PABRIK BEZALDEHIDE DARI TOLUENE DENGAN PROSES OKSIDASI.

PABRIK BEZALDEHIDE DARI TOLUENE

DENGAN PROSES OKSIDASI

PRA RENCANA PABRIK

Oleh :

EDVIN MAHARDIKA

0631010059

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

JAWA TIMUR

PABRIK BEZALDEHIDE DARI TOLUENE

DENGAN PROSES OKSIDASI

PRA RENCANA PABRIK

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Kimia

Oleh :

EDVIN MAHARDIKA

0631010059

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

JAWA TIMUR

LEMBAR PENGESAHAN

PABRIK BEZALDEHIDE DARI TOLUENE

DENGAN PROSES OKSIDASI

Oleh :

EDVIN MAHARDIKA

0631010059

Disetujui untuk diajukan dalam Ujian Lisan

Dosen Pembimbing

Ir. DWI HERI ASTUTI, MT

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan rasa syukur kepada Tuhan Yang Maha esa dan dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul :

“Pra Rencana Pabrik Benzadehide Dari Toluene Dengan Proses Oksidasi”

dimana Tugas Akhir ini merupakan tugas yang diberikan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan kesarjanaan di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

Pada kesempatan ini saya mengucapkan terima kasih atas segala bantuan baik berupa saran, sarana maupun prasarana sampai tersusunya Tugas Akhir ini kepada :

1. Bapak Ir. Sutiyono,MT , selaku Dekan FTI UPN “Veteran” Jawa Timur 2. Ibu Ir. Retno Dewati,MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, FTI UPN

“Veteran” Jawa Timur

3. Ibu Ir. Dwi Heri Astuti, MT , selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir 4. Dosen Jurusan Teknik Kimia, FTI UPN “Veteran” Jawa Timur

5. Seluruh Civitas Akademik Jurusan Teknik Kimia, FTI UPN “Veteran” Jawa Timur

7. Semua Teman – Teman yang mendoakan dan mendukung saya

8. Semua pihak yang telah membantu, memberikan bantuan, saran serta dorongan dalam penyelesaian tugas akhir in.

Saya menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, karena itu segala kritik dan saran yang membangun saya harapkan dalam sempurnanya tugas akhir ini.

Sebagai akhir kata, penyusun mengharapkan semoga Tugas Akhir yang telah disusun ini dapat bermanfaat bagi kita semua khususnya bagi mahasiswa Fakultas Teknologi Indusri Jurusan Teknik Kimia.

Surabaya, November 2010

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

KATA PENGANTAR ii

INTISARI iv

DAFTAR TABEL vi

DAFTAR GAMBAR viii

DAFTAR ISI ix

BAB I PENDAHULUAN I-1

BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES II-1

BAB III NERACA MASSA III-1

BAB IV NERACA PANAS IV-1

BAB V SPESIFIKASI ALAT V-1

BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA VI-1 BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII-1

BAB VIII UTILITAS VIII-1

BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK IX-1

BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN X-1

BAB XI ANALISA EKONOMI XI-1

BAB XII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN XII-1 DAFTAR PUSTAKA

kebutuhan Indonesia. Pada pembuatan produk Benzaldehide ini dipakai bahan baku Toluene dan Udara, dimana Benzaldehide dibuat dari Toluene dengan oksidasi menggunakan katalis UO2 dan MoO2.

Benzaldehide terdri dari 2 unit yaitu unit Clorinasi Toluene dan unit Oksidasi Toluene. Unit Oksidasi Toluene memproduksi Benzaldehide dengan cara oksidasi Reaktor dalam reaktor Multi-tube pada suhu 500°C. produk yang keluar berupa gas kemudian diumpankan ke Kondensor untuk dipisahkan Benzaldehide dari campuran gas. Karena produk masih mengandung asam benzoat, maka diumpankan ke distilasi untuk memisahkan asam benzoat dari larutan benzaldehide.

Pabrik Benzaldehide ini direncanakan beroperasi secara kontinyu 24 jam/hari dan 300 hari/tahun dengan data – data sebagai berikut :

• Kapasitas produksi : 20000 ton/tahun

• Bahan Baku :

a. Toluene : 5982.5225 kg/jam b. Udara :1 : 14 dari toluene

• Lokasi Pabrik : Bojonegoro, Jawa Timur

Pendahuluan I- 1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang.

Benzaldehide adalah aldehide aromatik yang penting dalam industry. Benzaldehide banyak digunakan oleh industry farmasi dan industry parfum. Selain itu, benzaldehide juga sangat dibutuhka dalam industry electroplating. Jadi benzaldehide merupakan bahan baku yang sangat penting bagi banyak industry lain.

Benzaldehide dapat dibuat secara sintetik antara lain dengan oksidasi toluene, reaksi cabang klorinasi toluene ke benzal klorida disertai hidrolisa benzaldehide, reaksi Sommelet, sintesa Gattermen Koch dan masih banyak lagi. (Kirk othmer.OF.,1965).

Meskipun banyak cara pembuatan benzaldehide secara sintetik tetapi hanya cara oksidasi toluene langsung dan reaksi cabang klorinasi toluene ke benzal klorida yang disertai hidrolisa benzaldehide yang mempunyai pengaruh ekonomis. (Kirk othmer.OF.,1965).

Lebih lanjut dengan berdirinya pabrik benzaldehide diharapkan dapat mendukung dan mendorong pertumbuhan perekonomian Indonesia yang saat ini sedang menurun serta mengurangi ketergantungan terhadap Negara lain dan tentunya bisa menambah devisa Negara.

I.2. Manfaat

1. Benzaldehyde banyak digunakan sebagai bahan intermediate dalam industry pembuatan parfum atau wewangian.

2. Digunakan sebagai penghambat korosi. 3. Sebagai pelarut untuk resin polyester.

I.3. Aspek Ekonomi

Dengan banyaknya industri yang membutuhkan benzaldehyde atau sebagai bahan dasar atau sebagai bahan baku dan juga dengan hasil samping yang cukup banyak dibutuhkan, maka pabrik benzaldehyde ini sangat potensial untuk didirikan baik untuk memenuhi kebutuhan industry dalam negeri maupun untuk ekspor.

Di bawah ini table kebutuhan impor benzaldehyde untuk tiga tahun terakhir berdasarkan data dari Badan Pusat Statistik:

Table 1. Data kebutuhan impor benzaldehyde

Dilihat dari tabel di atas, kebutuhan industri dalam negeri akan benzaldehyde tidak terlalu besar, maka pabrik kami ini akan dibangun dengan orientasa ekspor.

I.4. Sifat-sifat Fisisk dan Kimia I.4.1 Bahan Baku

a. Toluene

Rumus Kimia: C6H5CH3

Sifat-sifat fisika:

Bentuk : padat, dalam cairan

tidak bewarna, dan beraroma seperti benzene.

Berat molekul : 92.14

Densitas : 0.866 gram / cm3 Titik beku : -94.5 oC

No Tahun Kebutuhan impor (kg)

1 2005 23.776

2 2006 15.677

3 2007 24.526

Pendahuluan I- 3

Titik didih : 110.7 oC

Flash point : 40 oF

Ignition temperature : 552 oC Kelarutan/ 100 bagian air : 0.05

Panas spesifik : 40.48 cal / mol oK Panas pembentukan : 2.87 kcal / mol Specific gravity : 0.866 pada 20 oC Sifat-sifat kimia:

Larut dalam alcohol,benzene dan eter tetapi tidak laruk dalam air

I.4.2. Produk

Benzaldehyde Sifat-sifat fisika :

Rumus molekul : C6H5CHO

Berat molekul : 106.12

Titik didih : 179 oC @ 760mmHg Titik beku : -26 oC

Spesifik gravity : 1.046

Refraktif indeks : 1.5455 @ 17.6 oC Auto ignition temperature : 192 oC

Tekanan uap : 10mmHg @ 62 oC 60mmHg @ 99.6 oC 100mmHg @ 112.5 oC 400mmHg @ 154.1 oC Kalor spesifik (liquid) : 1.615 J/g oK @ 25 oC Kelarutan dalam air : 0.6 wt. @ 20 oC Viskositas :1.4 centipoise @ 25 oC Panas pembakaran standar : -31.9 KJ/gram

Panas laten penguapan : -88.89 KJ/mol Sifat-sifat kimia :

Terkondensasi dalam senyawa-senyawa nitrogen, kelompok metal aktif, membentuk benzoin dengan katalis KCN, larut sedikit dalam air, serta mudah menguap.

Uraian Dan Seleksi Proses II- 1

BAB II

SELEKSI DAN PEMLILIHAN PROSES

II.1. Macam-Macam Proses.

Dalam perkembangannya, proses pembuatan benzaldehyde secara industri dan berpengaruh ekonomis ada 3 macam :

a) Proses klorinasi toluene. b) Proses oksidasi toluene. A. Proses Klorinasi Toluene.

Hidrogan cloride

Beide

Clorin Toluene

To by-product recovery

Air dan alkali bottom

Uraian Proses:

Dalam fase liquid ini, toluene diubah dahulu menjadi benzyl klorida dengan mengalirkan klorine kering ke dalam toluene yang mendidih ( 110 oC ). Benzyl klorida, benzoltriklorida dan sejumlah kecil produk klorinasi akan terbentuk sebagai produk samping.

Hydrogen klorida diperoleh kembali dengan penyerapan oleh air. Benzyl klorida dihidrolisis menjadi benzaldehyde dengan dan sedikit asam atau alkali. Benzakdehyde murni diperoleh dengan cara distilasi dengan kemurnian kurang lebih 98%.

Reaktor

Co nd en ser

Still pot

c ol o u

m c

ol o u

Reaksi :

C6H5CH2 + 2CI2 C6H5CHCI2 + 2HCI ….(1)

C6H5CHCI2 + H2O C6H5CHO+ 2HCI ….(2)

B. Proses oksidasi toluene

Reaksi : C6H5CH3(l) + O2(g) C6H5CHO(l) + H2O(l)

30 – 50% Yield Basis -1 ton benzaldehide

Toluene 4.350 lb Air 60.400

Uraian proses :

Toluene teroksidasi secara langsung pada fase uap dari udara dan uap toluene dengan berat ratio 14 : 1 dengan menggunakan katalis pada suhu 500oC, dan reaksinya adalah eksotermis. Katalis yang biasanya digunakan adalah oxide logam yang termasuk golongan 5 dan 6 pada unsure periodik. Campuran dari uranium oxide (93%) dan molybdenum oxide (7%) memenuhi kebutuhan yield dari benzaldehide dengan presentasi kecil untuk melengkapi pembakaran toluene. Penambahan jumlah kecil copper oxide sebagai campuran katalis dapat mengurangi pembentukan produk samping (maleic anhydride).

Uraian Dan Seleksi Proses II- 3

produk samping yg dihasilkan adalah maleic anhydride, benzoic acid ,antraquinon, dan H2O. Kemudian gas yang keluar dari separator masuk ke

absorber dan scrubber untuk diolah menjadi produk samping bila perlu, dengan menggunakan pelaut air sebelum dilepaskan ke udara. Benzaldehide mentah di distilasi untuk hasi produk yang lebih baik sampai kemurnian 98%. Converssi kira-kira 10-20%, dan Yield keseluruhan adalah 30 – 50% dari penggunaan toluene.

Dengan melihat dan mempertimbang kan kedua proses tersebut di atas maka dipilih proses oksidasi karena alat yang digunakan lebih sedikit dan sederhana serta produk samping yang lebih murni dari proses yang lain.

BAB III

NERACA MASSA

1. VAPORIZER

Neraca massa vaporizer

masuk (kg/jam) keluar (kg/jam) *dari tangki umpan (F - 110) * uap dan liquid keluar ke (F-113) C6H5CH3 4957.6099 C6H5CH3 5502.9470

C6H6 24.9126 C6H6 27.6530

4982.5225

*recycle dari F-113

C6H6CH3 545.3371

C6H6 2.7404

548.0775

5530.6000 5530.6000

2. DRUM SEPARATOR I

neraca massa drum separator

masuk kg/jam keluar kg/jam * uap dan liquid dari V - 112 * Uap ke R-210 C6H5CH3 5502.9470 C6H5CH3 4957.6099

C6H6 27.6530 C6H6 24.9126 +

4982.5225

* Liquid ke V - 112 C6H5CH3 545.3371

C6H6 2.740386 +

548.0775

Neraca Massa III- 2

3. REAKTOR

Komponen masuk (kg/jam)

Komponen keluar (kg/jam)

C6H5CH3 : 4957.6099 C6H5CHO : 2756,3211

C6H6 : 24.9126 C6H5COOH : 3140.4624

O2 : 14648.6164 C6H5CH3 : 48.6588

N2 : 55106.6999 H2O : 2326.4736

H2O : 1395.1063 C6H6 : 24.9126

N2 : 55106.6999

O2 : 12729.4167 Total 76132.9451 Total 76132.9451

4. DRUM SEPARATOR II

Komponen Masuk (kg/jam) Komponen keluar (kg/jam) C6H5CHO : 2756.3211

C6H5COOH : 3140.4624

C6H5CH3 : 48.6588

O2

: 12792.4167 H2O

: 2326.4736 C6H6

: 24.9126 N2

:55106.6999

• Liquid ke D-310

C6H5CHO : 2728.7579

C6H5COOH : 3109.0578 +

5837.8157

• Gas ke D-220

C6H5CH3 : 48.6588

C6H6 : 24.9126

C6H5CHO : 27.5632 C6H5COOH : 31.4046

O2 : 12729.4167

N2 : 55106.6999

H2O : 2326.4736 +

70295.1293

5. SCRUBBER

Komponen masuk (kg/jam) Komponen keluar (kg/jam) C6H5CH3 48.6588

C6H6 24.9126

C6H5CHO 27.5632

C6H5COOH 31.4046

O2 12729.4167

N2 55106.6999

H2O 2326.4736

Pelarut H2O 2193.1522

• Komponen gas yg tidak terserap C6H5CH3 0.4866

C6H6 0.0249

O2 12792.4167

N2 55106.6999

C6H5CHO 0.2756

C6H5COOH 0.3140

H2O 2.3265 • Komponen gas terserap

C6H5CH3 48.1722

C6H6 24.8877

C6H5CHO 27.2876

C6H5COOH 31.0905

H2O 4517.2993 TOTAL 72488.2815 TOTAL 72488.2815

6. DISTILASI

Komposisi bahan masuk dan keluar di kolom distilasi :

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) C6H5CHO 2728.7579 - liquid ke tangki produk :

C6H5COOH 3109.0578 C6H5CHO 2701.4703

C6H5COOH 31.0906

2732.5609

- liquid ke tangki produk samping :

C6H5CHO 27.2876

C6H5COOH 3077.9672

3105.2548

Neraca Massa III- 4

BAB IV

NERACA PANAS

1. VAPORIZER

Ner aca panas masuk dan keluar vapor izer :

Masuk (kkal) Keluar (kkal)

∆H C6H5CH3 6792.6450 ∆H C6H5CH3 130613.5215

∆H C6H6 41.2569 ∆H C6H6 800.4342

6833.9019 131413.9557

∆Hsteam 131136.8988 ∆Hloss 6556.8449

Total 1 3 7 9 7 0 .8 0 0 6 Total 1 3 7 9 7 0 .8 0 0 6

2. PRE HEATER TOLUENE Neraca Energi :

Komponen Masuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam)

* Toluene dari tanki penampung * Toluene ke reaktor C6H5CH3 130613.5215 C6H5CH3

1062158.6525 C6H6 800.4342 C6H6 5111.0971

131413.9557 1067269.7496

* Q supplay 985111.3620 * Q loss 49255.5681 1116525.3177 1116525.3177

Neraca Panas IV- 2

3. PRE HEATER UDARA (O2)

Neraca Energi :

Panas Masuk Panas Keluar

Komponen kkal Komponen kkal

Entalpi Udara Entalpi udara ke

dari blower reaktor

O2

15464.6477 O2 1635035.7560 N2

68574.1878 N2 6682307.0613 H2O 3117.1645 H2O 315134.8159

Total

87156.0000 8530218.1425

Q supply 8887433.8342 Q loss 444371.6917

Total _8974589.8342 Total 8974589.8342

4. REAKTOR

Massa masuk (kkal) Massa keluar (kkal) • Toluene dari heater Campuran gas keluar reactor:

C6H5CH3 1062158.6525 C6H5CHO 519678.6561

C6H6 5111.0971 C6H5COOH 513342.9241

1067269.7496 C6H5CH3 10425.3676 • Oksigen dari heater C6H6 6712.2062

O2 1635035.7560 O2 1420820.2938

N2 6682307.0613 N2 6682195.0552

H2O 315134.8159 H2O 472310.1837

8530218.1422

• ∆Hr -2867955.3605 Q terserap 2890049.2356

5. COOLER

Neraca panas masuk dan keluar di cooler :

Masuk ( kkal ) Keluar ( kkal )

C6H5CHO 519678.6561 C6H5CHO 204421.6711

C6H5COOH 513342.9241 C6H5COOH 196144.9730

C6H5CH3 10425.3676 C6H5CH3 4015.2970

H2O 472310.1837 H2O 222853.7186

O2 1420820.2938 O2 648353.7524

N2 6682195.0552 N2 3103200.9817

C6H6 6712.2062 C6H6 2538.9578

4381529.3517

Q terserap 5243955.3351

Total 9625484.6868 Total 9625484.6868

6. KONDENSOR

Neraca Panas masuk dan keluar Kondensor :

Masuk ( kkal ) Keluar ( kkal )

C6H5CHO 204421.6711 C6H5CHO 75138.6145

C6H5COOH 196144.9730 C6H5COOH 69941.5794

C6H5CH3 4015.2970 C6H5CH3 1452.6530

H2O 222853.7186 H2O 94240.8668

O2 648353.7524 O2 268561.9127

N2 3103200.9817 N2 1303464.7080

C6H6 2538.9578 C6H6 908.1521

1813708.4865

Q terserap 2567820.8652

Neraca Panas IV- 4

7. SCRUBBER Neraca Energi :

Panas Masuk Panas Keluar

Komponen kkal Komponen kkal

*∆H gas umpan *∆H gas buang

C6H5CH3

1452.6530 C6H5CH3 4.9045 C6H6

908.1521 C6H6 3.0437 H2O

94240.8668 H2O 14.6159 N2

1303464.7080 N2 479951.5475 O2

268561.9127 O2 94273.9604 C6H5CHO

1023.2311 C6H5CHO 2.2056 C6H5COOH 1091.3423 C6H5COOH 2.9807

1668628.2926 *∆H produk bawah *∆H air proses

4829.4352 C6H5CH3 485.5383

C6H6 295.4147

H2O 14600.7787

C6H5CHO 287.8788

C6H5COOH 372.7677

589629.8038

*Q terserap 1083827.9241

8. PRE HEATER DISTILASI

Neraca panas masuk dan keluar heater :

Masuk (kkal) Keluar (kkal)

∆H C6H5CHO 74371.6762 ∆H C6H5CHO 152411.3490

∆H C6H5COOH 69242.1641 ∆H C6H5COOH 144895.2797

143613.8403 251839.7451

∆Hsteam 113922.0050 ∆Hloss 5696.1003

Total 257535.8454 Total 257535.8454

9. DISTILASI

Neraca Panas Masuk dan keluar Distilasi :

Masuk (kkal) Keluar (kkal)

∆H C6H5CHO 152411.349 * Produk atas

∆H C6H5COOH 144918.2129 ∆H C6H5CHO 3445.8987

297329.5618 ∆H C6H5COOH 31.3899

3477.2887

* Produk bawah ke F-330

∆H C6H5CHO 1991.2013

∆H C6H5COOH 189069.1727

91621.0653

∆Hsteam 235448.3571 ∆H condensation 425907.1472

∆Hloss 11772.4179

Neraca Panas IV- 6

10. COOLER II Neraca Energi :

Komponen Masuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam)

* Campuran dari E-314

* Campuran ke F-330 C6H5CHO 1446.0435 C6H5CHO 68.7394

C6H5COOH 132457.1557 C6H5COOH 6036.8574

133903.1992 6105.5968

* Q terserap 127797.6025 133903.1992 133903.1992

BAB VI

SPESIFIKASI PERALATAN

1.

Tangki Toluene (F-110)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : Menampung toluene dalam bentuk liquid

Type : silinder ver tikal

Kapasitas : 4773.2620 Cuft

Diameter = 20 ft

tinggi = 20 ft

tebal shell = 1/ 2 in

th atas = 1/ 2 in

ts bawah = 1/ 2 in

Bahan kontr uksi = Car bon Stell SA - 283 gr ade C

jumlah tangki = 4 buah

2.

Pompa Toluene (L-111)

Spesifikasi Alat : Fungsi

Mengalirkan toluene dari tangki penampung ke vaporizer Jenis

Pompa sentrifugal Kapasitas 4982.5225 kg/jam

Spesifikasi Alat V- 2

Power 0.51 Hp

Eff. Pompa 41%

Eff. Motor 83%

Jumlah : 1 buah Bahan Konstruksi : Carbon steel

3.

Vaporizer (V-112)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : memanaskan bahan sampai dengan suhu 110 oC Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)

Tube : OD = 3/4 in16 BWG

Panjang = 16 Ft

Pitch = 1 in square

jumlah tube, Nt = 11.946

Passes = 2

Shell : ID = 17.25

Passes = 1

Heat Exchanger area, A = 37.52 ft2 = 3.377 m2 jumlah exchanger = 1 Buah

4.

Drum Separator I (F-113)

Spesifikasi Alat:

Fungsi : menampung sementara uap toluene

Type : silinder horizontal dengan tutup dished

Volume : 45.9924 cuft = 1.3018 M3 Tekanan : 1 atm

Diameter : 2.6930 ft Panjang : 8.079 ft tebal shell : 3/ 16 in

Tebal tutup : 3/16 in

Bahan konstruksi : Carbon Steal SA-283 grade C

(Brownell : 253)

jumlah : 1 buah

5.

Blower (G-114)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : Untuk menarik toluene yang akan dihembuskan menuju heater Type

: Rotary sliding vane

Kapasitas : 3.3148 Cuft / menit

Power : 68 hp

Jumlah : 1 Buah

6.

Heater Toluene (E-115)

Spesifikasi Alat :

Spesifikasi Alat V- 4

Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)

Tube : OD = 3/4 in16 BWG

panjang = 16 ft

pitch = 1 in square

jumlah tube, Nt = 75.169

passes = 2

Shell : ID = 17.25

passes = 1

Heat Exchanger area, A = 236.09 ft2 = 21.25 m2 jumlah exchanger = 1 buah

7.

Filter (H-120)

Spesifikasi Alat:

Fungsi : Menyaring udara bebas sebelum dihembuskan ke heater Type : Dry-type Airmat dust arrester

Dasar Pemilihan = Penanganan otomatis sesuai dengan kebutuhan bahan Kapasitas Debu = 5 grains/cuft

Ukuran Filter = otomatis Kecepatan = 50 ft/menit Resistansi

= 0.4 in water

Filter medium = Glass fiber

Jumlah

8.

Blower (G-121)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : Untuk menarik udara yang akan dihembuskan heater Type

: Rotary sliding vane

Kapasitas : 31720.8273 Cuft / menit

Power : 82 hp

Rate Volumetrik : 237253.7566 gpm Jumlah : 1 Buah

9.

Heater Udara (E-123)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : memanaskan bahan sampai dengan suhu 500 oC Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)

Tube : OD = 3/4 in16 BWG

Panjang = 16 ft

pitch = 1 in square

jumlah tube, Nt = 881.95

passes = 2

Shell : ID = 17.25

passes = 1

Heat Exchanger area, A = 2770 ft2 = 249.3 m2 jumlah exchanger = 1 buah

Spesifikasi Alat V- 6

10.

Cooler I (E-211)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : Mendinginkan bahan sampai dengan suhu 250 oC Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)

Tube : OD = 3/4 in16 BWG

panjang = 16 ft

pitch = 1 in square

jumlah tube, Nt = 1082

passes = 2

Shell : ID = 13.25 in

passes = 1

jumlah exchanger = 1 buah

11.Kondensor I (E-212) Spesifikasi Alat :

Fungsi : mengkondensasi bahan dengan suhu 120oC Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube) Tube : OD = 3/4 in ; 16 BWG

panjang = 16 ft

pitch = 1 in square jumlah tube, Nt = 758

Shell : ID

= 13.25 in

passes = 1

Heat Exchanger area, A = 2382.1595 ft2 = 221.9 m2 jumlah exchanger = 1 buah

12.

Drum Separator II (F-213)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : menampung sementara kondensat dari kondensor Type : silinder horizontal dengan tutup dished

Volume : 48.5690 cuft = 1.3748 M3 Tekanan : 1 atm

Diameter : 2.7000 ft Panjang : 8.1 ft tebal shell : 3/ 16 in

Tebal tutup : 3/16 in

Bahan konstruksi : Carbon Steal SA-283 grade C (Brownell : 253)

jumlah : 1 buah

13.

Scrubber (D-220)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : menyerap gas sebelum dihembusksn ke udara bebas Type : Packing Kolom

Spesifikasi Alat V- 8

tinggi

= 13.299 m tebal shell = 1/4 in tebal tutup = 1/4 in

P design = 1 atm = 14.7 Psi jumlah = 1 buah

14.

Pompa (L-222)

Spesifikasi Alat:

Fungsi : Mengalirkan produk ke distilasi Jenis

: Pompa sentrifugal Kapasitas : 5896.7835 kg/jam

Power : 0.61 Hp

Eff. Pompa : 41% Eff. Motor : 83%

Jumlah : 1 buah

Bahan Konstruksi : Carbon steel

15.

Heater (E-223)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : memanaskan bahan sampai dengan suhu 190 oC Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)

panjang = 16 ft

pitch = 1 in square

jumlah tube, Nt = 9.6862

passes = 2

Shell : ID = 17.25

passes = 1

Heat Exchanger area, A = 30.422 ft2 = 2.738 m2 jumlah exchanger = 1 buah

16.

Distilasi (D-310)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : memisahkan ethylene dichloride dari bahan campuran Type : Sieve Tray Colomn

Kapasitas : 5837.8157 kg

Diameter = 5 ft

Jumlah plate = 11 ft tebal shell = 5/16 in tebal tutup = 3/8 in tinggi plate = 23.4506 ft tinggi tower = 30.9655 ft jumlah exchanger = 1 buah

Spesifikasi Alat V- 10

17.

Kondensor II (E-311)

Spesifikasi Alat:

Fungsi : mengkondensasi bahan dengan suhu 30oC Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube) Tube : OD = 3/4 in ; 16 BWG

panjang = 16 ft

pitch = 1 in square jumlah tube, Nt = 763 passes = 2 Shell : ID

= 15 1/4 passes = 1

Heat Exchanger area, A = 2394.9647 ft2 = 223.1195 m2 jumlah exchanger = 1 buah

18.

Akumulator (F-312)

Spesifikasi Alat :

Fungsi

: menampung sementara kondensat dari kondensor Type

: silinder horizontal dengan tutup dished Volume

: 15.4640 cuft = 0.4377 m3 Tekanan

: 1 atm Diameter

: 2.0 ft Panjang

tebal shell

: 3/ 16 in Tebal tutup : 3/16 in

Bahan konstruksi : Carbon Steal SA-283 grade C (Brownell : 253) jumlah

: 1 buah

19.

Pompa (L-313)

Spesifikasi Alat:

Fungsi : Mengalirkan benzaldehide ke tangki penampung produk Jenis

: Pompa sentrifugal Kapasitas : 2732.5609 kg/jam Power : 0.32 Hp Eff. Pompa : 41%

Eff. Motor : 82%

Jumlah : 1 buah Bahan Konstruksi : Carbon steel

20.

Tangki Penampung Produk (F-314)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : menyimpan produk Type : silinder vertikal

Kapasitas : 2760.1625 Cuft

Spesifikasi Alat V- 12

tinggi

= 12 ft tebal shell = 1/2 in th atas

= 1/2 in ts bawah = 1/2 in

Bahan kontruksi = Carbon Stell SA - 283 grade C jumlah tangki = 3 buah

21.

Reboiler (E-320)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : Memanaskan bahan untuk dikembalikan lagi ke Distilasi Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)

Tube : OD = 3/4 in ; 16 BWG

panjang = 6 ft

pitch = 1 in square jumlah tube, Nt = 62

passes = 2

Shell : ID

= 33

passes = 1

Heat Exchanger area, A = 72.5346 ft2 = 6.757463 m2 jumlah exchanger = 1 buah

22.

Cooler II (E-321)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : mendinginkan bahan sampai dengan suhu 30oC Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube) Tube : OD = 3/4 in ; 16 BWG

panjang = 16 ft pitch = 1 in square jumlah tube, Nt = 76

passes = 2

Shell : ID = 12

passes = 1

Heat Exchanger area, A = 888.5951 ft2 = 83 m2 jumlah exchanger = 1 buah

23.

Tangki Produk Samping (F-322)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : menampung produk asam benzoat

Type : silinder tegak, tutup bawah datar dan tutup atas dish volume : 4028.5039 cuft = 114.0767 M3

Diameter : 17.2488 ft Tinggi : 17.2488 ft

Spesifikasi Alat V- 14

Tebal shell : 3/8 in

Tebal tutup atas : 3/8 in

Bahan konstruksi : Carbon Steal SA-283 grade C ( Brownell : 253)

Jumlah : 3 buah

BAB VI

SPESIFIKASI ALAT UTAMA

R-210

VI. A. Keterangan Alat

Nama Alat : Reaktor (R-210) Fungsi : Mengoksidasi Toluene Type : Reaktor multitubular

VI. B. Dasar Pemilihan

Berdasarkan pertimbangan atas fase zat yang bereaksi, dan kapasitas produksi, maka reaktor dapat dibedakan jenisnya yaitu : reaktor berpengaduk (mixed flow) dan reaktor pipa alir (plug flow). Pada reaktor ini, atas pertimbangan fase bahan yang bereaksi, maka dipilih reaktor jenis reaktor pipa alir (plug flow) untuk memudahkan dan mempercepat kontak reaksi.

Perancangan Alat Utama VI- 2

Reaktor pipa alir untuk fase gas ini dapat dibedakan menjadi : 1. Burner/Furnace

2. Tubular Reactor 3. Fixed Bed Reactor

Berdasarkan fase bahan yang bereaksi, maka pemilihan reaktor didasarkan pada kapasitas bahan masuk, sehingga dipilih reaktor jenis tubular reaktor. Reaktor jenis tubular dengan jumlah tube yang banyak dinamakan multi-tubular reaktor.

Reaktor ini berupa silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah berbentuk dished head untuk menahan tekanan berlebih dan memudahkan pengeluaran produk.

VI.C Kondisi Operasi

Tekanan operasi : 1 atm

Suhu operasi : 500oC (Keyes, 1969) Katalis : UO2 dan MoO2

Waktu tinggal : 10 detik (US Patent no.4,172,052 : 5)

VI.D Dasar Perencanaan Penentuan volume reaktor :

Untuk reaksi oksidasi toluene menjadi benzaldehide :

Neraca Massa :

Komponen Masuk (kg/jam) Komponen keluar (kg/jam)

* Toluene dari penampung * Campuran gas ke kondensor

C6H5CH3 C6H5CHO

C6H6 C6H5COOH

O2 C6H5CH3

N2 O2

H2O H2O

C6H6

N2

4957.6099 24.9126

2756.3211 3140.4624 14648.6164

55106.6999

48.6588 12729.4167

2326.4736 24.9126 55106.6999 1395.1063

76132.9451

76132.9451 76132.9451

Feed masuk : 1. Uap toluene 2. Gas oksigen Feed masuk : 1. Toluene teknis

Komponen Berat (kg) Fraksi berat BM

4957.6099

C6H6 24.9126

4982.5225

C6H5CH3 0.9950

0.0050 1.0000

92 78

BM campuran = ∑Bmi x Xi

= (0,9950 x 92) + (0,0050 x 78)

Perancangan Alat Utama VI- 4

ρgas pada P = 1,5 atm T = 500 o

C = 1100 R ; suhu udara STP = 492 R

ρ = x 1.5 x = lb/cuft

1

Rate massa = kg/jam = lb/jam

Rate volumetrik = lb/jam = cuft/jam

lb/cuft 63617.3633 10929.5468 0.1718 10929.5468 0.1718 492 1100 91.93 359 4957.6099

2. Oksigen

O2 N2 14648.6164 55106.6999 28 BM Komponen 1.0000 32 0.7900 71150.4226 0.2100 Fraksi berat Berat (kg)

H2O 1395.1063 0.0000 18

BM campuran = ∑Bmi x Xi

= (0,2100 x 32) + (0,7900 x 28)

= kg/kmol

ρgas pada P = 1,5 atm T = 500 o

C = 1100 R ; suhu udara STP = 492 R

ρ = x 1.5 x = lb/cuft

1 492 0.0539 28.84 1100 28.84 359

Rate massa = kg/jam = lb/jam

Rate volumetrik = lb/jam = cuft/jam

lb/cuft

599186.3695

14648.6164 32294.3397

32294.3397 0.0539

Total rate volumetrik = +

= cuft/jam

599186.3695 662803.7328

Waktu tinggal = 10 detik = = jam

Volume bahan = 662803.7328 x 0.0028 = 1841.1215 cuft

3600

10 0.0028

Asumsi volume bahan mengisi 70% volume reaktor, maka volume reaktor :

Volume reaktor = 1841.1215 = 2630 cuf 70%

VI. E.1 Perancangan Shell, Head VI.E.1.a Dimensi Reaktor

Menentukan ukuran tangki : Volume reaktor = 2630 cuft

Asumsi dimention ratio = H/D = 2

Volume = 1/4 x π x D2 x H

= 1/4 x π x D2 x 2D

= D3

D3 =

D = 12 ft = 143 in = m

2630

2630 1.57

1675.2698

3.7115

(D maksimum = 4 m, Urich ; T.4-18) H = 2 x 12 = 24 ft

Menentukan tebal minimum shell :

Tebal shell berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank :

Perancangan Alat Utama VI- 6

(Brownell, pers 13-1, hal 254)

Dengan :

tmin = tebal shell minimum ; in

P = tekanan tangki ; psi

ri = jari- jari tangki ; in ( 1/2 D )

C = faktor korosi ; in ( digunakan 1/8 in )

E = faktor pengelasan, digunakan double welded, E = 0,8

f = stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 gradde C, maka

f = 12650 psi ( Brownell, T.13-1)

P operasi = 1 atm = 14,7 psia

P design diambil 10% lebih besar dari P operasi untuk faktor keamanan.

P = 1.1 x = psia

R = 1/2 x D = 1/2 x 143 = 71 in

t_min = x 71 +

(12650 x 0,8) - (0,6 x 16,17)

= in, digunakan t = 1/4 in

16.17 0.125

0.2390

Tutup atas dan tutup bawah, dished :

Untuk D = 143 i n dengan t_s = 1/4 in, dari Brownell tabel 5.7 didapat :

icr = 7 1/4 in dan rc = 120

dengan :

t_h = tebal dished minimum ; in

P = tekanan tangki ; psi

rc = knuckle radius ; in (B&Y, T-5,7)

E = faktor pengelasan, digunakan double welded, E = 0,8

f = stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steal SA-283

grade C, maka f = 12650 psi (Brownell, T.13-1)

th = x x 143

(12650 x 0,8) - (0,1 x 16,17)

= 0.2022452 in, digunakan t = 3/16 in

Perancangan Alat Utama VI- 8

Dimana :

ID = ID shell = 143 in

a = ID = 143 = 72 in

2 2

Untuk D = 143 i n dengan ts = 1/4 in, dari Brownell tabel 5.7 didapat :

Rc (r) = radius of dish = 120 in

icr (rc) = inside crown radius = 7 1/4 in = 7.25 in

AB = ID - icr = 72 - = in

2

BC = r - icr = 120 - = in

7.25 64.25

7.25 112.7500

AC = √(BC)2-(AB)2 = √(114.8750)2-(54,875)2

= in

b = r - √(BC)2-(AB)2

92.8062

OA icr b

sf

ID

a r

C

VI.E.1.b Penentuan jumlah tube :

asumsi : volume yang dibutuhkan untuk reaksi = volume reaktor

Digunakan : pipa 1 in sch 80 ( extra heavy IPS) (Kern, tabel 11) Surface/ft lin = ft2

Inside diameter = in = ft

Atube= π . Di . L = π x x 1

= ft2/ft panjang

Tinggi shell :

rc dished = 120 in = 10 ft

h dished = ft

0.25

0.957 0.07975

0.07975 0.25042

Perancangan Alat Utama VI- 10

volume dished = 1,05 h2. (3 rc - h) (Hesse ; pers. 4-15)

= x x ( 3. 10 - 1.3398)

= ft

Volume reaktor = cuft

1.05 (1.3398)2 134.33

2630.174

Volume shell = Volume reaktor - (2 x volume dished)

= - ( 2 x 54.0192)

= cuft

Tinggi shell = =

= ft

Tinggi shell = panjang shell = 20.8909f t

Atube= ft

2

/ft linier

Volume tiap tube = Atubex L tube

= x = cuft

Volume shell = cuft

Jumlah tube, N t = =

= buah

20.891 2630.174

2361.51

π/4 x D2

Volume shell

20.891

5.23141 2361.51 0.250415

π/4 x 102

2361.51

5.23141 2361.51

volume tiap tube Volume shell 0.25042

451 Untuk jumlah tube 313 buah, dari Kern tabel 9, dipilih :

Ukuran pipa = 0.75 in

Pitch = tringular pitch

Jarak pitch = 1 in

Kebutuhan katalis :

Direncanakan volume katalis mengisi volume tube : Jumlah tube = 451 buah

Diameter tube = ft

Panjang tube = ft

Maka volume katalis tiap tube = π/4 x D_tube2 x L_tube

= x (0,07975)2 x

= cuft

Volume katalis pada 415 tube = 415 x 0,1094

= cuft

Kompos isi katalis : (www.chemicalland21.c om)

ρ campura = gr/cc = lb/cuft

Volume katalis = cuft

Komponen %Berat

0.07975 20.89096

152.33 49.3843

0.785 20.891

0.1043

49.3843

Uraniu Oxide 93.00%

Molibde num Oxide 7.00%

100%

17.54

Berat total katalis = cuft x lb/cuft

= lb

= kg

49.3843 152.33

7522.7144 3412.2809

Pressure drop pada tube :

Perancangan Alat Utama VI- 12

(Kern ; pers 3.47a)

Berat campuran gas, W = 4982.5225 + 69755.3163

= 76132.9451 kg/jam

= lb/jam

at_tube = ft2

G = W/at =

= lb/jam.ft2

Diameter tube, D = in = ft

ρ campuran gas = ∑xi . Ρi = lb/cuft

μ bahan = cP (berdasarkan sg)

= x = lb/jam.ft

g = x (10)10 ft/dt2

L = panjang tube = ft

0.25

167842.6908

2.42 1.7569

0.25 167842.6908

5.22

20.891

0.957 0.07975

0.187 671370.7631

0.726

BAB VII

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

VII. Instrumentasi

Dalam rangka pengoperasian pabrik, pemasangan alat – alat instrumentasi sangat dibutuhkan dalam memperoleh hasil produksi yang optimal. Pemasangan alat –alat instrumentasi disini bertujuan sebagai pengontrol jalannya proses produksi dari peralatan – peralatan pada awal sampai akhir produksi, dimana dengan alat insrumentasi tersebut, kegiatan maupun aktifitas tiap – tiap unit dapat dicatat kondisi operasinya sehingga sesuai dengan kondisi operasi yang dikehendaki serta mampu memberikan tanda – tanda apabila terjadinya penyimpangan selama proses produksi berlangsung.

Pada uraian diatas dapat disederhanalan bahwa dengan adanya alat instrumentasi maka :

1. Proses produksi dapat berjalan sesuai dengan kondisi – kondisi yang telah ditentukan sehingga diperoleh hasil yang optimum.

2. Proses produksi berjalan sesuai dengan effisiensi yang telah ditentukan dan kondisi proses tetap terjaga pada kondisi yang sama.

3. Membantu mempermudah pengoperasian alat.

4. Bila terjadi penyimpangan selama proses produksi, maka dapat segera diketahui sehingga dapat ditangani dengan segera.

Instrumentasi Dan Keselamatan Kerja VII- 2

Adapun variabel proses yang diukur dibagi menjadi 3 bagian :

1. Variabel yang berhubungan dengan energi, seperti temperatur, tekanan, dan radiasi.

2. Variabel yang berhubungan dengan kuantitas dan rate, seperti pada kecepatan aliran fluida, ketinggian liquida, dan ketebalan.

3. Variabel yang berhubungan dengan karakteristik fisik dan kimia, seperti densitas, kandungan air.

Yang harus diperhatikan didalam pemilihan alat Instrumentasi adalah : - Lavel, Range, dan fungsi dari alat instrumentasi.

- Ketelitian hasil pengukkuran. - Konstruksi material.

- Pengaruh yang ditimbulkan terhadap kondisi operasi proses yang berlangsung.

- Mudah diperoleh dipasaran.

- Mudah dipergunakan dan mudah diperbaiki jika rusak.

Instrumentasi yang ada dipasaran dapat dibedakan dari jenis pengoperasian alat instrumentasi tersebut, yaitu alat instrumentasi manual atau otomatis. Pada dasarnya alat – alat kontrol yang otomatis lebih disukai dikarenakan pengontrolannya tidak terlalu sulit, kontinyu, dan efektif, sehingga menghemat tenaga kerja dan waktu. Akan tetapi mengingat faktor – faktor ekonomis dan investasi modal yang ditanamkan pada alat instrumentasi berjenis otomatis ini, maka pada perancangan pabrik ini sedianya akan menggunakan kedua jenis

alat instrumentasi tersebut.

Adapun fungsi utama dari alat instrumentasi otomatis adalah : - Melakukan pengukuran.

- Sebagai pembanding hasil pengukuran dengan kondisi yang harus dicapai. - Melakukan perhitungan.

- Melakukan koreksi.

Alat instrumentasi otomatis ini dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu :

1. Sensing / Primary element

Alat kontrol ini langsung merasakan adanya perubahan pada variabel yang diukur, misalnya temperatur. Primary element merubah energi yang dirasakan dari medium yang sedang dikontrol menjadi signal yang bisa dibaca (yaitu dengan tekanan fluida).

2. Receiving Element / Element Pengontrol

Alat kontrol ini akan mengevaluasi signal yang didapat dari sensing element dan diubah menjadi skala yang bisa dibaca, digambarkan dan dibaca oleh error detector. Dengan demikian sumber energi bisa diatur sesuai dengan perubahan – perubahan yang terjadi.

3. Transmitting Element.

Alat kontrol ini berfungsi sebagai pembawa signal dari sensing element ke receiving element.

Disamping ketiga jenis tersebut, masih terdapat peralatan pelengkap yang lain yaitu : Error Element Detector, alat ini akan membandingkan besarnya harga

Instrumentasi Dan Keselamatan Kerja VII- 4

terukur pada variabel yang dikontrol dengan harga yang diinginkan dan apabila terdapat perbedaan alat ini akan mengirimkan signal error. Amplifier akan digunakan sebagai penguat signal yang dihasilkan oleh error detector jika signal yang dikeluarkan lemah. Motor Operator Signal Error yang dihasilkan harus diubah sesuai dengan kondisi yang diinginkan, yaitu dengan penambahan variabel manipulasi. Kebanyakan sistem kontrol memerlukan operator atau motor untuk menjalankan Final Control Element. Final Control Element adalah untuk mengoreksi harga variabel manipulasi. Instrumentasi pada perencanaan pabrik ini :

1. Flow Control (FC)

Mengontrol aliran setelah keluar pompa. 2. Flow Ratio Control (FRC)

Mengontrol ratio aliran yang bercabang setelah pompa. 3. Level Control (LC)

Mengontrol ketinggian bahan didalam tangki dapat juga digunakan sebagai (WC) Weight Control.

4. Level Indicator (LI)

Mengindikasikan / informatif ketinggian bahan didalam tangki. 5. Pressure Control (PC)

Mengontrol tekanan pada aliran / alat. 6. Pressure Indicator (PI)

7. Temperatur Control (TC)

Mengontrol suhu pada aliran / alat.

Tabel VII.1 Instrumentasi Pada Pabrik

N0. Nama Alat Instrumentasi

1. Tangki penampung LI ; PI ; WC

2. Pompa FC ; LC

3. Reaktor TC ; PC

4. Heat exchanger TC

5. Kolom distilasi LC ; PC

VII.2 Keselamatan Kerja

Keselamatan kerja atau safety factor adalah hal yang paling utama yang harus diperhatikan dalam merencanakan suatu pabrik, hal ini disebabkan karena :

- Dapat mencegah terjadinya kerusakan – kerusakan yang besar yang disebabkan oleh kebakaran atau hal lainnya baik terhadap karyawan maupun oleh peralatan itu sendiri.

- Terpeliharanya peralatan dengan baik sehingga dapat digunakan dalam waktu yang cukup lama. Bahaya yang dapat timbul pada suatu pabrik banyak sekali jenisnya, hal ini tergantung pada bahan yang akan diolah maupun tipe proses yang dikerjakan.

Instrumentasi Dan Keselamatan Kerja VII- 6

Secara umum bahaya – bahaya tersebut dapat dibagi dalam tiga kategori, yaitu : 1. Bahaya kebakaran.

2. Bahaya kecelakaan secara kimia. 3. Bahaya terhadap zat – zat kimia.

Untuk menghindari kecelakaan yang mungkin terjadi, berikut ini terdapat beberapa hal yang perlu mendapat perhatian pada setiap pabrik pada umumnya dan pada pabrik ini pada khususnya.

VII.2.1 Bahaya Kebakaran A. Penyebab Kebakaran.

1. Adanya nyala terbuka (open flame) yang datang dari unit utilitas, workshop, dan lain – lain.

2. Adanya loncatan bunga api yang disebabkan karena konsleting aliran listrik seperti pada stop kontak, saklar serta instrumen lainnya.

B. Pencegahan.

1. Menempatkan unit utilitas dan power plant cukup jauh dari lokasi proses yang dikerjakan.

2. Menempatkan bahan yang mudah terbakar pada tempat yang terisolasi dan tertutup.

3. Memasang kabel atau kawat listrik ditempat – tempat yang terlindung, jauh dari daerah yang panas yang memungkinkan terjadinya kebakaran.

4. Sistem alarm hendaknya ditempatkan pada lokasi dimana tenaga kerja dengan cepat dapat mengetahui apabila terjadi kebakaran.

C. Alat Pencegah Kebakaran.

1. Instalasi permanen seperti fire hydrant system dan sprinkle otomatis. 2. Pemakaian portable fire – extinguisher bagi daerah yang mudah

dijangkau bila terjadi kebakaran. Jenis dan jumlahnya pada perencanaan pabrik ini dapat dilihat pada tabel VII.1

3. Untuk pabrik ini lebih disukai alat pemadam kebakaran tipe karbon dioksida.

4. Karena bahan baku ada yang beracun, maka perlu digunakan kantong – kantong udara atau alat pernafasan yang ditempatkan pada daerah – daerah strategis pada pabrik ini.

Tabel VII.2 Jenis dan Jumlah Fire – Extinguisher.

No. Tempat Jenis Berat Serbuk Jarak Semprot Jumlah

1. Pos keamanan YA-10L 3,5 kg 8 m 3

2. Kantor YA-20L 6 kg 8 m 2

3. Daerah proses YA-20L 8 kg 7 m 4

4. Gudang YA-10L 4 kg 8 m 2

5. Bengkel YA-10L 8 kg 7 m 2

6. Unit pembangkit YA-20L 8 kg 7 m 2 7. Laboratorium YA-20L 8 kg 7 m 2

Instrumentasi Dan Keselamatan Kerja VII- 8

VII.2.2 Bahaya Kecelakaan

Karena kesalahan mekanik sering terjadi dikarenakan kelalaian pengerjaan maupun kesalahan konstruksi dan tidak mengikuti aturan yang berlaku. Bentuk kerusakan yang umum adalah karena korosi dan ledakan. Kejadian ini selain mengakibatkan kerugian yang besar karena dapat mengakibatkan cacat tubuh maupun hilangnya nyawa pekerja. Berbagai kemungkinan kecelakaan karena mekanik pada pabrik ini dan cara pencegahannya dapat digunakan sebagai berikut :

A. Vessel.

Kesalahan dalam perencanaan vessel dan tangki dapat mengakibatkan kerusakan fatal, cara pencegahannya :

1. Menyeleksi dengan hati – hati bahan konstruksi yang sesuai, tahan korosi serta memakai corrosion allowance yang wajar. Untuk pabrik ini, semua bahan konstruksi yang umum dapat dipergunakan dengan pengecualian adanya seng dan tembaga. Bahan konstruksi yang biasanya dipakai untuk tangki penyimpan, perpipaan, dan peralatan lainnya dalam pabrik ini adalah steel. Seua konstruksi harus sesuai dengan standar ASME (America Society Mechanical Engineering). 2. Memperhatikan teknik pengelasan.

3. Memakai level gauge yang otomatis.

4. Penyediaan manhole dan handhole (bila memungkinkan) yang memadai untuk inspeksi dan pemeliharaan. Disamping itu peralatan

tersebut harus dapat diatur sehingga mudah untuk digunakan.

B. Heat Exchanger

Kerusakan yang terjadi pada ummumnya disebabkan karena kebocoran – kebocoran. Hal ini dapat dicegah dengan cara :

1. Pada inlet dan outlet dipaasang block valve untuk mencegah terjadinya thermal expansion.

2. Drainhole yang cukup harus disediakan untuk pemeliharaan.

3. Pengecekan dan pngujian terhadap setiap ruangan fluida secara sendiri – sendiri.

4. Memakai heat exchanger yang cocok untuk ukuran tersebut. Disamping itu juga rate aliran haru benar – benar dijaga agar tidak terjadi perpindahan panas yang berlebihan sehingga terjadi perubahan fase didalam pipa.

C. Peralatan yang bergerak.

Peralatan yang bergerak apabila ditempatkan tidak hati – hati, maka akan menimbulkan bahaya bagi pekerja. Pencegahan bahaya ini dapat dilakukan dengan :

1. Pemasangan penghalang untuk semua sambungan pipa.

2. Adanya jarak yang cukup bagi peralatan untuk memperoleh kebebasan ruang gerak.

Instrumentasi Dan Keselamatan Kerja VII- 10

D. Perpipaan.

Selain ditinnjau dari segi ekonomisnya, perpipaan juga harus ditinjau dari segi keamanannya hal ini dikarenakan perpipaan yang kurang teratur dapat membahayakan pekerja terutama pada malam hari, seperti tebentur, tersandung dan sebagainya. Sambungan yang kurang baik dapat menimbulkan juga hal – hal yang tidak diinginkan seperti kebocoran – kebocoran bahan kimia yang berbahaya. Untuk menghindari hal – hal yang tidak diinginkan tersebut, maka dapat dilakukan dengan cara :

1. Pemasangan pipa (untuk ukuran yang tidak besar hendaknya pada elevasi yang tinggi tidak didalam tanah, karena dapat menimbulkan kesulitan apabila terjadi kebocoran.

2. Bahan konstruksi yang dipakai untuk perpipaan harus memakai konstruksi dari steel.

3. Sebelum dipakai, hendaknya diadakan pengecekan dan pengetesan terhadap kekuatan tekan dan kerusakan yang diakibatkan karena perubahan suhu, begitu juga harus dicegah terjadinya over stressing atau pondasi yang bergerak.

4. Pemberian warna pada masing – masing pipa yang bersangkutan akan dapat memudahkan apabila terjadi kebocoran.

E. Listrik

Kebakaran sering terjadi akibat kurang baiknya perencanaan instalasi listrik dan kecerobohan operator yang menanganinya. Sebagai usaha pencegahannya dapat dilakukan :

1. Alat – alat listrik dibawah tanah sebaiknya diberi tanda seperti dengan cat warna pada penutupnya atau diberi isolasi berwarna.

2. Pemasangan alat remote shut down dari alat – alat operasi disamping starter.

3. Penerangan yang cukup pada semua bagian pabrik supaya operator tidak mengalami kesulitan dalam bekerja.

4. Sebaiknya untuk penerangan juga disediakan oleh PLN meskipun kapasitas generator set mencukupi untuk penerangan dan proses.

5. Penyediaan emergency power supplies tegangan tinggi. 6. Meletakkan jalur – jalur kabel listrik pada posisi aman.

7. Merawat peralatan listrik, kabel, starter, trafo, dan lain sebagainya.

F. Isolasi.

Isolasi penting sekali terutama berpengaruh terhadap pada karyawan dari kepanasan yang dapat mengganggu kinerja para karyawan, oleh karena itu dilakukan :

1. Pemakian isolasi pada alat – alat yang menimbulkan panas seperti reaktor, exchanger, kolom distilasi dan lain – lain. Sehingga tidak

Instrumentasi Dan Keselamatan Kerja VII- 12

mengganggu kosentrasi pekerjaan.

2. Pemasangan pada kabel instrumen, kawat listrik dan perpipaan yang berada pada daerah yang panas, hal ini dimaksudkan untuk mencegah terjadinya kebakaran.

G. Bangunan pabrik.

Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan bangunan pabrik adalah :

1. Bangunan – bangunan yang tinggi harus diberi penangkal petir dan jika tingginya melebihi 20 meter, maka harus diberi lampu mercu suar. 2. Sedikitnya harus ada dua jalan keluar dari dalam bangunan.

VII.2.3 Bahaya Karena Bahan Kimia

Banyak bahan kimia yang berbahaya bagi kesehatan. Biasanya para pekerja tidak mengetahui seberapa jauh bahaya yang dapat ditimbulkan oleh bahan kimia seperti bahan – bahan berupa gas yang tidak berbau atau tidak berwarna yang sulit diketahui jika terjadi kebocoran. Untuk itu sering diberikan penjelasan pendahuluan bagi para pekerja agar mereka dapat mengetahui bahwa bahan kimia tersebut berbahaya. Cara lainnya adalah memberikan tanda – tanda atau gambar – gambar pada daerah yang berbahaya atau pada alat – alat yang berbahaya, sehingga semua orang yang berada didekatnya dapat lebih waspada. Selain hal – hal tersebut diatas, usaha – usaha lain dalam menjaga keselamatan

kerja dalam pabrik ini adalah memperhatikan hal – hal seperti :

1. Di dalam ruang produksi para pekerja dan para operator dilarang merokok. 2. Harus memakai sepatu karet dan tidak diperkenankan memakai sepatu

yang alasnya berpaku.

3. Untuk pekerja lapangan maupun pekerja proses dan semua orang yang memasuki daerah proses diharuskan mengenakan topi pengaman agar terlindung dari kemungkinan kejatuhan barang – barang dari atas.

4. Karena sifat alami dari steam yang sangat berbahaya, maka harus disediakan kacamata tahan uap, masker penutup wajah, dan sarung tangan yang harus dikenakan.

Utilitas VIII- 1

BAB VIII

UTILITAS

Pada pabrik Benzaldehide ini diadakan suatu unit pembantu,yaitu unit utilitas sebagai unit yang berfungsi untuk menyediakan bahan maupun tenaga pembantu sehingga membantu kelancaran operasi dari pabrik.

Utilitas yang terdapat dalam pabrik benzaldehide meliputi beberapa unit yaitu : 1. Unit Penyediaan Steam

2. Unit Penyediaan Air 3. U nit Penyediaan Listrik 4. Unit Penyediaan Bahan Bakar 5. Unit Pengolahan Limbah 6. Unit Penyediaan oli

VIII.1. Unit Penyediaan Steam

Steam pada pabrik benzaldehide digunakan untuk proses Sterilisasi, pemanas Heat Exchanger dan Reaktor.

Jumlah steam yang dibutuhkan dalam pabrik ini :

No Nama Alat Steam ( lb / jam )

1 Vaporizer 2 Heater 3 Heater 4 Heater 5 Reboiler

Total

Total kebutuhan steam = lb/jam

Untuk faktor keamanan dari kebocoran-kebocoran yang terjadi, maka diren-canakan steam yang dihasilkan 20% lebih besar dari kebutuhan steam total :

= x = lb/jam

Direncanakan boiler menghasilkan steam jenuh pada tekanan :

Tekanan = kPa = psia

Suhu = oF = oC

366.6656 12587.4966

1991.0569 362.7679 118.1462

1112 600

260.3942

1.2 33999.1976 40799.0371

158.8 23.0318

808.1310 27742.8425

33999.1976 33999.1976

4388.2894 799.5405

Menghitung kebutuhan bahan bakar :

mf = ms ( h - hf )x ( Severn, W.H, hal. 142 )

eb . F

Keterangan :

mf = massa bahan bakar yang dipakai, lb / jam. ms = massa steam yang dihasilkan, lb / jam hv = enthalpy uap yang dihasilkan, Btu / lb. hf = enthalpy liquida masuk, Btu / lb.

eb = effisiensi boiler = 60 - 85% ditetapkan eb = 70% F = nilai kalor bahan bakar, Btu / lb

Boiler dipakai untuk menghasilkan steam jenuh bertekanan kPa

dan pada suhu oC

hv = kJ / kg = Btu / lb ( Steam table )

hf = kJ / kg = Btu / lb ( Steam table )

eb = ( diambil effisiensi tengah )

F = nilai kalor bahan bakar

600

2755.5 1184.865

670.423 288.28189

70

158.84

Digunakan bahan bakar diesel oil 12,6o API, sulfur 0,84%, sg 0,98 gr/cc

didapat density lb/ft3 = lb/gal (Perry 7ed tab. 27-6) Maka :

F = Btu /gal (Perry 7ed fig. 27-3)

= Btu/lb

mf = ms ( h - hf ) x ( Severn, W.H, hal. 142 ) eb . F

= ( - ) x

x

= lb/jam

= lb/hari

100

70 18707.597

2793.344 67040.26

61.18 8.1784958

153000 18707.6

100

40799.04 1184.865 288.28

Jadi diesel oil yang dibakar sebesar = lb/hari

Menghitung Power Boiler :

hp = ( Severn, W.H,pers. 172 hal. 140 )

x dimana :

Angka-angka 970,3 dan 34,5 adalah suatu peyesuaian pada penguapan 34,5 lb air / jam dari air pada 212oF menjadi uap kering pada 212oF pada tekanan 1 atm, untuk kon disi demikian diperlukan enthalpy penguapan sebesar 970,3 Btu / lb.

ms ( h - hf )

970.3 34.5

Utilitas VIII- 3

hp = ( - ) = hp

x Penentuan Heating Surface Boiler :

Untuk 1 hp boiler = 10 ft2 heating surface. ( Severn, hal 126 )

Total heating surface = 10 x = ft2

54.6368112

970.3 34.5

54.637 546.36811

40799.04 1184.865 288.28

Kapasitas Boiler :

Q = ms ( h - hf ) ( Severn, W.H,pers. 171 )

= ( - )

= Btu/jam

40799.04 1184.865 288.28

1000 36579.73

1000

Faktor Evaporasi = h - hf ( Severn, W.H,pers. 173 ) 970.3

= 1184.865 - 288.28 970.3

= 0.9240267

Air yang dibutuhkan = Jumlah steam yang dibutuhkan =

= lb / jam

= kg / jam

Densitas air pada 30 oC = kg / m3 (Badger, App 9, hal 733)

Volume air = kg / jam

kg / m3

= m3 / jam

= m3 / hari

993.5314 20.158121 483.79491 40799.037 0.9240267 44153.526 20027.726

993.5314 20027.726

Spesifikasi :

Nama alat : Boiler

Tekanan steam : kPa

Suhu steam : oC

Type : Fire tube boiler, medium low pressure

Heating Surface : ft2

Kapasitas boiler : Btu / jam

Rate steam : lb / jam

Effisiensi :

Power : hp

Bahan bakar : Diesel oil 12,6o API

Rate bahan bakar : lb / jam

Jumlah : 1 buah

36579.728 40799.037

70% 54.636811 2793.3441

158.8 600 546.36811

VIII.2. Unit Penyediaan Air

Air di dalam pabrik memegang peranan penting dan harus meme-nuhi persyaratan tertentu yang disesuaikan dengan masing-masing keperluan di dalam pabrik. Penyediaan air untuk pabrik ini direncanakan dari air sungai.

Air sungai sebelum masuk ke dalam bak penampung, dilakukan penyaringan terlebiih dahulu dengan maksud untuk menghilangkan kot oran-kotoran yang bersifat makro dengan jalan memasang sekat-sekat kayu agar kotoran-kotoran tersebut terhalang dan tidak ikut masuk ke dalam tang-ki penampung ( resevoir ). Dari tangtang-ki penampung kemudian dilakukan pengo-lahan ( dalam unit water treatment ). Untuk menghemat pemakaian air maka diadakan sirkulasi.

Air di dalam pabrik ini dipakai untuk : 1 Air sanitasi.

2 Air umpan boiler. 3 Air proses.

VIII.2.1. Air Sanitasi

Air sanitasi untuk ke perluan minum, masak, c uci, mandi, da n lain-lain. Pada umumnya air sanitasi harus memenuhi syarat kualitas yang terdiri dari :

a. Syarat fisik.

Suhu dibawah suhu udara, warna jernih ( tidak berwarna ), tidak berasa,

Utilitas VIII- 5

c. Syarat mikroor ganisme ( bakteriologi )

Tidak mengandung kuman maupun bakteri terutama bakteri patogen. Kebutuhan air sanitasi untuk pa brik ini adalah untuk :

- Karyawan, asumsi kebutuhan air untuk ka ryawan = 27 liter / hari per orang = 27 liter / hari per orang x = m3 / hari

- Keperluan laboratorium = m3 / hari

- Untuk menyiram kebun dan kebersihan pabrik = m3 / hari

- Cadangan dan lain-lain = m3 / hari

Total kebutuhan air sanitasi = m3 / hari

2.214 20 10 8 40.214 82

VIII.2.2. Air Proses

Kebutuhan air proses untuk pa brik :

No Nama Alat Kode Alat Air ( kg / hari ) Air ( lb / hari )

1 Pelarut scrubbe D-220 2140.4423 4717.534829

Total kebutuhan air proses = lb/hari

= cuft/jam

Jadi total kebutuhan air proses = m3/jam

= m3/hari

4717.5348 75.56519

2.1158253 50.779808

VIII.2.3. Air Umpan Boiler

Air ini digunakan untuk menghasilkan steamdi dalam boiler. Air umpan boiler harus memenuhi persyaratan yang sangat ketat, ka rena kelangsungan ope rasi boiler sangat tergantung pada kondisi air umpannya.

Beberapa persyaratan yang harus dipenuhi antara lain :

a. Bebas dari zat penyebab korosi seperti asam dan gas-gas terlarut. b. Bebas dari zat penyebab kerak yang disebabkan oleh kesadahan yang

tinggi, yang biasanya berupa garam-garam karbonat dan silika.

Kesadahan maksimum ppm

c. Bebas dari zat peyebab timbulnya buih ( busa ) seperti zat-zat orga-nik, a norganik da n minyak.

d. Kandungan logam dan impuritis seminimal mungkin. 550

Kebutuhan air untuk umpan Boiler = 44153.526 lb / jam = 20.1581212 m3 / jam = 483.794908 m3 / hari

Dianggap ke hilangan air kondesat =

maka air yang ditambahkan sebagai make up water adalah :

= x

= 96.75898 m3 / hari

20%

0.2 483.7949

VIII.3. Unit Pengolahan Air ( Water Treatment )

Air untuk ke perluan industri harus terbebas dari kontaminan-konta-minan yang merupakan faktor penyebab terbentuknya endapan, korosi pada logam, kerusakan pada struktur bahan pada menara pendingin,serta memben-tuk buih.Unmemben-tuk mengatasi masalah ini maka dari sumber air tetap memerlukan pengolahan sebelum dipergunakan.

Proses Pengolahan Air Sungai :

Air sungai dipompakan ke bak pe nampung yg terlebih dahulu dilaku-kan penyaringan dengan cara memasang serat kayu agar kotoran bersifat ma-kro akan terhalang dan tidak ikut masuk dalam bak koagulasi.Selanjutnya air sungai dipompakan ke bak pengendapan.Pada bak pengendapan ini kotoran-kotoran akan mengendap membentuk flok-flok yang sebelumnya pada koagu-lasi diberikan koa gulan Al2(SO4)3

Air bersih kemudian pada bak air jernih yang selanjutnya dilewatkan sand filter untuk menyaring kot oran yang masih terikat oleh air.Air yg keluar ditampung ke bak pe nampung air bersih. Air yang sudah ditampung dipompa-kan ke bak penampung air sanitasi dengan penambahan kaporit untuk membe-baskan dari kuman. Maka air selanjutnya dapat dimanfaatkan sesuai kebutu-han. Dari perincian di atas, dapat disimpulkan kebutuhan air dalam pabrik :

- Air umpan boiler = m3 / hari

- Air proses = m3 / hari

- Air sanitasi = m3 / hari +

Total = m3 / hari → 574.8 m3 / hari

50.7798 40.214 574.78872

483.7949

Total air yang harus disupply dari water treatment = m3 / hari

Kehilangan akibat jalur pipa dalam perjalanan, untuk faktor keamanan maka direncanakan kebutuhan air sungai 20% lebih besar :

= x kebutuhan normal = 1.2 x

= m3 / hari

= m3 / jam

= kg / jam

1.2

28.73943578 28553.532

574.7887

574.78872 689.7464587

Utilitas VIII- 7

VIII.3.1. Spesifikasi Peralatan Pengolahan Air

1. Bak Penampung Air Sungai

Fungsi : Menampung air sungai sebelum diproses menjadi air bersih. Bak berbentuk persegi panjang, terbuat dari beton.

Rate volumetrik : m3 / jam = m3 / jam

Ditentukan : Waktu tinggal = 1 hari

Volume air total : m3

Dimisalkan : Panjang = Lebar = 2 x m

Tinggi = x m

28.739436 689.7

689.74646

Volume bak penampung ( direncanakan 80% terisi air ) :

= /

= m3

Volume bak penampung = 2 p x 2 l x t

= 2 X x 2 X x 1 X

= 4 X3

X = m

Panjang = 2 X m = 2 x = m

Lebar = 2 X m = 2 x = m

Tinggi = 1 X m = 1 x = m

Check volume :

Volume bak = p x l x t

= x x

= m3 = m3 ( memenuhi )

11.992 11.992 5.996

862.183 862.183

5.996 11.992

5.996 11.992

5.996

689.7465 80%

862.183 862.1831 862.1831

5.996

5.996

Spesifikasi :

Fungsi : Menampung air sungai sebelum diproses menjadi air bersih.

Kapasitas : m3

Bentuk : Empat persegi panjang terbuka.

Ukuran : Panjang = m

Lebar = m

Tinggi = m

Bahan konstruksi : Beton

Jumlah : 1 buah

862.183

11.992 11.992 5.9958

2. Tangki Koagulasi

Fungsi : Tempat terjadinya koa gulasi dengan penambahan Al2(SO4)3 untuk

destabilisasi kotoran dalam air yang tidak dikehendaki. Bak tuk lingkaran yang terbuat dari beton dan dilengkapi pengaduk.

Perhitungan :

Rate volumetrik = m3/jam = liter / jam

Dosis Alum = 20 mg / liter

Kebutuhan Alum = 20 x = mg / jam

= kg/jam = kg/tahun(330 h ari )

ρ alum = kg/L

Volume alum = = liter/jam

= m3/jam

Waktu tinggal = 1 menit

Volume air dan alum = ( + ) m3/jam x 1 jam

= m3

Dirancang tangki berbentuk silinder dan dari tangki terisi air, maka : Volume tangki = 29.24841 = 36.560517 m3

80% 1.1293

0.5089779

28.739436 0.5089779 29.248414

80%

28739.436 574788.7156

574.7887 4552326.628

1.129

574.7887 508.97788

28.73944 28739.436

Jumlah tangki yang digunakan = 1 buah

Volume tangki = π x D2 x H

4

Asumsi : H = 2 D

Volume tangki = x D2 x 2 D

= D3

D = m

H = 2 x = m

Tinggi cairan didalam tangki = π x D2 x H

4

= x ( ) 2 x H

H = m

4 4.5690321 2.855645

2.8556451 5.7112901

29.24841 3.14 2.856

3.14 4

Utilitas VIII- 9

Dalam bak koagulator ini dilengkapi dengan pengaduk berkecepatan 50 rpm (0,8333rps). Dirancang pengaduk tipe flat blade turbin dengan 6 blade dengan perbandingan diameter impeller dengan diameter tangki (T/D) =

Diameter impeler (Da) = 1/3 diameter tangki = x

= m

ρ air = kg/m3

μ air = cp = kg/m.s

NRe = ρ x D2 x N = x 2 x

μ = 0.00083 909499.3 1000 0.83 0.00083

1000 0.9518 0.833

0.3

0.333 2.8556

0.952

Dari Geankoplis figure 3.4-4,

diketahui nilai Np pada Nre = adalah :

Np = 10

Daya yang diperlukan untuk motor pengaduk : P = Np x r x N3x T5

= 10 x x 3 x 5

= watt

= hp

Jika efisiensi motor 80%, maka :

P = / 0.8 = hp

Dipilih motor = hp

4519.619 6.061

6.061 7.576

909499.3

1000 0.833 0.9518

7.6 Spesifikasi bak koagulator

Fungsi : Sebagai tempat terjadinya koagulasi

Kapasitas : m3

Jumlah : 1 buah

Bentuk : Silinder

Ukuran bak : diameter = m

: tinggi = m

Motor penggerak : hp

Bahan : Beton bertulang

5.7113 7.6

36.56

2.8556

3. Tangki Flokulasi

Fungsi : Tempat terjadinya flokulasi dengan penambahan Al2(SO4)3 untuk

destabilisasi kotoran dalam air yang tidak dikehendaki. Bak tuk lingkaran yang terbuat dari beton dan dilengkapi pengaduk.

Perhitungan :

Rate volumetrik = m3/jam = liter / jam

Dosis Alum = 20 mg / liter

Kebutuhan Alum = 20 x = mg / jam

= kg/jam = kg/tahun(330 h ari )

ρ alum = kg/L

Volume alum = = liter/jam

= m3/jam

Waktu tinggal = 1 jam

Volume air dan alum = ( + ) m3/jam x 1 jam

= m3

Dirancang tangki berbentuk silinder dan dari tangki terisi air, maka :

Volume tangki = = m3

Jumlah tangki yang digunakan = 1 buah Volume tangki = π x D2 x H

4 Asumsi : H = 2 D

Volume tangki = x D2 x 2 D

= D3

D = m

H = 2 x = m

4

37.2080 1.57

2.8724

2.8724 5.7448

29.7664

80%

29.7664 37.2080

80%

3.14 1.129

584.9683 517.9919 1.1293

0.5180

29.2484 0.5180

29.2484 29248.4137

29248.414 584968.2731

584.9683 4632948.723

Tinggi cairan didalam tangki = π x D2 x H

4

= x ( ) 2 x H

H = m

29.2484 3.14 2.872

4 4.5159

Dalam bak koagulator ini dilengkapi dengan pengaduk berkecepatan 50 rpm (0,8333rps). Dirancang pengaduk tipe flat blade turbin dengan 6 blade dengan perbandingan diameter impeller dengan diameter tangki (T/D) =

Diameter impeler (Da) = 1/3 diameter tangki = x

= m

0.333 2.8724

0.957

Utilitas VIII- 11

ρ air = kg/m3

μ air = cp = kg/m.s

NRe = ρ x D2 x N = x 2 x

μ

=

1000 0.9574 0.833

0.00083 920206.06

1000

0.83 0.00083

Dari Geankoplis figure 3.4-4,

diketahui nilai Np pada Nre = adalah :

Np = 10

Daya yang diperlukan untuk motor pengaduk : P = Np x r x N3x T5

= 10 x x 3 x 5

= watt

= hp

Jika efisiensi motor 80%, maka :

P = / = hp

Dipilih motor = hp

Spesifikasi bak koagulator

Fungsi : Sebagai tempat terjadinya flokulasi

Kapasitas : m3

Jumlah : 1 buah

Bentuk : Silinder

Ukuran bak : diameter = m

tinggi = m

Motor penggerak : hp

Bahan : Beton bertulang

37.21

2.8724 5.7448

1000 0.833 0.9574

4653.81 6.241

6.241 0.8 7.8011

920206.056

7.8

7.8

4. Clarifier

Fungsi = Tempat pemisahan antara flok / padatan dengan air bersih

Waktu tinggal = 2 jam

Rate volumetrik = m3/jam

Volume air = x 2 = m3

29.7664

29.7664 59.5328

Direncanakan volume tangki terisi air, sehingga :

Volume tangki = = m3

80%

59.53281 74.416014

Kecepatan overflow = 1 m3/m2jam (Perry 6th ed,hal 19-8)

Luas penampang = = m2

Diameter = x 4 0.5 = m

Tinggi =

π / 4 ( ) 2

= m

Spesifikasi :

Fungsi : Memisahkan air dari kotoran yang terikat oleh koagulan dan floakulan

Bentuk : Silinder dengan bentuk bawah mendekati datar

Diameter : m

Tinggi : m

Bahan : Carbon Steel

Jumlah : 1 buah

24.81

3

5.621 3

5.6213127 3.14

74.42

5.6213127

29.766406 24.805338

1.2

5. Bak Air Jernih

Fungsi : menampung air dari bak pengendap. Bak berbentuk persegi panjang terbuat dari beton.

Rate volumetrik = m3/jam

ditentukan : Waktu tinggal = 2 jam

Tinggi = x m

Panjang = Leba = 2 x m

Volume bak penampung ( direncankan 80% terisi air) :

= x 2 = m3

29.7664

29.7664 0.8

74.4160

Volume penampung ; = =

Jadi tinggi = m

panjan = lebar = m

x 2.65

2.65

5.299

Utilitas VIII- 13

Spesifikasi :

Kapasitas = m

Bentuk = persegi panjang

Ukuran = panjang = m

lebar = m

tinggi = m

Bahan konstruksi = beton

jumlah = 1 buah

5.2995 5.2995 2.6497 74.4160

6. Sand Filter

Fungsi : Menyaring kot oran yang tersuspensi dalam air dengan menggunakan penyaring pasir

Rate volumetrik : m3/jam Waktu filtrasi : 15 menit

Jumlah flok : dari debit air yang masuk

: x = m3/jam

Volume air : - = m3/jam

Volume air yang ditampung : m3/jam = gpm

Rate filtrasi : 12 gpm/ft2 (Perry 6th ed, hal 19-85)

Luas penampang bed : = ft2

Diameter bed : 4 x A 0.5 = 4 x 0.5

π 3

= m

Tinggi lapisan dalam kolom, diasumsikan :

Lapisan Gravel = m ( Sugiharto, hal 121 ) Lapisan Pasir = m ( Sugiharto, hal 121 ) Tinggi Air = m ( Sugiharto, hal 121 )

Tinggi lapisan = m

Kenaikan akibat back wash = dari tinggi lapisan

= x 4 = 1 m

Tinggi total lapisan = tinggi bed + tinggi fluidisasi + tingggi bagian atas untuk pipa + tiinggi bagian bawah untuk pipa

= 4 + 1 + +

= m 5% 5% 29.7664 2.7307 1.4883 25% 25% 2.7307 1.8651 29.7664 29.7664 1.4883 28.2781 32.7679 7.4416 0.03 0.03 5.06 32.76785 12 0.3 0.7 3 4

Spesifikasi :

Fungsi : Menyaring air dari clarifier

Kapasitas : m3 / jam

Bentuk : Bejana tegak

Diameter : m

Tinggi : m

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA - 283 grade P

Jumlah : 2 buah

7.4416 1.8651 5.06

7. Bak Penampung Air Bersih

Fungsi : Menampung air dari Sand Filter. Bak berbentuk persegi panjang, terbuat dari beton.

Rate volumetrik : m3 / jam

Ditentukan : Waktu tinggal = 1 hari

Volume air total : m3 / jam

Dimisalkan : Tinggi = 2x m

Panjang = Lebar = x m

Volume bak penampung ( direncanakan 80% terisi air ) :

= /

= m3

Volume bak penampung = p x l x t

= x x

= 2 X3

X =

Panjang = x m = 1 x = m

Lebar = x m = 1 x = m

Tinggi = 2 X m = 2 x = m

Check volume :

Volume bak = p x l x t

= x x

= m3 = m3 ( memenuhi )

28.2781 678.6740

7.5136 848.3426

80% 678.6740

848.3426

2x 1x 1x

848.3426

7.5136 7.5136 7.5136

7.513583 7.513583 15.02717

7.5136 848.3426

7.5136 15.0272

Utilitas VIII- 15

Spesifikasi :

Fungsi : Menampung air bersih dari Sand Filter.

Kapasitas : m3

Bentuk : Empat persegi panjang terbuka.

Ukuran : Panjang = m

Lebar = m

Tinggi = m

Bahan konstruks : Beton

Jumlah : 1 buah

848.3426

7.5136 7.5136 15.0272

8. Bak Penampung Air Sanitasi

Fungsi : Menampung air dari bak air bersih untuk keperluan sanitasi dan -tempat menambahkan desinfektan ( chlorine )

Bak berbentuk persegi panjang, terbuat dari beton.

Rate volumetrik : m3/ hari = m3/ jam

Ditentukan : Waktu tinggal = 24 jam

Volume air total : m3

Digunakan : 1 buah bak

Volume air dalam bak : m3

Dimisalkan : Panjang = x m

Lebar = x m

Tinggi = 2x m

Volume bak penampung ( direncanakan 80% terisi air ) :

= /

= m3

40.214 1.6756 40.214 40.214 80% 40.214 50.2675

Volume bak penampung = p x l x t

= X x X x 2 X

= 2 X3

X =

Panjang = x m = 1 x = m

Lebar = x m = 1 x = m

Tinggi = 2x m = 2 x = m

Check volume :

Volume bak = p x l x t

= x x

= m3 = m3 ( memenuhi )

50.2675 50.2675 2.9292 2.9292 2.9292 2.9292 2.9292 2.9292 5.8584 2.9292 50.2675 2.9292 5.8584 50.2675

Untuk membunuh kuman digunakan deinfektan jenis chlorine dengan

kebutu-han chlorine = mg/liter (Wesley, Fig 10-7)

Jumlah chlorine yang harus ditambahkan setiap hari :

= x

= mg = kg/hari

Kebutuhan chlorine per tahun =

= kg/hari x hari = kg

200

200 80428

16085600 16.0856

16.0856 330 5308.248

Spesifikasi :

Fungsi : Menampung air dari bak air bersih untuk ke perluan sani-tasi dan tempat menambahkan desinfektan ( chlorine )

Kapasitas : m3

Bentuk : Empat persegi panjang terbuka.

Ukuran : Panjang = m

Lebar = m

Tinggi = m

Bahan konstruks : Beton

Jumlah : 1 buah

9. Kation Exchanger

Fungsi : mengurangi kesadahan air yang disebabka n oleh garam-garam Ca. Kandungan CaCO3 dari water treatment masih sekitar 5 grain / gallon ( Othmer, Vol.11: 887 ) . K andungan ini sedianya dihilangkan dengan resin zeolith bentuk granular, agar sesuai dengan syarat air boiler.

Kandungan CaCO3 : 5 grain/gal = gr/gal : ( 1 grain = 0,000065 kg )

Jumlah air yang diproses : m3 = gallon

Jumlah CaCO3 da lam air : x = gr

Dipilih bahan pelunak :

Zeolith dengan exchanger capacity = ek / kg CaCO3 ( Perry 6 ed

, T.16-4 ) Na-Zeolith diharapkan mampu menukar semua ion Ca2+.

ek ( ekuivalen ) = ( Underwood : 55 )

Berat Ekuivalen = ( Underwood : 51 )

50.2675

2.9292 2.9292 5.8584

0.325

0.325 127818.61

483.7949 127818.61

41541.0498 1.4

gram Berat Ekuivalen

BM Elektron

Utilitas VIII- 17

Untuk CaCO3, 1 mol Ca melepas 2 elektron Ca 2+

, sehingga elek 2

BM CaCO3 =

Berat Ekuivalen = = 50 gr / ek

100 100 2

Berat Zeolith = ek x Berat Ekuivalen = x 50 = 70 gr Kapasitas Zeolith = 70 gr / kg

Jumlah CaCO3 = gr = kg

Cara Kerja :

Air dilewatkan pada kation exchanger yang berisi resin sehingga ion positif ter-tukar dengan resin.

Kebutuhan Zeolith = 70 x = gr

= kg

ρ Zeolith = kg / liter ( Perry 6ed ; T.16-4 )

Volume Zeolith = / = liter

= m3

Volume total = + = m3

Rate volumetrik = m3/hari = m3/jam

Air mengisi 80 % volume tangki, maka volume tangki :

Vt = / = m3

Tangki kation berbentuk silinder dengan dimension ratio ; H / D = 1.5 Volume = π x D2 x H

4

= x D2 x 2 D

D = m

H = m

Bahan konstruksi : Stainless Steel Plate Type 316

Jumlah : 1 buah

41541.0498 0.95 2.9079 1.4 41.5410 41.5410 2907.8735 2.9079 0.95 3.060919 0.003061 483.7949 483.7980 0.0030609 483.79797 20.15825

20.1582 0.8 25.1978

3.14 4 25.1978 2.7763 4.1645 Regenerasi Zeolith

Regenerasi Zeolith dilakukan dengan larutan HCl 33% ( Standard Prosedure Operation, SPO Paiton )

Pembahasan Dan Kesimpulan XII- 2

Pra Rencana Pabrik Benzaldehide Dari Toluene Dengan Proses Oksidasi lokasi didaerah Bojonegoro dapat diterima.

Teknis

Peralatan yang digunakan dalam pra rencana ini sebagaian besar merupakan peralatan standar yang umum digunakan dan mudah didapat. Sehingga pemeliharaan alat serta pengoperasiannya tidak mengalami kesulitan.

XII.2. Kesimpulan

Dengan melihat berbagai pertimbangan serta pertimbangan yang telah dilakukan, maka pendirian pabrik Ethylene Dichloride didaerah Industri Manyar, Gresik, secara teknis dan ekonomis layak untuk didirikan. Adapun rincian pra rencana pabrik Ethylen Dichloride yang dimaksud adalah sebagai berikut :

Kapasitas : 20.000 ton/tahun

Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas Sistem Organisasi : Garis dan Staf Jumlah Karyawan : 154 orang Sistem Operasi : Continous

Waktu Operasi : 330 hari/tahun ; 24 jam/hari Total Investasi : Rp. 158.203.590.541 Pay Out Period : 3.3 tahun

Rate of Investment : 77% Break Even Point (BEP) : 30.93%

Daftar Pustaka

Pra Rencana Pabrik Benzaldehide Dari Toluene Dengan Proses Oksidasi

DAFTAR PUSTAKA

American Socity of Civil Engineers, 1990, “Water Treatment Plant Design”, 2ed America Water Works Association, McGraw-Hill Book Co,NY.

Badger, W.L and Banchero, JT , 1995, “Introduction to Chemical Engineering”, Int ed , Mc Graw-Hill Book Company Inc, N. Y.

Biro Pusat Statistik, “Export – Import sector industry”

Brownell, L, E. Young, 1959, “ Process Equipment Design”, John Wiley & Sons Inc, N.Y.

Faith, W. L, Keyes, D.B & Clark, R.I, 1960, “ Industrial Chemical”, 4th ed, John Wiley & Sons Inc, N.Y.

Foust, A.S, 1960, “ Principles of Unit Operations”, 2ed, John Wiley & Sons Inc, N.Y.

Geankoplis, C.J, 1983, “Tranport Processes and Unit Operations”, 2ed, Allyn and Bacon Inc, Boston

Hesse, G. Gessner,1962, “Process Equipment Design”, 8th pmt, Van Nostrand Reinhold, New Jersey

Himmelblau,D.M., 1989, “Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering”, 5ed, Prentice-Hall International, Singapore

Daftar Pustaka

Joshi, M.V., 1981, “Proses Equipment Design”, McGraw Hill Indian Ltd

Kern,D.Q,1965, “Process Heat Transfer”, Int ed, McGraw Hill Book Company Inc, N.Y.

Lamb J.C, 1985, “Water Quality and Its Control”, John Wiley & sons Inc, New York.

Levenspiel,O,1962, “Chemical Engineering Reaction”, 2ed, John Wiley & Sons Inc, N.Y.

Ludwig, 1977, “ Applied Process Design for Chemical and Pertochemical Plants”, Vol 1-2, 2ed, Gulf Publishing Co.Houston, Texas.

McCabe,W.L,1956, ”Unit Operation of Chemical Engineering”, McGraw Hill Book Company Inc, Tokyo

McKetta,Cunningham, W.A, “Encyclopedia of Chemical Processing and Design” vol 9, Marcell Dekker Inc, New York

Othmer, Kirk, ” Encyclopedia of Chemical Enggineer vol 23”, 3ed, McGraw Hill Book Company Inc, N.Y

Perry,Chilton,1973,” Perry’s Chemical Engineer’s Handbook”, 5ed, McGraw Hill Book Company Inc, Singapore

Perry,Chilton,1984,” Perry’s Chemical Engineer’s Handbook”, 6ed, McGraw Hill Book Company Inc, Singapore

Daftar Pustaka

Pra Rencana Pabrik Benzaldehide Dari Toluene Dengan Proses Oksidasi

Perry,Chilton,1999,” Perry’s Chemical Engineer’s Handbook”, 7ed, McGraw Hill Book Company Inc, N.Y

Petter, M.S, Timmerhaus, K.D, 1959, “ Plant Design and Economics for Chemical Engineering”, 4th ed, McGraw Hill Book Company Inc, N.Y

Sherwood,T, 1977, ”The Properties of Gasses and Liquid”, 3th ed, McGraw Hill Book Company Inc, Singapore

Severn,W.H, 1954, “Steam Air and Gas Power”, Modern Engineering Asia Edition, John Wiley & Sons Inc, N.Y.

Sugiharto,1994, “ Dasar – Dasar Pengolahan Air limbah”, cetakan pertama Universitas Indonesia Press, Jakarta

Treybal, R.E, 1981,”Mass Transfer Operations”, 3ed, McGraw Hill Book Company Inc., N.Y.

Ulrich, G.D, 1984, “A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics”, John Wiley & Sons Inc, N.Y.

Underwood A.L. 1980, “ Quantitative Analysis”, 4 ed, Prentice Hall Inc, London

Van Ness, H.C, Smith J.M, 1987, “ Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics”, 5 ed, McGraw Hill Book Company Inc, Singapore

Van Winkle, M., 1967,”Distilation”, McGraw-Hill Book Comapny,N.,Y.

Wesley W.E,. 1989,”Industrial Water Pollution Control’, 2ed, McGraw-Hill Book Company, Singapore.

Daftar Pustaka

Internet: