TUGAS AKHIR - Prarancangan pabrik tricresyl phosphate dari cresol dan phosphorus oxychloride kapasitas 20.000 ton/tahun

TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK

TRICRESYL PHOSPHATE DARI CRESOL DAN PHOSPHORUS OXYCHLORIDE

KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN

Oleh :

1. HERU MARANTIKA

NIM : I 1507030

2. NANANG DRIYATMONO

NIM : I 1503034

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013

commit to user

Segala puji syukur kepada Allah SWT, hanya karena rahmat dan ridho-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan

Pabrik Tricresyl Phosphate dari Cresol dan Phosphorus Oxychloride Kapasitas 20.000 Ton/Tahun ”.

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah.

2. YC. Danarto, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I dan Wusana Agung Wibowo, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir.

3. Inayati, S.T., M.T., Ph.D selaku pembimbing akademik.

4. Dr. Sunu H. Pranolo selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS.

5. Segenap Civitas Akademika atas semua bantuannya.

6. Teman-teman mahasiswa Teknik Kimia FT UNS khususnya angkatan 07. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna. Oleh karena itu,

penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian.

Surakarta, Maret 2013

Penulis

commit to user

6.2 Penentuan Modal Tetap (Fixed Capital Investment) ................... 106

6.3 Penentuan Modal Kerja (Working Capital Investment) ............... 107

6.4 Biaya Produksi ........................................................................... 108

6.5 Keuntungan (Profit) ................................................................... 109

6.6 Analisa Kelayakan ..................................................................... 110

Daftar Pustaka .............................................................................................. 114 Lampiran

commit to user

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Grafik perkembangan impor TCP di Indonesia .........................

Gambar 1.1. Gambar pemilihan lokasi pabrik ...............................................

Gambar 2.1. Diagram Alir Kualitatif .............................................................

Gambar 2.2. Diagram Alir Kuantitatif ...........................................................

Gambar 2.3. Diagram Alir Proses..................................................................

Gambar 2.4. Tata Letak Pabrik ......................................................................

Gambar 2.5. Tata Letak Alat Proses ..............................................................

Gambar 5.1. Struktur Organisasi Perusahaan .................................................

Gambar 6.1. Grafik indeks CEP fungsi tahun ................................................ 103 Gambar 6.2. Grafik Analisa Kelayakan ......................................................... 112

commit to user

INTISARI

Heru Marantika Afriyadi, Nanang Driyatmono, 2013, Prarancangan Pabrik Tricresyl Phosphate dari Cresol dan Phosphorus Oxychloride Kapasitas 20.000 ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Tricresyl Phosphate untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, digunakan sebagai plasticizer (bahan pelunak), pelarut bahan selulosa asetat maupun cable coating (pelapis kabel), gasoline aditif, lubricant (bahan pelumas)

Pabrik Tricresyl Phosphate dari Cresol dan Phosphorus Oxychloride Kapasitas 20.000 ton/tahun direncanakan beroperasi pada tahun 2017 selama 330 hari per tahun. Reaksi pembentukan Tricresyl Phosphate dilakukan dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) dengan pendingin air. Reaksi berlangsung pada fase cair-cair, sifat reaksi eksotermis irreversible, dengan kondisi operasi non

adiabatic isothermal pada 150 0 C, 3,5 atm dengan konversi 85%.

Tricresyl Phosphate dihasilkan dari reaksi antara Cresol dan Phosphorus Oxychloride dengan hasil samping Asam Chlorida 37%. Kebutuhan Cresol sebesar 23.529 ton/tahun dan Phosphorus Oxychloride sebesar 10.490 ton/tahun. Produk samping Asam klorida 37% sebesar 16.080 ton/tahun. Utilitas meliputi penyediaan air yang diperoleh dari PT. Krakatau Tirta Industri (PT. KTI). Kebutuhan air sebesar 153.669,060 ton/tahun, penyediaan steam sebesar 22.583,870 ton/tahun, kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan satu buah generator set sebagai cadangan sebesar 44,13 kW dan kebutuhan udara tekan 95

m 3 /jam. Pabrik ini didirikan di Kawasan Industri Cilegon, Banten dengan jumlah karyawan sebanyak 163 orang. Pabrik Tricresyl Phosphate memerlukan modal tetap sebesar Rp. 312.614.810.578,00 dan modal kerja sebesar Rp. 213.857.436.206,00. Dari analisis ekonomi pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak sebesar Rp. 127.048.676.676,00 per tahun dan setelah dipotong pajak 20% keuntungan mencapai Rp. 101.638.941.341,00 per tahun. Percent Return on Investnent (ROI) sebelum pajak 40,64% dan setelah pajak 32,51%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 1,97 tahun dan setelah pajak 2,35 tahun. Break Event Point (BEP) sebesar 50,06%. Shut Down Point (SDP) sebesar 34,08%. Discounted Cash Flow (DCF) terhitung sebesar 23,23%. Dari hasil evaluasi ekonomi tersebut, dapat disimpulkan bahwa pabrik Tricresyl Phosphate dengan kapasitas 20.000 ton/tahun layak untuk dipertimbangkan untuk direalisasikan pembangunannya.

commit to user

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik

Pada era global seperti sekarang ini, pembangunan di sekitar industri mengalami perkembangan yang sangat pesat. Salah satunya pembangunan di sub sektor industri kimia, yaitu industri bahan polimer yang menghasilkan berbagai jenis produk plastik, serat sintetis, karet sintetis, dan sebagainya.. Seiring dengan pesatnya perkembangan industri khususnya industri plastik kebutuhan akan plasticizer seperti TCP semakin meningkat mengikuti perkembangannya.

Tricresyl Phosphate (TCP) merupakan senyawa organik dengan rumus molekul (CH 3 C 6 H 4 O) 3 PO yang digunakan sebagai plasticizer (bahan pelunak), pelarut bahan selulosa asetat sebagai cable coating (pelapis kabel), gasoline aditif dan lubricant (bahan pelumas).

Saat ini di Indonesia belum memiliki yang menghasilkan TCP. Selama ini TCP masih di impor dari Amerika dan Jepang. Dalam perancangan ini digunakan Cresol dan Phosphorus Oxychloride (POCl 3 ) sebagai bahan baku untuk TCP.

Dengan diproduksinya TCP diharapkan bisa memenuhi kebutuhan TCP di Indonesia. Disamping itu dengan didirikan pabrik TCP dapat membuka lapangan kerja baru dan diharapkan dapat memacu berdirinya

commit to user

pabrik-pabrik lain yang menggunakan TCP . Kehadiran pabrik TCP di Indonesia akan mendatangkan beberapa keuntungan, antara lain :

1. Menghemat devisa negara, produk TCP segera mungkin dapat memenuhi

kebutuhan dalam

negeri sehingga mengurangi ketergantungan impor.

2. Mendukung berkembangnya pabrik kimia lain yang menggunakan TCP sebagai bahan baku.

3. Membantu usaha alih teknologi karena pabrik yang didirikan memerlukan banyak tenaga ahli dan terdidik.

4. Membuka lapangan kerja baru, sehingga menurunkan tingkat pengangguran dan kemiskinan.

5. Selain itu pendirian pabrik ini bertujuan untuk diversifikasi produk menjadi bahan yang mempunyai nilai ekonomi yang tinggi sehingga akan menunjang pendapatan negara.

1.2. Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik

Ada beberapa pertimbangan dalam pemilihan kapasitas pabrik TCP. Penentuan kapasitas pabrik TCP dengan pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut :

1. Prediksi kebutuhan TCP Dengan semakin berkembangnya industri plastik, maka untuk kebutuhan TCP diperkirakan akan terus menimgkat. Data import TCP menurut data statistik dari tahun 2007-2011 disajikan pada Tabel 1.1.

commit to user

Tabel 1.1 Data kebutuhan impor TCP

Tahun

Import (ton)

15.772,25 Sumber : UNdata, 2012

Gambar 1.1 Grafik perkembangan impor TCP di Indonesia Dari data pada Tabel 1.1 di atas, didapatkan persamaan regresi

linier Y = 1.318,466x – 2.628.759,332 , sehingga diperoleh perkiraan

commit to user

kebutuhan TCP pada tahun 2017 sebesar 23.994,26 ton/tahun. Maka dari itu untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri ditetapkan kapasitas pabrik sebesar 20.000 ton/tahun.

2. Ketersediaan Bahan Baku Untuk menjamin kontinuitas produksi pabrik bahan baku harus mendapat perhatian serius secara periodik dalam jumlah yang cukup. Bahan baku yang digunakan dalam proses pembuatan TCP adalah Cresol

dan POCl 3 . Bahan baku Cresol diperoleh dari PT. Anugerah Niaga Mandiri

yang memiliki kapasitas 35.000 ton pertahun sedangkan POCl 3 masih diimpor dari Great Lake Chemical, Nitro, USA yang memiliki kapasitas 30.000 ton per tahun .

Dari data produksi dunia diketahui bahwa kapasitas produksi Cresol sebesar 175.000 ton per tahun sedangkan POCl 3 sebesar 47.000 ton per tahun. Lalu kebutuhan bahan baku untuk memenuhi kapasitas produksi TCP 20.000 ton per tahun yaitu Cresol sebesar 23.529 ton per tahun dan

POCl 3 sebesar 10.490 ton per tahun. Dengan data-data diatas maka dapat disimpulkan bahwa kapasitas produksi bahan baku dapat memenuhi kebutuhan pabrik TCP.

3. Kapasitas Komersial Dalam menentukan besar kecilnya kapasitas pabrik TCP yang akan dirancang, harus mengetahui dengan jelas kapasitas pabrik yang sudah

commit to user

beroperasi dalam pembuatan TCP . Pabrik TCP yang telah berdiri adalah di China, pada tahun 1985 dengan kapasitas produksi mencapai 800-1.000 ton per tahun, Negara Jepang pada tahun 1984 dengan kapasitas produksi mencapai 33.000 ton per tahun, dan USA pada tahun 1977 dengan kapasitas produksi mencapai 54.000 ton per tahun.

Berdasarkan data pabrik yang telah ada maka dipilih kapasitas rancangan 20.000 ton/tahun. Dengan kapasitas tersebut diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri.

1.3. Penentuan Lokasi Pabrik

Penentuan lokasi suatu perusahaan sangat penting dalam perancangan pabrik karena hal ini berhubungan langsung dari nilai ekonomis pabrik yang akan dibangun. Pabrik TCP ini direncanakan akan dibangun di daerah Cilegon, Banten. Ada beberapa faktor yang harus diperhatikan untuk menentukan lokasi pabrik yang akan dirancang secara teknis dan ekonomis menguntungkan.

1. Faktor Primer

a. Penyediaan bahan baku

Kriteria penilaian dititik beratkan pada kemudahan memperoleh bahan baku. Dalam hal ini, bahan baku Cresol diperoleh dari PT Anugrah Niaga Mandiri, Jakarta sedangkan POCl 3 diimpor dari Great Lake Chemical, Nitro, USA yang memiliki

commit to user

kapasitas 30.000 ton per tahun. Dipilih Cilegon karena dekat dengan bahan baku dan dekat dengan pelabuhan.

b. Pemasaran Produk

Faktor yang perlu diperhatikan adalah letak wilayah pabrik yang membutuhkan TCP dan jumlah kebutuhannya. Daerah Cilegon merupakan daerah yang strategis untuk pendirian suatu pabrik karena banyak berdiri pabrik polimer dan plastik seperti PT. Dow Polymer Indonesia, PT Tripolyta Indonesia, PT. Polypet Karyapersada, sehingga lokasinya cukup strategis untuk didirikan sebuah industri, TCP.

c. Sarana transportasi

Sarana transportasi sangat penting bagi suatu industri. Cilegon merupakan kawasan industri yang di dalam areal ini telah tersedia jalur transportasi yang lengkap mulai dari jalan raya, kereta api dan pelabuhan kapal. Dekatnya lokasi pabrik dengan fasilitas transportasi diharapkan pemasokan bahan baku dan pemasaran hasil produksi tidak akan mengalami kesulitan.

d. Tenaga Kerja

Tersedianya tenaga kerja yang trampil mutlak diperlukan untuk menjalankan mesin-mesin produksi. Tenaga kerja dapat direkrut dari daerah Cilegon dan sekitarnya.

commit to user

e. Penyediaan Utilitas

Perlu diperhatikan sarana-sarana pendukung seperti tersedianya air, listrik, dan sarana lainnya sehingga proses produksi dapat berjalan dengan baik. Sebagai suatu kawasan industri yang telah direncanakan dengan baik maka unit penyediaan air diambil dari PT KTI yang dekat dengan lokasi pabrik TCP sedangkan unit penyediaan listrik diambil dari PLN dan generator sebagai cadangan.

2. Faktor Sekunder

a. Perluasan areal pabrik

Cilegon memiliki kemungkinan untuk perluasan pabrik karena mempunyai areal yang cukup luas. Hal ini perlu diperhatikan karena dengan semakin meningkatnya permintaan produk akan menuntut adanya perluasan pabrik.

b. Lahan

Faktor ini berkaitan dengan rencana pengembangan pabrik lebih lanjut. Cilegon merupakan suatu kawasan industri sehingga lahan-lahan di daerah ini telah disiapkan untuk pendirian dan pengembangan suatu pabrik, sehingga kemungkinan pengembangan suatu pabrik tidak menjadi persoalan.

Dari pertimbangan faktor-faktor diatas, maka dipilh daerah Cilegon propinsi Banten sebagai pendirian pabrik TCP.

commit to user

Gambar 1.2 Gambar Pemilihan Lokasi Pabrik

1.4 Tinjauan Pustaka

1.4.1 Macam-macam proses pembuatan TCP

Menurut Faith Keyes, (1957), TCP dapat dibuat melalui beberapa proses berdasarkan bahan baku yang digunakan. Berdasarkan bahan baku

ada 2 proses komersial yang dipakai untuk memproduksi TCP yaitu :

1. Proses dengan bahan baku Cresol dan PCl 5 .

2. Proses dengan bahan baku Cresol dan POCl 3 .

Sumber Air (PT KTI )

Lokasi pabrik

commit to user

Uraian kedua proses diatas adalah sebagai berikut :

1. Proses dengan bahan baku Cresol dan PCl 5

Salah satu proses dalam pembuatan TCP adalah dengan mereaksikan senyawa Cresol dan Phosphorus Pentachloride (PCl 5 ).

Reaksinya sebagai berikut :

3CH 3 C 6 H 4 OH + PCl 5 (CH 3 C 6 H 4 O) 3 PCl 2 + 3HCl (CH 3 C 6 H 4 O) 3 PCl 2 +H 2 O (CH 3 C 6 H 4 O) 3 PO + 2HCl Yield yang diperoleh sekitar 85 – 90 % dengan basis berat Cresol.

2. Proses dengan bahan baku Cresol dan POCl 3 .

Proses inilah yang sejauh ini diketahui sebagai proses yang dilakukan untuk pabrikasi. Reaksinya sebagai berikut :

3CH 3 C 6 H 4 OH + POCl 3 (CH 3 C 6 H 4 O) 3 PO + 3HCl

yield yang diperoleh sebesar 85 % dengan basis berat Cresol.

Kelebihan dari proses ini adalah :

a. Harga bahan baku POCl 3 lebih murah dibandingkan dengan menggunakan bahan baku PCl 5 .(www.alibaba.com, 2013)

b. Tidak membutuhan air untuk reaksi sehingga lebih efisien.

c. Proses ini sudah banyak digunakan dalam pabrik TCP .

commit to user

1.4.2 Kegunaan Produk

Produk TCP banyak digunakan dalam industri kimia antara lain digunakan dalam :

1. Indutri plastik pembungkus makanan

2. Indutri plastik transparan

3. Indutri pelumas dan zat aditif pada minyak pelumas

4. Industri pelapis kabel (cable coating)

5. Industri cairan tahan api

6. Sebagai anti oksidan dan stabilizer dalam indutri plastik

1.4.3 Sifat Fisika dan Kimia dari Bahan Baku dan Produk

1.4.3.1 Bahan Baku

1. Cresol ( C 7 H 8 O)

Sifat fisika (ChemicalLAND21,2012) :

Berat Molekul

: 108,14 kg/kgmol

: 1,01 gr/cm 3

Titik lebur normal

: 23,96 o C

Titik didih normal

: 201,45 o C

Viskositas

: 6,13 cP

Temperatur kritis

: 424,4 o C

commit to user

Tekanan kritis

: 50 atm

Sifat kimia (Kirk and Othmer, 1994) :

a. Hidrogenasi CH 3 C 6 H 4 OH + 3H 2 CH 3 C 6 H 10 OH

b. Oksidasi CH 3 C 6 H 4 OH + O 2 CH 3 C 6 H 3 O 2 +H 2 O

c. Subtitusi Cresol dengan halogen CH 3 C 6 H 4 OH + Br 2 CH 3 C 6 H 4 OBr

d. Nitrasi

CH 3 C 6 H 4 OH + HNO 3 CH 3 C 6 H 4 ONO 2 +H 2 O

2. POCl 3 Sifat fisika (ChemicalLAND21,2012):

Berat Molekul

: 153,33 kg/kgmol

: 1,645 gr/cm 3

Titik leleh normal

: 1,25 o C

Titik didih normal

: 185,8 o C

Viskositas

: 1,11 cP

Temperatur kritis

: 390 o C

Tekanan kritis

: 76 atm

commit to user

Sifat kimia (Kirk and Othmer, 1994) :

a. POCl 3 bereaksi dengan Cresol membentuk TCP dan HCl Reaksi :

3CH3C6H4OH + POCl 3 (CH3C6H4O)3PO + 3HCl

b. POCl 3 dalam air akan terurai atau terhidrolisis Reaksi :

POCl 3 + 3H 2 O

3 PO 4 + 3 HCl

1.4.3.2 Produk

1. Tricresyl Phosphate (TCP) (ChemicalLAND21,2012) Rumus Molekul

:C 21 H 21 O 4 P

Berat Molekul

: 368,37 kg/kgmol

: 1,185 gr/cm 3

Titik leleh normal

: < -40 o C

Titik didih normal

Temperatur kritis

: 625 o C

Tekanan kritis

: 12 atm

commit to user

2. Asam Klorida (HCl) (Kirk and Othmer, 1994) Sifat fisika :

Berat Molekul

: 36,47 kg/kgmol

: 1,18 gr/cm 3

Titik leleh normal

: -30 o C

Titik didih normal

Temperatur kritis

: 158,9 o C

Tekanan kritis

: 82,51 atm

Sifat kimia :

a. HCl bereaksi dengan metanol pada suhu 340-350 o

C membentuk

metil klorida : Reaksi : CH 3 OH + HCl CH 3 Cl + H 2 O

b. The Deacon Process Oksidasi fase uap dengan udara/oksigen dengan katalis mangan pada

suhu optimum 430 – 475 o C Reaksi : 4HCl + O 2 2Cl 2 + 2H 2 O

c. Reaksi dengan zat pengoksidasi

HCl dan O 2 bereaksi dalam keadaan gas menghasilkan klorin

Reaksi : HCl + O 2 2Cl 2 +H 2 O

commit to user

1.4.3.3 Bahan Pembantu

1. Natrium Hidroksida (NaOH) (ChemicalLAND21,2012)

Sifat fisika : Berat Molekul

: 40 kg/kgmol

: 2,13 gr/cm 3

Titik leleh normal

: 318 o C

Titik didih normal

: 1390 o C

Kelarutan dalam air

: 111 gr / 100 ml (20 o C)

Panas kelarutan dalam air : -44,45 kJ/mol Sifat kimia :

a. NaOH bereaksi dengan HCl membentuk natrium klorida dan air

Reaksi : NaOH + HCl NaCl + H 2 O

b. NaOH bereaksi dengan CO 2 membentuk natrium karbonat dan air

Reaksi : 2 NaOH + CO 2 Na 2 CO 3 +H 2 O

commit to user

1.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum

Diskripsi Proses :

Reaksi pembentukan TCP merupakan reaksi antara Cresol dan POCl 3 yaitu suatu reaksi subtitusi ion hydrogen dengan gugus PO dari POCl 3 . Mekanisme penggantian ion hidrogen dengan gugus PO dapat berlangsung dengan baik. Dengan adanya reaksi subtitusi tersebut akan terbentuk asam klorida (HCl) sebagai hasil samping. Reaksi terjadi dalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB). Menurut Faith Keyes, 1957, reaksi bersifat eksotermis dengan reaksi:

3CH 3 C 6 H 4 OH (l) + POCl 3(l)

(CH 3 C 6 H 4 O) 3 PO (l) + 3HCl (aq)

commit to user

BAB II DESKRIPSI PROSES

2.1 Spesifikasi bahan baku dan produk

2.1.1 Spesifikasi bahan baku

Cresol (PT. Anugrah Niaga Mandiri, 2011 )

Rumus Molekul

:C 7 H 8 O

Berat Molekul

: 108,14 kg/kgmol

: max 1 % berat

- Xylenol

: max 12 % berat

POCl 3 (PT. Charleston Chemical, 2011 ) Wujud

: Cair

Kemurnian

: 99,9 % berat Impuritas PCl 3 : 0,1 % berat

Densitas

: 1,645 gr/cm 3

Viskositas

: 1,11 cP

commit to user

2.1.2 Spesifikasi produk Produk utama

TCP (PT. Triveni Interchem ltd., 2011 )

Rumus Molekul

:C 21 H 21 O 4 P

Berat Molekul

: 368,37 kg/kgmol

: 1 % berat cresol

Densitas

: 1,185 gr/cm 3

Titik leleh

: < -40 o C (pada tekanan 1 atm)

Titik didih

: 240 o C (pada tekanan 1 atm)

Viskositas

: 2,21 cP

Temperatur kritis

: 625 o C

Tekanan kritis

: 12 atm

Produk samping Asam Klorida (PT. Tahoma Mandiri, 2011 )

Rumus Molekul

: HCl

Berat Molekul

: 36,47 kg/kgmol

commit to user

: 1,18 gr/cm 3

Titik leleh

: -30 o C (pada tekanan 1 atm)

Titik didih

: 61 o C (kadar 37%, pada tekanan 1 atm)

Viskositas

: 0,199 cP

Temperatur kritis

: 158,9 o C

Tekanan kritis

: 82,51 atm

2.1.3 Spesifikasi bahan pembantu

Natrium Hidroksida (NaOH) (PT. Tahoma Mandiri, 2011)

Berat Molekul

: 40 kg/kgmol

: - 98% berat NaOH

- 2% berat H 2 O

Densitas

: 2,13 gr/cm 3

Titik leleh

: 318 o C (pada tekanan 1 atm)

Titik didih

: 1390 o C (pada tekanan 1 atm)

commit to user

Kelarutan dalam air

: 111 gr / 100 ml (20 o C)

Panas kelarutan dalam air : -44,45 kJ/mol

2.2 Konsep proses

2.2.1 Dasar reaksi

TCP merupakan hasil dari reaksi antara Cresol dan POCl 3 yang terjadi pada fase cair. Menurut US Patent 2870192 reaksi ini berlangsung pada suhu 150 o

C. Waktu reaksi yang dibutuhkan adalah 2,5 jam. Selain produk TCP juga terbentuk hasil samping HCl, karena terjadi pergantian ion hidrogen dengan gugus PO.

Reaksinya adalah sebagai berikut:

3CH 3 C 6 H 4 OH (l) + POCl 3(l)

(CH 3 C 6 H 4 O) 3 P (l) + 3HCl (Aq)

2.2.2 Mekanisme reaksi

3CH 3 C 6 H 4 OH (l) + POCl 3(l)

(CH 3 C 6 H 4 O) 3 P (l) + 3HCl (Aq)

commit to user

2.2.3 Kondisi operasi

Menurut US Patent 2870192 , kondisi operasi pada perancangan pabrik TCP ini adalah sebagai berikut:

3. Kondisi Operasi

= isothermal

2.2.4 Tinjauan termodinamika

Reaksi pembentukan, TCP ditinjau dari segi termodinamika adalah sebagai berikut (Yaws, 2003) : Tabel 2.1 Daftar ∆H 298 setiap komponen

Komponen ∆H 298 (kkal/mol)

-123,34

POCl 3 -558,50

C 21 H 21 O 4 P -851,00

HCl

-92,30

commit to user

Reaksi :

3CH 3 C 6 H 4 OH + POCl 3 21 C H 21 O 4 P + 3HCl ∆H 298 = Σ ∆H produk - Σ ∆H reaktan

{Σ ∆H o 298 (C 21 H 21 O 4 P) + 3(∆H o 298 HCl)} – {3(∆H o 298 C 7 H 8 O)

+ ∆H o 298 POCl 3 )} = - 1316,38 kkal/mol = - 1316,38 kkal/kmol

Dari perhitungan di atas dapat diambil kesimpulan bahwa reaksi antara Cresol dan POCl 3 untuk mernghasilkan TCP adalah reaksi eksotermis,

karena harga ∆H o f bernilai negatif. Untuk mengetahui sifat reaksi searah atau bolak-balik dapat dilihat

dari harga kesetimbangan kimia yang dipengaruhi oleh energi bebas Gibbs, (Yaws, 2003).

Tabel 2.2 Daftar ∆G o 298 setiap komponen

Komponen ∆G o 298 (kkal/mol)

-40,54

POCl 3 -512,90

C 21 H 21 O 4 P -1350,82

HCl

-95,30

commit to user

∆G reaksi = Σ ∆G produk - Σ ∆G reaktan { Σ ∆G o 298 (C 21 H 21 O 4 P) + 3(∆G o 298 HCl)} – {3(∆G o 298 C 7 H 8 O)

+ ∆G o 298 POCl 3 )} = - 1002,20 kkal/kmol ∆G o = - RT ln K

Suhu operasi = 150 o C = 423 K

x 4,747 x

-157,01

ln K 423 – ln 4,747 x 10 175 = -157,01

ln K 423 – 404,5089

= -157,01

ln K 423 = 247,499

commit to user

K 423

= 3,0722 x 10 107

Berdasarkan perhitungan di atas, diperoleh harga K untuk reaksi tersebut sangat besar yaitu 3,0722 x 10 107 , sehingga reaksinya berjalan ke kanan (irreversible).

2.2.5 Tinjauan kinetika reaksi

Menurut Kirk Othmer, 1976, reaksi pembentukan TCP dari Cresol dan POCl 3 merupakan reaksi orde 2. Reaksinya adalah sebagai berikut:

3CH 3 C 6 H 4 OH (l) + POCl 3 (l)

(CH 3 C 6 H 4 O) 3 P (l) + 3HCl (aq) (1)

Sehingga kecepatan reaksi tersebut dapat dinyatakan dengan persamaan: (2)

Konstanta kecepatan reaksi kimia

Persamaan neraca massa komponen A Input – output – yang bereaksi = ACC

F v .C AO –F v .C A – [(-r A )V] = 0

(-r A ) = k.C A .C B (-r A ) = k.C A0 .(1-x A ) (C B0 -C A0 .x A )

Jika

, maka persamaan menjadi:

commit to user

(-r A ) = k.C A0 2 .(1-x A ) (M - x A )

Konversi (x A ) reaksi pembentukan TCP dari Cresol dan POCl 3 menurut US Patent 2870192 sebesar 85 % .

Waktu tinggal ( τ ) 150 menit dan kondisi operasi suhu 150 o

C (423 K),

tekanan 3,5 atm, maka nilai konstanta kecepatan reaksi (k) dapat ditentukan k = 0,16342 L/Kmol.sec. .

2.2.6 Langkah proses

Proses pembentukan TCP secara garis besar dibagi menjadi 4 tahapan, yaitu:

1. Tahap penyimpanan bahan baku

Cresol cair dengan konsentrasi 87% disimpan dalam tangki penyimpanan Cresol (T-02) pada suhu 30 0 C dan tekanan 1 atm. POCl 3 dengan konsentrai 99,9% disimpan dalam tangki penyimpanan POCl 3 (T-01) juga pada suhu 30 0 C dan tekanan 1 atm. Kondisi ini dipilih karena pada suhu dan tekanan tersebut bahan baku berada pada kondisi cair dan tidak memerlukan peralatan tambahan dalam penyimpanan bahan baku, misal HE atau pompa vakum.

commit to user

2. Tahap persiapan bahan baku

Tahap penyiapan bahan baku ini dimaksudkan untuk mempersiapkan bahan baku agar sesuai dengan kondisi reaktor. Bahan baku Cresol cair yang berasal dari tangki Cresol (T-02) digabung dengan recycle dari menara destilasi (MD) menuju reaktor (R-01) dengan menggunakan pompa (P-04). Pada saat

yang sama POCl 3 dari tangki (T-01) dialirkan juga reaktor (R-01)

dengan pompa (P-03).

3. Tahap pembentukan produk

Proses pembentukan TCP terjadi dalam reaktor (R-01) dan reaktor (R-02) berpengaduk dengan kondisi operasi suhu 150 0 C dan tekanan 3,5 atm. Pada reaktor RATB dilengkapi dengan pengaduk sehingga suhu, komposisi dan tekanan di dalam reaktor uniform . Reaktor dilengkapi dengan pendingin jaket agar proses berjalan secara isothermal walaupun reaksinya eksotermis. Sebelum masuk reaktor bahan baku Cresol dipanaskan dengan

HE-02 dan POCl 3 dipanaskan dengan HE-01. Gas-gas yang keluar dari reaktor dikondensasikan di dalam kondensor parsial (CP-01) dan (CP-02), lalu hasilnya ditampung sementara dalam accumulator (Ac-01) dan (Ac-02) kemudian dialirkan kembali ke reaktor (R-01) dengan pompa (P-06) dan reaktor (R-02) dengan pompa (P-07). Sedangkan gas yang tidak terkondensasi yaitu HCl mengalir ke absorber (Ab). Didalam absorber (Ab), HCl

commit to user

akan diserap dengan air sehingga diperoleh larutan dengan konsentrasi 37%. Produk ini selanjutnya disimpan dalam tangki HCl (T-04) sebagai produk samping.

4. Tahap pemurnian produk

Tahap pemurnian produk dilakukan untuk menghilangkan impuritas yang terkandung dalam crude produk. Di sini crude produk dilakukan proses pencucian dalam tangki Netralizer (N). Proses pencucian dimaksudkan untuk menghilangkan kandungan asam dengan menggunakan NaOH 2% dari mixer (M).

Reaksi yang terjadi adalah :

HCl + NaOH NaCl + H 2 O (6) Setelah kandungan asam dinetralisasi dalam Netralizer (N),

kemudian campuran ini dipisahkan antara yang dapat larut dalam air dan yang tidak larut dalam air dengan menggunakan dekanter (Dc). Hasil atas dari dekanter (Dc) kemudian dikirim ke UPL (Unit Pengolahan Limbah) sedangkan hasil bawah dari dekanter (Dc) dimasukkan ke dalam HE-03 dengan menggunakan pompa (P-11), selanjutnya masuk ke dalam menara destilasi (MD) untuk dilakukan proses pemurnian. Pengolahan lanjut terjadi dalam menara destilasi (MD) yang beroperasi dalam tekanan 1 atm. Uap yang keluar dari puncak menara dikondensasikan dalam kondensor (Cd) dan hasilnya ditampung sementara dalam

commit to user

accumulator. Dari dalam accumulator, sebagian kondesor dipompa dengan pompa (P-13) menuju ke menara destilasi (MD) sebagai refluks dan sebagian lagi di recycle ke reaktor. Produk TCP yang merupakan produk bawah menara destilasi (MD) mengalir ke reboiler (Rb). Didalam reboiler (Rb), sebagian cairan TCP diuapkan kembali sedangkan sebagian lagi didinginkan didalam cooler (Co-01) dan selanjutnya disimpan dalam tangki penyimpanan produk TCP (T-03).

2.3. Diagram Alir Proses

Diagram alir proses dapat dilihat pada Diagram Alir Proses Pra Rancangan Pabrik TCP Kapasitas 20.000 ton per tahun

2.3.1. Diagram Alir Kualitatif

Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada Gambar 2.1

2.3.2. Diagram Alir Kuantitatif

Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada Gambar 2.2

2.3.3. Diagram Alir Proses

Diagram alir proses dapat dilihat pada Gambar 2.3

C Arus 8

C Absorber

Arus 9

P = 1 atm

Kapas P P T c.

T= 30 o

hos

rar ugas id

P= 1 atm

T= 12,5

C Arus 7

phor anc

Arus 2

P= 1 atm

A T=30 o C itas ang k

20 hi

T=30 o C us

C T = 12,5 o C P = 1 atm

P = 1 atm

O an r

T = 12,5 o

.000 x yc P

T=83 Condenser o C abr on/ T Arus 10 lor P= 1 atm

T=247 o C ah CP

UPL

T =150 o C T=150 C

Arus 16 T=33 o C

P =3,5 atm

P= 3,5 atm

T = 30 it C T=12,5 C P=1 atm

t Arus 20

i Cr

P = 1 atm o

u e T=12,5 o C Arus 1

P=3,5 atm

ser

P=3,5 atm

Arus 21 T=83 o C

T=83 o C Arus

T=150 o C Arus 13

P= 1 atm

17 P= 1 atm

T = 150 o C P=3,5 atm

P = 3,5 atm

d ig ilib .u

Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif

a 28

c. id

HCl :0,754

.u n

H 2 O :1.279,13

Arus 8

C 7 H 8 O :2.584,67

C 6 H 6 O :29,71

Absorber

Arus 9

Kapas 10 P P

hos rar ugas T c.

C 8 H O :356,51

H 2 O :1.279,13

HCl :754,11

phor anc

Arus 2

itas A

us ang NaOH :266,21 2 hi k

H O :12.783,48

HCl :201,23 Arus 12

yc P abr

C 7 H 8 O :389,41

on/ T Arus 10 lor C 8 H 10 O :356,51

Condenser

C 6 H 6 O :29,71

H 2 O :12.790,36

C 7 H 8 O :71,61

C 7 H 8 O:12,95

C 6 H 6 O :1,21

H 3 PO 3 :381,38

C 7 H 8 O :63,29

C 6 H 6 O :2,65

UPL

dar

C 8 H 10 O :6,19

C 7 H 8 O :12,95

H 3 PO 4 :0,83

C 21 H 21 O 4 P

POCl it 3 t :1.323,23 PCl :0,85

C 8 H 10 O :13,98

C 7 H 8 O :71,61

:208,19

POCl 3 :249,69

C 6 H 6 O :2,65 POCl 3 :70,33

C 6 H 6 O :1,21

Arus 16 NaOH :260.99

C 8 H 10 O :13,98

PCl 3 :0,56

C 8 H 10 O :6,19 H 2 O :12.788,70

Arus 20

i Cr

PCl 3 o : 1,38

21 H 21 O 4 P :0,54

POCl 3 :249,69

C 21 H 21 O 4 P :0,31

C 21 H 21 O 4 P :0,54

C 7 H 8 O :389,41

C 7 H 8 O :992,33

C 6 H 6 O :29,71

8 10 O :356,51

C H Arus

C 7 H 8 O :88,54

Arus 19

C 7 H 8 O :25,25

C 6 H 6 O :29,71

C 21 H 21 O 4 P :2.500,00 C 8 H 10 O :356,51

Arus 3

C 8 H 10 O :356,51

Arus 13

17 C 21 H 21 O 4 P :2.708,19

POCl 3 :327,10

H 2 O :12.790,36

C 21 H 21 O 4 P :2708,19

C 21 H 21 O 4 P:2.708,19

C 21 H 21 O 4 P

HCl :3,45

H 3 PO H 3 3 PO 4 :0,83

:381,38

:2.088,11

d ig ilib .u n

HCl :4,32

Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif

a 29

c. id

commit to user

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas

2.4.1 Neraca Massa

1. Kapasitas perancangan = 20.000 ton/tahun

2. Waktu operasi dalam 1 tahun

= 330 hari

3. Kapasitas perancangan per jam :

1 hari x 330 hari

= 2.525,2525 kg/jam

Tabel 2.3 Neraca Massa Reaktor ( R-01 )

Komponen

Masuk, kg/jam

Keluar, kg/jam

Arus 3 Arus 4

HCl 4,327 553,875 Sub total

1.324,616

3.242.370

339,334 4.013,111 893,210

Total

4.906,320

commit to user

Tabel 2.4 Neraca Massa Reaktor ( R-02 )

Komponen

Masuk, kg/jam

Keluar, kg/jam

201,233 3,449 Sub total

4.013,111

95,459

292,820 3.815,750

Total

4.108,670

commit to user

Tabel 2.5 Neraca Massa Kondenser Parsial 1

Komponen

Masuk, kg/jam

Keluar, kg/jam

Arus 4

Arus 5 Arus 6

Sub Total

893,209 339,334 553,875

Total

893,209

commit to user

Tabel 2.6 Neraca Massa Kondenser Parsial 2

Komponen

Masuk, kg/jam

Keluar, kg/jam

Arus 10

Arus 11 Arus 12

Sub Total

Tabel 2.7 Neraca Massa Mixer

Komponen

Masuk,kg/jam

Keluar, kg/jam

Sub total

12.783,480 266,213

13.049,693

Total

13.049,693

commit to user

Tabel 2.8 Neraca Massa Netralizer

Komponen

Masuk,kg/jam

Keluar, kg/jam

C 21 H 21 O 4 P 2.708,194

H 3 PO 3 381,376

H 3 PO 4 0,828

NaCl

209,064

Sub Total 3.815,754 13.049,693

16.865,449

Total

16.865,449

commit to user

Tabel 2.9 Neraca Massa Dekanter

Komponen

Masuk, kg/jam

Keluar, kg/jam

H 3 PO 3 12.790,363

381,376

H 3 PO 4 0,829

Sub Total

Tabel 2.10 Neraca Massa Menara Destilasi

Komponen

Masuk, kg/jam

Keluar, kg/jam

Arus 19

Arus 20 Arus 21

Sub total

2.796,737 271,484 2.525,252

Total

2.796,737

commit to user

Tabel 2.11 Neraca Massa Menara Absorber

Komponen

Masuk,kg/jam

Keluar, kg/jam

Sub total

Tabel 2.12 Neraca Massa Total

Komponen

Arus Masuk (kg/jam)

Arus keluar (kg/jam) Arus 1

Arus 18 Arus 21

356,506 POCl 3 1.323,230 PCl 3 1,386

H 3 PO 3 381,376

H 3 PO 4 0,829 NaCl

209,064

Sub Total 1.324,616 3.242,370 1.279,132 12.783,480 266,213 2.030,369 14.068,712 2.525,252 Total

18.624,333

commit to user

2.4.2. Neraca Panas

Tabel 2.13 Neraca Panas Reaktor 1

Komponen

Masuk, kJ/jam

Keluar, kJ/jam

Arus 3 Arus 4

2.144,143 55.318,339 Sub total

6.755,792 122.472,328

61.300,033

947.443,015 116.804,802 Panas reaksi

877.865,717

Panas laten

208,794 Beban pendingin

4.354,863

Total

1.068.393,885

commit to user

Tabel 2.14 Neraca Panas Reaktor 2

Komponen

Masuk, kJ/jam

Keluar, kJ/jam

20.098,211 1.709,228 Sub total

947.443,015

16.048,683

36.944,205 1.067.184,091 Panas reaksi

506.153,015

Panas laten

208,794 Beban

pendingin

349.258,924

Total

1.453.496,015

commit to user

Tabel 2.15 Neraca Panas Netralizer

Komponen

Masuk,kg/jam

Keluar, kg/jam

H 2 O 423.513,692 3.122.880,992

19.385,272 Sub Total

887.184,090

426.470,269 3.528.909,704 Panas reaksi

2.215.225,343

Total

3.528.909,704

commit to user

Tabel 2.16 Neraca Panas Dekanter

Komponen

Masuk,kg/jam

Keluar, kg/jam

24.205,725 Sub Total

3.528.909,704

275.234,127

3.253.675,576

Total

3.528.909,704

commit to user

Tabel 2.17 Neraca Panas Absorber

Komponen

Masuk,kg/jam Keluar, kg/jam Arus 7 Arus 8

Sub total

25,580 74,320

99.980

Panas pelarutan

56,160

Beban pendingin

Tabel 2.18 Neraca Panas Menara Destilasi

Komponen

Masuk, kJ/jam

Keluar, kJ/jam

80.577,407 1.633.529,821 Beban kondersor

62.746,311 Beban Reboiler

93.575,347

Sub total 1.823.696,352 109.205,932 1.651.744,109

Total

1.823.696,352

commit to user

Tabel 2.19 Neraca Panas HE-01

Komponen Panas Masuk, kJ/jam Panas Keluar, kJ/jam

Beban panas

Tabel 2.20 Neraca Panas Kondensor Parsial (CP-01)

Komponen Panas Masuk, kJ/jam Panas Keluar, kJ/jam

65.797,6309 Beban pendingin

86.834,829

Total

201.277,078

commit to user

Tabel 2.21 Neraca Panas Kondensor Parsial (CP-02)

Komponen Panas Masuk, kJ/jam Panas Keluar, kJ/jam

54.231,106 Beban pendingin

Tabel 2.22 Neraca Panas Cooler (Co-01)

Komponen

Panas Masuk, kJ/jam Panas Keluar, kJ/jam

Beban pendingin

1.488.216,444

Total

1.547.346,097

commit to user

Tabel 2.23 Neraca Panas Mixer

Komponen

Panas Masuk, kJ/jam Panas Keluar, kJ/jam

Panas pelarutan

Tabel 2.24 Neraca Panas Total

Panas Masuk, kJ/jam

Panas Keluar, kJ/jam Arus 1

1.488.216,444 Panas reaksi

1.167.388,257 Jaket-01

4.354,863 Panas netralisasi

2.215.225,343 Jaket-02

349.258,924 Panas kelarutan NaOH

254.990,291

Panas kelarutan HCl 56,160

Total

6.960.511,591

commit to user

2.4. Tata Letak Pabrik dan Peralatan

2.4.1. Tata Letak Pabrik

Yaitu letak/kedudukan dari keseluruhan bagian yang ada dalam pabrik, meliputi perkantoran, tempat peralatan proses, tempat bekerja karyawan, tempat penyimpanan bahan baku dan produk, laboratorium, sarana transportasi, tempat sarana penunjang dan tambahan-tambahan lain yang dirancang terutama untuk mendukung kelancaran dari pelaksanaan produksi.

Tujuan dari tata letak pabrik ini adalah untuk penghematan waktu transportasi bahan baku/produk, alat, karyawan dalam area pabrik secara efektif dan efisien sehingga tidak ada area kosong yang dibiarkan tidak berguna, menghemat lahan sehingga hemat biaya investasi dan pajak, pencegahan kecelakaan kerja, memudahkan koordinasi kerja sehingga komunikasi antar bagian menjadi baik.

Faktor-faktor yang harus dipertimbangkan untuk menentukan tata letak pabrik adalah :

1. Ketersediaan lahan/tanah yang ada

2. Tipe bahan baku/produk serta kualitas produk

3. Kemudahan dalam operasi dan proses, kemudahan pemeliharaan alat, kemudahan mengontrol hasil produksi

4. Distribusi bahan baku, produk, utilitas yang tepat dan ekonomis

5. Penempatan alat-alat produksi sehingga aman, selamat, dan nyaman

6. Kebebasan bergerak bagi karyawan dan transportasi dalam pabrik

commit to user

7. Keamanan terhadap bahaya yang timbul akibat proses produksi dalam pabrik

8. Lahan perluasan pabrik

9. Limbah pabrik Tata letak pabrik terdiri dari beberapa bagian, yaitu :

1. Areal proses Areal proses merupakan daerah kegiatan proses pembuatan TCP dan tata letak proses dirancang sedemikian rupa sehingga memudahkan pengiriman bahan baku maupun produk ke penyimpanannya serta memudahkan proses pengawasan dan pemeliharaan terhadap alat-alat proses.

2. Areal penyimpanan Areal penyimpanan meliputi penyimpanan bagi alat-alat proses (suku cadang), bahan baku dan produk.

3. Areal utilitas Areal utilitas merupakan tempat untuk menyediakan keperluan penunjang jalannya proses industri.

4. Areal pemeliharaan Areal ini merupakan tempat melakukan perbaikan dan pemeliharaan terhadap semua peralatan yang dipakai dalam proses.

5. Areal perkantoran dan administrasi Areal ini merupakan pusat kegiatan administrasi dalam mengatur perusahaan sehari-hari.

6. Areal laboratorium.

commit to user

Areal ini merupakan tempat untuk quality control terhadap produk ataupun bahan baku.

7. Areal perluasan pabrik Areal ini merupakan lahan kosong yang disediakan untuk pengembangan pabrik di masa mendatang. Tabel 2.25. Perincian Luas Area Pabrik

Bangunan

Luas, m 2

Pos keamanan

Ruang kontrol

Tangki bahan baku

Tangki produk

Jalan dan taman

Area perluasan

Total

hos rar ugas

phor anc

itas ang k

20 us an .000 O

4 11

Area proses

10. Daerah Utilitas

2. Pos keamanan

11. Daerah Proses

3. Parkir Umum

12. Ruang Kontrol

15. Area Pengembangan

8. K3 dan fire Hidran

Gambar 2.4. Tata Letak Pabrik

c. id

commit to user

2.4.2. Tata Letak Alat Proses

Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan dalam penyusunan tata letak alat adalah :

1. Aliran bahan baku dan produk

2. Cahaya

3. Kemudahan operasi

4. Kemudahan pemeliharaan

5. Keamanan.

Gambar.2.5 Tata Letak Alat Proses

commit to user

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.1. Reaktor

Tabel 3.1 Spesifikasi Reaktor

berlangsungnya reaksi antara Cresol dengan Phosphorus Oxycloride menjadi Tricresyl Phosphate

Sebagai tempat berlangsungnya reaksi antara Cresol dengan Phosphorus Oxycloride menjadi Tricresyl Phosphate

Tipe

Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)

Material

Stainless steel SA 302 grade B

Jumlah

1 buah

1 buah Kondisi Operasi - Tekanan (atm)

- Suhu ( 0 C)

3 150

Kapasitas 3,401 m 3 3,401 m 3 Dimensi Shell :

Diameter Tinggi Tebal Head : Tipe

Tinggi Tebal

Tipe Diameter Panjang blade Lebar baffle Daya motor

1,531 m 1,531 m 0,245 in

Torispherical dished head 0,291 m 1/4 in

Jaket Air Turbin 6 blade with

4 baffle 0,5103 m 0,1276 m 0,1531 m

5 HP ; 146,4 rpm

1,531 m 1,531 m 0,245 in

Torispherical dished head 0,291 m 1/4 in

Jaket Air Turbin 6 blade with

4 baffle 0,5103 m 0,1276 m 0,1531 m 7,5 HP ; 147,8 rpm

commit to user

3.2. Netralizer

Tabel 3.2 Spesifikasi Netralizer

Kode

Fungsi Untuk menghilangkan kandungan asam (HCl) dengan menggunakan NaOH encer.

Selain itu juga untuk menghilangkan POCl 3 dan PCl 3 karena bereaksi dengan air.

Tipe Silinder tegak dengan head berbentuk torispherical dished head .

Material

Stainless steel

Jumlah

1 buah

Kondisi Operasi - Tekanan (atm)

- Suhu ( 0 C)

Dimensi Shell :

Diameter Tinggi Tebal Head : Tipe

Tinggi Tebal

Pengaduk :

Tipe Diameter Kecepatan putar Daya motor

1,6213 m 1,6213 m 0,1875 in

Torispherical dished head

0,3991 m 1/4 in

Turbin 6 blade 0,54 m 112 rpm 7,5 HP

3.3. Mixer

Tabel 3.3 Spesifikasi Mixer

Kode

M – 01

Fungsi Untuk melarutkan NaOH dengan air. Tipe

Silinder tegak dengan head berbentuk torispherical head and bottom .

Material

Stainless steel

Jumlah

1 buah

Kondisi Operasi - Tekanan (atm)

commit to user

Dimensi Shell :

Diameter Tinggi Tebal Head : Tipe

Tinggi Tebal

Pengaduk :

Tipe Kecepatan putar Daya motor

0,6892 m 0,6892 m 0,1875 in

Torispherical dished head

0,1717 m 1/4 in

Turbin 6 blade 1026 rpm

3 HP

3.4. Dekanter

Tabel 3.4 Spesifikasi Dekanter

Kode

Dc – 01

Fungsi Memisahkan fase ringan dengan fase berat Tipe

Horizontal Cylindrical Vessel Material

Stainless steel

Jumlah

1 buah

Kondisi Operasi - Tekanan (atm)

- Suhu ( 0 C)

Dimensi Shell :

Diameter Tinggi Tebal volume Head : Tipe

Tinggi Tebal

Tinggi fase berat Tinggi fase ringan

Waktu tinggal

1,9651 m 1,6213 m 0,1875 in 0,1875 in

Torispherical dished head

0,4677 m 0,1875 in

0,3995 m 1,1316 m 54,356 menit

commit to user

3.5 Menara Distilasi

Tabel 3.5 Spesifikasi Menara Distilasi

Kode

MD – 01

Fungsi Memisahkan TCP yang keluar dari Dekanter

Tipe

Plate Tower, Sieve Tray

Material Carbon Steel SA 283 Grade C Jumlah

1 buah

Kondisi Operasi - Tekanan (atm)

Feed Atas Bawah

- Suhu ( 0 C) Feed Atas Bawah

1 atm

1 atm 1,11 atm

247 0 C

292 0 C 305 0 C

Dimensi Shell :

Diameter Tebal

Head :

Tipe

Tinggi Tebal

Plate :

Tipe Jumlah Feed Plate ke- Plate spacing

Isolasi :

Material Ketebalan Ketinggian

Seksi bawah Seksi atas Suport Tinggi total

0,7599 m 0,2500 in

Torispherical dished head

0,1954 m 0,1875 in

Sieve Tray

6 0,6 m

Asbestos 33,1578 cm

1,9352 m 4,9998 m 0,92 m 6,5029 m

commit to user

3.6. Absorber

Tabel 3.6 Spesifikasi Absorber

Kode

Ab-01

Fungsi Untuk melarutkan gas HCl menggunakan H 2 O Tipe

Silinder tegak dengan head berbentuk torispherical dished head .

Material

Stainless steel

Jumlah

1 buah

Kondisi Operasi - Tekanan (atm)

- Suhu ( 0 C)

1 atm

36 0 C

Dimensi Shell :

Diameter Tebal Tinggi Volume

Head :

Tipe

Tinggi Tebal

0,4535 m 0,25 in 1,7755 m

0,5075 m 3

Torispherical dished head

0,1283 m 0,3125 in 3,4903 m

3.7. Tangki

Nama alat

T-04 Fungsi

Menyimpan bahan

baku

Phosphorus Oxychloride.

Menyimpan bahan

baku

Cresol

Menyimpan produk HCl

Menyimpan Produk Tricresyl Phosphate

Tipe

Silinder vertikal dengan

flat bottom dan

conical roof

Silinder vertikal dengan

flat bottom dan

conical roof

Silinder vertikal dengan

flat bottom dan

conical roof

Silinder vertikal dengan

flat bottom dan

conical roof Material

Carbon steel Carbon steel Stainless steel Jumlah

Tabel 3.7 Spesifikasi Tangki

commit to user

Nama alat

T-03 T-04 Kondisi Penyimpanan

- Tekanan,atm - Suhu, °C

Volume, ft 3 22348,84

87636,83

63404,49 66215,77 Dimensi

- Diameter, ft - Tinggi, m

- Tebal silinder, in Course 1 Course 2 Course 3 Course 4 Course 5

- Tebal head, in - Tinggi head, ft - Tingi total, ft

3.8. Hopper NaOH

Tabel 3.8 Spesifikasi Hopper

Kode

Hp-01

Fungsi Tempat menampung sementara dan pengumpan bahan baku NaOH.

Tipe Tangki silinder tegak yang dilengkapi dengan

stanfeeder bagian bawah

pengeluaran.

Material

Stainless steel

Jumlah

1 buah Kapasitas m 3 0,3281

Kondisi Penyimpanan - Tekanan (atm)

- Suhu ( 0 C)

Dimensi

Diameter Tinggi silinder Tinggi konis Tinggi total Diameter opening Tebal shell Tebal konis

0,7305 m 1,7305 m 0,1582 m 0,8887 m 0,1826 m 0,1875 m 0,1875 m

commit to user

3.9. Silo Penyimpanan NaOH

Tabel 3.9 Spesifikasi Silo

Kode

S-01

Fungsi Menyimpan bahan baku NaOH Material

Stainless steel SA 302 grade B Jumlah

1 buah

Kondisi Penyimpanan - Tekanan (atm)

- Suhu ( 0 C)

Diameter Tebal shell Tinggi Tebal head Kapasitas

5,4248 m 0,3125 in 13,013 m 0,3125 in

690,41 m 3

3.10. Akumulator

Tabel 3.10 Spesifikasi Akumulator

Kode

Ac-01

Fungsi Menampung sementara hasil atas menara distilasi Tipe

Horizontal

Material

Carbon steel

Jumlah

1 buah

Kondisi Operasi - Tekanan (atm)

- Suhu ( 0 C)

1 atm

125 0 C

Dimensi Shell :

Diameter Tebal Panjang Kapasitas

Head :

Panjang Tebal

0,5037 m 0,1875 in 1,2088 m 393,24 kg/jam

7,5585 in 0,1875 in 3,4903 m

3.8. Heat Exchanger

Tabel 3.11 Spesifikasi Alat Penukar Panas 1

Nama Alat Heat Exchanger Double Pipe

Kode

Cd-01 Fungsi

HE-01

Co-01

Menaikkan suhu

Menurunkan suhu

Mengkondensasikan

keluaran dekanter

produk TCP dari 301 produk atas MD-01

(Dc-01) sebelum o C menjadi 40 C masuk MD- 01

Luas tr. panas , ft 2 44,9350

Beban kerja, kJ/jam

Spesifikasi Annulus

- Fluida

TCP dan Cresol

Air - ID pipa, in 1,38 2,067 2,067

Cooling water

- OD pipa, in 1,66

- Panjang hairpain 12 ft

12 ft

12 ft - Jumlah hairpain 10 17 3

0,036865 - Suhu masuk 0 C 83 30 30

- Suhu keluar 0 C 247

Material Carbon steel SA 283 Carbon steel SA 283 Carbon steel SA 283 grade C

grade C grade C

BAB III Spesifikasi Peralatan Proses

Spesifikasi Inner pipe

- Fluida

Steam

TCP dan Cresol

- ID pipa, in

- OD pipa,in

- Suhu masuk

- Suhu keluar 0 C 349

Material

Carbon steel SA 283 Carbon steel SA 283 Carbon steel SA 283

grade C grade C grade C

Tabel 3.12 Spesifikasi Alat Penukar Panas 2

Nama Alat

Heat Exchanger

Kode

Cp-02 Fungsi

Rb-01

Cp-01

Memanaskan produk bawah Mengembunkan sebagian gas Mengembunkan sebagian

keluar reaktor (R-01)

gas keluar reaktor (R-02)

Tipe

Shell and tube heat Shell and tube heat

Kettle reboiller

exchanger

Luas tr. panas , ft 2

Beban kerja, kJ/jam 18511,229

BAB III Spesifikasi Peralatan Proses

Spesifikasi Tube

- ID pipa, in

- OD pipa, in

- Panjang hairpain

- Jumlah hairpain

- Suhu masuk 0 C 349

- Suhu keluar 0 C 346

Material Carbon steel SA 283 grade C Carbon steel SA 283 grade C Carbon steel SA 283 grade - Jumlah tube

- Panjang tube, ft

6 Spesifikasi Shell

- Fluida

TCP dan Cresol - ID pipa, in

TCP dan Cresol

- OD pipa,in

- Suhu masuk 309

- Suhu keluar 0 C 314

- Material Carbon steel SA 283 grade C Carbon steel SA 283 grade C Carbon steel SA 283 grade

BAB III Spesifikasi Peralatan Proses

3.8. Pompa

Tabel 3.13 Spesifikasi Pompa Proses

Nama Alat Pompa Kode

P-05 Fungsi

Mengalirkan Cresol

Mengalirkan TCP

Mengalirkan POCl 3 Mengalirkan Cresol

Mengalirkan produk

dan POCl 3 dari tangki

dari tangki

dari T-01 ke

ke Reaktor (R-01)

dari Washer (Ws-01)

truk ke tangki

penyimpan ke tangki

Reaktor (R-01)

ke Dekanter (Dc-01)

Single stage

sentrifugal pump Jumlah

sentrifugal pump

sentrifugal pump sentrifugal pump sentrifugal pump

4 4 2 2 2 Kapasitas, gpm

29,9865 available,ft NPSH required,ft

9,8424 Power motor, Hp 7,5 7,5 0,5 0,5

Voltase, Volt

Frekuensi, Hz

Bahan konstruksi

Stainless steel

Pipa :

Diameter , in

BAB III Spesifikasi Peralatan Proses

Nama Alat Pompa Kode

P-11 Fungsi

Mengalirkan hasil

NaOH Mixer

produk dari

dari Dekanter

hasil MD-01 ke

hasil

hasil dari

(M-01) ke

Dekanter (Dc-01) (Dc-01) ke UPL

tangki (T-04)

Accumulator

Dekanter (Dc-

Washer (Ws-

ke MD-01

(Ac-) ke MD-01

Single stage

sentrifugal

sentrifugal pump sentrifugal pump sentrifugal pump sentrifugal pump sentrifugal pump

pump

Jumlah

2 2 2 2 2 2 Kapasitas, gpm

99 12 67 11 12 19 NPSH

35,8448 available,ft NPSH required,ft

9,8424 Power motor, Hp

1,0 Voltase, Volt

220 220 Frekuensi, Hz

50 50

Bahan konstruksi Stainless steel Stainless steel

Stainless steel

Pipa :

Diameter , in

BAB III Spesifikasi Peralatan Proses

commit to user

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1 Unit Pendukung Proses

Unit pendukung proses atau utilitas merupakan bagian penting untuk penunjang proses produksi suatu pabrik. Utilitas di pabrik Tricresyl Phosphate meliputi unit pengadaan air, unit pengadaan steam, unit pengadaan udara tekan, unit pengadaan listrik, unit pengadaan bahan bakar, unit refrigerasi dan unit pengolahan limbah

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

a. Air pendingin

b. Air umpan boiler

c. Air konsumsi umum dan sanitasi

2. Unit pengadaan steam Unit ini bertugas untukmenyediakan kebutuhan steam sebagai media pemanas reaktor, reboiler dan heat exchanger.

3. Unit pengadaan udara tekan Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan instrumentasi pneumatic , untuk menyediakan udara tekan di bengkel dan untuk kebutuhan umum lainnya.

commit to user

BAB IV Unit Pendukung dan Laboratorium

4. 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. Listrik di-supply dari PLN dan dari generator sebagai cadangan bila listrik dari PLN mengalami gangguan.

5. Unit pengadaan bahan bakar Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan boiler dan generator.

6. Unit refrigerasi Unit ini memiliki fungsi menyediakan chiller water untuk kebutuhan kondensor parsial.

7. Unit pengolahan limbah Unit ini bertugas untuk mengolah limbah yang dihasilkan dari dekanter.

4.1.1 Unit Pengadaan Air

Dalam perencanaan pabrik TCP ini, Air pendingin dan air proses yang digunakan adalah air yang diperoleh dari PT. Krakatau Tirta Industri ( PT. KTI ) yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Alasan digunakannya air yang dapat langsung dipakai sebagai media pendingin adalah karena faktor – faktor sebagai berikut :

a. Dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya yang relatif murah.

commit to user

BAB IV Unit Pendukung dan Laboratorium

b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya.

TUGAS AKHIR - Prarancangan pabrik tricresyl phosphate dari cresol dan phosphorus oxychloride kapasitas 20.000 ton/tahun