PRARANCANGAN PABRIK BUTYNEDIOL DARI ACETYLENE DAN FORMALDEHYDE KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN

(1)

ABSTRAK

PRARANCANGAN PABRIK BUTYNEDIOL DARI ACETYLENE DAN FORMALDEHYDE

KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN

Oleh

EKA RAHMATIKA

Pabrik butynediol berbahan baku acetylene dan formaldehyde, akan didirikan di Gresik, Jawa Timur. Pabrik ini berdiri dengan mempertimbangkan ketersediaan bahan baku, sarana transportasi yang memadai, tenaga kerja yang mudah didapatkan dan kondisi lingkungan.

Pabrik direncanakan memproduksi butynediol sebanyak 40.000 ton/tahun, dengan waktu operasi 24 jam/hari, 330 hari/tahun. Bahan baku yang digunakan adalah acetylene sebanyak 1.860,7052 kg/jam dan formaldehyde sebanyak 2.981,5789 kg/jam.

Penyediaan kebutuhan utilitas pabrik butynediol berupa: pengadaan air, pengadaan steam, pengadaan listrik, kebutuhan bahan bakar, dan pengadaan udara kering.

Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) menggunakan struktur organisasi line dan staff dengan jumlah karyawan sebanyak 185 orang.

Dari analisis ekonomi diperoleh:

Fixed Capital Investment (FCI) = Rp. 285.666.718.528 Working Capital Investment (WCI) = Rp 50.411.773.858 Break Even Point (BEP) = 34,67 %

Shut Down Point (SDP) = 20,22 %

Pay Out Time after taxes (POT) = 2,59 tahun Raturn on investment after taxes (ROI) = 28,65 % Discounted Cash Flow (DCF) = 33,29 %

(2)

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sejalan dengan berkembangnya Industri di Indonesia, semakin banyak diversifikasi usaha telah dilakukan. Banyak bahan mentah atau setengah jadi diolah menjadi produk intermediate atau produk jadi, sehingga mengurangi ketergantungan kita pada produk impor. Untuk itu pemerintah memprioritaskan pada pembangunan industri yang dapat merangsang pertumbuhan industri yang lain, sehingga diharapkan pertumbuhan industri – industri tersebut akan semakin pesat.

(3)

Salah satu industri yang mempunyai kegunaan penting dan mempunyai prospek yang bagus adalah industri butynediol. Butynediol dengan rumus molekul HOCH2C=CCH2OH mempunyai nama IUPAC adalah 2-Butyne-1,4-diol dan sering juga disebut dengan nama butynediol ,1,4-Dihydroxy-2butyne , 2-butyne-1,4-diol , 2-butynediol , dan butyndiol.

Pertimbangan utama yang melatar belakangi berdirinya pabrik Butynediol ini, pada prinsipnya adalah sama dengan sektor-sektor lain yaitu untuk melakukan usaha yang secara sosial-ekonomi cukup menguntungkan. Berdasarkan data Badan Pusat Statistik (BPS) online (http://www.bps.go.id/exim.php), impor Butynediol dari tahun 2001 ke tahun berikutnya mengalami peningkatan. Karena sifatnya yang prospektif dimasa yang akan datang, dalam pengertian memiliki potensi pasar, mudah memperoleh bahan baku, yakni acetylene dan formaldehyde, teknologi yang dibutuhkan dapat terpenuhi dan terdapatnya tenaga pelaksana, maka keuntungan dapat dicapai dengan adanya pendirian pabrik butynediol namun sifat prospektif ini akan terlaksana dengan kemampuan modal yang memadai.

(4)

3

memenuhi kebutuhan butynediol pemerintah mengimpor dari luar negeri, seperti dari negara Jepang, Taiwan, Cina, Brazil, Jerman, dsb. Berdasarkan pertimbangan-pertimbangan tersebut diatas maka pabrik ini layak dipertimbangkan untuk di dirikan di Indonesia.

B. Kegunaan Produk

Butynediol banyak digunakan sebagai bahan intermediate pembuatan butanediol dan beberapa produk lain. Sebagai bahan-bahan pelindung untuk alat pabrik, pestisida, biocides, bahan tambahan pada industri cat dan texstil. butynediol juga digunakan untuk bahan pencerah warna, bahan pengawet, bahan pembersih, dan juga sebagai inhibitor corrosion.

(http:www.chemicalland21.com/industrialchem/solalc/1,4-BUTYNEDIOL.htm), di akses tanggal 15 Oktober 2009.

C. Tujuan Pendirian Pabrik Butynediol

Di Indonesia kebutuhan akan butynediol cenderung untuk meningkat. Namun untuk memenuhi semua kebutuhan tersebut masih didatangkan butynediol dari luar negeri, sehingga perlu untuk didirikan pabrik pembuatan butynediol di Indonesia.

(5)

untuk membuka lapangan kerja baru, menambah perolehan devisa negara serta lebih mendorong perkembangan industri kimia yang berhubungan dengan butynediol.

Secara ringkas dapat dijabarkan sebagai berikut : 1. Memenuhi kebutuhan dalam negeri.

2. Menghemat pengeluaran negara dalam bentuk import butynediol.

3. Membantu program pemerintah, dalam hal mengurangi pengangguran melalui penyerapan tenaga kerja.

4. Merangsang pertumbuhan industri-industri kimia baru yang menggunakan produk ini, baik sebagai bahan baku utama maupun bahan baku penunjangnya

Selain itu masih terdapat pertimbangan lain yang mendasari pendirian industri butynediol ini yang pada dasarnya sama dengan prinsip ekonomi yaitu mendapat keuntungan yang optimal. Hal tersebut dapat tercapai jika ada efisiensi kerja dari berbagai aspek baik dalam hal tenaga kerja, teknologi proses yang digunakan, peralatan, struktur organisasi, manajemen, sarana dan prasarana yang baik.

D. Ketersediaan Bahan Baku.

(6)

5

Banyak industri formaldehyde dan acetylene sebagai bahan baku butynediol yang telah didirikan di Indonesia. Untuk bahan baku acetylene (C2H2) diantaranya

diproduksi oleh PT. Tirtobuana Aneka industri (Jakarta Pusat), PT. Purnabuana Yudha (Tanggerang, Banten), PT Samator Gas (Gresik Jawa Timur). PT. Mega Sari Bakti Gas (Medan), PT. Iga Murni Sejahtera (D.I. Yogyakarta). Sedangkan bahan baku formaldehyde diproduksi PT. Arjuna Utama Kimia (Surabaya) juga PT. Great Chemindo (Kalimantan Barat).

E. Analisi Pasar.

1. Harga bahan baku dan produk

Bahan baku yang digunakan dalam pabrik ini adalah Acetylene dan Formaldehyde. Sedangkan produknya adalah Butynediol serta produk samping Metanol. Daftar harga bahan baku dan produk ditunjukkan oleh Tabel 1.1

Tabel 1.1. Daftar harga bahan baku dan produk.

No Bahan Harga

(US $ / kg)

1 Acetylene 0,30

2 Formaldehyde 0,13

3 Butynediol 3,27

5 Katalis CuC2 0,21

(7)

2. Kapasitas Perancangan

Penentuan kapasitas rancangan pabrik butynediol didasarkan pada beberapa pertimbangan :

1. Perkiraan kebutuhan butynediol di Indonesia. 2. Ketersediaan bahan baku.

3. Kapasitas minimal.

1. Perkiraan kebutuhan butynediol di Indonesia. Tabel 1.2 Impor Butynediol di Indonesia

Tahun Jumlah (ton/tahun)

2001 12325

2002 23125

2003 23154

2004 23328

2005 24478

2006 25378

2007 26245

2008 27944

(8)

7

Tabel 1.3 Data Perhitungan Ramalan nilai total kebutuhan Butynediol

Tahun X Kebutuhan Y x2 x.y

2001 12325 4004001 24662325

2002 23125 4008004 46296250

2003 23154 4012009 46377462

2004 23328 4016016 46749312

2005 24478 3996001 48931522

2006 25378 4000000 50756000

2007 26245 4004001 52516245

Jumlah : 2008 ₂₀₁₄ 27944 ₁₈₅₉₇₇ 4008004 _32048036 55943888 _372233004

= -2.227.552

= 1.126,5

Kebutuhan pada tahun 2014

= 34.460



 





₂ ₂

2

)

(

)

.

(

)

.

(

X

n

X

XY

Y

X

A





2



 

   X X n y X XY n B

BX

A

(9)

Gambar 1.1. Regresi kebutuhan impor butynediol Indonesia

Pada tabel 1.2 dapat dilihat bahwa kebutuhan butynediol di Indonesia mengalami peningkatan rata-rata sebesar 8,6 % per tahun, dengan perolehan nilai R² = 0.969, linier, sehingga diperkirakan kebutuhan butynediol yang harus dipenuhi pada tahun 2014 sebesar 34.460 ton. Karena belum ada pabrik butynediol di Indonesia, maka kebutuhan butynediol yang belum dapat dipenuhi sebesar 34.460 ton. Sehingga dengan didirikan pabrik butynediol dengan kapasitas 40.000 ton/tahun maka diharapkan tidak perlu lagi impor butynediol.

2. Ketersediaan bahan baku

Acetylene dan formaldehyde sebagai bahan baku pembuatan butynediol dapat diperoleh dari dalam negeri sehingga tidak bergantung pada negara lain. Bahan baku yang digunakan untuk membuat butynediol yaitu acetylene dan formaldehyde diproduksi oleh PT. Samator Gas dan PT. Arjuna Utama Kimia. Sehingga ketersediaan bahan baku tidak menjadi masalah karena cukup tersedia dan mudah diperoleh.

y = 1126.5x - 2E+06 R² = 0.9699 24000

24500 25000 25500 26000 26500 27000 27500 28000 28500

2004 2005 2006 2007 2008 2009

Series1

(10)

9

3. Kapasitas Minimal.

Bedasarkan data pabrik butynediol yang sudah berdiri di luar negeri, United State (50.000-100.000 ton/tahun), Eropa (30.000-100.000 ton/tahun) dan Asia (10-50.000 ton/tahun)

(http;//the-innovation group,comchemprofile/butynediol.htm), 1 November 2009.

Dari pertimbangan tersebut maka kapasitas 40.000 ton/tahun sudah cukup menguntungkan untuk pemenuhan kebutuhan dalam negeri dengan harapan:

 Dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri akan butynediol yang memiliki kecenderungan peningkatan 8,6%

(11)

II. DESKRIPSI PROSES

A. Proses Pembuatan Butynediol

Reppe Syntesis (Ethynylation of Formaldehyde)

Pada prinsipnya proses pembuatan butynediol secara komersial dilaksanakan dengan cara mereaksikan acetylene dengan formaldehyde. Proses ini disebut dengan proses ”ethynylation of formaldehyde” atau proses Reppe.

Semua pabrik butynediol menggunakan proses ethynilation of formaldehyde. Yang digunakan pertama kalinya oleh BASF dilanjutkan oleh G.Farben di Ludwigshafen, FRG setelah perang dunia ke II. Pada akhir perang dunia ke II, proses perancangan butynediol dipelajari lagi secara luas di Ludwigshafen. (Kirk-Othmer, 1998)

Secara stoikiometri pembentukan butynediol mengikuti persamaan : HC=CH + 2 HCH=O  HOCH2C≡CCH2OH … (1.1)

(12)

11

Reaksi lain yang mungkin terjadi , yaitu :

HC=CH + HCHO  HC≡CCH2OH ...(1.2)

Acetylene Formaldehyde Propargyl Alcohol

(Speight, 2002)

1. Jurnal “Kinetics Of Ethynylation Of Formaldehyde To Butynediol” (Chaudhari, Jadkar and Gupte, 1984) menerangkan proses pembuatan butynediol dengan mereaksikan acetylene dan formaldehyde solution dengan kondisi tekanan parsial acetylene 0,467 atm dan temperatur 80oC. Pada proses ini dihasilkan konversi sebesar 85% terhadap acetylene dan selektivitas sebesar 46% terhadap produk utama yaitu butynediol.

(13)

B. Pemilihan Kondisi Operasi

1. Berdasarkan Kelayakan Ekonomi Tabel 2.1. Harga bahan baku dan produk

No. Bahan Kimia BM (kg/kmol) Harga (US$/kg)

1. Formaldehyde 30 0,13

2. Acetylene 26 0,3

3. Butynediol 86 1,27

Sumber : www.icispricing.com

Perhitungan kelayakan ekonomi produksi butynediol :

1. Jurnal “Kinetics Of Ethynylation Of Formaldehyde To Butynediol” (Chaudhari, Jadkar and Gupte, 1984)

Jika massa produk C4H6O2 yang terbentuk sebanyak 1 kg, maka :

 Mol C4H6O2 yang terbentuk =

2 6 4 2 6 4 O H C BM tuk yangterben O H C massa = 2 6 4 kmol kg 2 6 4 O H C 86 O H C kg 1

= 0,0116 kmol C4H6O2

 Selektivitas =

terbentuk yang O H C mol terbentuk yang O H C mol 4 3 2 6 4

Mol C3H4O yang terbentuk =

as selektivit terbentuk yang O H C mol ₄ ₆ ₂

= 46 , 0 kmol 0116 , 0

(14)

13

Massa C3H4O yang terbentuk = 0,0253 kmol x 56 kg/kmol

= 1,4156 kg

Reaksi a:

HC=CH + 2 HCH=O  HOCH2C≡CCH2OH

1 : 2 : 1 BM : 26 30 86

 Berdasarkan perbandingan stoikiometri, maka :

MolC2H2 yang bereaksi pada reaksi a :

= x molC H O yang terbentuk 1

1

2 6 4

= x 0,0116kmol 1

1

= 0,0116 kmol

Massa C2H2 yang bereaksi pada reaksi a :

= 0,0116 kmol x 26 kg/kmol = 0,3023 kg

Reaksi b:

HC=CH + HCH=O  HC≡CCH2OH

(15)

MolC2H2 yang bereaksi pada reaksi b :

= xmolC H Oyang terbentuk 1

1

4 3

= x 0,0253kmol 1

1

= 0,0253 kmol

Massa C2H2 yang bereaksi pada reaksi b :

= 0,0253 kmol x 26 kg/kmol = 0,6572 kg

 Total mol C2H2 yang bereaksi :

= molC2H2 yang bereaksi pada reaksi a + molC2H2 yang

bereaksi pada reaksi b = 0,0116 kmol + 0,0253 kmol = 0,0369 kmol

Massa total C2H2 yang bereaksi = 0,0369 kmol x 26 kg/kmol

= 0,9596 kg

 Konversi =

mula mula H C mol bereaksi yang H C mol 2 2 2 2 

Mol C2H2 mula-mula =

konversi

bereaksi yang

H C mol ₂ ₂

= 85 , 0 kmol 0369 , 0

(16)

15

Massa C2H2 mula-mula = 0,0434 kmol x 26 kg/kmol

= 1,1289 kg

 Perbandingan molar umpan C2H2 terhadap CH2O = 1 : 2

Maka, mol CH2O mula-mula = x molC H mula-mula

1 2

2 2

= x 0,0434kmol 1

2

= 0,0868 kmol

Massa CH2O mula-mula = 0,0868 kmol x 30 kg/kmol

= 2,6051 kg

Dari perhitungan diatas, untuk membentuk 1 kg C4H6O2

dibutuhkan CH2O sebanyak 2,6051 kg dan C2H2 sebanyak 1,1289

kg.

 Biaya yang diperlukan untuk membentuk 1 kg C4H6O2 sebagai

berikut :

 Harga CH2O = 2,6051 kg x 0,13 US$/kg

= 0,3387 US$

 Harga C2H2 = 1,1289 kg x 0,3 US$/kg

= 0,3387 US$

 Total harga bahan baku = 0,3387 US$ + 0,3387 US$

= 0,6774 US$

(17)

 Perbedaan harga bahan baku dan produk :

= 3,72 US$ - 0,6774 US$ = 3,0426 US$

2. U.S Patent No. 3957888

Jika massa produk C4H6O2 yang terbentuk sebanyak 1 kg, maka :

 Mol C4H6O2 yang terbentuk =

2 6 4 2 6 4 O H C BM tuk yangterben O H C massa = 2 6 4 kmol kg 2 6 4 O H C 86 O H C kg 1

= 0,0116 kmol C4H6O2

 Selektivitas =

terbentuk yang O H C mol terbentuk yang O H C mol 4 3 2 6 4

Mol C3H4O yang terbentuk =

as selektivit terbentuk yang O H C mol ₄ ₆ ₂

= 984 , 0 kmol 0116 , 0

= 0,0118 kmol

Massa C3H4O yang terbentuk = 0,0118 kmol x 56 kg/kmol

(18)

17

Reaksi a:

HC=CH + 2 HCH=O  HOCH2C≡CCH2OH

1 : 2 : 1 BM : 26 30 86

MolC2H2 yang bereaksi pada reaksi a :

= x molC H O yang terbentuk 1

1

2 6 4

= x 0,0116kmol 1

1

= 0,0116 kmol

Massa C2H2 yang bereaksi pada reaksi a :

= 0,0116 kmol x 26 kg/kmol = 0,3023 kg

Reaksi b:

HC=CH + HCH=O  HC≡CCH2OH

1 : 1 : 1 BM : 26 30 86

MolC2H2 yang bereaksi pada reaksi b :

= xmolC H Oyang terbentuk 1

1

4 3

= x 0,0118kmol 1

1

(19)

Massa C2H2 yang bereaksi pada reaksi b :

= 0,0118 kmol x 26 kg/kmol = 0,3072 kg

 Total mol C2H2 yang bereaksi :

= molC2H2 yang bereaksi pada reaksi a + molC2H2 yang

bereaksi pada reaksi b = 0,0116 kmol + 0,0118 kmol = 0,0234 kmol

Massa total C2H2 yang bereaksi = 0,0234 kmol x 26 kg/kmol

= 0,6096 kg

 Konversi =

mula mula

H C mol

bereaksi yang

H C mol

2 2



Mol C2H2 mula-mula =

konversi

bereaksi yang

H C mol ₂ ₂

=

91 , 0

kmol 0234 , 0

= 0,0258 kmol

Massa C2H2 mula-mula = 0,0258 kmol x 26 kg/kmol

(20)

19

 Perbandingan molar umpan C2H2 terhadap CH2O = 1 : 2,8

Maka, mol CH2O mula-mula = x molC H mula-mula

1 8 , 2

2 2

= x 0,6699kmol 1

8 , 2

= 0,0721 kmol

Massa CH2O mula-mula = 0,0721 kmol x 30 kg/kmol

= 2,1641 kg

Dari perhitungan diatas, untuk membentuk 1 kg C4H6O2

dibutuhkan CH2O sebanyak 2,1641 kg dan C2H2 sebanyak 0,6699

kg.

 Biaya yang diperlukan untuk membentuk 1 kg C4H6O2 sebagai

berikut :

 Harga CH2O = 2,1641 kg x 0,13 US$/kg

= 0,2813 US$

 Harga C2H2 = 0,6699 kg x 0,3 US$/kg

= 0,2010 US$

 Total harga bahan baku = 0,2813 US$ + 0,2010 US$

= 0,4823 US$

 Harga produk = 3,72 US$ x 1 kg = 3,72 US$

 Perbedaan harga bahan baku dan produk :

(21)

2. Berdasarkan kelayakan teknik

Kelayakan teknik suatu reaksi kimia ditinjau dari energi bebas Gibbs reaksi (ΔG°R) tersebut. Energi bebas Gibbs suatu reaksi dapat dihitung

dengan menggunakan rumus:

(22)

21

Data :

1) Polynomial ideal gas heat capacity Rumus : Y = A+BT+CT2+ DT3+ET4+FT5 Satuan : -Y = Cp = cal/(mol.K)

-T = K

2) Liquid heat capacity

Rumus : Y = A+BT+CT2+ DT3+ET4 Satuan : -Y = Cp = J/(kmol.K)

-T = K

Komponen Rumus

Molekul A B C D E

Formaldehyde CH2O 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00

Acetylene C2H2 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00

Butynediol C4H6O2 4.38E+04 4.72E+02 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00

3)

Komponen Rumus

Molekul A B C D E F

Formaldehyde CH2O 8.46E+00 -1.07E-02 5.09E-05 -5.50E-08 2.56E-11 -4.46E-15

Acetylene C2H2 4.68E+00 2.65E-02 -2.53E-05 1.04E-08 8.45E-13 -1.21E-15

Butynediol C4H6O2 9.34E+00 4.99E-02 3.50E-05 -1.03E-07 7.72E-11 -2.02E-14

Komponen Rumus Molekul

∆H°f

(J/kmol)

∆G°f

(J/kmol)

Formaldehyde CH2O -1.16E+08 -1.10E+08

Acetylene C2H2 2.27E+08 2.09E+08

(23)

J/kmol 9 , 205069984 ) T dT )( R Cp ( RT ) T G H T( -dT R Cp R H G 158 , 9111 ) T dT )( R Cp ( 3005355 dT R Cp : H C , Untuk * T T o 298 f 298 f T T 298 f 3 35 R T T T T 2(g) 2 o o o o               



acetylene

Perbandingan energi bebas Gibbs(ΔG°r) produksi butynediol

berdasarkan kondisi operasi :

a. Jurnal “Kinetics Of Ethynylation Of Formaldehyde To Butynediol” (Chaudhari, Jadkar and Gupte, 1984) Reaksi : C2H2 (g) + 2CH2O (l) C4H6O2(l)

Temperatur reaksi (T) = 80 °C = 353 K To = 298 K

(24)

23 J/kmol .2 -108591275 ) T dT )( R Cp ( RT ) T G H T( -dT R Cp R H G 0 ) T dT )( R Cp ( 0 dT R Cp : O CH , Untuk * T T o 298 f 298 f T T 298 f 523 R T T T T (g) 2 o o o o               



de formaldehy Nilai ΔGr 353 :

b. U.S Patent No. 3957888

Reaksi : C2H2 (g) + 2CH2O (g) C4H6O2(g)

Temperatur reaksi (T) = 250 °C = 523 K To = 298 K

J/kmol 75 , 26710590 ) T dT )( R Cp ( RT ) T G H T( -dT R Cp R H G 1 , 39337 ) T dT )( R Cp ( 12991681 dT R Cp : O H C , Untuk * T T o 298 f 298 f T T 298 R R353 T T T T 2(l) 6 4 o o o o                



butynediol J/kmol 14598025 ) G ( n

G _R₃₅₃ _i _R₃₅₃ _i

(25)

Nilai ΔGr 523 :

Perubahan Energi Bebas Indikasi

-ΔG Menjanjikan

+ΔG (kecil) Patut dikaji lagi

+ΔG (besar) Hanya mungkin pada kondisi yang diluar kebiasaan J/kmol 9 205371979. ) T dT )( R Cp ( RT ) T G H T( -dT R Cp R H G 158 , 9111 ) T dT )( R Cp ( 2528017 dT R Cp : H C , Untuk * T T o 298 f 298 f T T 298 f 523 R T T T T 2(g) 2 o o o o               



acetylene J/kmol 75 -26710590. ) T dT )( R Cp ( RT ) T G H T( -dT R Cp R H G 25618 , 33391 ) T dT )( R Cp ( 58 , 10863097 dT R Cp : O H C , Untuk * T T o 298 f 298 f T T 298 R 523 R T T T T 2(g) 6 4 o o o o               



butynediol J/kmol -14900020 ) G ( n

G _R₅₂₃ _i _R₅₂₃ _i

(26)

25

Tabel 2.2 Perbandingan kelayakan ekonomi berdasarkan kondisi operasi produksi butynediol

No. Keterangan

Kondisi Operasi A

(Jurnal)

B (Patent) 1 Perbedaan harga

bahan baku dan produk (US$)

3,0246 3,2377 2 Energi Gibbs

(ΔG, J/kmol) -14598025 -14900020 3 Temperature

(oC) 80 250

4 Tekanan (atm) 1,45 5

5 Konversi (%) 85 91

6 Selektivity (%) 46 98,4

Berdasarkan perbandingan kelayakan ekonomi dan teknik untuk beberapa kondisi operasi proses produksi butynediol seperti yang terlihat pada tabel 2.2 dapat disimpulkan bahwa proses pembuatan butynediol dipilih dengan menggunakan kondisi operasi B karena lebih menguntungkan dari segi ekonomis dan menjanjikan dari segi teknik. Selain itu konversi dan selektivitas nya lebih besar dari kondisi operasi A.

C. Deskripsi Proses

(27)

Proses pembuatan butynediol berlangsung dalam empat unit, yaitu : 1) Unit Persiapan Bahan Baku

2) Unit Reaksi

3) Unit Pemisahan dan Pemurnian 4) Unit Penyimpanan Produk

1) Unit Persiapan Bahan Baku

Pada tahap awal bahan baku berupa acetylene yang akan masuk ke reaktor diturunkan tekanannya, sedangkan formaldehyde diuapkan didalam vaporizer. Acetylene dan formaldehyde kemudian dicampur sebelum masuk ke reaktor. Acetylene dan formaldehyde diumpankan ke reaktor dengan temperatur 250 oC dan tekanan 5 atm.

2) Unit Reaksi

Reaksi antara acetylene dan formaldehyde merupakan reaksi etinilasi dengan katalisator CuC2 dijalankan dalam reaktor fixed bed multitube,

isothermal dan eksotermis. Dengan kondisi operasi berlangsung pada suhu 2500 dan pada tekanan 5 atm.

Reaksi pada reaktor :

C2H2(g) + 2 CH2O(g)  C4H6O2(g)

(28)

27

Reaksi yang mungkin terjadi :

C2H2(g) + CH2O(g)  C3H4O(g)

Acetylene Formaldehyde Propargyl Alcohol

3) Unit Pemisahan dan Pemurnian

Pada unit ini, gas hasil reaksi kemudian dialirkan menuju partial condenser yang selanjutnya dialirkan menuju separator. Di dalam separator non-condensable gas seperti gas inert, acetylene dan formaldehyde yang tidak bereaksi dialirkan menuju ke purge and recycle, sedangkan condensable gas berupa metanol, air, propargyl alcohol dan butynediol dialirkan ke kolom distilasi 01 untuk memurnikan produk butynediol.

4) Unit Penyimpanan Produk

(29)

III. SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK

A. Sifat Bahan Baku dan Produk

 Bahan Baku

1. Acetylene

a. Rumus Kimia : C2H2

b. Rumus Bangun :

c. Berat Molekul : 26 kg/kmol

d. Fase : Gas

e. Titik Didih, pada 1atm : - 84 ºC f. Titik Leleh : - 81 ºC g. Temperatur Kritis : 35,3 ºC h. Tekanan Kritis : 60, 6 atm

(30)

29

 Nitrogen

a. Rumus Kimia : N2

b. Berat Molekul : 28 kg/kmol

c. Fase : Gas

d. Titik Didih, pada 1atm : - 195,8 ºC e. Titik Leleh : - 210 ºC f. Temperatur Kritis : -146,95 ºC g. Tekanan Kritis : 33,4949 atm

Sumber : Software ChemCAD 5.2

 Hidrogen

a. Rumus Kimia : H2

b. Rumus Bangun :

d. Fase : Gas

e. Titik Didih, pada 1atm : - 252,76 ºC f. Titik Leleh : - 259,2 ºC g. Temperatur Kritis : -239,88 ºC h. Tekanan Kritis : 12,7899 atm

(31)

2. Formaldehyde

a. Rumus Kimia : CH2O

b. Rumus Bangun :

d. Fase : Gas

e. Titik Didih : - 21 ºC f. Titik Leleh : - 92 ºC g. Temperatur Kritis : 135 ºC h. Tekanan Kritis : 65 atm

Sumber : Software ChemCAD 5.2

 Metanol

a. Rumus Kimia : CH4O

b. Rumus Bangun :

d. Fase : Cair

e. Titik Didih, pada 1atm : 64,7 ºC f. Titik Leleh : -97,68 ºC g. Temperatur Kritis : 239,49 ºC h. Tekanan Kritis : 79,9109 atm

(32)

31

 Air

a. Rumus Kimia : H2O

b. Rumus Bangun :

d. Fase : Cair

e. Titik Didih, pada 1atm : 100 ºC f. Titik Leleh : 0 ºC g. Temperatur Kritis : 374,2 ºC h. Tekanan Kritis : 218,2891 atm

Sumber : Software ChemCAD 5.2

 Bahan Pembantu 1. Katalis

a. Jenis : Copper Acetylide (CuC2)

b. Bentuk : Padatan (bola)

c. Diameter : 0,24 cm

d. Titik Leleh : 1084.62 °C

e. Komposisi : Copper = 35%

(33)

 Produk 1. Butynediol

a. Rumus Kimia : C4H6O2

b. Rumus Bangun : H H HO C C C C OH

H H c. Berat Molekul : 86 kg/kmol

d. Fase : Cair

e. Titik Didih : 238 ºC f. Titik Leleh : 58 ºC g. Temperatur Kritis : 422 ºC h. Tekanan Kritis : 57,8 atm

Sumber : Software ChemCAD 5.2

2. Propargyl Alcohol

a. Rumus Kimia : C3H4O

b. Rumus Bangun : OH C

C CH

d. Fase : cair

e. Titik Didih : 114 ºC f. Titik Leleh : - 51,65 ºC g. Temperatur Kritis : 307 ºC h. Tekanan Kritis : 64,4 atm

(34)

33

[image:34.595.114.510.489.738.2]

B. Daftar Konstanta Komponen 1.Densitas Liquid

Tabel 3.1 Konstanta Densitas Liquid

Komponen

Densitas Liquid (kmol/m3)

  _  _ _  _D C T L B A 1 1

 , T dalam Kelvin

A B C D

Acetylene (C2H2) 2,3948E+00 2,7091E-01 3,0832E+02 2,8571E-01

Formaldehyde (CH2O) 1,9400E+00 2,2240E-01 4,0800E+02 2,8570E-01

Butynediol (C4H6O2) 9,1490E-01 2,3422E-01 6,9500E+02 2,8571E-01

Methanol (CH4O) 2,2880E+00 2,6850E-01 5,1264E+02 2,4530E-01

Propargyl Alcohol (C3H4O) 1,3541E+00 2,4900E-01 5,8000E+02 2,8570E-01 Hydrogen (H2) 5,3840E+00 3,4730E-01 3,3180E+01 2,7560E-01

Nitrogen (N2) 3,1724E+00 2,8479E-01 1,2610E+02 2,9250E-01

Air (H2O) 5,4590E+00 3,0542E-01 6,4713E+02 8,1000E-02

Sumber : Software ChemCAD 5.2

2. Viskositas Liquid

Tabel 3.2 Konstanta Viskositas Liquid

Komponen

Viskositas Liquid (Pa.S)

      _ _ _  E

L ClnT DT

T B A EXP

 , T dalam Kelvin

A B C D E

Acetylene (C2H2) 6,2240E+00 -1,5180E+02 -2,6544E+00 0 0

Formaldehyde (CH2O) 0 0 0 0 0

Butynediol (C4H6O2) 0 0 0 0 0

Propargyl Alcohol

(C3H4O) -1,2265E+01 2.1514e+03 -2,6367E-01 0 0 Methanol (CH4O) -2,5317E+01 1,7892E+03 2,0690E+00 0 0

Hydrogen (H2) -1,1986E+01 2,6260E+01 -1,7740E-01 -4,4000E-16 10

Nitrogen (N2) -3,2165E+01 4,9690E+02 3,9069E+00 -1,0800E-21 10

Air (H2O) -5,1964E+01 3,6706E+03 5,7331E+00 -5,3495E-29 10

(35)

[image:35.595.114.543.470.703.2]

3. Viskositas Gas

Tabel 3.3 Konstanta Viskositas Gas

Komponen

Viskositas Gas (Pa.S)

2

1

T D T C ATB

g

  

 , T dalam Kelvin

A B C D

Acetylene (C2H2) 1,20E-06 4,95E-01 2,91E+02 0

Formaldehyde (CH2O) 8,31E-07 5,69E-01 2,40E+02 0

Butynediol (C4H6O2) 1,05E-07 7,94E-01 1,11E+02 0

Methanol (CH4O) 3,06E-07 6,97E-01 2,05E+02 0

Propargyl Alcohol (C3H4O) 4,1863E-07 6,3060E-01 2,5589E+02 0 Hydrogen (H2) 1,56E-07 7,06E-01 -5,87E+00 2,10E+02

Nitrogen (N2) 7,63E-07 5,88E-01 6,78E+01 0

Air (H2O) 2,70E-06 4,98E-01 1,26E+03 -1,96E+04

Sumber : Software ChemCAD 5.2

4. Kapasitas Panas Liquid

Tabel 3.4 Konstanta Kapasitas Panas Liquid

Komponen

Kapasitas Panas Liquid (J/Kmol K)

CpL = A + BT + CT2 + DT3 + ET4 , T dalam Kelvin

A B C D E

Acetylene (C2H2) 0 0 0 0 0

Formaldehyde (CH2O) 0 0 0 0 0

Butynediol (C4H6O2) 4,3800E+04 4,7223E+02 0 0 0

Methanol (CH4O) 1,0580E+05 -3,6223E+02 9,3790E-01 0 0

Propargyl Alcohol

(C3H4O) 1,0270E+05 1,7200E+02 0 0 0

Hydrogen (H2) 2,2560E+04 -1,9859E+03 1,1547E+02 -1,2598E-01 0

Nitrogen (N2) -3,3400E+04 3,5070E+03 -4,6700E+01 2,1270E-01 0

Air (H2O) 2,7637E+05 -2,0901E+03 8,1250E+00 -1,4110E-02 9,3701E-06

(36)

35

5. Kapasitas Panas Gas

Tabel 3.5 Konstanta Kapasitas Panas Gas

Komponen

Kapasitas Panas Gas (J/Kmol K)

CpL = A + BT + CT2 + DT3 + ET4 , T dalam Kelvin

A B C D E

Acetylene (C2H2) 3,6760E+04 4,8290E+04 1,7965E+03 3,7220E+04 7,0807E+02

Formaldehyde (CH2O) 3,3270E+04 4,9542E+04 1,8666E+03 2,8075E+04 9,3490E+02

Butynediol (C4H6O2) 4,6550E+04 1,7050E+05 1,6146E+03 1,1314E+05 -7,5018E+02

Methanol (CH4O) 3,9252E+04 8,7900E+04 1,9165E+03 5,3654E+04 8,9670E+02

Propargyl Alcohol

(C3H4O) 9,3600E+04 7,0700E+04 1,2390E+03 -3,4400E+07 7,5800E+00 Hydrogen (H2) 2,7617E+04 9,5600E+03 2,4600E+03 3,7600E+03 5,6760E+02

Nitrogen (N2) 2,9105E+04 8,6149E+03 1,7016E+03 1,0347E+02 9,0979E+02

Air (H2O) 3,3359E+04 2,6798E+04 2,6093E+03 8,8880E+03 1,1676E+03

Sumber : Software ChemCAD 5.2

6. Konduktivitas Thermal Liquid

Tabel 3.6 Konstanta Konduktivitas Thermal Liquid

Komponen

Konduktivitas Thermal Liquid (W/m K)

kL = A + BT + CT2 + DT3 + ET4 , T dalam Kelvin

A B C D E

Acetylene (C2H2) ₀ ₀ ₀ ₀ ₀

Formaldehyde (CH2O) ₀ ₀ ₀ ₀ ₀

Butynediol (C4H6O2) _{3,1482E-01 -3,3438E-04} ₀ ₀ ₀ Methanol (CH4O)

2,8370E-01 -2,8100E-04 0 0 0

Propargyl Alcohol

(C3H4O) _{2.7078E-01 -3.3830E-04} ₀ ₀ ₀

(37)

[image:37.595.111.514.152.397.2]

7. Konduktivitas Thermal Gas

Tabel 3.7 Konstanta Konduktivitas Thermal Gas

Komponen

Konduktivitas Thermal Gas (W/m K)

2 1 T D T C AT k B g  

 , T dalam Kelvin

A B C D

Acetylene (C2H2) _{-3,6780E+04 4,6400E-01 -7,2420E+09} ₀ Formaldehyde (CH2O) _{4,4847E+01 -7,0960E-01 -3,4935E+03 5,3532E+06} Butynediol (C4H6O2)

2,9991E-04 8,6070E-01 7,3699E+02 0 Methanol (CH4O) _{-7,7630E+00 1,0279E+00 -7,4360E+07 6,7700E+09} Propargyl Alcohol (C3H4O) _{3,3845E-04 8,7140E-01 6,6500E+02} ₀

Hydrogen (H2) _{2,5470E-03 7,4440E-01} ₉ ₀

Nitrogen (N2) _{3,5100E-04 7,6520E-01 2,5767E+01} ₀ Air (H2O) _{6,9770E-05 1,1243E+00 8,4490E+02 -1,4885E+05} Sumber : Software ChemCAD 5.2

8. Tekanan Uap

Tabel 3.8 Konstanta Tekanan Uap

Komponen

Tekanan Uap (Pa)

      _ _ _  E DT T C P ln T B A

EXP , T dalam Kelvin

A B C D E

Acetylene (C2H2) _{1,7206E+02 -5,3185E+03 -2,7223E+01 5,4619E-02} ₁ Formaldehyde (CH2O) _{1,0151E+02 -4,9172E+03 -1,3765E+01 2,2031E-02} ₁ Butynediol (C4H6O2) _{1,4360E+02 -1,6190+04 -1,6119E+01 6,8112E-18} ₆ Methanol (CH4O) _{8,1768E+01 -6,8760E+03 -8,7078E+00 7,1926E-06} ₂ Propargyl Alcohol

(38)

37

[image:38.595.112.454.155.384.2]

9. Panas Penguapan

Tabel 3.9 Konstanta Panas Penguapan

Komponen

Panas Penguapan (kJ/kmol)

38 , 0

0 _

  

 

  

Tb Tc

T Tc Hvap

 , T dalam Kelvin

Tc (K) Tb (K) Hvapo(kJ/kmol) Acetylene (C2H2) _308,32 ₁₈₉ _16945,560 Formaldehyde (CH2O) ₄₀₈ _254,05 _23012,490 Butynediol (C4H6O2) ₆₉₅ _511,15 _68484,96 Methanol (CH4O) _512,64 _337,85 _35255,140 Propargyl Alcohol (C3H4O) ₅₈₀ _386.75 _42328,73

Hydrogen (H2) _33,27 _20,39 _903,763

Nitrogen (N2) _126,2 _77,35 _5577,910

Air (H2O) _647,35 _373,15 _40656,800

(39)

IV. NERACA MASSA DAN NERACA ENERGI

A. Neraca Massa

Berikut ini adalah rangkuman neraca massa prarancangan pabrik butynediol dengan kapasitas 40.000 ton/tahun.

1. Vaporizer 01 (VP-101)

Tabel 4.1 Neraca massa VP-101

Komponen

Masuk Keluar

F4 F5

kg/jam kg/jam formaldehid 3726,9736 3726,9736

Metanol 1643,7537 1643,7537 Air 420,8754 420,8754 Total 5791,6027 5791,6027

2. Separator Drum 01 (SD-101) Tabel 4.2 Neraca massa SD-101

Komponen

Masuk Keluar

F5 F6 F7

kg/jam kg/jam kg/jam Formaldehid 3726,9736 2981,5789 745,3947

Metanol 1643,7537 1315,0029 328,7507 Air 420,8754 336,7003 84,1751

(40)

39

3. Mix Point 01 (MP-101)

Tabel 4.3 Neraca massa MP-101

Komponen

F1 F13 F2

kg/jam kg/jam kg/jam

Hidrogen 0,1313 6,7596 6,8909

Nitrogen 9,1898 473,1721 482,3619

Acetylene 1696,4322 164,2730 1860,7052

Formaldehid 0,0000 3029,9302 3029,9302

Total 1705,7532 644,2048 2349,9580 2349,9580

4. Mix Point 02 (MP-102)

Komponen

F3 F7 F4

kg/jam kg/jam kg/jam Formaldehid 2981,5789 745,3947 3726,9736

Metanol 1315,0029 328,7507 1643,7537 Air 336,7003 84,1751 420,8754

Total 4633,2822 1158,3205 5791,6027 5791,6027

5. Mix Point 03 (MP-103)

Komponen

F2 F6 F8

kg/jam kg/jam kg/jam

Hidrogen 6,8909 0,0000 6,8909

Nitrogen 482,3619 0,0000 482,3619

Acetylene 1860,7052 0,0000 1860,7052

Formaldehid 3029,9302 2981,5789 6011,5091

Metanol 0,0000 1315,0029 1315,0029

Air 0,0000 336,7003 336,7003

(41)

6. Reaktor Fixed Bed Multitube 01 (R-201) Tabel 4.6 Neraca massa R-201

Komponen

Masuk

Terkonsumsi Tergenerasi Keluar

F8 F9

kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam

Hidrogen 6,8909 6,8909

Nitrogen 482,3619 482,3619

Acetylene 1860,7052 1693,2417 167,4635

Formaldehid 6011,5091 2922,7327 3088,7764

Metanol 1315,0029 1315,0029

Air 336,7003 336,7003

Propargyl

Alcohol 0,0000 1838,1967 1838,1967

Butynediol 0,0000 2777,7778 2777,7778

Total 10013,1704 4615,9745 4615,9745 10013,1704

7. Partial Condensor 01 (PC-301) Tabel 4.7 Neraca massa PC-301

Komponen

F9 F10

kg/jam kg/jam Hidrogen 6,8909 6,8909 Nitrogen 482,3619 482,3619

Acetylene 167,4635 167,4635

Formaldehid 3088,7764 3088,7764 Metanol 1315,0029 1315,0029 Air 336,7003 336,7003 Propargyl

Alcohol 1838,1967 1838,1967

Butynediol 2777,7778 2777,7778

(42)

41

[image:42.595.112.467.140.367.2]

8. Separator Drum 02 (SD-302) Tabel 4.8 Neraca massa SD-302

Komponen

Keluar Keluar

F10 F10

V L V L

kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam Hidrogen 6,8909 0,0000 6,8909 0,0000 Nitrogen 482,3619 0,0000 482,3619 0,0000

Acetylene 167,4635 0,0000 167,4635 0,0000

Formaldehid 3088,7764 0,0000 3088,7764 0,0000 Metanol 0,0000 1315,0029 0,0000 1315,0029

Air 0,0000 336,7003 0,0000 336,7003 Propargyl

Alcohol 0,0000 1838,1967 0,0000 1838,1967

Butynediol 0,0000 2777,7778 0,0000 2777,7778

Total 3745,4927 6267,6777 3745,4927 6267,6777 10013,1704 10013,1704

9. Arus Cabang 01 (ARC-301) Tabel 4.9 Neraca massa ARC-301

Komponen

F12 F13 F14

kg/jam kg/jam kg/jam Hidrogen 6,8909 6,7596 0,1313

Nitrogen 482,3619 473,1721 9,1898

Acetylene 167,4635 164,2730 3,1904

Formaldehid 3088,7764 3029,9302 58,8462

(43)

10.Kolom Distilasi 01 (DC-301) Tabel 4.10 Neraca massa DC-301

Komponen

F11 F15 (B) F16 (D) kg/jam kg/jam kg/jam Metanol 1315,0029 131,5003 1183,5026

Air 336,7003 303,0303 33,6700 Propargyl

Alcohol 1838,1967 1838,1967 0,0000

Butynediol 2777,7778 2777,7778 0,0000

Total 6267,6777 5050,5051 1217,1727 6267,6777

11.Condensor-301 (CD-301)

Tabel 4.11 Neraca Massa CD-301

Komponen

V D L

kg/jam kg/jam kg/jam Metanol 2911,1175 1183,5026 1727,6149

Air 82,8198 33,6700 49,1497 Propargyl

Alcohol 0,0000 0,0000 0,0000

Butynediol 0,0000 0,0000 0,0000

Total 2993,9373 1217,1727 1776,7646 2993,9373

12.Reboiler-301 (RB-301)

Tabel 4.12 Neraca Massa RB-301

Komponen

L* V* B

Air 639,5236 336,4933 303,0303 Propargyl

Alcohol 3879,3818 2041,1851 1838,1967

Butynediol 5862,3000 3084,5222 2777,7778

(44)

43

13.Kolom Distilasi 02 (DC-302) Tabel 4.13 Neraca massa DC-302

Komponen

F16 F17 (D) F18 (B) kg/jam kg/jam kg/jam Metanol 1183,5026 1171,6676 11,8350 Air 33,6700 0,3367 33,3333

Total 1217,1727 1172,0043 45,1684 1217,1727

14.Condensor 02 (CD-302)

Tabel 4.14 Neraca Massa CD-302

Komponen

V D L

Air 0,5675 0,3367 0,2308

Total 1975,3600 1172,0043 803,3557 1975,3600

15.Reboiler-302 (RB-302)

Tabel 4.15 Neraca Massa RB-302

Komponen

L* V* B

kg/jam kg/jam kg/jam Metanol 340,7456 328,9106 11,8350 Air 959,7094 926,3761 33,3333

(45)

[image:45.595.117.580.142.355.2]

Neraca Massa Overall

Table 4.16 Neraca Massa Overall

Komponen

F1 F4 F14 F15 F17 F18

kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam Hidrogen 0,1313 0,0000 0,1313 0,0000 0,0000 0,0000 Nitrogen 9,1898 0,0000 9,1898 0,0000 0,0000 0,0000

Acetylene 1696,4322 0,0000 3,1904 0,0000 0,0000 0,0000

Formaldehid 0,0000 2981,5789 58,8462 0,0000 0,0000 0,0000 Metanol 0,0000 1315,0029 0,0000 131,5003 1171,6676 11,8350

Air 0,0000 336,7003 0,0000 303,0303 0,3367 33,3333 Propargyl

Alcohol 0,0000 0,0000 0,0000 1838,1967 0,0000 0,0000

Butynediol 0,0000 0,0000 0,0000 2777,7778 0,0000 0,0000

Total 1705,7532 4633,2822 71,3577 5050,5051 1172,0043 45,1684

(46)

45

B. Neraca Energi

Berikut ini adalah rangkuman neraca energi prarancangan pabrik butynediol dengan kapasitas 40.000 ton/tahun.

1. Mix Point 02 (MP-102)

Tabel 4.17 Neraca Energi Mix Point 02 (MP-102)

Panas Masuk Panas Keluar

Keterangan kJ/jam Keterangan kJ/jam

Q4 98.604,4589 Q5 664.284,4094

Q9 565.679,9504

Total 664.284,4094 Total 664.284,4094

2. Vaporizer 01 (VP-101)

Tabel 4.18 Neraca Energi Vaporizer 01 (VP-101)

Q5 664.284,4094 Q6 2.828.399,7522

Qsteam 4.669.382,1165 Qv 2.500.657,7728

Total 53.290,5250 Total 5.333.666,5250

3. Separator Drum (SD-101)

Tabel 4.19 Neraca Energi Separator Drum 01 (SD-101)

Q6 1.659.478,5931 Q7 1.093.798,6426

Q8 565.679,9504

(47)

4. Expander Valve 01 (EV101)

Tabel 4.20 Neraca Energi Expander 01 (EV-101)

Q1 7.353,0961 Q2 -66.132,8636

Wexpander -2302,4530 ΔEk 71.183,5067

Total 5.050,6431 Total 5.050,6431

5. Mix Point 01 (MP-101)

Tabel 4.21 Neraca Energi MixPoint 01 (MP-101)

Q2 -66.132,8636 Q10 133.051,4938

Q22 246.286,3203

Total _180.153,4567 Total _180.153,4567

6. Mix Point 03 (MP-103)

Tabel 4.22 Neraca Energi MixPoint 03 (MP-103)

Q10 180.153,4567 Q11 520.125,7920

Q7 339.972,3353

Total 520.125,7920 Total 520.125,7920

7. Heat Exchanger 01 (HE-101) Tabel 4.23 Neraca Energi HE-101

Keterangan kJ/jam Keterangan kJ/kg

Q14 3.159.883,8214 Q15 2.574.099,2769

Q11 520.125,7920 Q12 1.304.587,2576

(48)

47

8. Heater 01 (HT-101)

Tabel 4.24 Neraca Energi HT-101

Q12 _{1.304.587,25762} Q13 3.180.247,4722

Qsteam _{1.875.660,21453}

Total 3.180.247,4722 Total 3.180.247,4722

9. Reaktor Fixed-Bed Multitube 01 (R-201) Tabel 4.25 Neraca Energi R-201

Panas Masuk Panas

Tergenerasi Panas Keluar

Keterangan kJ/jam Keterangan kJ/jam Keterangan kJ/jam

Q13 3376786,503 QR

-8682582,4852 Q14 3338096,572

Qc in 1157026,7913 Qc out 9878299,2069

Total 4533813,2940 Total 4533813,2940

10. Expander Valve 01 (EV-301)

Tabel 4.26 Neraca Energi Expander Valve 01 (EV-301)

Q15 _{2.375.422,3558} Q16 _{2.375.422,3558}

Total _{2.375.422,3558} Total _{2.375.422,3558}

11. Partial Condenser 01 (PC-301) Tabel 4.27 Neraca Energi PC-301

Q16 _{2.375.422,3558} Q17(gas) _134.531,1440

Q air in _{1.730.327,6456} Q17 (cair) _{1.665.332,9775}

Q kondensasi _{10.945.015,5903} Q air out _{13.250.901,4702}

(49)

12. Separator Drum 02 (SD-302)

Tabel 4.28 Neraca Energi Separator Drum 01 (SD-101)

Panas Masuk Panas Keluar

Q17 2.199.344,0587 Q18 2.035.957,5584

Q20 163.386,5003

Total 2.199.344,0587 Total 2.199.344,0587

13. Kompresor 01 (K-301) Tabel 4.29 Neraca Energi K-301

Q20 134.531,1440 Q21 250.734,9192

Qintercooling 116.203,7752 Ws -235.037,5076

Ek 235.037,5076

Total 1.120.186,5124 Total 250.734,9192

Q18 2.035.957,5584 Q19 2.035.957,5584

Total 2.035.957,5584 Total 2.035.957,5584

15. Kolom Distilasi 01 (DC-301) Tabel 4.31 Neraca energi DC-301

Panas Masuk Panas Keluar

Q umpan _{1.665.332,9775} Q bottom _{1.466.485,7640}

Q reboiler _{4.734.480,4455} Q distilat _405.471,3299

_{Q condenser 4.527.856,3291}

(50)

49

[image:50.595.128.416.132.217.2]

17. Cooler 01 (CO-301)

Tabel 4.33 Neraca energi CO-301

Qumpan _{1.466.485,76396} Qliquid out _75.537.97807

Q cooling water _{1.390.947,78589}

Total _{1.466.485,76396} Total _{1.466.485,76396}

18. COOLER 02 (CO-302) Tabel 4.34 Neraca energi CO-302

Panas Masuk Panas Keluar

Qumpan _405.471,3299 Qliquid out _357.614,7562

Q cooling water _47.856,5737

Total _405.471,3299 Total _405.471,3299

19. Kolom Distilasi 02 (DC-302) Tabel 4.35 Neraca energi DC-302

Q umpan 357.614,7562 Q bottom 84.667,2491

Q reboiler 3.256.904,8765 Q distilat 282.434,6474

Q condenser 3.247.417,7362

Total _{3.614.519,6327} Total _{3.614.519,6327}

Q15a _{1.466.485,7640} Q15 _{1.466.485,7640}

(51)

[image:51.595.135.470.634.739.2]

Panas Masuk Panas Keluar

Q32 84.667,2491 Q38 84.667,2491

Total 84.667,2491 Total 84.667,2491

21. Cooler 03 (CO-303)

Tabel 4.37 Neraca energi CO-303

Total _84.667,2491 Total _84.667,2491

Q35 _282.434,6474 Q37 _282.434,6474

Total _282.434,6474 Total _282.434,6474

23. COOLER 04 (CO-304) Tabel 4.39 Neraca energi CO-304

Panas Masuk Panas Keluar

(52)

V.

SPESIFIKASI PERALATAN

A. Peralatan Proses

Peralatan proses pabrik butynediol dengan kapasitas 40.000 ton/tahun terdiri dari : 1. Tangki Penyimpanan Formaldehyde (TP-101)

Spesifikasi Tangki Penyimpanan Formaldehyde (TP - 101)

Fungsi : Tempat menyimpan bahan baku formaldehyde liquid Tipe : Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar

(flat bottom) dan atap (head) berbentuk conical Kondisi operasi

: Tekanan = 2 atm Temperatur, T in = 30oC

Dimensi

: Laju alir massa = 6.448,6456 kg/jam Volume tangki = 1.314,9468 m3 Diameter tangki = 8,7478 m Panjang tangki = 8,7478 m Tebal shell =₂1₄_in Tebal head = 3₁₆in

Material = Carbon steel SA 285 Grade C Kapasitas : 525,9787 m3

(53)

2. Vaporizer 01 (VP-101)

Spesifikasi Vaporizer 01 (VP–101)

Fungsi : Menguapkan formaldehid cair dari Mix Point 102 Jenis : Shell and Tube

Dimensi : Shell

Diameter dalam (ID) = 10 in Baffle space (B) = 5 in

Passes = 1

Tube

Diameter luar (OD) = 0,75 in Diameter dalam (ID) = 0,62 in

Susunan tube = triangular pitch Pitch (pt) = 1 in

Panjang tube (L) = 16 ft Jumlah tube = 40 buah

Passes = 2

Luas Perpindahan Panas

:

A = 215,6320 ft2

Pressure drop : ΔP Shell = 0,8175 psi ΔP tube = 0,6406 psi Fouling factor : Rd = 0,0013 Bahan konstruksi : Carbon steel SA 285 Grade C

Jumlah : 1

Harga satuan, $ : 11.522,898

3. Separator Drum 01 (SD-101)

Spesifikasi Separator Drum - 01 (SD - 101)

Fungsi : Untuk memisahkan fasa uap dan liquid yang keluar dari Vaporizer 01 (VP-101)

Jenis : Vertical Separator

(54)

53

Tekanan = 133,5849 atm Dimensi Shell : : Diameter (D) = 30 in

Tinggi (L) = 106,7862 in Tebal = 5/16 in

Tutup atas : Bentuk torispherical flanged and dished head Dimensi Head &

Bottom

: Tinggi = 7,4289 in Tebal = 3/8 in Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 grade C Jumlah : 1 buah

Harga satuan, $ : 14.314,159

4. Expander Valve 101 (EV-101) Spesefikasi Expander valve 101 (EV-101)

Fungsi : Menurunkan tekanan aliran umpan acetylene menuju MP 101 dari 14,7 atm menjadi 5,4 atm

Jenis : Global valve Diameter : 2,4690 %

Bahan Konstuksi : Stainless stell AISI tipe 316 Jumlah : 1 Buah

5. Heat Exchanger - 101 (HE-101) Spesifikasi Heat Exchanger 01 (HE – 101)

Fungsi : Menaikkan temperatur keluaran MP-103 sebelum diumpankan ke HT-101

Jenis : Double Pipe (Counter flow) Dimensi : De = 0,0943 ft

D= 0,25567 ft

Panjang pipa (L) = 144 ft Luas perpindahan

panas

(55)

Pressure drop : ΔP Annulus = 0,9668 Psi ΔP Inner pipe = 0,0916 Psi Fouling factor : Rd =0,0082

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 285 Grade C Jumlah hairpin : 1 buah

Harga satuan,$ : 5.009,956

6. Heater 01 (HT-101)

Spesifikasi Heater 01 (HT–101)

Fungsi : Menaikkan temperatur keluaran HE-101 sebelum di umpankan ke R-201

Jenis : Shell and Tube Exchanger Dimensi : Shell

Diameter dalam (ID) = 27 in Baffle space (B) = 13,5 in

Passes = 1

: Tube

Diameter luar (OD) = 0,75 in Diameter dalam (ID) = 0,62 in Susunan tube = square pitch Pitch (pt) = 1 in

Panjang tube (L) = 12 ft Jumlah tube = 432 buah Passes = 2

:

A = 1017,6192 ft2

(56)

55

7. Expander Valve 301 (EV-301)

Spesifikasi Expander Valve 301 (EV–301)

Fungsi : Menurunkan tekanan aliran dari HE-101 menuju PC-301 dari 4,8 atm menjadi 1,95.

Jenis : Global Valve Diameter : 6,0650 in

Bahan Konstruksi : Stainless stell AISI tipe 316 Jumlah : 1 Buah

8. Reaktor Fixed Bed Multitube 01 (R-201) Spesifikasi reaktor - 201 (R-201)

Fungsi : Tempat mereaksikan acetylene dengan formaldehyde untuk membentuk butynediol.

Jenis : Reaktor Fixed Bed Multitube Kondisi Operasi : T = 250 oC P = 5 atm Dimensi : IDs = 0,7428 m

ODs = 2,4890 m Tinggi Shell = 5,6977 m Jumlah tube = 450 Tinggi bed = 4,4 m ID tube = 0,824 in OD tube = 0,05 in

Rancangan Alat : Material = stainless steel 316 (SA-240) Tebal dinding = 5/16 in

Posisi alat = vertikal

Jumlah : 1 buah

(57)

9. Partial Condenser 01 (PC-301) Spesifikasi Partial Condenser 01(PC-301)

Fungsi : mengkondensasikan sebagian gas yang keluar dari R-201 dengan menggunakan air sebagai pendingin Jenis : Shell and Tube Exchanger

Dimensi : Shell

Diameter dalam (ID) = 29 in Baffle space (B) = 5,8 in

Passes = 1

Tube

:

A = 1.652,06080 ft2

Jumlah : 1 buah

10.Separator Drum 02 (SD-302)

Spesifikasi Separator Drum - 302 (SD -302)

Fungsi : Untuk memisahkan uap dan liquid yang keluar dari PC-301 Jenis : Vertical Separator

(58)

57

Tekanan = 1,95 atm

Dimensi Shell : : Diameter (D) = 33,5073 in Tinggi (L) = 116,3358 in Tebal = 3/16 in

Tutup atas : Bentuk torispherical flanged and dished head Dimensi Head &

Bottom

: Tinggi = 7,2738 in Tebal = ¼ in Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 grade C Jumlah : 1 buah

Harga satuan, $ : 14.314,159

11.Kompresor 01 (K-301) Spesifikasi Kompresor (K-301)

Fungsi : Menaikkan tekanan produk atas SD-302 dari 1,95 atm menjadi 5,4 atm

Jenis : Sentrifugal

Kondisi Operasi : Pin = 1 atm Tin = 32 oC

Pout = 2 atm Tout = 76,64555 oC

Jumlah stage = 2 Rasio kompresi = 1,6623 -Ws = 235.037,5077 kJ/kmol

Power motor : 87,5528 hp

Material : Carbon Steel SA-285 Grade C

Jumlah : 1 buah

Harga satuan, $ : 225.975,981

12.Expander Valve 302 (EX-302)

Fungsi : Menurunkan tekanan aliran dari 1,95 atm menjadi 1,6 atm Jenis : Global Valve

Diameter : 6,0650 in

(59)

13.Kolom Distilasi - 301 (DC-301) Spesifikasi DC-301

Fungsi : sebagai tempat untuk memurnikan produk butynediol. Jenis : Plate tower (sieve tray)

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA 285 Grade C Dimensi : D kolom : 1,2375 m

Tinggi : 8 m Tebal shell : 5/16 in Tebal head : 7/16 in Jumlah tray : 15 buah Tebal tray : 0,005 m Diameter hole : 0,005 m Jumlah hole : 3.9192 buah Jumlah : 1 buah

14.Condensor - 301 (CD-301) Spesifikasi Condensor 01 (CD–301)

Fungsi : Mengkondensasikan uap yang berasal dari DC-301 Jenis : Shell and Tube Exchanger

Dimensi : Shell

Diameter dalam (ID) = 19,25 in Baffle space (B) = 19,25 in

Passes = 1

Tube

(60)

59

:

A = 603,0336 ft2

Jumlah : 1 buah

15.Accumulator 01 (ACC-301) Spesifikasi Accumulator 01 (ACC-301)

Fungsi : Menampung sementara kondensat dari DC-301

Bentuk : Silinder horizontal dengan head berbentuk torispherical.

Kapasitas : 0,3757 m3 Waktu tinggal : 5 menit

Dimensi : Diameter (D) = 0,4278 m Panjang (L) = 1,7112 m Tebal shell = 1/4 in Tinggi head (OA) = 0,1296 m Tekanan Desain : 26,2658 psi

Tebal head : 1/4 in

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C Jumlah : 1 buah

(61)

16.Reboiler 01 (RB-301)

Spesifikasi Reboiler 01 (RB–301)

Fungsi : Menguapkan hasil bawah DC-301 dengan menggunakan steam

Passes = 1

Tube

Luas

Perpindahan Panas

:

A = 174,7287 ft2

Pressure drop : ΔP Shell = negligible ΔP tube = 0,00813 psi Fouling factor : Rd = 0,03555 Bahan

konstruksi

:

Carbon steel SA 285 Grade C

(62)

61

17.Expander Valve 303 (EX-303)

Fungsi : Menurunkan tekanan aliran dari 1,6 atm menjadi 1 atm Jenis : Global Valve

18.Cooler 01 (CO-301)

Spesifikasi Cooler 01 (CO–301)

Fungsi : mendinginkan temperatur produk bawah DC-301dari 117,3214 0C menjadi 30 0C

Passes = 2

Tube

Diameter luar (OD) = 1 in Diameter dalam (ID) = 0,87 in Susunan tube = square pitch Pitch (pt) = 1,25 in

:

A = 414,6912 ft2

(63)

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 285 Grade C

Jumlah : 1 buah

19.Cooler 02 (CO-302)

Spesifikasi Cooler 02(CO – 302)

Fungsi : mendinginkan temperatur produk atas DC-301dari 87,42 0C menjadi 80,55 0C

D= 0,2557 ft

panas

: A =66,024 ft2

20.Kolom Distilasi 02 (DC-302) Spesifikasi DC-302

Fungsi : sebagai tempat untuk memurnikan metanol. Jenis : Plate tower (sieve tray)

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA 285 Grade C Dimensi : D kolom : 1,22 m

(64)

63

Jumlah tray : 23 buah Tebal tray : 0,005 m Diameter hole : 0,005 m Jumlah hole : 4.525 buah Jumlah : 1 buah

21.Accumulator 02 (ACC-302) Spesifikasi Accumulator 02 (ACC-302)

Fungsi : Menampung sementara kondensat dari DC-302

Bentuk : Silinder horizontal dengan head berbentuk torispherical.

Kapasitas : 0,3757 m3 Waktu tinggal : 5 menit

Dimensi : Diameter (D) = 0,4278 m Panjang (L) = 1,7112 m Tebal shell = 1/4 in Tinggi head (OA) = 0,1296 m Tekanan Desain : 26,2658 psi

Tebal head : 1/4 in

22.Condensor 02 (CD-302)

Spesifikasi Condensor 02(CD – 302)

Fungsi : Untuk mengkondensasikan uap yang berasal dari DC – 302

(65)

Dimensi : De = 0,07615 ft

D= 0,11500 ft

panas

: A =39,15 ft2

Pressure drop : ΔP Annulus = 0,03077Psi ΔP Inner pipe = 3,27481 Psi Fouling factor : Rd =0,00052

23.Reboiler 02 (RB-302)

Spesifikasi Reboiler 02 (RB–302)

Fungsi : Menguapkan hasil bawah DC-302 dengan menggunakan steam

Jenis : Shell and Tube Exchanger (Kettle Reboiler) Dimensi : Shell

Passes = 1

Tube

:

(66)

65

Pressure drop : ΔP Shell = negligible ΔP tube = 0,00385 psi Fouling factor : Rd = 0,05027 Bahan konstruksi : Carbon steel SA 285 Grade C

Jumlah : 1 buah

24.Expander Valve 304 (EX-304)

25.Cooler 03 (CO-303)

Spesifikasi Cooler 03 (CO – 303)

Fungsi : mendinginkan temperatur produk bawah DC-302 dari 110,501 0C menjadi 30 0C

D= 0,1723 ft

panas

: A =29,8560 ft2

(67)

26.Expander Valve 305 (EV-305)

Diameter : 1,38 in

27.Cooler 04 (CO-304)

Spesifikasi Cooler 04 (CO – 304)

Fungsi : mendinginkan temperatur produk atas DC-302 dari 77,0752 0C menjadi 30 0C

D= 0,2557 ft

panas

: A = 110,0400 ft2

(68)

67

28.Tangki Penyimpanan Butynediol (TP-401) Spesifikasi Tangki Penyimpanan Butynediol (TP-401)

Fungsi : Menyimpan produk butynediol pada suhu 30 oC Tipe : Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat

bottom) dan atap (head) berbentuk conical Dimensi : Diameter shell (D) = 7,62009 m

Tinggi shell (Hs) = 9,14411 m Tebal shell (ts) = 5/8 in

Tinggi atap = 1,2426 m Tebal head = 3/16 in Kapasitas : 320,0186 m3

Tekanan Desain : 2,33 atm

29.Pompa Proses 01 (P-101)

Spesifikasi Pompa Proses - 01 (P-101)

Fungsi : Memompa freshformaldehyde dari tangki penampungan (TP-101) ke dalam MP-102 Jenis : Centrifugal Pump

Kondisi Operasi : Temperatur : 30 oC Tekanan : 2 atm

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C Kapasitas : 33,853 gpm

Dimensi : NPS : 1,25 in Panjang pipa (Le) : 58,330 m Jumlah elbow, 90o : 4 buah

Jumlah valve : 1 buah jenis valve globe

(69)

Gambar

Tabel 3.7 Konstanta Konduktivitas Thermal Gas

+7

Referensi

Unduh sekarang ( PDF - 193 Halaman - 1.07 MB )

Garis besar

SPESIFIKASI PERALATAN Peralatan Utilitas Unit Penyedia Air dan Pengolahan Air Instrumentasi dan Pengendalian Proses Dewan Direksi a. Direktur Utama PRARANCANGAN PABRIK BUTYNEDIOL DARI ACETYLENE DAN FORMALDEHYDE KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN

Dokumen terkait

PRARANCANGAN PABRIK BUTYNEDIOL DARI ACETYLENE DAN FORMALDEHYDE KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN

Karena sifatnya yang prospektif dimasa yang akan datang, dalam pengertian memiliki potensi pasar, mudah memperoleh bahan baku, yakni acetylene dan formaldehyde ,

PRARANCANGAN PABRIK BUTYNEDIOL DARI ACETYLENE DAN FORMALDEHYDE KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN

WCI industri terdiri dari jumlah total uang yang diinvestasikan untuk stok bahan baku dan persediaan; stok produk akhir dan produk semi akhir dalam proses yang sedang dibuat;

PRARANCANGAN PABRIK KALSIUM LAKTAT DARI MOLASSES DAN KALSIUM KARBONAT KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN

molasses sebagai bahan baku produksi kalsium laktat merupakan salah satub. cara mengurangi imporkalsium laktat sehingga dapat

nn

Manajemen produksi merupakan salah satu bagian dari manajemen perusahaan yang fungsi utamanya adalah menyelenggarakan semua kegiatan untuk memproses bahan baku

PRARANCANGAN PABRIK ACETALDEHYDE DARI ACETYLENE DENGAN PROSES GERMAN KAPASITAS 71.500 TON PER TAHUN.

yang lain, antara lain sebagai bahan baku pembuatan asam asetat, pyridina,.. 2 ethyl hexanol, pentaerythryto l, n-butanol, chloral, asam

PRARANCANGAN PABRIK BUTYNEDIOL DARI ACETYLENE DAN FORMALDEHYDE KAPASITAS 45.000 TON / TAHUN.

Acetylene yang diumpankan dalam reaktor berupa cairan maka akan. mempengaruhi laju reaksi yang terjadi, karena katalis yang

PENDAHULUAN Prarancangan Pabrik Hexamine Dari Ammonium Hydroxide Dan Formaldehyde Kapasitas 9.000 Ton/Tahun.

Melihat banyaknya kegunaan hexamine dalam berbagai bidang dan perkembangan industri di Indonesia yang memanfaatkan produk ini sebagai bahan baku, maka pendirian

PERANCANGAN PANRIK ETHYLENE DIHLORIDE DENGAN PROSES OXYCHLORINASI KAPASITAS 100.000 TON TAHUN

M anajemen produksi merupakan salah sat u bagian dari manajemen perusahaan yang fungsi ut amanya adalah menyelenggarakan semua kegiat an unt uk memproses bahan baku