Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudulPra Rancangan Pabrik Pembuatan Isopropil Asetat dari Asam Asetat dan Propilen dengan Kapasitas 17.000 Ton/Tahun. Tugas Akhir ini dikerjakan sebagai syarat untuk kelulusan dalam sidang sarjana.
Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ibu Ir. Renita Manurung, MT sebagai Dosen Pembimbing I sekaligus koordinator tugas akhir yang telah membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak M. Hendra S. Ginting, ST. MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Seluruh Dosen Pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani studi.
4. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan bantuan kepada penulis selama mengenyam pendidikan di Deparetemen Teknik Kimia.
5. Dan yang paling istimewa Orang tua penulis yaitu Ayahanda K. Situmorang dan Ibunda D. Br. Lumban Gaol, yang tidak pernah lupa memberikan motivasi dan semangat kepada penulis.
6. Kakak tercinta Julianita Situmorang, adek tercinta Christine Situmorang, Ester Farida Situmorang, Megawati Situmorang yang selalu mendoakan dan memberikan semangat. Beserta kekasihku Melvha “cian” yang selalu memberi motivasi dan semangat.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan, April 2014 Penulis,
Isopropil Asetat (C5H10O2) diperoleh melalui reaksi antara asam asetat
(CH3COOH) dan propilen (C3H6) dengan bantuan katalis HF dan BF3 di dalam
bubble column reactorpada suhu 100°C dan tekanan 20 Atm.
Pabrik pembuatan Isopropil Asetat ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas 17.000 ton/tahun dengan masa kerja 330 hari dalam satu tahun. Lokasi pabrik direncanakan di daerah Kuala Tanjung, Kabupaten Batubara, Sumatera Utara dengan luas areal 10.580 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan 155 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang General Managerdengan struktur organisasi sistem garis.
Hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan isopropil asetat ini adalah sebagai berikut:
Total Modal Investasi : Rp 417.956.081.961,- Biaya Produksi : Rp 324.195.968.855,- Hasil Penjualan : Rp
470.583.736.128,- Laba Bersih : Rp
145.655.829.431,- Profit Margin : 30,95 %
Break Even Point : 43,20 % Return on Investment : 20,46 %
Pay Out Time : 4,09 tahun
Return on Network : 40,77 % Internal Rate of Return : 33,49
Hal
KATA PENGANTAR... i
INTISARI... iii
DAFTAR ISI... iv
DAFTAR TABEL... vii
DAFTAR GAMBAR... xiii
Tabel 5.6 Spesifikasi Reaktor... V-4 Tabel 5.7 Spesifikasi Menara Destilasi ... V-6 Tabel 5.8 Spesifikasi Kondensor ... V-7 Tabel 5.9 Spesifikasi Reboiler... V-7 Tabel 6.1 Daftar Penggunanan Instrumentasi pada Pra–Rancangan Pabrik
Isopropil Asetat ...VI-4 Tabel 7.1 KebutuhanSteamPabrik Isopropil Asetat... VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin ... VII-2 Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Kebutuhan... VII-4 Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Silau ... VII-5 Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik untuk Utilitas ... VII-8 Tabel 7.6 Baku mutu limbah cair untuk industri isopropil asetat... VII-17 Tabel 8.1 Keterangan Gambar 8.2... VIII-6 Tabel 9.1 Jadwal Kerja KaryawanShift...IX-6 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya...IX-6 Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan...IX-9 Tabel LA.1 Komposisi CH3COOH...LA-1
Tabel LA.2 Komposisi C3H6...LA-1
Tabel LA.3 Komposisi HF...LA-1 Tabel LA.4 Komposisi BF3...LA-29
Hal Gambar 8.1 Peta Lokasi Pabrik Isopropil asetat ... VIII-1 Gambar 8.2 Tata Letak Pabrik Isopropil asetat... VIII-5 Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan
Isopropil asetat dari Asam Asetat dan Propilen ...IX-3 Gambar LD.1 Sketsa SebagianBar Screen...LD-2 Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage)
1.1. LatarBelakang
Indonesia sebagai negara berkembang banyak melakukan pembangunan di segala bidang. Sampai saat ini pembangunan sektor industri di Indonesia mengalami peningkatan, salah satunya adalah pembangunan sub sektor industri kimia. Namun Indonesia masih banyak mengimpor bahan baku atau produk-produk suatu industri kimia dari luar negeri, salah satunya adalah isopropil asetat (Anonim, 2012). Akibat ketergantungan impor ini menyebabkan devisa negara berkurang dan terjadinya ketergantungan pada negara lain, sehingga diperlukan suatu usaha untuk menanggulangi ketergantungan terhadap impor, salah satunya adalah dengan mendirikan pabrik untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Dengan berdirinya pabrik, akan menghemat devisa negara dan membuka peluang berdirinya pabrik lain yang menggunakan produk pabrik tersebut. Selain itu dapat membuka kesempatan untuk membuka lapangan kerja baru sehingga mengurangi angka pengangguran dan meningkatkan pendapatan asli daerah setempat.
Isopropil asetat (IPAc) merupakan bahan yang banyak dipakai sebagai pelarut aktif beberapa resin sintetis. Pemakaian terbesar senyawa ini adalah sebagai pelarut (solvent) untuk selulosa, plastik, minyak dan lemak; dan tinta cetak (printing ink) (anonim, 2012c). Sifat fisis dan kimia yang berdekatan dengan etil asetat, juga memungkinkan isopropil asetat dipakai untuk menggantikan peranan etil asetat dalam bidang aplikasi tertentu, seperti pada industri plastik dan tinta cetak. Oleh karena itu, sejalan dengan perkembangan di bidang industri, diperkirakan kebutuhan akan bahan ini juga akan meningkat di Indonesia.
Tabel 1.1. Perkembangan Impor Isopropil Asetat di Indonesia
Tahun Impor (Kg)
2003 4.722.565
2004 5.114.593
2005 4.636.805
2006 5.123.623
2009 8.586.959
2010 11.055.875
2011 10.582.165
(Sumber : Badan Pusat Statistik Nasional (BPS), 2003-2006, 2009-2011)
1.2. Perumusan Masalah
Mengingat data statistik tentang kebutuhan akan isopropil asetat (IPAc) dalam indutri sampai saat ini sangat meningkat dalam negeri dengan semakin besarnya data impor akan kebutuhan isopropil asetat di Indonesia, sehingga perlu dilakukan perkembangan untuk memproduksi isopropil asetat untuk mencukupi kebutuhan tersebut dan mengurangi angka impor indonesia akan isopropil asetat.
1.3. Tujuan dan Manfaat Pra Rancangan Pabrik
2.1. Isopropil Asetat
Isopropil asetat (IPAc) merupakan senyawa organik dengan rumus molekul C5H10O2. Isopropil Asetat terbentuk secara alami dalam jus anggur, apel
dan nektarin. Isopropil asetat adalah pelarut cepat menguap. Lebih dari tiga perempat digunakan dalam tinta cetak gravure untuk filmplastik seperti bungkus roti, karena besifat cepat menguap sehingga tinta dapat cepat mengering. Tinta ini dapat juga digunakan untuk mencetak majalah, katalog, label dan wallpaper.
Sisanya banyak digunakan sebagai pelarut dalam parfum dan industri kosmetik. Sebagai alternatif juga dapat digunakan sebagai surfaktan untuk menjernihkan cairan, pelapis mobil dan juga perawatan kuku.
Dalam industri kimia metode yang paling banyak digunakan untuk memproduksi isopropil asetat adalah esterifikasi isopropanol dan asam asetat dengan pemanasan menggunakan asam kuat. Saat ini isopropil asetat masih diproduksi diluar negeri, berikut nama-nama perusahaan penghasil isopropil asetat diantaranya: Sciencelab.com, Inc; The Dow Chemical Company, USA; Sucrogen BioEthanol Pty Ltd; Johann Haltermann Ltd. Karakteristik isopropil asetat dapat dilihat pada tabel 2.1..
Tabel 2.1. Karakteristik Isopropil Asetat (IPAc)
Berat Molekul 102.13 g/mol
Rumus Empiris C5H10O2
Wujud Cairan bewarna
Titik Didih @ 760mmHg 88.6°C (191.5°F)
Titik beku -73.4°C (-100.1°F)
Tabel 2.1. Karakteristik Isopropil Asetat (IPAc)(Lanjutan)
Viskositas @ 20°C 0.6 mPa.s Tegangan Permukaan @ 20°C 22.1 dynes/cm Heat of Vaporization 7703 cal/g.mol
(Sumber : IPAc Technical Data and Safety Bulletin, 2011)
2.2. Dasar Pemilihan Bahan baku
Proses pembuatan isopropil asetat dengan cara esterifikasi langsung Propilen dengan Asam asetat dipilih dengan pertimbangan bahan baku tersebut tersedia cukup memadai di Indonesia. Dengan adanya pabrik - pabrik yang memproduksi asam asetat di Indonesia saat ini diantaranya adalah PT. Indo Acidatama Chemical Industry dengan kapasitas 36.000 ton/tahun; PT. Indo Acidatama Tbk. Sehingga diharapkan kebutuhan akan bahan baku asam asetat dapat terpenuhi. Disamping itu penggunaan proses esterifikasi langsung tersebut diharapkan dapat membuat langkah-langkah proses menjadi lebih singkat dibanding dengan cara biasa, sehingga secara ekonomis akan lebih menguntungkan.
2.3. Bahan Baku Pembuatan Isopropil Asetat 2.3.1. Asam Asetat
Asam asetat, asam etanoat atau asam cuka adalah senyawa kimia asam organik yang dikenal sebagai pemberi rasa asam dan aroma dalam makanan. Asam cuka memiliki rumus empiris C2H4O2. Asam asetat merupakan salah satu
asam karboksilat paling sederhana, setelah asam format. Larutan asam asetat dalam air merupakan sebuah asam lemah, artinya hanya terdisosiasi sebagian menjadi ion H+dan CH3COO-.
Sifat-sifat Umum :
Fase, 15 °C, 1 atm : Cair
Rumus molekul : CH3COOH
Berat molekul : 60 g/mol
Densitas pada 20oC : 1,049 g/cm3
Titik beku : 16,635 °C Temperatur kritis : 321,4 °C Tekanan kritis : 57,1 atm
Kemurnian : 100 %
(Sumber : Kirk-Othmer, 1999)
2.3.2. Propilena
Propilena adalah gas yang tidak bewarna, mudah terbakar, gas cair dengan bau agak manis. Propilena memiliki suhu lebih tinggi dari keseluruhan propana dan memiliki suhu lebih rendah dari asetilena. Propilena adalah bahan untuk produksi polypropilene. Propilena dipolimerisasi menggunakan Ziegler-Natta katalisis yang menghasilkan polipropilena isotaktik.
Sifat-sifat Umum :
Fase, 15 °C, 1 atm : Gas Rumus molekul : C3H6
Berat molekul : 42,081 g/mol Densitas pada -50 °C : 0,612 g/cm3
Titik didih : -48 °C
Titik beku : -185,1 °C
Temperatur kritis : 92 °C Tekanan kritis : 45,4 atm
Kemurnian : 92 %
(Sumber : Kirk-Othmer, 1999)
2.3.3. Hidrogen Flourida
Sifat-sifat Umum :
Fase, 15 °C, 1 atm : Cair
Rumus molekul : HF
Berat molekul : 20,006 g/mol Densitas pada 25oC : 0.958 g/cm3
Titik didih : 19,54 °C
Titik lebur : -83,6oC Temperatur kritis : 188oC Tekanan kritis : 63,95 atm (Sumber : Kirk-Othmer, 1999)
2.3.4. Boron Triflourida
Boron triflourida (BF3) adalah gas tidak bewarna yang memiliki bau
mengiritasi dan beracun. Boron triflourida digunakan sebagai katalis untuk reaksi untuk reaksi jenis Friedel-Crafts. BF3 juga digunakan sebagai katalis untuk
polimerisasi kationik. BF3 berada di fasa gas basa Lewis amonia, amina, eter,
fosfin. Sebab sifat asam Lewisnya yang kuat. Sifat-sifat umum :
Fase, 15 °C, 1 atm : Gas Rumus molekul : BF3
Berat molekul : 67,8062 g/mol
Densitas : 0,00276 g/cm3
Titik didih : -99,9 °C
Titik lebur : -128,37oC Temperatur kritis : -12,25 °C Tekanan kritis : 49,22 atm (Sumber : Kirk-Othmer, 1999)
2.3.5. Air
memiliki kemampuan untuk melarutkan banyak zat kimia lainnya, seperti garam-garam, gula, asam, beberapa jenis gas dan banyak macam molekul organik.
Sifat-sifat Umum :
Fase : Cair
Rumus molekul : H2O
Berat molekul : 18 g/mol Densitas pada 25oC : 0,9979 g/cm3
Titik Didih : 100oC
Titik Beku : 0oC
(Sumber : Kirk-Othmer, 1999)
2.4. Dasar Pemilihan Proses Pembuatan Isopropil Asetat
Isopropil asetat dapat dibuat dengan metode esterifikasi. Ada dua macam metode esterifikasi dalam pembuatan isopropil asetat yaitu:
1. Esterifikasi antara asam asetat dengan propilena. Dengan reaksi sebagai berikut :
CH3COOH(aq)+ C3H6 (g) CH3COOCH(CH3)2 (aq)
Reaksi ini terjadi pada kondisi temperatur 70 oC - 120oC, tekanan 15 kg/cm2 - 50 kg/cm2 (14,5 atm - 48,4 atm) dengan range ratio molar asam asetat dengan propilena antara 1.0 – 2.0, dan menggunakan katalis BF3 dengan promotor HF. Dengan konversi reaksi anttara
70-80%. Dengan hasil akhir kemurnian isopropil asetat 99.5% (Ohyama et al., 1995).
Pada dasarnya katalisator yang dapat dipakai dalam reaksi ini adalah asam kuat, seperti H2SO4, BF3, HClO4, AlCl3 dan sebagainya
(Groggins, 1935). Katalisator yang paling efektif dalam proses ini adalah BF3 dengan promotor HF (Bearse, 1947). Permasalahan yang
sebelum direaksikan dengan propilen, sehingga kemungkinan terjadinya polimerisasi akan dapat dihindari.
Berdasar hasil penelitian yang dilakukan oleh Bearse (1947), maka kondisi yang dianjurkan untuk reaksi esterifikasi propilen dengan asam asetat adalah suhu 100 °C, tekanan 20 atm, dengan perbandingan katalisator HF/BF3 adalah 3/1 (perbandingan mol) dan
jumlah katalisator (HF + BF3) sebanyak 5% dari asam asetat dalam
campuran reaksi tersebut.
Katalisator yang ada pada campuran hasil reaksi dapat dipergunakan kembali dengan memisahkannya dengan cara distilasi dan diumpankan kembali ke reaktor. Dalam kondisi operasi yang dianjurkan tersebut, jumlah propilen yang dipakai berlebihan dari kebutuhan teoritis, sehingga kelebihannya akan di-recycle. Sedangkan konsentrasi asam asetat juga harus dijaga cukup tinggi dibanding kandungan propilen dalam cairan reaksi dan kelebihan asam asetat juga di-recyclekembali (Bearse, 1947).
2. Esterifikasi antara asam asetat dengan isopropanol. Dengan reaksi sebagai berikut :
CH3COOH(aq)+ CH3CHOHCH3(aq) CH3COOCH(CH3)2(aq)+ H2O(l)
Reaksi ini terjadi pada kondisi temperatur 80 oC - 100 oC, dengan konstanta keseimbangan reaksi 8,7 pada 90 oC, dan menggunakan katalis asam kuat. Dengan hasil akhir kemurnian isopropil asetat 98.5%.
(Sumber : Auburn University, 2012)
Tabel 2.2. Keunggulan dan Kelemahan antara Proses Esterifikasi Asam Asetat dan Propilena dengan Esterifikasi Asam Asetat dan Isopropanol
Proses Esterifikasi Keunggulan Kelemahan
Asam asetat dengan propilena:
1. Temperatur 70oC -120oC.
2. Tekanan 14,5 atm -48,4 atm.
3. Kemurnian 99,5%. 4. Konversi reaksi
70-80 %.
1. Bahan baku cukup banyak tersedia di indonesia.
2. Langkah-langkah Proses pembuatan lebih singkat. 3. Katalis BF3dengan
promotor HF.
1. Prosesnya baru sehingga belum banyak
penggunaanya. 2. Reaksi heterogen.
Asam asetat dengan isopropanol:
1. Temperatur 80oC -100oC.
2. Kemurnian 98,5%.
1. Prosesnya sudah lama diketahui dan secara komersil cukup banyak digunakan. 2. Reaksi homogen.
1. Isopropanol lebih banyak diimpor dari luar.
2. Langkah-langkah proses lebih lama dan panjang. 3. Katalis dengan
menggunakan asam kuat. (Sumber : Auburn University, 2012 dan Ohyama et al., 1995)
Berdasarkan tabel 2.2 di atas maka dipilih proses esterifikasi antara asam asetat dan propilena karena lebih unggul dan diharapkan dapat membuat langkah-langkah proses menjadi lebih singkat dibanding dengan proses esterifikasi antara asam asetat dan isopropanol, sehingga secara ekonomis akan lebih menguntungkan.
2.5. Deskripsi Proses Pembuatan Isopropil Asetat
Katalisator HF dan BF3 yang berasal dari tangki penyimpan (T-102) dan
HF(aq)+ BF3(g) HBF4-(aq)
Produk cairan dari mixer (MX-101) kemudian dinaikkan tekanannya dengan menggunakan pompa (P-103) hingga 20 atm dan dialirkan masuk reaktor (R-101) dengan terlebih dahulu dipanaskan dengan heat exchanger (HE-101) hingga mencapai suhu 100oC.
Bahan baku gas propilen dari tangki penyimpan (T-104) dikompres dengan kompresor dan kemudian dipanaskan dengan heat exchanger (HE-103) sehingga menjadi 100oC sebelum masuk ke reaktor (R-101).
Reaktor (R-101), berupa reaktor gelembung yang beroperasi pada suhu 100oC dan tekanan 20 atm. Reaktor ini dilengkapi dengan koil pendingin dengan media pendingin air untuk menyerap panas reaksi yang timbul dan menjaga suhu cairan reaksi tetap pada 100oC. Dengan reaksi sebagai berikut:
CH3COOH(aq)+ C3H6 (g) CH3COOCH(CH3)2 (aq)
Gas keluar dari reaktor (R-101) dialirkan ke ke umpan bersama dengan umpan masuk propilen. Produk cairan dari reaktor (R-101) mengalir menuju accumulator (AC-101) setelah melalui ekspansion valve sehingga tekanannya menjadi 1 atm.
Cairan dari accumulator (AC-101) mengalir dengan bantuan pompa (P-104) menuju menara distilasi (MD-01) dengan terlebih dahulu melewati heat exchanger (HE-104) sehingga suhunya menjadi 97,58oC. Hasil atas menara destilasi (MD-101) keluar pada suhu 90,09oC dalam fase gas yang berupa campuran isopropil asetat, air. Kemudian terkondensai menjadi cairan melalui condensor. Produk cairan isopropil asetat dari menara destilasi (MD-101) dialirkan dengan menggunakan pompa (P-106) ke tangki penyimpan (T-105) pada suhu 40oC tekanan 1 atm dengan kemurnian isopropil asetat sampai 99,95 %. Hasil bawah menara distilasi (MD-101) yang keluar pada suhu 122,3oC dalam fase cair terdiri atas Air, Asam Asetat, HBF4 dalam bentuk senyawa kompleks.
Campuran ini kemudian diumpankan ke menara distilasi (MD-102).
kompleks HBF4 pada suhu 144,96oC. Sebagian cairan ini dialirkan kembali ke
T-106 Tangki Penyimpanan Asam Asetat K-101 Kompresor K=102 Kompresor K-103 Kompresor K-104 Kompresor V-101 Vaporizer MX-101 Mixer MX-102 Mixer R-101 Reaktor EV-101 Ekspansion Valve EV-102 Ekspansion Valve EV-102 Ekspansion Valve AC-101 Accumulator MD-101 Menara Destilasi MD-102 Menara Destilasi CD-101 Kondensor CD-102 Kondensor RB-101 Reboiler RB-102 Reboiler P-101 Pompa P-102 Pompa P-103 Pompa P-104 Pompa P-105 Pompa P-106 Pompa P-107 Pompa P-108 Pompa HE-101 Heat Exchanger HE-102 Heat Exchanger HE-103 Heat Exchanger HE-104 Heat Exchanger E-101 Cooler E-102 Cooler E-103 Cooler
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
CH3COOH 0 0 0 2114,2677 2114,2677 0 0 0 0 0 528,5669 528,5669 528,5669 0 528,5669 528,567 0 0 0 0
C3H6 0 0 0 0 1111,1788 1851,9647 1851,96 1851,96 2963,1435 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
HF 8,8065 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
BF3 0 29,8418 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
HBF 0 0 38,6483 0 77,2966 0 0 0 0 0 77,2966 77,2966 77,2966 0 77,2966 0 77,2966 38,6483 38,6483 0
Laju alir (kg/jam)
Komposisi (kg/jam) DEPARTEMEN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
DIAGRAM ALIR PRA-RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ISOPROPIL ASETAT DARI ASAM ASETAT DAN PROPILEN
KAPASITAS 17.000 TON/TAHUN
Skala : Tanpa Skala Tanggal Tanda Tangan HBF4 0 0 38,6483 0 77,2966 0 0 0 0 0 77,2966 77,2966 77,2966 0 77,2966 0 77,2966 38,6483 38,6483 0
CH3COOCH(CH3)2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2696,8796 2696,8796 2696,8796 2696,8796 0 0 0 0 0 2696,8796 H2O 3,2584 0 3,2584 0 3,2584 0 0 0 0 0 3,2584 3,2584 3,2584 2,6969 0,5615 0,5615 0 0 0 2,6969 Total massa 12,0649 29,8418 41,9067 2114,2677 2194,8227 1111,1788 1851,9647 1851,96 1851,96 2963,1435 3306,0015 3306,0015 3306,0015 2699,5765 606,425 529,128 77,2966 38,6483 38,6483 2699,5765 Temperatur (oC) 32,8900 30 30 30 30 100 57,430 59,75 100 100 100 81,700 94,990 94,990 101,980 30 121,540 30 30 35
Tekanan (atm) 2 2 2 1 5 20 19 20 20 20 20 1 1 1 1 1 5 5 5 1
Skala : Tanpa Skala Tanggal Tanda Tangan Digambar Nama : Harrison SitumorangNIM : 100425006
Diperiksa/ Disetujui
1.Nama : Ir. Renita Manurung, MT NIP : 19681214 199702 2 002 2.Nama : M. Hendra S. Ginting, ST. MT
Kapasitas pabrik : 17.000 ton/tahun Waktu operasi : 330 hari/tahun Basis perhitungan : 1 jam operasi Satuan operasi : kg/jam
3.1 NERACA MASSA UMPAN SETELAH ADA HASILRECYCLE
Tabel 3.1 Neraca Massa Umpan Setelah Ada HasilRecycle
Komponen Inject Recycle Output
Kg kmol Kg kmol Kg kmol
CH3COOH 2114,2677 35,2085 0,0000 0,0000 528,5669 8,8021 C3H6 1111,1788 26,4063 1851,9647 44,0106 1851,9647 44,0106 C3H8 237,0515 5,3757 237,0515 5,3757 237,0515 5,3757
HBF4 77,2966 0,8802 - - 77,2966 0,8802
H2O 3,2584 0,1808 - - 3,2584 0,1808
Sub Total 3543,0530 68,0511 2089,0162 49,3859 5395,0177 26,4063 Total 5395,0177kg 112,0617 kmol 5395,0177 85,6554
3.2 NERACA MASSA PADAMIXER(MX -101) Tabel 3.2 Neraca Massa padaMixer(MX–101)
Komponen Input(Alur 1,2) OutputAtas (Alur 3)
Kg kmol Kg kmol
HBF4 - - 38,6483 0,4401
HF 8,8065 0,4401 -
-BF3 29,8418 0,4401 -
-H2O 3,2584 0,1808 3,2584 0,1808
3.3 NERACA MASSA PADAMIXER(MX -102) Tabel 3.3 Neraca Massa padaMixer(MX–102)
Komponen Input(Alur 3,4,18) OutputAtas (Alur 5)
Kg kmol Kg kmol
CH3COOH 2114,2677 35,2085 2114,2677 35,2085
HBF4 77,2966 0,8802 77,2966 0,8802
H2O 3,2584 0,1808 3,2584 0,1808
Total 2194,8227 36,2695 2194,8227 36,2695
3.4 NERACA MASSA PADA REAKTOR (R -101) Tabel 3.4 Neraca Massa pada Reaktor (R-101)
Komponen
Input Output
Alur 10 Alur 11 Recycle (7) (kg) (kmol) (kg) (kmol) (kg) (kmol) CH3COOH 2114,2677 35,2085 528,5669 8,8021 -
-H2O 3,2584 0,1808 3,2584 0,1808 -
-HBF4 77,2966 0,8802 77,2966 0,8802 - -C3H6 2963,1435 70,4169 - - 1851,9647 44,0106 C3H8 237,051 5,3753 - - 237,051 5,3753 C5H10O2 - - 2696,8796 26,4063 - -Sub Total 5395,0177 112,0617 3306,0015 36,2695 2089,0162 49,3859
Total 5395,0177 5395,0177
3.5 NERACA MASSA PADAACCUMULATOR(AC-101) Tabel 3.5 Neraca Massa padaAccumulator(AC-101)
Komponen Input(Alur 12) OutputAtas (Alur 13)
Kg kmol Kg kmol
CH3COOH 528,5669 8,8021 528,5669 8,8021
HBF4 77,2966 0,8802 77,2966 0,8802
H2O 3,2584 0,1808 3,2584 0,1808
C5H10O2 2696,8796 26,4063 2696,8796 26,4063
3.6 NERACA MASSA PADA KOLOM DESTILASI (MD-101) Tabel 3.6 Neraca Massa pada Kolom Destilasi (MD-101)
Komponen Input(Alur 13) OutputAtas (Alur 14) OutputBawah (Alur 15)
kg kmol kg kmol kg kmol
CH3COOH 528,5669 8,8021 - - 528,5669 8,8021
HBF4 77,2966 0,8802 - - 77,2966 0,8802
H2O 3,2584 0,1808 2,6996 0,1497 0,5615 0,0312
C5H10O2 2696,8796 26,4063 2696,8796 26,4063 -
-Sub Total 3306,0015 36,2695 2699,5765 26,5560 606,4251 9,7135
Total 3306,0015 36,2695 3306,0015 36,2695
3.7 NERACA MASSA PADA KOLOM DESTILASI (MD-102) Tabel 3.7 Neraca Massa pada Kolom Destilasi (MD-102)
Komponen Input(Alur 13) OutputAtas (Alur 14) OutputBawah (Alur 15)
Kg kmol Kg kmol Kg kmol
CH3COOH 528,5669 8,8021 - - 528,5669 8,8021
HBF4 77,2966 0,8802 - - 77,2966 0,8802
H2O 3,2584 0,1808 2,6996 0,1497 0,5615 0,0312
C5H10O2 2696,8796 26,4063 2696,8796 26,4063 -
-Sub Total 3306,0015 36,2695 2699,5765 26,5560 606,4251 9,7135
4.1 NERACA PANAS PADA KOMPRESOR (K-101) Tabel 4.1 Neraca Panas Pada Kompresor (K-101)
Masuk ( kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Qin -179,3347953 Qout 108,9645966
Kompresi 425,4167195 QCW 137,1173277
Jumlah 246,0819242 Jumlah 246,0819242
4.2 NERACA PANAS PADA VAPORIZER (V-101) Tabel B.2 Neraca Panas pada Vaporizer (V-101)
Input (kJ/jam) Output (kJ/jam) Qin -503,2085583 Qout -187,5117035
Qsteam 11589,3620487 Qvaporation 11273,6651940
11086,1534904 11086,1534904
4.3 NERACA PANAS PADA KOMPRESOR (K-102) Tabel B.3 Neraca Panas pada Kompresor (K-102)
Masuk ( kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Qin -89,5643073 Qout 82,2607905
Kompresi 260,2426727 QCW 88,4175749
Jumlah 170,6783654 Jumlah 170,6783654
4.4 NERACA PANAS PADAMIXER(MX-101) Tabel B.4 Neraca Panas pada Mixer (MX-101)
Masuk ( kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Qin 205,23830173 Qout 360,6776074
Q reaksi 514,7476009 QCW 514,7476009
Q mixing 155,4393057
Jumlah 875,42520834 Jumlah 875,4252083
4.5 NERACA PANAS PADAMIXER(MX-102) Tabel B.5 Neraca Panas pada Mixer (MX-102)
Masuk ( kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Qin 292,4168389 Qout 292,4168389
Qmixing
mixing
4.6 NERACA PANAS PADAHEAT EXCHANGER(HE-101) Tabel B.6 Neraca Panas padaHeat exchanger(HE-101)
Masuk ( kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Qin 23366,414552 Qout 364488,069429
Qsteam -341121,654877
Jumlah 23366,414552 Jumlah 23366,414552
4.7 NERACA PANAS PADA KOMPRESOR (K-103) Tabel B.7 Neraca Panas pada Kompresor (K-103)
Masuk ( kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Qin -18294,652835 Qout 151965,7061926
Qkompresi 308554,414351 QCW 138294,0553234
Jumlah 290259,761516 Jumlah 290259,7615160
4.8 NERACA PANAS PADA REAKTOR (R-101) Tabel B.8 Neraca Panas pada Reaktor (R-101)
Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Qin 827278,474884 Qout 700624,319249
QCW 1920927,562708
Qf -1794273,407073
Jumlah 827278,474884 Jumlah 827278,474884
4.9 NERACA PANAS PADAEXPANSION VALVE(EV-101) Tabel B.9 Neraca Panas padaExpansion valve(EV-101)
Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Qin 314546,086674 Qout 117660,317208
Qekspansi 196885,769466
Jumlah 314546,086674 Jumlah 314546,086674
4.10 NERACA PANAS PADA KOMPRESOR (K-104) Tabel B.10 Neraca Panas pada Kompresor (K-104)
Masuk ( kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Qin 96135,4976181 Qout 103296,8056832
Qkompresi -7161,3080651
4.11 NERACA PANAS PADAHEAT EXCHANGER(HE-102) Tabel B.11 Neraca Panas padaHeat exchanger(HE-102)
Masuk ( kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Qin 117567,364353 Qout 264446,081163
Qsteam -146878,716810 Jumlah 117567,364353 Jumlah 117567,364353
4.12 NERACA PANAS PADAEXPANSION VALVE (EV-102) Tabel B.12 Neraca Panas padaExpansion Valve(EV-101)
Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Qin 485359,64615 Qout 379213,49223
Qekspansi 106146,15392
Jumlah 485359,64615 Jumlah 485359,64615
4.13 NERACA PANAS PADAHEAT EXCHANGER(HE-103) Tabel B.13 Neraca Panas padaHeat exchanger(HE-103)
Masuk ( kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Qin 379213,49223 Qout 472406,33730
Qsteam -93192,84506
Jumlah 379213,49223 Jumlah 379213,49223
4.14 NERACA PANAS PADA KOLOM DESTILASI (MD-101) Tabel B.14 Neraca Panas pada Kolom Destilasi (MD-101)
Masuk ( kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Qin 333204,991081 Qout 115659,591751
Qdestilat 347910,678669
Qkondensor 48390,680520
Qsteam -178755,959860
Jumlah 333204,991081 Jumlah 333204,991081
4.15 NERACA PANAS PADA KOLOM DESTILASI (MD-102) Tabel B.15 Neraca Panas pada Kolom Destilasi (MD-102)
Masuk ( kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Qin 124648,212958 Qout 14651,991863
Qdestilat 111105,838328
Qkondensor 109492,285844
4.16 NERACA PANAS PADACOOLER(E-101) Tabel B.16 Neraca Panas padaCooler(E-101)
Masuk ( kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Qin 347910,67867 Qout 26087,70797
QCW 321822,97070
Jumlah 347910,67867 Jumlah 347910,67867
4.17 NERACA PANAS PADACOOLER(E-102) Tabel B.17 Neraca Panas padaCooler(E-102)
Masuk ( kJ/jam) Keluar (kJ/jam) Qin 111105,838328 Qout 5689,788798
QCW 105416,049530
1. Tangki Penyimpanan Asam Asetat (T-101)
Fungsi : Menyimpan asam asetat glasial untuk kebutuhan 10 hari Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 Grade C
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutupellipsoidal Jenis sambungan : Single welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan = 1 atm Temperatur = 30C Kapasitas : 511,6883 m3
Ukuran : -. Silinder
- Diameter = 7,65264 m - Tinggi = 13,3939 m - Tebal = 1,7065 in -. Tutup
- Diameter = 7,65264 m - Tinggi = 1,9131 m - Tebal = 1,7069 in
[image:34.595.113.551.565.703.2]Analog spesifikasi alat dapat dilihat pada T-101, sehingga diperoleh : Tabel 5.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Cairan
Tangki Waktu simpan (hari)
Volume tangki (m3)
Diameter tangki (m)
Tinggi tutup (m)
Tinggi tangki (m)
Jumlah (unit)
(T–101) 10 488,8671 7,6526 1,9131 13,3939 1
(T–102) 120 42,2959 3,1850 0,8001 5,6007 1
(T–105) 7 628,5871 7,8308 1,9621 13,7223 1
2. Tangki Penyimpanan Boron Trifluorida (T-103)
Fungsi : Menyimpan boron trifluorida untuk kebutuhan 7 hari Bahan konstruksi : Low Alloys Steel SA 202 B
Bentuk : Silinder Horizontal dengan penutuptorrispherical dished head
Jenis sambungan : Single welded butt joints Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan = 1 atm Temperatur = 15C Kapasitas : 1738,3722 m3
Ukuran : -. Silinder
- Diameter = 9,9574 m - Panjang = 16,9031 m - Tebal = 0,10008 m -. Tutup
- Diameter = 5,06 m - Tebal = 1,875 in
[image:35.595.130.407.97.432.2]Analog spesifikasi alat dapat dilihat pada T-103, sehingga diperoleh : Tabel 5.2 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Gas
Tangki
Waktu simpan (hari)
Volume tangki (m3)
Diameter tangki (m)
Tinggi tutup (m)
Panjang tangki (m)
Jumlah (unit)
(T–103) 7 2086,0466 9,9574 1,7967 16,9031 1
(T–104) 7 4474,7001 12,8427 3,3134 21,7634 4
3. Pompa (P-101)
Fungsi : memompa fluida dari MX-101 menuju MX-102. Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit ID : 0,215 in
Analog spesifikasi alat dapat dilihat pada P-101, sehingga diperoleh : Tabel 5.3 Spesifikasi Pompa
Pompa Laju Alir (kg/jam)
D optimum
(in)
ID
(in) V (ft/s) ΣF
Daya (hp)
Daya standar
(hp)
P–01 41,906731 0,143604 0,215 0,585253 0,591107 0,000435 1/8 P–02 2114,267677 1,153055 1,380 1,921301 1,466957 0,153511 1/6 P–03 2194,822728 1,163082 1,278 2,269366 0,716852 2,357298 3 P–04 3306,001543 1,498968 1,610 2,675334 0,830012 4,402417 5 P–05 650,254335 0,676834 0,742 2,034766 0,787127 0,049218 1/8 P–06 3306,001543 1,182151 1,278 2,021628 0,530714 0,033931 1/8 P–07 77,296640 0,218071 0,302 0,841929 8,034650 0,006890 1/8 P–08 529,128450 0,518314 0,742 0,961009 0,175578 0,005082 1/8
4. Kompresor (K-101)
Fungsi : Mengalirkan dan menaikkan tekanan gas boron trifluorida menjadi 2 atm sebelum masuk ke MX-101
Jenis :Centrifugal compressor Jumlah : 1 unit
Laju Alir : 29,8418 kg/jam Daya : 0,0379 hp
[image:36.595.107.533.559.677.2]Analog spesifikasi alat dapat dilihat pada K-101, sehingga diperoleh : Tabel 5.4 Spesifikasi Kompresor
Kompresor Laju Alir (kg/jam)
D Optimum (in)
ID (in)
Daya (hp)
Daya standar (hp)
K-101 29,84181 0,991774 1,049 0,037977 1/8
K-102 12,06493 0,804742 0,957 0,028178 1/8
K-103A 1348,23030 5,228727 5,761 3,568142 4
K-103B 1348,23030 3,445762 3,548 4,141538 5
5. Mixer(MX-101)
Fungsi : Mencampur umpan segar katalis HF dan BF3 sebagai
umpanmixer(MX–102)
Bentuk : Tangki silinder tegak dilengkapi dengan pengaduk Bahan konstruksi :carbon steel SA-283 grade C dengan tutup torispherical
dished head Jumlah : 1 unit Temperatur : 30°C Tekanan : 2 atm Ukuran : -. Silinder
- Diameter = 7,7188 m - Tinggi = 3,4792 ft - Tebal = 0,1386 in -. Tutup
- Diameter = 7,7188 m - Tinggi = 4,3750 in - Tebal = 0,1386 in
[image:37.595.132.385.205.431.2]Analog spesifikasi alat dapat dilihat pada MX-101, sehingga diperoleh : Tabel 5.5 SpesifikasiMixer
Mixer Laju Alir
(kg/jam)
D optimum (in)
ID (in) Jumlah pengaduk
Daya (hp)
Daya standar (hp)
MX-101 73,6933 16,37 17 1 0,0027 1/4
MX-102 1939,2236 24,29 25 3 1,1964 2
6. Reaktor (R-101)
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi pembentukan isopropil asetat
Jenis :Fixed bed multitubular Type Reaktor :Bubble coloumn reactor
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutuptorispherical head Bahan konstruksi :cabon steelSA-299
Jumlah : 1 unit Ukuran : -. Silinder
- Diameter = 2,17621 in - Tinggi = 5,6661 m - Tebal = 1,0622 in -. Tutup
- Diameter = 2,17621 in - Tinggi = 0,3384 m - Tebal = 1,0622 in
7. Expansion Valve(EV-101)
Fungsi : Menurunkan tekanan gas dari reaktor sebelum dimasukkan ke accumulator (AC-101).
Jenis : Expansion Valve
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : comercial steel
Daya : 25,4622 hp
8. Accumulator(AC-101)
Fungsi : Menampung sementara cairan yang keluar dari reaktor Bentuk : Silinder horizontal dengan tutupellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steelSA-283 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 3,8839 m3 Ukuran : -. Silinder
- Diameter = 2,4956 m - Panjang = 3,7522 m - Tebal = 0,2746 in -. Tutup
- Panjang = 0,6239 m - Tebal = 0,2746 in
9. Menara Destilasi (MD-101)
Fungsi : Memisahkan campuran isopropil asetat, H2O dari
campuran
Jenis : Sieve–tray
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steelSA-283 grade C
Jumlah : 1 unit
Tray spacing(t) =0,4 m Hole diameter(do) = 4,5 mm
Space between hole center(p’) = 12 mm Weir height(hw) = 5 cm
Pitch = triangular¾ in
Column Diameter(T) = 0,1707 m Weir length(W) = 0,0956 m Downsput area(Ad) = 0,0188 m2
Active area(Aa) = 0,0188 m2 Weir crest(h1) = 0,0175 m
Spesifikasi kolom destilasi Tinggi kolom = 6,8 m Tinggi tutup = 0,0427 m Tinggi total = 6,8853 m
Tekanan operasi = 1,1 atm = 111,4575 kPa Tebal silinder = 0,0056 in
Analog spesifikasi alat dapat dilihat pada MD-101, sehingga diperoleh :
Kolom Bahan konstruksi Diameter kolom (m) Tinggi kolom (m) Jumlahplate
(MD-101) Carbon steel 0,107 6,8 17
10. Kondensor (CD-101)
Fungsi : Mengubah fasa uap isopropil asetat dan air menjadi fasa cair Jenis : 1-2shell and tube exchanger
Jumlah : 1 unit
Analog spesifikasi alat dapat dilihat pada CD-101, sehingga diperoleh : Tabel 5.8 Spesifikasi Kondensor
Kondensor Bahan
konstruksi
IDshell
(in)
Jumlah
tube
ODtube
(in)
IDtube
(in) Pitch
(CD-101) Carbon steel 8 21 ¾ 0,482 1 in,triangular (CD-102) Carbon steel 10 26 ¾ 0,482 1 in,triangular
11.Reboiler(RB-101)
Fungsi : Menaikkan temperatur campuran asam asetat, air dan HBF4
sebelum masuk ke MD-101
Jenis : 1-2shell and tube exchanger
Dipakai : 1 in OD tube 8 BWG, panjang = 18 ft, 2pass Jumlah : 1 unit
Analog spesifikasi alat dapat dilihat pada RB-101, sehingga diperoleh : Tabel 5.9 Spesifikasi Reboiler
Reboiler Bahan
konstruksi
IDshell
(in)
Jumlah
tube
ODtube
(in)
IDtube
(in) Pitch
6.1 Instrumentasi
Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu hal yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrumen tersebut maka operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan dikontrol dengan cermat, mudah dan efisien. Alat-alat instrumentasi dipasang pada setiap peralatan proses dengan tujuan agar sarjana teknik dapat memantau dan mengontrol kondisi di lapangan. Dengan adanya instrumentasi ini pula, para sarjana teknik dapat segera melakukan tindakan apabila terjadi kejanggalan dalam proses. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian tersebut adalah agar kondisi proses di pabrik mencapai tingkat kesalahan (error) yang paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan secara optimal (Considine, 1985).
Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol (controller), penunjuk (indicator), pencatat (recorder), dan pemberi tanda bahaya (alarm).Instrumentasi bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung pada pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumen juga harus ditentukan apakah alat-alat tersebut dipasang diatas papan instrumen dekat peralatan proses (kontrol manual) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bangsal peralatan (kontrol otomatis) (Timmerhaus, 2004).
Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah :
1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.
Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari:
1. Sensing Element / Elemen Perasa (Primary Element)
Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel yang diukur.
2. Elemen pengukur (measuring element)
Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan temperatur, tekanan, laju aliran, maupun tinggi fluida.
3. Elemen pengontrol (controlling element)
Elemen pengontrol yang menerima sinyal kemudian akan segera mengatur perubahan-perubahan proses tersebut sama dengan nilai yang diinginkan. 4. Elemen pengontrol akhir (final control element)
Elemen ini merupakan elemen yang akan mengubah masukan yang keluar dari elemen pengontrol ke dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada dalam batas yang diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki.
(Considine,1985)
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah: 1. Rangeyang diperlukan untuk pengukuran
2. Levelinstrumentasi
3. Ketelitian yang dibutuhkan 4. Bahan konstruksinya
5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses (Timmerhaus,2004)
Instrumentasi yang umum digunakan dalam pabrik adalah : 1. Untuk variabel temperatur
Temperature Controller (TC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati temperatur suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.
2. Untuk variabel tinggi permukaan cairan
Level Controller (LC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati ketinggian cairan dalam suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.
Level Indicator Controller (LI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati ketinggian cairan dalam suatu alat.
3. Untuk variabel tekanan
Pressure Controller (PC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati tekanan operasi suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.
Pressure Indicator (PI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati tekanan operasi suatu alat.
4. Untuk variabel aliran cairan
Flow Controller (FC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati laju alir larutan atau cairan yang melalui suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.
Flow Indicator Controller (FI) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati laju aliran atau cairan suatu alat.
(Considine, 1985)
Tabel 6.1 Daftar Penggunanan Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Isopropil Asetat
No. Nama Alat Jenis Instrumen
1. Tangki cairan Level Indikator (LI)
2. Tangki gas
Pressure Indicator(PI) Level Indikator (LI) Pressure Controller(PC) Temperatur Indikator (TC)
2. Mixer Temperature Controller(TC)
Level Controller(LC)
3. Reaktor
Level Controller(LC) Temperatur Indikator (TC)
Pressure Controller(PC) 4. Menara Destilasi Level Controller(LC)
Pressure Controller(PC)
5. Pompa Flow Controller(FC)
6. Heat exchanger Temperature Controller(TC)
7. Akumulator Level Controller(LC)
8. Kompresor Flow Controller(FC)
Pressure Indicator(PI) 9. Kondensor dan Reboiler Temperature Controller(TC)
10. Ekspander Pressure Controller(PC)
6.2 Keselamatan Kerja Pada Pabrik Isopropil Asetat
6.2.1 Pencegahan Terhadap Kebakaran dan Peledakan
Proses produksi isopropil asetat menggunakan reaktor yang beroperasi pada tekanan 20 atm dan suhu 100°C. Bahaya yang kemungkinan timbul adalah kebakaran atau peledakan yang berasal dari reaktor. Selain itu unit penghasil uap (boiler) juga dapat menciptakan hal yang serupa apabila pengendalian tidak berjalan optimal.
Dari uraian di atas maka perlu dilakukan upaya pencegahan dan penanganan terhadap kebakaran dan ledakan sebagai berikut :
1. Untuk mengetahui adanya bahaya kebakaran maka sistem alarm dipasang pada tempat yang strategis dan penting seperti laboratorium dan ruang proses. 2. Pada peralatan pabrik yang berupa tangki dibuat main hole dan hand hole
yang cukup untuk pemeriksaan.
3. Sistem perlengkapan energi seperti pipa bahan bakar, saluran udara, saluran steam, dan air dibedakan warnanya dan letaknya tidak menggangu gerakan karyawan.
4. Mobil pemadam kebakaran yang ditempatkan difire station setiap saat dalam keadaan siaga.
5. Penyediaan racun api yang selalu siap dengan pompahydranuntuk jarak tertentu.
Sesuai dengan peraturan yang tertulis dalam Peraturan Tenaga Kerja No. Per/02/Men/1983 tentang instalasi alarm kebakaran otomatis, yaitu :
1. Detektor Kebakaran, merupakan alat yang berfungsi untuk mendeteksi secara dini adanya suatu kebakaran awal. Alat ini terbagi atas:
a. Smoke detector adalah detektor yang bekerja berdasarkan terjadinya akumulasi asap dalam jumlah tertentu.
b. Gas detector adalah detektor yang bekerja berdasarkan kenaikan konsentrasi gas yang timbul akibat kebakaran ataupun gas-gas lain yang mudah terbakar.
1) Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat berupa bunyi khusus (audible alarm).
2) Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat yang tertangkap oleh pandangan mata secara jelas (visible alarm).
2. Panel Indikator Kebakaran
Panel indikator kebakaran adalah suatu komponen dari sistem deteksi dan alarm kebakaran yang berfungsi mengendalikan sistem dan terletak di ruang operator.
6.2.2 Peralatan Perlindungan Diri
Upaya peningkatan keselamatan kerja bagi karyawan pada pabrik ini adalah dengan menyediakan fasilitas sesuai bidang kerjanya. Fasilitas yang diberikan adalah melengkapi karyawan dengan peralatan perlindungan diri sebagai berikut :
1. Helm
2. Pakaian dan perlengkapan pelindung. 3. Sepatu pengaman.
4. Pelindung mata. 5. Masker udara. 6. Sarung tangan.
6.2.3 Keselamatan Kerja Terhadap Listrik
Upaya peningkatan keselamatan kerja terhadap listrik adalah sebagai berikut :
1. Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekering atau pemutus arus listrik otomatis lainnya.
2. Sistem perkabelan listrik harus dirancang secara terpadu dengan tata letak pabrik untuk menjaga keselamatan dan kemudahan jika harus dilakukan perbaikan.
3. Penempatan dan pemasangan motor – motor listrik tidak boleh mengganggu lalu lintas pekerja.
tinggi.
5. Isolasi kawat hantaran listrik harus disesuaikan dengan keperluan.
6. Setiap peralatan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan alat penangkal petir yang dibumikan.
7. Kabel – kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang bekerja pada tekana dan suhu tinggi harus diisolasi secara khusus.
6.2.4 Pencegahan Terhadap Gangguan Kesehatan
Upaya peningkatan kesehatan karyawan dalam lapangan kerja adalah : 1. Setiap karyawan diwajibkan untuk memakai pakaian kerja selama berada di
dalam lokasi pabrik.
2. Dalam menangani bahan-bahan kimia yang berbahaya, karyawan diharuskan memakai sarung tangan karet serta penutup hidung dan mulut.
3. Bahan-bahan kimia yang selama pembuatan, pengolahan, pengangkutan, penyimpanan, dan penggunaannya dapat menimbulkan ledakan, kebakaran, korosi, maupun gangguan terhadap kesehatan harus ditangani secara cermat. 4. Poliklinik yang memadai disediakan di lokasi pabrik.
6.2.5 Pencegahan Terhadap Bahaya Mekanis
Upaya pencegahan kecelakaan terhadap bahaya mekanis adalah :
1. Alat – alat dipasang dengan penahan yang cukup berat untuk mencegah kemungkinan terguling atau terjatuh.
2. Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup lebar dan tidak menghambat kegiatan karyawan.
3. Jalur perpipaan sebaiknya berada di atas permukaan tanah atau diletakkan pada atap lantai pertama kalau di dalam gedung atau setinggi 4,5 meter bila diluar gedung agar tidak menghalangi kendaraan yang lewat.
4. Letak alat diatur sedemikian rupa sehingga para operator dapat bekerja dengan tenang dan tidak akan menyulitkan apabila ada perbaikan atau pembongkaran. 5. Pada alat – alat yang bergerak atau berputar harus diberikan tutup pelindung
Untuk mencapai keselamatan kerja yang tinggi, maka ditambahkan nilai-nilai disiplin bagi para karyawan yaitu:
1. Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan. 2. Setiap peraturan dan ketentuan yang ada harus dipatuhi.
3. Perlu keterampilan untuk mengatasi kecelakaan dengan menggunakan peralatan yang ada.
4. Setiap kecelakaan atau kejadian yang merugikan harus segera dilaporkan pada atasan.
5. Setiap karyawan harus saling mengingatkan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya.
6. Setiap kontrol secara periodik terhadap alat instalasi pabrik oleh petugas maintenance.
Dalam suatu pabrik, utilitas merupakan unit penunjang utama dalam memperlancar jalannya proses produksi. Oleh karena itu, segala sarana dan prasarananya harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin kelangsungan operasi suatu pabrik.
Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan isopropil asetat adalah sebagai berikut:
1. Kebutuhan uap (steam) 2. Kebutuhan air
3. Kebutuhan bahan kimia 4. Kebutuhan bahan bakar 5. Kebutuhan listrik 6. Unit pengolahan limbah
7.1 Kebutuhan Uap (Steam)
Uap digunakan dalam pabrik sebagai media pemanas. Kebutuhan uap pada pabrik pembuatan isopropil asetat dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel 7.1 KebutuhanSteamPabrik Isopropil Asetat
Nama Alat Jumlahsteam
(kg/jam)
Vaporizer (V-101) 51,9808
Heat Exchanger (HE-101) 157,9903 Heat Exchanger (HE-102) 68,0268 Heat Exchanger (HE-103) 30,1454
Reboiler (RB-101) 671,2158
Reboiler (RB-102) 7,1403
Jumlah 986,4996
Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 20% dan faktor kebocoran sebesar 10%.
Maka:
Totalsteamyang dibutuhkan = 1,3 × 986,4996 kg/jam = 1282,4495 kg/jam
Diperkirakan 80% kondensat dapat digunakan kembali, sehingga : Kondensat yang digunakan kembali = 80% × 1282,4495 kg/jam
= 1025,9596 kg/jam
Kebutuhan tambahan untuk ketel uap= 20% × 1025,9596 kg/jam = 256,4899 kg/jam
7.2 Kebutuhan Air
Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air pada pabrik pembuatan isopropil asetat bersumber dari air sungai Silau.
Kebutuhan air pendingin pada keseluruhan pabrik pembuatan isopropil asetat ditunjukkan pada tabel 7.2.
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin
Nama Alat Jumlah Air Pendingin (kg/jam)
Reaktor (R-101) 30.640,8426
Condenser(CD-101) 232,3208
Condenser(CD-102) 1.746,5186
Heat Exchanger(HE-105) 5.133,4194 Heat Exchanger(HE-106) 1.681,4983
Kompresor (K-103) 2.205,9376
Jumlah 41.640,4476
Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan: We = 0,00085 Wc(T2–T1) (Pers. 12-10, Perry, 1999)
Dimana:
Wc = jumlah air pendingin yang diperlukan
T1 = temperatur air pendingin masuk = 30°C = 86°F
T2 = temperatur air pendingin keluar = 45°C = 113°F
Maka:
We= 0,00085 × 41.640,4476 × (113–86)
= 955,6482 kg/jam
Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 % dari air pendingin yang masuk ke menara air (Perry, 1997). Ditetapkandrift loss0,2 %, maka:
Wd= 0,002 × 41.640,4476 kg/jam
= 83,2808 kg/jam
Air yang hilang karena blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air pendingin, biasanya antara 3-5 siklus (Perry, 1997). Ditetapkan 5 siklus, maka:
1 S
W
W e
b
(Pers. 12-12, Perry, 1999)
b
955,6482 kg/jam W
5 1
= 238,9120 kg/jam
Sehingga air tambahan yang diperlukan =We +Wd+Wb
= 955,6482 + 83,2808 + 238,9120 = 1.277,8412 kg/jam
Adapun pemakaian air untuk berbagai kebutuhan lainnya berupa: a. Kebutuhan air domestik
Kebutuhan air domestik untuk tiap orang/shift adalah 40–100 ltr/hari (Metcalf, 1991). Diambil 100 liter/hari = 4,17 liter/jam
ρairpada 30oC = 995,68 kg/m3; Jumlah karyawan = 155 orang
Maka total air domestik =
3 3
4,17 L/jam 995, 68 kg/m 155
643, 04 kg/jam 1000 L/m
b. Kebutuhan air laboratorium
Kebutuhan air untuk laboratorium adalah 1000 – 1800 ltr/hari (Metcalf dan Eddy, 1991), Maka diambil 1500 ltr/hari = 62,230 kg/jam.
c. Kebutuhan air kantin dan tempat ibadah
Kebutuhan air untuk kantin dan rumah ibadah adalah 40 – 120 liter/hari (Metcalf dan Eddy, 1991), Maka diambil 120 liter/hari = 4,17 liter/jam, ρair
pada 30oC= 995,68 kg/m3; Pengunjung rata–rata = 150 orang. Maka total kebutuhan airnya = (4,17 × 150 × 995,68)/1000
= 622,300 kg/jam d. Kebutuhan air poliklinik
Kebutuhan air untuk poliklinik adalah 400 – 600 ltr/hari. (Metcalf dan Eddy, 1991). Maka diambil 400 liter/ hari = 16,59 kg/jam
Pemakaian air untuk berbagai kebutuhan pada Pabrik Pembuatan Isopropil Asetat dari propilen dan asam asetat ditunjukkan pada Tabel 7.3.
Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan
Kebutuhan Jumlah air (kg/jam)
Kantor dan domestik 643,04
Laboratorium 62,23
Kantin dan tempat ibadah 622,300
Poliklinik 16,59
Total 1.344,17
Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan awal adalah: = Air untuk kebutuhan + tambahan air + air umpan ketel
= 1.344,17 + 1.277,8412 + 256,4899 = 2.878,4991 kg/jam
ρair (30oC) = 995,647 kg/m3 (Perry&Green, 1999)
Debit air = 2.878,4991 kg/jam 995,647 kg/m3 ×
1 jam 3600 detik ×
1000 liter 1 m3
= 0,8026 liter/detik
(BAPEDALDA Sumatera Utara, 2011). Kualitas air Sungai Sei Silau ditabulasi pada tabel 7.4
Tabel 7.4 Kualitas air Sungai Sei Silau Asahan
No Parameter Satuan Kadar
A . Fisika
1 Suhu °C 26,6
2 Total Suspended Solid(TSS) mg/L 50
3 Turbudity(Kekeruhan) mg/L 25
B . Kimia Anorganik
1 pH mg/L 6 - 9
2 BOD mg/L 5,5
3 COD mg/L 19
4 Total Amonia (NH3-N) mg/L 0,0005
5 Besi (Fe) mg/L 0,42
6 Kadmium (Cd) mg/L 0,023
7 Klorida (Cl) mg/L 60
8 Mangan (Mn) mg/L 0,028
9 Kalsium (Ca) mg/L 45
10 Magnesium (Mg) mg/L 28
11 Oksigen terlarut (O2) mg/L 5,66
12 Seng (Zn) mg/L > 0,0004
13 Sulfat (SO4) mg/L 42
14 Tembaga (Cu) mg/L 0,01
15 Timbal (Pb) mg/L 0,648
16 Hardness(CaCO3) mg/L 95
C . Kimia Organik
1 Detergent mg/L 0,2
2 Koli tinja Jml/100ml 100
(Sumber : Bapedal SUMUT, 2011)
merupakan tempat pengolahan awal air sungai Silau. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik untuk diolah dan digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik terdiri dari beberapa tahap, yaitu:
1. Screening 2. Sedimentasi 3. Klarifikasi 4. Filtrasi
5. Demineralisasi 6. Deaerasi
7.2.1 Screening
Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air. Pada screening, partikel-partikel padat yang besar akan tersaring tanpa bantuan bahan kimia. Sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya (Degremont, 1991).
7.2.2 Sedimentasi
Setelah air disaring pada tahap screening, di dalam air tersebut masih terdapat partikel-partikel padatan kecil yang tidak tersaring pada screening. Untuk menghilangkan padatan-padatan tersebut, maka air yang sudah disaring tadi dimasukkan ke dalam bak sedimentasi untuk mengendapkan partikel-partikel padatan yang tidak terlarut.
7.2.3 Klarifikasi
Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air. Air dari tahap sedimentasi dialirkan ke dalam clarifier setelah diinjeksikan larutan alum Al2(SO4)3 dan larutan soda abu Na2CO3. Larutan Al2(SO4)3 berfungsi
sebagai koagulan utama dan larutan Na2CO3 sebagai koagulan tambahan yang
Al2(SO4)3.14H2O + 6HCO3- 2Al(OH)3 + 3SO42-+ 6CO2+ 14 H2O
Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk flok-flok yang akan mengendap ke dasar clarifierkarena gaya gravitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir (sand filter) untuk penyaringan.
Pemakaian jumlah larutan alum adalah berdasarkan kandungan TSS (Total Suspended Solid) yang terkandung pada air sungai, yakni 50 ppm, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan soda abu = 1 : 0,54 (Baumann, 1971).
Total kebutuhan air = 2.878,4991 kg/jam Pemakaian larutan alum = 50 ppm
Pemakaian larutan soda abu = 0,5450 = 27 ppm
Massa alum yang dibutuhkan = 5010-6 2.878,4991 kg/jam = 0,14392 kg/jam
Massa abu soda yang dibutuhkan = 2710-6 2.878,4991 kg/jam = 0,07772 kg/jam
7.2.4 Filtrasi
Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan tujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS), termasuk partikulat BOD dalam air (Metcalf, 1991).
Material yang digunakan dalam medium filtrasi dapat bermacam-macam: pasir, antrasit (crushed anthracite coal), karbon aktif granular (Granular Carbon Active atau GAC), karbon aktif serbuk (Powdered Carbon Active atau PAC) dan batu garnet. Penggunaan yang paling umum dipakai di Afrika dan Asia adalah pasir dan gravel sebagai bahan filter utama, sebab tipe lain cukup mahal (Kawamura, 1991).
Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan isopropil asetat menggunakan media filtrasi granular (Granular Medium Filtration) sebagai berikut:
2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium berpori misalnya atrasit atau marmer. Untuk beberapa pengolahan dua tahap atau tiga tahap pada pengolahan effluent pabrik, perlu menggunakan bahan dengan luar permukaan pori yang besar dan daya adsorpsi yang lebih besar, seperti Biolite, pozzuolana ataupun Granular Active Carbon/GAC) (Degremont, 1991). Pada pabrik ini, digunakan antrasit setinggi 38 in (0,963 m).
3. Lapisan bawah menggunakan batu kerikil/gravel setinggi 7 in (17,78 cm) (Metcalf & Eddy, 1991).
Bagian bawah alat penyaring dilengkapi denganstrainer sebagai penahan. Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik (back washing). Darisand filter, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan.
Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah, serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh kuman-kuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca(ClO)2. Khusus untuk air minum, setelah dilakukan proses klorinasi
diteruskan ke penyaring air (water treatment system) sehingga air yang keluar merupakan air sehat dan memenuhi syarat-syarat air minum.
Perhitungan kebutuhan kaporit, Ca(ClO)2
Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 1.344,17 kg/jam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 %
Kebutuhan klorin = 2 ppm dari berat air (Gordon, 1968) Total kebutuhan kaporit = (2.10-6× 1.344,17) / 0,7 = 0,00384 kg/jam
7.2.5 Demineralisasi
Air untuk umpan ketel dan pendingin pada reaktor harus murni dan bebas dari garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi. Alat demineralisasi dibagi atas:
7.2.5.1 Penukar Kation (Cation Exchanger)
Penukar kation berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation Ca, Mg dan kation lain yang larut dalam air dengan kation dari resin. Resin yang digunakan bermerekAmberlite IR-120 plus. Reaksi yang terjadi:
2H+R + Ca2+ Ca2+R + 2H+ 2H+R + Mg2+ Mg2+R + 2H+
Untuk regenerasi dipakai H2SO4berlebih dengan reaksi:
H2SO4 + RCa2+ CaSO4 + 2RH+
H2SO4 + RMg2+ MgSO4+ 2RH+
7.2.5.2 Penukar Anion (Anion Exchanger)
Penukar anion berfungsi untuk menukar anion yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek Amberlite IRA-402.Reaksi yang terjadi:
2ROH- + SO42- RSO42- + 2OH
-ROH-+ Cl- RCl- + OH
-Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi: RSO42- + 2NaOH Na2SO4 + 2ROH
-RCl- + NaOH NaCl + ROH
-7.2.5.3 Perhitungan Kesadahan Kation
Air Sungai Sei Silau mengandung kation Ca+2, Mg+2, Mn+2, Fe+2, Cu+2, Pb
2+
, Zn2+, masing-masing 45 ppm, 28 ppm, 0,028 ppm, 0,42 ppm, 0,01 ppm, 0,648 ppm, 0,0004 ppm (Tabel 7.4).
Total kesadahan kation = 45 + 28 + 0,028 + 0,42 + 0,01 ppm = 73,4304 ppm
= 4,2942 gr/gal Jumlah air yang diolah = 256,4899 kg/jam
= 256,4899 / 3
995, 68 /
F kg jam
kg m
ρ x 264,17 gal/m
= 67,9554 gal/jam
Kesadahan air = 4,2942 gr/gal x 67,9554 gal/jam x 24 jam/hari = 7003,4964 gr/hari = 7,0035 kg/hari
Ukurancation exchanger:
Jumlah air yang diolah = 67,9554 gal/jam = 1,1326 gal/menit Dari Tabel 12.3,The Nalco Water Handbook, diperoleh :
-Diameter Cation exchanger: 2 ft - LuasCation exchanger : 3,14 ft2 - JumlahCation exchanger : 1 unit Volume resin yang dibutuhkan :
Total kesadahan air = 7,0035 kg/hari
Resin yang digunakanAmbelite IR-120 plus (Rohm dan Haas, 1978) Kapasitas resin = 20 kg/ft3resin
Untuk regenerasi digunakan H2SO45% sebanyak 10 lb H2SO4/ft3
(Rohm dan Haas, 1978) Maka :
Kebutuhan resin = 7,0035
20 = 0,3502 ft
3
/hari
Tinggi resin =
3 2
0,3502 / 3,14
ft hari
ft = 0,1115 ft/hari
Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft (Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook)
Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 2,5 ft × 3,14 ft2 = 7,85 ft3
Waktu regenerasi =
3 3
7,85 ft 20 kg/ft 7,0035 kg/hari
= 22,4174 hari
Kebutuhan regenerasi H2SO4 =
3 3
7,0035 / 10 / 44, 092 /
kg hari x lb ft lbm ft
= 3,5017 lb/hari = 1,5884 kg/hari
7.2.5.4 Perhitungan Kesadahan Anion
Air sungai Sei Silau Asahan mengandung anion SO42-, Cl-dan CO3-2 yang
masing-masing 42 ppm, 60 ppm dan 95 ppm.(Tabel 7.4) Total kesadahan anion = 42 + 60 + 95 ppm
= 11,5205 gr/gal Jumlah air yang diolah = 256,4899 kg/jam
= / 3
995, 6 256, 4899
8 /
kg jam
kg m x 264,17 gal/m
3
= 67,9554 gal/jam
Kesadahan air = 11,5205 gr/gal x 67,9554 gal/jam x 24 jam/hari = 18.789,06 gr/hari = 18,7891 kg/hari
Ukurananion exchanger :
Jumlah air yang diolah = 67,9554 gal/jam = 1,1326 gal/menit Dari Tabel 12.3,The Nalco Water Handbook, diperoleh :
-Diameter Anion exchanger : 2 ft - LuasAnion exchanger : 3,14 ft2 - JumlahAnion exchanger : 1 unit Volume resin yang dibutuhkan :
Total kesadahan air = 18,7891 kg/hari
Dari Tabel 12.7,The Nalco Water Handbook, 1988, diperoleh : - Kapasitas resin = 12 kg/ft3
- Kebutuhanregenerasi = 5 lb NaOH/ft3resin Jadi, Kebutuhan resin = kg/hari
3 12 k 18, 789
g/ft 1
= 1,5658 ft3/hari
Tinggi resin = 1, 5658
3,14 = 0,4986 ft
Tinggi minimum resin adalah 30 in = 2,5 ft (Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook)
Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 0,4986 ft × 3,14 ft2 = 1,5658 ft3 Waktu regenerasi =
3 3
ft 12 kg/ft 18,7891 k
1,565
i 8
g/har
= 1 hari
KebutuhanregenerantNaOH = 18,7891 kg/hari x 3
3
kg/ft 12
lb/ft 5
7.2.6 Deaerator
Deaerator berfungsi untuk memanaskan air yang keluar dari alat penukar ion (ion exchanger) dan kondensat bekas sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Pada deaerator ini, air dipanaskan hingga 90°C supaya gas-gas yang terlarut dalam air, seperti O2 dan CO2 dapat dihilangkan, sebab gas-gas tersebut
dapat menyebabkan korosi. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan koil pemanas di dalamdeaerator.
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia
Kebutuhan bahan kimia pada pabrik pembuatan Isopropil Asetat adalah sebagai berikut :
1. Al2(SO4)3 = 0,1439 kg/jam
2. Na2CO3 = 0,0777 kg/jam
3. Kaporit = 0,0038 kg/jam 4. H2SO4 = 0,0662 kg/jam
5. NaOH = 0,1480 kg/jam
7.4 Kebutuhan Listrik
[image:60.595.183.441.500.756.2]Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut: Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik untuk Utilitas
Nama Kode Alat Daya (Hp)
Pompa PU–01 0,8438
Pompa PU–02 0,2500
Pompa PU–03 0,0500
Pompa PU–04 0,0500
Pompa PU–05 0,2586
Pompa PU–06 0,2892
Pompa PU–07 0,5095
Pompa PU–08 0,0297
Pompa PU–09 0,0720
Pompa PU–10 0,0500
Pompa PU–11 0,0500
Pompa PU–12 0,2000
Pompa PU–13 0,2000
Pompa PU–15 0,0500
Pompa PU–16 0,0300
Pompa PU–17 0,0117
Pompa PU–18 0,0500
Pompa PU–19 0,0018
Tangki Pelarutan TP–01 0,0500 Tangki Pelarutan TP–02 0,0578 Tangki Pelarutan TP–03 0,0420 Tangki Pelarutan TP–04 0,0500 Tangki Pelarutan TP–05 0,0500
Clarifier CL 0,0377
Ketel Uap KU 19,0000
Total 22,5955
Unit proses = 144,0322 Hp
Ruang kontrol dan laboratorium = 80 Hp Penerangan dan kantor = 50 Hp
Bengkel = 40 Hp
Perumahan = 150 Hp
Total kebutuhan listrik = (144,0322+22,5955+80+50+40+150)Hp = 486,6277 Hp x 0,7457 kW/Hp
=362,8783 kW Efisiensi generator 80%, maka;
Daya output generator = 362,8783 /0,8 = 453,5978 kW
Untuk perancangan dipakai 2 unit diesel generator AC 650 kW, 220 – 240 V, 50 Hz,3 phaseyang mempunyai keuntungan :
Tenaga dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai dengan kebutuhan dengan menggunakan transformator
Daya dan tenaga listrik yang dihasilkan relatif besar Tenaga listrik stabil
Kawat penghantar yang digunakan lebih sedikit
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar
Bahan bakar yang digunakan untuk ketel uap dan pembangkit tenaga listrik (generator) adalah minyak solar karena minyak solar efisien dan mempunyai nilai bakar yang tinggi.
Keperluan Bahan Bakar Generator
Nilai bahan bakar solar = 19.860 Btu/lb (Perry, 1999) Densitas bahan bakar solar = 0,89 kg/liter (Perry, 1999) Daya yang dibutuhkan = 453,5978 kW = 608,2846 Hp
= 608,2846 Hp x 2.544,5 Btu/jam = 1547780,2283 Btu/jam
Jumlah solar yang dibutuhkan untuk bahan bakar:
Kebutuhan solar =
kg/jam 0,89
kg/jam 35,3503
= 48,846 kg/jam
Keperluan Bahan Bakar Ketel Uap Entalpisteam(Hs1) pada 4550C; 1 atm
Hs1= 2105 kJ/kg
Uap yang dihasilkan ketel uap = 205,0458 kg/jam
Panas yang dibutuhkan ketel
= 205,0458 kg/jam x 2054,7 kJ/kg/1,05506 kJ /Btu = 399.320,9663 Btu/jam
Efisiensi ketel uap = 75% Panas yang harus disuplai ketel
=
0,75
kg/jam 63
399.320,96
= 532.427,9551 Btu/jam Nilai bahan bakar solar = 19.860 Btu/lb
= 26,8091 lb/jam x 0,45359 kg/lbm
= 12,1603 kg/jam
Kebutuhan solar = (12,1603 kg/jam)/(0,89 kg/liter) = 13,6633 liter/jam
Total kebutuhan solar = 79,4390 liter/jam + 13,6633 liter/jam = 93,1022 liter/jam
7.6 Unit Pengolahan Limbah
Limbah dari suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau atmosfer, karena limbah tersebut mengandung bermacam-macam zat yang dapat membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah. Sistem pengolahan limbah yang dilakukan adalah dengan penampungan sementara limbah, proses pengendapan limbah dan proses netralisasi limbah.
Karakteristik limbah pabrik isopropil asetat adalah limbah cair yang hanya mengandung mikroorganisme aerobik, sehingga pengolahannya dilakukan dengan pengolahan limbah secara aerobik. Limbah B3 yang dihasilkan adalah limbah cair sehingga penanganannya langsung diisi kedalam drum khusus tempat limbah B3.
Sumber-sumber limbah cair pabrik pembuatan isopropil asetat meliputi: 1. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik
Limbah ini diperkirakan mengandung kerak dan kotoran–kotoran yang melekat pada peralatan pabrik.
2. Limbah domestik
Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar mandi di lokasi pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah padat dan limbah cair. Limbah domestik dari pabrik isopropil asetat diolah pada septic tank yang tersedia di lingkungan pabrik sehingga tidak membutuhkan pengolahan tambahan.
3. Limbah B3 (bahan berbahaya dan beracun)
limbah. Limbah HBF4 merupakan asam kuat sehingga termasuk kedalam
limbah B3 (bahan berbahaya dan beracun).
Limbah ini tidak dapat diolah langsung karena sistem pengolahan yang khusus sehingga harus diolah oleh badan usaha pengolahan limbah khus
