sumber : Kirk - Othmer,1998 Etilen oksida yang tersedia belum bisa memenuhi permintaan. Jadi, pembangunan pabrik etilen oksida di Indonesia diharapkan dapat mengisi kekurangan etilen oksida dunia.

Berdasarkan data kebutuhan dalam dan luar negeri serta kapasitas pabrik yang sudah ada maka kapasitas pabrik direncanakan sebesar 55.000 ton/tahun mengacu pada kapasitas terendah untuk proses oksidasi udara agar investasi awal lebih murah, dengan pertimbangan di samping untuk pemenuhan kebutuhan dalam negeri sisanya dapat diekspor.

3. Ketersediaan Bahan Baku

Etilen diperoleh dari dalam negeri yaitu dari PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk, Cilegon, yang memiliki kapasitas 600.000 ton/tahun, dan udara diperoleh langsung dari lingkungan. Sedangkan katalis perak dengan penyangga alumina di impor dari Linyi Peace Precious Metal Catalyst Co., Ltd., Cina.

cukup, peraturan daerah setempat, keadaan masyarakat setempat. Berdasarkan pertimbangan-pertimbangan tersebut lokasi pabrik ditentukan di Kawasan Industri Cilegon, tepatnya di Krakatau Industrial Estate Cilegon (KIEC), Jalan Raya Anyer, Cilegon, Banten, karena:

1. Faktor Utama

a. Sumber bahan baku Krakatau Industrial Estate Cilegon (KIEC) dekat dengan PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk, Cilegon sebagai pemasok bahan baku utama sehingga biaya transportasi rendah.

b. Pemasaran Etilen oksida merupakan bahan baku berbagai industri kimia antara lain monoetilen glikol, dietilen glikol, trietilen glikol, polietilen glikol, polietilen oksida, etilen glikol eter, dan akrilonitril. Beberapa diantaranya berada di Cilegon. Salah satunya yaitu PT. Polychem Indonesia Tbk, yang memproduksi etilen glikol.

c. Utilitas Fasilitas pendukung berupa air, energi dan bahan bakar tersedia cukup memadai. Kebutuhan tenaga listrik dipenuhi oleh PT. PLN unit Suralaya yang jalurnya terdapat di kawasan ini dan air dapat diperoleh dari Water Treatment Plant pihak pengelola KIEC. Kebutuhan bahan bakar yaitu solar yang digunakan untuk menjalankan generator diperoleh dari Pertamina.

d. Kebutuhan tenaga kerja Kebutuhan tenaga kerja dapat tercukupi dari daerah dan berbagai daerah di Indonesia.

2. Faktor Khusus

Pemerintah menetapkan tiga lokasi sebagai pengembangan klaster industri petrokimia di Tanah Air. Tiga klaster itu masing-masing petrokimia olefin di Banten, petrokimia aromatik di Jawa Timur, dan petrokimia berbasis gas di Kalimantan Timur (www.antaranews.com). Letak pabrik yang ada di daerah industri akan memberi kemudahan dalam hal perijinan. Adanya dorongan dari pemerintah daerah dalam pengembangan industri juga diharapkan dapat memberikan keuntungan tersendiri.

I.4 Tinjauan Pustaka

I.4.1 Macam-macam proses

Etilen oksida secara komersial dapat diproduksi dengan beberapa proses antara lain:

1. Proses Klorohidrin Proses klorohidrin terdiri atas dua reaksi utama yaitu reaksi pembentukan etilen klorohidrin dan reaksi pembentukan etilen oksida dari etilen klorohidrin. Reaksinya adalah:

C 2 H 4 + HOCl → HOCH 2 CH 2 Cl

(I.1) HOCH 2 CH2Cl + ½ Ca(OH) 2 →C 2 H 4 O + ½ CaCl + H 2 O

(I.2) Reaksi pertama berlangsung dalam reaktor packed tower pada tekanan 2-3 bar dan suhu 27-43 ºC dengan yield 85%-90%. Pada reaktor pertama ini perlu pengendalian yang cermat untuk pencegahan terbentuknya produk reaksi samping, yaitu etilen dioksida (Kirk-Othmer, 1998)

Produk dari reaktor pertama berupa cairan etilen klorohidrin yang keluar dari dasar packed tower. Selanjutnya direaksikan dengan slurry Ca(OH) 2 dalam reaktor hidrolisa pada suhu 100 °C. Yield reaksi kedua adalah Produk dari reaktor pertama berupa cairan etilen klorohidrin yang keluar dari dasar packed tower. Selanjutnya direaksikan dengan slurry Ca(OH) 2 dalam reaktor hidrolisa pada suhu 100 °C. Yield reaksi kedua adalah

2. Proses Oksidasi langsung Pembentukan etilen oksida dengan proses oksidasi langsung dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:

a. Oksidasi langsung dengan oksigen teknis Dalam proses ini terjadi reaksi pembentukan etilen oksida dan reaksi samping menghasilkan karbon dioksida dan air. Reaksi utama (1):

kJ O H C O H C H atm K g K 103 , 0 ,

(I.3) Reaksi samping (2):

kJ O H CO O H C H g atm K g g g 323 , 1 2 2 3 2 ( 2 ) ( 2 1 , 298 ) ( 2 ) ( 4 2 4        

(I.4) Reaksi dijalankan dalam reaktor fixed bed multitibe pada tekanan 20-

30 bar dan suhu 220-235 °C dengan mengggunakan katalis perak. Konversi per-pass dijaga rendah sekitar 8%-12% untuk mendapatkan selektivitas yang tinggi, yaitu 75%-82%. Selain terbentuk etilen oksida,

juga terbentuk produk samping yang berupa gas CO 2 dan H 2 O. Konsentrasi CO 2 yang dihasilkan berlebih 15% mol sehingga perlu rangkaian CO 2 absorber dan CO 2 stripper untuk pengurangan kandungan CO 2 sebelum gas keluar dapat di-recycle ke reaktor lagi. Selain itu guna mencegah efek eksplosivitas etilen terhadap oksigen, maka perlu pertambahan nitrogen dalam siklus reaktor (Kirk-Othmer, 1998).

b. Oksidasi langsung dengan oksidasi udara Proses ini terdiri dari reaksi utama dan reaksi samping, yaitu seperti pada reaksi (3) dan (4) di atas. Dari segi reaksi, pada dasarnya sama b. Oksidasi langsung dengan oksidasi udara Proses ini terdiri dari reaksi utama dan reaksi samping, yaitu seperti pada reaksi (3) dan (4) di atas. Dari segi reaksi, pada dasarnya sama

Perbandingan antara berbagai proses tersebut, dapat dilihat pada tabel I.3.

Tabel I.3 Perbandingan beberapa proses pembuatan Etile Oksoda

Proses Klorohidrin

Proses Oksidasi Udara

Proses Oksidasi Oksigen Yield

63%-75%

75%-82% Konversi

n.a

20%-65%

8%-12% Suhu

27 – 43 o C 220 - 277 °C

220 - 235 °C Tekanan

2 –3 bar

10 – 20 bar

20 – 30 bar Produk samping Kalsium klorida, air Karbon dioksida, air

Karbon dioksida, air Biaya

Material konstruksi mahal, proses lama yang sudah ditinggalkan

Pada skala besar (55.000-275.000 ton/tahun) lebih murah investasi awalnya

Pada skala menengah (22.000-55.000 ton/tahun) lebih murah investasi awalnya

(Kirk-Othmer, 1998) Dari ketiga proses tersebut dipilih pembuatan etilen oksida dengan proses oksidasi berbasis udara dengan pertimbangan sebagai berikut:

a. Investasi awal tidak terlalu tinggi

b. Konversi yang dihasilkan lebih besar daripada proses yang lain

c. Pemisahan produk utama dan produk samping tidak terlalu sulit.

I.4.2 Kegunaan produk

Etilen oksida umumnya digunakan sebagai bahan pensteril yang baik.

dengan uap. Selain untuk penggunaan langsung, etilen oksida merupakan bahan baku pembuatan monoetilen glikol, dietilen glikol, trietilen glikol, polietilen glikol, polietilen oksida, etilen glikol eter, etanolamin, dan akrilonitril (Kirk- Othmer, 1998).

I.4.2 Sifat fisis dan kimia

Bahan baku pembuatan etilen oksida adalah etilen dan udara. Sifat fisis dan kimia bahan baku dan produk tersebut tercantum pada Tabel I.4. Tabel I.4

Data sifat fisis dan kimia bahan baku dan produk

Sifat Fisis dan Kimia

Bahan baku

Etilen Oksida

Oksigen

Nitrogen

Rumus Kimia C 2 H 4 O 2 N 2 Ag C 2 H 4 O Fasa (STP)

Gas Berat Molekul

Titik didih normal, o C -103

13, 5 Tekanan kritis, bar

56,32 49,8

34 --

71,94 Suhu kritis, K

Densitas, g/cm 3 0,2174

0,436

0,3109

0,314

(Perry, 2008)

BAB II DESKRIPSI PROSES

II.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

Bahan baku pembuatan etilen oksida adalah etilen dan udara. Sifat fisis dan kimia bahan baku dan produk tersebut tercantum pada Tabel I.4. Etilen mempunyai komposisi 99,85% etilen dan 0,15% etana, yang merupakan spesifikasi produk PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk, Cilegon. Etilen oksida memiliki komposisi 99,7% etilen oksida dan 0,03% air sesuai spesifikasi produk etilen oksida di pasaran.

Tabel II.1 Data sifat fisis dan kimia bahan baku dan produk

Sifat Fisis dan Kimia

Bahan baku

Etilen Oksida

Oksigen

Nitrogen

Rumus Kimia C 2 H 4 O 2 N 2 Ag C 2 H 4 O Fasa (STP)

Gas Berat Molekul

Titik didih normal, o C -103

min 17,5% Ag max 82% Al 2 O 3

min 99,7% Etilen Oksida max 0,3% impuritas

Densitas, g/cm 3 0,2174

II.2 Tinjauan Proses

Dasar proses pembuatan Ethylene Oxide dari Ethylene sesuai dengan proses yang ditemukan Lefort (lihat persamaan I.3). Reaksi ini merupakan reaksi oksidasi yang berlangsung dengan adanya katalis perak dan memiliki reaksi

samping yang menghasilkan CO 2 dan air sebagai hasil pembakaran sempurna

etilen (Meyers, 1986). Kilty dan Sachtler menyatakan bahwa reaksi pembentukan

(II.4)). ( 4 2 2 4 2 4 ( ) ads O O H ads O H C H     (II.4)

Kilty dan Sachtler menyatakan bahwa atom-atom oksigen yang dihasilkan oleh reaksi (II.4) bergabung kembali pada tingkat yang tidak signifikan dan bereaksi dengan etilena, sehingga oksidasi totalnya sebagai berikut:

H CO ads O H C H 2 4 2 4 2 ) ( 6 (    (II.5)

(Mc. Ketta, 1984) Reaksi berjalan secara eksotermis atau endotermis dapat diketahui dengan meng hitung panas reaksi (ΔH) pada suhu 25 o

C (298 K) dan tekanan 1 atm. Persamaan reaksi:

kJ O H CO O H C H g atm K g g g 158 , 1323 2 2 3 2 ( 2 ) ( 2 1 , 298 ) ( 2 ) ( 4 2 4        

(II.7)

(Smith-Van Ness, 1987)

Dari persamaan (II.6) dan (II.7) dapat diketahui bahwa: ΔH o 298 untuk reaksi (1) = - 105,14 kJ/kmol ΔH o 298 untuk reaksi (2) = -1323,158 kJ/kmol

Data- data harga ΔH o f untuk masing-masing komponen pada 298 K adalah: ΔH o fC 2 H 4 = 52510 kJ/kmol ΔH o fO 2 = 0 kJ/kmol

ΔH o fC 2 H 4 O = -52630 kJ/kmol

ΔH o fH 2 O = -241814 kJ/kmol ΔH o f CO 2 = -393510 kJ/kmol

Jika ΔH

= (-) maka reaksi bersifat eksotermis

Dalam hubungan ini:

ΔH o 298(1) = ∑ ΔH o f produk - ∑ ΔH o f reaktan ΔH o 298(1) = -52630 – (52510 + 0)

= - 105,14 kJ/kmol

Untuk reaksi (2): ΔH o 298 (2)

= ∑ ΔH o f produk - ∑ ΔH o f reaktan

ΔH o 298 (2)

= (-393510 x 2) + (-241814 x 2) – (52510 + (3 x 0)) = - 1323,158 kJ/kmol

Dari hasil perhitungan di atas, harga ΔH masing-masing reaksi bernilai negatif, maka dapat disimpulkan bahwa kedua reaksi tersebut bersifat eksotermis. Sedangkan reaksi berjalan searah atau bolak-balik dapat diketaui dari harga

konstanta kesetimbangan (K), menurut persamaan (II.5).

Dimana : G 0 = energi bebas Gibbs R

= konstanta gas T

= suhu K

= konstanta keseimbangan reaksi Pengaruh suhu pada konstanta kesetimbangan dinyatakan dalam pe rsamaan Van‟t Hoff (Persamaan (II.5)):

ln 0 RT

Dimana ΔG o untuk masing-masing komponen adalah sebagai berikut:

ΔG o C 2 H 4 = 68840 kJ/kmol ΔG o O 2 = 0 kJ/kmol

ΔG o reaksi (1) = ∑ ΔG o produk - ∑ ΔG o reaktan ΔG o reaksi (1) = -13230 kJ/kmol – (68840 kJ/kmol + 0)

= -82070 kJ/kmol

Untuk reaksi (2):

ΔG o reaksi (2) = ∑ ΔG o produk - ∑ ΔG o reaktan

ΔG o reaksi (2) = (-228590 x 2)+(- 394370 x 2) – ( 68840 + (3 x 0))

= -1314760 kJ/kmol

Untuk reaksi (1):

ΔG o 298 = -RT ln K 298

-82070 kJ/kmol

= -(8,314 kJ/kmol K x 298 K x ln K 298 ) ln K 298 = 33,125

K 298 = 2,4 x 10 14

Untuk reaksi (2):

ΔG o 298 = -RT ln K 298

-1314760 kJ/kmol = -(8,314 kJ/kmol K x 298 K x ln K 298 )

ln K 298 = 530,665 K 298 = 1,5 x 10 230

a. Reaksi (1) pada suhu 250 o C (523 K)

498

298

498

298

523

105,14

298

523









  



 

Karena harga K untuk masing-masing reaksi sangat besar, maka kedua reaksi tersebut bersifat searah (irreversible). Jika ditinjau dari kinetika reaksinya, kecepatan reaksi pembentukan Ethylene Oxide dari Ethylene akan semakin besar dengan kenaikan suhu. Sesuai dengan Persamaan Arrchenius (Persamaan (II.6)).

Ea e A k A / .   (II.9)

Ea A k A / ln ln   (II.10) Dimana: k

= konstanta kecepatan reaksi

A = faktor frekuensi tumbukan Ea = energi ativasi

= konstanta gas

= suhu

Dari persamaan di atas, harga A, Ea, dan R konstan. Sehingga harga konstanta kecepatan reaksi (k) hanya dipengaruhi oleh suhu, dimana dengan kenaikan suhu maka kecepatan reaksinya akan semakin besar.

Dari Dettwiler diperoleh harga konstanta kecepatan reaksi (k) untuk reaksi pembentukan Ethylene Oxide adalah:

Pc K

Pc K Pc K

= suhu reaksi, K

= konstanta gas ideal, J.mol -1. K -1

(Pc)

= tekanan parsial etilen, bar

(Dettwiler, 1979)

Proses pembentukan etilen oksida merupakan reaksi yang sangat eksotermis. Proses ini dijalankan dalam sebuah reaktor fixed bed multitube pada suhu reaksi 250-277 o C dan tekanan 17,1 bar menggunakan katalis perak dengan penyangga alumina.

Reaktor dilengkapi dengan pendingin agar reaksi berjalan sesuai dengan

range suhu reaksi yang diinginkan. Dipilih suhu reaktor 250-277 o

C untuk

mengurangi kerusakan katalis oleh suhu tinggi, jika suhu tinggi akan menyebabkan aktivitas katalis berkurang. Tekanan operasi yang digunakan adalah 17,1 bar. Pemilihan kondisi tekanan ini berdasarkan range tekanan yang ada untuk proses ini yaitu 10-20 bar. Pada tekanan lebih tinggi dari 30 bar, dapat menyebabkan terjadinya reaksi polimerisasi etilen oksida yang mengakibatkan adanya endapan material berupa karbon pada permukaan katalis. Dengan katalis perak, konversi yang diperoleh sebesar 65% dan perbandingan selektivitas reaksi (1) : reaksi (2) = 75 : 25 (Kirk - Othmer, 1998).

2. Tahap Sintesa Etilen Oksida

3. Tahap Pemurnian Produk Penjelasan dari masing-masing unit adalah sebagai berikut ;

1. Tahap Penyiapan Bahan Baku

Tahapan ini bertujuan untuk:

a. Mengubah fase etilen yang disimpan dalam bentuk cair menjadi fase gas, agar sesuai dengan fase reaksi yang terjadi di reaktor. Dalam hal ini etilen disimpan dalam bentuk cair pada suhu -45 o C dan tekanan 13,1 bar.

b. Udara pada tekanan 1 bar dan suhu 30 o

C dinaikkan tekanannya dengan kompresor 2 stage sampai diperoleh tekanan 17,1 bar. Kemudian udara, gas etilen dan gas recycle dicampur dan dinaikkan suhunya sampai suhu 250 o

C. Selanjutnya reaktan siap masuk ke dalam reaktor pada tekanan 17,1 bar.

2. Tahap Sintesa Etilen Oksida Tahap sintesa etilen osida ini bertujuan untuk mereaksikan reaktan membentuk Etilen Oksida. Reaksi berlangsung dalam sebuah reaktor jenis fixed bed multi tube yang di dalam tube-nya berisi katalis perak. Reaksi berlangsung pada fase gas pada suhu 250-277 o

C dan tekanan 17,1 bar. Reaksi-reaksi yang terjadi di dalam reaktor lihat persamaan (II.6) dan persamaan (II.7)

Karena reaksi bersifat eksotermis, maka reaksi disertai dengan pelepasan panas. Akibatnya akan terjadi peningkatan suhu. Untuk mencegah hal tersebut digunakan pendinginan. Pendingin berupa saturated water dan menghasilkan saturated steam untuk pemanas alat-alat penukar panas. Keluaran reaktor kemudian diturunkan tekanannya menggunakan turbin Karena reaksi bersifat eksotermis, maka reaksi disertai dengan pelepasan panas. Akibatnya akan terjadi peningkatan suhu. Untuk mencegah hal tersebut digunakan pendinginan. Pendingin berupa saturated water dan menghasilkan saturated steam untuk pemanas alat-alat penukar panas. Keluaran reaktor kemudian diturunkan tekanannya menggunakan turbin

3. Tahap Pemurnian Hasil Tahap ini bertujuan untuk memisahkan produk yaitu etilen oksida dari campuran gas dan kemudian dimurnikan hingga mencapai komposisi yang diinginkan. Gas keluaran reaktor yang telah didinginkan akan masuk ke absorber. Di sini etilen oksida akan diserap oleh air sebagai absorben. Air penyerap masuk dari puncak menara dan melarutkan etilen oksida. Hasil serapan ini kemudian dimasukkan ke dalam sebuah menara distilasi (MD-01). Hasil atas menara distilasi adalah produk etilen oksida dengan kemurnian 99,7%. Setelah dikondensasi, sebagian hasil atas akan dikembalikan ke menara distilasi sebagai refluk sedangkan lainnya akan disimpan di tangki etilen oksida pada kondisi cair.

Dalam perhitungan neraca massa, etilen yang dibutuhkan untuk produksi etilen oksida sebanyak 6944,44 kg/jam adalah 6375,57 kg/jam dan oksigen sebanyak 8142,33 kg/jam, sehingga produk etilen oksida dalam satu tahun mencapai 55.000 ton. Perhitungan neraca massa total dapat dilihat pada Tabel II.2 dan perhitungan neraca panas total pada Tabel II.3.

Tabel II.2.

Neraca massa total

Etilen Oksida

(C 2 H 4 O)

Karbon dioksida (CO 2 )

Air (H 2 O)

Input (kg/jam) - Bahan baku

-- -- - Air demin

-- 110000 Total input

No.

Arus

Input (kJ/jam)

Output (kJ/jam) 1. Etilen

3. Air demin

7028753,04

4. Beban C-01

5892267,91

5. Beban C-02

116458,65

6. Beban C-03

16265285,33

7. Q reaksi

86505399,83

8. Q pelarutan

97222,22

9. Beban VP-01

913749,29

10. Beban HE-01

29814089,42

11. Beban HE-02

42634536,02

12. Beban RB-01

2499159,95

1. Kondensat 104521,07 2. Purge

504186,12 3. Produk etilen oksida

71384,58 4. Limbah

7028067,79 5. Pendingin reaktor

86871312,48 6. Beban E-01

43025361,08 7. Beban CD-01

7504862,95 8. Beban CD-02

586990,08 9. Beban HE-03

263015,19 10. Beban HE-04

44428757,22

Total

190388458,57

P = 17.1 bar

11 C2H6

T = 124,7 °C

C2H4O CO2

P = 2,99 bar

3 C2H4

T = 30 °C

C2H6 C2H4O

C2H4O

P = 17.1 bar

CO2

P = 17.1 bar

T = 40,6 °C

H2O C2H6

AB-01

C2H4

C2H4O

CO2 P = 17,1 bar

C2H4O

T = 30 °C

H2O P = 2,99 bar T = 40 °C

T = 72,1 °C

C2H4O

9 HE-02

P = 3 bar

C2H4 C-02

T = 45 °C

14 P = 13,24 bar

C2H6 5 E-01

T = -43 °C H2O S-01

C2H4O

H2O HE-04

C2H4O

T = 140,4°C

CO2

1 C2H4O

C2H4 VP-01

P = 15,8 bar

P = 3 bar

C2H6 T = 277 °C

7 T = 40 °C

P = 13,24 bar T = -45 °C

Gambar II.1. Diagram Alir Kualitatif

C2H4O

= 17,76 kg/jam

C2H4O = 3,13 kg/jam

CO2

= 26220,58 kg/jam

CO2 = 4627,16 kg/jam

H2O = 1464,04 kg/jam

H2O = 258,36 kg/jam

Total

= 185642,18 kg/jam

11 Total = 32760,39 kg/jam

N2 = 178749,44 kg/jam O2 = 3817,22 kg/jam

N2 = 178749,44 kg/jam

N2 = 26812,42 kg/jam

C2H4 = 3176,44 kg/jam

O2 = 8142,33 kg/jam

O2 = 11386,97 kg/jam

C2H6 = 68,44 kg/jam

3 C2H4 = 9075,55 kg/jam

Total = 34954,75 kg/jam

C2H4O = 20,90 kg/jam

C2H6 = 68,44 kg/jam

CO2 = 30847,74 kg/jam

C2H4O = 17,76 kg/jam

10 H2O = 1722,40 kg/jam

CO2 = 26220,58 kg/jam

Total = 218402,57 kg/jam

C2H4O = 6923,61 kg/jam

H2O = 1464,04 kg/jam 4 H2O = 20,83 kg/jam

Total = 226982,77 kg/jam

8 Total = 6944,44 kg/jam 13

N2 = 178749,44 kg/jam

H2O = 110000.0000 kg/jam

T-02

O2 = 3817,22 kg/jam

C2H4 = 3176,44 kg/jam C2H6 = 68,44 kg/jam

AB-01

C2H4O = 6965,34 kg/jam CO2 = 30847,74 kg/jam H2O = 1722,40 kg/jam 2 Total = 225347,01 kg/jam

R-01

C2H4 = 6375,57 kg/jam

C2H4O = 6944,44 kg/jam

C2H6 = 10,27 kg/jam

6 H2O = 110000,00 kg/jam

MD-02

Total = 6385,84 kg/jam

Total = 116944,44 kg/jam

C2H4 = 6375,57 kg/jam

N2 = 178749,44 kg/jam

S-01

C2H6 = 10,27 kg/jam

Total = 6385,84 kg/jam C2H4O = 20,83 kg/jam O2 = 3817,22 kg/jam H2O = 109979,17 kg/jam

C2H4 = 3176,44 kg/jam

Total = 110000,00 kg/jam

1 C2H6 = 68,44 kg/jam C2H4O = 6965,34 kg/jam

T-01 H2O = 1635,75 kg/jam VP-01

CO2 = 30847,74 kg/jam H2O = 3358,15 kg/jam

7 Total = 226982,77 kg/jam

Gambar II.2. Diagram Alir Kuantitatif

Purge

ACC = Akumulator

C = Kompresor

CD = Kondenser

HE = Heat Exchanger 1,01

E = Ekspander

MD = Menara Distilasi udara

P = Pompa

R = Reaktor

S = Separator

FC T = Tangki

Kondensat out

3 FC FRC

VP = Vaporizer

Kondensat out

: Suhu, C Dari pipeline supplier

: Tekanan, Bar

3 : Nomor Arus

AC = Analysis Controler

3 LIC = Level Indikator = Level Indikator Controler

water in

Saturated

TC = Temperature

T-01

water in

E-01

Unit filling

Kondensat out

PC = Pressure Controler

FC 20 = Flow Controler

FC VP-01

FRC = Flow Ratio Controler

14 = arus pneumatic

water out

cw out

7 cw out

1 TC CD-01

45 = arus signal

Water treatment

Arus, kg/jam

PROSES DIAGRAM ALIR

PRARANCANGAN PABRIK ETILEN OKSIDA DARI OKSIDASI

UDARA LANGSUNG

KAPASITAS 55.000 TON/TAHUN

Dosen Pembimbing: Digambar Oleh :

CO Dr. Sunu Herwi Pranolo 2 0,00 0,00

etilen oksida 0,00 0,00

PROGRAM STUDI S1 REGULER TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS SEBELAS MARET FAKULTAS TEKNIK 19690316 199802 1 001

Anggit Jakhi Royani (I 0507022) Atika Kusumawardani (I 0507065)

Dr. Margono, ST., MT.

Total 6385,84 6385,84 34954,75 226982,77 226982,77 225347,01 1635,75 110000,00 116944,44 218402,57 185642,18 32760,39 6944,44 110000,00

Gambar II.3. Diagram Alir Prarancangan Pabrik Etilen Oksida dari Etilen Melalui Proses Oksidasi Udara Kapasitas 55.000 Ton/Tahun

Tata letak pabrik adalah tempat kedudukan dari seluruh bagian pabrik, meliputi tempat kerja alat, tempat kerja karyawan, tempat penyimpanan barang, tempat penyediaan sarana utilitas, dan sarana lain bagi pabrik. Beberapa faktor perlu diperhatikan dalam penentuan tata letak pabrik, antara lain adalah pertimbangan ekonomis (biaya konstruksi dan operasi), kebutuhan proses, pemeliharaan keselamatan, perluasan di masa mendatang.

Bangunan pabrik meliputi area proses, area tempat penyimpanan bahan baku dan produk, area utilitas, bengkel mekanik untuk pemeliharaan, gudang untuk pemeliharaan dan plant supplies, ruang kontrol, laboratorium untuk pengendalian mutu dan pengembangan, unit pemadam kebakaran, kantor administrasi, kantin, poliklinik, dan tempat ibadah, area parkir, taman dan sarana olah raga bagi para pegawai.

Pengaturan letak peralatan proses pabrik harus dirancang seefisien mungkin. Beberapa pertimbangan perlu diperhatikan yaitu ekonomi, kebutuhan proses, operasi, perawatan, keamanan, perluasan dan pengembangan pabrik. Peletakan alat –alat proses harus sebaik mungkin sehingga memberikan biaya kontruksi dengan operasi minimal. Biaya kontruksi dapat diminimalkan dengan mengatur letak alat sehingga menghasilkan pemipaan terpendek dan membutuhkan bahan kontruksi paling sedikit. Peletakan alat harus memberikan ruangan cukup bagi masing –masing alat agar dapat beroperasi dengan baik, dengan distribusi utilitas mudah. Peralatan membutuhkan perhatian lebih dari operator harus diletakkan dekat control room. Valve, tempat pengambilan sampel, dan instrumen harus diletakkan pada ketinggian tertentu sehingga mudah dijangkau oleh operator. Peletakan alat proses harus memperhatikan ruangan untuk perawatan. Misalnya pada Heat Exchanger memerlukan cukup ruangan untuk pembersihan tube. Peletakan alat –alat proses harus sebaik mungkin, agar Pengaturan letak peralatan proses pabrik harus dirancang seefisien mungkin. Beberapa pertimbangan perlu diperhatikan yaitu ekonomi, kebutuhan proses, operasi, perawatan, keamanan, perluasan dan pengembangan pabrik. Peletakan alat –alat proses harus sebaik mungkin sehingga memberikan biaya kontruksi dengan operasi minimal. Biaya kontruksi dapat diminimalkan dengan mengatur letak alat sehingga menghasilkan pemipaan terpendek dan membutuhkan bahan kontruksi paling sedikit. Peletakan alat harus memberikan ruangan cukup bagi masing –masing alat agar dapat beroperasi dengan baik, dengan distribusi utilitas mudah. Peralatan membutuhkan perhatian lebih dari operator harus diletakkan dekat control room. Valve, tempat pengambilan sampel, dan instrumen harus diletakkan pada ketinggian tertentu sehingga mudah dijangkau oleh operator. Peletakan alat proses harus memperhatikan ruangan untuk perawatan. Misalnya pada Heat Exchanger memerlukan cukup ruangan untuk pembersihan tube. Peletakan alat –alat proses harus sebaik mungkin, agar

KANTOR HRD

K3 LAB

UTL

AREA PROSES

LAP

KETERANGAN : BKL

= BENGKEL UTAMA BKM = AREA BONGKAR

MUAT GD = GEDUNG

SERBAGUNA

= POS KEAMANAN

= KANTOR K3

LAB

= LABORATORIUM PUSAT

LAP

= LAPANGAN SERBAGUNA

= KANTOR PEMADAM KEBAKARAN

= RUANG KONTROL

= TEMPAT IBADAH

UPL

= UNIT PENGOLAHAN LIMBAH

UTL

= UTILITAS

= AREA PENGEMBANGAN

a pool A

Gambar II.4. Tata letak pabrik etilen oksida

Keterangan: T

: Tangki

E : Expander

VP : Vaporizer

: Separator

C : kompresor

ABS : Absorber

HE : Heat Exchanger

MD : Menara Distilasi

: Reaktor

RB : Reboiler

CD : Condenser

ACC : Akumulator

T-02/E

T-02/D

T-02/C

T-02/B

T-02/A

Gambar II.5. Tata letak peralatan proses

BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES

Spesifikasi alat proses terdiri dari reaktor, absorber, dan menara distilasi. Alat –alat tersebut merupakan peralatan proses dengan tugas masing-masing. Reaktor mempunyai tugas mereaksikan bahan baku etilen dengan udara menggunakan katalis perak dengan penyangga alumina menjadi produk etilen oksida. Absorber mempunyai tugas memisahkan hasil dari reaktor yang terdiri dari campuran gas dengan media penyerap air untuk penyerapan etilen oksida. Hasil bawah dari keluaran absorber berupa gas akan dimurnikan di menara distilasi berdasarkan perbedaan titik didih komponennya, sedangkan hasil atas absorber sebagian di purge dan sebagian lagi di recyle masuk reaktor bersama umpan segar. Hasil keluaran menara distilasi adalah produk etilen oksida dengan kemurnian 99,7% dengan pengotor 0,03%. Selain fungsi masing-masing alat tersebut akan disebutkan spesifikasi lain seperti jumlah, volume, kondisi operasi, bahan kontruksi, dan dimensi alat. Hal tersebut tercantum pada Tabel III.1, selain dari alat proses pada bab ini dapat pula dilihat spesifikasi tangki penyimpanan bahan baku dan tangki penyimpanan produk pada Tabel III.1. Spesifikasi alat penukar panas (heat exchanger) tercantum pada Tabel III.2 dan spesifikasi pompa pada Tabel III.3.

T-02 Fungsi

Mereaksikan etilen

Memisahkan fase uap

Menyerap etilen oksida

Menghasilkan produk

Menyimpan bahan

Menyimpan produk

dan cair dari condenser

dengan menggunakan

baku etilen selama 1

dan oksigen

etilen oksida 99,7%

etilen oksida

Tipe/jenis Fixed Bed Multitube

Menara Plate dengan

Tangki silinder horisontal dengan

Catalytic Reactor Vertical drum

packed tower sieve tray Spherical tank

torisperical head Jumlah

1342,38 Kondisi operasi P, bar

Volume, m 3 101,25

T, o C 250-277

atas = 48, bawah = 133,6

25 Bahan kontruksi

Alloy Stell SA 353 Carbon Steel SA 283

Carbon Steel SA 283 C Carbon steel SA 283 C Stainless Steel SA-203

Carbon steel SA 283 C

grade C

grade A

Dimensi Diameter dalam, m

8,3 Tinggi, m

Panjang = 24,9 Tinggi head, in

110,27 Tebal shell, in

1 Tebal head, in

1 Bahan isolasi

- Tebal isolasi, cm

Asbestos -

tidak ada

Asbestos

Atas = 7, bawah = 14

Katalis/packing

Perak penyangga -

- Umur aktif, tahun

Sperical -

Raschig ring - -

Tinggi tumpukan, m

Jumlah 1 1 1 1 Fungsi

Mendinginkan hasil atas MD-01 Mendinginkan hasil bawah MD-01 Tipe

Memanaskan umpan Reaktor

Memanaskan umpan MD-01

Shell and Tube Beban kerja, kJ/jam

Shell and Tube

Double pipe

5596,01 Tube side

Luas transfer panas, ft 2 7421,1

Inner pipe

Fluida

Umpan masuk reaktor

Umpan masuk MD-01

Hasil atas MD-01

Air laut

30/40 Debit, kg/jam

Suhu operasi, o C 128,5/250

1062586,87 OD tube, in

Triangular Pitch, in

Triangular

0,9375 Panjang, ft

25 12 12 23 Jumlah tube

1 Material konstruksi

Carbon Steel SA 283 grade D ΔP, psi

Carbon Steel SA 283 grade D

0,016 Shell side

Air pendingin setelah vaporizer

High Pressure Steam

Low Pressure Steam

Hasil bawah MD-01

etilen

Suhu operasi, o C 260/260

110000 ID shell, in

Debit, kg/jam

37 Baffle spacing, in

Carbon Steel SA 201 grade B ΔP, psi

Material konstruksi Carbon Steel SA 201 grade B

Carbon Steel SA 201 grade B

Jumlah 1 1 1 1

Menguapkan sebagian hasil Fungsi

Menguapkan umpan etilen

Mendinginkan gas input masuk

Mengembunkan hasil atas

bawah MD-01 Tipe

absorber

MD-01

Kettle Reboiler Beban kerja, kJ/jam

Kettle Vaporizer

Shell and Tube

5840,9 Tube side Fluida

Luas transfer panas, ft 2 125,58

Air laut

Air pendingin setelah HE-03

Air laut

Low pressure steam

320/320 Debit, kg/jam

Suhu operasi, o C 30/10

7 OD tube, in

16 16 16 16 Layout

Triangular Pitch, in

0,9375 Panjang, ft

15 18 20 23 Jumlah tube

1 1 1 1 Material konstruksi

Carbon Steel SA 283 grade C ΔP, psi

Carbon Steel SA 283 grade C

0,0041 Shell side

Umpan etilen

Umpan masuk absorber

Hasil atas MD-01

Campuran hasil bawah MD-01

133,6/140,4 Debit, kg/jam

Suhu operasi, o C -45/-43

121157,43 ID shell, in

Baffle spacing, in

Carbon Steel SA 283 grade C Carbon Steel SA 283 grade C ΔP, psi

Material konstruksi Carbon Steel SA 283 grade C

Carbon Steel SA 283 grade C

Diabaikan

Mengalirkan cairan dari T-

Mengalirkan cairan dari

Mengalirkan refluk cairan

Fungsi

absorber ke HE-02, kemudian dari ACC-03 ke MD-01 dan

01 ke V-01

ke menara distilasi (MD-01)

HE-03 kemudian ke T-02

Tipe

Single Stage Centrifugal

Single Stage Centrifugal Pump Pump Pump

Jumlah

Kapasitas (gpm)

28 Power pompa (Hp) 0,0833

Power motor (Hp)

NPSH required (m)

Bahan kontruksi

Commercial steel

Commercial steel.

Commercial steel

Pipa : Nominal (in)

ID pipa (in)

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

IV.1 Unit Pendukung Proses

Unit pendukung proses atau utilitas merupakan bagian penting untuk penunjang proses produksi suatu pabrik. Utilitas di pabrik etilen oksida meliputi unit penyediaan dan pengolahan air, unit penyediaan steam dan bahan bakar, unit penyediaan udara instrument, unit pembangkit dan pendistribusian listrik dan unit pengolahan limbah. Unit penyediaan dan pengolahan air berfungsi untuk penyediaan dan pengolahan air meliputi air pendingin, air proses, air umpan boiler, air konsumsi umum dan sanitasi. Unit penyediaan steam dan bahan bakar berfungsi memenuhi kebutuhan steam sebagai media pemanas pada alat heat exchanger, reboiler , dan pemenuhan bakar bakar diesel pada boiler.

Udara tekan pada kebutuhan instrumentasi pneumatic dan udara tekan di bengkel dipenuhi oleh unit penyediaan udara instrument, sedangkan unit pembangkit dan pendistribusian listrik berfungsi menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak peralatan proses, utilitas, elektronik, AC, maupun untuk penerangan. Listrik disuplai oleh PLN, dan generator sebagai cadangan apabila listrik dari PLN mengalami gangguan, untuk pengolahan bahan buangan dikerjakan di unit pengolahan limbah dengan proses biodegradasi dengan activated sludge.

IV.2 Unit Penyediaan dan Pengolahan Air

Pabrik ini menggunakan dua buah sumber air yaitu air laut dan air tawar dari PT. Krakatau Tirta Industri. Air laut digunakan sebagai media pendingin pada kondensor, heat exchanger dan hydran, Sebelum digunakan, air laut harus melalui tahapan pengolahan meliputi penyaringan kasar yang diletakkan 20 m dari pompa,

Kedua air umpan boiler, kebutuhan air umpan boiler tercantum pada Tabel IV-1, Terakhir, air konsumsi dan sanitasi digunakan untuk pemenuhan air minum, laboratorium, kantor, perumahan dan pertamanan, di dalam pabrik ini

membutuhkan 911,67 kg/jam atau dengan laju alir 0,9 m 3 /jam.

Tabel IV.1. Perhitungan kebutuhan air proses

No.

Proses

Kebutuhan air,

kg/jam

Laju alir, m 3/ jam Air laut

Air pendingin untuk pendingin alat proses (kondenser-01, kondenser-02, HE-03, HE-04).

1496057,29 1467,33 Air dari KTI 2. Air untuk pembangkit steam (reaktor, HE-01,

HE-02, reboiler).

80303,55 80,30 3. Air proses ( penyerap etilen oksida di absorber)

Kebutuhan spesifik

238,70 L/kg produk

Pemompaan air laut dengan jumlah di atas memerlukan jenis pompa dengan spesifikasi yang tercantum pada Tabel IV.2. Secara skema pengolahan air pada kebutuhan utilitas dapat dilihat pada Gambar IV.1.

Tabel IV.2. Spesifikasi pompa utilitas

Spesifikasi

Pompa air laut

Tipe

Centrifugal Pump

Power pompa

7,5 HP

Power motor

220 V AC, 3 fase, 50 Hz

Efisiensi pompa

Efisiensi motor

Bahan konstruksi

Commersial Steel

Pipa nominal

12 in

ID pipa

12,09 in Schedule number 40

Bak Penampung

Air Bersih

Deaerator

Ion Exchange

Tangki BFW

Tangki Air Sanitasi

Kantor dan Lab.

Boiler

Peralatan Proses

Gambar IV.1. Skema pengolahan air dari KTI

IV.3 Unit Penyediaan Steam dan Bahan Bakar

Pada pabrik etilen oksida ini menggunakan dua jenis steam yaitu low pressure steam (6,18 bar) dan high pressure steam (46,94 bar). Steam digunakan untuk pemenuhan kebutuhan panas pada heat exchanger dan reboiler. Untuk pemenuhan kebutuhan steam digunakan dua boiler, kebutuhan steam dilebihkan 20% karena kemungkinan adanya kebocoran pada saat pendistribusian. Boiler dipakai tipe fire tube boiler dengan bahan bakar IDO dan gas purge yang masih mengandung etilen dan etana. Spesifikasi boiler tercantum pada Tabel IV.3, kebutuhan steam dan bahan bakar solar tercantum pada Tabel IV.4.

Tabel IV.3. Spesifikasi boiler

Spesifikasi

Keterangan

low pressure steam

high pressure steam Tekanan steam, bar

Spesifikasi

Steam

IDO Tekanan, bar

1,01 Kebutuhan spesifik, per kg produk

3,31 kg

2,23 kg

0,24 L Rapat massa, kg/m3

810,00 Heating Value , kJ/kg

Specific gravity 0,97

0,81 Suhu,° C

IV.4 Unit Penyediaan udara instrumen.

Kebutuhan udara tekan untuk perancangan pabrik etilen oksida ini diperkirakan sebesar 100 m 3 /jam, suhu 30 °C dan 4,12 bar. Penyediaan udara

tekan menggunakan kompresor dengan dryer berisi silica gel untuk penyerapan kandungan air sampai diperoleh kandungan air maksimal 84 ppm. Spesifikasi kompresor tercantum pada Tabel IV.5.

Tabel IV.5. Spesifikasi kompresor utilitas

Kompresor udara, single stage reciprocating compresor

Jumlah

1 buah

Suhu udara, °C

Tekanan, bar

Kapasitas, m 3 /jam

Tekanan suction, bar

Tekanan discharge, Mpa

Daya, Hp

IV.5 Unit Pembangkit dan Pendistribusian Listrik

Kebutuhan tenaga listrik dipenuhi oleh PLN dan generator pabrik, hal ini bertujuan agar pasokan tenaga listrik dapat berlangsung kontinyu meskipun ada gangguan pasokan dari PLN. Generator digunakan arus bolak-balik dengan pertimbangan tenaga listrik cukup besar, tegangan dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai kebutuhan menggunakan transformer. Kebutuhan listrik di

IV.6 Unit Pengolahan Limbah

Limbah cair buangan masih mengandung hidrokarbon, yaitu etilen oksida. Proses pengolahan limbah cair dengan cara dialirkan ke bak penampung kemudian dibuang ke laut. Limbah gas (purge) disalurkan ke unit pembangkit steam sebagai bahan bakar tambahan selain IDO. Flue gas dapat dibuang ke udara lewat cerobong asap.

IV.7 Laboratorium

Laboratorium merupakan bagian penting dalam menunjang kelancaran proses produksi dan menjaga mutu produk, dari laboratorium maka proses produksi akan selalu dapat dikontrol dan dijaga mutu produk sesuai dengan spesifikasinya, disamping itu juga berperan dalam pengendalian pencemaran lingkungan.

Laboratorium berada dibawah bidang produksi dengan tugas pokok antara lain sebagai pengontrol kualitas bahan baku dan pengontrol kualitas produk, sebagai pengontrol terhadap proses produksi dengan melakukan analisa terhadap pencemaran lingkungan, sebagai pengontrol terhadap mutu air pendingin, air umpan boiler dan lain-lain yang berkaitan langsung dengan proses produksi.

Laboratorium melaksanakan kerja 24 jam sehari dalam kelompok kerja shift dan non shift. Kelompok shift bertugas melaksanakan pemantauan dan analisa –analisa rutin terhadap proses produksi. Dalam melaksanakan tugasnya, kelompok ini menggunakan sistem bergilir, yaitu sistem kerja shift selama 24 jam dengan dibagi menjadi 4 shift. Masing-masing shift bekerja selama 8 jam. Kelompok non shift mempunyai tugas melakukan analisa khusus yaitu analisa yang sifatnya tidak rutin dan menyediakan reagen kimia yang diperlukan di laboratorium. Dalam rangka membantu kelancaran pekerjaan kelompok shift, Laboratorium melaksanakan kerja 24 jam sehari dalam kelompok kerja shift dan non shift. Kelompok shift bertugas melaksanakan pemantauan dan analisa –analisa rutin terhadap proses produksi. Dalam melaksanakan tugasnya, kelompok ini menggunakan sistem bergilir, yaitu sistem kerja shift selama 24 jam dengan dibagi menjadi 4 shift. Masing-masing shift bekerja selama 8 jam. Kelompok non shift mempunyai tugas melakukan analisa khusus yaitu analisa yang sifatnya tidak rutin dan menyediakan reagen kimia yang diperlukan di laboratorium. Dalam rangka membantu kelancaran pekerjaan kelompok shift,

Laboratorium penelitian dan pengembangan, bertugas mengadakan penelitian, contohnya perlindungan terhadap lingkungan. Disamping mengadakan penelitian rutin, laboratorium ini juga mengadakan penelitian bersifatnya non rutin, misalnya penelitian terhadap produk di unit tertentu yang tidak biasanya dilakukan penelitian guna mendapatkan alternatif lain terhadap penggunaan bahan baku, beberapa peralatan analisa dilaboratorium yaitu water content tester, berfungsi menganalisa kadar air. Hydrometer, berfungsi mengukur specific gravity. viscometer, berfungsi mengukur viskositas. Gas Cromatography, berfungsi menganalisa kadar bahan baku dan produk. pH meter, berfungsi mengukur pH air limbah.

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN

V.1 Bentuk Perusahaan

Bentuk perusahaan yang direncanakan pada prarancangan pabrik Ethylene Oxide ini adalah Perseroan Terbatas. Alasan dipilihnya bentuk perusahaan ini adalah didasarkan oleh beberapa faktor yaitu mudah mendapatkan modal dengan cara menjual saham perusahaan, tanggung jawab pemegang saham terbatas

sehingga kelancaran produksi hanya dipegang pimpinan perusahaan, pemilik dan pengurus perusahaan terpisah satu sama lain, pemilik adalah para pemegang saham sedangkan pengurus perusahaan adalah direksi beserta stafnya dengan pengawasan dewan komisaris, kelangsungan perusahaan lebih terjamin karena tidak terpengaruh dengan berhentinya pemegang saham, direksi beserta stafnya, karyawan perusahaan, efisiensi dari manajemen dimana para pemegang saham dapat memilih orang-orang ahli sebagai dewan komisaris dan direktur utama yang cukup cakap serta berpengalaman.

V.2 Struktur Organisasi

Salah satu faktor penunjang kemajuan perusahaan adalah struktur organisasi perusahaannya. Beberapa hal perlu diperhatikan sebagai pedoman antara lain: perumusan tujuan perusahaan dengan jelas, pendelegasian wewenang, pembagian tugas kerja yang jelas, kesatuan perintah dan tanggung jawab, sistem pengontrolan. Dengan berpedoman pada beberapa hal tersebut maka diperoleh struktur organisasi, yaitu sistem garis dan staf. Pada sistem ini, garis kekuasaan lebih sederhana dan praktis. Demikian pula dalam pembagian tugas kerja seperti terdapat dalam sistem organisasi fungsional, sehingga seorang karyawan hanya Salah satu faktor penunjang kemajuan perusahaan adalah struktur organisasi perusahaannya. Beberapa hal perlu diperhatikan sebagai pedoman antara lain: perumusan tujuan perusahaan dengan jelas, pendelegasian wewenang, pembagian tugas kerja yang jelas, kesatuan perintah dan tanggung jawab, sistem pengontrolan. Dengan berpedoman pada beberapa hal tersebut maka diperoleh struktur organisasi, yaitu sistem garis dan staf. Pada sistem ini, garis kekuasaan lebih sederhana dan praktis. Demikian pula dalam pembagian tugas kerja seperti terdapat dalam sistem organisasi fungsional, sehingga seorang karyawan hanya

Direktur-direktur ini membawahi beberapa kepala bagian yang akan bertanggung jawab membawahi atas bagian dalam perusahaan, sebagai bagian dari pendelegasian wewenang dan tanggung jawab. Masing-masing kepala bagian membawahi beberapa seksi dan masing-masing seksi akan membawahi beberapa karyawan perusahaan pada masing-masing bidangnya. Karyawan perusahaan akan dibagi dalam beberapa kelompok regu yang setiap kepala regu bertanggung jawab kepada pengawas seksi. Struktur organisasi lihat Gambar V.1.

RUPS

Dewan komisaris

Staf ahli

Direktur produksi

Litbang

Direktur keuangan

Kabag produksi

Kabag utilitas

Kabag keuangan

Kabag umum

Kasi lab

Kasi proses

Kasi utilitas

Kasi pemasaran

Kasi admin

Kasi keamanan

Kasi personalia

Direktur utama

Kasi pemeliharaan

TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK ETILEN OKSIDA DARI ETILEN MELALUI PROSES OKSIDASI UDARA KAPASITAS 55.000 TONTAHUN