PABRIK ACETALDEHYDE DARI ETHYLENE DENGAN PROSES OKSIDASI 1 TAHAP.

PABRIK ACETALDEHYDE DARI ETHYLENE

DENGAN PROSES OKSIDASI 1 TAHAP

PRA RENCANA PABRIK

Oleh :

WAWAN SAHARUDI

053101 0049

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR

2011

ii

KATA PENGANTAR

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 Acetaldehyde Dari Ethylene Dengan Proses Oksidasi 1 tahap”, 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 Surabaya.

Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Dari Ethylene Dengan Proses Oksidasi 1 tahap” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal dari beberapa literatur , data-data , majalah kimia, dan internet.

Pada kesempatan ini kami 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. Ibu Ir. Sani, MT

selaku dosen pembimbing.

4. Dosen Jurusan Teknik Kimia , FTI , UPN “Veteran” Jawa Timur.

iii

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

6. Kedua orangtua kami yang selalu mendoakan kami.

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

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

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

Surabaya , Februari 2011 Penyusun,

iv

INTISARI

Perencanaan pabrik acetaldehyde ini diharapkan dapat berproduksi dengan kapasitas 30.000 ton/tahun dalam bentuk liquid. Pabrik beroperasi secara kontinyu berjalan selama 24 jam tiap hari dan 330 hari kerja dalam setahun.

Produk acetaldehyde pada umumnya digunakan secara internal oleh pabrik-pabrik sebagai bahan perantara yang sangat terkenal sebagai bahan pembentuk senyawa kimia organik lainnya. Penentuan distribusi acetaldehyde sangat sulit karena banyaknya konsumsi senyawa ini sebagai produk yang digunakan pada pembuatan senyawa lainnya. Secara singkat, uraian proses dari pabrik acetaldehyde sebagai berikut :

Pertama-tama gas ethylene dioksidasi 1 tahap pada reaktor, produk reaksi kemudian dipisahkan pada flash drum, dan kemudian diserap dengan air proses pada scrubber. Acetaldehyde terserap kemudian dipisahkan dari bahan uap pada kolom distilasi-1 dan kemudian dimurnikan sampai kadar minimal 99,9% pada kolom distilasi-2 sebagai produk akhir acetaldehyde.

Pendirian pabrik berlokasi di Manyar, Gresik dengan ketentuan : Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas Sistem Organisasi : Garis dan Staff Jumlah Karyawan : 182 orang Sistem Operasi : Kontinyu

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

v Analisa Ekonomi :

* Massa Konstruksi : 2 Tahun * Umur Pabrik : 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 26.893.696.000 * Working Capital Investment (WCI) : Rp. 45.306.570.000 * Total Capital Investment (TCI) : Rp. 72.200.266.000 * Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 61.663.252.000 * Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 4.403.444.000

- Steam = 92.976 lb/hari - Air pendingin = 189 M3/hari - Listrik = 3.960 kWh/hari - Bahan Bakar = 1.368 liter/hari * Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 181.226.770.000 * Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 210.243.754.000 * Bunga Bank (Kredit Investasi Bank BRI) : 13%

* Internal Rate of Return : 18,82% * Rate On Investment : 20,64% * Pay Out Periode : 4,5 Tahun * Break Even Point (BEP) : 30%

vi

DAFTAR TABEL

Tabel VII.1. Instrumentasi pada Pabrik ………... VII - 5 Tabel VII.2. Jenis Dan Jumlah Fire – Extinguisher ………. VII - 7 Tabel VIII.2.1. Baku mutu air baku harian ……….………… VIII-7 Tabel VIII.2.3. Karakteristik Air boiler dan Air pendingin ………… VIII-9 Tabel VIII.4.1. Kebutuhan Listrik Untuk Peralatan Proses Dan Utilitas

……….……….……….…… VIII-60 Tabel VIII.4.2. Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan Ruang Pabrik

Dan Daerah Proses ……….………. VIII-62 Tabel IX.1. Pembagian Luas Pabrik ……….……… IX - 8 Tabel X.1. Jadwal Kerja Karyawan Proses ……….…… X - 11 Tabel X.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja ……….…… X - 13 Tabel XI.4.A. Hubungan kapasitas produksi dan biaya produksi … XI - 8 Tabel XI.4.B. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal sendiri

……….……….……….…… XI - 9 Tabel XI.4.C. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal pinjaman ……….……….……….……… XI - 9 Tabel XI.4.D. Tabel Cash Flow ……….……….…… XI - 10 Tabel XI.4.E. Pay Out Periode ……….……….…… XI - 14 Tabel XI.4.F. Perhitungan discounted cash flow rate of return …… XI - 15

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar IX.1 Lay Out Pabrik ……….……….………… IX - 9 Gambar IX.2 Peta Lokasi Pabrik ……….……….……… IX - 10 Gambar IX.3 Lay Out Peralatan Pabrik ……….………. IX - 11 Gambar X.1 Struktur Organisasi Perusahaan ……….………… X - 14 Gambar XI.1 Grafik BEP ……….……….……… XI - 17

viii DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ……….……….………. i

KATA PENGANTAR ……….……….………. ii

INTISARI ……….……….……….……… iv

DAFTAR TABEL ……….……….……….…… vi

DAFTAR GAMBAR ……….……….……… vii

DAFTAR ISI ……….……….……….………… viii BAB I PENDAHULUAN ……….……….……… I – 1 BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES ……….…… II – 1 BAB III NERACA MASSA ……….……….…… III – 1 BAB IV NERACA PANAS ……….……….……… IV – 1 BAB V SPESIFIKASI ALAT ……….……….. V – 1 BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA ………. VI – 1 BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA …. VII – 1 BAB VIII UTILITAS ……….……….……… VIII – 1 BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ……….. IX – 1 BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN ……….………… X – 1 BAB XI ANALISA EKONOMI ……….……….… XI – 1 BAB XII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN ……….. XII – 1

DAFTAR PUSTAKA

I - 1

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

BAB I PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Acetaldehyde pertama kali dibuat oleh seorang ahli kimia bernama Scheele yang ditemukan pada tahun 1774 dengan proses dehydrogenasi dari ethyl alkohol dan yang diakui pembuatannya sebagai senyawa baru pada tahun 1800 oleh Foureroy dan Vauguelin. Liebig meyakininya sebagai senyawa baru pada tahun 1835 yang dinamakan “aldehyde”. Liebig memberikan nama pada senyawa ini yang berasal dari bahasa latin yang diterjemahkan sebagai alkohol dan dehydrogenated. Pembentukan acetaldehyde dengan penambahan air pada acetylene merupakan hasil penelitian seorang ahli kimia Kutscherow pada tahun 1881. Acetaldehyde pertama kali diperdagangkan sebagai senyawa yang sangat mahal selama perang dunia pertama yang merupakan bahan baku pada proses pembuatan aceton dari asam asetat (Othmer, 1975).

Proses pembuatan acetaldehyde dengan bahan baku ethyl alkohol ini berlangsung hingga tahun 1960. Pada umumnya proses pembuatan acetaldehyde dengan mengguanakan ethyl alcohol digunakan di Amerika Serikat dan negara – negara lainnya di benua Amerika. Sedangkan pembuatan acetaldehyde secara komersial untuk negara-negara Eropa pada umumnya dengan menggunakan proses oksidasi pada ethylene dan pada skala kecil dari seyawa hydrocarbon jenuh. Pembuatan dengan cara oksidasi ethylene ini berlangsung sejak tahun 1960. Proses oksidasi langsung pada ethylene merupakan prestasi di bidang

Pendahuluan --- I -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

2

teknologi dari hasil pertemuan pada “Consortium fur Elektrochemische Industrie” merupakan suatu kegiatan keteknikan di Negara Jerman dari organisasi Wacker Chemie pada tahun 1960. Proses oksidasi yang dilakukan oleh Wacker-Chemie dengan menggunakan oksidasi dua stage dan Farbwercke-Hoechst dengan menggunakan oksidasi single stage sehingga proses ini dikenal dengan proses Wacker-Hoechst atau Wacker process. Sejak tahun 1960 pertama kalinya proses oksidasi ethylene dikembangkan secara komersial dengan pendirian pabrik di Negara-negara Eropa. Pabrik yang dikomersilkan pertama kali adalah Celanese Chemical Co. sedangkan di Amerika Serikat berkembang sejak tahun 1962 (Mc.Ketta, 1976).

Acetaldehyde yang ditetapkan oleh IUPAC dikenal dengan nama ethanol dengan rumus kimia CH3CHO. Acetaldehyde merupakan senyawa intermediate

(perantara) yang diperoleh dari pembuatan asam asetat, acetic anhydride, butyl alcohol, butiraldehyde, chloral, pyridine dan turunan lainnya. Pembuatan acetaldehyde ini dapat diperoleh dari proses hydrasi dari acetylene, oksidasi atau dehydrogenasi dari ethyl alcohol dan oksidasi dari senyawa hydrocarbon jenuh atau ethylene. (Mc.Ketta, 1976)

Acetaldehyde secara alamiah merupakan produk perantara dari hasil respirasi tanaman tingkat tinggi. Acetaldehyde sebagian kecil terdapat dalam berbagai jenis buah ranum dengan rasa asem sebelum pemasakan. Kandungan aldehyde sebagai bahan yang volatile tercatat dalam chemical index pada pemasakan selama apel disimpan dalam ruangan pendingin. Acetaldehyde juga merupakan produk perantara pada proses fermentasi alcohol, proses ini dengan

Pendahuluan --- I -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

3

segera membentuk alkohol. Proses fermentasi ini berlangsung pada pembuatan wine dan minuman beralkohol lainnya setelah terjadinya kontak dengan udara dengan rasa yang tidak enak. Aldehyde biasanya bereaksi membentuk acetal dan ethyl acetat. Acetaldehyde juga merupakan produk perantara dari pemecahan gula dalam tubuh dimana sebagian kecil terbentuk dalam darah karena pada prinsipnya acetaldehyde merupakan produk beberapa senyawa hydrocarbon dengan proses oksidasi.

I.2. Manfaat

Produk acetaldehyde pada umumnya digunakan secara internal oleh pabrik-pabrik sebagai bahan perantara yang sangat terkenal sebagai bahan pembentuk senyawa kimia organik lainnya. Penentuan distribusi acetaldehyde sangat sulit karena banyaknya konsumsi senyawa ini sebagai produk yang digunakan pada pembuatan senyawa lainnya. Penggunaan acetaldehyde pada berbagai industri antara lain :

- Industri asam asetat

- n-butyl alkohol

- acetic anhydride

- 2-ethylhexanol dan aldol produk

- Pentaerytritol

- Pyridine, chloral dan lain-lain

Pendahuluan --- I -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

4

Kegunaan acetaldehyde selain sebagai bahan baku industri kimia organik lainnya digunakan juga sebagai bahan pengkondensasi produk phenol, sebagai bahan sintetis rubber, sebagai bahan desinfectan, sebagai pembentukan silver pada kaca cermin, untuk proses hardening dry gelatin film pada photografi, sebagai bahan pencampur parfume, sebagai obat bius, resin sintetis dan komposisi bahan bakar motor. (Sittig 1985, Gosselin et al. 1984)

I.3. Aspek Ekonomi

Acetaldehyde sangat penting dalam industri kimia proses. Data kebutuhan dari Departemen Perindustrian dan Perdagangan tahun 2005-2009 terlihat pada table I.1, sehingga kebutuhan pada tahun 2012 dapat ditentukan dengan metode regresi linier dan penentuan prediksi kapasitas produksi dapat direncanakan.

Tabel I.1. Data Kebutuhan Acetaldehyde di Indonesia Tahun Kebutuhan

(ton/th) 2005 6.112 2006 10.442 2007 12.744 2008 14.512 2009 21.115 Sumber : Depperindag

Digunakan metode Regresi Linier (Peters : 760), dengan persamaan : y = a+b(x−x)

Dengan : a = y (rata-rata harga y : kapasitas) x = rata-rata harga x : (tahun)

b =

( )

n x x n y x y x 2 2 i i Σ − Σ Σ Σ − Σ

(n = jumlah data) (x = tahun)

Pendahuluan --- I -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

5 Hasil perhitungan Data (n) Tahun (x) Kebutuhan (ton/th)

(y) xy x

2

1 2.005 6.112 12254560 4.020.025 2 2.006 10.442 20946652 4.024.036 3 2.007 12.744 25577208 4.028.049 4 2.008 14.512 29140096 4.032.064 5 2.009 21.115 42420035 4.036.081

Σ 10.035 64.925 130.338.551 20.140.255 Digunakan regresi linier, dengan persamaan : y = a+b

(

x−x

)

(Peters : 760) Dengan : a = y (rata-rata harga y : kapasitas)

b =

( )

n x x n y x y x 2 2 i i Σ − Σ Σ Σ − Σ

(n = jumlah data) (x = tahun)

Didapat : a = 12.985

b =

(

)

5 10.035 20.140.255 5 64.925 10.035 1 130.338.55 2 2 − × − = 3.408

x = (10.035/5) = 2.007 y = a+b

(

x−x

)

y = 12.985 + 3.408 (x - 2.007)

Berdasarkan metode regresi linier diatas, maka didapat kebutuhan Indonesia pada tahun 2012 adalah sebesar : y = 12.985 + 3.408 (2012 - 2.007) = 30.023

≈ 30.000 ton/th Kapasitas produksi terpasang = 30.000 ton/th

Kapasitas produksi harian = 30.000 ton/th / 330 hari/th

≈± 90 ton/hari

Dengan demikian, maka penting sekali adanya perencanaan pendirian pabrik acetaldehyde di Indonesia. Hal ini membantu industri-industri kimia di dalam negeri dalam penyediaan bahan baku dan bila memungkinkan untuk komoditi ekspor yang dapat meningkatkan devisa negara.

Pendahuluan --- I -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

6

I.4. Sifat Bahan Baku dan Produk Bahan Baku :

I.4.A. Ethylene (Wikipedia, Perry 7ed)

Nama Lain : Ethene

Rumus Molekul : C2H4 (komponen utama)

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 28

Warna : tidak berwarna

Bau : tajam

Bentuk : gas Specific gravity : 1,178

Melting point : -169,2°C (1 atm) Boiling point : -103,7°C (1 atm)

Solubility, Cold Water : 3,5 kg/100 kgH2O (H2O=0°C) Solubility, Hot Water : -

Pendahuluan --- I -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

7

I.4.B. Oxygen (udara) (Wikipedia, Chemicalland21, Perry 7ed)

Nama Lain : Ok-si-jin Rumus Molekul : O2

Rumus Bangun : O = O Berat Molekul : 32

Warna : tidak berwarna Bau : tidak berbau Bentuk : gas

Specific gravity : 1,268

Melting point : -218,4°C (1 atm) Boiling point : -183°C (1 atm)

Solubility, Cold Water : 4,89,3 kg/100 kgH2O (H2O=0°C) Solubility, Hot Water : 2,63 kg/100 kgH2O (H2O=100°C)

Pendahuluan --- I -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

8

I.4.C. HCl (Wikipedia, Chemicalland21, Perry 7ed)

Nama Lain : Hydrochloric Acid, Spirit of Salt Rumus Molekul : HCl

Rumus Bangun : H – Cl Berat Molekul : 36,5

Warna : tidak berwarna , kekuningan Bau : berbau tajam

Bentuk : Larutan 31% Specific gravity : 1,268

Melting point : -111°C (1 atm) Boiling point : -85°C (1 atm)

Solubility, Cold Water : 82,3 kg/100 kgH2O (H2O=0°C) Solubility, Hot Water : 56,1 kg/100 kgH2O (H2O=60°C)

Pendahuluan --- I -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

9

Produk :

I.4.D. Acetaldehyde (Chemicalland21, Wikipedia, Perry 7ed)

Nama Lain : Ethanal, Acetic Aldehyde Rumus Molekul : CH3CHO (komponen utama)

Rumus Bangun : CH3CHO

Berat Molekul : 44

Warna : tidak berwarna Bau : seperti rumput segar Bentuk : liquid

Specific gravity : 0,873

Melting point : -123,5°C (1 atm) Boiling point : 20,2°C (1 atm) Solubility, Cold Water : -

Solubility, Hot Water : -

II - 1

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

II.1. Tinjauan Proses

Pembuatan acetaldehyde dikenal dengan 3 macam proses yaitu (Mc.Ketta, 1976) : 1. Proses Chisso

2. Proses Oksidasi 3. Proses Dehidrogenasi

1. Proses Chisso

Bahan baku berupa gas acethylene dengan kemurnian 97% diumpankan kedalam reaktor vertikal dan recycle gas yang mengandung 75% acethylene. Di dalam reaktor mengandung larutan katalis garam-garam mercuri (0,2-0,4%), asam sulfat (20-25%), Iron (2-4%), acetaldehyde (1-2%) dan air. Suhu dan tekanan didalam reaktor dikendalikan pada 70oC dan tekanan atmosfir sehingga acethylene terkonversi 55% dengan reaksi sebagai berikut :

H2SO4

C2H2 + H2O CH3CHO

HgSO4

Gas yang keluar dari reaktor selanjutnya didinginkan dan diserap dalam scrubber untuk direcovery crude acetaldehyde. Acethylene yang tidak terecovery selanjutnya ditekan dan diserap dengan scrubber untuk memisahkan acetaldehyde sebelum direcycle ke reaktor. Crude acetaldehyde selanjutnya dipisahkan dalam flasher untuk memisahkan acetaldehyde dengan katalis. Dimana katalis yang terpisah dikembalikan

Seleksi Dan Uraian Proses --- II -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

2

ke reaktor sedangkan acetaldehyde diumpankan ke kolom distilasi. Di dalam kolom terjadi pemisahan asam asetat dan air.

2. Proses Oksidasi

Reaksi : C2H4 + PdCl2 + H2O CH3CHO + Pdo + 2HCl

Pdo + 2 CuCl2 PdCl2 + 2 CuCl

2 CuCl + ½ O2 + 2 HCl 2 CuCl2 + H2O

Proses diatas terdapat 2 cara : a. satu tahap

Ethylene, oksigen dan gas hasil recycle dimasukkan dalam reaktor vertikal untuk kontak dengan larutan katalis dengan tekanan 3 atmosfer. Gas yang diserap dan larutan acetaldehyde dimasukkan dalam kolom distilasi. Gas yang tidak terserap direcycle kembali ke reaktor.

b. dua tahap

Ethylene dan oksigen (udara) bereaksi dalam fase liquid pada dua tahap. Pada tahap satu hampir semua ethylene bereaksi menjadi acetaldehyde dalam satu aliran pada reaktor plug flow. Reaksi yang terjadi pada reaktor beroperasi pada 125-130o C dan tekanan 10 atm dengan menggunakan paladium dan cupric cloride sebagai katalis. Acetaldehyde dihasilkan dari reaktor pertama dengan flashing adiabatic tower. Larutan katalis direcycle dari flash tower menuju second stage reaktor.

Seleksi Dan Uraian Proses --- II -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

3

3. Proses Dehydrogenasi

Ethyl alkohol diuapkan dalam vaporizer selanjutnya diumpankan ke reaktor yang berisi katalis chromium atau copper. Reaktor dikendalikan pada suhu 270-290oC dan tekanan atmosfir sehingga alkohol akan terkoncersi 30-50% tergantung pada suhu reaksi dan laju aliran alkohol.

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

CH3CH2OH CH3CHO + H2

Gas acetaldehyde, ethanol dan hidrogen didinginkan selanjutnya diserap dalam scrubber dengan menggunakan ethanol. Gas yang keluar selanjutnya diserap dalam scrubber dengan menggunakan air sehingga ethanol dapat dipisahkan sedangkan gas yang tidak terserap dibuang. Larutan acetaldehyde dari scrubber selanjutnya diumpankan ke kolom distilasi untuk dipisahkan. Produk acetaldehyde sebagai produk atas kolom distilasi dapat ditampung sedangkan pada produk bawah ethanol diumpankan ki kolom distilasi untuk proses purifikasi sebelum direcyle ke reaktor.

Seleksi Dan Uraian Proses --- II -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

4

II.2. Seleksi Proses

Dari berbagai uraian proses pembuatan Acetaldehyde di atas dapat dilihat keuntungan dan kerugian dari masing – masing proses. Pada proses oksidasi satu tahap berlangsung dalam tekanan 3 atm. Sedangkan proses oksidasi dua tahap berlangsung dalam tekanan 10 atm. Alat yang digunakan dan bahan baku yang di perlukan dalam proses oksidasi 1 tahap lebih sedikit dibanding oksidasi 2 tahap.

Parameter Nama Proses

Chisso Oksidasi Dehydrogenasi Bahan Baku Acetylene Ethylene Ethanol Bahan pembantu H2O Udara / O2 -

Tekanan Operasi 1 atm 3 – 10 atm 3 – 10 atm Suhu Operasi 70°C 125-130°C 270-290°C Waktu Operasi kontinyu kontinyu kontinyu Instalasi Peralatan sederhana Kompleks Kompleks Yields produk 55% 95% 95%

Dari tinjauan proses pembuatan acetaldehyde diatas, maka dapat kami simpulkan bahwa proses yang dipilih adalah proses oksidasi 1 tahap dengan faktor pertimbangan :

a. Bahan baku mudah didapat dan tidak tergantung pada kondisi alam, dimana di Indonesia merupakan penghasil gas ethylene.

b. Investasi lebih ekonomis mengingat bahan pembantu tidak mahal. c. Proses yang digunakan lebih sederhana dan lebih cepat.

d. Investasi lebih ekonomis, mengingat instalasi peralatan yang sederhana. e. Yields produk cukup besar, mencapai 95%.

Seleksi Dan Uraian Proses --- II -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

5

II.3. Uraian Proses

Pada pra rencana pabrik ini, dapat dibagi menjadi 3 Unit pabrik, dengan pembagian unit sebagai berikut :

1. Unit Pengendalian Bahan Baku Kode Unit : 100 2. Unit Proses Kode Unit : 200 3. Unit Produk Kode Unit : 300

Adapun uraian proses pembuatan acetaldehyde dengan proses oksidasi 1 tahap adalah sebagai berikut : Pertama-tama gas ethylene dari tangki F-110 dipanaskan pada heater E-111 sampai dengan suhu 120°C dan kemudian dihembuskan ke bagian bawah reaktor R-210 melalui sparger. Udara bebas kemudian dihembuskan dengan blower G-112 dan kemudian dipanaskan pada heater E-113 sampai suhu 120°C untuk kemudian diumpankan pada bagian bawah reaktor melalui sparger.

Pada reaktor R-210 terjadi reaksi oksidasi ethylene menjadi acetaldehyde dengan bantuan larutan katalis HCl dan Pd-Cl dari regenerator Q-131. Adapun reaksinya sebagai berikut :

C2H4(G) + ½ O2(G) → CH3CHO(G) Yields reaksi = 95% (McKetta : 143)

Produk reaksi berupa campuran gas acetaldehyde kemudian diumpankan ke flash drum D-211 untuk proses pemisahan. Pada flash drum D-211, acetaldehyde dipisahkan dari larutan katalis, dimana larutan katalis sebagian diumpankan ke regenerator Q-131 untuk proses regenerasi dan sebagian direcycle kembali ke reaktor sebagai larutan katalis, sedangkan campuran gas kemudian dialirkan ke kolom scrubber D-220. Larutan katalis HCl dan Pd-Cl diregenerasi pada regenerator Q-131

Seleksi Dan Uraian Proses --- II -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

6

dengan pemanasan pada suhu 150°C dengan penambahan HCl dari tangki F-120 dan katalis Pd-Cl dari silo F-130.

Pada kolom scrubber D-220, gas acetaldehyde diserap dengan penambahan air proses dari utilitas. Gas ethylene yang tidak terserap kemudian sebagian kecil dipurging (dibuang sebagian) dan sebagian besar direcycle kembali ke reaktor R-210 yang sebelumnya ditekan dengan compressor G-223 sampai 3 atm. Acetylene yang terserap kemudian dialirkan ke kolom distilasi-1 yang sebelumnya dipanaskan pada exchanger E-222 sampai dengan suhu boiling point feed 47,82°C.

Pada kolom distilasi-1 D-230 terjadi proses pemisahan antara acetaldehyde dengan gas ethylene dengan bantuan penyerpan air proses dari utilitas. Distilasi terjadi pada suhu feed 47,82°C dengan tekanan 2 atm. Produk atas berupa limbah gas kemudian diumpankan ke flare sebelum dibuang ke udara bebas. Produk bawah berupa larutan acetaldehyde kemudian diumpankan ke kolom distilasi-2 D-240. Pada kolom distilasi-2 D-240 terjadi proses pemisahan antara acetaldehyde dengan limbah cair. Proses distilasi berlangsung pada suhu 52,14°C dengan tekanan 1,5 atm. Dimana limbah cair sebelum dibuang, dimanfaatkan panasnya untuk memanaskan bahan dari kolom distilasi-1, sedangkan produk atas berupa acetaldehyde ditampung sebagai produk akhir pada tangki F-310.

III - 1

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

BAB III NERACA MASSA

Kapasitas produksi = 30.000 ton/tahun

Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun Satuan massa = kilogram / jam

1. REGENERATOR ( Q - 131 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Fresh HCl dr F-120 * Larutan katalis ke R-210

HCl 10,4901 HCl 17,8226 H2O 23,3488 PdCl2 1,8972

33,8389 CuCl2 0,0192

* Recycle HCl dr D-211 H2O 39,6695

HCl 7,3325 59,4085 H2O 16,3207

23,6532 * Katalis dr F-130

PdCl2 1,8972

CuCl2 0,0192

1,9164

59,4085 59,4085

Neraca Massa --- III -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

2

2. REAKTOR ( R - 210 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Fresh ethylene dr F-110 * Campuran ke D-211

C2H4 2480,70164 CH3CHO 3832,8062

CO2 0,00088 C2H4 128,3715

2480,70252 CO2 2,5700

* Udara dr G-111 O2 125,4373

O2 1395,00207 N2 5715,0293

N2 4,71882 HCl 17,8226

1399,72089 PdCl2 1,8972

* Recycle gas dr G-223 CuCl2 0,0192

C2H4 86,72836 H2O 39,6695

CO2 2,56912 9863,6228

O2 124,18293

N2 5710,31048

5923,79089 * Fresh HCl 31% dr Q-131

HCl 10,4901 H2O 23,3488

33,8389 * Recycle dr D-211

HCl 7,33250 PdCl2 1,89720

CuCl2 0,01920

H2O 16,32070

25,56960

9863,62280 9863,6228

Neraca Massa --- III -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

3

3. SEPARATOR ( D - 211 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Campuran dr R-210 * Campuran gas ke D-220

CH3CHO 3832,8062 CH3CHO 3832,8062

C2H4 128,3715 C2H4 128,3715

CO2 2,5700 CO2 2,5700

O2 125,4373 O2 125,4373

N2 5715,0293 N2 5715,0293

HCl 17,8226 HCl 10,4901 PdCl2 1,8972 H2O 23,3488

CuCl2 0,0192 9838,0532

H2O 39,6695 * Spent katalis ke Q-131

9863,6228 HCl 5,8660 PdCl2 1,5178

CuCl2 0,0154

H2O 13,0566

20,4558 * Produk bawah ke R-210

HCl 1,4665 PdCl2 0,3794

CuCl2 0,0038

H2O 3,2641

5,1138 9863,6228 9863,6228

Neraca Massa --- III -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

4

4. SCRUBBER ( D - 220 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Campuran gas dr D-211 * Campuran gas ke G-223

CH3CHO 3832,8062 C2H4 87,6044

C2H4 128,3715 CO2 2,5700

CO2 2,5700 O2 125,4373

O2 125,4373 N2 5715,0293

N2 5715,0293 HCl 10,4901

HCl 10,4901 5941,1311 H2O 23,3488 * Campuran liquid ke D-230

9838,0532 CH3CHO 3832,8062

C2H4 40,7671

* Air proses dr utilitas H2O 1591,3144

H2O 1567,9656 5464,8877

11406,0188 11406,0188

5. COMPRESSOR ( G - 223 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Campuran gas dr D-220 * Campuran gas ke R-210

C2H4 87,60440 C2H4 86,72836

CO2 2,57000 CO2 2,56912

O2 125,43730 O2 124,18293

N2 5715,02930 N2 5710,31048

HCl 10,49010 5923,79089 5941,13110 * Purging gas

C2H4 0,87604

CO2 0,00088

O2 1,25437

N2 4,71882

HCl 10,49010 17,34021 5941,13110 5941,13110

Neraca Massa --- III -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

5

6. KOLOM DISTILASI-1 ( D - 230 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Campuran dr D-220 * Produk atas ke flare

CH3CHO 3832,8062 CH3CHO 38,3284

C2H4 40,7671 C2H4 40,3592

H2O 1591,3144 H2O 15,9131

5464,8877 94,6007 * Produk bawah ke D-240

* Air proses dr utilitas CH3CHO 3794,4778

H2O 15,9131 C2H4 0,4079

H2O 1591,3144

5386,2001 5480,8008 5480,8008

7. KOLOM DISTILASI-2 ( D - 240 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Campuran dr D-230 * Produk atas ke F-310

CH3CHO 3794,4778 CH3CHO 3790,6836

C2H4 0,4079 C2H4 0,0006

H2O 1591,3144 H2O 1,5913

5386,2001 3792,2755 * Produk bawah ke WTP

CH3CHO 3,7942

C2H4 0,4073

H2O 1589,7231

1593,9246 5386,2001 5386,2001

IV - 1

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

BAB IV NERACA PANAS

Kapasitas produksi = 30.000 ton/tahun

Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun Satuan massa = kilogram / jam

Satuan panas = kilokalori / jam

1. REGENERATOR ( Q - 131 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Fresh HCl dr F-120 * Larutan katalis ke R-210

HCl 10,0044 HCl 424,8601 H2O 52,1734 PdCl2 8,1234 62,1778 CuCl2 0,1492 * Recycle HCl dr D-211 H2O 2246,9862 HCl 66,2126 2680,1189 H2O 347,0777

413,2903 * Katalis dr F-130

PdCl2 0,3191 CuCl2 0,0059 0,3250

* Q steam 2320,3429 * Q loss 116,0171 2796,1360 2796,1360

Neraca Panas --- IV -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

2

2. HEATER-1 ( E - 111 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Fresh ethylene dr F-110 * Fresh ethylene ke R-210

C2H4 4635,36890 C2H4 97762,69390 CO2 0,00450 CO2 0,08890 4635,37340 97762,78280 * Q steam 98028,8520 * Q loss 4901,4426 102664,2254 102664,2254

3. HEATER-2 ( E - 113 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Udara dr G-111 * Udara ke R-210

O2 1530,14590 O2 29432,85750 N2 5,87400 N2 111,67220 1536,01990 29544,52970 * Q steam 29482,6419 * Q loss 1474,1321 31018,6618 31018,6618

Neraca Panas --- IV -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

3

4. REAKTOR ( R - 110 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Fresh ethylene dr F-110 * Campuran ke D-211

C2H4 97762,69390 CH3CHO 117825,78140 CO2 0,08890 C2H4 5059,03310 97762,78280 CO2 51,98720 * Udara dr G-111 O2 2646,62720 O2 29432,85750 N2 135191,06630 N2 111,67220 HCl 322,82000 29544,52970 PdCl2 6,14580 * Recycle gas dr G-223 CuCl2 0,11300 C2H4 227,48040 H2O 1765,61040 CO2 3,64420 262869,1844 O2 190,78010

N2 9948,17860 10370,08330 * Fresh HCl 31% dr F-120

HCl 250,06100 H2O 1322,56030 1572,6213 * Recycle dr Q-131

HCl 66,21260 PdCl2 3,04160 CuCl2 0,05600 H2O 347,07770 416,3879

∗ ∆Η Reaksi -4429125,7372 * Q pendingin -4552328,51660 -4289459,33220 -4289459,33220

Neraca Panas --- IV -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

4

5. SEPARATOR ( D - 211 )

Komponen Masuk (kg/j) Komponen Keluar (kg/j) * Campuran dr R-210 * Campuran gas ke D-220

CH3CHO 117825,7814 CH3CHO 55893,6823 C2H4 5059,0331 C2H4 2392,1131 CO2 51,9872 CO2 25,2726 O2 2646,6272 O2 1310,7304 N2 135191,0663 N2 67355,7060 HCl 322,8200 HCl 94,7213 PdCl2 6,1458 H2O 516,5061 CuCl2 0,1130 127588,7318 H2O 1765,6104 * Spent katalis ke Q-131

262869,1844 HCl 52,9965 PdCl2 2,4446 CuCl2 0,0560 H2O 288,8325 344,3296 * Produk bawah ke R-210

HCl 13,2491 PdCl2 0,6254 CuCl2 0,0280 H2O 72,2280 86,1305 * Q serap 134849,9925 262869,1844 262869,1844

Neraca Panas --- IV -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

5

6. COOLER ( E - 213 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Campuran gas dr D-211 * Campuran gas ke D-220

CH3CHO 55893,6823 CH3CHO 17069,9384 C2H4 2392,1131 C2H4 728,7381 CO2 25,2726 CO2 7,8589 O2 1310,7304 O2 413,3640 N2 67355,7060 N2 21333,3891 HCl 94,7213 HCl 30,0074 H2O 516,5061 H2O 156,6888 127588,7318 39739,9847 * Q serap 87848,7471 127588,7318 127588,7318

4. SCRUBBER ( D - 220 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Campuran gas dr D-211 * Campuran gas ke G-223

CH3CHO 17069,9384 C2H4 229,7791 C2H4 728,7381 CO2 3,6504 CO2 7,8589 O2 192,7072 O2 413,3640 N2 9956,3980 N2 21333,3891 HCl 14,0050 HCl 30,0074 10396,5397 H2O 156,6888 * Campuran liquid ke D-230

39739,9847 CH3CHO 7892,1026 C2H4 106,9286 * Air proses dr utilitas H2O 4979,0484 H2O 3503,5320 12978,0796 * Q serap 19868,8974 43243,5167 43243,5167

Neraca Panas --- IV -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

6

5. EXCHANGER ( E - 222 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Campuran liquid dr D-220 * Campuran liquid ke D-230 CH3CHO 7892,1026 CH3CHO 26204,2196 C2H4 106,9286 C2H4 355,4970 H2O 4979,0484 H2O 16259,7051 12978,0796 42819,4217 * Campuran liquid dr D-240 * Campuran liquid ke WTP

CH3CHO 73,2730 CH3CHO 22,8531 C2H4 10,0904 C2H4 3,1374 H2O 44117,4905 H2O 14333,5213 44200,8539 14359,5118 57178,9335 57178,9335

6. KOLOM DISTILASI-1 ( D - 230 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Campuran dr D-220 * Produk atas ke flare

CH3CHO 26204,2196 CH3CHO 5835,7254 C2H4 355,4970 C2H4 5309,2816 H2O 16259,7051 H2O 8894,1786 42819,4217 20039,1856

* Produk bawah ke D-240

* Air proses dr utilitas CH3CHO 75304,0586 H2O 35,5585 C2H4 10,3786 H2O 45348,0629 120662,5001 * Q steam 102996,5321 * Q loss 5149,8266 145851,5123 145851,5123

Neraca Panas --- IV -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

7

7. KOLOM DISTILASI-2 ( D - 240 )

Komponen Masuk (kkal/j) Komponen Keluar (kkal/j) * Campuran dr D-230 * Produk atas ke F-310

CH3CHO 31005,2200 CH3CHO 7805,3621 C2H4 4,2619 C2H4 0,0073 H2O 19346,8566 H2O 5,1958 50356,3385 7810,5652

* Produk bawah ke WTP

CH3CHO 73,2730 C2H4 10,0904 H2O 44117,4905 44200,8539 * Q steam 572920,5100 * Q Condensation 542619,4039 * Q loss 28646,0255 623276,8485 623276,8485

V - 1

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

BAB V

SPESIFIKASI ALAT

Kapasitas produksi = 30.000 ton/tahun

Waktu operasi = 24 jam / hari ; 330 hari / tahun Satuan massa = kilogram / jam

Satuan panas = kilokalori / jam

1. TANGKI ETHYLENE ( F - 110 )

Fungsi : menampung gas ethylene dalam bentuk liquid (liquifying) Type : silinder horizontal dengan tutup dished

Dasar Pemilihan : efisien untuk penyimpanan dengan tekanan tinggi. Kondisi Operasi : - Tekanan = 12,9 atm (Universal gas storage)

- Suhu = 30°C (suhu kamar) - Waktu penyimpanan = 7 hari

Spesifikasi :

Volume : 49980 cuft = 1415 m3 Tekanan : 12,9 atm gauge Diameter : 28 ft

Panjang : 84 ft Tebal shell : 3 in Tebal tutup : 2 ¼ in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212 grade B (Brownell : 276) Jumlah : 4 buah

Masuk

Keluar

Spesifikasi Alat --- V -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

2

2. HEATER - 1 ( E - 111 )

Fungsi : Memanaskan bahan dari suhu 30°C menjadi suhu 120°C Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube) Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan

panas yang besar.

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 120°C (pemanasan awal) - Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG Panjang = 16 ft

Pitch = 1 in square Jumlah Tube , Nt = 52

Passes = 2 Shell : ID = 10,0 in

Passes = 1

Heat Exchanger Area , A = 163,3 ft2 = 16 m2 Bahan konstruksi shell = Carbon steel Jumlah exchanger = 1 buah

3. COMPRESSOR - 1 ( G - 112 )

Fungsi : Menaikkan tekanan bahan dari 1 atm menjadi 3 atm Type : Centrifugal Compressor

Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi.

Spesifikasi Alat --- V -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

3

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel Rate Volumetrik : 705 cuft/menit

Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80%

Power : 81 hp Jumlah : 1 buah

4. HEATER - 2 ( E - 113 )

Fungsi : Memanaskan bahan dari suhu 30°C menjadi suhu 120°C Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube) Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan

panas yang besar.

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 120°C (pemanasan awal) - Waktu proses = continuous

Spesifikasi :

Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG Panjang = 16 ft

Pitch = 1 in square Jumlah Tube , Nt = 52

Passes = 2 Shell : ID = 10,0 in

Passes = 1

Heat Exchanger Area , A = 163,3 ft2 = 16 m2 Bahan konstruksi shell = Carbon steel Jumlah exchanger = 1 buah

Spesifikasi Alat --- V -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

4

5. TANGKI HCl ( F - 120 )

Fungsi : menampung larutan HCl 31% dari supplier

Type : silinder tegak , tutup bawah datar dan tutup atas dish Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk liquid pada tekanan atmospheric Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure)

- Suhu = 30°C (suhu kamar) - Waktu penyimpanan = 7 hari

Spesifikasi :

Volume : 210 cuft = 6 m3 Diameter : 6 ft

Tinggi : 6 ft Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : ¼ in

Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11) Jumlah : 2 buah

6. POMPA - 1 ( L - 121 )

Fungsi : Memindahkan HCl dari F-120 ke Q-131 Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan bahan liquid.

Masuk

Keluar

Spesifikasi Alat --- V -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

5

Spesifikasi :

Rate Volumetrik : 0,20 gpm Total DynamicHead : 31,70 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80%

Power : 1,5 hp = 1,2 kW Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 buah

7. SILO KATALIS ( F - 130 )

Fungsi : Menampung katalis dari supplier

Type : silinder tegak dengan tutup atas datar dan bawah conis Dasar pemilihan : umum digunakan untuk menampung padatan

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (tekanan atmosfer) - Suhu = 30°C (suhu kamar)

- Waktu penyimpanan = 7 hari

Spesifikasi :

Volume : 210 cuft = 6 m3 Diameter : 4 ft

Tinggi : 12 ft Tebal shell : ¼ in Tebal tutup atas : ¼ in Tebal tutup bawah : ¼ in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C (Brownell : 253) Jumlah : 1 buah

inlet

Outlet

Spesifikasi Alat --- V -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

6

8. REGENERATOR ( Q - 131 )

Fungsi : Regenerasi katalis dengan cara pemanasan.

Type : Silinder tegak, tutup dished, dilengkapi pengaduk dan jaket. Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (McKetta : 143)

* Suhu operasi = 150oC (McKetta : 143) * Waktu operasi = 1 jam (McKetta : 143)

Spesifikasi : Dimensi Shell :

Diameter Shell , inside : 1 ft Tinggi Shell : 2 ft Tebal Shell : 3/16 in Dimensi tutup :

Tebal tutup atas (dished) : 3/16 in Tinggi Tutup atas : 0,15 ft Tebal tutup bawah (dished) : 3/16 in Tinggi Tutup bawah : 0,15 ft

Bahan konstruksi : Stainless steel 316 (Perry 7ed,T.28-11) Sistem Pengaduk

Dipakai impeler jenis turbin dengan 6 buah flat blade dengan 1 buah impeller. Diameter impeler : 0,334 ft

Panjang blade : 0,084 ft Lebar blade : 0,067 ft Power motor : 1,5 hp

Spesifikasi Alat --- V -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

7

Jaket Pemanas

Diameter jaket : 1,05 ft Tinggi jaket : 2 ft Jaket spacing : 3/16 in Tebal Jaket : 3/16 in Jumlah regenerator : 1 buah

9. POMPA - 2 ( L - 132 )

Fungsi : Memindahkan liquid dari Q-131 ke R-210 Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan bahan liquid.

Spesifikasi :

Rate Volumetrik : 0,30 gpm Total DynamicHead : 105,34 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80%

Power : 1,5 hp = 1,2 kW Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 buah

10. REAKTOR ( R - 210 )

Perhitungan dan penjelasan pada bab VI Perencanaan Alat Utama

Spesifikasi Alat --- V -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

8

11. FLASH DRUM ( D - 211 )

Fungsi : Memisahkan acetaldehyde dan katalis.

Type : Silinder tegak, tutup dished, dilengkapi sparger. Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (McKetta : 143)

* Suhu operasi = 72,36oC (Appendix A) * Sistem kerja = kontinyu

Spesifikasi : Dimensi Shell :

Diameter Shell , inside : 9 ft Tinggi Shell : 18 ft Tebal Shell : 3/16 in Dimensi tutup :

Tebal tutup atas (dished) : 3/16 in Tinggi Tutup atas : 1,21 ft Tebal tutup bawah (dished) : 3/16 in Tinggi Tutup bawah : 1,21 ft

Bahan konstruksi : Stainless steel 316 (Perry 7ed,T.28-11) Sistem Sparger

Type : Standard Perforated Pipe Bahan konstruksi : commercial steel

Diameter lubang : 3,35 mm Jumlah cabang : 20 buah Lubang tiap cabang : 207 buah Jumlah flash drum : 1 buah

D - 211

Spesifikasi Alat --- V -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

9

12. POMPA - 3 ( L - 212 )

Fungsi : Memindahkan liquid dari D-211 ke Q-131 Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan bahan liquid.

Spesifikasi :

Rate Volumetrik : 0,10 gpm Total DynamicHead : 24,57 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80%

Power : 1,5 hp = 1,2 kW Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 buah

13. COOLER ( E - 213 )

Fungsi : Mendinginkan bahan dari suhu 72,36°C menjadi suhu 40°C Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube)

Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan panas yang besar.

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (tekanan atmosfer) - Suhu = 40°C (suhu kamar)

- Sistem kerja= kontinyu

Spesifikasi Alat --- V -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

10

Spesifikasi :

Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG Panjang = 16 ft

Pitch = 1 in square Jumlah Tube , Nt = 550

Passes = 2

Shell : ID = 19,25 in Passes = 1

Heat Exchanger Area , A = 691 ft2 = 65 m2 Bahan konstruksi shell = Carbon steel Jumlah exchanger = 1 buah

14. KOLOM SCRUBBER ( D - 220 )

Fungsi : menyerap acetaldehyde dengan air proses. Type : silinder tegak , tutup bawah dan tutup atas dish

dilengkapi dengan : packing raschig ring dan sparger Dasar Pemilihan : Umum digunakan untuk proses penyerapan

Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 1 atm (tekanan atmosfer) * Suhu operasi = 32oC (suhu kamar)

* Sistem kerja = kontinyu Outlet Gas

Inlet Liquid

Outlet Liquid Inlet GasA

Packing Raschig ring

Spesifikasi Alat --- V -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

11

Spesifikasi : Dimensi tangki :

Volume : 1103 cuft = 32 M3 Diameter : 7 ft

Tinggi : 35 ft Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup atas : 3/16 in Tebal tutup bawah : 3/16 in

Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11) Spesifikasi packing :

Digunakan packing jenis raschig ring dengan spesifikasi standar : (Van Winkle : 607) Packing disusun secara acak (randomize)

Ukuran packing : 1 in Tebal packing : 1/8 in Free gas space : 73% Jumlah packing : 1164 buah

Bahan konstruksi : Ceramic Stoneware

Sparger : Type : Standard Perforated Pipe Bahan konstruksi : commercial steel

Bagian Atas : Diameter lubang : 4,33 mm Jumlah cabang : 20 buah Lubang tiap cabang : 125 buah Sparger Bagian Atas :

Diameter lubang : 3,34 mm Jumlah cabang : 20 buah Lubang tiap cabang : 162 buah Jumlah kolom : 1 buah

Spesifikasi Alat --- V -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

12

15. POMPA - 4 ( L - 221 )

Fungsi : Memindahkan liquid dari D-220 ke D-230 Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan bahan liquid.

Spesifikasi :

Rate Volumetrik : 26,70 gpm Total DynamicHead : 105,85 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80%

Power : 1,5 hp = 1,2 kW Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 buah

16. EXCHANGER ( E - 222 )

Fungsi : Memanaskan bahan dari suhu 32°C menjadi suhu 47,82°C Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube)

Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan panas yang besar.

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (atmospheric pressure) - Suhu = 47,82°C (suhu feed D-230) - Waktu proses = continuous

Spesifikasi Alat --- V -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

13

Spesifikasi :

Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG Panjang = 16 ft

Pitch = 1 in square Jumlah Tube , Nt = 124

Passes = 2

Shell : ID = 15,25 in Passes = 1

Heat Exchanger Area , A = 389,5 ft2 = 37 m2 Bahan konstruksi shell = Carbon steel Jumlah exchanger = 1 buah

17. COMPRESSOR - 2 ( G - 223 )

Fungsi : Menaikkan tekanan bahan dari 1 atm menjadi 3 atm Type : Centrifugal Compressor

Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jenis bahan , efisiensi tinggi.

Spesifikasi :

Bahan : Commercial Steel Rate Volumetrik : 311 cuft/menit

Adiabatic Head : 15000 ft.lbf/lbm gas Effisiensi motor : 80%

Power : 36 hp Jumlah : 1 buah

Spesifikasi Alat --- V -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

14

18. KOLOM DISTILASI - 1 ( D - 230 )

Fungsi : Memisahkan komponen light-end (mudah menguap) dari acetaldehyde. Type : Sieve Tray Colomn

Dasar Pemilihan : - effisiensi pemisahan lebih tinggi dari plate colomn. - harga lebih murah dari bubble cap colomn.

- perawatan dan perbaikan yang mudah.

Spesifikasi kolom distilasi :

Fungsi : Memisahkan komponen light-end (mudah menguap) dari acetaldehyde.

Type : Sieve Tray Colomn Tekanan operasi = 2 atm Suhu operasi = 47,82°C

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

Digunakan double welded butt joint no radiograph dengan efisiensi = 85% (0,85) Spesifikasi shell dan tutup :

Shell OD = 4,0 ft = 48 in Tebal shell = ¼ in

Tebal tutup dished = 3/8 in Tinggi tutup dished = 0,6 ft

Spesifikasi Alat --- V -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

15

Spesifikasi Plate :

Tray spacing = 24 in Jumlah plate = 18 buah Feed Plate = plate ke – 16 Tinggi tangent line to tangent line = 46,4 ft Tinggi skirt support = 4,0 ft Tinggi tutup dished = 0,6 ft

 +

Tinggi total kolom distilasi = 51,0 ft Lain-lain :

Berat liquid = 12082,97 lb Area downcomer = 5,985 ft2 Berat liquid tiap area = 2019 lb/ft2

Tray support ring = 2 1/2 in x 2 1/2 in x 3/8 in , Angles Faktor korosi = 1/8 in (0,125 in)

Overhead vapor line, OD = 12 in Tebal isolasi = 3 in

Accessories = 1 buah tangga. Jumlah kolom distilasi = 1 buah

Spesifikasi Alat --- V -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

16

19. KOLOM DISTILASI - 2 ( D - 240 )

Fungsi : Memurnikan acetaldehyde sampai dengan kadar 99,9%. Type : Sieve Tray Colomn

Dasar Pemilihan : - effisiensi pemisahan lebih tinggi dari plate colomn. - harga lebih murah dari bubble cap colomn.

- perawatan dan perbaikan yang mudah.

Spesifikasi kolom distilasi :

Fungsi : Memurnikan acetaldehyde sampai dengan kadar 99,9%. Type : Sieve Tray Colomn

Tekanan operasi = 1,5 atm Suhu operasi = 52,14°C

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

Digunakan double welded butt joint no radiograph dengan efisiensi = 85% (0,85) Spesifikasi shell dan tutup :

Shell OD = 6,5 ft = 78 in Tebal shell = ¼ in

Tebal tutup dished = 3/8 in Tinggi tutup dished = 0,9 ft

Spesifikasi Alat --- V -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

17

Spesifikasi Plate :

Tray spacing = 24 in Jumlah plate = 22 buah Feed Plate = plate ke – 6 Tinggi tangent line to tangent line = 55,1 ft Tinggi skirt support = 4,0 ft Tinggi tutup dished = 0,9 ft

 +

Tinggi total kolom distilasi = 66,0 ft Lain-lain :

Berat liquid = 11874,42 lb Area downcomer = 15,770 ft2 Berat liquid tiap area = 753 lb/ft2

Tray support ring = 2 1/2 in x 2 1/2 in x 3/8 in , Angles Faktor korosi = 1/8 in (0,125 in)

Overhead vapor line, OD = 12 in Tebal isolasi = 3 in

Accessories = 1 buah tangga. Jumlah kolom distilasi = 1 buah

20. CONDENSER ( E - 241 )

Fungsi : Mengkondensasi bahan dengan suhu operasi 31°C Type : 1 – 2 Shell and Tube Heat Exchanger (Fixed Tube)

Dasar Pemilihan : Umum digunakan dan mempunyai range perpindahan panas yang besar.

Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm (tekanan atmosfer) - Suhu = 31°C (suhu kamar)

- Sistem kerja = kontinyu

Spesifikasi Alat --- V -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

18

Spesifikasi :

Tube : OD = ¾ in ; 16 BWG Panjang = 16 ft

Pitch = 1 in square Jumlah Tube , Nt = 824

Passes = 2 Shell : ID = 35,0 in

Passes = 1

Heat Exchanger Area , A = 2588 ft2 = 241 m2 Bahan konstruksi shell = Carbon steel Jumlah exchanger = 1 buah

21. AKUMULATOR ( F - 242 )

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

Dasar Pemilihan : efisien untuk kapasitas kecil

Spesifikasi :

Volume : 33 cuft = 1 M3 Tekanan : 1 atm absolut Diameter : 3 ft

Panjang : 9 ft Tebal shell : 3/16 in Tebal tutup : 3/16 in

Bahan konstruksi : Stainless Steel 316 (Perry 7ed,T.28-11) Jumlah : 1 buah

Spesifikasi Alat --- V -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

19

22. POMPA - 5 ( L - 243 )

Fungsi : Memindahkan liquid dari F-242 ke D-240 dan F-310 Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan bahan liquid.

Spesifikasi :

Rate Volumetrik : 19,20 gpm Total DynamicHead : 108,63 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80%

Power : 1,5 hp = 1,2 kW Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 buah

23. POMPA - 6 ( L - 244 )

Fungsi : Memindahkan liquid dari D-240 ke WTP Type : Centrifugal Pump

Dasar Pemilihan : sesuai untuk viskositas < 10 cP dan bahan liquid.

Spesifikasi Alat --- V -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

20

Spesifikasi :

Rate Volumetrik : 7,10 gpm Total DynamicHead : 45,18 ft.lbf/lbm Effisiensi motor : 80%

Power : 1,5 hp = 1,2 kW Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 buah

24. TANGKI ACETALDEHYDE ( F - 310 )

Fungsi : menampung produk acetaldehyde dalam bentuk liquid Type : silinder horizontal dengan tutup dished

Dasar Pemilihan : efisien untuk penyimpanan dengan tekanan tinggi. Kondisi Operasi : - Tekanan = 2,5 atm (vapor pressure)

- Suhu = 30°C (suhu kamar) - Waktu penyimpanan = 7 hari

Spesifikasi :

Volume : 30870 cuft = 874 M3 Tekanan : 1,5 atm gauge

Diameter : 24 ft Panjang : 72 ft Tebal shell : ½ in Tebal tutup : 3/16 in

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212 grade B (Brownell : 276) Jumlah : 4 buah

Masuk

Keluar

VI - 1

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

BAB VI

PERENCANAAN ALAT UTAMA

REAKTOR ( R - 210 )

Fungsi : Mereaksikan ethylene dan udara dengan katalis larutan HCl. Type : Silinder tegak, tutup dish, dilengkapi sparger dan jaket. Kondisi operasi : * Tekanan operasi = 3 atm (McKetta : 144)

* Suhu operasi = 120oC (McKetta : 144) * Waktu tinggal = 30 detik (US.Patent:4,521,631)

Berdasarkan pertimbangan atas fase zat yang bereaksi, dan kapasitas produksi, maka reaktor dapat dibedakan jenisnya yaitu : reaktor berpengaduk

(mixed flow) dan reaktor pipa alir (plug flow). Pada reaktor ini semua bahan baku merupakan fase cair sedangkan produk berupa gas dan liquid, maka dipilih jenis reaktor berpengaduk (mixed flow) untuk memudahkan dan mempercepat kontak reaksi.

Perencanaan Alat Utama --- VI -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

2

Kondisi feed :

1. Feed fresh ethylene dari tangki F-110 :

Bahan Masuk :

Komponen Berat (kg) Fraksi berat B M C2H4 2480,70164 0,99999965 28

CO2 0,00088 0,00000035 44

2480,70252 1,00000000

 gas =

359 BM atm 1 P T 492 

 (Himmelblau , 249)

BM campuran = (0,99999965 x 28) + (0,00000035 x 44) = 28,00001 Suhu bahan, T = 120C = 708 Rankine

Tekanan bahan, P = 3 atm

 gas =

359 0001 , 28 1 3 708 492 

 = 0,163 lb/cuft

Rate massa = 2480,70252 kg/jam = 5468,9568 lb/jam rate volumetrik= densitas massa rate = cuft / lb jam / lb 0,163 5468,9568

= 33552 cuft/jam 2. Feed udara dari G-111 :

Rate massa = 1399,72089 kg/jam = 3085,8247 lb/jam

 udara =

359 84 , 28 1 1 708 492 

 = 0,056 lb/cuft

rate volumetrik= densitas massa rate = cuft / lb jam / lb 0,056 3085,8247

= 55105 cuft/jam 3. Feed recycle gas dari G-223 :

Rate massa = 5923,7909 kg/jam = 13059,5894 lb/jam

 udara =

359 09 , 28 1 3 6 , 549 492 

 = 0,210 lb/cuft

rate volumetrik= densitas massa rate = cuft / lb jam / lb 0,21 13059,5894

= 62189 cuft/jam

Perencanaan Alat Utama --- VI -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

3

4. Feed larutan katalis dari Q-131 :

Komponen Berat (kg) Fraksi berat  (gr/cc) [Perry 7ed;T.2-1] HCl 10,4901 0,3100 1,268

H2O 23,3488 0,6900 1,000

33,8389 1,0000

Rate massa = 33,8389 kg/jam = 74,6012 lb/jam

 campuran = 62,43 komponen berat fraksi 1  



= 66,8 lb/cuft rate volumetrik= densitas massa rate = cuft / lb jam / lb 66,8 74,6012

= 2 cuft/jam 5. Feed recycle dari D-211 :

Rate massa = 25,5696 kg/jam = 56,3707 lb/jam

 campuran = 62,43 komponen berat fraksi 1  



= 71,6 lb/cuft rate volumetrik= densitas massa rate = cuft / lb jam / lb 71,6 56,3707

= 1 cuft/jam

Total rate volumetrik = 33552 + 55105 + 62189 + 2 + 1 = 150849 cuft/jam

Tahap-tahap Perencanaan

1. Perencanaan Dimensi Reaktor

2. Perencanaan Jaket Pendingin

3. Perencanaan Sparger

Perencanaan Alat Utama --- VI -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

4

1. PERENCANAAN DIMENSI REAKTOR

Total rate volumetrik = 150849 cuft/jam

 campuran = 71,6 lb/cuft (larutan katalis) Waktu tinggal = 30 detik (US.Patent:4,521,631)

Direncanakan digunakan 1 tangki untuk proses per jam, sehingga volume tangki adalah = 150849 cuft/jam x (30/3600) jam = 1207 cuft

Asumsi volume bahan (liquid) mengisi 80 % volume tangki sehingga volume ruang kosong sebesar 20% dan digunakan 1 buah tangki.

Volume tangki = 1207 x (100/80) = 1509 cuft

Menentukan ukuran tangki dan ketebalannya

Diambil dimension ratio H

D = 2 (Ulrich ; T.4-27 : 248) Dengan mengabaikan volume dished head.

Volume tangki =  4 . D

2

. H

1509 = 4

_{. D}2

. 2 D

D = 10 ft = 120 in = 3,05 m (Dmaksimum = 4 m; Ulrich; T.4-18)

H = 20 ft = 240 in

Perencanaan Alat Utama --- VI -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

5

Penentuan tebal shell :

Tebal shell berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank : t min = C

P 6 , 0 fE

ri P



 [Brownell & Young ,pers.13-1,hal.254]

dengan : t min = tebal shell minimum; in

P = tekanan tangki ; psi

ri = jari-jari tangki ; in ( ½ D ) C = faktor korosi ; in (diambil 1/8 in)

E = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint. faktor pengelasan, E = 0,8

f = stress allowable, bahan konstruksi stainless steel 316 maka f = 36000 psi [Perry 7ed,T.28-11]

P operasi = 3 atm = 3 x 14,7 psi = 44,1 psia

P design diambil 10% lebih besar dari P operasi untuk faktor keamanan. P design = 1,1 x 44,1 = 49 psi

r = ½ D = ½ x 120 in = 60 in t min =



 



0,125

49 6 , 0 8 , 0 36000

60 49

  

  = 0,228 in digunakan t = ¼ in

Perencanaan Alat Utama --- VI -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

6

Dimensi tutup atas dan tutup bawah , standard dished :

Untuk D = 120 in, didapat rc = 114 in (Brownell & Young, T-5.7) digunakan persamaan 13.12 dari Brownell & Young.

Tebal standard torispherical dished (atas) :

th =

P 1 , 0 fE rc P 885 , 0

  + C [Brownell & Young; pers.13.12]

dengan : th = tebal dished minimum ; in

P = tekanan tangki ; psi

rc = crown radius ; in [B&Y,T-5.7] C = faktor korosi ; in (diambil 1/8 in)

E = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint. faktor pengelasan, E = 0,8

f = stress allowable, bahan konstruksi stainless steel 316 maka f = 36000 psi [Perry 7ed,T.28-11]

P design = 49 psi th =



36000 0,8

 

0,1 49



114 49 885 , 0  

   + 0,125 = 0,297 in , digunakan t = 3/8 in

h = rc -

4 D rc

2 2 _

= 17,1 in = 1,43 ft

C a t r ID sf b icr OA A B

Perencanaan Alat Utama --- VI -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

7

2. PERENCANAAN JAKET PENDINGIN

Perhitungan Jaket :

Perhitungan sistem penjaga suhu : ( Kern , hal 719 ) Dari neraca panas : suhu yang dijaga = 120C

Q = 4552328,5166 kkal/jam = 18064796 Btu/jam Suhu masuk rata-rata = 120C = 248F

Suhu kenaikan reaksi = 200C = 392F

T = 392 – 248 = 144F

Kebutuhan air = 3035 kg/jam = 6691 lb/jam (appendix B) Densitas air = 62,43 lb/cuft (steam table)

Rate volumetrik steam =

cuft / lb jam / lb bahan bahan rate

 = 108 cuft/jam = 0,03 cuft/dt

Asumsi kecepatan aliran = 10 ft/dt [Kern, T.12, hal. 845] Luas penampang =

dt / ft dt / cuft aliran tan kecepa volumetrik rate

= 0,03 / 10 = 0,01 ft2

Luas penampang = /4 (D22 - D12)

dengan : D2 = diameter dalam jaket

D1 = diameter luar bejana = Di bejana + (2 x tebal)

= 10 + 2 ( 1/4 in  0,03 ft ) = 10,06 ft Luas penampang = /4 (D22 - D12)

0,01 = /4 (D22 – 10,06 2)

D2 = 10,07 ft

Spasi = 2

D D₂ ₁

=

2 ,06 10 10,07

= 0,005 ft = 0,06 in  3/16 in

Perencanaan Alat Utama --- VI -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

8

Perhitungan Tinggi Jaket :

UD = 200 (Kern, Tabel 8)

A = t U

Q

D 

=

144 200 18064796

 = 628 ft

2

A dished = 6,28 . Rc . h

Rc = 114 in = 9,5 ft H dish = 1,43 ft

= 6,28 x 9,5 x 1,43 = 85,3138 ft2 Ajaket = A shell + A dished

628 = ( . (10,07) . h ) + 85,3138 hjaket = 18 ft

Tinggi tangki = 20 ft

Perencanaan Alat Utama --- VI -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

9

3 .Perhitungan Sistem Sparger (Perforated Pipe)

Total rate massa = 9804,2143 kg/jam = 21614,3709 lb/jam

 campuran = 0,637 lb/cuft Rate volumetrik =

cuft / lb jam / lb densitas massa

= 33931,6 cuft/jam = 565,6 cuft/mnt

Berdasarkan Peter 4ed , fig. 14-2 , halaman 498 ,dengan asumsi aliran turbulen didapat : ID optimum = 10,1 in , maka digunakan pipa ukuran = 10 in sch. 40 Dari Foust , App. C-6a , didapatkan :

OD = 10,750 in

ID = 10,020 in = 0,835 ft A = ¼  Dp2 = 0,5474 ft2 Kecepatan aliran , V =

60 1 ft

cuft/menit

2  = 17,2 ft/dt

dengan :  = 0,0102 cp = 0,00000686 lb/ft.dt (berdasarkan sg bahan) NRe =

 

V D

= 1334255 > 2100

dengan NRe > 2100 untuk menentukan diameter sparger digunakan persamaan

6.3 dari Treybal halaman 141 : dp = 0,0233 x NRe–0,5

dengan : dp = diameter sparger ; ft d = diameter pipa (ID) ; ft

dp = 0,0233 x (NRe)–0,5 = 0,012 ft = 3,66 mm (1 ft = 304,8 mm)

[ukuran diameter (minimum) = 1,6 mm = 0,01 ft]

Untuk pemasangan sejajar atau segaris pada pipa, jarak interface ( C ) dianjurkan minimal menggunakan jarak 3 dp. maka C = 3 x 0,012 ft = 0,036 ft

Panjang pipa direncanakan 0,75 Diameter shell = 0,75 x 10 ft = 7,5 ft Posisi sparger direncanakan disusun bercabang 20.

maka banyaknya lubang =

C

Cabang Pipa

Panjang 

 4167 lubang

Jumlah lubang tiap cabang =

cabang ang lub Jumlah

 209 lubang tiap cabang

Perencanaan Alat Utama --- VI -

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

10

Spesifikasi :

Fungsi : Mereaksikan ethylene dan udara dengan katalis larutan HCl. Type : Silinder tegak, tutup dish, dilengkapi sparger dan jaket. Dimensi Shell :

Diameter Shell , inside : 10 ft Tinggi Shell : 20 ft Tebal Shell : ¼ in Dimensi tutup :

Tebal tutup atas (dished) : 3/8 in Tinggi Tutup atas : 1,43 ft Tebal tutup bawah (dished) : 3/8 in Tinggi Tutup bawah : 1,43 ft

Bahan konstruksi : Stainless steel 316 (Perry 7ed,T.28-11) Jaket Pendingin

Diameter jaket : 10,07 ft Tinggi jaket : 18 ft Jaket spacing : 3/16 in Tebal Jaket : 3/16 in Sistem Sparger

Type : Standard Perforated Pipe Bahan konstruksi : commercial steel

Diameter lubang : 3,66 mm Jumlah cabang : 20 buah Lubang tiap cabang : 209 buah Jumlah reaktor : 1 buah

VII - 1

---Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

BAB VII

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

VII.1. 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 instrumentasi tersebut, kegiatan maupun aktifitas tiap-tiap unit dapat tercatat kondisi operasinya sehingga sesuai dengan kondisi operasi yang dikehendaki, serta mampu memberikan tanda-tanda apabila terjadi penyimpangan selama proses produksi berlangsung.

Pada uraian diatas dapat disederhanakan 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 efisiensi yang telah

ditentukan dan kondisi proses tetap terjaga pada kondisi yang sama. 3. Membantu mempermudah pengoperasian alat.

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

Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~

---Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

2

Adapun variabel proses yang diukur dibagi menjadi 3 bagian, yaitu :

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

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

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

Yang harus diperhatikan didalam pemilihan alat instrumentasi adalah : - Level, Range dan Fungsi dari alat instrumentasi.

- Akurasi hasil pengukuran. - Bahan konstruksi material.

- Pengaruh yang ditimbulkan terhadap kondisi operasi proses yang berlangsung.

- Mudah diperoleh di pasaran.

- Mudah dipergunakan dan mudah diperbaiki jika rusak.

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

Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~

---Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

3

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

- Sebagai pembanding hasil pengukuran dengan kondisi yang ditentukan. - Melakukan perhitungan.

- Melakukan koreksi.

Alat instrumentasi otomatis ini dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu : 1. Sensing / Primary Element / Sensor.

Alat kontrol ini langsung merasakan adanya perubahan pada variabel yang diukur, misalnya temperatur. Primary Element

merubah energi yang dirasakan dari media yang sedang dikontrol menjadi sinyal yang bisa dibaca (misalnya dengan tekanan fluida). 2. Recieving Element / Elemen Pengontrol.

Alat kontrol ini akan mengevaluasi sinyal yang didapat dari sensing element dan diubah menjadi data yang bisa dibaca (perubahan data

analog menjadi digital), digambarkan dan dibaca oleh error detector. Dengan demikian sumber energi bisa diatur sesuai dengan perubahan-perubahan yang terjadi.

3. Transmitting Element.

Alat kontrol ini berfungsi sebagai pembawa sinyal dari sensing element ke receiving element. Alat kontrol ini mempunyai fungsi untuk merubah data bersifat analog (tidak terlihat) menjadi data

digital (dapat dibaca).

Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~

---Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

4

Disamping ketiga jenis tersebut, masih terdapat peralatan pelengkap yang lain, yaitu : Error Detector Element, alat ini akan membandingkan besarnya harga terukur pada variabel yang dikontrol dengan harga yang diinginkan dan apabila terdapat perbedaan alat ini akan mengirimkan sinyal error. Amplifier akan digunakan sebagai penguat sinyal yang dihasilkan oleh error detector jika sinyal yang dikeluarkan lemah. Motor Operator Sinyal Error yang dihasilkan harus diubah sesuai dengan kondisi yang diinginkan, yaitu dengan penambahan variabel manipulasi. Kebanyakan sistem kontrol memerlukan operator atau motor untuk menjalankan Final Control Element. Final Control Element adalah untuk mengoreksi harga variabel manipulasi.

Macam instrumentasi pada suatu perencanaan pabrik misalnya :

1. Flow Control ( F C )

Mengontrol aliran setelah keluar suatu alat. 2. Flow Ratio Control ( F R C )

Mengontrol ratio aliran yang bercabang.

3. Level Control ( L C )

Mengontrol ketinggian liquid didalam tangki 4. Weight Control ( W C )

Mengontrol berat solid yang dikeluarkan dari tangki 5. Pressure Control ( P C )

Mengontrol tekanan pada suatu aliran / alat 6. Temperature Control ( T C )

Mengontrol suhu pada suatu aliran / alat

Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~

---Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

5

Tabel VII.1. Instrumentasi pada pabrik

NO NAMA ALAT KODE INSTRUMENTASI

1. TANGKI ETHYLENE ( F - 110 ) ( PI ) 2. HEATER - 1 ( E - 111 ) ( TC ) 3. COMPRESSOR - 1 ( G - 112 ) ( FC ) 4. HEATER - 2 ( E - 113 ) ( TC ) 5. TANGKI HCl ( F - 120 ) ( LI ) 6. POMPA - 1 ( L - 121 ) ( FC ) 7. SILO KATALIS ( F - 130 ) ( WC ) 8. REGENERATOR ( Q - 131 ) ( TC , LC ) 9. POMPA - 2 ( L - 132 ) ( LC ) 10. REAKTOR ( R - 210 ) ( TC ) 11. FLASH DRUM ( D - 211 ) ( LC ) 12. POMPA - 3 ( L - 212 ) ( FC ) 13. COOLER ( E - 213 ) ( TC ) 14. KOLOM SCRUBBER ( D - 220 ) ( FC, LC ) 15. POMPA - 4 ( L - 221 ) ( LC ) 16. EXCHANGER ( E - 222 ) ( TC ) 17. COMPRESSOR - 2 ( G - 223 ) ( PC , FRC ) 18. KOLOM DISTILASI - 1 ( D - 230 ) ( TC , PI, LC ) 19. KOLOM DISTILASI - 2 ( D - 240 ) ( TC , PI, LC ) 20. CONDENSER ( E - 241 ) ( TC ) 21. AKUMULATOR ( F - 242 ) ( LI ) 22. POMPA - 5 ( L - 243 ) ( FRC ) 23. POMPA - 6 ( L - 244 ) ( LC ) 24. TANGKI ACETALDEHYDE ( F - 310 ) ( PI )

Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~

---Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

6

VII.2. Keselamatan Kerja

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

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

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

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

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

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

Instrumentasi & Keselamatan Kerja --- VII ~

---Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

7

VII.2.1. Bahaya Kebakaran A. Penyebab kebakaran.

- Adanya nyala terbuka (open flame) yang datang dari unit utilitas, workshop

dan lain-lain.

- Adanya loncatan bunga api yang disebabkan karena korsleting aliran listrik seperti pada stop kontak, saklar serta instrument lainnya.

B. Pencegahan.

- Menempatkan unit utilitas dan unit pembangkitan cukup jauh dari lokasi proses yang dikerjakan.

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

- Memasang kabel atau kawat listrik di tempat-tempat yang terlindung, jauh dari daerah yang panas yang memungkinkan terjadinya kebakaran.

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

C. Alat pencegah kebakaran.

- Instalasi permanen seperti fire hydrant system dan sprinkle otomatis.

- Pemakaian portable fire-extinguisher bagi daerah yang mudah dijangkau bila terjadi kebakaran. Jenis dan jumlahnya pada perencanaan pabrik ini dapat dilihat pada tabel VII.1.

- Untuk pabrik ini lebih disukai alat pemadam kebakaran tipe karbon dioksida. - Untuk bahan baku yang mengandung racun, maka perlu digunakan kantong-kantong udara atau alat pernafasan yang ditempatkan pada daerah-daerah strategis pada pabrik ini.

XII - 1

---Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

BAB XII

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

Dalam memenuhi kebutuhan dalam negeri akan acetaldehyde, Indonesia masih mengimpor acetaldehyde dari beberapa negara. Di lain pihak, Indonesia mempunyai bahan baku yang tersedia. Sehingga pendirian pabrik acetaldehyde dengan mempunyai masa depan yang baik.

XII.1. Pembahasan

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

Pasar

Kebutuhan dalam negeri akan acetaldehyde 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.

Lokasi

Lokasi pabrik terletak di daerah Industri yaitu Manyar , Gresik. Lokasi ini dekat dengan pelabuhan laut Tanjung Perak. Untuk kebutuhan transportasi udara, kota Manyar , Gresik dekat dengan Bandara Udara Internasional Juanda. Hal ini akan memudahkan dalam transportasi bahan baku maupun produk. Maka pemilihan lokasi di daerah Manyar , Gresik dapat diterima.

Pembahasan dan Kesimpulan --- XII ~

---Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

2

Teknis

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

Analisa Ekonomi :

* Massa Konstruksi : 2 Tahun

* Umur Pabrik : 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 26.893.696.000 * Working Capital Investment (WCI) : Rp. 45.306.570.000 * Total Capital Investment (TCI) : Rp. 72.200.266.000 * Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 61.663.252.000 * Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 4.403.444.000

- Steam = 92.976 lb/hari

- Air pendingin = 189 M3/hari

- Listrik = 3.960 kWh/hari

- Bahan Bakar = 1.368 liter/hari

* Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 181.226.770.000 * Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 210.243.754.000 * Bunga Bank (Kredit Investasi Bank BRI) : 13%

* Internal Rate of Return : 18,82%

* Rate On Investment : 20,64%

* Pay Out Periode : 4,5 Tahun

* Break Even Point (BEP) : 30%

Pembahasan dan Kesimpulan --- XII ~

---Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Teknik Kimia - UPN

3

XII.2. Kesimpulan

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

Kapasitas : 30.000 ton/tahun

Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas Sistem Organisasi : Garis dan Staff

Jumlah Karyawan : 182 orang

Sistem Operasi : Continuous

Waktu Operasi : 330 hari/tahun ; 24 jam/hari Total Investasi : Rp. 72.200.266.000

Pay Out Periode : 4,5 tahun

Bunga bank : 13%

Internal Rate of Return : 18,82% Rate on Investment : 20,64%

Break Even Point : 30%

1

DAFTAR PUSTAKA

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

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.

Brady,G.S. , “Material Handbook ” ; 10 ed, John Wiley & Sons Inc. ; New York.

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.

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

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

Harriot, P , 1964 , ” Process Control” , TMH ed , McGraw Hill Book Company Inc. , New Delhi

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

Hougen, O.A. , Watson, K.M. , 1954, “ Chemical Process Principles “ , part 1 , 2nd ed. , John Wiley & Sons Inc,New York

Hugot,E , 1972, “Handbook Of Cane Sugar Engineering” , 2ed p. 490 , Elsevier Publishing Company, Amsterdam.

2

James, H.C. , 1987 ; “Phosphate Manual “; Greenwich Connecticut; USA

Johnstone, S.I. ,1961, “Minerals for The Chemical & Allied Industries”, 2 ed , John Wiley & Son , New York.

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

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.

Koppel, L , 1965 , ”Process Systems Analysis and Control” , Int ed , McGraw Hill Book Company Inc. , New York.

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

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.

Maron, Lando , 1974 , ”Fundamentals of Physical Chemistry” , Int ed , Macmillan Publishing Co. Inc. , New York.

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

McKetta ,Cunningham, W.A., “Encyclopedia Of Chemical Proccessing And Design ”,Vol 14 , Marcell Dekker Inc. New York.

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.

3

Petter ,M.S, Timmerhaus,K.D., 1959 , “Plant Design and Economi for

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

Rase , H.F. , 1957 , “Project Engineering of Process Plant” , John Wiley & Sons Inc,N.Y.

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

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

Sugiharto, 1987 , “Dasar-Dasar Pengelolaan Air Limbah” , cetakan pertama Universitas Indonesia Press, Jakarta.

Syamsuddin , 1994 , “Manajemen Keuangan Perusahan” , 2 ed , Raja Grafindo Persada , PT , Jakarta

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.

Van Winkle, M., 1967 , “Distillation” , McGraw-Hill Book Company, NY.

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.

Internet :

http://www.curryhydrocarbons.ca : CE Plant Cost Index on-line, Mei 2006