ASAM SALISILAT DARI PHENOL DENGAN PROSES KARBOKSILASI.

DENGAN PROSES KARBOKSILASI

PRA RENCANA PABRIK

Diajukan Untuk Memenuhi Sebagai Persyaratan Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Kimia

Oleh :

CITRA IKA LESTARI

NPM. 0631010091

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “ VETERAN ” JATIM SURABAYA

Dengan mengucapkan rasa syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa dan dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat menyelesaikan Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi”, 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.

Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal dari beberapa literatur , data-data , majalah kimia, dan internet.

Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih atas segala bantuan baik berupa saran, sarana maupun prasarana sampai tersusunnya 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. Bapak Ir. I Wayan Warsa

Selaku Dosen pembimbing.

“Veteran” Jawa Timur.

6. Kedua orangtua yang selalu mendoakan penyusun.

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

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

Sebagai akhir kata, penyusun mengharapkan semoga Tugas Akhir yang telah disusun ini dapat bermanfaat khususnya bagi mahasiswa Fakultas Teknologi Industri jurusan Teknik Kimia.

Surabaya , April 2011 Penyusun,

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ……….……….………. i

DAFTAR ISI ……….……….……….………… iii

DAFTAR TABEL ……….……….……….…… iv

DAFTAR GAMBAR ……….……….……… v

INTISARI ……….……….……….……… vi

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

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR TABEL

Tabel I.1. Data impor asam salisilat ………... I-2

Tabel VII.1. Instrumentasi Pada Pabrik...……….………… VII-5

Tabel VII.2. Jenis dan jumlah fire-extinguisher...………… VII-7

Tabel IX.1. Pembagian Luas Pabrik ……….……… IX - 8

Tabel X.1. Jadwal Kerja Karyawan Proses ……….…… X - 10

Tabel X.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja ……….…… X - 11

Tabel XI.1. Biaya Total Produksi dalam Berbagai Kapasitas.. … XI - 8

Tabel XI.2. Modal Pinjaman selama masa konstruksi

……….……….……….…… XI - 8

Tabel XI.3. Modal sendiri selama masa konstruksi

……….……….……….……… XI - 9 Tabel XI.5. Discounted cash flow untuk nilai i...……….. XI – 10 Tabel XI.6. Rate On Equity...……….……….. XI - 11 Tabel XI.7. Perhitungan waktu pengembalian modal... XI – 7 Tabel XI.8 Data untuk Grafik BEP... XI-14 Tabel XI.4. Tabel Cash Flow ……….……….…… XI -16

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1 Blok diagram pabrik asam salisilat dari phenol dengan proses karbok silasi….…………... II-3 Gambar IX.1 Lay Out Pabrik... IX-9 Gambar IX.2 Peta Lokasi Pabrik ……….……….……… IX - 10 Gambar IX.3 Lay Out Alat...……….………. IX - 11 Gambar X.1 Struktur Organisasi Perusahaan ……….………… X - 13

Perencanaan pabrik asam salisilat ini diharapkan dapat berproduksi dengan kapasitas 30.000 ton/tahun dalam bentuk powder. Pabrik beroperasi secara kontinu selama 330 hari dalam setahun.

Asam salisilat diproduksi dengan cara mereaksikan phenol dan natrium hidroksida dalam reaktor-1. Produk dari reaktor-1 berupa larutan natrium phenate kemudian direaksikan dengan gas karbondioksida dalam reaktor-2 untuk membentuk natrium salisilat. Larutan natrium salisilat kemudian direaksikan dengan asam sulfat dalam reaktor-3 membentuk endapan asam salisilat yang selanjutnya dikeringkan dalam rotary dryer dan dihaluskan dalam ball mill.

Pendirian pabrik berlokasi di Driyorejo, Gresik. Bentuk perusahaan adalah perseroan terbatas. Sistem organisasi yang dipakai adalah Garis dan Staff. Jumlah karyawan yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik asam salisilat sebanyak 149 orang. Pabrik beroperasi secara kontinu, dengan waktu operasi 330 hari/tahun ; 24 jam/hari.

Analisa Ekonomi :

* Massa Konstruksi : 2 Tahun

* Umur Pabrik : 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 140.262.162.038

* Working Capital Investment (WCI) : Rp. 24.752.146.242

* Total Capital Investment (TCI) : Rp. 165.014.308.280

- Steam = 17.371,9976 lb/hari

- Air = 729,8715 m3/hari

- Listrik = 408,5214 kWh/hari

- Bahan Bakar = 9.119,3381 liter/hari

* Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 493.480.639.680

* Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 606.000.000.000

* Bunga Bank (Kredit Investasi Bank Mandiri) : 12%

* Internal Rate of Return : 44,98%

* Rate On Equity : 59,05 %

* Pay Out Periode : 2 Tahun 5 Bulan

* Break Even Point (BEP) : 35 %

PENDAHULUAN I - 1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Asam salisilat merupakan bahan kimia yang cukup penting dalam kehidupan sehari-hari serta memiliki nilai ekonomis yang cukup tinggi karena dapat digunakan sebagai bahan intermediet dari pembuatan obat-obatan seperti antiseptik dan analgesik serta pembuatan bahan baku untuk keperluan farmasi.

Perkembangan konsumsi asam salisilat semakin meningkat dari tahun ke tahun. Hal ini didukung dengan adanya industri-industri yang menggunakan asam salisilat sebagai bahan baku utama, misalnya industri pembuatan aspirin, metil salisilat, salisilamide, dan industri yang berhubungan dengan pencelupan, pembuatan karet, dan resin kimia. Perkembangan harga asam salisilat dipasaran semakin meningkat dengan meningkatnya permintaan yang jauh melebihi kapasitas produksinya. Melihat perkembangan kebutuhan asam salisilat yang semakin meningkat tidak menutup kemungkinan industri ini akan menarik minat para investor untuk menanamkan modal.

Penelitian pasar yang telah dilakukan menunjukkan bahwa asam salisilat yang dibutuhkan di Indonesia masih mengimpor dari negara luar dan

PENDAHULUAN I - 2

industri yang bergerak di bidang pembuatan asam salisilat masih sedikit. Sehingga kemungkinan besar industri ini dapat bersaing dengan industri asam salisilat lainnya dan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri, serta dapat menghemat devisa yang selama ini digunakan untuk mengimpor asam salisilat dari negara luar.

I.2 Manfaat

Manfaat didirikannya pabrik ini yaitu diharapkan dapat mendukung dan mendorong pertumbuhan industri – industri kimia, menciptakan lapangan pekerjaan, mengurangi pengangguran, dan yang terakhir dapat menumbuhkan dan memperkuat perekonomian di Indonesia.

I.3 Aspek Ekonomi

Berdasarkan sumber Biro Pusat Statistik selama periode 2003 – 2007 secara umum impor produk asam salisilat cenderung mengalami kenaikan, seperti disajikan dalam tabel berikut ini.

Tabel I.1 Data Impor Asam Salisilat

Tahun

Kg

PENDAHULUAN I - 3

2004

413.332

2005

336.528

2006

304.794

2007

418.945

(Data Impor BPS)

Impor asam salisilat yang semakin meningkat menunjukkan kebutuhan akan produk ini semakin tahun semakin meningkat. Akan tetapi penyediaan produk asam salisilat dari dalam negeri masih belum memenuhi. Oleh karena itu, perencanaan pendirian pabrik asam salisilat di Indonesia cukup penting untuk menyediakan kebutuhan dalam negeri serta dapat menghemat pengeluaran devisa negara. Selain itu, dapat juga dijadikan komoditi ekspor yang cukup menjanjikan karena kebutuhan akan asam salisilat di berbagai negara juga semakin meningkat sehingga dapat menambah devisa negara.

I.4 Spesifikasi Bahan Baku

I.4.1 Spesifikasi Bahan Baku Utama

A. Phenol

- rumus molekul : C6H5OH

PENDAHULUAN I - 4

- SG : 1,071

- titik beku : 40,9oC

- titik didih : 181,4oC

- titik lebur : 42 – 43 oC

- kelarutan dalam air : 8,2 gram/100 gr H2O

B. Asam Sulfat

- rumus molekul : H2SO4

- berat molekul : 98

- densitas : 1,834 kg/L

- titik beku : 3oC

- titik didih : 280oC

C. Natrium Hidroksida

- rumus molekul : NaOH

- berat molekul : 40

- melting point : 318,4oC

- boiling point : 1390oC

PENDAHULUAN I - 5

D. Karbon Dioksida

- rumus molekul : CO2

- berat molekul : 44

- densitas : 1,9769 gr/cm3

- melting point : -56,6oC

- sublimation point : -78,5oC

1.4.2 Spesifikasi Bahan Baku pembantu

A. Docolorizing Material

- zat penyusun : karbon aktif, Zn

- bentuk : padat

B. Air

- rumus molekul : H2O

- berat molekul : 18

- densitas : 1 gr/cm3

- titik didih : 100oC

PENDAHULUAN I - 6

I.5 Spesifikasi Produk

Produk yang akan dihasilkan adalah asam salisilat yang memiliki sifat-sifat sebagai berikut :

- Rumus molekul : C7H6O7

- Berat molekul : 138

- Warna : putih

- Bentuk : powder

- Melting point : 159oC

- Boiling point : 211oC

1.6 Kegunaan

1. Aspirin (acetylsalicylic acid) : 60 %

2. Obat-obatan lain

(termasuk methyl salicylate dan salicylamide) : 25 %

SELEKSI DAN URAIAN PROSES II - 1

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

II.1 Macam Proses

Proses pembuatan asam salisilat pada umumnya menggunakan bahan baku utama phenol karena merupakan proses pembuatan yang paling murah dengan cara memproduksi natrium salisilat sendiri dari phenol dan natrium hidroksida. Proses yang dikerjakan untuk memproduksi natrium salisilat adalah dengan proses karboksilasi. Perbedaan hanya pada proses pengendalian produk akhir asam salisilat yaitu dengan penambahan decolorizing agent atau bahan pemucat agar produk lebih jernih atau penambahan proses kristalisasi untuk produk kristal.

II.1.1 Proses Karboksilasi

Pada pembuatan asam salisilat dengan proses karboksilasi menggunakan bahan baku phenol, natrium hidroksida, karbon dioksida, dan asam sulfat dengan ditambahkan decolorizing material (campuran karbon aktif, Zn).

Larutan NaOH 50 % dicampur dengan phenol didalam mixer dengan suhu 130 oC dan bereaksi menghasilkan natrium phenate. Reaksi yang terjadi sebagai berikut :

SELEKSI DAN URAIAN PROSES II - 2

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi

Larutan natrium phenate yang terbentuk dimasukkan ke dalam reaktor berpengaduk dan gas karbon dioksida kering dimasukkan pada kondisi tekanan 6 atm. Setelah gas karbon dioksida diabsorbsi, kemudian dipanaskan hingga mencapai temperatur 150 sampai 170oC dalam beberapa jam. Reaksi yang terjadi sebagai berikut :

C6H5ONa + CO2 HOC6H4COONa (Keyes : 646)

Produk yang keluar dari reaktor yaitu natrium salisilat kemudian didinginkan dan diencerkan. Selanjutnya diitambahkan karbon aktif sebagai decolorizing material kemudian difiltrasi. Filtrat yang didapat ditambahkan asam sulfat sehingga terbentuk endapan asam salisilat yang kemudian dimasukkan ke dalam centrifuge dan dikeringkan di dalam rotary dryer hingga didapat asam salisilat dengan kualitas yang baik. Reaksi antara natrium salisilat dengan asam sulfat sebagai berikut :

SELEKSI DAN URAIAN PROSES II - 3

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi II.2 Seleksi Proses

Proses pembuatan asam salisilat dari phenol dengan proses karboksilasi masih merupakan proses tunggal hingga saat ini karena merupakan proses pembuatan yang paling murah dengan cara memproduksi natrium salisilat sendiri dari phenol dan natrium hidroksida. Proses yang dikerjakan untuk memproduksi natrium salisilat adalah dengan proses karboksilasi. Perbedaan hanya pada proses pengendalian produk akhir asam salisilat yaitu dengan penambahan decolorizing agent atau bahan pemucat agar produk lebih jernih atau penambahan proses kristalisasi untuk produk kristal.

m ixer

reakt or

Treat m ent t ank

filt er

Precipit at ing

t ank cent rifuge

dryer phenol

Caust ic soda

Carbon dioxide

w at er Sulfuric

acid

w ast e

Salicylic acid

Gambar II.1 Blok diagram pabrik asam salisilat dari phenol dengan proses karboksilasi

SELEKSI DAN URAIAN PROSES II - 4

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi II.3 Uraian Proses

Phenol liquid 89% dari tangki penampung F-110 dialirkan menggunakan pompa L-111 menuju heater E-112 untuk dipanaskan hingga suhu 130oC yang selanjutnya diumpankan ke dalam reaktor-1 (R-210), secara bersamaan NaOH liquid 50% dari tangki F-120 dipompa dengan pompa L-121 yang sebelumnya dipanaskan menggunakan heater E-122 hingga suhu 130oC juga diumpankan ke dalam reaktor-1. Di dalam reaktor-1 terjadi reaksi antara phenol dan NaOH membentuk larutan natrium phenate dengan reaksi :

C6H5OH(l) + NaOH(l) C6H5ONa(l) + H2O (l) (Keyes : 646)

Larutan natrium phenate kemudian dipompa menggunakan pompa L-211 menuju reaktor-2 (R-220), sedangkan gas karbon dioksida dari tangki F-130 yang sebelumnya dipanaskan dengan heater E-131 hingga suhu 160oC diumpankan pada bagian bawah reaktor-2 melalui sparger. Pada reaktor ini terjadi reaksi antara natrium phenate dan gas karbon dioksida membentuk natrium salisilat dengan reaksi sebagai berikut :

C6H5ONa(l) + CO2(g) HOC6H4COONa(l) (Keyes : 646)

Natrium salisilat yang terbentuk ditampung dalam tangki F-221 kemudian dipompa dengan pompa L-222 dan didinginkan menggunakan cooler E-223 hingga suhu 60oC yang selanjutnya menuju ke tangki bleacher M-230 untuk memucatkan warna dengan menggunakan karbon aktif yang

SELEKSI DAN URAIAN PROSES II - 5

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi

mengandung zinc. Produk dari tangki bleacher kemudian dipompa dengan menggunakan pompa L-232 menuju filter press (H-310). Filtrat yang diperoleh diumpankan ke dalam reaktor-3 (R-240) dan cake dibuang. Secara bersamaan asam sulfat dari tangki F-140 dialirkan dengan pompa L-141 menuju reaktor-3. Pada reaktor ini terjadi reaksi antara natrium salisilat dengan asam sulfat membentuk asam salisilat dan natrium sulfat dengan reaksi sebagai berikut :

2HOC6H4COONa(l) + H2SO4(l) 2HCOC6H4COOH(s) + Na2SO4(l)

(Keyes : 646)

Produk dari reaktor-3 dipompa dengan pompa L-241 menuju centrifuge H-320 untuk memisahkan padatan asam salisilat dari liquid. Padatan asam salisilat diangkut dengan screw conveyor J-322 menuju rotary dryer B-330 untuk dikeringkan dengan bantuan udara panas secara counter current sedangkan liquid ditampung dalam tangki F-321. Udara panas dihembuskan dengan blower G-333 dan dipanaskan dengan heater E-331. Padatan yang terikut udara panas ditangkap oleh cyclone H-332 dimana udara panas dan uap air dibuang ke udara bebas sedangkan padatan secara bersamaan dengan poduk dari rotary dryer diumpankan ke screw cooling conveyor J-334 untuk didinginkan hingga suhu 30oC yang selanjutnya diumpankan ke dalam ball mill C-340 dengan bantuan buket elevator J-335. Produk ball mill kemudian disaring dengan screen H-343 dimana produk oversize dikembalikan lagi ke dalam ball mill dengan bucket elevator J-342

SELEKSI DAN URAIAN PROSES II - 6

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi

dan belt conveyor J-341. Sedangkan produk undersize ditampung dalam silo F-344.

NERACA M ASSA III - 1

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi

BAB III

NERACA MASSA

1. REAKTOR-1

2. REAKTOR-2

= ton/tahun

= hari/tahun ; jam/hari

= kilogram Kapasitas produksi Waktu operasi Basis perhitungan 24 300000 330

NaOH C6H5ONa

NaOH

C6H5OH

total

2516,9070

kg 3105,9704

masuk kg keluar

Dari tangki penampung NaOH : menuju ke reaktor-2 : 1190,0270

H2O 1190,0270 119,0027

H2O 1983,0663

dari tangki penampung C6H5OH

H2O 311,0784

5208,0394 5208,0394

dari reaktor-1 : produk :

C6H5ONa C7H5O3Na

NaOH NaOH

H2O H2O

dari penampung CO2 : ke udara bebas :

CO2 CO2

H2O

total 3105,9704 4284,0971 119,0027 119,0027 1983,0663 1984,3635 1295,9394 117,8127 1,2972 6505,2760 6505,2760

NERACA M ASSA III - 2

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 3. TANGKI BLEACHER

4. FILTER PRESS

C7H5O3Na C7H5O3Na

NaOH NaOH

H2O H2O

dari air proses H2O

karbon aktif karbon aktif

Zn Zn total 136,2009 136,2009 68,1004 68,1004 8998,7078 8998,7078 kg 4284,0971 4284,0971 119,0027 119,0027 1984,3635 4391,3067 2406,9432

masuk kg keluar

C7H5O3Na

NaOH C7H5O3Na

H2O NaOH

H2O

karbon aktif Zn

cake : karbon aktif Zn

C7H5O3Na

NaOH H2O

11,0581 118,6955 4379,9719 0,3072 11,3349 4391,3067 136,2009 68,1004 136,2009 68,1004

masuk kg keluar kg

4284,0971 filtrat :

119,0027 4273,0389

8998,7078 8998,7078

NERACA M ASSA III - 3

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 5. REAKTOR-3

6. CENTRIFUGE

C7H5O3Na C7H6O3(s)

NaOH C7H6O3(l)

H2O Na2SO4

H2O

H2SO4

H2O H2SO4

4273,0389

masuk kg keluar kg

3685,0083 4379,9719 2106,8456 118,6955 1599,4222 0,4878 4466,0261 145,4020 32,6413 10403,7698 10403,7698

C7H6O3(s) ke rotary dryer

C7H6O3(l) C7H6O3(s)

Na2SO4 C7H6O3(l)

H2O Na2SO4

H2SO4 H2O

H2SO4

ke pengolahan Na2SO4

H2O

H2SO4

C7H6O3(l)

masuk kg keluar kg

3685,0083 2106,8456 0,0141 0,4878 3685,0083 4466,0261 60,8175 145,4020 128,9190 4,1973 2046,0281 4337,1071 10403,7698 10403,7698 141,2048 0,4737

NERACA M ASSA III - 4

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 7. ROTARY DRYER

8. CYCLONE

C7H6O3(l) ke screw cooling conveyor

C7H6O3(s)

Na2SO4 C7H6O3

H2O Na2SO4

H2SO4 H2SO4

H2O

ke cyclone C7H6O3

Na2SO4

H2SO4

H2O

4,1973

3,6850 0,0608

masuk kg keluar kg

0,0141 60,8175 3681,3374 128,9190 60,7567 3685,0083 0,0042 91,0398 3878,9561 3878,9561 37,8792 4,1931

C7H6O3 solid yang ke screw cooling conveyor

Na2SO4 C7H6O3

H2SO4 Na2SO4

H2O H2SO4

ke udara bebas C7H6O3

Na2SO4

H2SO4

H2O

total

masuk kg keluar kg

3,6850 3,6482 0,0042 0,0602 91,0398 94,7899 94,7899 91,0398 0,0042 0,0369 0,0006 0,0000 0,0608

NERACA M ASSA III - 5

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 9. SCREW COOLING CONVEYOR

10. BALL MILL

dari rotary dryer : ke ball mill :

C7H6O3 C7H6O3

Na2SO4 Na2SO4

H2SO4 H2SO4

H2O H2O

dari cyclone : C7H6O3

Na2SO4

H2SO4

total 3,6482 0,0602 0,0042 4,1931 4,1972 37,8792 37,8792 60,7567 60,8169 3681,3374 3684,9855

masuk kg keluar kg

3787,8788 3787,8788

dari screw cooling conveyor menuju screen

C7H6O3 C7H6O3

Na2SO4 Na2SO4

H2SO4 H2SO4

H2O H2O

dari recycle C7H6O3

Na2SO4

H2O

H2SO4

total

masuk kg keluar kg

3684,9855 3878,9322 60,8169 64,0177 4,1972 4,4181 37,8792 39,8728 193,9466 3,2009 0,2209 3987,2408 3987,2408 1,9936

NERACA M ASSA III - 6

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 11. SCREEN

dari ball mill menuju silo

C7H6O3 C7H6O3

Na2SO4 Na2SO4

H2SO4 H2SO4

H2O H2O

recycle C7H6O3

Na2SO4

H2O

H2SO4

total 3987,2408

4,4181

3987,2408 kg

3878,9322 3684,9855

64,0177 60,8169

masuk kg keluar

4,1972

39,8728 37,8792

193,9466 3,2009 1,9936 0,2209

NERACA PANAS IV - 1

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi

BAB IV

NERACA PANAS

1. NaOH PRE-HEATER

2. PHENOL PRE-HEATER

Satuan : kilo kalori

waktu operasi : 1 jam operasi

Suhu refference : 25 oC = 298,2 K

Dari tangki NaOH ke reaktor-1

NaOH NaOH

H2O H2O

Q _supply Q _loss

Total Total

Keluar Kkal

57165,9203

64268,4153 3213,4208

67321,1650

330,5630 6941,8240

67321,1650

2722,1867

Masuk Kkal

Dari tangki phenol ke reaktor-1

H₂O H₂O

Q _supply Q _loss

Total Total

Kkal 136635,9209

1814,6240

145390,4219

6939,8769 145390,4219

Masuk Kkal Keluar

6506,4724 86,4107 138797,5388

NERACA PANAS IV - 2

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 3. REAKTOR-1

4. CO2 PRE-HEATER

Dari Heater-1 ke reaktor-2

NaOH H₂O

Dari tangki phenol

Q terserap

Total 2579546,7078 Total

Masuk

57165,9203

Keluar

NaOH C₆H₅ONa

H₂O

136635,9209 1814,6240

H₂O

∆HR 2376988,4187

Kkal

C₆H₅OH

6941,8240 11567,8866 2415223,9850 2579546,7078 Kkal 5716,5920 147038,2441

Dari tangki CO₂ ke reaktor-2

Q supply Q loss

Total Total

-5,8793 CO₂

H₂O

CO₂ H₂O

Keluar Kkal 41355,6477 Kkal -2543,5170 39078,1244 82,2711 43905,0440 2195,2522 Masuk 41355,6477

NERACA PANAS IV - 3

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 5. REAKTOR-2

6. COOLER

Dari reaktor-1 ke cooler

Dari heater CO₂ ke udara bebas CO₂

H₂O

Q terserap

Total Total

5716,5920

∆HR 1319983,8587

39078,1244 147038,2441

H₂O

1523466,9770 189049,1710

11567,8866

1523466,9770 82,2711

C7H5O3Na

NaOH H₂O

Masuk Kkal Keluar Kkal

C₆H₅ONa 7349,9040

14882,7264 NaOH

CO₂ 3552,5568

1308632,6188

Dari reaktor-2 ke tangki bleacher

H₂O H₂O

Q _terserap

Total Total Masuk NaOH 211281,8015 189049,1710 39641,2857 NaOH 165876,5005

Kkal Keluar Kkal

C₇H₅O₃Na C₇H₅O₃Na

3858,4846

211281,8015

14882,7264

NERACA PANAS IV - 4

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 7. TANGKI BLEACHER

8. FILTER PRESS

Dari cooler ke filter press

H₂O karbon

zinc Dari tangki penampung karbon aktif H₂O

Dari utilitas H₂O

Total Total 1001,2258 668,5953 7680,7516 3858,4846 NaOH 1714,0771 NaOH 1905,5307 Kkal 39641,2857 201,1274 C7H5O3Na C7H5O3Na 35658,4238

31,7545

46255,6058 46255,6057

karbon 149,9550

Masuk Kkal Keluar

zinc

Dari tangki bleacher ke reaktor-3

H₂O

H₂O ke pengolahan

H₂O

Qloss

Total Total

C₇H₅O₃Na NaOH

8281,8283 16,2668

Kkal Keluar Kkal

7680,7516

6285,7463 1001,2258

201,1274

C₇H₅O₃Na NaOH karbon zinc 46255,6057 46255,6057 Masuk karbon zinc 75,5196 3,6302 811,9370 195,9028 35658,4238 C7H5O3Na 29182,0145

NERACA PANAS IV - 5

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 9. REAKTOR-3

10. CENTRIFUGE

Dari filter press ke centrifuge

H₂O

Dari tangki penampung H2SO4

H₂SO₄ H₂O

Q _supply Q _loss

Total Total

C₇H₆O_3(l) 7,8434

Kkal Keluar 17,6196 24614,4848 29182,0145 Kkal ∆HR 6285,7463

H₂O

8076693,9397

8039789,1808 9,0670

401989,4590

8076693,9397

H₂SO₄

NaOH 1402,7603 35888,7766 8683,9397 7605491,8166 25,1709 Masuk

Na2SO4

C7H6O3(s)

C₇H₅O₃Na

Dari reaktor-3 ke rotary dryer

ke pengolahan

Q _loss

Total Total

C₇H₆O_3(l) 7,8434 C₇H₆O_3(l) 0,1876

C7H6O3(l) 6,3112

19806,1286 3144,4027 H2SO4

Na2SO4

H2SO4

Na2SO4

Masuk Kkal 588,7302 35888,7766 774,3858 7975,7883 Keluar 17,6196 0,4214 24614,4848

H₂SO₄

Kkal

8683,9397

36902,1305 Na₂SO₄

H₂O

14,1777 H₂O

C₇H₆O_3(s) C₇H₆O_3(s)

H₂O

NERACA PANAS IV - 6

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 11. ROTARY DRYER

12. HEATER UDARA

Dari centrifuge ke screw cooling conveyor

ke cyclone

Q _{udara panas} Q _loss

Total Total

C₇H₆O_3(l) 0,1876

Masuk 7750,9248 Kkal 1,0888 77509,2476 157,8298

H₂SO₄ 0,0014

H2SO4

C₇H₆O₃ 99,1131

C7H6O3(s) 774,3858 C7H6O3 76827,9103

H₂O 7975,7883

H₂O H2SO4

Kkal

588,7302 Na2SO4 1521,0556

1,9623 Na₂SO₄

86848,7610 86848,7610

H2O 488,8748

Keluar

0,4214 Na2SO4

H udara bebas : H udara ke dryer :

Udara + H2O uap Udara + H2O uap

Q supply Q loss

Total Total

kcal Keluar kcal

77509,2476 Masuk 67135,5922 80866,0272 3356,7796 80866,0272 13730,4350

NERACA PANAS IV - 7

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 13. COOLING CONVEYOR

Dari rotary dryer ke ballmill

Dari cyclone

Q _terserap

Total 78575,1763 Total 78575,1763

Masuk

H₂O

H₂SO₄ Na₂SO₄

C₇H₆O₃

73336,1410

C₇H₆O₃ 5126,9364

10,5220 157,8298

76827,9103

0,0009 1,3064

Kkal Keluar Kkal

H2SO4 1,0888 H2SO4 0,0727

Na2SO4 1521,0556 Na2SO4 101,5042

C₇H₆O₃ 65,9843 H₂O

SPESIFIKASI ALAT V - 1

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi BAB V

SPESIFIKASI ALAT

1. TANGKI PENAMPUNG PHENOL (F-110)

Spesifikasi :

Fungsi : menampung bahan baku phenol liquid 89%

Jenis : tangki vertikal dengan tutup atas dished head dan tutup bawah plat datar

Kapasitas : 2827,6182 kg/j

Diameter : 16,1970 ft = 4,9 m

Tinggi : 24,2955 ft = 7,4 m

Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup : 5/16 in

Bahan konstruksi : carbon stell SA-285 grade B

Jumlah : 4

SPESIFIKASI ALAT V - 2

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 2. TANGKI PENAMPUNG NaOH (F-120)

Spesifikasi :

Fungsi : menampung bahan baku NaOH liquid 50%

Jenis : tangki vertikal dengan tutup atas dished head dan tutup bawah plat datar

Kapasitas : 2379,7449 kg/j

Diameter : 13,4930 ft = 4,1 m

Tinggi : 20,2395 ft = 6,2 m

Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup : 5/16 in

Bahan konstruksi : carbon stell SA-285 grade B

Jumlah : 4

SPESIFIKASI ALAT V - 3

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 3. POMPA PHENOL (L-111)

Spesifikasi :

Fungsi : mengalirkan phenol liquid dari tangki penampung phenol ke reaktor-1

Tipe : centrifugal pump

Dasar pemilihan : viskositas rendah dan bahan tidak mengandung solid

Bahan : cost iron

Rate volumterik : 0,0265 ft3/dtk

Total dynamic head : 32,1416 ft.(lbf/lbm)

Effesiensi motor : 80 %

Power : 0,5 hp

SPESIFIKASI ALAT V - 4

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 4. POMPA NaOH (L-121)

Spesifikasi :

Fungsi : mengalirkan NaOH liquid dari tangki penampung NaOH ke reaktor-1

Tipe : centrifugal pump

Dasar pemilihan : bahan tidak mengandung solid

Bahan : cost iron

Rate volumterik : 0,0153 ft3/dtk

Total dynamic head : 35,4754 ft.(lbf/lbm)

Effesiensi motor : 80 %

Power : 0,5 hp

Jumlah : 1 buah

5. PHENOL Pre-HEATER (E-112)

Spesifikasi :

SPESIFIKASI ALAT V - 5

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Type : 1-2 shell and tube heat exchanger (fixed tube)

Dasar pemilihan : umum digunakan dan mempunyai range perpindahan panas yang besar

Tube : OD = ¾ in 16 BWG

panjang = 16 ft

pitch = 1 in square

jumlah tube, Nt = 245

passes = 4

shell : ID = 21 ¼ in

passes = 2

Heat exchanger area, A = 513,1 ft2 = 47,6 m2

Jumlah exchanger = 1 buah

6. NaOH Pre-HEATER (E-122)

Spesifikasi :

SPESIFIKASI ALAT V - 6

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Type : 1-2 shell and tube heat exchanger (fixed tube)

Dasar pemilihan : umum digunakan dan mempunyai range perpindahan panas yang besar

Tube : OD = ¾ in 16 BWG

panjang = 8 ft

pitch = 1 in square

jumlah tube, Nt = 20

passes = 6

shell : ID = 8 in

passes = 3

Heat exchanger area, A = 20,94 ft2 = 1,95 m2

Jumlah exchanger = 1 buah

7. REAKTOR-1 (R-210)

Spesifikasi :

SPESIFIKASI ALAT V - 7

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi

Jenis : reaktor berpengaduk secara continue dengan jaket

Type : silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk torispherical dished head dilengkapi dengan pengaduk dan jaket pendingin

Suhu operasi : 130 oC

Tekanan operasi : 14,7 psi

Waktu operasi : 1 jam

Jumlah : 1 buah

Dimensi shell :

Tinggi total bejana : 10,4462 ft

Diameter dalam benjana : 5,6718 ft

Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C

Tebal bejana : 3/16 in

Tebal tutup atas : 3/16 in

SPESIFIKASI ALAT V - 8

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Tinggi tutup atas : 0,9693 ft

Tinggi tutup bawah : 0,9693 ft

Pengaduk :

Jenis pengaduk : tipe flat blade turbin dengan jumlah blade 6 buah

Diameter impeller : 1,8906 ft

Lebar impeller : 0,3781 ft

Panjang impeller : 0,4726 ft

Putaran : 120 rpm

Bahan konstruksi : stainles steel tipe 304

Daya motor : 7,5 hp

Poros :

Bahan : commercial cold rolled steel

Diameter : 3,9624 cm

Panjang : 2,3217 m

SPESIFIKASI ALAT V - 9

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Diameter jaket : 6,4814 ft

Tebal jaket : 3/16 in

8. POMPA REAKTOR-1 (L-211)

Spesifikasi :

Fungsi : mengalirkan larutan natrium phenate ke reaktor-2

Tipe : centrifugal pump

Dasar pemilihan : bahan tidak mengandung solid

Bahan : cost iron

Rate volumterik : 0,0539 ft3/dtk

Total dynamic head : 50,0002 ft.(lbf/lbm)

Effesiensi motor : 80 %

Power : 1 hp

SPESIFIKASI ALAT V - 10

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 9. TANGKI PENAMPUNG CO2 (F-130)

Spesifikasi :

Fungsi : menampung gas karbon dioksida dalam bentuk liquid

Type : silinder horizontal dengan tutup dished

Dasar pemilihan : sesuai dengan jenis bahan

Volume : 2216,9057 ft3 = 62,7498 m3

Tekanan : 10 atm

Diameter : 9,801 ft

Panjang : 29 ft

Tebal shell : 1 3/8 in

Tebal tutup : 2 1/2 in

Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C

Jumlah : 4 buah

10. CO2 Pre-HEATER (E-131)

Spesifikasi :

SPESIFIKASI ALAT V - 11

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Type : 1-2 shell and tube heat exchanger (fixed tube)

Dasar pemilihan : umum digunakan dan mempunyai range perpindahan panas yang besar

Tube : OD = ¾ in 16 BWG

panjang = 16 ft

pitch = 1 in square

jumlah tube, Nt = 97

passes = 1

shell : ID = 13 ¼ in

passes = 1

Heat exchanger area, A = 203,157 ft2 = 45 m2

Jumlah exchanger = 1 buah

11. REAKTOR-2 (R-220)

SPESIFIKASI ALAT V - 12

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 12. TANGKI PENAMPUNG REAKTOR-2 (F-221)

Spesifikasi :

Fungsi : menampung produk dari reaktor-2

Jenis : tangki vertikal dengan tutup atas dished head dan tutup bawah plat datar

Kapasitas : 4402,5280 kg/j

Diameter : 7,3595 ft = 2,2 m

Tinggi : 11,0393 ft = 3,4 m

Tebal shell : 3/16 in

Tebal tutup : 3/16 in

Bahan konstruksi : carbon stell SA-285 grade B

Jumlah : 1 buah

13. POMPA REAKTOR-2 (L-222)

Spesifikasi :

Fungsi : mengalirkan produk dari tangki penampung reaktor-2 ke tangki bleacher

SPESIFIKASI ALAT V - 13

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Tipe : centrifugal pump

Dasar pemilihan : bahan tidak mengandung solid

Bahan : cost iron

Rate volumterik : 0,1512 ft3/dtk

Total dynamic head : 50,0002 ft.(lbf/lbm)

Effesiensi motor : 80 %

Power : 1 hp

Jumlah : 1 buah

14. COOLER (E-223)

Spesifikasi :

Fungsi : mendinginkan bahan sampai dengan suhu 60o C

Type : 1-2 shell and tube heat exchanger (fixed tube)

Dasar pemilihan : umum digunakan dan mempunyai range perpindahan panas yang besar

SPESIFIKASI ALAT V - 14

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi panjang = 16 ft

pitch = 1 in square

jumlah tube, Nt = 97

passes = 1

shell : ID = 13 ¼ in

passes = 1

Heat exchanger area, A = 203,157 ft2 = 45 m2

Jumlah exchanger = 1 buah

15. TANGKI BLEACHER (M-230)

Spesifikasi :

Type : silinder tegak dengan tutup atas berbentuk torispherical dished head dan tutup bawah berbentuk conical dilengkapi dengan pengaduk

Waktu operasi : 1 jam

SPESIFIKASI ALAT V - 15

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Dimensi shell :

Tinggi total bejana : 16,6051 ft

Diameter dalam benjana : 8,6704 ft

Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C

Tebal bejana : 3/16 in

Tebal tutup atas : 3/16 in

Tebal tutup bawah : 3/16 in

Tinggi tutup atas : 16,6397 in

Tinggi tutup bawah : 26,5548 in

Pengaduk :

Jenis pengaduk : tipe flat blade turbin dengan jumlah blade 6 buah

Diameter impeller : 2,8901 ft

Lebar impeller : 0,5780 ft

Panjang impeller : 0,7225 ft

SPESIFIKASI ALAT V - 16

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Bahan konstruksi : stainles steel tipe 304

Daya motor : 25 hp

Poros :

Bahan : commercial cold rolled steel

Diameter : 5,9348 cm

Panjang : 3,3880 m

16. HOPPER (F-231)

Spesifikasi :

Fungsi : menampung sementara karbon aktif sebelum masuk ke dalam tangki bleacher

Type : silinder tegak dengan tutup bawah berbentuk conical dengan posisi vertikal

volume : 330,5828 ft3

Diameter : 6,1735 ft

Tinggi : 10,7528 ft

SPESIFIKASI ALAT V - 17

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Tebal tutup atas : 3/16 in

Tebal tutup bawah : 3/16 in

Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C

Jumlah : 1 buah

17. POMPA TANGKI BLEACHER (L-232)

Spesifikasi :

Fungsi : mengalirkan produk dari tangki bleacher ke filter press

Tipe : reciprocating pump

Dasar pemilihan : bahan mengandung solid

Bahan : cost iron

Rate volumterik : 0,1780 ft3/dtk

Total dynamic head : 50,0003 ft.(lbf/lbm)

Effesiensi motor : 80 %

SPESIFIKASI ALAT V - 18

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Jumlah : 1 buah

18. FILTER PRESS (H-310)

Spesifikasi :

Fungsi : untuk memisahkan filtrat dari cakenya

Type : plate and frame filter press

Kapasitas : 8997,5392 kg/jam

Berat solid : 226,9720 kg/jam

Tebal frame : 0,1585 in

Ukuran frame : 61 X 71 in

Banyak frame : 47 buah

19.TANGKI PENAMPUNG ASAM SULFAT (F-140)

Spesifikasi :

Fungsi : menampung produk dari reaktor-2

Jenis : tangki vertikal dengan tutup atas dished head dan tutup bawah plat datar

SPESIFIKASI ALAT V - 19

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Kapasitas : 1486,4684 kg/j

Diameter : 11,0312 ft = 3,4 m

Tinggi : 16,5468 ft = 5 m

Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup : 5/16 in

Bahan konstruksi : carbon stell SA-285 grade B

Jumlah : 4 buah

Volume tiap tangki : 1264,5076 ft3

20. POMPA ASAM SULFAT (L-141)

Spesifikasi :

Fungsi : mengalirkan asam sulfat dari tangki penampung ke reaktor-3

Tipe : centrifugal pump

Dasar pemilihan : bahan tidak mengandung solid

SPESIFIKASI ALAT V - 20

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Rate volumterik : 0,0084 ft3/dtk

Total dynamic head : 50,0001 ft.(lbf/lbm)

Effesiensi motor : 80 %

Power : 0,5 hp

Jumlah : 1 buah

21. REAKTOR-3 (R-240)

Spesifikasi :

Fungsi : untuk mereaksikan natrium salisilat dengan asam sulfat menghasilkan asam salisilat

Type : silinder tegak dengan tutup atas berbentuk torispherical dan tutup bawah berbentuk conical yang dilengkapi dengan pengaduk dan jaket pemanas

Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C

Kondisi operasi : - suhu operasi = 60oC = 140oF

SPESIFIKASI ALAT V - 21

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Waktu operasi : 60 menit

Proses operasi : continue

Dimensi reaktor :

- Tinggi bejana : 14,9404 ft - Diameter dalam bejana : 8,3750 ft - Tebal bejana : 3/16 ft

Dimensi tutup :

- Tebal tutup atas : 3/16 in - Tebal tutup bawah : 3/16 in - Tinggi tutup atas : 0,2503 ft - Tinggi tutup bawah : 2,1277 ft

Pengaduk :

- Jenis pengaduk : tipe flat blade turbin dengan jumlah blade 6 buah

- Diameter impeller : 2,7917 ft - Lebar impeller : 0,5583 ft - Panjang impeller : 0,6979 ft - Putaran : 120 rpm

SPESIFIKASI ALAT V - 22

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi - Daya motor : 24 hp

Poros :

- Bahan : commercial cold rolled steel - Diameter : 5,8217 cm

- Panjang : 10,7708 ft

Dimensi jaket pemanas :

- Diameter jaket : 8,9166 ft - Tebal jaket : 3/8 in

22. POMPA REAKTOR-3 (L-241)

Spesifikasi :

Fungsi : mengalirkan produk dari reaktor-2 menuju ke centrifuge

Tipe : reciprocating pump

SPESIFIKASI ALAT V - 23

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Bahan : cost iron

Rate volumterik : 0,0775 ft3/dtk

Total dynamic head : 50,0001 ft.(lbf/lbm)

Effesiensi motor : 80 %

Power : 2 hp

Jumlah : 1 buah

23. CENTRIFUGE (H-320)

Spesifikasi :

Type : disk bowl diameter

Kapasitas : 86,89 gallon/menit

Bowl diameter : 13 in

Kecepatan putar : 7500 rpm

Power motor : 6 hp

Bahan konstruksi : carbon steel

SPESIFIKASI ALAT V - 24

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 24. TANGKI PENAMPUNG CENTRIFUGE (F-231)

Spesifikasi :

Fungsi : menampung liquid dari centrifuge

Jenis : tangki vertikal dengan tutup atas dished head dan tutup bawah plat datar

Kapasitas : 6523,4530 kg/j

Diameter : 11,0784 ft = 3,4 m

Tinggi : 16,6176 ft = 5,1 m

Tebal shell : 3/16 in

Tebal tutup : 3/16 in

Bahan konstruksi : carbon stell SA-285 grade B

Jumlah : 1 buah

25. SCREW CONVEYOR (J-322)

Spesifikasi :

SPESIFIKASI ALAT V - 25

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Type : plain spout or chutes

Kapasitas : 95,8115 cuft/jam

Panjang : 20 ft

Diameter : 6 in

Kecepatan putaran : 18 rpm

Power : 1 hp

Jumlah : 1 buah

26. ROTARY DRYER (B-330)

Spesifikasi :

Fungsi : mengeringkan cake asam salisilat

Tipe : single shell direct rotary dryer

Ukuran :

- Diameter = 3,5 ft - Panjang = 17,0897 ft - Slope = 0,04 ft/ft

SPESIFIKASI ALAT V - 26

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Kecepatan udara : 400 lb/j.ft2

Kecepatan rotary dryer : 100 ft/menit

Time of passage : 3,8692 menit

Jumlah flight : 9 buah

Tinggi radial flight : 0,35 ft

Power : 38 hp

Jumlah : 1 buah

27. CYCLONE (H-322)

Spesifikasi :

Fungsi : memisahkan padatan dari aliran udara panas

Tipe : cyclone separator

Kapasitas : 24325,6823 lb/j

Ukuran :

Bc = 8,8348 ft ; Lc = 70,6786

SPESIFIKASI ALAT V - 27

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi De = 17,6696 ft ; Zc = 70,6786 ft

Hc = 17,6696 ft ; Jc = 8,8348 ft

Tebal shell : 3/8 in

Tebal tutup atas : ¼ in

Tebal tutup bawah : ¼ in

Bahan konstruksi : carbon steer SA-283 grade C

Jumlah : 1 buah

28. HEATER UDARA (E-331)

Spesifikasi :

Fungsi : memanaskan bahan sampai dengan suhu 150o C

Type : 1-2 shell and tube heat exchanger (fixed tube)

Tube : OD = ¾ in 16 BWG

panjang = 8 ft

pitch = 1 in square

SPESIFIKASI ALAT V - 28

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi passes = 4

shell : ID = 8 in

passes = 2

Heat exchanger area, A = 15,9577 ft2 = 1 m2

Jumlah exchanger = 1 buah

29. BLOWER (G-333)

Spesifikasi :

Fungsi : memindahkan bahan dari udara bebas ke rotary dryer

Type : centrifugal turbo blower

Bahan : commercial steel

Rate volumetrik : 5548,1870 cuft/menit

Effisiensi motor : 80 %

Power : 30 hp

SPESIFIKASI ALAT V - 29

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 30. SCREW COOLING CONVEYOR (J-334)

Spesifikasi :

Fungsi : mendinginkan bahan sampai dengan 30oC

Type : plain spout or chutes

Kapasitas : 95,5943 cuft/jam

Panjang : 30 ft

Diameter : 10 in

Kecepatan putaran : 15 rpm

Power : 1,5 hp

Tebal jaket : ½ in

Jumlah : 1 buah

31. BUCKET ELEVATOR-1 (J-335)

Spesifikasi :

Fungsi : mengangkut produk menuju ball mill

SPESIFIKASI ALAT V - 30

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Kapasitas : 3,7879 ton/jam

Tinggi elevasi : 25 ft

Kecepatan bucket : 60,8766 ft/min

Bucket spasing : 12 in

Ukuran bucket : 6 x 4 x 4,25 in

Power : 6,5 hp

Jumlah : 1 buah

32. BALL MILL (C-340)

Spesifikasi :

Fungsi : menghaluskan bahan hingga 100 mesh

Tipe : marcy ball mill

Kapasitas maksimum : 96 ton/hari

Sieve number : 48

Ukuran sieve : 4 ft x 3 ft

SPESIFIKASI ALAT V - 31

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Power : 20 hp

Mill speed : 30 rpm

Jumlah : 1 buah

32. SCREEN (H-343)

Spesifikasi :

Fungsi : menyaring bahan dari ball mill

Tipe : vibrated screen

Kapasitas : 4 ton/jam

Speed : 50 vibration/dy ; P = 3 hp (Peter’s 4ed ; p.567)

Tyler equivalent design : 100 mesh

Sive no : 100

Sieve design : 0,074

Sieve opening : 0,074 mm

Ukuran kawat : 0,053 mm

SPESIFIKASI ALAT V - 32

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Jumlah : 1 buah

34. BUCKET ELEVATOR-2 (J-342)

Spesifikasi :

Fungsi : mengangkut produk dari screen ke belt conveyor

Tipe : centrifugal bucket elevator

Kapasitas maksimum : 14 ton/jam

Tinggi elevasi : 18 ft

Kecepatan bucket : 32 ft/min

Bucket spasing : 12 in

Ukuran bucket : 6 x 4 x 4,25 in

Power : 2 hp

SPESIFIKASI ALAT V - 33

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 35. BELT CONVEYOR (J-341)

Spesifikasi :

Fungsi : memindahkan bahan dari bucket elevator menuju ball mill

Tipe : troughed belt conveyor

Kapasitas : 439,5181 kg/jam

Bahan : karet

Lebar : 14 in

Panjang : 49,2126 ft

Sudut : 20o

Kecepatan belt : 30,5 m/min

Daya motor : 0,5 hp

SPESIFIKASI ALAT V - 34

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 36. SILO ASAM SALISILAT

Spesifikasi :

Fungsi : menampung produk asam salisilat

Tipe : silo penampung (silinder tegak dengan tutup atas plat dan bawah conis)

Volume : 2762,1292 cuft

Diameter : 12,5263 ft

Tinggi : 22,1148 ft

Tebal shell : 3/8 in

Tebal tutup atas : ¼ in

Tebal tutup bawah : ¼ in

Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 1

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi

BAB VI

PERENCANAAN ALAT UTAMA

VI.1 Keterangan alat

Nama alat : Reaktor berpengaduk

Kode alat : R-220

Fungsi : mereaksikan natrium phenate dengan gas karbon dioksida membentuk natrium salisilat

Type : silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk dish dilengkapi dengan pengaduk, jaket pendingin, dan sparger

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 2

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi VI.2 Prinsip Kerja

Berdasarkan atas fase zat yang bereaksi, maka reaktor dapat dibedakan jenisnya yaitu : reaktor berpengaduk (mixed flow) dan reaktor pipa (plug flow). Pada reaktor ini natrium phenate berbentuk liquid dan karbon diioksida berbentuk gas maka dipilih jenis reaktor berpengaduk (mixed flow) untuk memudahkan dan mempercepat kontak reaksi.

Reaktor berpengaduk (mixed flow) ini berbentuk silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk dishead yang dilengkapi dengan pengaduk, jaket pendingin, dan sparger. Larutan natrium phenate diumpankan dari atas sedangkan gas karbon dioksida diumpankan dari bawah melalui sparger dan kemudian terjadi reaksi antara natrium phenate dengan karbon dioksida membentuk natrium salisilat.

VI.3 Kondisi operasi

Tekanan operasi : 6 atm (Keyes : 646)

Suhu operasi : 160 oC (Keyes : 646)

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 3

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi VI.4 Perencanaan Reaktor

VI.4.1 Penentuan volume tangki

massa larutan natrium phenate masuk reaktor C₆H₅ONa

NaOH H₂O

rate massa = kg/jam = lb/jam

ρ campuran = _{( Foust 671 )}

Σ Fraksi berat

ρ komponen

ρ campuran =

= _lb/cuft

massa gas CO2 masuk reaktor

CO2

H2O

rate massa = kg/jam = lb/jam

ρgas pada P = 6 atm T = 160 o

C = 779,67 R ; suhu udara STP = 492 R

5207,3631 11480,1526

komponen rate (kg/jam)

3105,5670 118,9872 1982,8088 xf 0,5964 0,0228 0,3808

total 1297,0681 1,0000

total

+ + 0,3808

62,4280 1

komponen rate (kg/jam) BM

1

0,5964 0,0228

56,0600 131,0980

59,1300

= = 11480,1526

= 194,1511 cuft/jam 59,1300

1295,7711 0,9990 44

1,0000 5207,3631

ρ (lb/cuft) 56,06 131,098

62,428

xf

1297,0681 2859,5164

rate volumetrik larutan rate massa

1,2971 0,0010 18

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 4

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi

(Himmelblau : 249) T

BM campuran = ( x ) + ( x )

=

= lb/cuft

total rate volumetrik = rate volumetrik larutan + rate volumetrik gas

= +

=

waktu tinggal dalam reaktor = jam

volume bahan dalam reaktor = rate volumetrik total x waktu tinggal

= x

= cuft

bahan mengisi 80 % dari volume reaktor, maka volume reaktor :

x BM

359

0,999 44 0,001 18

ρgas = 492 x P

1 atm

43,974

ρgas = 492 x 6 x 43,974

1 atm 359

779,67

= 1638,5117

80% = 2048,1397 cuft

= 3082,8724 cuft/jam rate volumetrik gas

0,9275

2859,5164 0,9275 = rate gas

ρgas

=

194,1511 3082,8724

3277,0235 cuft/jam

0,5

3277,0235 0,5

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 5

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi VI.4.2 Penentuan dimensi reaktor

1. Menentukan diameter reaktor

2. Menentukan tinggi liquid pada shell (h liq)

Diambil H / D =

volume silinder (V_s) V_s = (π/4) x Ds2 x Hs V_s = (π/4) x 1,5 x Ds3

= Ds3

V_{tutup atas} = V_{tutup bawah} =

V_t = V_s + V_{tutup atas} + V_{tutup bawah}

= Ds3 + + Ds3

=

Ds = ft = m

H = ft = m

H D

18,0345 5,5

Cek = 18,0345 = 1,5 (memenuhi)

12,0230 1,5 Ds3 12,0230 0,000049 1739,2520

Ds3 0,000049

0,000049 Ds3 0,000049 Ds3 1,1775

2048,1397

3,7 1,1775

Volume liquid pada shell =

π 2 3

4

x 2 x =

-( 3)

0,000049

Volume Total liquid - Volume Tutup Bawah

12,0230

Di x h liq = 97,0755 - 0,000049 Di

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 6

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 3. Menentukan tekanan design

= ft

h liq 0,8547

ρ x (g/gc) x h liquid

x x

= psi

P operasi bawah = P operasi + P hidrostatis

= +

= psi

Untuk keamanan diambil P design = x

= psi

Bahan yang digunakan = Carbon Steel SA - 283 Grade C

f = psi

Sambungan ( Double Welded Butt Joint ) e =

Faktor korosi ( c ) =

P

1,1 88,5510

97,4061

0,3510

88,2 0,3510

88,5510 P hidrostasik =

144

= 59,1300 1 0,8547

144

12650 B & Y, tabel 13.1, hal 251

0,8

0,125

ts = P . Ri + c B & Y, ASME Code, pers 13-1

f . e - 0,6

Keterangan :

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 7

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 4. Tebal tutup atas dan bawah

P = tekanan design, psi

f = maks allowable stress = psi

Ri = jari-jari dalam, in

e = joint effisiensi =

maka :

x x

x - x

= in

dari tabel 5.7, B & Y dipilih tebal shell in

12650 B & Y, tabel 13.1, hal 251

0,8

ts = 97,4061 6,0115 12 + 0,125

12650 0,8 0,6 97,4061

0,8234

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 8

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi b

icr sf ID

t

a

r

c 5. Menentukan tinggi tutup

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 9

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi VI.5 Sistem Pengaduk

VI.5.1 Perhitungan power pengaduk

Dipilih pengaduk type flat blade turbine dengan jumlah blade 6 Tinggi bahan total, HL = ft = in

Diameter dalam tangki, Dt = ft = in

10,2569 12,0230 144,2760

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 10

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi

Ukuran pengaduk diambil dari Mc. Cabe ed 4th, hal 235 : 1 3 1 4 1 5 Keterangan :

= Diameter pengaduk = Diameter tangki = Panjang blade = Lebar blade

= Jarak pengaduk dari dasar tangki = Lebar baffle

D_t D_a 12 1 J = Dt Da L = D_t L D_a D_a W = D_a E = 1 W E J =

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

= ft

Lebar blade (w) = 1/5 diameter impeller = x

= ft 0,3333 4,0077 0,2 4,0077 12,0230 0,8015

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 11

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi

Panjang blade (L) = 1/4 diameter impeler = x

= ft

Jarak impeler dari dasar (E) = 1/3 diameter shel = x

= ft

Lebar baffle (J) = 1/12 diameter shell = x

= ft

sg bahan =

ρ reference

=

μ berdasarkan sg bahan :

μ bahan =

sg reference

= lb/ft.dt

Dari Joshi hal 389 didapat, kecepatan putaran pengadukan jenis turbin antara 200-250 m/min

Ditetapkan kecepatan pengaduk, (N) = rpm = rps

Putaran pengaduk, (V) = π x N x Da

= π x x ( x )

= m/min (memenuhi)

x x 1,00 in 1 0,9472 1,0019 0,25 0,8015 10

= x = 0,08 ft

4,0077 = 12,0230 12,0230 0,0833 4,0077

Tebal pengaduk 1

62,4280

0,9472 sg reference = 59,1300

ρ bahan _x

0,9618 1,0019 0,3333 0,00085 sg bahan x = 0,3048 55 55 4,0077 210,9594 0,9167

μ reference

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 12

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi

Bilangan Reynolds ( Nre ) :

Putaran pengaduk ( N ) = rpm = rps

μ campuran = lb/ft.s

ρ campuran = lb/cuft

x 2 x

μ

=

Perhitungan power pengaduk yang dibutuhkan : Diperoleh nilai NRe > 10000, sehingga Np = KT

KT = Np = ( McCabe 5ed., tabel 9.2, hal.254 )

( McCabe 5ed., pers.9-24, hal.253 )

x 3 x 5 x

= ft.lbf /s = /

= hp

Power Losses pada Gland 10 % hp = x = hp

0,0008 1081322,0886

4,0077 0,9167

K_T n3 Da5 ρ gc 5,75 32,17 4,0077 0,9167 55 0,0008 1,5302 59,1300 15,3022 0,1 15,3022

ρ x D2

x N ₌ 59,1300 0,9167

N_Re

P =

8416,2148 8416,2148 550

P =

5,75

59,1300

=

Diambil power = hp

Power input dengan gland losses = +

= hp

Transmission sistem losses 20 % = x 16,8324 = 3,3665 hp 0,5

15,3022 1,5302 16,8324

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 13

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi VI.5.2 Penentuan poros pengaduk

Power total = + = hp

Efisiensi motor = 85%

Sehingga power motor = 20,1682 = 23,7273 24 hp 0,85

16,8068 3,3614 20,1682

hp ≈

Bahan konstruksi Commercial cold rolled steel (Joshi, hal 413)

Permissible shear stress in shaft = kg/cm2 Elastic limit intension = kg/cm a. Panjang Poros

Panjang poros = Tinggi bejana + Tinggi poros diatas bejana -Tinggi poros diatas dasar tangki

Ditetapkan tinggi poros diatas bejana = in

Panjang poros = ( x ) +

( x )

= in

= ft = m

12 180,3220

15,0268 4,5802

18,0345 12 12

4,0077

550 2460

12

b. Diameter Poros

- Torsi (momen puntir)

hp x x (Joshi, pers 14.8)

2 x π x N

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 14

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Torsi maksimum ( Tm ) = 1.5 - 2.5 Tc

Diambil Tm = Tc = x

= kg m

Tm Z_p

π x dp3 (Joshi, pers 14-9)

Keterangan : fs = Shear stress

Zp = Polar atau modulus section

dp = Diameter poros

Tm kg.m cm/m

fs kg/cm2

= cm3

π x dp3

x dp3

d_p = cm

16 - f_s =

Z_p =

Zp = =

Zp

550

309,5988 464,3982

464,3982 100

1,5 1,5

3,14 16 16

7,5478 =

84,4360 = 84,4360

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 15

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi VI.6 Perancangan Jaket Pendingin

VI.6.1 Penentuan dimensi jaket

Tutup jaket mempunyai bentuk yang sama dengan tutup bawah reaktor

= oC = oF

Q yang dikeluarkan = kcal

= Btu

= =

Densitas air = kg/m3 =

= ft3/jam

= ft3/det

= 3 (Kern : T.12, hal 845)

ft3/det ft/det

= ft2

lb/jam Dari neraca panas, suhu yang dijaga

1308462,6851 5192399,5585 Kebutuhan pendingin

160 320

87230,846 kg/jam 192309,1224

Rate volumetrik = Kebutuhan pendingin

Kecepatan aliran rate volumetrik lb/ft3 3080,3960 = 0,8557 3

Luas Penampang =

0,8557

0,2852 Densitas air

Asumsi kecepatan aliran ft/det

= 192309,122 lb/jam 62,43

lb/ft3 62,43

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 16

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi π

4

D₂ = diameter jaket

D₁ = diameter luar bejana =

D₁ = + 2

= ft = in π 4 π 2 4 = -= = ft = in

D₂ - D1 2 -2 = ft = in 0,7881 13,7243 12,023 0,785 = 9,4576 12,1480 = 12/16 12 12,1480 145,776

= D₂2 - 12,1480

164,6912 0,2852

Luas Penampang =

0,2852

D₂2 147,8591

Spasi

D₂ 13,7243

D₂2 - D₁2

D2 2

147,5739

0,785 dengan :

ID bejana + 2 t_s

D₁2

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 17

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi VI.6.2 Penentuan tebal jaket

Tebal jaket berdasarkan ASME Code untuk cylindrical :

dengan :

t _min = , in

P =

R = , in

C = , in = in

e = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint =

f = stress allowable, bahan konstruksi yang dipilih adalah Carbon Steel SA - 283 Grade C, f = psi (B & Y : T.13-1, hal 251)

( x x )

= in

digunakan tebal jaket = in

+ 0,125 tebal shell minimum

tekanan tangki

(Brownell & Young : Pers. 13-1, hal 254)

= tmin

jari - jari tangki

12650

0,8 ) - ( 0,6 97,4061 x 72,1380

, psig

faktor korosi 1/8

0,8 97,4061 0,8234 7/8 12650 C P e f R P t + − = 6 , 0 . . min

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 18

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi VI.7 Penentuan Sistem Sparger

massa gas CO₂ masuk reaktor CO₂

H₂O

rate massa = kg/jam = lb/jam

ρgas pada P = 6 atm T = 160 o

C = 779,67 R ; suhu udara STP = 492 R

(Himmelblau : 249)

T

BM campuran = ( x ) + ( x )

=

= lb/cuft

= cuft/dtk

total 1297,0681 1,0000

1297,0681 2859,5164

ρgas = 492

1295,7711 0,9990 44

1,2971 0,0010 18

komponen rate (kg/jam) xf BM

ρgas = 492 x 6 x 43,974

779,67 1 atm 359 0,9275

rate volumetrik gas = rate gas = 2859,5164

ρgas 0,9275

= 3082,8724 cuft/jam

0,8564

18 43,974

x P x BM

1 atm 359

0,999 44 0,001

kecepatan gas dalam pipa : 30-100 ft/dtk

diambil : 100 ft/dtk

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 19

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi

kecepatan gas dalam pipa (v) : rate volumetrik gas

π/4 x ID2

ID = ft = in

kecepatan gas melalui satu orifice (v_o) :

v_o = 3 x v

= 3 x

= ft/dtk

diameter orifice (d_o) = - (Treybal 3rd : 140)

diambil: d_o = = ft = mm

π/4 x do

2

x n

π/4 x ( )2 x

n = ≈ buah

bentuk sparger : cincin dari pipa, dengan lubang-lubang di bagian atasnya. Dcincin = x Dimpeler

= x

= ft

n

300 = 0,8564

134,0493 135 vo v 100 1,2534 100 300 1/16" 1/4" =

flow area pipa

= 0,8564

0,1044

3,2061

rate volumetrik gas luas orifice x jumlah orifice

= 0,0052 300 0,8564 = 1/16" 0,0052 0,8 0,8 4,0077 1,58

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 20

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi VI.8 Perencanaan Kolom Penyangga

VI.8.1 Berat Dished Head dan Dished Bottom

Dipakai lug support dengan penyangga sebanyak 4 .

Beban lug support = beban mati + beban karena angin (asumsi: beban karena angin diabaikan karena dalam gedung). Beban mati terdiri dari :

1. Berat dished head dan dished bottom 2. Berat shell

3. Berat jaket pendingin 4. Berat bahan dalam reaktor 5. Berat air pendingin

6. Berat poros dan pengaduk

A = x L x H

Dengan : A = Luas dished head (ft2)

L = Rc = crown radius head (ft)

H = tinggi dished head (ft) Maka:

A = x x = ft2

ρbahan = lb/ft 3

Tebal dished = in

Berat dished = 2 x A x t x ρ

= 2 x x x

= lb

12 99545,3286

6,28

6,28 144,0000 1,5404 1393,0542 490

0,5

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 21

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi VI.8.2 Berat Shell

VI.8.3 Berat jaket pendingin

Tinggi shell = ft

ID shell = ft

Tebal shell = in

Berat shell = Volume shell x ρbahan

= ¼ π ( OD2 - ID2 ) x H x ρbahan

= ¼ x ( ( ) 2 - ( ) 2)

x x

= 313155,6243 lb 0,8750

18,0345 12,0230

3,14 13,7730 12,0230

18,0345 490

Tinggi jacket pendingin = ft

ID jacket = in = ft

Tebal jacket =

OD jacket = + 2 x 1

= in = ft

Berat jacket bagian shell = ¼ π ( OD2 - ID2 ) x H x ρbahan

= ¼ x ( ( ) 2

( ) 2 ) x 2 x

= lb 7/8 1,5821 12,1480 490 771,7312 145,7760 12,1480 145,7760 146,4010 12,2001 3,14 12,2001

Rc jacket = D - 6 " = in = ft

h jacket = H dished + spasi jacket

= + ( / ) = ft

A = x Rc x h = x x

= ft2

6,28 6,28 11,6480 1,5821

115,7305

139,7760 11,6480

1,5404 0,5 12 1,5821

Berat jacket bagian bottom = A x t x ρbahan

= x x

= 2362,8308 lb

115,7305 1 490

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 22

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi VI.8.4 Berat bahan dalam reaktor

VI.8.5 Berat Air Pendingin

VI.8.6 Berat Poros dan pengaduk

Berat jacket pendingin = +

= lb

771,7312314 2362,8308 3134,5621

Dari neraca massa didapatkan berat bahan dalam reaktor = 6504,4312 kg = 14339,5747 lb

Berat air pendingin = 87230,8457 kg = 192309,1224 lb

Berat poros = ¼ x π x d2 x L x ρ

Dimana : d = Diameter poros = in

L = Panjang poros = in

ρ = Densitas stainless steel = lb/in3

Berat poros = ¼ x x 2 x x

= lb

Berat pengaduk = ( volume blade x ρ blade ) x 6

= ( lebar blade x panjang blade x tebal blade x

ρ blade ) x 6

= ( x x x )

x 6

= lb

Beban axial ( Fa )

= berat poros + berat pengaduk

= + = lb

15,5165

348,7177 15,5165 364,2342

3,14 2,9715 180,3220 0,279

348,7177

0,8015 12,0230 0,96184 0,279

2,9715 180,3220

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 23

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi

Berat total = + + +

+ +

= lb

Untuk faktor keamanan, maka dibuat over design , sehingga :

Berat keseluruhan = x = lb

Karena bejana yang digunakan tidak terlalu tinggi dan berada didalam daerah yang pengaruh anginnya diabaikan, Pw = 0 .

Penyangga yang digunakan jenis lug. P = 4 Pw ( H - L ) + ∑ W

π D_bc n ……..(B & Y, pers 10.76)

karena P_w = 0 , maka :

P = ∑ W

n

Ditetapkan jumlah penyangga = 4 buah, maka tiap penyangga me -nerima beban eksentrik sebesar

= = lb

4

Tinggi reaktor total = + spasi jacket + t jacket

= + +

= ft

Ditetapkan : L = tinggi reaktor diatas pondasi = 6 ft .

Tinggi kolom penyangga = tinggi total reaktor + L

= x + 6

= 18,2428 ft = 218,9142 in

tinggi bejana

18,0345 0,7881 1,5821

20,4047

60%

60% 20,4047

622848,4463

20%

1,2 622848,4463 685133,2909

685133,2909 85641,6614

99545,3286 313155,6243 3134,5621

14339,5747 192309,1224 364,2342

Jenis penyangga : I - beam 8 " ( 8 " x 4 " )

……..(B & Y, App 6-item 2)

A = in2 h = 8 in b = 4 in Sumbu 1-1

I_1-1 = in4 S_1-1 = in2 r1-1 = in

L = = <

r1-1 3,26

5,34

56,9 14,2 3,26

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 24

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi VI.9 Perancangan Base Plate

Stress maksimum yang diijinkan =

= psi

f = - ( L / r ) 2

= - ( ) 2

= > …..(Memenuhi)

Sumbu 2-2

I_2-2 = in4

S2-2 = in

2

r2-2 = in

L = = >

r2-2

f =

1 + ( L / r ) 2

=

1 + 2

= > …..(Memenuhi)

Karena f1 dan f2 > fbeban , maka pemilihan I - beam dengan ukuran

8 " x 4 " cukup memadai. 18.000 18.000 18.000 67,1516 18.000 14394,02806 10691,84287 14812,9725 10691,84287 3,8 1,9 0,84

218,9142 260,6121 120

0,84

85641,6614 5,34 10691,84287

17.000 0,485

17.000 0,485 67,1516

Sebagai pondasi dipakai beton dengan allowable bearing stress ter

-besar psi .

Beban tiap kolom = lb = in2

lb/in2

142,7361 600

600

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 25

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Spesifikasi :

Nama alat : reaktor berpengaduk

Jenis : reaktor berpengaduk secara continue dengan jaket

Type : silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk torispherical dished head dilengkapi dengan pengaduk. jaket pendingin, dan sparger

Suhu operasi : 160 oC

Tekanan operasi : 6 atm

Ditetapkan m = n

A = ( 2 m + d ) ( 2 m + b )

Dengan I - beam ukuran 8 " x 6 " didapat :

0,95 0,8

= [ 2 m + ( x 8 )] [ 2 m + ( x 6 )]

142,7361 0,95 0,8

= 4 m2 + m +

m = in

Diambil m = 5 in agar cukup untuk pemasangan anchor bolt. Panjang base plate = 2 m + d = 2 (1) + 0,95 (8)

= in

Lebar base plate = 2 m + b = 2 (1) + 0,8 (6)

= in

P = = < psi …..(Memenuhi)

x

Diambil tebal base plate (t) =

….(H & R, pers 7.12)

t = ( x x 5 2 ) ½

= in , diambil in

(1½. 10-4. P. n2)½

1,5E-04 328,7840

1,1104 1 1/8

4,66

0,95 17,6

0,8 14,8

85641,6614 328,7840 600

17,6 14,8

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 26

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Waktu operasi : 0,5 jam

Jumlah : 1 buah

Dimensi shell :

Tinggi total bejana : 18,0345 ft

Diameter dalam benjana : 12,0230 ft

Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C

Tebal bejana : 7/8 in

Tebal tutup atas : 1 3/8 in

Tebal tutup bawah : 1 3/8 in

Tinggi tutup atas : 1,5404 ft

Tinggi tutup bawah : 1,5404 ft

Pengaduk :

Jenis pengaduk : tipe flat blade turbin dengan jumlah blade 6 buah

Diameter impeller : 4,0077 ft

Lebar impeller : 0,8015 ft

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 27

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Putaran : 55 rpm

Bahan konstruksi : stainles steel tipe 304

Daya motor : 24 hp

Poros :

Bahan : commercial cold rolled steel

Diameter : 7,5478 cm

Panjang : 4,5802 m

Dimensi jaket pendingin :

Diameter jaket : 13,7243 ft

Tebal jaket : 7/8 in

Sparger :

Diameter lubang : 0,0052 ft

Jumlah lubang : 135

Kolom penyangga :

Jumlah penyangga : 4 buah

Jenis : I-beam

PERENCANAAN ALAT UTAM A VI - 28

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi Panjang : 18,2428 ft

Base plate :

Bahan : beton

Beban tiap kolom : 85641,6614 lb

Ukuran : 17,6 in x 14,8 in

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII - 1

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi 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.

PEM BAHASAN DAN KESIM PULAN XII - 1

BAB XII

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

Asam salisilat merupakan bahan kimia yang cukup penting dalam kehidupan sehari-hari serta memiliki nilai ekonomis yang cukup tinggi karena dapat digunakan sebagai bahan intermediet dari pembuatan obat-obatan seperti antiseptik dan analgesik serta pembuatan bahan baku untuk keperluan farmasi.

Tujuan memproduksi asam salisilat ini adalah untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri (khususnya bahan baku aspirin) yang masih banyak di impor dari luar negeri. Dengan dibukanya produksi asam salisilat diharapkan dapat menyerap tenaga kerja sehingga dapat mengurangi jumlah pengangguran.

XII.1. Pembahasan

Untuk mendapat kelayakan bahwa pra rencana pabrik ini, maka perlu ditinjau dari beberapa faktor, antara lain :

• Pasar

Kebutuhan dalam Negeri akan asam salisilat yang selama ini masih diimpor, hal ini akan menguntungkan dalam segi pangsa pasar dalam negeri. Karena bahan dasarnya yang dapat diperoleh secara mudah di dalam negeri di Indonesia. Sehingga keadaan tersebut akan mampu menjadi modal dalam persaingan internasional dan persaingan domestik.

PEM BAHASAN DAN KESIM PULAN XII - 2

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi

• Lokasi

Lokasi pabrik terletak didaerah industri yaitu Driyorejo, Gresik. Lokasi ini dekat dengan pelabuhan laut Tanjung Perak. Untuk kebutuhan transportasi udara, kota Driyorejo, Gresik dekat dengan bandara udara Internasional Juanda. Hal ini akan memudahkan dalam transportasi bahan baku maupun produk. Maka pemilihan lokasi didaerah Driyorejo, Gresik 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.

Analisa Ekonomi :

* Massa Konstruksi : 2 Tahun

* Umur Pabrik : 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 140.262.162.038

* Working Capital Investment (WCI) : Rp. 24.752.146.242

* Total Capital Investment (TCI) : Rp. 165.014.308.280

* Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 314.353.026.813

* Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 2.691.981.726

- Steam = 17.371,9976 lb/hari

PEM BAHASAN DAN KESIM PULAN XII - 3

- Air = 729,8715 m3/hari

- Listrik = 408,5214 kWh/hari

- Bahan Bakar = 9.119,3381 liter/hari

* Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 493.480.639.680

* Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 606.000.000.000

* Bunga Bank (Kredit Investasi Bank Mandiri) : 12%

* Internal Rate of Return : 44,98%

* Rate On Equity : 59,05%

* Pay Out Periode : 2 Tahun 5 Bulan

* Break Even Point (BEP) : 35 %

XII.2. Kesimpulan

Dengan melihat berbagai pertimbangan serta pertimbangan yang telah dilakukan, maka pendirian pabrik asam salisilat di daerah Driyorejo, Gresik, secara teknis dan ekonomis layak untuk didirikan. Adapun rincian pra rencana pabrik asam salisilat yang dimaksud adalah sebagai berikut :

Kapasitas : 30.000 ton/tahun

Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas

PEM BAHASAN DAN KESIM PULAN XII - 4

Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan Proses Karboksilasi

Jumlah Karyawan : 149 orang

Sistem Operasi : Continous

Waktu Operasi : 330 hari/tahun ; 24 jam/hari

Total Investasi : Rp. 165.014.308.280

Pay Out Period : 2 tahun, 5 bulan

Rate of equity : 59,05%

Break Even Point (BEP) : 35%

DAFTAR PUSTAKA

Austin G.A., “ Shreve’s Chemical Process Industried “ , 5TH edition , Mc. Graw

Hill Book Company, Inc, New York, 1960.

Badger , W.L. and Banchero , J.T. , 1955 , ”Introduction to Chemical

Engineering” , Int ed , McGraw-Hill Book Company Inc. , N.Y.

Biro Pusat Statistik , “Export – Import Sektor Industri”

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

Inc. ,N.Y.

Faith, W.L, Keyes, D.B & Clark, R.L, 1960, “Industrial Chemical”, 4th ed. John

Wiley & Sons, Inc, New York.

Geankoplis, C.J. , 1983 , ”Transport Processes and Unit Operations” , 2ed , Allyn

and Bacon Inc. , Boston.

Hawley,G. Gessner, 1981, “The Condensed Chemical Dictionary” , 10ed Van

Nostrand Renhold Company, New York.

Hesse,H.C. , 1962 , “Proses Equipment Design” , 8th prnt , Van Nostrand

Reinhold Company Inc. , New Jersey

Himmelblau, D.M. , 1989 , “Basic Principles and Calculations in Chemical

Engineering” , 5 ed , Prentice-Hall International , Singapore

Kent , J.A. , 1983 , “Riegel’s Handbook of Industrial Chemistry “ , 8 ed , Van

Nostrand Reinhold Company Inc. , New York.

Kern, D.Q. , 1965 , ”Process Heat Transfer” , Int ed , McGraw Hill Book

Company Inc. , N.Y.

Levenspiel,O , 1962 , “Chemical Engineering Reaction” , 2 ed , John Wiley &

Sons Inc,N.Y.

Ludwig, 1977 , “Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants”

, Vol 1-2 , 2nd ed , Gulf Publishing Co., Houston, Texas.

McCabe,W.L. , 1956 , “Unit Operation of Chemical Engineering” , McGraw-Hill

2

Othmer ,Kirk. , “ Encyclopedia of Chemical Technology vol. 23” , 3ed

McGraw-Hill Book Company Inc. , New York

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.

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 Economi for Chemical

Engineering” , 4thed., McGraw-Hill Book Company Inc. , N.Y.

Treybal, R.E. , 1981 , ”Mass Transfer Operations” , 3 ed , 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, Singapore.

Wesley W.E., 1989 , “Industrial Water Pollution Control” , 2 ed, McGraw-Hill

Book Company, Singapore.

Wolfgang Gerharts,1984 , “Ullmann’s Ecyclopedia of Industrial Chemistry”,5ed ,

Competely Revised Edition , VCH.