• Tidak ada hasil yang ditemukan

Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida Dengan Katalis Perak

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2016

Membagikan "Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida Dengan Katalis Perak"

Copied!
412
0
0

Teks penuh

(1)

PRA RANCANGAN

PABRIK PEMBUATAN ETILEN OKSIDA

DENGAN KATALIS PERAK

KAPASITAS 3.600 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh:

YENNY

NIM : 030405024

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas

berkat dan rahmatNya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul:

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ETILEN OKSIDA DENGAN KATALIS PERAK

KAPASITAS 3.600 TON/TAHUN

Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan merupakan

salah satu syarat untuk mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia,

Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Dalam menyelesaikan tugas akhir ini penulis banyak menerima bantuan,

bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis

mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Ir. Indra Surya, MSc., Ketua Jurusan Departemen Teknik Kimia,

Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara

2. Ibu Maya Sarah, ST. MT., Sekretaris Jurusan Departemen Teknik Kimia,

Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara

3. Bapak Dr.Eng Ir. Irvan, M.Si, Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik

Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

4. Ibu Dr. Ir. Fatimah, M.T., selaku dosen pembimbing dalam penyusunan tugas

akhir ini.

5. Ibu Erni Misran, ST. MT, selaku co-dosen pembimbing dalam penyusunan

(3)

6. Bapak dan Ibu dosen serta pegawai Program Studi Teknik Kimia, Fakultas

Teknik, Universitas Sumatera Utara.

7. Orangtua dan Saudara Penulis, yang telah banyak memberikan dukungan

moril dan materil kepada penulis.

8. Agustinus Roy Mercu atas kerjasamanya dalam penulisan tugas akhir ini.

9. Sahabat-sahabat terbaik di Teknik Kimia, Effendy, Antonius Natawijaya,

Bartholomeus, Rahmayani Siregar, Chandra P. Hutabarat, Berlian, Edi Sinaga,

dan teman-teman mahasiswa/i Teknik Kimia, khususnya stambuk 2003 yang

memberikan banyak dukungan kepada penulis.

10.Senior-senior di Teknik Kimia, khususnya Harisyah Putra, Eddy Subrata,

Khaidir, dan Juliani Sucia atas pinjaman buku dan arahan selama menyusun

tugas akhir ini.

11.Junior-junior di Teknik Kimia, khususnya Arifin Suden, Andrikhe, Elisa, dan

Fandi Willim, yang telah banyak membantu selama penyusunan tugas akhir

ini.

Medan, Oktober 2007

Penulis,

(4)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

INTISARI... iii

DAFTAR ISI... iv

DAFTAR GAMBAR ... vi

DAFTAR TABEL... vii

BAB I PENDAHULUAN ...I-1

1.1 Latar Belakang ...I-1

1.2 Perumusan Masalah ...I-2

1.3 Tujuan Perancangan ...I-2

1.4 Manfaat ...I-2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1

2.1 Etilen Oksida... II-1

2.2 Sifat-sifat Etilen Oksida ... II-2

2.3 Kegunaan Etilen Oksida... II-3

2.4 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk ... II-3

2.5 Deskripsi Proses ... II-6

BAB III NERACA MASSA ... III-1

BAB IV NERACA PANAS ...IV-1

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN... V-1

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ...VI-1

6.1 Instrumentasi ...VI-1

6.2 Keselamatan Kerja ...VI-5

6.3 Keselamatan Kerja Pra Rancangan Pabrik Pembuatan

Etilen Oksida...VI-5

BAB VII UTILITAS... VII-1

7.1 Kebutuhan Uap (Steam)... VII-1

7.2 Kebutuhan Air... VII-2

7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-12

7.4 Kebutuhan Listrik ... VII-12

(5)

7.6 Unit Pengolahan Limbah ... VII-14

7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas ... VII-17

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1

8.1 Lokasi Pabrik ... VIII-1

8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-3

8.3 Perincian Luas Tanah... VIII-4

BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN...IX-1

9.1 Organisasi Perusahaan ...IX-1

9.2 Manajemen Perusahaan...IX-3

9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ...IX-4

9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ...IX-6

9.5 Sistem Kerja ...IX-8

9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ...IX-9

9.7 Sistem Penggajian ...IX-11

9.8 Fasilitas Tenaga Kerja...IX-12

BAB X ANALISA EKONOMI ... X-1

10.1 Modal Investasi ... X-1

10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) ... X-4

10.3 Total Penjualan (Total Sales) ... X-5

10.4 Bonus Perusahaan ... X-5

10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ... X-5

10.6 Analisa Aspek Ekonomi... X-5

BAB XI KESIMPULAN ...XI-1

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS

(6)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur Etilen Oksida... II-1

Gambar 6.1 Instrumentasi pada Alat...VI-4

Gambar 7.1 Flowdiagram Unit Pengolahan Limbah ... VII-15

Gambar 8.1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida . VIII-5

Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan

Etilen Oksida...IX-13

Gambar LA.1 Diagram Alir Overall Pembuatan Etilen Oksida ...LA-2

Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen (tampak atas) ...LD-2

Gambar LD.2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling

Tower (CT)...LD-62

Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy*–Hy) ...LD-63

Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan

Tangki Pelarutan ... LE-5

Gambar LE.2 Harga Peralatan untuk Kolom Distilasi. Harga Tidak Termasuk

Trays, Packing, atau Sambungan ... LE-6

Gambar LE.3 Harga Tiap Tray dalam Kolom Distilasi. Harga Termasuk Tanggul,

Permukaan Saluran Limpah, Saluran Uap dan Bagian Struktur

Lainnya... LE-7

(7)

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Neraca Massa Mixing Point I (M-101) ... III-1

Tabel 3.2 Neraca Massa Mixing Point II (M-201) ... III-1

Tabel 3.3 Neraca Massa Reaktor I (R-201)... III-2

Tabel 3.4 Neraca Massa Absorber I (T-201) ... III-2

Tabel 3.5 Neraca Massa Reaktor II (R-202) ... III-2

Tabel 3.6 Neraca Massa Absorber II (T-202) ... III-3

Tabel 3.7 Neraca Massa Splitter I (SP-201)... III-3

Tabel 3.8 Neraca Massa Mixing Point III (M-301)... III-4

Tabel 3.9 Neraca Massa Kolom Distilasi (T-301) ... III-4

Tabel 3.10 Neraca Massa Splitter II (SP-301) ... III-4

Tabel 3.11 Neraca Massa Reflux Drum (D-301) ... III-5

Tabel 3.12 Neraca Massa Kondensor (E-302) ... III-5

Tabel 3.13 Neraca Massa Reboiler (E-303) ... III-5

Tabel 4.1 Neraca Panas Heater 1 (E-101)...IV-1

Tabel 4.2 Neraca Panas Cooler 1 (E-102)...IV-1

Tabel 4.3 Neraca Panas Cooler 2 (E-102)...IV-1

Tabel 4.4 Neraca Panas Heater 2 (E-201)...IV-2

Tabel 4.5 Neraca Panas Reaktor 1 (R-201)...IV-2

Tabel 4.6 Neraca Panas Cooler 3 (E-202)...IV-2

Tabel 4.7 Neraca Panas Heater 2 (E-203)...IV-2

Tabel 4.8 Neraca Panas Reaktor 2 (R-202)...IV-3

Tabel 4.9 Neraca Panas Cooler 4 (E-204)...IV-3

Tabel 4.10 Neraca Panas Cooler 5 (E-301)...IV-3

Tabel 4.11 Neraca Panas Kondensor (E-302) ...IV-3

Tabel 4.12 Neraca Panas Reboiler (E-303)...IV-4

Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen

Oksida ...VI-4

Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Sebagai Media Pemanas ... VII-1

Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat ... VII-2

(8)

Tabel 7.4 Pemakaian Air Untuk Kebutuhan Domestik... VII-4

Tabel 7.5 Kualitas Air Sungai Rokan, Riau ... VII-5

Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah... VIII-4

Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift...IX-9

Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ...IX-9

Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan ...IX-11

Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas, Cpg = a + bT + cT2 + dT3 + eT4 [J/mol K]...LB-1

Tabel LB.2 Kapasitas Panas Liquid, Cpl = a + bT + cT2 + dT3 [J/mol K]...LB-1

Tabel LB.3 Panas Laten [J/mol]...LB-1

Tabel LB.4 Panas Reaksi Pembentukan [kkal/mol]...LB-1

Tabel LB.5 Data Tekanan Uap Antoine: ln P (kPa) = A – (B/(T+C)) ...LB-2

Tabel LB.6 Data Air Pemanas dan Air Pendingin yang Digunakan ...LB-2

Tabel LB.7 Panas Masuk Heater 1 (E-201) ...LB-2

Tabel LB.8 Panas Keluar Heater 1 (E-101) ...LB-2

Tabel LB.9 Panas Masuk Cooler 1 (E-102) ...LB-3

Tabel LB.10 Panas Keluar Cooler 1 (E-102)...LB-3

Tabel LB.11 Panas Masuk Cooler 2 (E-103)...LB-4

Tabel LB.12 Panas Keluar Cooler 2 (E-103)...LB-4

Tabel LB.13 Panas Masuk Heater 2 (E-201)...LB-5

Tabel LB.14 Panas Keluar Heater 2 (E-201)...LB-6

Tabel LB.15 Panas Keluar Reaktor 1 (R-201) ...LB-7

Tabel LB.16 Panas Keluar Cooler 3 (E-202)...LB-8

Tabel LB.17 Panas Masuk Heater 3 (E-203)...LB-9

Tabel LB.18 Panas Keluar Heater 3 (E-203)...LB-10

Tabel LB.19 Panas Keluar Reaktor 2 (R-202) ...LB-11

Tabel LB.20 Panas Keluar Cooler 4 (E-204)...LB-12

Tabel LB.21 Panas Masuk Cooler 5 (E-301)...LB-13

Tabel LB.22 Panas Keluar Cooler 5 (E-301)...LB-14

Tabel LB.23 Titik Didih Umpan Pada Bagian Atas Kolom Distilasi ...LB-15

Tabel LB.24 Dew Point Kondensor ...LB-15

Tabel LB.25 Panas Masuk Kondensor (E-302) ...LB-16

(9)

Tabel LB.27 Bubble Point Kondensor (E-302) ...LB-17

Tabel LB.28 Panas Masuk Reboiler (E-303) ...LB-17

Tabel LB.29 Panas Keluar Vb (alur 25) Reboiler (E-303) ...LB-18

Tabel LB.30 Panas Keluar B (alur 26) Reboiler (E-303)...LB-18

Tabel LC.1 Densitas Campuran Gas Alur 10...LC-45

Tabel LC.2 BM Rata-Rata Gas Alur 10 ...LC-46

Tabel LC.3 Densitas Campuran Gas Alur 13...LC-51

Tabel LC.4 Viskositas Campuran Gas Alur 13...LC-51

Tabel LC.5 Densitas Campuran Gas Alur 16...LC-71

Tabel LC.6 BM Rata-rata Campuran Gas Alur 16...LC-71

Tabel LC.7 Densitas Campuran Gas Alur 18...LC-76

Tabel LC.8 Viskositas Campuran Gas Alur 18...LC-76

Tabel LC.9 Densitas Campuran Gas Alur 23...LC-87

Tabel LC.10 Viskositas Campuran Gas Alur 23...LC-87

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya... LE-1

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift... LE-3

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses... LE-8

Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah... LE-9

Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi... LE-12

Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ... LE-15

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas ... LE-17

Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ... LE-18

Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No.17

Tahun 2000 ... LE-19

Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No.17 Tahun 2000 LE-20

(10)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Etilen (CH2 = CH2) merupakan hidrokarbon olefin yang paling sederhana

dan bahan baku yang penting dalam industri kimia. Etilen dihasilkan dari minyak

bumi dan gas alam, namun bahan baku etilen industri biasanya diperoleh dari

cracking hidrokarbon rantai panjang. Etilen adalah senyawa organik yang

diproduksi dalam skala besar. Produksi global etilen pada tahun 2005 melampaui

75 juta metrik ton (Wikipedia, 2007).

Produksi etilen di Indonesia didominasi oleh PT Chandra Asih, yang

merupakan salah satu pabrik petrokimia terbesar di Indonesia. Kapasitas produksi

total PT Chandra Asih mencapai 550 ribu ton per tahun. Dari kapasitas sebesar

itu, PT Chandra Asih mengekspor sekitar 20%, dan memasok kebutuhan dalam

negeri sebesar 300 ribu ton per tahun. Pada saat ini, PT Chandra Asih sedang

melakukan perluasan usaha untuk meningkatkan produksi etilen dari kapasitas

saat ini sekitar 520-550 ribu ton per tahun menjadi 590 ribu ton per tahun (Siregar,

2007).

(11)

Kebutuhan kedua terbesar dari etilen oksida, mencakup 9% total konsumsi etilen oksida (Devanney, 2007), adalah dalam produksi surfaktan, terutama alkilfenol etoksilat nonionik (APE) dan deterjen alkohol etoksilat (AE). AE adalah senyawa alkohol etoksilat gugus linier yang dapat diuraikan (biodegradable) dan banyak digunakan dalam produksi deterjen rumah tangga. APE digunakan sebagai surfaktan anionik atau bahan intermediet untuk memproduksi deterjen rumah tangga dan sabun cuci piring.

Berdasarkan riset yang dilakukan oleh Merchant Research & Consulting Ltd pada tahun 2007 di Inggris, diperoleh informasi bahwa permintaan etilen glikol dan etilen oksida di negara-negara Asia akan meningkat pada tiga tahun mendatang. Menurut para ahli, permintaan etilen glikol dunia meningkat sejak tahun 2004, yang menyebabkan peningkatan harga pasar. Namun, peningkatan permintaan hanya diikuti peningkatan kapasitas produksi sebesar 2,6% ( demikian diperlukan fasilitas-fasilitas baru yang dapat memasok kebutuhan pasar yang semakin meningkat terhadap etilen glikol dan etilen oksida di masa yang akan datang.

1.2 Perumusan Masalah

Mengingat besarnya permintaan global dan kegunaan etilen oksida yang meliputi berbagai bidang industri, mendorong untuk dibuat suatu perancangan pabrik pembuatan etilen oksida dari bahan baku etilen dan oksigen.

1.3 Tujuan Perancangan

Tujuan perancangan ini adalah untuk menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia, khususnya di bidang perancangan, proses, dan operasi teknik kimia, sehingga memberikan gambaran kelayakan Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida.

1.4 Manfaat

(12)

PET, dehidrasi gas, plasticizer, kosmetik, surfaktan, detergen, pelarut, serta bahan-bahan kimia lainnya. Kapasitas produksi direncanakan 3.600 ton per tahun dengan kelebihan produksi direncanakan untuk diekspor.

(13)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Etilen Oksida

Pada tahun 1859, seorang ilmuwan Perancis, Charles-Adolphe Wurtz, menemukan etilen oksida dengan mereaksikan 2-kloroetanol dengan senyawa basa. Penemuan tersebut merupakan keberhasilan penting pada masa Perang Dunia I karena penemuan tersebut menjadi pelopor dari senyawa kimia etilen glikol dan senjata kimia gas beracun (mustard gas). Pada tahun 1931, seorang ilmuwan Perancis lainnya menemukan cara menghasilkan etilen oksida secara langsung dengan mereaksikan etilen dan oksigen menggunakan katalis perak. Metoda ini kemudian digunakan untuk memproduksi etilen oksida dalam skala industri, 2007).

Etilen oksida merupakan gas tak berwarna, sangat reaktif, dan mudah terbakar pada temperatur ruangan. Nama lain senyawa ini adalah epoksietana, oxirane, dan dimetilenoksida. Tingginya kereaktifan etilen oksida disebabkan ikatan antara atom dalam molekul etilen oksida dipaksa menjadi sangat dekat. Sudut antar ikatan atom karbon dalam senyawa etilen oksida adalah 60o dibandingkan dengan sudut antar ikatan atom karbon tunggal yaitu 109,5o (Clark, 2003), seperti ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar 2.1 Struktur Etilen Oksida

Etilen oksida diproduksi dengan proses oksidasi langsung gas etilen dengan udara atau oksigen. Etilen oksida dapat bereaksi langsung dengan berbagai zat kimia sehingga etilen oksida dimanfaatkan sebagai bahan antara penting dalam produksi berbagai produk turunan yang penting (Shell Chemicals Limited, 2006).

Etilen oksida merupakan zat kimia komoditas utama yang diproduksi di seluruh dunia. Etilen oksida diproduksi dengan proses oksidasi katalitik

(14)

etilen dengan katalis perak. Banyak metoda lain yang telah diajukan untuk memproduksi etilen oksida namun tidak ada metoda lain yang diterapkan

dalam skala industri selain metoda ini (

mengoksidasi etilen dan etilen oksida menjadi karbon dioksida dan uap air. Reaksi yang berlangsung yaitu:

C2H4 + ½ O2 C2H4O

(1)

etilen oksigen etilen oksida

C2H4 + 3 O2 2 CO2 + 2 H2O

(2)

etilen oksigen karbon dioksida uap air

Etilen oksida menimbulkan efek beracun bila dihirup. Gejala-gejala yang timbul akibat menghirup terlalu banyak gas etilen oksida antara lain pusing, kejang-kejang (mendadak), dan koma. Gas ini juga mengiritasi kulit dan menghirup uap etilen oksida dapat menyebabkan paru-paru terisi dengan cairan selama beberapa jam.

Etilen oksida biasanya disimpan sebagai cairan. Pada suhu dan tekanan ruangan, etilen oksida menguap dengan cepat, dan berpotensi mengakibatkan kebas dan pembekuan jaringan kulit (frostbite). Hewan percobaan yang diekspos terus-menerus pada gas etilen oksida selama masa hidupnya berpeluang terkena kanker hati. Namun, penelitian pada manusia yang bekerja di pabrik etilen oksida untuk waktu yang lama dan terekspos dengan etilen oksida dalam dosis rendah tidak berpeluang terkena gejala

kanker (

2.2 Sifat-sifat Etilen Oksida

Sifat-sifat etilen oksida (EPA, 1986) antara lain : 1. Berat molekul : 44,053 gr/mol

2. Bentuk fisik : gas pada temperatur ruangan 3. Titik didih : 10,5oC

(15)

6. Tekanan uap : 1305 torr (25oC) 7. Viskositas : 0,31 cp (4oC)

8. Kalor jenis : 0,44 kal/g oC (20oC) 9. Kalor uap : 136,1 kal/g (1 atm)

10.Flash point : < -18oC (tag open cup) 11.Suhu nyala : 429oC (udara, 1 atm) 12.Panas pembakaran : 1306,4 kJ/mol (25oC) 13.Tekanan kritik : 7,19 MPa

14.Suhu kritik : 195,8oC 15.Kalor fusi : 5,17 kJ/mol

16.Panas larutan : 6,3 kJ/mol (dalam air murni 25oC)

17.Kelarutan : larut dalam air, aseton, CCl4, eter, metanol

18.Kereaktifan : mudah meledak jika dipanaskan, meledak dengan logam alkali dalam basa

2.3 Kegunaan Etilen Oksida

Etilen oksida digunakan dalam produksi (Shell Chemicals Limited, 2006):

1. Etilen glikol (sebagai zat anti beku, serat poliester, botol dan kontainer polietilen tereftalat (PET), dehidrasi gas, fluida penukar panas, pelarut, dan poliester)

2. Polietilen glikol (digunakan dalam industri kosmetik, pembuatan obat – obatan, pelumas, pelarut cat, dan plasticizer)

3. Etilen oksida glikol eter (digunakan sebagai fluida rem, deterjen, pelarut cat dan pernis)

4. Etanolamin (digunakan dalam industri sabun, deterjen, pemurnian gas alam, dan finishing tekstil)

5. Produk etoksilat dari fatty alkohol (digunakan dalam pembuatan deterjen, surfaktan, emulsifier, dan dispersant).

2.4 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk

2.4.1 Sifat-sifat Bahan Baku

(16)

Sifat-sifat etilen 1. Rumus molekul : C2H4

2. Berat molekul : 28,05 gr/mol

3. Sifat fisik : gas tak berwarna (pada temperatur ruangan)

4. Massa jenis : 1,178 gr/L (15°C) 5. Kelarutan gas dalam air : 25 mL/100 mL (0°C)

12 mL/100 mL (25°C) 6. Titik lebur : −169,1°C

7. Titik didih : −103,7°C

8. Entalpi pembentukan standar : +52,47 kJ/mol 9. Entropi molar standar : 219,32 J·K−1·mol−1 10.Temperatur nyala : 490°C

B. Oksigen

Sifat-sifat oksigen 1. Rumus molekul : O2

2. Berat molekul : 32 gr/mol

3. Sifat fisik : gas tak berwarna (pada temperatur ruangan)

4. Massa jenis : 1,429 g/L (0°C; 101,325 kPa)

5. Titik lebur :

6. Titik didih :

7. Kalor peleburan : 0,444 kJ/mol 8. Kalor penguapan : 6,82 kJ/mol 9. Kapasitas kalor : 29,378 J/(mol·K)

10.Tekanan uap : 1 kPa (61 K), 10 kPa (73 K), 100 kPa (90 K)

11.Konduktivitas termal : 26,58 mW/(m·K) pada 300 K

C. Nitrogen

(17)

1. Rumus molekul : N2

2. Berat molekul : 28,016 gr/mol

3. Sifat fisik : gas tak berwarna (pada temperatur ruangan)

4. Massa jenis : 1,251 g/L (0°C; 101,325 kPa)

5. Titik lebur -210°

6. Titik didih :

7. Kalor peleburan : 0,720 kJ/mol 8. Kalor penguapan : 5,57 kJ/mol 9. Kapasitas kalor : 29,124 J/(mol·K)

10.Tekanan uap : 1 kPa (53 K), 10 kPa (62 K), 100 kPa (77 K)

2.4.2 Sifat-sifat Produk

A. Etilen Oksida

Sifat-sifat etilen oksida telah dijelaskan pada subbab 2.2.

B. Air

Sifat-sifat air (Perry,1997) antara lain: 1. Berat molekul : 18,016 gr/gmol 2. Titik lebur : 0°C (1 atm)

3. Titik didih : 100°C (1 atm) 4. Densitas : 1 gr/ml (4°C) 5. Spesifik graviti : 1,00 (4°C) 6. Indeks bias : 1,333 (20°C) 7. Viskositas : 0,8949 cP 8. Kapasitas panas : 1 kal/gr 9. Panas pembentukan : 80 kal/gr 10.Panas penguapan : 540 kal/gr 11.Temperatur kritis : 374°C

12.Tekanan kritis : 217 atm

(18)

Sifat-sifat karbon dioksida ( 1. Rumus molekul : CO2

2. Berat molekul : 44,0095 gr/mol

3. Sifat fisik : gas tak berwarna (pada temperatur ruangan)

4. Massa jenis : 1600 kg/m3

5. Titik lebur -57°

6. Titik didih -78°

7. Kelarutan dalam air : 1,45 kg/m³

8. Kalor laten sublimasi : 25,13 kJ/mol

9. Viskositas c−78°C

10.Tekanan kritis : 7821 kPa 11.Suhu kritis : 31,1°C

2.5 Deskripsi Proses

Proses produksi etilen oksida (C2H4O) dapat dibagi menjadi tiga

tahapan proses yaitu proses pencampuran bahan baku, proses oksidasi, dan proses pemurnian etilen oksida.

2.5.1 Pencampuran Bahan Baku

Bahan baku yang digunakan dalam proses produksi etilen oksida adalah gas etilen dan oksigen. Etilen (C2H4) dari Tangki Etilen (TT-101)

pada tekanan 1,5 bar dan temperatur -113,5°C dipompakan dengan pompa J-101 ke Heater 1 (E-101) sebelum tekanannya dinaikkan menjadi 27 bar dengan Kompresor 1 (JC-101). Kemudian gas etilen akan dicampur dengan etilen recycle dari alur 21 (mengandung campuran gas etilen, etilen oksida, karbon dioksida, oksigen, nitrogen, dan uap air).

Udara (21% oksigen) pada alur 4 dengan kondisi temperatur 25oC dan tekanan 1 bar dialirkan melewati serangkaian kompresor dan cooler

(19)

Campuran gas keluaran memiliki perbandingan laju alir massa etilen dan oksigen sebesar 0,145.

2.5.2 Oksidasi

Etilen oksida dihasilkan melalui reaksi oksidasi langsung antara gas etilen dan udara (oksigen) dengan katalis perak. Reaksi berlangsung secara eksotermik sehingga untuk menyerap kelebihan panas reaksi digunakan Reaktor Packed Bed dengan Tube-In-Shell, di mana campuran gas dan reaksi berlangsung di bagian tube dan air disirkulasi di antara tube sebagai pembawa panas. Reaksi yang berlangsung adalah:

C2H4 + ½ O2 C2H4O

(1)

etilen oksigen etilen oksida

C2H4 + 3 O2 2 CO2 + 2 H2O

(2)

etilen oksigen karbon dioksida uap air

Konversi etilen pada reaksi I adalah 19,29%. Konversi di dalam reaktor dipertahankan tetap rendah (<20%) untuk mencegah oksidasi lanjut terhadap etilen oksida yang terbentuk. Oksidasi etilen pada reaksi (2) berlangsung dengan sempurna. Gas hasil reaksi mengandung 0,2130% massa karbon dioksida dan perbandingan laju alir mol karbon dioksida dengan uap air adalah 1,015 mol/mol. Campuran gas hasil reaksi pada temperatur 240oC dan tekanan 25,75 bar didinginkan di Cooler 3 (E-202) hingga temperatur 45oC dan tekanan gas 25,45 bar. Campuran gas dialirkan ke Kompresor 5 (JC-201) untuk meningkatkan tekanan gas sebelum gas dialirkan ke Absorber 1 (T-201).

(20)

2 (T-202). Gas etilen, karbon dioksida, oksigen, serta nitrogen yang ingin dipisahkan keluar pada bagian atas kolom Absorber 1 (T-201).

Campuran gas etilen yang belum bereaksi dipanaskan kembali pada

Heater 3 (E-203) hingga temperatur 240oC dan tekanan 26,5 bar sebelum diumpankan ke Reaktor 2 (R-202). Reaksi yang berlangsung serta kondisi operasi pada reaktor 2 adalah sama dengan reaktor 1. Konversi etilen pada reaksi 1 adalah 19,29%. Campuran gas hasil reaksi dari Reaktor 2 (R-202) keluar pada temperatur 240oC dan tekanan 25,75 bar kemudian didinginkan di Cooler 4 (E-204) hingga temperatur 45oC dan tekanan gas 25,45 bar. Campuran gas dialirkan ke Kompresor 6 (JC-202) untuk meningkatkan tekanan gas menjadi 30,15 bar sebelum gas dialirkan ke Absorber 2 (T-202). Jumlah air yang masuk pada kolom Absorber 1 dan 2 adalah sama.

Gas etilen oksida yang berhasil dipisahkan pada kolom Absorber 2 (T-202) dicampur dengan gas etilen oksida yang berhasil dipisahkan pada kolom Absorber 1 (T-201) pada mixing point M-301. Sebagian campuran gas yang keluar dari bagian atas kolom Absorber 2 (T-202) di-recycle kembali dan dicampur dengan gas etilen murni pada mixing point M-101 sebagai umpan Reaktor 1 (R-201) sedangkan sisanya dimanfaatkan sebagai bahan bakar (fuel gas).

2.5.3 Pemurnian Etilen Oksida

Campuran gas etilen oksida pada yang berhasil dipisahkan dari kolom absorber selanjutnya didinginkan pada Cooler 5 (E-301) hingga temperatur 45oC dan tekanan 29,7 bar. Sebelum dipompa ke kolom distilasi (T-301), gas dialirkan ke Ekspander 3 (JE-301) untuk menurunkan tekanan gas hingga 10 bar. Gas yang keluar dari bagian atas kolom distilasi didinginkan dengan Condensor (E-302) dan ditampung pada Reflux Drum

(21)
(22)

BAB III

NERACA MASSA

Hasil perhitungan neraca massa pada proses pembuatan etilen oksida dengan kapasitas produksi 454,7302 kg/jam diuraikan sebagai berikut:

Basis perhitungan : 1 jam operasi Waktu bekerja / tahun : 330 hari Satuan operasi : kg/jam

3.1 Mixing Point I (M-101)

Tabel 3.1 Neraca Massa Mixing Point I (M-101)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Komponen

Alur 1 Alur 21 Alur 3

C2H4 586,0413 275,4568 861,4981

C2H4O - 8,3643 8,3643

CO2 - 40,8927 40,8927

O2 - 2859,9455 2859,9455

N2 - 11569,0685 11569,0685

H2O - 16,3491 16,3491

586,0413 14770,0769 15356,1182

Total

15356,1182 15356,1182

3.2 Mixing Point II (M-201)

Tabel 3.2 Neraca Massa Mixing Point II (M-201)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Komponen

Alur 4 Alur 3 Alur 7

C2H4 - 861,4981 861,4981

C2H4O - 8,3643 8,3643

CO2 - 40,8927 40,8927

O2 3076,6182 2859,9455 5936,5637

N2 11574,4149 11569,0685 23143,4834

H2O - 16,3491 16,3491

14651,0331 15356,1182 30007,1513 Total

(23)

3.3 Reaktor I (R-201)

Tabel 3.3 Neraca Massa Reaktor I (R-201)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Komponen

Alur 7 Alur 9

C2H4 861,4981 689,3905

C2H4O 8,3643 267,1160

CO2 40,8927 63,9273

O2 5936,5637 5817,4555

N2 23143,4834 23143,4834

H2O 16,3491 25,7786

Total 30007,1513 30007,1513

3.4 Absorber I (T-201)

Tabel 3.4 Neraca Massa Absorber I (T-201)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Komponen

Alur 9 Alur 11 Alur 13 Alur 12

C2H4 689,3905 - 0,5515 688,8390

C2H4O 267,1160 - 247,0823 20,0337

CO2 63,9273 - 0,0064 63,9209

O2 5817,4555 - 0,5817 5816,8741

N2 23143,4834 - 2,3143 23141,1689

H2O 25,7786 10502,5030 10496,6967 31,5848

30007,1513 10502,5030 10747,2329 29762,4214 Total

40509,6543 40509,6543

3.5 Reaktor II (R-202)

Tabel 3.5 Neraca Massa Reaktor II (R-202)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Komponen

Alur 12 Alur 15

C2H4 688,8390 551,3604

C2H4O 20,0337 226,9780

CO2 63,9209 81,8113

O2 5816,8741 5722,1944

(24)

H2O 31,5848 38,9084

Total 29762,4214 29762,4214

3.6 Absorber II (T-202)

Tabel 3.6 Neraca Massa Absorber II (T-202)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Komponen

Alur 15 Alur 17 Alur 19 Alur 18

C2H4 551,3604 - 550,9136 0,4468

C2H4O 226,9780 - 16,7286 210,2494

CO2 81,8113 - 81,7854 0,0259

O2 5722,1944 - 5719,8910 2,3034

N2 23141,1689 - 23138,1370 3,0319

H2O 38,9084 10502,5029 32,6982 10508,7131

29762,4214 10502,5029 29540,1538 10724,7705 Total

40264,9243 40264,9243

3.7 Splitter I (SP-201)

Tabel 3.7 Neraca Massa Splitter I (SP-201)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Komponen

Alur 19 Alur 20 Alur 21

C2H4 550,9136 275,4568 275,4568

C2H4O 16,7286 8,3643 8,3643

CO2 81,7854 40,8927 40,8927

O2 5719,8910 2859,9455 2859,9455

N2 23138,1370 11569,0685 11569,0685

H2O 32,6982 16,3491 16,3491

29540,1538 14770,0769 14770,0769 Total

(25)

3.8 Mixing Point III (M-301)

Tabel 3.8 Neraca Massa Mixing Point III (M-301)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Komponen

Alur 13 Alur 18 Alur 22

C2H4 0,5515 0,4468 0,9983

C2H4O 247,0823 210,2494 457,3317

CO2 0,0064 0,0259 0,0323

O2 0,5817 2,3034 2,8851

N2 2,3143 3,0319 5,3462

H2O 10496,6967 10508,7131 21005,4098

10747,2329 10724,7705 21472,0034 Total

21472,0034 21472,0034

3.9 Kolom Distilasi (T-301)

Tabel 3.9 Neraca Massa Kolom Distilasi (T-301)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Komponen

Alur 22 Alur 32 Alur 29 Alur 26

C2H4 0,9983 - 0,9983

-C2H4O 457,3317 454,5454 - 2,7863

CO2 0,0323 - 0,0323

-O2 2,8851 - 2,8851

-N2 5,3462 - 5,3462

-H2O 21005,4098 0,1848 - 21005,2250

21472,0034 454,7302 9,2619 21008,0113 Total

21472,0034 21472,0034

3.10 Splitter II (SP-301)

Tabel 3.10 Neraca Massa Splitter II (SP-301)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Komponen

Alur 30 Alur 31 Alur 32

C2H4O 859,0909 404,5455 454,5454

H2O 0,3493 0,1645 0,1848

859,4402 404,7100 454,7302 Total

(26)

3.11 Reflux Drum (D-301)

Tabel 3.11 Neraca Massa Reflux Drum (D-301)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Komponen

Alur 28 Alur 30 Alur 29

C2H4 0,9983 - 0,9983

C2H4O 859,0909 859,0909 -

CO2 0,0323 - 0,0323

O2 2,8851 - 2,8851

N2 5,3462 - 5,3462

H2O 0,3493 0,3493 -

868,7021 859,4402 9,2619

Total

868,7021 868,7021

3.12 Kondensor (E-302)

Tabel 3.12 Neraca Massa Kondensor (E-302)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Komponen

Alur 27 Alur 28

C2H4 0,9983 0,9983

C2H4O 859,0909 859,0909

CO2 0,0323 0,0323

O2 2,8851 2,8851

N2 5,3462 5,3462

H2O 0,3493 0,3493

Total 868,7021 868,7021

3.13 Reboiler (E-303)

Tabel 3.13 Neraca Massa Reboiler (E-303)

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Komponen

Alur 24 Alur 25 Alur 26

C2H4O 2,9008 0,1145 2,7863

H2O 21868,0227 862,7977 21005,2250

21870,9235 862,9122 21008,0113 Total

(27)

BAB IV

NERACA PANAS

Basis perhitungan : 1 jam operasi Satuan operasi : kJ/jam Temperatur basis : 25oC

4.1 Heater 1 (E-101)

Tabel 4.1 Neraca Panas Heater 1 (E-101)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan -62831,7364 -

Produk - 14253,1381

Steam 77084,8745 -

Total 14253,1381 14253,1381

4.2 Cooler 1 (E-102)

Tabel 4.2 Neraca Panas Cooler 1 (E-102)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan 2005879,6639 -

Produk - 297265,3907

Air Pendingin - 1708614,2732

Total 2005879,6639 2005879,6639

4.3 Cooler 2 (E-102)

Tabel 4.3 Neraca Panas Cooler 2 (E-102)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan 2715414,3404 -

Produk - 297265,3907

Air Pendingin - 2418148,9497

(28)

4.4 Heater 2 (E-201)

Tabel 4.4 Neraca Panas Heater 2 (E-201)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan 2545894,0369 -

Produk - 6793780,6298

Steam 4247886,5929 -

Total 6793780,6298 6793780,6298

4.5 Reaktor 1 (R-201)

Tabel 4.5 Neraca Panas Reaktor 1 (R-201)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan 6793780,6298 -

Produk - 6780427,9641

Hr 975964,4018 -

Air Pendingin - 989317,0675

Total 7769745,0316 7769745,0316

4.6 Cooler 3 (E-202)

Tabel 4.6 Neraca Panas Cooler 3 (E-202)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan 6780427,9641 -

Produk - 617832,9939

Air Pendingin - 6162594,9702

Total 6780427,9641 6780427,9641

4.7 Heater 3 (E-203)

Tabel 4.7 Neraca Panas Heater 2 (E-203)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan 162191,0587 -

Produk - 6711206,6927

Steam 6549015,6340 -

(29)

4.8 Reaktor 2 (R-202)

Tabel 4.8 Neraca Panas Reaktor 2 (R-202)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan 6711206,6927 -

Produk - 6700519,3220

Hr 772565,4170 -

Air pendingin - 783252,7876

Total 7483772,1096 7483772,1096

4.9 Cooler 4 (E-204)

Tabel 4.9 Neraca Panas Cooler 4 (E-204)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan 6700519,3220 -

Produk - 611589,9196

Air Pendingin - 6088929,4024

Total 6700519,3220 6700519,3220

4.10 Cooler 5 (E-301)

Tabel 4.10 Neraca Panas Cooler 5 (E-301)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan 2387067,7438 -

Produk - 1761208,5828

Air Pendingin - 625859,1610

Total 2387067,7438 2387067,7438

4.11 Kondensor (E-302)

Tabel 4.11 Neraca Panas Kondensor (E-302)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan 159119,5809 -

Produk - 115864,3160

Kondensor duty - 43255,2649

(30)
[image:30.595.107.462.115.234.2]

4.12 Reboiler (E-303)

Tabel 4.12 Neraca Panas Reboiler (E-303)

Alur masuk (kJ/jam) Alur keluar (kJ/jam)

Umpan 1825226,6074 -

Produk - 2005998,2098

Reboiler duty 180771,6024 -

(31)

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

5.1 Tangki Penyimpanan Etilen (TT-101)

Fungsi : Menyimpan etilen untuk kebutuhan 20 hari Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi : Low Alloy Steels SA-353

Jumlah : 1 unit Kapasitas : 585,0256 m3

Kondisi operasi : Temperatur : -113,5°C Tekanan : 1,5 bar

Ukuran : Silinder : - Diameter : 7,78 m - Tinggi : 9,72 m - Tebal : ½ in Tutup : - Diameter : 7,78 m

- Tinggi : 1,94 m - Tebal : ½ in

5.2 Pompa Etilen (J-101)

Fungsi : Memompa etilen ke Heater 1 (E-101) Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Kapasitas : 4,4720 gpm Daya motor : 1 hp

5.3 Heater 1 (E-101)

Fungsi : menaikkan temperatur etilen sebelum dimasukkan ke

kompresor 1 (JC-101) Jenis : Double Pipe Heat Exchanger

Bahan konstruksi : Carbon Steel

(32)

Kapasitas : 586,0413 kg/jam Ukuran tube : 2 × 1¼ in IPS Panjang hairpin : 20 ft

5.4 Kompresor I (JC-101)

Fungsi : Menaikkan tekanan etilen sebelum dicampur dengan gas

recycle di mixing point 1 Jenis : Reciprocating compressor

Bahan konstruksi : Carbon steel

Tekanan masuk : 1,2 bar Tekanan keluar : 27 bar Kapasitas : 465,1121 m3/jam Daya motor : 90 hp

Jumlah : 1 unit dengan 4 stages

5.5 Kompresor 2 (JC-102)

Fungsi : menaikkan tekanan udara sebelum dialirkan ke Cooler I

(E-101)

Jenis : Reciprocating compressor

Bahan konstruksi : Carbon steel

Tekanan masuk : 1 bar Tekanan keluar : 3 bar Kapasitas : 6245,6156 m3/jam Daya motor : 350 hp

Jumlah : 1 unit dengan 4 stages

5.6 Cooler I (E-101)

Fungsi : Menurunkan temperatur udara sebelum dialirkan ke

Kompresor II (JC-102) Jenis : 1-2 shell and tube exchanger

Bahan konstruksi : Carbon Steel

(33)

Kapasitas : 14651,0331 kg/jam Diameter tube : 1¼ in

Jenis tube : 18 BWG Panjang tube : 16 ft

Pitch (PT) : 1 9/16 in triangular pitch

Jumlah tube : 101 Diameter shell : 21¼ in

5.7 Kompresor 3 (JC-103)

Fungsi : Menaikkan tekanan udara sebelum dialirkan ke Cooler 2

(E-103)

Jenis : Reciprocating compressor

Bahan konstruksi : Carbon steel

Tekanan masuk : 2,7 bar Tekanan keluar : 9 bar Kapasitas : 2419,5023 m3/jam Daya motor : 400 hp

Jumlah : 1 unit dengan 4 stages

5.8 Cooler 2 (E-103)

Fungsi : Menurunkan temperatur udara sebelum dialirkan ke

Kompresor 3 (JC-104) Jenis : 1-2 shell and tube exchanger

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 14651,0331 kg/jam Diameter tube : 1¼ in

Jenis tube : 18 BWG Panjang tube : 16 ft

Pitch (PT) : 1 9/16 in triangular pitch

Jumlah tube : 130 Diameter shell : 23¼ in

(34)

Fungsi : Menaikkan tekanan udara sebelum dialirkan ke Heater 2

(E-201)

Jenis : Reciprocating compressor

Bahan konstruksi : Carbon steel

Tekanan masuk : 8,7 bar Tekanan keluar : 27 bar Kapasitas : 835,2403 m3/jam Daya motor : 400 hp

Jumlah : 1 unit dengan 4 stages

5.10 Heater 2 (E-201)

Fungsi : Menaikkan temperatur campuran gas sebelum

dimasukkan ke Reaktor 1 (R-201) Jenis : 1-2 shell and tube exchanger

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 30007,1513 kg/jam Diameter tube : 1 in

Jenis tube : 18 BWG Panjang tube : 12 ft

Pitch (PT) : 1¼ in square pitch

Jumlah tube : 282 Diameter shell : 25 in

5.11 Reaktor 1 (R-201)

Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi oksidasi etilen Jenis : Packed Bed Reactor

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-299 Kapasitas : 2,4029 m3

Jumlah : 1 unit

(35)

- Temperatur keluar : 260°C - Tekanan operasi : 25,75 bar Spesifikasi : a. Silinder

- Diameter : 3,3220 m

- Panjang : 5 m

- Tebal : 2 in b. Tutup

- Diameter : 3,3220 m

- Tinggi : 0,8305 m

- Tebal : 2 in c. Katalis

- Jenis : Perak (Ag)

- Bentuk : Spherical - Diameter : 0,0075 m

- : 0,4

d. Tube

- Diameter : 8 cm

- Panjang : 5 m

- Tebal : ¼ in

- Pitch : 15 cm square pitch

- Jumlah : 16

e. Pipa pendingin

- Ukuran nominal : 24 in

- Schedule : 20

- ID : 23,25 in

- OD : 24 in

- Panjang : 5 m

(36)

5.12 Cooler 3 (E-202)

Fungsi : Menurunkan temperatur udara sebelum dialirkan ke

Kompresor 5 (JC-201) Jenis : 1-2 shell and tube exchanger

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 30007,1513 kg/jam Diameter tube : ¾ in

Jenis tube : 18 BWG Panjang tube : 16 ft

Pitch (PT) : 1 in triangular pitch

Jumlah tube : 394 Diameter shell : 25 in

5.13 Kompresor 5 (JC-201)

Fungsi : Menaikkan tekanan campuran gas sebelum dialirkan ke

Absorber 1 (T-201) Jenis : Reciprocating compressor

Bahan konstruksi : Carbon steel

Tekanan masuk : 25,45 bar Tekanan keluar : 30,15 bar Kapasitas : 841,7888 m3/jam Daya motor : 200 hp

Jumlah : 1 unit dengan 4 stages

5.14 Pompa 1 (J-201)

Fungsi : Memompa air ke Absorber 1 (T-201) dan

Absorber 2

(T-202) sekaligus menaikkan tekanan air Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial Steel

(37)

Daya motor : 60 hp 5.15 Absorber 1 (T-201)

Fungsi : Mengikat etilen oksida yang keluar dari Reaktor I (R-201)

untuk diumpankan ke Kolom Distilasi (T-301) Bentuk : Silinder vertikal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal

Bahan Konstruksi : Stainless Steel SS-63 Grade A

Jumlah : 1 unit Diameter Absorber : 0,9973 m

Tinggi Absorber : 3,2398m Tebal dinding kolom : 1 in

5.16 Pompa 2 (J-202)

Fungsi : Memompa campuran ke kolom distilasi (T-301)

Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Kapasitas : 64,6133 gpm Daya motor : ½ hp

5.17 Heater 3 (E-203)

Fungsi : Menaikkan temperatur campuran gas sebelum dialirkan ke

Ekspander 1 (JE-201) Jenis : 1-2 shell and tube exchanger

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 30007,1513 kg/jam Diameter tube : 1 in

Jenis tube : 18 BWG Panjang tube : 16 ft

Pitch (PT) : 1¼ in square pitch

(38)

Diameter shell : 27 in

5.18 Ekspander 1 (JE-201)

Fungsi : Menurunkan tekanan campuran gas sebelum dimasukkan

ke Reaktor 2 (R-202) Jenis : Centrifugal expander

Jumlah : 1 unit

Tekanan masuk : 29,7 bar Tekanan keluar : 26,5 bar Kapasitas : 1439,8263 m3/jam Daya motor : 125 hp

5.19 Reaktor 2 (R-202)

Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi oksidasi etilen Jenis : Packed Bed Reactor

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-299 Kapasitas : 2,3837 m3

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : - Temperatur masuk : 260°C - Temperatur keluar : 260°C - Tekanan operasi : 25,75 bar Spesifikasi : a. Silinder

- Diameter : 3,3220 m

- Panjang : 5 m

- Tebal : 2 in b. Tutup

- Diameter : 3,3220 m

- Tinggi : 0,8305 m

- Tebal : 2 in c. Katalis

- Jenis : Perak (Ag)

(39)

- Diameter : 0,0075 m

- : 0,4

d. Tube

- Diameter : 8 cm

- Panjang : 5 m

- Tebal : ¼ in

- Pitch : 15 cm square pitch

- Jumlah : 16

e. Pipa pendingin

- Ukuran nominal : 24 in

- Schedule : 20

- ID : 23,25 in

- OD : 24 in

- Panjang : 5 m

- Jumlah : 3 buah

5.20 Cooler 4 (E-204)

Fungsi : Menurunkan temperatur campuran gas sebelum dialirkan

ke Kompresor 6 (JC-202) Jenis : 1-2 shell and tube exchanger

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 72834,0838 kg/jam Diameter tube : ¾ in

Jenis tube : 18 BWG Panjang tube : 16 ft

Pitch (PT) : 1 in triangular pitch

Jumlah tube : 394 Diameter shell : 25 in

5.21 Kompresor 6 (JC-202)

Fungsi : Menaikkan tekanan campuran gas sebelum dialirkan ke

(40)

Jenis : Reciprocating compressor

Bahan konstruksi : Carbon steel

Tekanan masuk : 25,45 bar Tekanan keluar : 30,15 bar Kapasitas : 834,9234 m3/jam Daya motor : 200 hp

Jumlah : 1 unit dengan 4 stages

5.22 Absorber 2 (T-202)

Fungsi : Mengikat etilen oksida yang keluar dari Reaktor 2 (R-202)

untuk diumpankan ke Kolom Distilasi (T-301) Bentuk : Silinder vertikal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal

Bahan Konstruksi : Stainless Steel SS-63 Grade A

Jumlah : 1 unit Diameter Absorber : 0,9701 m

Tinggi Absorber : 3,2591 m Tebal dinding kolom : 1 in

5.23 Pompa 3 (J-203)

Fungsi : Memompa campuran ke kolom distilasi (T-301)

Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Kapasitas : 64,4349 gpm Daya motor : ½ hp

5.24 Ekspander 2 (JE-202)

Fungsi : Menurunkan tekanan campuran gas sebelum dicampur

dengan etilen pada mixing point 1 Jenis : Centrifugal expander

(41)

Tekanan masuk : 30 bar Tekanan keluar : 27 bar Kapasitas : 396,7513 m3/jam Daya motor : 30 hp

5.25 Cooler 5 (E-301)

Fungsi : Menurunkan temperatur campuran gas sebelum dialirkan

ke Kolom Distilasi (T-301) Jenis : 2-4 shell and tube exchanger

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 7486,3536 kg/jam Diameter tube : ¾ in

Jenis tube : 18 BWG Panjang tube : 16 ft

Pitch (PT) : 15/16 in triangular pitch

Jumlah tube : 314 Diameter shell : 21,25 in

5.26 Ekspander 3 (JE-301)

Fungsi : menurunkan tekanan campuran gas sebelum dialirkan ke

Kolom Distilasi (T-301) Jenis : Centrifugal expander

Jumlah : 1 unit

Tekanan masuk : 29,7 bar Tekanan keluar : 10 bar Kapasitas : 29,6872 m3/jam Daya motor : 20 hp

5.27 Pompa 4 (J-301)

Fungsi : Memompa campuran ke kolom distilasi (T-301)

(42)

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Kapasitas : 129,0047 gpm Daya motor : 1½ hp

5.28 Kolom Distilasi (T-301)

Fungsi : Memisahkan etilen oksida dari campuran gas Jenis : Sieve – tray

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : - Temperatur : 318,17 K - Tekanan : 10 bar Ukuran : a. Silinder

- Diameter : 0,7376 m

- Tinggi : 19,6 m

- Tebal : ½ in b. Tutup

- Diameter : 0,7376 m

- Tinggi : 0,1844 m

- Tebal : ½ in c. Piring:

- Jumlah : 49

- Lokasi umpan : 5

- Diameter lubang : 4,5 mm

- Jarak piring : 0,4 m

5.29 Kondensor (E-302)

Fungsi : Mengubah fasa uap campuran etilen oksida menjadi fasa

cair

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger

Bahan konstruksi : Carbon Steel

(43)

Kapasitas : 868,7021 kg/jam Ukuran tube : 2 × 1¼ in IPS Panjang hairpin : 12 ft

5.30 Reflux Drum (D-301)

Fungsi : Menampung distilat dari kondensor (E-302) Bentuk : Silinder horizontal dengan alas dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-113 Grade C Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 1,6959 m3

Kondisi operasi : - Temperatur : 85,735°C - Tekanan : 10 bar Ukuran : a. Silinder

- Diameter : 2,1297 m

- Panjang : 1,9352 m

- Tebal : 1 in b. Tutup

- Diameter : 2,1297 m

- Panjang : 0,5324 m

- Tebal : 1 in

5.31 Pompa Refluks (J-301)

Fungsi : Memompa campuran dari Reflux Drum (D-301) ke Kolom

Distilasi (T-301) Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Kapasitas : 6,1574 gpm Daya motor : 1/20 hp

5.32 Reboiler (E-303)

(44)

kolom distilasi (T-301) Jenis : Double Pipe Heat Exchanger

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 21870,9235 kg/jam Ukuran tube : 3 × 2 in IPS Panjang hairpin : 12 ft

5.33 Pompa Reboiler (J-302)

Fungsi : Memompa campuran dari Reboiler (E-303) ke Kolom

Distilasi (T-301) Jenis : Pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Kapasitas : 133,0448 gpm Daya motor : 1 hp

5.34 Tangki Produk (TT-301)

Fungsi : Menyimpan etilen oksida untuk kebutuhan 20 hari

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-212 Grade B

Jumlah : 1 unit Kapasitas : 421,6517 m3

Kondisi operasi : Temperatur : 85,735°C Tekanan : 10 bar

Ukuran : Silinder : - Diameter : 6,97 m - Tinggi : 8,72 m - Tebal : 2 in Tutup : - Diameter : 6,97 m

(45)

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi

Pengoperasian suatu pabrik kimia harus memenuhi beberapa persyaratan

yang ditetapkan dalam perancangannya. Persyaratan tersebut meliputi

keselamatan, spesifikasi produk, peraturan mengenai lingkungan hidup, kendala

operasional, dan faktor ekonomi. Pemenuhan persyaratan tersebut berhadapan

dengan keadaan lingkungan yang berubah-ubah, yang dapat mempengaruhi

jalannya proses atau yang disebut disturbance (gangguan) (Stephanopoulus,

1984). Adanya gangguan tersebut menuntut penting dilakukannya pemantauan

secara terus-menerus maupun pengendalian terhadap jalannya operasi suatu

pabrik kimia untuk menjamin tercapainya tujuan operasional pabrik. Pengendalian

atau pemantauan tersebut dilaksanakan melalui penggunaan peralatan dan

engineer (sebagai operator terhadap peralatan tersebut) sehingga kedua unsur ini

membentuk satu sistem kendali terhadap pabrik.

Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol

untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang

diharapkan. Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk, pencatat,

dan pemberi tanda bahaya. Peralatan instrumentasi biasanya 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:

(46)

2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel lainnya.

Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan

semi otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan

dengan mengatur instrumen pada kondisi tertentu, bila terjadi penyimpangan

variabel yang dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk

mengembalikan variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai

controller. Pengendalian secara semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat

perubahan-perubahan yang terjadi pada variabel yang dikontrol. Untuk mengubah

variabel-variabel ke nilai yang diinginkan dilakukan usaha secara manual,

instrumen ini bekerja sebagai pencatat (recorder).

Alat-alat kontrol yang biasa dipakai pada peralatan proses antara lain :

1. Temperature Controller (TC)

Adalah alat/instrumen yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur jumlah material proses yang harus ditambahkan/dikeluarkan dari dalam suatu proses yang sedang bekerja. Prinsip kerja:

Rate fluida masuk atau keluar alat dikontrol oleh diafragma valve. Rate

fluida ini memberikan sinyal kepada TC untuk mendeteksi dan mengukur suhu sistem pada set point.

2. Pressure Controller (PC)

Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap/gas yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi.

(47)

Pressure control (PC) akibat tekanan uap keluar akan membuka/menutup diafragma valve. Kemudian valve memberikan sinyal kepada PC untuk mengukur dan mendeteksi tekanan pada set point. 3. Flow Controller (FC)

Adalah alat/instrumen yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur

output dari alat, yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line.

Prinsip kerja:

Kecepatan aliran diatur oleh regulating valve dengan mengubah tekanan

discharge dari pompa. Tekanan discharge pompa melakukan

bukaan/tutupan valve dan FC menerima sinyal untuk mendeteksi dan mengukur kecepatan aliran pada set point.

4. Level Controller (LC)

Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan mengatur rate cairan masuk atau keluar proses. Prinsip kerja :

Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui valve ini akan memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan pada set point.

Hal-hal yang diharapkan dari pemakaian alat-alat instrumentasi adalah: Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah

Sistem kerja lebih efisien

Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat

(48)

Pompa

Exchanger

Reaktor Tangki

Kompresor Ekspander Kolom distilasi

FC

TI

PC

FC

PC

TC E-302

FC

TC FC

LI FC

FC

FC

TI FC PC PC

[image:48.595.110.492.100.665.2]

STEAM

[image:48.595.118.494.414.700.2]

Gambar 6.1 Instrumentasi Pada Alat

Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen

Oksida

No Nama Alat Jenis Instrumen

1 Tangki Flow Controller (FC)

2 Reaktor

Flow Controller (FC) Temperature Indicator (TC) Pressure Controller (PC)

3 Kolom distilasi

Pressure Controller (PC) Temperature Indicator (TI) Level Indicator (LI) Flow Controller (FC)

4 Exchanger Temperature Indicator (TI)

Flow Controller (FC)

5 Pompa Flow Controller (FC)

6 Compressor Pressure Controller (PC)

(49)

6.2 Keselamatan Kerja

Keselamatan kerja merupakan bagian dari kelangsungan produksi pabrik,

oleh karena itu aspek ini harus diperhatikan secara serius dan terpadu. Untuk

maksud tersebut perlu diperhatikan cara pengendalian keselamatan kerja dan

keamanan pabrik pada saat perancangan dan saat pabrik beroperasi.

Sebagai pedoman pokok dalam usaha penanggulangan masalah kerja,

Pemerintah Republik Indonesia telah mengeluarkan Undang-Undang Keselamatan

Kerja pada tanggal No 1 tanggal 12 Januari 1970. Semakin tinggi tingkat

keselamatan kerja dari suatu pabrik maka makin meningkat pula aktivitas kerja

para karyawan. Hal ini disebabkan oleh keselamatan kerja yang sudah terjamin

dan suasana kerja yang menyenangkan.

Untuk mencapai hal tersebut adalah menjadi tanggung jawab dan

kewajiban para perancang untuk merencanakannya. Hal-hal yang perlu

dipertimbangkan dalam perancangan pabrik untuk menjamin adanya keselamatan

kerja adalah sebagai berikut:

- Penanganan dan pengangkutan bahan harus seminimal mungkin.

- Adanya penerangan yang cukup dan sistem pertukaran udara yang baik.

- Jarak antar mesin dan peralatan lain cukup luas.

- Setiap ruang gerak harus aman dan tidak licin.

- Setiap mesin dan peralatan lainnya harus dilengkapi alat pencegah kebakaran.

- Tanda-tanda pengaman harus dipasang pada setiap tempat yang berbahaya.

- Penyediaan fasilitas pengungsian bila terjadi kebakaran.

6.3 Keselamatan Kerja Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Etilen Oksida 6.3.1 Pencegahan Terhadap Kebakaran dan Peledakan

Pada pra rancangan pabrik pembuatan etilen oksida, usaha-usaha

pencegahan terhadap bahaya kebakaran dan peledakan dilakukan dengan cara:

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 man 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 mengganggu gerakan

(50)

4. Penyediaan racun api yang selalu siap dengan pompa hydrant untuk jarak tertentu.

5. Bahan-bahan yang mudah terbakar dan meledak harus disimpan pada tempat yang aman atau diberi tanda warna dan dikontrol secara teratur. 6. Membuat pembatas kawasan tertentu pada unit proses bertekanan dan

bersuhu tinggi.

7. Para pekerja tidak diperkenankan merokok selama bertugas. 8. Melakukan kontrol yang teratur pada sistem perpipaan.

Sesuai dengan peraturan yang tertulis dalam Peraturan Tenaga Kerja 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.

c. Alarm kebakaran, merupakan komponen dari sistem deteksi dan alarm kebakaran yang memberikan isyarat adanya suatu kebakaran. Alarm ini berupa:

- Alarm kebakaran yang memberi tanda atau isyarat berupa bunyi khusus (

Gambar

Tabel 4.12  Neraca Panas Reboiler (E-303)
Gambar 6.1 Instrumentasi Pada Alat
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat
Tabel 7.3  Kebutuhan Air Proses Pabrik
+7

Referensi

Dokumen terkait

Tujuan pra rancangan pabrik pembuatan Etil Fluorida dari etilen dan Hidrogen fluorida dengan proses halogenasi adalah untuk menerapkan disiplin ilmu teknik kimia khususnya di

Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan etilen glikol adalah etilena. oksida, udara

Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Illahi Robbi karena berkat rahmat dan hidayah-Nya penyusun dapat menyelesaikan laporan tugas akhir yang berjudul ” Pabrik Etilen Glikol

membentuk glikol derajad yang lebih tinggi dari pada bereaksi dengan air untuk. membentuk etilen

• Monoetilen Glikol, dihasilkan dari reaksi etilen oksida dengan air, merupakan agen antibeku yang digunakan pada mesin mesin, juga digunakan untuk bahan baku polietilen

Jika unit glikol dikombinasi dengan pabrik etilen oksida akan menjadi pertimbangan ekonomi, untuk memberi umpan dari unit etilen oksida.tetapi hal ini dapat

Prarancangan pabrik etilen glikol dari etilen oksida dan air dengan proses hidrasi non katalitik kapasitas 230.000 ton/tahun direncanakan akan didirikan pada tahun 2025

Proses oksidasi etilen dengan udara terdiri dari tiga bagian, yaitu system reaksi, recovery oksida dan pemurnian oksida. Udara yang sudah dinaikkan tekanannya