PABRIK ACETIC ACID DARI BUTANA CAIR DENGAN PROSES OKSIDASI.

PABRIK ACETIC ACID

DARI BUTANA CAIR DENGAN PROSES OKSIDASI

PRA RENCANA PABRIK

Oleh :

DHINNA SHEPTIANA KURNIAWATI NPM : 0831010037

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” SURABAYA – JAWA TIMUR

Kata pengantar  

Pra rencana acetic acid iii 

 

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan YME atas karunia dan rahmat-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan dengan baik pra rencana pabrik ini yang berjudul “Pabrik Acetic Acid dari Butana Cair dengan Proses Oksidasi”.

Pra rencana ini disusun untuk memenuhi tugas yang diberikan kepada mahasiswa Program Studi Teknik Kimia, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Kimia.

Sebagai dasar penyusunan pra rencana pabrik ini adalah teori yang diperoleh selama kuliah, data-data dari majalah, internet maupun literatur yang ada. Selanjutnya, dengan tersusunnya pra rencana pabrik ini, saya menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Sutiyono, MT selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT selaku Kepala Jurusan Teknik Kimia, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

3. Ibu Ir. Titi Susilowati, MT selaku dosen pembimbing.

4. Bapak, Ibu, Saudara tercinta yang telah memberikan dorongan, doa, dan restu serta semangat demi berhasilnya studi kami.

5. Rekan-rekan serta semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah membantu sehingga pra rencana pabrik ini terselesaikan.

Kata pengantar  

Pra rencana acetic acid iii 

 

Saya menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam penyusunan pra rencana pabrik ini oleh karena itu segala saran dan kritik yang bersifat membangun dan bermanfaat bagi kesempurnaan laporan ini akan kami terima dengan senang hati.

Akhir kata, semoga pra rencana pabrik ini dapat memberi manfaat bagi kita semua.

Surabaya, Februari 2012

Daftar isi  

Pra rencana acetic acid iv 

 

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR TABEL ... v

DAFTAR GAMBAR ... vi

BAB I PENDAHULUAN ... I.1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 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 TATA LETAK DAN LOKASI... IX.1 BAB X SISTEM ORGANISASI ... X.1 BAB XI ANALISA EKONOMI ... XI.1 BAB XII DISKUSI DAN KESIMPULAN ... XII.1 DAFTAR PUSTAKA ... vii

Intisari 

Pra rencana acetic acid  

 

INTISARI

Asam asetat (CH3COOH) adalah asam organik yang dikenal sebagai

pemberi rasa asam dan aroma dalam makanan. Asam cuka memiliki rumus empiris C2H4O2. Rumus ini seringkali ditulis dalam bentuk CH3COOH.

Asam asetat bermanfaat bagi berbagai macam industri di antaranya industri poly terephtalate acid (PTA), Industri Ethyl Asetat, Industri tekstil, Industri asam cuka, Industri benang karet, dll.

Asam asetat ini diproduksi dengan cara mereaksikan butana cair dengan gas oksigen dalam multi tube reaktor pada suhu 170C dengan tekanan 45 atm. Pada reaktor terjadi reaksi endotermis sehingga membutuhkan panas untuk proses reaksi. Produk keluar reaktor berupa gas yang kemudian didinginkan dalam kondensor untuk merubah fase produk dari gas menjadi liquid. Liquida yang terbentuk kemudian di separasi dengan menggunakan kolom distilasi berdasarkan perbedaan titik didih. Hasil produksi berupa asam asetat liquid dan hasil samping berupa larutan formiat.

Pra rencana pabrik acetic acid ini direncanakan berjalan secara kontinyu dengan ketentuan sebagai berikut :

1. Kapasitas Produksi : 150.000 ton/tahun 2. Bentuk Organisasi : Perseroan Terbatas 3. Sistem Organisasi : Staf dan garis

Intisari 

Pra rencana acetic acid  

 

5. Produk

a. Produk Utama

Acetic Acid : 15932,4397 kg/jam

b. Produk Samping

Larutan Formiat : 301,6751 kg/jam 6. Bahan Baku

a. Butana : 8398,1908 kg/jam

7. Kebutuhan Utilitas

a. Listrik : 363Kwh

b. Air : 1948,2634 m3/hari

c. Steam : 12735,1720 lb/jam

d. Bahan Bakar : 1486,3705 liter/jam

8. Analisa Ekonomi

a. Modal Tetap (FCI) : Rp 629.950.640.261 b. Modal Kerja (WCI) : Rp 82.014.682.194 c. Investasi Total (TCI) : Rp 711.965.322.456

d. IRR : 16,07 %

e. ROE : 25,26 %

f. POP : 5,0191 tahun

Pendahuluan  

Pra rencana acetic acid I-1 

 

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan ilmu disertai dengan kemajuan telah menuntut bangsa Indonesia menuju ke arah industrialisasi. Untuk menuju kemandirian di bidang industri berfokus pada bidang kimia maka kebutuhan akan bahan-bahan kimia di dalam negeri perlu ditumbuhkan dan dikembangkan dalam pembangunan sektor industri, Salah satu diantaranya adalah industri asam asetat.

Industri asam asetat dikembangkan karena begitu luasnya penggunaan asam asetat sebagai bahan dasar pada industri kimia dasar, pembuatan plastik, industri farmasi, pembuatan cat, insektisida, bahan kimia untuk fotografi, koagulan latex serta pengasaman yang baik untuk minyak dan lain-lain.

Dalam industri makanan, asam asetat digunakan sebagai pengatur keasaman. Dalam setahun kebutuhan dunia akan asam asetat mencapai 6,5 juta ton per tahun. 1,5 Juta ton per tahun di peroleh dari hasil daur ulang, sisanya diperoleh dari indutri petrokimia maupun dari sumber hayati. Sedangkan untuk di Indonesia sendiri kebutuhan asam asetat dari tahun ke tahun bisa di lihat pada tabel di bawah ini :

Pendahuluan  

Pra rencana acetic acid I-2 

 

Tabel 1.1 Kebutuhan Asam Asetat di Indonesia

Tahun Kebutuhan ( ton ) Perkembangan ( % )

2005 66.295 -

2006 180.867 172

2007 195.439 8,06

2008 210.012 7,55

2009 224.584 6,94

2010 239.156 6,49

( Sumber : BPS.2010.”Kebutuhan chemical di Indonesia”)

Berdasarkan tabel diatas kebutuhan asam asetat di Indonesia dari tahun ke tahun mengalami peningkatan yang cukup signifkan. Meningkatnya kebutuhan asam asetat ini belum dapat dipenuhi seluruhnya oleh satu-satunya produsen

lokal, yaitu PT INDO ACIDATAMA CHEMICAL INDUSTRI, sehingga

ketergantungan terhadap impor dari tahun ke tahun semakin naik. Sedangkan untuk kapasitas produksi asam asetat di Indonesia ini sendiri bisa di lihat pada tabel di bawah ini :

Tabel 1.2 Perkembangan Produksi Asam Asetat di Indonesia Tahun Produksi(Ton)

2006 38306 2007 39577 2008 40848 2009 42119 2010 43390

Pendahuluan  

Pra rencana acetic acid I-3 

 

(Sumber : PT CIC.2010.”acetic organik”.Hal 168)

Dari total kebutuhan asam aetat tersebut, industri PTA (Pure Terephtalate Acid) merupakan pengkonsumsi terbesar asam asetat di Indonesia, yaitu sekitar 59,1 % dari total asam asetat yang dikonsumsi. Hal ini bisa di di lihat pada tabel di bawah ini :

Tabel 1.3 Total konsumsi asam asetat di Indonesia pada Tahun 2010

Konsumen Konsumsi ( ton )

Industri PTA 141341

Industri Ethyl Asetat 23.912

Industri Benang karet 4.232

Industri Asam cuka 2752

Industri Tekstil 24.367

Industri Lain-Lain 42.552

Total 239.156

(Sumber : PT CIC.2010.”Organic Acetic”.Hal 201)

Sehingga berdasarkan data tersebut, kebutuhan total asam asetat pada tahun 2010 mencapai 239.156 ton. Sedangkan produksi di Indonesia sendiri masih jauh dari mencukupi, sehingga untuk memenuhi kebutuhan tersebut Indonesia harus mengimpor asam asetat dari beberapa negara.

Melihat kenyataan ini Indonesia berpeluang baik untuk mendirikan suatu pabrik asam asetat. Disamping untuk memajukan dan mengembangkan ilmu

Pendahuluan  

Pra rencana acetic acid I-4 

 

pengetahuan dan teknologi industri juga diharapkan dapat mengurangi ketergantungan terhadap negara lain dalam memenuhi kebutuhan dalam negeri, yaitu dengan membangun industri-industri yang dapat menggantikan peranan bahan impor. Pemerintah mengharapkan, pendirian pabrik asam asetat dapat memacu dan mendukung pertumbuhan industri-industri lain seperti industri ethyl asetat, industri PTA, industri tekstil, industri benang karet, dan industri asam cuka.

1.2Manfaat Pendirian Pabrik Asam Asetat

Manfaat pendirian pabrik asam asetat ini adalah :

- Untuk memenuhi kebutuhan pasar dalam negeri sehingga dapat mengurangi impor asam asetat

- Untuk meningkatkan devisa negara karena pasar ekspor yang menjanjikan - Dapat memberikan keuntungan secara ekonomis karena kapasitas produksi

masih berada dalam batas yang menguntungkan.

- Untuk mendorong industri kimia dan menciptakan lapangan pekerjaan, mengurangi pengangguran, dan dapat menumbuhkan dan memperkuat perekonomian di Indonesia.

1.3Lokasi Pabrik

Pemilihan lokasi pabrik secara geografis dapat memberikan pengaruh yang besar terhadap lancarnya kegiatan industri. Oleh karena itu harus dipertimbangkan agar dapat memberikan keuntungan yang sebesar-besarnya pada perusahaan.

Pendahuluan  

Pra rencana acetic acid I-5 

 

Pabrik asam asetat ini direncanakan akan didirikan di Bontang, Propinsi Kalimantan Timur. Pemilihan lokasi di Bontang mempertimbangkan beberapa hal, diantaranya :

1. Letak Sumber Bahan Baku

Bahan baku utama yaitu n-butana diperoleh dari PT BADAK NGL yang berlokasi di Bontang dengan kemurnian n-butana sebesar 97,5 % dan pentana 2,5%. Di PT BADAK NGL ini mempunyai kapasitas 1 juta ton/tahun sehingga sangat mencukupi untuk kebutuhan pabrik asam asetat yang akan didirikan. Pengadaan bahan baku harus benar-benar diperhatikan karena merupakan kebutuhan utama bagi kelangsungan dan kelancaran suatu produksi.

2. Utilitas

Sarana utilitas utama yaitu air dan listrik masing-masing dipenuhi dari pihak pengelola kawasan industri, baik dari sumber air tanah maupun sungai serta jaringan PLN setempat (untuk kebutuhan listrik).

3. Fasilitas Transportasi

Sarana transportasi sangatlah penting, berkaitan dengan kelancaran penyediaan bahan baku dan pemasaran produk. Pemasaran produk terutama dilakukan lewat jalur laut sedangkan transport bahan baku tidak mengalami banyak permasalahan karena berdekatan dengan pabrik penghasil bahan baku yaitu PT BADAK NGL.

4. Tenaga Kerja

Penyediaan tenaga kerja mempertimbangkan beberapa hal, meliputi : jumlah, kualitas, besar upah minimum, keahlian, dan produktifitas tenaga kerja.

Pendahuluan  

Pra rencana acetic acid I-6 

 

Jumlah tenaga kerja terlatih dan berpendidikan di Kaltim meningkat seiring berkembangnya sekolah-sekolah kejuruan, akademi, dan perguruan tinggi.

5. Pemasaran

Daerah pemasaran sebagian besar berada di luar Kalimantan sehingga untuk mempermudah pemasaran ditempuh lewat jalur laut. Hal ini tidak menjadi masalah karena asam asetat adalah bahan baku yang sangat dibutuhkan bagi banyak industri terutama di Pulau Jawa yang selama ini penyediaannya sangat tergantung pada pasar impor .

6. Kebijakan Pemerintah

Pendirian pabrik asam asetat ini di dukung oleh kebijakan pemerintah kota Bontang dalam kaitannya untuk menjadikan kota Bontang sebagai pusat kawasan Industri di Indonesia Timur. Selain itu dengan pendirian pabrik asam asetat ini di harapkan pemerataan kesempatan kerja dan hasil pembangunan khususnya di luar Pulau Jawa bisa segera tercapai.

7. Perluasan Lahan

Faktor ini berkaitan dengan rencana pengembangan pabrik lebih lanjut. Bontang merupakan kawasan industri, sehingga lahan di daerah tersebut telah disiapkan untuk pendirian dan pengembangan suatu pabrik.

8. Sarana dan Prasarana

Pemilihan lokasi pabrik asam asetat didirikan di kota Bontang adalah karena kota Bontang merupakan salah satu kota industri di Indonesia. Dalam hal tata kelola Industri kota Bontang telah membangun kawasan Industri yaitu Kaltim

Pendahuluan  

Pra rencana acetic acid I-7 

 

Industrial Estate (KIE) sehingga sarana dan prasarana penunjang sangat memadai untuk investasi dan untuk itu sangatlah layak pabrik asam asetat ini di dirikan kota Bontang.

Tinjauan pustaka  

Pra rencana acetic acid II- 1 

 

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Secara umum

Asam asetat (CH3COOH) adalah senyawa kimia asam organik yang

dikenal sebagai pemberi rasa asam dan aroma dalam makanan. Asam cuka

memiliki rumus empiris C2H4O2. Rumus ini seringkali ditulis dalam bentuk

CH3COOH. Asam asetat murni disebut asam asetat glasial adalah cairan

higroskopis tak berwarna, dan memiliki titik beku 16.7°C.

Asam asetat merupakan salah satu asam karboksilat paling sederhana setelah asam formiat. Larutan asam asetat dalam air merupakan sebuah asam

lemah, artinya hanya terdisosiasi sebagian menjadi ion H+ dan CH3COO-. Asam

asetat merupakan gabungan hybrid dalam bentuk ester dan dianggap terbentuk dari carbonyl oksigen. Metode esterifikasi, reaksi asam asetat dengan memakai katalis asam anorganik sangat baik dipakai sebagai katalis pada reaksi esterifikasi. (Fessenden & Fessenden.1992)

II.2 Proses pembuatan

Macam-macam proses pembuatan asam asetat di industri dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu :

1. Proses Oksidasi Acetaldehid

2. Proses Karbonilasi Methanol

Tinjauan pustaka  

Pra rencana acetic acid II- 2 

 

II.2.1 Proses Oksidasi Acetaldehid

Asam Asetat dapat diperoleh dengan cara mengoksidasikan acetaldehid pada fase cair. Acetaldehid dioksidasikan dengan oksigen dari udara dengan perbandingan 4 mol udara yang masuk untuk setiap 1 mol acetaldehid. Reaksi ini

terjadi dalam reaktor dengan tekanan 10 atm dan suhu 70 - 90C. Dan untuk

mempercepat terjadinya reaksi digunakan katalis Mangan Asetat. Reaksi yang terjadi dalam reaktor adalah :

CH3CHO +

2 1

O2 CH3COOH

Gas oksigen dan acetaldehid yang tidak ikut bereaksi dimasukkan ke scrubber dengan bantuan air dari bagian atas scrubber maka terjadi pelepasan nitrogen ke atmosfer, sedangkan larutan acetaldehid akan keluar pada bagian bawah scrubber dan menuju kolom untuk direcovery. Asam asetat yang dihasilkan dari reaktor dimurnikan lebih lanjut dalam kolom distilasi sehingga didapatkan

larutan asan asetat dengan kemurnian 95%. (Ulrich, G.D., 1984)

II.2.2 Proses Karbonilasi Methanol

Asam asetat juga dibuat dengan cara karbonilasi langsung terhadap methanol dengan reaksi sebagai berikut :

CH3OH + CO CH3COOH

Proses ini terjadi pada reaktor fixed bed multi tube yang beroperasi pada

suhu 250oC dan tekanan 650 atm serta bantuan katalisator Cobalt Iodine. Adapun

reaksi samping yang terjadi adalah sebagai berikut :

Tinjauan pustaka  

Pra rencana acetic acid II- 3 

 

2 CH3OH CH3OCH3 (Acetaldehide)

CH3OH HCOOCH3 ( Metil formiat )

Ada 2 macam proses dalam pembuatan asam asetat dengan cara Karbonilasi Methanol ini, yaitu Proses BASF dan Proses Monsato :

a. Proses BASF

Suatu campuran gas yang terdiri dari 90-95% karbon monoksida 0-5% hidrogen, dan 5% methanol dilewatkan dalam reaktor yang berisi katalis Cobalt Iodine.

b. Proses Monsato

Proses Monsato hampir serupa dengan proses BASF namun dengan penggunaan katalis yang lain, yaitu Rhodium Iodine, maka suhu dan tekanan

operasi dapat diturunkan menjadi 175 oC dan tekanan 25 atm. Selain itu proses

pemisahan lebih dikembangkan sehingga dapat menghasilkan asam asetat yang lebih murni.

Tabel 1.4. Perbandingan Proses BASF dan Proses Monsanto

No. Pertimbangan BASF Monsanto

1 Bahan baku Methanol dan CO Metanol dan CO

2 Yield 90 % 90 – 99%

3 Kondisi operasi 500 bar, 455-515 K 30-60 bar, 425-475 K

4 Katalis Co / HI tidak efektif Rh / HI Efektif

5 Alat Pemurnian 3 kolom destilasi 4 kolom destilasi

6 Biaya investasi tinggi Tinggi

Tinjauan pustaka  

Pra rencana acetic acid II- 4 

 

II.2.3 Proses Oksidasi n-Butana

Pembuatan Asam Asetat dengan proses oksidasi n-Butana dilakukan dalam fase cair dan menggunakan katalis Cobalt untuk mempercepat terjadinya reaksi. Hidrokarbon yang berupa butana cair akan dioksidasi dengan oksigen dalam

sebuah reaktor dengan tekanan 45 atm dan suhu 170C.

Reaksi yang terjadi di dalam reaktor adalah :

a.

2 1

n-C4H10 +

4 5

O2 CH3COOH +

2 1

H2O ∆H0 = -572.012,8 J

b. C5H12 + 5O2 3HCOOH + CO + CO2 + H2 + H2O ∆H0 = -1.717.873,3 J

Pada proses ini oksigen untuk oksidasi diambil dari udara dengan perbandingan 5,8 bagian udara yang masuk untuk setiap 1 bagian butana. Asam asetat yang keluar reaktor didinginkan dalam cooler dan masuk separator untuk dipisahkan kandungan gasnya dan sisa butana yang tidak ikut bereaksi. Gas akan dibuang ke atmosfer sedangkan butana direcycle ke reaktor sebagai bahan baku, selanjutnya dilakukan pemurnian asam asetat dalam kolom distilasi sehingga didapatkan asam asetat dengan kemurnian 99% dan produk samping berupa larutan formiat. (Ulrich, G.D., 1984)

Co

Tinjauan pustaka  

Pra rencana acetic acid II- 5 

 

Tabel 1.5 Tabel Perbandingan Beberapa Proses Pembuatan Asam Asetat

Dari keterangan tabel tersebut maka dipilih proses pembuatan Asam Asetat melalui proses oksidasi n-butana karena mempunyai beberapa keunggulan, di antaranya :

 Prosesnya tidak terlalu rumit

 Kemurnian produknya relatif tinggi

 Menghasilkan hasil samping yang masih mempunyai nilai ekonomis yang

tinggi

 Meningkatkan nilai ekonomis dari n-butana untuk bahan kimia selain

bahan bakar JENIS PROSES KRITERIA KARBONILASI METANOL OKSIDASI ASETALDEHID OKSIDASI n-BUTANE Yield BahanBaku Suhu Tekanan Limbah Katalis 90 % Metanol dan CO

250oC 650 atm Sisa methanol, air.

Cobalt

90-94 % Asetaldehid

50-80oC 8-10 atm Sisa asetaldehid, metil asetat, aseton,

CO2, air.

Mangan Asetat

90 % n-Butana 160-180oC

45-55 atm Sisa n-Butana, air, CO, CO2, H2,

asam formiat. Cobalt

Tinjauan pustaka  

Pra rencana acetic acid II- 6 

 

II.3 Kegunaan Produk

Produk asam asetat telah banyak digunakan oleh berbagai industri antara lain :

 Industri PTA merupakan pengkonsumsi asam asetat terbesar yang

digunakan sebagai media pelarut katalis.

 Industri Ethyl Asetat sebagai bahan baku utama, dimana untuk

memproduksi 1 ton ethyl asetat diperlukan 680 kg asam asetat.

 Industri tekstil, terutama industri pencelupan kain dimana asam asetat

berfungsi sebagai pengatur pH.

 Industri asam cuka, asam asetat sebagai bahan baku utama.

 Industri benang karet, sebagai bahan penggumpal (coagulant).

Disamping itu, asam asetat juga digunakan sebagai bahan setengah jadi

untuk membuat bahan-bahan kimia seperti vinyl asetat, selulosa asetat, asam

asetat anhydrid, maupun chloro asetat.

II.4 Spesifikasi bahan baku dan produk 1.4.1 Spesifikasi Bahan baku

1. Butana ( C4H10)

Sifat-sifat Fisik :

− Berat molekul : 58,123 g/gmol

− Specific gravity : 0,6

− Panas Pembakaran pada 250 C : -125.790Jj/mol

− Panas Pembentukan pada 25o C : -16.700 J/mol

Tinjauan pustaka  

Pra rencana acetic acid II- 7 

 

− Densitas

− _{Liquid pada 134,86} 0

C : 12,62 kg/m3

− _{Liquid pada 425,12} 0

C : 3,927 kg/m3

− Titik kritis

− Tekanan : 3.77 kPa

− Temperatur : 425,12 K

− Gas ini mudah terbakar dan sangat beracun

(Perry 7ed.1984)

Sifat-sifat Kimia :

 Dengan oksigen terjadi reaksi pembakaran

2 C4H10 (g) + 13 O2 (g) ---> 8 CO2 (g) + 10 H2O (g)

 Reaksi Substitusi

C4H10 + Cl2 C4H9Cl + HCl

 Perengkahan atau cracking

- Perengkahan dapat terjadi bila butana dipanaskan pada suhu dan

tekanan tinggi tanpa oksigen.

- Reaksi ini juga dapat dipakai untuk butena dari butana. Selain itu

juga dapat digunakan untuk membuat gas hidrogen dari butana.

1.4.2 Produk

1. Asam Asetat (CH3COOH)

Sifat-sifat Fisik:

Tinjauan pustaka  

Pra rencana acetic acid II- 8 

 

− Specific gravity : 1,049

− Boiling point : 118,1 0C

− Berat jenis : 1,0468 g/ml

− Panas pembakaran pada 250 C : - 484.500 J/mol

− Panas pembentukan pada 250 C : - 374.600 J/mol

− Panas penggabungan : 46,68 cal/g

− Titik Kritis :

- Tekanan : 5,74 kPa

- Temperatur : 591,95 K

− Larut dalam air, ethanol,dan eter dalam segala perbandingan dan

merupakan pelarut yang baik untuk senyawa-senyawa organik. (Perry

7ed.1984)

Sifat-sifat Kimia :

− Dengan alkohol terjadi reaksi esterifikasi.

2 CH3OH + CH3COOH CH3COOCH3 + H2O

− Konversi ke ester

CH3COO CH2OH CH3COOH2

Benzil alcohol Benzil asetat

− Konversi ke klorida-klorida asam

3 CH3COOH + PCl3 3 CH3COCl + H3PO3

− Pembentukan garam asetat

Mg (s) + 2 CH3COOH (aq) → (CH3COO)2Mg (aq) + H2 (g)

− Pembentukan ester

Tinjauan pustaka  

Pra rencana acetic acid II- 9 

 

− Substitusi dari alkil

CH3COOH ClCH2OH Cl2CHCOOH CL3CCOOH

Kloroacetic Dicloroacetic Trikloroacetic

(Fessenden & Fessenden.1992) 2. Asam Formiat (HCOOH)

Sifat-sifat Fisik:

− Berat Molekul : 46,03 g/gmol

− Specific gravity : 1,220

− Boiling point : 100,8 0C

− Berat jenis : 1,2074 g/ml

− Panas pembakaran pada 250 C : -378.600 J/mol

− Panas pembentukan pada 250 C : -351.000 J/mol

− Panas penggabungan : 58,89 cal/g

− Titik Kritis :

-Tekanan : 5,81 kPa

-Temperatur : 588 K

(Perry 7ed.1984)

Sifat-sifat Kimia :

− Asam Formiat Asam formiat dapat bercampur sempurna dengan air dan

sedikit larut dalam benzene, karbon tetra klorida, toluene dan tidak larut dalam hidrokarbon alifatik seperti heptana dan oktana

− Bereaksi dengan Asetilen membentuk Vinil formiat

HCOOH + HC = HC HCOOCH = CH2

Tinjauan pustaka  

Pra rencana acetic acid II- 10 

 

− Asam formiat terdekomposisi menjadi karbon monoksida dan air dengan

katalis Alumina.

HCOOH CO + H2

− Bereaksi dengan Olefin (dengan bantuan hidrogen peroksida) membentuk

Glikol formiat.

− Bereaksi dengan Keton dan Amina menjadi Amina primer. 

(Fessenden & Fessenden.1992) II.5 Uraian Proses

Proses pembuatan asam asetat dari n-butana cair melalui proses oksidasi dapat dilakukan melalui 4 tahapan proses yaitu :

1. Proses persiapan bahan baku

2. Proses reaksi

3. Proses pemisahan dan pemurnian

4. Proses penanganan produk

II.5.1 Proses Persiapan bahan baku

Bahan baku yang digunakan dalam proses pembuatan asam asetat ini adalah hidrokarbon yang berupa butana cair. Biasanya butana yang dipakai merupakan komersial butana dengan komposisi sebagai berikut :

a. n-butana (n-C4H10) = 97,5%

b. pentana (C5H10) = 2,5%

Sedangkan kebutuhan oksigen untuk proses oksidasi didapatkan dari udara dan untuk mempercepat reaksi digunakan cobalt sebagai katalis.

T : 200°C Al

Tinjauan pustaka  

Pra rencana acetic acid II- 11 

 

II.5.2 Proses Reaksi

Di reaktor terjadi reaksi oksidasi antara butana dan oksigen dengan menggunakan katalis cobalt yang menghasilkan asam asetat dan produk samping berupa larutan formiat. Kondisi operasi pada reaktor harus tetap stabil yaitu pada

suhu 170C dan tekanan 45 atm.

Reaksi yang terjadi dalam reaktor adalah :

2 1

n-C4H10 +

4 5

O2 CH3COOH +

2 1

H2O

C5H12 + 5 O2 3 HCOOH + CO + CO2 + 2 H2 + H2O

Reaksi tersebut merupakan reaksi endotermis dimana kebutuhan panas di dalam reaktor diperoleh dari steam . Steam ini juga berfungsi untuk menjaga suhu di dalam reaktor agar tetap konstan.

II.5.3 Tahap Pemisahan dan Pemurnian

Pada tahap ini hasil dari reaksi dari reaktor akan di destilasi dengan menggunakan 1 kolom destilasi yang berfungsi untuk memurnikan produk yang di kehendaki. Di mana ada asam asetat sebagai produk utama akan tetapi ada juga asam formiat sebagai hasil samping.

II.5.4 Tahap Penanganan Produk

Asam asetat yang dihasilkan ditampung dalam storage produk, karena sifatnya yang korosif maka untuk pendistribusian ke konsumen digunakan drum yang terbuat dari aluminium dan stainless steel. Begitu pula untuk hasil samping seperti larutan formiat yang ditempatkan dalam drum-drum plastik.

Co

Neraca massa  

Pra rencana acetic acid III- 1 

 

BAB III NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 150.000 ton/tahun Waktu operasi = 330 hari/tahun

1.Reaktor (R-110)

Neraca Massa Reaktor

Masuk Keluar

Komponen kg/jam Komponen kg/jam

a. Dari tangki penyimpanan a. Menuju Flash Drum

n-C4H10 = 7799,2948 n-C4H10 sisa = 409,4118

C5H12 = 199,9819 C5H12 sisa = 10,4977

CH3COOH = 16094,1191

b.Dari Recycle HCOOH = 382,2926

n-C4H10 = 388,9412 H2O = 2463,9821

C5H12 = 9,9729 CO2 = 121,8904

CO = 77,5666

c. Dari udara O2 = 114,5179

O2 = 11287,1684 H2 = 11,0809

N2 = 37153,5961 N2 = 37153,5961

Neraca massa  

Pra rencana acetic acid III- 2 

 

2.Kondensor (E-121)

Neraca Massa Kondensor

Masuk Keluar

Komponen kg/jam Komponen kg/jam

n-C4H10 sisa = 409,4118 Komponen tak terkondensasi

C5H12 sisa = 10,4977 O2 = 114,5179

CH3COOH = 16094,1191 N2 = 37153,5961

HCOOH = 382,2926 CO = 77,5666

H2O = 2463,9821 CO2 = 121,8904

CO2 = 121,8904 H2 = 11,0809

CO = 77,5666 n-C4H10 5% = 20,4706

O2 = 114,5179 C5H12 5% = 0,5249

H2 = 11,0809

N2 = 37153,5961 Kondensat

n-C4H10 95% = 388,9412

C5H12 95% = 9,9729

CH3COOH = 16094,1191

HCOOH = 382,2926

H2

O = 2463,9821

Neraca massa  

Pra rencana acetic acid III- 3 

 

3.Flash Drum ( D-120 )

Neraca Massa Flash Drum

Masuk Keluar

Komponen kg/jam Komponen kg/jam

CH3COOH = 16094,1191 a. Gas

HCOOH = 382,2926 CH3COOH = 0,7457

n-C4H10 = 388,9412 HCOOH = 0,1507

C5H12 = 9,9729 n-C4H10 = 388,9412

H2O = 2463,9821 C5H12 = 9,9729

H2O = 0,1036

b. Liquid

CH3COOH = 16093,3734

HCOOH = 382,1419

H2O = 2463,8785

Neraca massa  

Pra rencana acetic acid III- 4 

 

4.Destilasi ( D-130 )

Neraca Massa Destilasi

Masuk Keluar

Komponen kg/jam Komponen kg/jam

CH3COOH = 16093,3734 a. Produk atas

HCOOH = 382,1419 CH3COOH = 160,9337

H2O = 2463,8785 HCOOH = 301,6751

H2O = 2383,4117

b. Produk bawah

CH3COOH = 15932,4397

HCOOH = 80,4669

H2O = 80,4669

Neraca panas  

Pra rencana acetic acid IV- 1 

 

BAB IV NERACA PANAS

Kapasitas produksi = 150.000 ton / tahun Waktu operasi = 330 hari / tahun

Satuan = kkal / jam

Suhu referensi = 25oC

1. Heater butana ( E-112 )

Neraca panas heater butana

Masuk Keluar

Komponen kkal/jam Komponen kkal/jam

H1 ∆H2

∆Hn-C4H10 = 9429,0268 ∆H n-C4H10 = 321240,6973

∆H C5H12 = 216,6797 ∆H C5H12 = 7617,3985

Q steam = 336013,0413 Q loss = 16800,6521

Neraca panas  

Pra rencana acetic acid IV- 2 

 

2. Heater udara ( E-116 )

Neraca panas heater udara

Masuk Keluar

Komponen kkal/jam Komponen kkal/jam

H1 ∆H2

H O2 = 7721,4668 ∆H O2 = 199510,7871

H N2 = 46686,3029 ∆H N2 = 1368905,3027

Q steam = 1593692,9685 Q loss = 79684,6484

Jumlah = 1648100,7382 Jumlah = 1648100,7382

Neraca panas  

Pra rencana acetic acid IV- 3 

 

Neraca panas reaktor

Masuk Keluar

Komponen kkal/jam Komponen kkal/jam

Dari tagki butana ∆H keluar

∆H1 = 328858,0958 ∆H n-C4H10 = 16062,0349

Dari udara ∆H C5H12 = 380,8699

∆H2 = 1568416,0898 ∆HCH3COOH = 401601,004

Q steam = 113718,5628 ∆H HCOOH = 9690,9157

∆H CO = 2812,3725

∆H CO2 = 3820,0448

∆H H2 = 5506,7095

∆H H2O = 162296,3404

∆H O2 = 2024,2055

∆H N2 = 1368905,3027

∆Hreaksi = 32207,0204

Q loss = 5685,9281

Neraca panas  

Pra rencana acetic acid IV- 4 

 

4. Kondensor ( E-121 )

Neraca panas kondensor

Masuk Keluar Komponen

kkal/jam Komponen kkal/jam

Panas masuk dari reaktor ∆H1 Kondensat :

∆H n-C4H10 = 16062,0349 ∆H n-C4H10 = 1883,8637

∆H C5H12 = 380,8699 ∆H C5H12 = 40,5300

∆HCH3COOH = 401601,0040 ∆HCH3COOH = 57639,9153

∆H HCOOH = 9690,9157 ∆H HCOOH = 1895,6363

∆H CO = 2812,3725 ∆H H2O = 68551,6795

∆H CO2 = 3820,0448 Fase gas :

∆H H2 = 5506,7095 ∆H O2 = 233,1554

∆H H2O = 162296,3404 ∆H N2 = 140117,0152

∆H O2 = 2024,2055 ∆H CO = 289,6442

∆H N2 = 1368905,3027 ∆H CO2 = 369,6102

∆H H2 = 569,8561

∆H n-C4H10 = 71,6213

∆H C5H12 = 1,6506

Q terserap = 1701435,6220

Neraca panas  

Pra rencana acetic acid IV- 5 

 

5. Heater Flash Drum ( E-123 )

Neraca panas heater flash drum

Masuk Keluar

Komponen kkal/jam Komponen kkal/jam

∆H1 ∆H2

∆H n-C4H10 = 1883,8637 ∆H n-C4H10 = 6530,7546

∆H C5H12 = 40,5300 ∆H C5H12 = 152,5123

∆HCH3COOH = 57639,9153 ∆HCH3COOH = 173859,9256

∆H HCOOH = 1895,6363 ∆H HCOOH = 4255,6212

∆H H2O = 68551,6795 ∆H H2O = 74911,5747

Q steam = 136525,0144 Q loss = 6826,2507

Neraca panas  

Pra rencana acetic acid IV- 6 

 

6. Flash Drum ( D-120 )

Neraca panas flash drum

Masuk Keluar

Komponen kkal/jam Komponen kkal/jam

∆H1 ∆H2

∆H n-C4H10 = 6530,7546 Gas

∆H C5H12 = 152,5123 ∆HCH3COOH = 9,0374

∆HCH3COOH = 173859,9256 ∆H HCOOH = 2,0684

∆H HCOOH = 4255,6212 ∆H n-C4H10 = 6530,7546

∆H H2O = 74911,5747 ∆H C5H12 = 152,5123

∆H H2O = 5,3368

Liquid

∆HCH3COOH = 173850,6834

∆H HCOOH = 4252,7570

∆H H2O = 74907,2384

Neraca panas  

Pra rencana acetic acid IV- 7 

 

7. Heater Destilasi ( E-125)

Neraca panas heater distilasi

Masuk Keluar

Komponen kkal/jam Komponen kkal/jam

∆H1 ∆H2

∆HCH3COOH = 173850,6834 ∆HCH3COOH = 198588,7203

∆H HCOOH =

4252,757024 ∆H HCOOH = 4849,747806

∆H H2O =

74907,2384 ∆H H2O = 84880,47254

Q steam = 37166,5913 Q loss = 1858,3296

Jumlah = 290177,2702 Jumlah = 290177,2702

Neraca panas  

Pra rencana acetic acid IV- 8 

 

Neraca panas destilasi

Masuk Keluar

Komponen kkal/jam Komponen kkal/jam

∆H1 ∆H3

∆HCH3COOH = 198588,7203 ∆HCH3COOH = 1946,1278

∆H HCOOH = 4849,7478 ∆H HCOOH = 3753,0428

∆H H2O = 84880,4725 ∆H H2O = 80567,0337

QR = 12656,4262 ∆H5

∆HCH3COOH = 196583,4457

∆H HCOOH = 1021,1026

∆H H2O = 2771,8229

Qk = 0,6311

Qloss = 14332,1603

Jumlah = 300975,3668 Jumlah = 300975,3668

Neraca panas  

Pra rencana acetic acid IV- 9 

 

Neraca panas kondensor distilasi

Masuk Keluar

Komponen kkal/jam Komponen kkal/jam

∆H2 = 88716,4218 ∆H3 = 86266,2043

∆H4 = 2450,2175 Q terserap = 4900,4351

Jumlah = 91166,6393 Jumlah = 91166,6393

10. Reboiler ( E-136 )

Neraca panas reboiler distilasi

Masuk Keluar Komponen

kkal/jam Komponen kkal/jam

Qsteam = 13322,5539 QR = 12656,4262

Qloss = 666,1277

Neraca panas  

Pra rencana acetic acid IV- 10 

 

11. Cooler formiat ( E-132 )

Neraca panas cooler asam formiat

Masuk Keluar

Komponen kkal/jam Komponen kkal/jam

∆H1 =

86266,2043 ∆H2 = 5681,2249

Qterserap = 80584,9794

Jumlah = 86266,2043 Jumlah = 86266,2043

12. Cooler asam asetat ( E-138 )

Neraca panas cooler asam asetat

Masuk Keluar

Komponen kkal/jam Komponen kkal/jam

Neraca panas  

Pra rencana acetic acid IV- 11 

 

Qterserap = 185653,7992

Spesifikasi peralatan  

Pra rencana acetic acid V-1 

 

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

1. Storage Bahan Baku Butana (F-111)

Fungsi : Menyimpan bahan baku butana selama 5 hari

Tipe : Spherical Tank (bola)

Bahan konstruksi : Carbon stell, SA-167 Grade 3 type 304

Volume tangki : 7888,1954 ft3

Diameter tangki : 36,7054 ft

Tebal tangki : 0,4356 in

Jumlah : 3 buah

2. Heater Butana (E – 112)

Fungsi : Memanaskan butana cair dari recycle dan storage tank Tipe : Double Pipe Heat Exchanger

Jumlah : 1 buah

Bahan Konstruksi : Carbon Steel

Diameter luar pipa (do) : 0,1383 ft Diameter dalam pipa (di) : 0,1150 ft

Panjang pipa (L) : 20 ft

Jumlah hair pin (N) : 3 buah

Luas permukaan pipa (Ap) : 0,00456 ft2 Luas permukaan annulus (An) : 0,00464 ft2

Spesifikasi peralatan  

Pra rencana acetic acid V-2 

 

Diameter dalam annulus (de’) : 0,033 ft Diameter luar annulus (de) : 0,0763 ft

3. Kompresor (G – 113)

Fungsi: : Mengalirkan butana dari storage menuju reaktor Menaikkan tekanan butana dari 1 atm menjadi 45 atm Type : Multistage Recyprocating Compressor

Bahan konstruksi : Carbon stell

Daya : 0,3094 Hp

Jumlah : 2 buah

4. Filter Udara (H – 114)

Fungsi : Menyaring debu dan kotoran yang masuk bersama

udara yang akan digunakan untuk proses oksidasi.

Type : Dry Filter

Bahan konstruksi : Cast iron Ukuran dry filter : 24 in x 24 in

Kapasitas : 1000 cuft/menit

Jumlah : 25 buah

5. Kompresor (G – 115)

Fungsi : Mengalirkan udara menuju reaktor

Menaikkan tekanan udara dari 1 atm menjadi 45 atm Type : Multistage Recyprocating Compressor

Spesifikasi peralatan  

Pra rencana acetic acid V-3 

 

Daya : 17,624 Hp

Jumlah : 2 buah

6. Heater Udara (E – 116)

Fungsi : Memanaskan udara sebelum masuk reaktor Tipe : Double Pipe Heat Exchanger

Jumlah : 1 buah

Bahan konstruksi : Carbon Stell

Diameter luar pipa (do) : 0,24 ft Diameter dalam pipa (di) : 0,2058

Panjang pipa (L) : 20 ft

Jumlah hair pain (N) : 23 buah

Luas permukaan pipa (Ap) : 0,0071 ft2 Luas permukaan annulus (An) : 0,0120 ft2 Diameter dalam annulus (de’) : 0,0442 ft Diameter luar annulus (de) : 0,095 ft

7. Reaktor (R – 110)

Fungsi : Mereaksikan butana cair dan oksigen dengan bantuan katalis Cobalt Type : Fixed bed multitube

Tebal reactor (ts) : 1,3 in Tebal tutup (th) : 2,0379 in

Tinggi reactor : 262,4433 in

Spesifikasi peralatan  

Pra rencana acetic acid V-4 

 

Diameter luar (OD) : 10,564 in Diameter dalam (DI) : 95,7899 in

8. Kondensor (E – 121)

Fungsi : Mengembunkan dan mendinginkan produk yang keluar dari reaktor Type : Double Pipe Heat Exchager

Jumlah : 1 buah

Bahan Konstruksi : Carbon Stell

Diameter luar pipa (do) : 0,06 ft Diameter dalam pipa (di) : 0,0517 ft

Panjang pipa (L) : 22 ft

Jumlah hair pin (N) :152 buah

Luas permukaan pipa (Ap) : 0,0049 ft2 Luas permukaan annulus (An) : 0,0010 ft2 Diameter dalam annulus (de’) : 0,0792 ft Diameter luar annulus (de) : 0,0208 ft

9. Pompa (L – 122)

Fungsi : Mengalirkan liquida dari kondensor ke Flash drum

Tipe : Centrifugal pump

Bahan konstruksi : Commercial Stell Kapasitas Pompa : 541,404 gal/menit

Daya : 3,4 Hp

Spesifikasi peralatan  

Pra rencana acetic acid V-5 

 

10.Heater Flash Drum (E – 123)

Fungsi : Memanaskan liquida sebelum masuk Flash drum Tipe : Double Pipe Heat Exchanger

Jumlah : 1 buah

Bahan Konstruksi : Carbon Stell

Diameter luar pipa (do) : 0,1208 ft Diameter dalam pipa (di) : 0,1025 ft

Panjang pipa (L) : 20 ft

Jumlah hair pin (N) : 4 buah Luas permukaan pipa (Ap) : 0,00087 ft2 Luas permukaan annulus (An) : 0,0032 ft2 Diameter dalam annulus (de’) : 0,0333 ft Diameter luar annulus (de) : 0,0763 ft

11. Flash Drum (D – 120)

Fungsi : Memisahkan liquida dan gas keluar dari Heater Type : Silinder tegak dengan tutup atas dished heads Kapasitas : 1500,4627 ft3

Diameter : 10,6081 ft Tebal shell : 0,0674 in Tebal tutup : 0,1346 in Tinggi tangki : 30,4669 ft

Spesifikasi peralatan  

Pra rencana acetic acid V-6 

 

Bahan : Carbon stell SA – 285 grade B Jumlah tangki : 1 buah

Volume tiap tangki : 1875,5783 ft3

12. Pompa (L – 124)

Fungsi : Mengalirkan liquida dari Flash Drum ke Kolom Distilasi Tipe : Centrifugal pump

Bahan konstruksi : Commercial Stell Kapasitas Pompa : 180,042 gal/menit

Daya : 1,2 Hp Jumlah : 1 buah

13. Heater Distilasi (E – 125)

Fungsi : Memanaskan liquida dari Flash Drum menuju Distilasi Type : Double Pipe Heat Exchanger

Jumlah : 1 buah

Bahan Konstruksi : Carbon Stell

Diameter luar pipa (do) : 0,1383 ft Diameter dalam pipa (di) : 0,1025 ft

Panjang pipa (L) : 20 ft

Jumlah hair pin (N) : 1 buah

Luas permukaan pipa (Ap) : 0,0041 ft2 Luas permukaan annulus (An) : 0,0068 ft2

Spesifikasi peralatan  

Pra rencana acetic acid V-7 

 

Diameter dalam annulus (de’) : 0,0178 ft Diameter luar annulus (de) : 0,0725 ft

14.Kondensor (E – 131)

Fungsi : Mendinginkan dan mengembunkan distilat yang keluar dari distilasi

Tipe : Double Pipe Heat Exchanger

Bahan Konstruksi : Carbon Stell

Diameter luar pipa (do) : 0,06 ft Diameter dalam pipa (di) : 0,0467 ft

Panjang pipa (L) : 20 ft

Jumlah hair pin (N) : 3 buah

Luas permukaan pipa (Ap) : 0,0024 ft2

Luas permukaan annulus (An) : 0,0014 ft2 Diameter dalam annulus (de’) : 0,0208 ft Diameter luar annulus (de) : 0,0558 ft

15. Akumulator (F – 132)

Fungsi : Menampung distilat yang keluar dari kondensor

Tipe : Silinder horizontal dengan tutup atas standart dished head. Bahan konstruksi : Carbon stell SA-167 grade 3 tipe 304 Volume tangki : 24,902 ft3

Spesifikasi peralatan  

Pra rencana acetic acid V-8 

 

Diameter : 2,5125 ft

Tebal shell : 0,1276 ft

Tebal tutup : 0,1295

Tinggi tangki : 5,025 ft

Jumlah : 1 buah

16.Pompa (L – 133)

Fungsi : Mengalirkan distilat dari Akumulator menuju Distilasi Tipe : Centrifugal Pump

Bahan Konstruksi : Commercial stell Kapasitas pompa : 15,837 gal/menit

Daya : 0,3 Hp

Jumlah : 1 buah

17.Cooler Larutan Formiat (E – 134)

Fungsi : Mendinginkan larutan formiat yang keluar dari akumulator Tip : Double Pipe Heat Exchanger

Bahan Konstruksi : Carbon Stell

Diameter luar pipa (do) : 0,06 ft Diameter dalam pipa (di) : 0,038 ft

Spesifikasi peralatan  

Pra rencana acetic acid V-9 

 

Jumlah hair pin (N) : 3 buah

Luas permukaan pipa (Ap) : 0,0018 ft2 Luas permukaan annulus (An) : 0,0017 ft2 Diameter dalam annulus (de’) : 0,0179 ft Diameter luar annulus (de) : 0,0475 ft

18.Reboiler (E – 136)

Fungsi : Menguapkan sebagian liquida yang keluar dari bottom distilasi Tipe : Double Pipe Heat Exchanger

Jumlah : 1 buah

Bahan konstruksi : Carbon Stell

Panjang pipa (L) : 20 ft

Jumlah hair pin (N) : 3 buah

Luas permukaan pipa (Ap) : 0,0024 ft2 Luas permukaan annulus (An) : 0,0267 ft2 Diameter dalam annulus (de’) : 0,0267 ft Diameter luar annulus (de) : 0,0558 ft Diameter luar pipa (do) : 0,07 ft Diameter dalam pipa (di) : 0,0483 ft

19. Pompa (L – 137)

Fungsi : Mengalirkan Produk bawah dari Distilasi menuju storage asam tank Tipe : Centrifugal Pump

Spesifikasi peralatan  

Pra rencana acetic acid V-10 

 

Bahan Konstruksi : Commercial stell Kapasitas pompa : 67,878 gal/menit

Daya : 1,5 Hp

Jumlah : 1 buah

20. Cooler Acetic Acid (E - 138)

Fungsi : Mendinginkan produk acetic acid sebelum ke storage tank Tipe : Double Pipe Heat Exchanger

Diameter luar pipa (do) : 0,069 ft Diameter dalam pipa (di) : 0,040 ft

Panjang pipa (L) : 20 ft

Jumlah hair pin (N) : 3 buah Luas permukaan pipa (Ap) : 0,0032 ft2 Luas permukaan annulus (An) : 0,0025 ft2 Diameter dalam annulus (de’) : 0,0342 ft Diameter luar annulus (de) : 0,0342 ft Bahan konstruksi : Carbon Stell

21. Storage Acetic Acid (F - 139)

Fungsi : Menampung produk acetic acid

Jenis : Silinder horizontal dengan tutup atas dished heads Kapasitas : 67589,1599 ft3

Spesifikasi peralatan  

Pra rencana acetic acid V-11 

 

Tebal shell : 0,4399 in Tebal tutup : 0,6823 in

Tinggi tangki : 27,8162 ft

Jumlah tangki : 3 buah

Diameter : 55,6324 ft

22. Storage Larutan Formiat (F - 135)

Fungsi : Menampung produk larutan formiat

Jenis : Silinder horizontal dengan tutup atas dished heads Kapasitas : 17929,1309 ft3

Bahan konstruksi : Alloy stell SA-204 grade C

Tebal shell : 0,2550 in

Tebal tutup : 0,3551 in

Tinggi tangki : 17,8782 ft

Jumlah tangki : 2 buah

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 1 

 

BAB VI

PERANCANGAN ALAT UTAMA

Nama alat : Distilasi Pemisahan asam asetat dari campuran liquida masuk

dengan berdasarkan perbedaan titik didih

Fungsi : Memisahkan asam asetat dari fraksi-fraksi yang lain

Jenis : Kolom distilasi sieve tray dilengkapi dengan kondensor dan reboiler

Kondisi operasi :

Tekanan operasi = 1 atm

Umpan dan daur ulang pada keadaan liquid jenuh ( q = 1 )

A. Neraca Massa

Dari hasil perhitungan neraca massa (Appendiks A) diperoleh aliran massa sebagai berikut :

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 2 

 

Aliran Umpan (F)

Komponen Massa (Kg) Mol (kgmol) Fraksi mole (Xi)

CH3COOH 16093,3734 268.2229 0,6488

HCOOH 382,1419 8,3074 0,0201

H2O 2463,8785 136,8821 0,3311

Total 18939,3939 413,4125 1,0000

Aliran Distilat (D) :

Komponen Massa (Kg) Mol (kgmol) Fraksi mol (Xi)

CH3COOH 160,9337 2,6822 0,0189

HCOOH 301,6751 6,5582 0,0463

H2O 2383,4117 132,4118 0,9348

Total 2846,0205 141,6521 1,0000

Aliran Bagian Bawah (B) :

Komponen Massa (Kg) Mol (kgmol) Fraksi mol (Xi)

CH3COOH 15932,4397 256,5407 0,9771

HCOOH 80,4669 1,7493 0,0064

H2O 80,4669 4,4704 0,0164

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 3 

 

A.1. Menghitung BM Rata-rata

a) Bagian Enriching

Tabel VI.2.1. Perhitungan BM campuran zat cair

Komponen Xi BM Xi . BM

CH3COOH 0,0189 60 1,1361

HCOOH 0,0463 46 2,1297

H2O 0,9348 18 16,8258

Total 1,0000 20,0916

BM campuran zat cair = 20,0916 lb/lbmol Tabel VI.2.2. Perhitungan BM campuran uap

Komponen Yi BM Yi . BM

CH3COOH 0,0181 60 1,0868

HCOOH 0,0456 46 2,0973

H2O 0,9363 18 16,8534

Total 1,0000 20,0375

BM campuran uap = 20,0375 lb/lbmol

b) Bagian tray umpan

Table VI.2.3. Perhitungan BM campuran zat cair

Komponen Xi BM Xi . BM

CH3COOH 0,6488 60 38,9281

HCOOH 0,0201 46 0,9244

H2O 0,3311 18 5,9599

Total 1,0000 45,8123

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 4 

 

Tabel VI.2.4. Perhitungan BM campuran uap

Komponen Yi BM Yi . BM

CH3COOH 0,6375 60 38,2510

HCOOH 0,0203 46 0,9344

H2O 0,3421 18 6,1586

Total 1,0000 45,3440

BM campuran uap = 45,3440 lb/lbmol

c) Bagian Exhausting

Table VI.2.5. Perhitungan BM campuran zat cair

Komponen Xi BM Xi . BM

CH3COOH 0,9771 60 58,6288

HCOOH 0,0064 46 0,2961

H2O 0,0164 18 0,2961

Total 1,0000 59,2190

BM campuran zat cair = 59,2190 lb/lbmol Tabel VI.2.6. Perhitungan BM campuran uap

Komponen Yi BM Yi . BM

CH3COOH 0,9760 60 58,5623

HCOOH 0,0066 46 0,3041

H2O 0,0173 18 0,3119

Total 1,0000 59,1783

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 5 

 

Table VI.2.7. Ringkasan perhitungan BM campuran

Enriching Tray umpan Exhausting

BM zat cair BM uap

20,0916 20,0375

45,8123 45,3440

59,2190 59,1783

B. Penentuan Spesifikasi Kolom

Asumsi : Equimolar overflow

Dari neraca massa diperoleh data : Rop = 0,0284

L = Lo = Rop x D

= 0,0284 x 141,6521 = 4,0233 kgmol/jam

= 8,8699 lbmol/jam

V = (Rop + 1) x D

= (0,0284 + 1) x 141,6521 = 145,6755 kgmol/jam

= 321,1562 lbmol/jam

Umpan masuk dalam keadaan liquid jenuh, sehingga q = 1

L’ = (q x F) + L

= (1 x 413,4125) + 4,0233 = 417,4358 kgmol/jam = 920,2790 lbmol/jam

V’ = (q – 1) x F + V

= (1 – 1) x 413,4125 + 145,6755 = 145,6755 kgmol/jam

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 6 

 

Laju Alir Gas Laju Alir Zat Cair

kgmol/jam kg/jam kgmol/jam kg/jam Enriching Atas Bawah Exhausting Atas Bawah 145,6755 145,6755 145,6755 145,6755 2918,9789 6605,5138 6605,5138 8620,8260 4,0233 4,0233 417,4358 417,4358 977,26077 184,3188 19123,7126 2470,1293

Karena beban terbesar terdapat pada Exhausting bawah, maka perancangan didasarkan pada kolom bagian Exhausting bawah.

L = 2470,1293 kg/jam

= 54497,9971 lb/jam

V = 8620,8260 kg/jam

= 19005,4729 lb/jam

BMcair = 59,2190 lb/lbmol

BMuap = 59,1783 lb/lbmol

Densitas uap :

BM To P1

ρuap = x x Vo T1 Po 59,1783 x 273,15 x 1

ρuap =

359 x 374,614 x 1 = 0,1201947 lb/ft3

= 0,0019253 gr/cm3

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 7 

 

Table VI.3.1. Perhitungan densitas zat cair

 =

) ) 3 1 ( 1

( 4

2 1

C

C T

C C



 kmol/m

3

(Perry ed.7 hal 2-98)

T = 390,4565 K

Komponen Xi C1 C2 C3 C4  Xi . 

CH3COOH 09771 1,4486 0,25892 591,9500 0,25290 15,9705 15,6050

HCOOH 0,0064 1,9380 0,24225 588,0000 0,24435 24,1856 0,1557

H2O 0,0164 5,4590 0,30540 647,1300 0,08100 54,0161 0,8886

Total 1,0000 16,6492

cair = 16,6492 kmol/m3 = 61,5508 lb/ft3 = 0,0166 mol/cm3

Surface Tension (Tegangan Permukaan)

Harga-harga tegangan permukaan diprediksi dengan menggunakan persamaan (3– 152) Perry, Chemical Engineers’ Handbook, Edisi 6.

mix1/4 = ∑[Pi] (ρL mix . Xi – ρG mix . Yi)

Dari table 3 – 343 Perry ed.6 hal 3-288, diperoleh harga-harga sebagai berikut :

a) Asam asetat (CH3–COOH)

[P] = 55,5 + 73,8

= 129,3

b) Formiat (H-COOH)

[P] = 15,5 + 73,8

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 8 

 

c) Air (H2O)

[P] = 15,5 + 29,8

= 45,3

Komponen Pi L mix Xi G mix Yi [Pi] (L mix

.Xi-G mix.Yi)

CH3COOH 129,3 0,0166 0,9771 0,0000325 0,9760 2,0994

HCOOH 89,3 0,0166 0,0064 0,0000325 0,0066 0,0096

H2O 45,3 0,0166 0,0164 0,0000325 0,0173 0,0124

Jumlah 1,0000 2,1213

mix1/4 = ∑[Pi] (ρL mix . Xi – ρG mix . Yi) mix1/4 = 2,1213

mix = (2,1213)4 = 20,2494 dyne/cm B.1. Diameter Kolom

Dengan mengambil jarak antar tray = 18 dan tegangan permukaan sebesar 20,2494 dyne/cm maka dari figure 8.50 Ludwig volume II hal 67 didapatkan :

Cfaktor = 550

W = C x [ρuap (ρcairan – ρuap)]1/2

= 500 x [0,1201947 (61,5508 – 0,1201947)]1/2 = 1494,5063 lb/jam ft2

Vm D = 1,13 x { }1/2

W

8620,8260 = 1,13 x { }1/2 1494,5063 = 2,7140 ft

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 9 

 

B.2. Spesifikasi Kolom

V

Vm =

3600 x ρuap 8620,8260

Vm =

3600 x 0,1201947 = 19,9233 ft3/detik

L x 7,48

Qm =

60 x ρcairan 24720,1293 x 7,48

Qm =

60 x 61,5508 = 50,0688 gpm

a) Beban maksimum

Vmaks = 1,3 x Vm = 1,3 x 19,9233 = 25,9003 ft3/detik Qmaks = 1,3 x Qm

= 1,3 x 50,0688 = 65,0894 gpm

b) Beban minimum

Vmin = 0,7 x Vm

= 0,7 x 19,9233 = 13,9463 ft3/detik

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 10 

 

Qmin = 0,7 x Qm

= 0,7 x 50,0688 = 35,0482 gpm

Jenis tray : Cross flow(dari table 8.3 Ludwig volume II hal 69)

c) Menentukan panjang weir dan tinggi zat cair diatas weir.

Panjang weir antara 55% sampai 85% diameter Q

how = { }2/3 2,98 x Lw Lw/D

Lw how maks how min

0,55 19,800 1,0676 0,7066 0,60 21,600 1,0075 0,6668 0,65 23,400 0,9551 0,6322 0,70 25,200 0,9091 0,6017 0,75 27,000 0,8682 0,5746 0,80 28,800 0,8316 0,5504 0,85 30,600 0,7987 0,5286

Dengan ketentuan 4 ≥ hw + how≥ 2 , dan hw = 1,5 – 2 inci Pada table diatas diambil harga berubah setiap 0,5 inci.

d) Tinggi zat cair diatas plate (hl)

hl = hw + how + Δ ; Δ diabaikan

how = how maks ; diambil hw = 2 inci

Lw/D how maks hl 0,55 1,0676 3,0676 0,60 1,0075 3,0075 0,65 0,9551 2,9551 0,70 0,9091 2,9091 0,75 0,8682 2,8682 0,80 0,8316 2,8316 0,85 0,7987 2,7987

e) Downcomer Clearance (hc)

Dengan ketentuan hw – hc = ¼ - ½ inci Diambil hw – hc = ¼ inci

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 11 

 

f) Kehilangan zat cair head dalam downcomer (hd)

Q

hd = 0,03 { }2 100 x Ap

Q = 65,0894 gpm (Qmaks)

Ap diambil dari harga yang terkecil antara harga Adc dan Ad.

Ad/At diambil dari Matthew van Winkle, “Distillation”, table 14.10 hal 589 π

At = x D2 4

= (3,14 / 4) x 32 = 7,0650 ft2

hc = hw – 0,250

= 2 – 0,250 = 1,750 inci hc x Lw Adc = ft2

144 Lw/D

Ad/At Ad Adc Ap hd 0,55 0,0392 0,2769 0,2406 0,2406 0,2195 ok 0,60 0,0520 0,3674 0,2625 0,2625 0,1845 ok 0,65 0,0680 0,4804 0,2844 0,2844 0,1572 ok 0,70 0,0878 0,6203 0,3063 0,3063 0,1355 ok 0,75 0,1122 0,7927 0,3281 0,3281 0,1180 ok 0,80 0,1424 1,0061 0,3500 0,3500 0,1038 ok 0,85 0,1808 1,2774 0,3719 0,3719 0,0919 ok

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 12 

 

g) Luas untuk aliran uap dalam kolom

Ac = At - Ad

Dimana : Ac = luas untuk aliran uap dalam kolom Lw/D

Ad Ac 0,55 0,2769 6,7881 0,60 0,3674 6,6976 0,65 0,4804 6,5846 0,70 0,6203 6,4447 0,75 0,7927 6,2723 0,80 1,0061 6,0589 0,85 1,2774 5,7876

h) Luas untuk lubang (Aa) Untuk jenis : cross flow

Aa = 2 [x (r2 – x2)1/2 + r2 sin-1(x / r)] D Wd + Ws

x = –

2 12 D Wl r = –

2 12

Karena diameter kolom < 5 ft, maka digunakan :

Ws = 3 inci

Wl = 2 inci

Wd = (H/D) x D

Ws = lebar daerah penenang, inci

Wl = clearance terhadap dinding, inci

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 13 

 

Lw/D (H / D)

Wd x (ft) r (ft) Aa (ft2)

Ad (ft2)

0,55 0,0825 2,9700 1,0025 1,3333 4,4010 ok 0,2769 not ok 0,60 0,1000 3,6000 0,9500 1,3333 4,3070 ok 0,3674 Ok 0,65 0,1200 4,3200 0,8900 1,3333 4,1670 not ok 0,4804 ok 0,70 0,1430 5,1480 0,8210 1,3333 3,9680 not ok 0,6203 ok 0,75 0,1695 6,1020 0,7415 1,3333 3,6960 not ok 0,7927 ok 0,80 0,2000 7,2000 0,6500 1,3333 3,3380 not ok 1,0061 ok 0,85 0,2365 8,5140 0,5405 1,3333 2,8560 not ok 1,2774 not ok

Syarat hd≤ 1 inci

Aa : sekitar 60 – 75 % dari luas total Ad : sekitar 5 – 15 % dari luas total

Untuk Lw = 60 – 70 % diameter, syarat-syarat diatas sudah terpenuhi

i) Diameter lubang dan tebal tray

Diameter lubang pada umumnya adalah : 3/32 , 1/8 , dan 3/16 inci Digunakan diameter lubang (do) = 1/8 inci

Dipilih tebal tray = 5/16 inci

j) Total luas lubang (Ao)

Untuk perhitungan total luas lubang, dipilih pitch bentuk segitiga π

Ao (luas lubang) = ½ x x do2 4

Aa (luas lubang aktif) = 0,5 (n . do) . (n . do . sn 60)

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 14 

 

Menurut Hunt harga n umumnya berkisar antara 2,5 – 4. n Ao 2,5 0,6250 3,0 0,4340 3,5 0,3190 4,0 0,2440

k) Pressure drop untuk uap

Pressure drop untuk plate kering

hp = 12 (ρuap – ρliq) 1,14 Uo2 / (2 gc) (0,4(1,25 – Ao/Ac)+(1 – Ao/Ac)2 Uo = Vmaks / Ao ; Vmaks = 25,9003 ft3/detik

ρuap/ρliq = 0,1202 / 61,5508 = 0,0020 n

2,5 3,0 3,5 4,0 Ao / Ac

Uo maks hp (inci)

0,0921 41,4405 0,9179 0,0648 59,6781 1,9941 0,0484 81,1921 3,7933 0,0379 106,1487 6,5982

l) Residual pressure drop (hr) hr = 31,2 / ρliq

= 31,2 / 61,5508 = 0,5069 inci

m) Total pressure drop (ht) ht = hp + hr + hl maks

n ht (inci)

2,5 4,4924 3,0 5,5084 3,5 7,2553 4,0 10,0142

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 15 

 

n) Tinggi zat cair dalam downcomer (hb)

hb = hl + ht + hd n

hb (inci)

2,5 7,7796

3,0 8,7003

3,5 10,3676

4,0 13,0588

o) Jarak antar tray Syarat : T ≥ 2 hb - hw

n 2 hb – 1,5”

2 hb – 2”

2,5 14,0591 13,5591

3,0 15,9007 15,4007

3,5 19,2352 18,7352

4,0 24,6175 24,1175

Dari table diatas dapat diketahui bahwa jarak antar tray, T = 18 inci

memenuhi syarat untuk hw = 1,5 – 2 inci

n = 2,5 dan 3,0 inci

p) Stabilitas

Syarat operasi stabil : hpm ≥ hpw hpw = 0,2 + 0,05 x hl

hw = 2 inci

hpm = 12 (ρuap / ρliq) 1,14 Uo2 / (2 gc) (0,4(1,25 – Ao/Ac)+(1 – Ao/Ac)2) Uo = Vmin / Ao

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 16 

 

n Ao / Ac

Uo hpw hpm 2,5 0,0921 22,3141 0,3534 0,9179 3,0 0,0648 32,1344 0,3504 1,9941

Dari table diatas, hpm≥ hpw memenuhi syarat untuk :

Lw = 60 %

n = 3 inci

q) Entrainment :

e = 0,22 x (73 / ) x (Uc / T1) x 3,2 Tl = T – 2,5 x hl

Uc = Vmaks / Ac ; Vmaks = 25,9003 ft3/detik

 = 20,2494 dyne/cm

eo = 0,02

Syarat : eo / e ≥ 1 n 3,0 Uc 3,8671 Tl 10,4814 eo 0,02

eo / e 1,143 ok

Dari table diatas, syarat terpenuhi untuk :

Lw = 60 %

n = 3 inci

r) Pelepasan uap dalam downcomer

W = 0,8 x (how x (T + hw – hb))1/2

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 17 

 

Syarat = W1 / Wd≤ 0,6 n

3,0

hb 8,7003

Wl 2,6992

Wd 3,6000

Wl / Wd 0,7498

ok

Dari table diatas, memenuhi syarat untuk :

Lw = 60 %

n = 3 inci

s) Fleksibilitas Syarat :

hb / (T + hw) ≤ 0,5 hpm / hpw ≥ 1

n 3

hb / (T + hw) 0,6529

hpm / hpw 5,6913

ok

Dari table diatas, syarat terpenuhi untuk :

Lw = 60 %

n = 3 inci

Untuk selanjutnya dipilih Lw / D = 60 %

n = 3

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 18 

 

C. Penentuan Tinggi Kolom Total

C.1. Tinggi Total Tray Yang Dibutuhkan

a) Menentukan jumlah plate minimum (metode Fenske)

Nm =

avg B LK HK D HK LK X X X X  log log                    

(Geankoplis pers. 11.7-12 hal

683)

Avg = LD.LB  1,0294. 1,0283 (Geankoplis pers. 11.7-13 hal 683)

= 1,0289

Nm =

0289 , 1 log 0013 , 0 955 , 0 02 , 0 036 , 0 log _                  B D

= 207,8507

b) Menentukan jumlah stage teorotis (Metode Gilliland)

Dari perhitungan neraca massa (Appendiks A) :

Diperoleh Rm + 1 = 1,0189

Rm = 1,0189 – 1 = 0,0189

Ditetapkan : R = 1,5 x Rm (Geankoplis hal 668)

R = 1,5 x 0,0189

R = 0,0284

Jumlah Stage Teoritis – Metode Gilliland

009206 , 0 1 0284 , 0 0189 , 0 0284 , 0

1  

    R R R _m

Nmin = 6 s/d 8 (Van Winkle,fig 5.17)

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 19 

 

Dari fig.19.5 Mc.Cabe, fifth edition hal 609 diperoleh :

1

 

N N

N m

= 0,7

1 7

 

N N

= 0,7

N = 25,6667

T bubble feed = 100,924C

Komponen Xi  Xi . 

CH3COOH 0,6488 0,43 0,3568

HCOOH 0,0201 0,48 0,0096

H2O 0,3311 0,24 0,0795

Total 1,0000 0,4460

Data dari Mc.Cabe 5ed,app.9 hal 1094,1993  camp = 0,4460 cP

Avg x  camp = 0,4588

dari figure 8.18 Ludwig volume II, diperoleh :

Effisiensi tray = 55 %

N sesungguhnya = 25,6667 / 0,55

= 46,6667 = 47 plate Tray spacing = 18 in

Tinggi total tray = T x N sesungguhnya = 18 x 46,6667 = 840 in

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 20 

 

c) Menentukan plate umpan :

Log (Ne/Ns) = 0,260 x log ((Xhf / Xlf) (B/D) (Xlb / Xhd)2) (Geankoplis hal 687) Dimana :

Ne = Jumlah plate teoritis di atas umpan

Ns = Jumlah plate teoritis di bawah umpan

Log (Ne/Ns) = 0,26 x log ((0,0201 / 0,6488) x (16093,3734/ 2846,0205) x (0,9771 / 0,0463)2)

log (Ne/Ns) = 0,4920

(Ne/Ns) = 3,1043

Ne = 3,1043 Ns

N = Ne + Ns

47 = 3,1043 Ns + Ns

Ns = 11

Ne = 47 – 11

= 36

C.2. Tinggi Ruang Kosong Diatas Tray

Ditetapkan tinggi ruang kosong diatas tray = 3 ft

(masing-masing 2 ft diatas dan 1 ft dibawah lubang pemasukan daur ulang)

C.3. Tinggi Hold Up Zat Cair (Bagian Bawah Kolom)

Ditetapkan hold up time zat cair = 10 menit

L = 54497,9971 lb/jam

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 21 

 

ρzat cair = 61,5508 lb/ft3

A = ¼ x π x D2

= ¼ x π x 42 = 7,065 ft2 Tinggi menara bagian penampung zat cair :

= L x (hold up time / 60) x (1 / ρzat cair) x (1 / A)

= 54497,9971 x (10 / 60) x (1 / 61,5508) x (1 / 7,065) = 20,8873 ft

C.4. Tinggi Ruang Kosong Diatas zat Cair

Ditetapkan tinggi ruang kosong diatas zat cair = 2 ft

C.5. Tinggi Tutup

Direncanakan tutup atas = tutup bawah Jenis tutup adalah torisperical dished head.

a) Tebal tutup minimum

Dari Brownell & Young, persamaan 13.12, diperoleh : 0,885 x P x Rc

tmn = + C f . E – 0,1 . P Dgunakan Rc = ID = 3 ft

ρzat cair = 61,5508 lb/ft3

h = Tinggi total tray + tinggi ruang kosong diatas tray

= 70 + 3 = 73 ft

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 22 

 

Phid = (ρcairan x (g / gc) x h) = 61,5508 x 1 x 73

= 4493,2103 lb/ft2 = 31,2028 psig

Pop = 760 mmHg

= 14,696 psia = 0 psig Pt = Phidrostatik + Poperasi

= 31,2028 psig Pdesign = 1,050 x Pt

= 1,050 x 31,2028 = 32,7630 psig

Bahan konstruksi : Baja stanless SA 240 grade M tipe 316 Stress yang diijinkan, f = 18750 psi

Pengelasan dengan double welded butt joint dengan thermally stress relieved.

E = 0,850

C = 0,125

0,885 x 32,7630 x 36

tmin = + 0,125 (18750 x 0,85 – 0,1 x 32,7630)

= 0,1905 inci Digunakan tebal tutup 1/4 inci

b) Tinggi Tutup

Rc = ID = 3 x 12 = 36 inci

icr = 1,5 inci (table 5.4 Brownell & Young hal 847)

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 23 

 

Untuk t = 0,25 inci, maka sf = 1,5 inci (table 5.6 Brownell & Young)

AB = 0,5 x ID – icr

AC = Rc – icr

OB = Rc - BC

Dimana :

BC = (AC2 + AB2)1/2

AB = 0,5 x 36 – 1,5

= 16,5

AB2 = 272,25

AC2 = (36 – 1,5)2

= 1190,25

OB = Rc – (AC2 – AB2)1/2 = 36 – (1190,25 – 272,25)1/2 = 5,7015 inci

Tinggi tutup (OE) = 0,25 + 1,5 + 5,7015 = 7,4515 inci Tinggi tutup atas + tinggi tutup bawah = 7,4515 + 7,4515

= 14,9030 inci = 1,2419 ft

Tinggi kolom total = 70 + 2 + 20,8873 + 1,2419

= 94,1293 ft

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 24 

 

D. Penentuan Tebal Bejana dan Tebal Tutup

D.1. Penentuan Tebal Minimum Bejana

Menurut ASME Code : P . ri

tmin = + C f . E – 0,6 . P dimana :

t = Tebal dinding, inci

P = Tekanan dalam bejana, psig

ri = Jari-jari bejana, inci

E = Effisiensi las

C = Allowable corrosion = 1/8 inci

f = Allowable stress

Bahan konstruksi : Stainless steel SA 240 grade M tipe 316

f = 18750 psi

Pengelasan dengan double welded butt joint dengan thermally stress relieved.

E = 0,850

ri = (3 x 12) / 2

= 18 inci Menghitung tekanan kolom :

Phid = ρliq x (g / gc) x h

h = 94,1293 ft (dianggap bejana terisi penuh zat cair)

ρliquid = 61,5508 lb/ft3

Perancangan alat utama  

Pra rencana acetic acid VI- 25 

 

= 61,5508 x (32,174 / 32,174) x 94,1293 ft = 5793,7337 lbf/ft2

= 40,2343 psig

Pop = 760 mmHg

= 14,696 psia = 0 psig Pt = Phidrostatik + Poperasi

= 40,2343 + 0 = 40,2343 psig Pdesign = 1,050 x Pt

= 1,050 x 40,2343 = 42,2460 psig

42,2460 x 18

tmin = + 0,125 (18750 x 0,85 – 0,1 x 42,2460)

= 0,1727 inci

Maka digunakan tebal plat 3/16 inci

D.2. Penentuan Tebal Tutup

Ditetapkan tutup kolom atas dan bawah berbentuk torispherical dished head. Dari perhitungan tebal tutup diatas, diperoleh tmin = 0,1905 inci. Digunakan tebal tutup sebesar 1/4 inci.

Instrumentasi dan keselamatan kerja  

Pra rencana acetic acid VII- 1

 

BAB VII

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

VII.1. Instrumentasi

Dalam proses industri kimia, instrumentasi mempunyai peranan yang sangat penting dalam pengendalian suatu rangkaian proses. Instrumentasi disisni berfungsi sebagai alat ukur yang terdiri dari indikator (penunjuk), pencatat dan alat kontrol (pengendali). Adapun kondisi operasi dari suatu peralatan yang diatur oleh instrumentasi adalah suhu, tekanan, rate aliran, tinggi cairan/ padatan dalam suatu tangki dan sebagainya.

Pengendalian peralatan suatu proses bisa dilakukan secara otomatis. Pengendalian secara manual digunakan apabila pengendalian dari proses sepenuhnya ditangani oleh tenaga manusia. Pengendalian proses dilakukan secara otomatis apabila pengaturan peralatan proses cukup rumit atau memerlukan pengontrolan yang tepat dan tidak memungkinkan untuk dilakukan secara manual, biaya pengoperasian dari alat kontrol ini lebih murah dibanding dengan biaya secara manual. Disamping itu pengendalian secara otomatis mempunyai beberapa keuntungan, antara lain :

1. Mengurangi kebutuhan tenaga kerja.

2. Keselamatan kerja dipabrik dapat lebih terjamin. 3. Produk yang dihasilkan lebih dapat diharapkan. 4. Ketelitian pengaturan proses cukup tinggi.

Instrumentasi dan keselamatan kerja  

Pra rencana acetic acid VII- 2

 

Oleh karena itu dalam perencanaan pendirian pabrik ini, pengoperasian peralatan proses labih cenderung menggunakan alat kontrol otomatis. Namun demikian tenaga kerja masih sangat diperlukan dalam pengawasan proses.

A. Pemilihan Instrumentasi

Untuk dapat menentukan jenis instrumentasi yang perlu digunakan pada suatu peralatan, terlebih dahulu perlu ditinjau kondisi operasi. Jadi harus diketahui input apa saja yang tak dapat dikontrol serta output dari alat kontrol yang diinginkan. Pemakaian instrumentasi harus menguntungkan baik ditinjau dari segi proses maupun segi ekonomi.

Kriteria ini meliputi :

1. Mudah dalam pengawasan dan pengaturan 2. Mudah dalam perawatan dan perbaikan. 3. Mudah dalam mendapatkan suku cadang

4. Harga peralatan relatif murah dengan kualitas yang memadai.

B. Macam-macam Instrumentasi

1. Pengatur suhu

a. T.I. ( Temperatur Indikator) Fungsi : Penunjuk suhu b. T.C. (Temperatur Controller)

Fungsi : Mengendalikan suhu agar dapat dipertahankan pada harga yang telah ditentukan.

Instrumentasi dan keselamatan kerja  

Pra rencana acetic acid VII- 3

 

2. Pengatur tekanan

a. P.I. ( Pressure Indikator) Fungsi : Penunjuk tekanan b. P.C.( Pressure Controller)

Fungsi : Mengatur tekanan agar dapat dipertahankan pada harga yang diperlukan.

3. Pengatur aliran

a. F.C. ( Flow Controller )

Fungsi : mengendalikan rate aliran b. F.R.C. ( Flow Recorder & Controller )

Fungsi : mencatat dan mengatur rate aliran. 4. Pengatur tinggi liquida

a. L.I. ( Level Indikator )

Fungsi : penunjuk tinggi bahan dalam aliran. b. L.C. ( Level Controller )

Fungsi : pengatur tinggi bahan dalam peralatan agar bertahan pada ketinggian yang telah ditentukan.

Instrumentasi dan keselamatan kerja  

Pra rencana acetic acid VII- 4

 

KODE NAMA ALAT VARIABEL INSTRUMENTASI

F-111 E-112 G-113 G-115 E-116 R-110 E-121 L-122 E-123 L-124 E-125 E-134 F-135 E-136 E-138 F-139 Tangki Butana

Heater Butana

Compressor Butana

Compressor Udara

Heater Udara Reaktor

Kondensor

Pompa

Heater Flash Drum Pompa Falsh Drum

Heater Distilasi

Cooler Formiat

Storage Formiat

Reboiler Distilasi

Cooler Acetic Acid Storage Acetic Acid

Tinggi Temperatur Tekanan Tekanan Temperatur Temperatur Temperatur Laju alir Temperatur Laju alir Temperatur Temperatur Tinggi Temperatur Temperatur Tinggi LI TC PC PC TC TC TC FC TC FC TC TC LI TC TC LI

VII.2. Keselamatan Kerja

A. Usaha Keselamatan

Kecelakaan Kerja adalah kecelakaan yang terjadi pada seseorang dalam hubungan kerja yang disebabkan oleh bahaya yang berkaitan dengan pekerjaan. Kecelakaan ini menimbulkan kerugian bagi karyawan, perusahaan dan masyarakat.

Pelaksanaan usaha keselamatan kerja bertujuan untuk menghindari terjadinya kecelakaan kerja, dengan cara mengambil langkah-langkah pencegahan untuk menghindari kecelakaan kerja tersebut.

Instrumentasi dan keselamatan kerja  

Pra rencana acetic acid VII- 5

 

B. Sebab-sebab Kecelakaan Kerja 1) Lingkungan Fisik

Lingkungan fisik ini meliputi mesin, peralatan, bahan-bahan produksi dan lingkungan kerja ( suhu, penerangan dan lain-lain) Kecelakaan kerja dapat terjadi karena kesalahan perancangan, aus, rusak, kesalahan dalam pemeblian, peletakan, penyusunan peralatan, bahaya produksi, serta adanya lingkungan kerja yang tidak memenuhi syarat (panas, bising, penerangan yang kurang dan lain-lain).

2) Manusia

Kecelakaan kerja yang disebabkan oleh manusia, antara lain disebabkan oleh :

a. Tidak cocoknya manusia terhadap mesin atau lingkungan kerja b. Kurangnya ilmu pengetahuan dan ketrampilan pekerja.

c. Ketidak mampuan fisik atau mental serta faktor bakat lainnya. d. Kurangnya motivasi dan kesadaran akan keselamatan kerja. 3) Sistem Manajemen

Merupakan unsur terpenting sebab sistem manajemen ini merupakan pengatur dari kedua unsur diatas. Kesalahan sistem manajemen dapat menyebabkan kecelakaan kerja. Contohnya :

 Manajemen yang tidak memperhatikan keselamatan kerja  Prosedur kerja yang tidak diterapkan dengan baik

 Kurangnya pengawasan terhadap kegiatan pemeliharaan dan modifikasi pabrik

Instrumentasi dan keselamatan kerja  

Pra rencana acetic acid VII- 6

 

 Tidak adanya inspeksi peralatan

 Tidak adanya sistem penanggulangan bahaya.

(Sumber : “Dep.Safety and Health Environment” PT TPPI.2008)

VII.3. Peningkatan Keselamatan Kerja

A. Lingkungan Fisik

Peningkatan usaha keselamatan kerja yang berkaitan dengan lingungan fisik meliputi :

1. Perencanaan mesin dan peralatan dengan memperhatikan keselamatan kerja.

2. Pengolahan alat yang benar

3. Menciptakan suasana kerja yang nyaman (suhu, dan penerangan yang cukup)

B. Manusia

Pemilihan, penempatan dan pembinaan karyawan agar setiao pegawai dapat menempati posisi pekerjaan sesuai dengan kemampuannya dan menumbuhkan kesadaran akan keselamatan kerja.

C. Sistem Manajemen

Sistem manajemen yang benar maliputi :

1. Pokok-pokok kebijaksanaan direksi dalam bidang keselamatan kerja, dengan pelaksanaan dan pengawasan.

2. Melaksanakan prosedur kerja yang tetap berpedoman pada

Instrumentasi dan keselamatan kerja  

Pra rencana acetic acid VII- 7

 

3. Membuat usaha-usaha untuk mengawasi bahaya yang mungkin timbul ditempat kerja.

VII.4. Alat Pelindung Diri

Untuk mengurangi akibat kerja, maka setiap perusahaan harus menyediakan alat pelindung diri yang sesuai dengan jenis pekerjaan setiap karyawannya. Macam-macam alat pelindung diri antara lain :

1. Alat pelindung mata 2. Alat pelindung muka

3. Masker

4. Sarung tangan 5. Sepatu pengaman 6. Baju pelindung

Usaha-usaha yang dilakukan untuk menjaga keselamatan pekerja dipabrik adalah sebagai berikut :

1. Untuk peralatan pabrik seperti baja/tangki harus disediakan seleksi bahan konstruksi, juga penyediaan alat-alat kontrol tekanan dan suhu, yang keseluruhannya berguna untuk menghindari terjadinya peledakan.

2. Perpipaan yang mengandung steam pemanasan maupun bahan panas diberi tanda peringatan dan dijauhkan dari jalan lalu lalang (manway)

Instrumentasi dan keselamatan kerja  

Pra rencana acetic acid VII- 8

 

3. Dalam ruang pelistrikan, agar diberi penerangan yang cukup agar operator dapat bekerja dengan baik. Kabel-kabel listrik yang berdekatan dengan peralatan yang beroperasi pada suhu tinggi agar diberi isolasi yang cukup.

4. Pada tiap gedung yang tinggi harus dipasang penangkal petir

5. Konstruksi dan bangunan pabrik harus diperhatikan kekuatannya terutama yangdigunakan untuk menyangga suatu alat proses.

6. Untuk peralatan yang bergerak sebaiknya dipasang pagar-pagar pengaman dan jarak yang ukup antar unit-unit untuk mempermudah pemeliharaan.

7. Untuk mencegah bahaya kebakaran, sebaiknya setiap ruangan disediakan alat pemadam kebakaran. Tata ruang pada lokasi pabrik diatur sehingga bisa dilewati mobil pemadam kebakaran dan sebaiknya bangunannya dibuat terpisah, sehingga apabila terjadi kebakaran apinya dapat dilokalisir.

8. Harus dipasang alarm pada setiap peralatan pabrik yang berbahaya agar semua personil dapat segera mengetahui dan bertindak apabila ada bahaya.

9. Limbah pabrik yang direncanakan ini berupa air, dimana air ini dialirkan ke unit peengolahan air untuk dipergunakan lagi, atau kalau tidak bisa akan dibuang ke sungai yang ada didekat lokasi pabrik (asal tidak mengandung bahan-bahan berbahaya)

Analisa ekonomi  

Pra rencana acetic acid XI- 11 

 

XI.8. Break Even Point (BEP)

Break even point (BEP) merupakan suatu titik dimana biaya biaya produksi total sama dengan hasil penjualan atau pendapatan, dengan kata lain pabrik tidak mengalami kerugian maupun keuntungan.

A. Biya tetap (FC) = Rp 119.625.989.776

B. Biaya Variabel (VC)

1. Bahan Baku = Rp 492.088.093.165

2. Utilitas = Rp 64.773.608.701 +

Jumlah = Rp 556.821.701.866

C. Biaya semi variabel (SVC)

1. Gaji karyawan = Rp 4.594.200.000

2. Laboratorium = Rp 459.420.000

3. Pemeliharaan & Perbaikan = Rp 12.599.012.805

4. Operating Supplies = Rp 1.259.901.281

5. Pengeluaran Umum = Rp 31.874.697.400

6. Biaya Plant Overhead = Rp 5.157.963.842 +

Jumlah = Rp 55.945.195.327

D. Total Penjualan (S) = Rp 925.251.812.213

BEP = FC + 0,3 SVC x 100 % S – 0,7 SVC – VC

= 41,4281 % = 41,5 %

 

Grafik BEP

Dari grafik diperoleh BEP sebesar 41,5 %

Diskusi dan Kesimpulan  

Pra rencana acetic acid XII- 1 

 

BAB XII

DISKUSI DAN KESIMPULAN

XII.1. Diskusi

Asam asetat diproduksi untuk memenuhi kebutuhan di Indonesia

karena selama ini masih import dari negara lain. Asam asetat diproduksi

dengan cara mereaksikan butana dengan gas oksigen dalam reaktor multi

tube pada suhu 170C dan tekanan 45 atm, produk keluar reaktor masih

berupa gas kemudian didinginkan menjadi fase liquid, liquida yang

terbentuk kemudian diseparasi dengan menggunakan kolom distilasi dengan berdasarkan perbedaan titik didih. Hasil produksi berupa asam

asetat liquid dan hasil samping berupa larutan formiat

Pabrik ini direncanakan bekerja secara kontinyu dengan waktu produksi 330 hari per tahun. Dengan dibukanya pabrik asam asetat ini diharapkan akan dapat menyerap tenaga kerja sehingga dapat mengurangi pengangguran. Untuk meneliti sampai dimana kelayakan pra rencana pabrik asam asetat, maka perlu ditinjau beberapa hal sebagai berikut :

1. Ekonomi

2. Proses

 

XII.1.1. Ekonomi

Faktor ekonomi merupakan faktor utama yang dipertimbangkan dalam rencana pendirian suatu pabrik. Beberapa indicator faktor ekonomi yang dapat dipakai menilai kelayakan pra rencana pendirian pabrik ini adalah :

1. Internal rate of Return, (IRR)

2. Pay Out Peride, (POP)

3. Break Event Point, (BEP)

Metode yang digunakan yaitu Discounted Cash Flow, karena cara

ini lebih akurat serta mendekati kebenaran dengan cara memproyeksikan

nilai modal dalam nilai sekarang (present value), dengan

memperhatikan perubahan variable ekonomi antara lain inflasi dan

bunga bank.

Dari perhitungan analisa ekonomi yang telah dilakukan didapat beberapa hal sebagai berikut :

1. Internal Rate of Return (IRR)

Dengan didasarkan pada bunga bank sebesar 15 % per tahun.

2. Pay Out Periode (POP)

Didapatkan Pay Out Periode dari Pra Rencana Pabrik Asam asetat

ini sebesar 5,0191 tahun .

3. Break event point (BEP)

Pra Rencana Pabrik Asam asetat ini mempunyai BEP sebesar

Diskusi dan Kesimpulan  

Pra rencana acetic acid XII- 3 

 

Dengan ketiga indikator ekonomi tersebut dapat diketahui bahwa Pra Rencana Pabrik Asam asetat ini masih layak didirikan di Indonesia.

XII.1.2. Proses

Asam asetat ini diproduksi dengan cara mereaksikan butana cair

dengan gas oksigen dalam multi tube reaktor pada suhu 170C dan

tekanan 45 atm. Reaksi yang terjadi pada reaktor adalah reaksi endotermis sehingga membutuhkan steam untuk proses reaksi. Produk keluar reaktor berupa gas yang kemudian didinginkan dalam kondensor

dengan tujuan agar produk berubah fase dari gas menjadi fase liquid.

Liquida yang terbentuk kemudian di separasi dengan menggunakan

kolom distilasi dengan berdasarkan perbedaan titik didih. Hasil produksi

berupa asam asetat liquid dan hasil samping berupa larutan formiat

XII.1.3. Manajemen Perusahaan

Bentuk perusahaan yang dipilih dalam pelaksanaan pabrik Asam asetat ini adalah bentuk Perseroan Terbatas (PT) sehingga diharapkan mudah diperoleh modal dengan jalan menjual saham baik kepada masyarakat, badan hukum, maupun perorangan.

XII.2. Kesimpulan

Dari hasil perhitungan dan pembahasan yang telah dilakukan dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :

1. Kapasitas Produksi : 150.000 ton/tahun

 

3. Sistem Organisasi : Staf dan garis

4. Lokasi Pabrik : Bontang, Kalimantan Timur

5. Produk

a. Produk Utama

Acetic Acid : 15932,4397 kg/jam

b. Produk Samping

Larutan Formiat : 301,6751 kg/jam

6. Bahan Baku

a. Butana : 8398,1908 kg/jam

7. Kebutuhan Utilitas

a. Listrik : 363Kwh

b. Air : 1948,2634 m3/hari

c. Steam : 12735,1720 lb/jam

d. Bahan Bakar : 1486,3705 liter/jam

8. Analisa Ekonomi

a. Modal Tetap (FCI) : Rp 629.950.640.261

b. Modal Kerja (WCI) : Rp 82.014.682.194

c. Investasi Total (TCI) : Rp 711.965.322.456

d. IRR : 16,07 %

e. ROE : 25,26 %

f. POP : 5,0191 tahun