BAB I PENDAHULUAN
2.7 Metode dalam Penentuan Jumlah Stage
2.7.2 McCabe-Thile Method
Garis operasi metode McCabe-Thile didasarkan pada representasi materi persamaan keseimbangan sebagai garis operasi pada diagram y-x.
Garis-garis dibuat lurus dengan diasumsikan constant molar overflow. Yang mana untuk menghilangkanya memerluka energi yang seimbang. Pada fase cair aliran diasumsikan konstan antara tray ke tray lainya disetiap sectionya dari kolom antara feed masuk dengan produknya. Jika kecepatan alir dari liquid konstan maka kecepatan alir dari vapour juga konstan. Dan proses didalamnya yaitu adiabatik.(Doherty.M.F, dkk 8th edition, 1976 :13.18) 1. Hukum Raoult
Pada distilasi multikomponen, hukum Raoult digunakan untuk menentukan komposisi fasa uap dalam keadaan setimbang dengan fasa liquidnya. Persamaan dibawah ini untuk kondisi ideal solution.
(Geonkoplis.C.J, dkk. 3th edition, 1993 :640) 2. Thermal kondisi umpan masuk (q)
Thermal kondisi umpan masuk dapat dikategorikan menjadi lima jenis, yaitu :
Bila Digambar dalam diagram posisi dari q line adalah sebagai berikut.
Gambar 2.2 kelima gambar q line. (1) superheated vapor feed, (2)saturated vapor feed, (3)partially vaporized feed,
(4)saturated liquid feed, and (5)subcooled liquid feed.
(sumber :Doherty.M.F, dkk. 8th edition, 1976 :13.19) Kolom destilasi dibagi menjadi dua bagian, yaitu : rectifiying section dan stripping section.
a. Rectifying Section
Rectifying section adalah bagian atas dari feed masuk pada kolom destilasi. dimana fraksi ringan yang kaya akan fase gas naik ke atas kolom destilasi.
Gambar 2.3 Rectifying Section
(sumber : Doherty.M.F, dkk. 8th edition, 1976 :13.18)
15
b. Stripping Section
Stripping section adalah bagian bawah dari feed masuk pada kolom destilasi. Dimana fraksi berat yang kaya akan fase cair turun ke bawah kolom destilasi.
Gambar 2.4 Stripping Section
(sumber : Doherty.M.F, dkk. 8th edition, 1976 :13.18) 3. Lokasi Feed masuk
Lokasi feed masuk menunjukkan umpan masuk pada stage keberapa saat terjadi proses pemisahan di kolom destilasi. lokasinya sendiri berada diantara XB dan XD. (Doherty.M.F 8th edition, 1976 :13.22)
4. Minimum Stage
Ada dua kondisi untuk menentukan jumlah minimum stage dimana kondisi pertama saat terjadi total refluks tanpa adanya umpan masuk atau produk dan minimum refluks pada dua system dari normal volatility. (Doherty.M.F 8th edition, 1976 :13.22)
Gambar 2.5 Stage Minimum pada Operasi Total Refluks tanpa Adanya Umpan Masuk dan Produk
(sumber : Doherty.M.F, dkk. 8th edition, 1976 :13.23)
Gambar 2.6 Refluk Minimum pada Dua Sistem Dari Normal Volatility
(sumber :Doherty.M.F, dkk. 8th edition, 1976 :13.23) 2.7.3 Pochan-Savarist Grapical Method
Digunakan dalam pemisahan dua komponen, yang mana dalam pembuatan grafik ini memerlukan data entalphy molar dan fasa vapour dan liquid. Dalam pembuatan grafik berdasarkan nilai entalphynya ada beberapa hal yang harus diperhatikan :
1. Kapasitas panas dengan fungsi temperature, komposisi dan tekanan;
17
2. Kalor campuran dengan fungsi temperature dan komposisi;
3. Kalor laten penguapan dengan fungsi komposisi dan tekanan atau temperature dan
4. Titik gelembung dengan fungsi komposisi dan tekanan. (Winkle, Matthew Van. 1967 : 266)
18
BAB III
METODOLOGI TUGAS AKHIR
Pada pelaksanaan tugas akhir, mahasiswa diharapkan mampu melakukan studi kasus yaitu mengangkat suatu kasus yang dijumpai di tempat tugas akhir menjadi suatu kajian sesuai dengan bidang keahlian yang ada ataupun melakukan pengamatan terhadap suatu proses atau alat untuk kemudian dikaji sesuai dengan bidang keahlian yang dimiliki.
3.1 Pendahuluan
Pelaksanaan kerja praktek dan tugas akhir dilaksanakan di PT. Sintas Kurama Perdana, yang dilaksanakan selama dua bulan terhitung dari tanggal 07 Januari 2020 sampai 07 Maret 2020. Adapun kegiatan yang dilakukan selama berada di pabrik tersebut adalah
3.1.1Pengenalan Perusahaan
Minggu pertama diisi tentang pengenalan perusahaan, mulai dari bangunan perusahaan, sejarah perusahaan, teknologi yang digunakan, bahan baku, produk dan bagian-bagian yang ada diperusahaan.
3.1.2 Orientasi Lapangan
Saat mingku ke-dua, dijelakan tentang proses produksi, menganalisa jalannya proses dan melihat langsung jalanya proses dilapangan. Minggu ke-tiga, saya meilihat proses pengujian sampel di laboratorim, pengenakan dengan bagian control room dan menganalisa jalannya proses di control room. Minggu ke-empat diisi dengan pengenalan lebih jelas tentang kinerja alat-alat proses. Minggu ke-lima dengan mengambil data yang diperlukan
19
dalam penyusunan laporan dan menganalisis data tersebut. Minggu ke-enam mengolah data dan melakukan konsultasi terhadap data tersebut. Minggu ke-tujuh menyusun laporan. Minggu ke-delapan melakukan kunjungan kebagian pemiliharaan, pemasaran, kantor, Gudang dan pengemasan.
3.2 Pengambilan Data
Adapun metode yang dilakukan dalam pengambilan data, adalah sebagai berikut.
3.2.1 Metode Observasi
Pengambilan data dilakukan secara langsung ke bagian control room dengan melihat log sheet berupa data kondisi operasi di unit metil format dan kebagian laboratorium dengan laporan pengecekan harian berupa pengecekan sempel apakah sesuai dengan standar atau tidak.
3.2.2 Metode Wawancara
Data - data diperoleh dari konsultasi langsung dengan pembimbing lapangan, manager produksi, operator bagian produksi dan pegawai yang ada disana. Pertanyaan yang diajukan berdasarkan kebutuhan data kerja praktek dan tugas akhir. Adapun pertanyaan yang pernah ditanyakan adalah :
1. Bagaimana proses keseluruhan dari pabrik asam formiat PT Sintas Kurama Perdana? Untuk mengetahui proses fisika dan proses kimia yang digunakan dalam menghasilkan asam formiat.
2. Bagaimana cara menghilangkan garam katalis yang merupakan inhibitor di dalam proses? Karena garam katalis jika tidak dihilangkan dapat
menghambat pemisahan dari metil format dan methanol, serta dapat menurunkun kinerja dari kolom destilasi AT-360
3. Bagaimana mekanisme destilasi di kolom 360? Kondisi operasi AT-360? Untuk mengetahui bagaimana proses pemisahan antara metil format dan methanol dikolom destilasi AT-360 dan untuk menghitung berapa jumlah stage kolom destilasi menggunakan metode McCabe Thile.
3.2.3 Metode Study Literature
Merupakan data tentang proses pembentukan asam formiat, destilasi vacum dan proses kimia yang diperoleh dari buku, jurnal, dan website sebagai bahan tambahan dalam penyusunan proposal yang berkaitan dengan tema yang diambil. PPT OTK 2 tentang Destilasi, Buku Desain Sistem Instrumentasi Proses Distilasi Fraksinasi Batch Berbasis, , Buku Perry’s Chemical Enggineers Edisi ke-8 section 13 tentang Destilasi, , Buku Neraca Massa dan Neraca Energi, Buku Transport Processes and Unit Operations 8th edition, Buku Handbook of Toxic and Hazardous Chemical and Carcinogens 5th edition. Buku The Yaws Handbook of Physical Properties for Hydrocarbons and Chemicals. Jurnal Formic Acid, Jurnal Rancang Bangun Alat Konversi Air Laut menjadi Air Minum dengan Proses Destilasi Sederhana Menggunakan Pemanas Elektrik.
3.3 Pengolahan Data
Metode pelaksanaan yang dilakukan selama Tugas Akhir, meliputi:
21
3.3.1 Menghitung Neraca Massa Dikolom Destilasi (AT-360) 1. Menghitung Neraca Massa Total
M1 + M2 = M3 + M4………..Persamaan 3.1 (Wuryanti S, 2016: 22)
2. Menghitung Neraca Komponen
X1.M1 + X2.M2 = X3.M3 + X4.M4 ……… Persamaan 3.2 (Wuryanti S, 2016: 23)
3.3.2 Menentukan Jumlah Stage dan Lokasi Feed Masuk 1. Menentukan tekanan parsial ;
Log 10 P =
……….. Persamaan 3.3
(Doherty.M.F, dkk. 8th edition, 1976: 13-14) Ket :
2. Mencari nilai X dan Y, menggunakan hokum Raoult Y =
……… Persamaan 3.4
(Geankoplis.C.J, dkk. 3th edition, 1993:640) Ket :
Y = Sumbu y
Pa = Tekanan parsial komponen a (mmHg)
Xa = Fraksi a
Ptot = Tekanan Total (mmHg)
3. Membuat diagram kesetimbangan X dan Y;
4. Menyususn neraca massa;
5. Plot nilai XD,XF,XB pada diagram kesetimbangan X dan Y;
6. Mencari q line;
q = ………. Persamaan 3.5
(Doherty.M.F, dkk 8th edition, 1976 :13-19) ket :
q = q line
L’ = Laju alir bottom (Kg/jam)
L = Laju alir recycle destilat (Kg/jam) F = laju alir feed masuk (Kg/jam) y =
……. ……….Persamaan 3.6
(Doherty.M.F, dkk 8th edition, 1976 :13-19) ket :
y = sumbu Xq q = nilai q line
Xf = fraksi ringan di feed masuk
7. Plot nilai X dan Y yang diperoleh dari q line;
8. Menghitung nilai (L/V) minimal;
23
(L/V) min =
……….. Persamaan 3.7
(Geankoplis.C.J, dkk. 3th edition, 1993:660) 9. Menghitung nilai (L/V)
L/V = (1,2to 1,5) . (L/V) min……….. Persamaan 3.8 (Geankoplis.C.J, dkk. 3th edition, 1993:660)
10. Menghitung nilai (D/V) V = L + D
= + ……….. Persamaan 3.9 (Geankoplis.C.J, dkk. 3th edition, 1993:652)
11. Hitung seksi rectifiying;
y = ………. Persamaan 3.10 (Doherty.M.F, dkk 8th edition, 1976 :13-18)
Ket:
y = sumbu y rectifiying
L = Laju alir recycle destilat (Kg/jam) D = Laju alirr produk destilat (Kg/jam) V = Laju alir recycle reboiler (Kg/jam) 12. Satukan garis q line, rectifying dan stripping 13. Menghitung jumlah stage.
14. Menentukan letak feed masuk
Gambar 3.1 Diagram Alir Metode Observasi Pengambilan Data
Physical propertis fluida
Laju alir feed
Tekanan kolom
Gambar persamaan grafik X dan Y
Tekanan parsial
q line
Temperature operasi
Jumlah stage kolom
Neraca massa kolom
Letak feed masuk fluida
Studi Literatur
Selesai Mulai
25
BAB IV
GAMBARAN UMUM PERUSAHAAN
4.1 PT Sintas Kurama Perdana
PT Sintas Kurama Perdana adalah produsen asam formiat pertama dan satu-satunya di Asia Tenggara yang beralamat di Kawasan Industri Kujang Cikampek (KIKC) Jl. Jend A. Yani no 39 PO Box 66 Dawuan Cikampek 41373, Karawang, Jawa Barat, Indonesia. Pabrik asam formiat dibangun dengan tujuan untuk memenuhi kebutuhan pasar asam formiat didalam negeri yang sebelumnya sangat tergantung pada produk impor.
Pabrik asam formiat dibangun dengan cara swakelola yang seluruh kegiatan proyek mulai enginrreing dan star-up dikelola sendiri tanpa menunjuk kontraktor utama, hal ini sejalan dengan pengarahan pemerintah untuk mengoptimalkan tenaga ahli dalam negeri, khususnya yang dimiliki oleh PT Pupuk Kujang selaku pemegang saham dan pemasok utama bahan baku.
PT Sintas Kurama Perdana memproduksi asam formiat dengan menggunakan teknologi yang sudah maju sehingga mampu menghasilkan produk dengan kualitas prima untuk memasok kebutuhan dunia dan industry di Indonesia, seperti industri kulit, tekstil, karet, bahan pembersih, farmasi dan lain-lain.
4.2 Logo, Visi dan Misi Perusahaan 4.2.1 Logo Perusahaan
Gambar 4.1 Logo Perusahaan (sumber : PT. Sintas Kurama Perdana) 4.2.2 Visi
Menjadi perusahaan yang unggul dan terpercaya di bidang Industri Kimia dan Trading.
4.2.3 Misi
1. Memproduksi asam formiat yang berkualitas tinggi, kompetitif, ramah lingkungan dan mengutamakan kepuasan pelanggan;
2. Memasarkan produk kimia unggulan yang dibutuhkan pelanggan untuk mengembangkan perusahaan dan
3. Mengembangkan produk diversifikasi untuk meningkatkan nilai tambah bagi perusahaan dan dapat mensejahterakan karyawan serta stake holderlainnya.
27
4.2.4 Nilai-nilai
Integritas, Profesionalisme, Kejujuran, Konsisten dan Kepemimpinan.
4.2.5 Motto
SUCCESS (Smile, Useful, Commitment, Creative, Enthuasiasm, Smart and Sinergy).
4.3 Manajemen Perusahaan
Susunan organisasi yang diterapkan di PT. Sintas Kurama Perdana adalah struktur organisasi garis. Pada struktur organisasi garis setiap bagian-bagian utama dipimpin langsung oleh jajaran direksi yang terdiri dari satu orang Direktur Utama dan satu orang Direktur Komersil.
Pembagian struktur organisasi PT. Sintas Kurama Perdana adalah sebagai berikut:
1. Pimpinan (direksi)
Direksi memiliki wewenang dan tanggung jawab tertinggi dalam struktur organisasi PT. Sintas Kurama Perdana. Direksi berwenang dan bertanggung jawab terhadap kelangsungan hidup perusahaan dan pemeliharaan karyawan. Berdasarkan RUPS, direksi memiliki masa jabatan selama lima tahun. Dewan direksi terdiri atas:
a. Direktur Utama
Direktur utama dibantu oleh staf direksi dan departemen teknik dan produksi serta dibantu oleh satuan pengawasan intern dan bagian personalia.
b. Direktur Komersil
Direktur komersil dibantu oleh departemen komersil dan ditunjang oleh bagian akuntansi, bagian keuangan, bagian pengadaan, bagian penjualan, dan bagian promosi.
2. Pembantu pimpinan
Pembantu pimpinan bertugas membantu pimpinan dalam bidang operasional pabrik. Unsur ini terdiri dari Departemen Teknik dan Produksi, staf direksi, dan Departemen Pemasaran.
3. Bagian operasional
Unsur ini bertugas menjaga kelancaran operasi dan kondisi yang optimum dalam proses produksi. Bagian operasional terbagi lagi menjadi beberapa bagian, diantaranya adalah sebagai berikut:
a. Bagian operasi, yang meliputi empat kelompok seksi shift operasi.
b. Bagian inspeksi dan perencanaan, yang meliputi seksi pengawasan proses, seksi inspeksi teknik, dan seksi perencanaan teknik.
c. Bagian pemeliharaan, yang meliputi seksi pemeliharaan umum, seksi listrik dan instrumentasi, serta seksi mekanik dan perpipaan.
d. Bagian pergudangan, yang meliputi seksi gudang suku cadang dan seksi gudang produk
29
4. Bagian komersil
Bagian ini merupakan penunjang bagi kelancaran operasional dan produksi di dalam pabrik, serta mengurus masalah jual beli dengan konsumen. Bagian komersil terbagi lagi menjadi beberapa bagian, diantaranya adalah sebagai berikut:
a. Bagian akuntansi, yang meliputi seksi akuntansi biaya dan seksi akuntansi umum.
b. Bagian keuangan, yang meliputi seksi perbendaharaan dan anggaran serta perpajakan dan penagihan.
c. Bagian pengadaan, yang meliputi seksi pembelian dan seksi
5. Unsur penunjang
Unsur penunjang membantu berlangsungnya kegiatan operasional dan produksi di pabrik maupun perusahaan. Unsur penunjang terdiri atas:
a. Satuan pengawasan intern, yang meliputi seksi pengawasan keuangan dan seksi pengawasan operasional.
b. Bagian personalia dan umum, yang meliputi seksi personalia dan seksi umum.
4.4 Teknologi dan Proses
Dalam proses produksi, teknologi yang digunakan, yaitu : Proses pemurnian gas CO : KTI Cosorb, Netherland. Proses produksi asam formiat : Kemira Oy, Finlandia
Bahan baku utama untuk pembuatan asam formiat yaitu gas CO (Carbon Monoksida) dipasok dari PT Pupuk Kujang Cikampek, selain bahan utama juga untuk utilitas seperti Listrik, Steam dan air bersih juga dipasok dari PT Pupuk Kujang
4.5 Produk
Kapasitas Produksi di PT Sintas Kurama Perdana sendiri adalah sebesar 11.000 ton per tahun. Adapun produk yang dihasilkan dari PT Sintas Kurama Perdana adalah :
PT Sintas Kurama Perdana selain menyediakan produk utama Asam Formiat 85%,90%dan 94%,juga menyediakan produk dan jasa lainnya, seperti :
1. Formic Acid 85%
a) Spesifikasi :
1) Kadar Formic Acid 85%
2) Bentuk Cair
3) Specific Gravity (SG) b) Kandungan :
1) Formic Acid as HCOOH 85% (min) 2) Iron (Fe) 5 ppm (maks)
30
1) Jerrycan 25 Kg, warna Abu-abu 2) IBC 1000 Kg
3) Mobil Tangki 2. Formic Acid 90%
a) Spesifikasi :
1) Kadar Formic Acid 90%
2) Bentuk Cair
3) Specific Gravityy (SG) b) Kandungan :
1) Formic Acid as HCOOH 90% (min) 2) Iron (Fe) 5 ppm (maks)
3) Lead (Pb) 5 ppm (maks)
1) Jerrycan 25 Kg, warna Biru 2) Botol 600 ml
3) IBC 1000 Kg 4) Mobil Tangki 3. Formic Acid 94%
a) Spesifikasi :
1) Kadar Formic Acid 94%
2) Bentuk Cair
3) Specific Gravityy (SG) b) Kandungan :
1) Formic Acid as HCOOH 94% (min)
32
2) Iron (Fe) 5 ppm (maks) 3) Lead (Pb) 5 ppm (maks) 4) Sulfate (SO4) 10 ppm (maks) 5) Chloride (Cl) 20 ppm (maks) c) Penggunaan :
1) Industri Textile 2) Pakan Ternak 3) Industri Kulit 4) Bahan Pembersih 5) Farmasi
6) Pengeboran Minyak 7) Dll
d) Kemasan
1) Jerrycan 25 Kg, warna Hitam 2) IBC 1000 Kg
3) Mobil Tangki 4. Jasa (Services) :
a) Servicing equipment factory b) Chemical cleaning
c) Mechanical cleaning
33
BAB V
HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1 Spesifikasi Alat
Gambar 5.1 Kolom Destilasi AT-360 (sumber : PT Sintas Kurama Perdana) Tabel 5.1 Keterangan Kolom Destilasi
No Keterangan No. Keterangan
1 feed masuk 8 relief valve
2 ke reboiler AB-364 9 level gauge 3 dari reboiler AB-364 10 level transmitter 4 ke kondensor AG-366 11 temperature element 5 dari kondensor AG-366 12 Pressure transmitter
6 LME 13 Pressure switch
7 GNI
(sumber : PT Simtas Kurama Perdana)
34
Sesuai dengan operating manual alat Kolom Destilasi AT-360, spesifikasi Kolom Destilasi yang di aplikasikan adalah :
Item number = AT-360
Fluida = Metil Format dan Metanol Spesific gravity = 785 kg/m3
Operating temperature = 53/85 °C Operation Preasure = 1 kg/cm2.g Jumlah tray = 40 valve tray Material = Carbon steel Dimensi = 914 x 18930 (mm) 5.2 Data Kolom Destilasi AT-360
Sesuai dengan data operating manual pada tanggal 15 januari 2020 alat Kolom Destilasi AT-360, spesifikasi fluida yang di aplikasikan dalam Kolom Destilasi :
5.2.1 Data Antoine Number Fluida
Tabel 5.2 Antoine Number Fluida
Keterangan A B C T min T max
HCOOCH3 7,265 1178,190 236,959 -99,000 214,050 CH3OH 8,091 1582,910 239,096 -97,680 239,430 (sumber : Doherty.M.F, dkk. 8th edition, 1976: 13-14)
5.2.2 Data Fluida Kolom Destilasi AT-360
Tabel 5.3 Data Fluida Kolom Destilasi AT-360
Keterangan Data Satuan
Laju alir umpan masuk 16,485 Kg/jam
Laju alir produk bottom 14,994 Kg/jam Laju alir reboiler ke kolom 8,34 Kg/jam
Mr HCOOCH3 60 gr/mol
Mr CH3OH 32 gr/mol
Fraksi HCOOCH3 di feed masuk 0,0958 Fraksi HCOOCH3 di destilat 0,958
Refluks Ratio 3
(sumber : PT Sintas Kurama Perdana)
5.2.3 Kondisi Operasi di Kolom Destilasi AT-360
Tabel 5.4 Kondisi Operasi di Kolom Destilasi
Keterangan Data Satuan
Tekanan Operasi 0,972 Bar
Temperatur seksi stripping 86,6 °C
Temperatur seksi feed 85 °C
Temperatur seksi rectifying 34,4 °C
Level fluida 77,9 %
(sumber : PT Sintas Kurama Perdana)
36
5.3 Neraca Massa di Kolom Destilasi (AT-360)
Perhitungan neraca massa dikolom destilasi (AT-360), menggunakan data yang diambil pada tanggal 15 januari 2020. Adapun gambaran diagram alir pada kolom destilasi (AT-360) adalah sebagai berikut :
Gambar 5.2 Flow Diagram Kolom Destilasi AT-360 (sumber: PT Sintas Kurama Perdana)
Tabel 5.5 Keterangan Flow Diagram Kolom Destilasi
Kode Keterangan Kode Keterangan
AT-360 kolom destilasi V Output seksi rectifiying
AG-366 Kondensor L Refluks
AB-364 Reboiler B Produk bottom
F Feed masuk V’ Output seksi bottom
D Produk destilat L’ Output reboiler
XF Fraksi feed masuk XL Fraksi refluks XD Fraksi produk destilat XL’ Fraksi output reboiler XV Fraksi output seksi
rectifiying
XV’ Fraksi output seksi bottom XB Fraksi produk bottom
(sumber : PT Sintas Kurama Perdana) 5.3.1 Perhitungan Neraca Massa Total
F = D + B
D = F - B
D = 16,485 - 14,994 D = 1,492
5.3.2 Menghitung Neraca Komponen di Seksi Rectifiying 1. Menghitung fraksi CH3OH
XD HCOOCH3 + XD CH3OH = 1
0,958 + XD CH3OH = 1
XD CH3OH = 0,042 kg/jam
38
2. Menghitung laju alir HCOOCH3
VD HCOOCH3 = XD HCOOCH3 X D
5.3.3 Menghitung Neraca Komponen di Seksi Stripping 1. Menghitung fraksi HCOOCH3
XB HCOOCH3 + XB CH3OH = 1
XB HCOOCH3 + 0,99 = 1
XB HCOOCH3 = 0,01 2. Menghitung laju alir HCOOCH3
VB HCOOCH3 = XB HCOOCH3 X B
5.3.4 Komponen HCOOCH3
1. Menghitung laju alir HCOOCH3 di seksi feed masuk VF HCOOCH3 = VD HCOOCH3 + VB HCOOCH3
= 1,429 + 0,150
= 1,579
5.3.5 Menghitung Neraca Komponen di Feed Masuk 1. Menghitung laju alir CH3OH
VF HCOOCH3 + VF CH3OH = F 1,579 + VF CH3OH = 16,485
VF CH3OH = 14,906 2. Menghitung fraksi HCOOCH3
XF HCOOCH3 =
XF HCOOCH3 =
XF HCOOCH3 = 0,0958
3. Menghitung fraksi CH3OH
XF HCOOCH3 + XF CH3OH = 1
0,0958 + XF CH3OH = 1
XF CH3OH = 0,9042 kg/jam
kg/jam
40
5.3.6 Menghitung Neraca Komponen di Reboiler 1. Menghitung fraksi HCOOCH3
XV HCOOCH3 + XV CH3OH = 1
XB HCOOCH3 + 0,99 = 1
XV HCOOCH3 = 0,01 2. Menghitung laju alir HCOOCH3
VV HCOOCH3 = XV HCOOCH3 X V’
Untuk membuat grafik fungsi x dan y terlebih dahulu mencari nilai dari sumbu x dan sumbu y, menggunakan nilai dari antoine number fluida dan tekanan operasi pada kolom destilasi AT-360. Dari hasil perhitungan tersebut didapatkan hasil sebagai berikut :
Tabel 5.6 Nilai Sumbu x dan Sumbu y
x 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 y 0 0,262 0,455 0,599 0,708 0,790 0,854 0,904 0,943 0,975 1 (sumber : lampiran 2)
kg/jam
kg/jam
5.5 Menentukan Jumlah Stage
Dalam menentukan jumlah stage menggunakan metode McCabe Thile. Metode McCabe Thile diasumsikan kondisi prosesnya adiabatis dan constan molar overflow (CMO). Ada beberapa tahap dalam menentukan jumlah stage, berikut adalah penjabaranya :
1. Menghitung laju alir refluks (L)
Nilai R = 3 didapat dari data design kolom destilasi yang terdapat di PT Sintas kurama perdana, dimana R = L/D.
= 3
L = 3 x D
= 3 x 25,772
= 77,315
2. Menghitung laju alir output bottom (L’)
Untuk menghitung nilai L’ dapat dilihat dari laju alir seksi dikolom destilasi. Nilai q dicari dengan menggunakan persamaan 5.
q =
mol/jam
mol/jam
42
Nilai xq dicari untuk mengetahui letak dari garis q line itu berada.
Untuk mencari nilainya dapat menggunakan persamaan 6.
Y =
Tarik garis qline hingga berpotongan dengan garis diagonal.
Kemudian menentukan nilai xq dan yq dari titik potong tersebut. xq=
0,175 dan yq= 0,411.
6. Menghitung nilai (L/V) min
Untuk menghitung nilai (L/V) min menggunakan persamaan 7.
L min
7. Menghitung nilai L/V
Nilai L/V dicari untuk nantinya digunakan dalam mencari nilai dari yR-intercept. Nilainya L/V dapat dicari menggunakan persamaan 8.
L = 1,2 x L min
8. Menghitung nilai (D/V)
Nilai D/V dicari untuk nantinya digunakan dalam mencari nilai dari yR-intercept. Nilainya D/V dapat dicari menggunakan persamaan 9.
V = L + D
9. Menghitung nilai yR-intercept
yR-intercept digunakan untuk di masukkan kedalam grafik, untuk menghitung jumlah stage. Mencari nilai yR-intercept dapat menggunakan persamaan 10.
Didapat titik yR intercept (0;0,154).
44
10. Menghitung jumlah stage dan lokasi feed masuk
Tujuan dari membuat grafik ini adalah untuk mencari berapa jumlah stage dan lokasi feed masuk pada kolom destilasi menggunakan metode McCabe Thile. Untuk menggambar grafiknya dengan cara menggambar garis kesetimbangan yang didapatkan dari nilai antoine, kemudian memasukkan nilai dari XD,XF dan XB, setelah itu membuat garis q-line, plot garis yR intercept, menarik garis lurus dari titik XD ke titik yR intercept, perpetongan garisnya dengan garis q line ditarik lurus ke titik XB, setelah itu membuat garis seperti anak tangga dalam garis kesetimbangan dan yR intercept. Jumlah anak tangga yang didapat adalah jumlah stage yang dibutuhkan, dan letak feed masuk dapat dilihat dengan stage ke berapa yang dilalui garis q-line.
Gambar 5.3 Grafik Fungsi Menentukan Jumlah Stage dan Lokasi Feed masuk
(sumber : lampiran 2)
Dari hasil membuat grafik didapatkan jumlah stage sebanyak 10 stage dengan feed masuk berada di stage ke 5.
46
5.6 Menghitung Jumlah Stage dan Lokasi Feed Masuk Berdasarkan Fraksi HCOOCH3 di Seksi Destilat Harian
Dari perhitungan menggunkan metode McCabe Thile didapatkan hasil data sebagai berikut :
Tabel 5.7 Hasil Perhitungan untuk Menentukan Jumlah Stage Harian Keterangan 15/01/20 16/01/20 17/01/20 18/01/20 19/01/20 Satuan
F 492,132 492,357 492,654 492,091 492,284 mol/jam
(sumber : lampiran 2)
5.7 Hubungan antara Fraksi HCOOCH3 di Destilat dengan Jumlah Stage
Grafik 5.1 Hubungan antara Fraksi HCOOCH3 di Destilat dengan Jumlah Stage
(sumber: lampiran 2)
Dari grafik diatas diketahui dengan nilai fraksi destilat berpengaruh terhadap jumlah stage. Hal itu dapat diketahui dimana nilai fraksi HCOOCH3 destilat yang semakin besar maka membutuhkan jumlah stage yang lebih banyak. Tekanan uap suatu cairan akan meningkat seiring dengan bertambanya temperatur, dan titik dimana tekan uap sama dengan tekanan eksternal cairan disebut sebagai titk didih. Proses pemisahan campuran cairan biner A dan B menggunakan distilasi dapat dijelaskan dengan hukum Dalton dan Raoult. Menurut hukum Dalton, tekanan gas total suatu campuran biner, atau tekanan uap suatu cairan (P), adalah jumlah
48
tekanan parsial dari masing-masing komponen A dan B (PA dan PB).
Hukum Raoult menyatakan bahwa pada suhu dan tekanan tertentu, tekanan parsial uap komponen A (PA) dalam campuran sama dengan hasil kali antara tekanan uap komponen murni A (PAmurni) dan fraksi molnya XA.
Dengan bertambahnya nilai XA maka bertambah besar pula nilai dari yR intercept yang akan membuat bertambahnya jumlah stage yang dihasilkan.
Hal ini dapat dilihat dari persamaan 3.10, dimana nilai XD dan yR intercept garis lurus, dan semakin besar nilai yR intercept maka semakin banyak jumlah stagenya. Tekanan uap jenuh suatu zat dapat diestimasi dengan persamaan Antoinne (Prausnitz dkk. 1977)
Nilai ratio refluks (R) yang tetap, membuat jumlah stage lebih bergantung kepada nilai feed masuk (F), jumlah refluks (L) dan feed dari reboiler (L’) dimana nilai tersebut berpengaruh kepada besar kecilnya nilai dari q line. Nilai q line salah satu faktor dalam menentukan jumlah stage.
Nilai q line yang semakin besar, jumlah stage yang dibutuhkan semakin besar. Semakin besar nilai q line maka semakin besar fase liquid dalam fluida.
5.8 Menghitung Jumlah Stage dan Lokasi Feed dengan Menggunakan Nilai Refluks Ratio (R) Sebagai Variabel tidak tetap
Perhitungan ini menggunakan metode trial and eror, dimana nilai R adalah variabel tidak tetap dan untuk variabel tetapnya dapat ada di tabel 5.8.
Tabel 5.8 Variabel Tetap
Keterangan R=1 R=2 R=3 R=4 Satuan
F 491,807 491,807 491,807 491,807 mol/jam D 26,178 26,178 26,178 26,178 mol/jam B 465,629 465,629 465,629 465,629 mol/jam V’ 259,40875 259,40875 259,40875 256,4087 mol/jam
(sumber: lampiran 2)
Dari perhitungan menggunakan metode McCabe Thile dengan variabel diatas didapatkan hasil hitung sebagai berikut :
Tabel 5.9 Hasil Hitung
Keterangan R=1 R=2 R=3 R=4 Satuan
50
Lokasi Feed masuk
5 5 5 5
(sumber : lampiran 2)
5.9 Hubungan antara Nilai R dengan Jumlah Stage
Grafik 5.2 Hubungan antara Nilai R dengan Jumlah Stage (sumber : lampiran 2)
Dari grafik diatas diketahi jumlah stage dan yR intercept berbanding terbalik dengan nilai R. Dikarenakan nilai refluks ratio (R) berbanding lurus
Dari grafik diatas diketahi jumlah stage dan yR intercept berbanding terbalik dengan nilai R. Dikarenakan nilai refluks ratio (R) berbanding lurus