Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Linier Alkyl Benzen Sulfonat (LAS) dari Linier Alkylbenzen (LAB) Dengan Proses Sulfonasi Kapasitas 90.000 Ton/Tahun

(1)

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN LINEAR ALKYLBENZENE SULFONATE (LAS)

DARI LINEAR ALKYLBENZENE (LAB) DENGAN PROSES

SULFONASI KAPASITAS 90.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh :

070425003

ALAMSYAH SIPAHUTAR

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

LEMBAR PENGESAHAN

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN LINEAR ALKYLBENZENE

SULFONATE (LAS) DARI LINEAR ALKYLBENZENE (LAB) DENGAN

PROSES SULFONASI KAPASITAS 90.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Oleh :

NIM 070425003 ALAMSYAH SIPAHUTAR

Telah Diperiksa/Disetujui,

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Dr. Eng Irvan, MSi

NIP. 19680820199501 1 001 NIP. 1968112141999792 2 002

Ir. Renita Manurung, MT

Dosen Penguji I Dosen Penguji II Dosen Penguji III

Ir. Renita Manurung, MT Dr. Ir. Iriany, Msi

NIP. 1968112141999792 2 002 NIP. 19640613199003 1 001 NIP. 19630609198903 1 004 Ir. Indra surya, MSc

Mengetahui

Koordinator Tugas Akhir

NIP.19680820199501 1 001 (Dr.Eng. Irvan, Msi)

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

(3)

2010

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis ucapkan kepada Allah Yang Maha Kuasa karena atas

kehendak dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang

berjudul “Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Linier Alkyl Benzen Sulfonat

(LAS) dari Linier Alkylbenzen (LAB) Dengan Proses Sulfonasi Kapasitas 90.000 Ton/Tahun”. Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera

Utara.

Tugas akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu

ayahanda dan ibunda, serta keluarga tercinta yang merupakan bagian hidup penulis

yang senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang.

Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dan

bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih

kepada:

1. Bapak Dr. Eng. Irvan, Msi sebagai dosen pembimbing I yang telah

membimbing dan memberi masukan selama menyelesaikan tugas akhir

2. Ibu Ir. Renita Manurung, MT sebagai dosen pembimbing II yang telah

membimbing dan memberi masukan selama menyelesaikan tugas akhir

3. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MT sebagai koordinator tugas akhir Departemen

Teknik Kimia Fakultas Teknik USU.

4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT sebagai ketua Departemen Teknik Kimia Fakultas

Teknik USU.

5. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, Ibu Dr. Ir. Iriany, Msi dan Bapak Ir. Indra

Surya, MSc sebagai Dosen Penguji

6. Seluruh Staff pengajar dan pegawai pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas

Teknik USU

7. Rekan satu tim penulis, Ahmad kadirun dan Marwan Asnawi. Rekan-rekan

(4)

Penulis menyadari dalam penyusunan tugas akhir ini masih banyak terdapat

kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari

pembaca yang konstruktif demi kesempurnaan penulisan tugas akhir ini. Akhir

kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua.

Medan, Desember 2009

Penulis

(5)

INTISARI

Linier Alkilbenzen Sulfonat (LAS) diperoleh melalui reaksi sulfonasi antara

Alkilbenzen sulfonat dengan Oleum pada suhu 46 oC dan tekanan 1 atm dan

dinetralisasi dengan larutan NaOH dalam reaktor mixed flow. Pabrik LAS ini

direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 90.000 ton/tahun atau setara dengan

11.363,644 kg/jam produk LAS dan direncanakan beroperasi selama 330 hari dalam

setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap

produk impor.

Lokasi pabrik direncanakan di daerah Asahan, Provinsi Sumatera Utara

dengan luas areal 11.560 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 206 orang

dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang

Direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis dan staf.

Hasil analisa ekonomi Pabrik LAS adalah :

 Total Modal Investasi : Rp. 2.168.831.883.443,63  Total Biaya Produksi : Rp. 3.119.461.374.676,95  Hasil Penjualan : Rp. 3.781.959.469.200,00  Laba Bersih : Rp 463.766.166.166,14

 Profit Margin (PM) : 17,52 %

 Break Even Point (BEP) : 50,23 %

 Return on Investment (ROI) : 21,38 %

 Pay Out Time (POT) : 4,68 tahun

 Internal Rate of Return (IRR) : 32,14 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan

(6)

DAFTAR ISI

Hal

KATA PENGANTAR ...i

INTISARI ... ii

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... x

BAB I PENDAHULUAN ... I-1

1.1 Latar Belakang... I-1

1.2 Perumusan Masalah ... I-2

1.3 Tujuan Rancangan ... I-3

1.4 Manfaat Perancangan ... I-3

BAB II TINJUAN PUSTAKA ... II-1

2.1 Surfaktan ... II-1

2.2 Konsumsi Surfaktan Dunia ... II-2

2.3 Surfaktan Anionik ... II-3

2.3.1 Linier Alkil Benzen Sulfonat ... II-3

2.3.2 Oleum ... II-4

2.3.3 Asam Sulfat... II-5

2.4 Sifat- sifat Bahan Baku ... II-5

2.4.1 Sifat-Sifat Alkil Benzen ... II-5

2.4.2 Sifat-Sifat Oleum 20% ... II-6

2.4.3 Sifat-Sifat Natrium Hidsoksida ... II-6

2.4.4 Sifat-Sifat Air... II-7

2.4.5 Sifat-Sifat Linier Alkilbenzen Sulfonat... II-8

2.5 Dasar – dasar Pemilihan Proses ... II.8

2.6 Deskripsi Proses... II.9

2.6.1 Proses Sulfonasi ... II.9

2.6.2 Proses Pemisahan ... II.9

2.6.3 Proses Netralisasi ... II-10

2.6.4 Proses Pengeringan ... II-10

(7)

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-10

6.2.1 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan LAS ... VI-11

6.2.2 Pencegahan Dan Penaggulangan Bahaya Kebakaran

dan Ledakan... VI-14

BAB VII UTILITAS ... VII-1

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

7.2 Kebutuhan Air ... VII-2

7.2.1 Screening ... VII-5

7.2.2 Klarifikasi ... VII-5

7.2.3 Filtrasi... VII-6

7.2.4 Demineralisai ... VII-6

7.2.5 Dearator ... VII-9

7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-9

7.4 Kebutuhan Listrik ... VII-10

7.5 Keperluan Bahan Bakar ... VII-10

7.6 Unit Pengolahan Limbah ... VII-11

7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas ... VII-15

7.7.1 Screening ... VII-16

7.7.2 Bak Sedimentasi ... VII-17

7.7.3 Clarifier ...VII-17

7.7.4 Tangki Filtrasi ... VII-18

7.7.5 Tangki Utilitas TU-01 ... VII-18

7.7.6 Penukar Kation ... VII-18

7.7.7 Penukar Anion ... VII-19

7.7.8 Tangki Pelarutan Alum ... VII-19

7.7.9 Tangki Pelarutan Soda Abu ... VII-20

7.7.10 Tangki Pelarutan NaCl ... VII-20

7.7.11 Tangki Pelarutan NaOH ... VII-20

7.7.12 Tangki Pelarutan Kaporit ... VII-21

(8)

7.7.14 Dearator ... VII-22

7.7.15 Ketel Uap ... VII-22

7.7.16 Pompa Screening ... VII-22

7.7.17 Pompa Sedimentasi ... VII-23

7.7.18 Pompa Clarifier ... VII-23

7.7.19 Pompa Filtrasi ... VII-23

7.7.20 Pompa Utilitas TU-01 ... VII-23

7.7.21 Pompa NaCl ... VII-24

7.7.22 Pompa Kation ... VII-24

7.7.23 Pompa Anion ... VII-24

7.7.24 Pompa Utilitas (PU-10) ... VII-24

7.7.27 Pompa Refrigator ... VII-25

7.7.28 Pompa Dearator ... VII-25

7.7.29 Pompa Kaporit ... VII-26

7.7.30 Pompa Alum ... VII-26

7.7.31 Pompa Soda Abu ... VII-26

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

8.1 Lokasi Pabrik ... VIII-1

8.1.1 Faktor Utama ... VIII-1

8.1.2 Faktor Khusus ... VIII-2

8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-6

8.3 Perincian Luas Tanah ... VIII-8

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

9.1 Organisasi Perusahaan ... IX-1

9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ... IX-1

9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsionil ... IX-2

9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ... IX-3

9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsionil dan Staf ... IX-3

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)

9.4.2 Dewan Komisaris ... IX-6

9.4.3 Direktur ... IX-6

9.4.4 Staf Ahli ... IX-7

9.4.5 Sekretaris ... IX-7

9.4.6 Manajer Pemasaran ... IX-7

9.4.7 Manajer Keuangan ... IX-7

9.4.8 Manajer Umun dan Personalia ... IX-7

9.4.9 Manajer Teknik ... IX-7

9.4.10 Manajer Produksi ... IX-8

9.4.11 Kepala Bagian Pemasaran ... IX-8

9.4.12 Kepala Bagian Keuangan ... IX-8

9.4.13 Kepala Bagian Personalia ... IX-8

9.4.14 Kepala Bagian Umum ... IX-8

9.4.15 Kepala Bagian Mesin ... IX-8

9.4.16 Kepala Bagian Listrik ... IX-9

9.4.17 Kepala Bagian Proses ... IX-9

9.4.18 Kepala Bagian Utilitas ... IX-9

9.4.19 Kepala Bagian Administrasi ... IX-9

9.5 Sistem Kerja ... IX-9

9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ... IX-12

9.7 Sistem Penggajian ... IX-13

9.8 Fasilitas Tenaga Kerja ... IX-14

BAB X ANALISA EKONOMI ... X-1

10.1 Modal Investasi... X-1

10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI) ... X-1

10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC)...X-3

10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) ... X-3

10.2.1 Biaya Tetap/ Fixed Cost (FC) ... X-4

10.2.2 Biaya Variabel(BV)/ Variable Cost (VC) ... X-4

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

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

10.5 Analisa Aspek Ekonomi... X-5

10.5.1 Profit Margin (PM) ... X-5

(10)

10.5.3 Return of Investment (ROI) ... X-6

10.5.4 Pay Out Time (POT) ... X-6

10.5.5 Unternal Rate of Return (IRR) ... X-7

BAB XI KESIMPULAN ... XI-1

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ... LA-1

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ... LB-1

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT ... LC-1

LAMPIRAN D PERHITUNGAN PERALATAN UTILITAS ... LD-1

(11)

INTISARI

Linier Alkilbenzen Sulfonat (LAS) diperoleh melalui reaksi sulfonasi antara

Alkilbenzen sulfonat dengan Oleum pada suhu 46 oC dan tekanan 1 atm dan

dinetralisasi dengan larutan NaOH dalam reaktor mixed flow. Pabrik LAS ini

direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 90.000 ton/tahun atau setara dengan

11.363,644 kg/jam produk LAS dan direncanakan beroperasi selama 330 hari dalam

setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap

produk impor.

Lokasi pabrik direncanakan di daerah Asahan, Provinsi Sumatera Utara

dengan luas areal 11.560 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 206 orang

dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang

Direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis dan staf.

Hasil analisa ekonomi Pabrik LAS adalah :

 Total Modal Investasi : Rp. 2.168.831.883.443,63  Total Biaya Produksi : Rp. 3.119.461.374.676,95  Hasil Penjualan : Rp. 3.781.959.469.200,00  Laba Bersih : Rp 463.766.166.166,14

 Profit Margin (PM) : 17,52 %

 Break Even Point (BEP) : 50,23 %

 Return on Investment (ROI) : 21,38 %

 Pay Out Time (POT) : 4,68 tahun

 Internal Rate of Return (IRR) : 32,14 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan

(12)

BAB I PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Perkembangan industri kimia diharapkan dapat merangsang pertumbuhan ekonomi

dan industri. Tujuannya adalah untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, dan juga

untuk memberikan lapangan pekerjaan bagi masyarakat Indonesia sehingga dapat

meningkatkan taraf hidup masyarakat. Pembangunan industri juga ditujukan untuk

memperkokoh struktur ekonomi nasional dengan keterkaitan yang kuat dan saling

mendukung antar sektor, meningkatkan daya tahan perekonomian nasional, dan

mendorong berkembangnya kegiatan berbagai sektor pembangunan lainnya.

Dalam pembangunan sektor industri makin berperan sangat strategis karena

merupakan motor penggerak pembangunan. Sektor ini diharapkan disamping sebagai

penyerap tenaga kerja terbesar, penghasil devisa, juga sebagai pemacu pertumbuhan

ekonomi yang tinggi dalam upaya mencapai tinggal landas. Hal ini akan dapat

dicapai jika kita menyadari adanya peluang dan tantangan dalam liberalisasi

perdagangan dunia dan kemampuan kita untuk mengatasi hambatan dalam

pembangunan sektor industri. Untuk mencapai tujuan tersebut di atas dapat

dilakukan dengan mengurangi impor bahan-bahan kimia dan memacu peningkatan

pemanfaatan bahan industri dalam negeri (Anonim1. 2008

Detergen merupakan surfaktan yang sangat luas penggunaannya baik untuk

keperluan rumah tangga maupun industri. Akhir-akhir ini produksi detergen

meningkat menjadi sekitar 7 juta ton per tahun. Jenis surfaktan yang paling banyak

digunakan dalam detergen adalah tipe anionik dalam bentuk Sulfonate (SO3-).

Menurut Grayson, berdasarkan rumus struktur kimianya, detergen golongan

Sulfonate dibedakan menjadi dua jenis yaitu jenis rantai bercabang sebagai contoh

Alkyl Benzene Sulfonate (ABS), dan jenis rantai lurus Linear Alkylbenzene Sulfonate

(LAS). (Lynn,2005)

Dalam kondisi resesi ekonomi seperti sekarang ini, industri deterjen termasuk

yang tidak banyak terpengaruh. Industri ini tetap menunjukkan perkembangan yang

baik, karena deterjen termasuk produk yang selalu dibutuhkan oleh masyarakat

(13)

bakunya, termasuk yang cukup penting sebagai bahan aktif adalah Linear

Alkylbenzene Sulfonate.

Linear Alkylbenzene Sulfonate dengan rumus C12H25C6H4-SO3Na suatu

senyawa yang dihasilkan dengan mereaksikan antara Linear Alkylbenzene

(C12H25C6H5) dan oleum (H2SO4.SO3) di dalam reaktor. Linear Alkylbenzene

Sulfonate dalam bidang industri banyak digunakan sebagai bahan aktif pembuatan

deterjen sintetis, selain itu juga banyak digunakan sebagai bahan baku pembuat

bahan pembersih seperti pembersih lantai, peralatan rumah tangga yang memakai

bahan kimia ini.

Besarnya kapasitas produksi pembuatan Linear Alkylbenzene Sulfonate ini

ditentukan berdasarkan kebutuhan dalam negeri. Berdasarkan data dari badan pusat

statistik (BPS), kebutuhan impor Linear Alkylbenzene Sulfonate di Indonesia

semakin meningkat tahun 1999-2006 yang dapat dilihat pada tabel 1.1

Tabel 1.1 Data Impor Sodium Alkylbenzene Sulfonate di Indonesia

No. Tahun Kebutuhan (ton/Tahun)

1 1999 141.325

2. 2000 146.155

3. 2001 154.030

4. 2002 164.642

5. 2003 174.356

6. 2004 180.737

7. 2005 181.152

8. 2006 185.142

( Badan Pusat Statistik (BPS) Sumatera Utara, 2008)

1.2 Rumusan Masalah

Kebutuhan bahan surfaktan seperti Linear alkylbenzene Sulfonate (LAS)

mengalami peningkatan setiap tahun. Melihat hal ini, Indonesia memiliki peluang

untuk memproduksi surfaktan tersebut baik untuk kebutuhan ekspor maupun

kebutuhan dalam negeri. Untuk tujuan tersebut maka pra rancangan pabrik

(14)

1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik

Tujuan pra rancangan pabrik pembuatan Linear alklylbenzene Sulfonate

(LAS) dengan proses sulfonasi adalah untuk menerapkan disiplin ilmu teknik kimia

yang meliputi neraca massa, neraca energi, spesifikasi peralatan, operasi teknik

kimia, utilitas dan bagian ilmu teknik kimia lainnya, juga untuk memenuhi aspek

ekonomi dalam pembiayaan pabrik sehingga memberikan gambaran kelayakan pra

rancangan pabrik pembuatan Linear Alkylbenzene Sulfonate (LAS).

Tujuan lain yang ingin dicapai adalah terbukanya lapangan kerja dan memacu

rakyat untuk meningkatkan produksi dalam negeri yang pada akhirnya akan

meningkatkan kesejahteraan rakyat.

1.4 Manfaat Perancangan

Manfaat atau kontribusi yang diberikan oleh pabrik pembuatan Linear alklyl

benzene Sulfonate (LAS) dari Linear alkylbenzene (LAB) adalah seperti berikut ini.

1. Manfaat bagi perguruan tinggi.

a. Sebagai sumber informasi untuk penelitian-penelitian dan perancangan

selanjutnya tentang proses pembuatan Linear alkylbenzene Sulfonate (LAS).

b. Sebagai bahan aplikasi bagi mahasiswa dari teori-teori yang di dapat dalam

perkuliahan.

2. Manfaat bagi pemerintah.

a. Untuk memenuhi kebutuhan Linear alkylbenzene Sulfonate (LAS) di

Indonesia.

b. Menambah pendapatan bagi daerah/Negara, misalnya dari pajak, ekspor, bea

cukai, dan lain sebagainya.

3. Manfaat bagi masyarakat.

a. Meningkatkan kesempatan kerja, yang berarti menurunkan jumlah

pengangguran di Indonesia.

(15)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Surfaktan

Surfaktan adalah zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cenderung

untuk terkonsentrasi pada permukaan (antar muka), atau zat yang dapat menaik dan

menurunkan tegangan permukaan.

Tegangan permukaan adalah gaya dalam dyne yang bekerja pada permukaan

sepanjang 1 cm dan dinyatakan dalam dyne/cm, atau energi yang diperlukan untuk

memperbesar permukaan atau antarmuka sebesar 1 cm2 dan dinyatakan dalam

erg/cm2. Surface tension umumnya terjadi antara gas dan cairan sedangkan Interface

tension umumnya terjadi antara cairan dan cairan lainnya atau kadang antara padat

dan zat lainnya (namun hal ini belum diteliti) (anonim

2.http://smk3ae.wordpress.com,2009).

Surfaktan atau surface active agent merupakan suatu molekul amphipatic

atau amphiphilic yang mengandung gugus hidrofilik dan lipofilik dalam satu molekul

yang sama. Secara umum kegunaan surfaktan adalah untuk menurunkan tegangan

permukaan, tegangan antarmuka, meningkatkan kestabilan partikel yang terdispersi

dan mengontrol jenis formasi emulsi, yaitu misalnya oil in water (O/W) atau water in

oil (W/O).

Sifat-sifat surfaktan adalah mampu menurunkan tegangan permukaan,

tegangan antarmuka, meningkatkan kestabilan partikel yang terdispersi dan

mengontrol jenis formasi emulsi (misalnya oil in water (O/W) atau water in oil

(W/O)). Disamping itu, surfaktan akan terserap ke dalam permukaan partikel minyak

atau air sebagai penghalang yang akan mengurangi atau menghambat penggabungan

(coalescence) dari partikel yang terdispersi. Surfaktan dibagi menjadi empat bagian

penting dan digunakan secara meluas pada hampir semua sektor industri modern.

Jenis-jenis surfaktan tersebut adalah surfaktan anionik, surfaktan kationik, surfaktan

nonionik dan surfaktan amfoterik. Surfaktan anionik adalah senyawa yang bermuatan

negatif dalam bagian aktif permukaan (surface-active) atau pusat hidrofobiknya

(misalnya RCOO-Na, R adalah fatty hydrophobe). Surfaktan kationik adalah

senyawa yang bermuatan positif pada bagian aktif permukaan (surface-active) atau

gugus antar muka hidrofobiknya (hydrofobic surface-active). Surfaktan nonionik

(16)

amfoterik adalah surfaktan yang mengandung gugus anionik dan kationik, dimana

muatannya bergantung kepada pH, pada pH tinggi dapat menunjukkan sifat anionik

dan pada pH rendah dapat menunjukkan sifat kationik (Kent, 2007).

2.2 Konsumsi Surfaktan dunia

Konsumsi surfaktan diseluruh dunia pada tahun 2003 ditunjukkan pada tabel

1 Sebagian besar di dunia, sabun masih merupakan surfaktan yang utama yang

dimanfaatkan untuk mencuci tekstil dan digunakan juga sebagai pelindung. Detergen

sintetik pada dasarnya digunakan pada daerah-daerah seperti Amerika Utara, Eropa

Barat dan jepang. Surfaktan anionik mendominasi pasar surfaktan dunia. Pada

umumnya yang termasuk surfaktan anionik adalah LAS, AS, dan AES. Kelas yang

terbesar kedua adalah surfaktan non anionik misal APE dan AE.

Tabel 2.1 Konsumsi Surfaktan Dunia tahun 2003

Surfaktan Miliar lbs

Sabun 19,8

LAS 6,4

BAB 0,4

AES 1,8

AS 1,3

APE 1,3

Quats 1,1

Lainnyaa 5,3

Amphoterics 0,2

Total 37,6

a

(17)

2.3 Surfaktan Anionik

2.3.1 Linear Alkyl Benzene Sulfonate

Alkylbenzene merupakan bahan baku dasar untuk membuat Linear Alkylbenzene

sulfonate. Linear alkylbenzene sulfonate disebut juga dengan nama acid slurry. Acid

slurry merupakan bahan baku kunci dalam pembuatan serbuk deterjen sintetik dan

deterjen cair. Alkylbenzene disulponasi menggunakan asam sulfat, oleum atau SO3(g).

Linear Alkylbenzene sulfonate diperoleh dengan variasi proses yang berbeda pada

bahan yang aktif, bebas asam, warna maupun viskositas. Bahan baku utama untuk

membuat acid slurry adalah dodecyl benzene, linear alkyl benzene.

Nama Kimia Acid Slurry

a. D.D.B.S.-Dodecyl Benzene Sulphonate

b. L.A.B.S-Linear Alkyl Benzene Sulphonate

(NIIR Board, 2004)

Alkylbenzene Sulfonates (ABS) merupakan bahan baku kunci pada industri

deterjen selama lebih dari 40 tahun dan berjumlah kira-kira 50 persen volum total

surfaktan anionik sintetik. Linear alkylbenzene Sulfonates (LAS) digunakan secara

luas menggantikan Branch alkylbenzene sulfonates (BAB) dalam jumlah besar yang

ada didunia karena LAS merupakan bahan deterjen yang lebih biodegradabilitas

dibandingkan BAB. Produk umumnya dipasarkan berupa asam bebas (free acid) atau

yang dinetralkan dengan basa kuat seperti sodium hidroksida yang ditambahkan

kedalam slurry, yang umumnya dalam bentuk pasta. Sebagian besar pasta di

produksi pada sprayed-dried menghasilkan serbuk deterjen. Pasta bisa juga di proses

dengan drum-dried menjadi serbuk atau flake atau spray dried menjadi butir-butir

halus yang memiliki densitas rendah. Bentuk kering LAS digunakan terutama pada

industri dan produk kebersihan.

Agar berguna sebagai surfaktan, pertama Alkylbenzene harus disulfonasi.

Untuk proses sulfonasi biasanya digunakan Oleum dan SO3 . Sulfonasi dengan

oleum memerlukan biaya peralatan yang relatif tidak mahal dan bisa dijalankan

dengan proses batch atau continuous. Bagaimanapun ia juaga memiliki kerugian

dalam terminologi dibandingkan harga SO3, sulfonasi dengan oleum memerlukan

aliran pembuangan sisa asam dan ia juga memberikan masalah corossi potensial yang

disebabkan oleh asam sulfat Proses oleum biasanya menghasilkan 90 % ABS, 6

sampai 10 % asam sulfat, dan 0,5 hingga 1 % minyak yang tidak mengalami proses

(18)

Proses sulfonasi dengan tipe batch memiliki empat unit proses dasar untuk

netralisasi antara lain yaitu sulfonation, digestion, dilution, dan phase

separation.Pada tahap sulfonasi, alkylbenzene dan oleum dicampur pada tekanan 1

atm inert. Reaksi sulfonasi berlangsung dengan eksotermik tinggi. Dan perpindahan

panas tercapai dengan menggunakan reaktor jacket dan atau adanya resirkulasi

pemakaian ulang penukar panas. Variabel kunci dalam mengontrol luas reaksi dan

warna produk adalah temperatur, keluaran asam, waktu reaksi dan perbandingan

oleum dengan alkylate. Kemudian produk meninggalkan zona sulfonasi yang

kemudian dilanjutkan proses digested 15 sampai 30 menit agar reaksi berlangsung

secara sempurna. Setelah proses digested, kemudian campuran dilarutkan (diluted)

dengan air untuk menyempurnakan raksi. Produk kemudian diumpankan ke dalam

tangki separator yang berdasarkan pada gravitasi pada lapisan asam sulfat yang

keluar dari asam sulfonate ringan. Waktu separasi bergantung pada konfigurasi

tangki separator, viskositas asam sulfat, temperatur dan tingkat aerasi dalam aliran

umpan. (Bassam, 2005)

2.3.2 Oleum

Sulphur trioksida (SO3) hampir tidak dapat larut dalam air, tetapi mudah larut

dalam asam sulfat pekat (H2SO4) (konsentrasi > 98%). Hasil dari campuran ini

adalah dinamakan oleum. Oleum tergantung pada persentase dari sulfur trioksida di

dalam larutan. Penggunaan yang paling umum untuk oleum adalah sintesa organik.

Oleum diproduksi secara industri dengan proses kontak, dimana sulfur trioksida

mengandung gas yang melalui sebuah tower oleum. Tower yang mengandung gas

mengalami resirkulasi oleum dan asam sulfat yang mana membasahi sulphur

trioksida. 30-60% sulphur trioksida berada dalam bentuk gas yang diabsorbsi karena

pembatasan tekanan uap oleum. Karena absorbsi tdak lengkap, gas yang

meninggalkan tower absorbsi oleum harus diproses didalam sebuah tower asam

sulfat tersebut.

Tergantung pada konsentrasi produk yang diinginkan, Tower dibasahi dengan

22% atau 35% oleum pada temperatur 40-50OC (104-122OF). Dengan penambahan

konsentrasi asam sulfat dari absorber untuk memperoleh konsentrasi oleum yang

diinginkan. Oleum akhir didinginkan pada sebuah alat penukar panas. (Anonim 3,

(19)

2.3.3 Asam Sulfat (H2SO4)

Asam sulfat adalah suatu padatan, cairan yang tidak berwarna pada

temperatur kamar. Asam sulfat merupakan senyawa kimia yang sangat aktif dan

secara luas yang digunakan dalam jumlah yang besar. Asam anorganik yang kuat ini

juga tidak mahal untuk diproduksi.

Konsentrasi ekonomi larutan asam sulfat (H2SO4) kira-kira 93%-berat H2SO4.

Asam kuat boleh dibuat dengan melarutkan SO3 98-99% dengan asam. (Anonim 3,

www.K-PATENTS.COM,2008).

2.4 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk

Sifat fisika bahan baku, bahan penunjang, dan produk dapat dilihat pada tabel di

bawah ini :

2.4.1 Sifat – sifat Alkyl Benzene

Sifat Fisik Alkyl Benzene

Rumus Molekul

Berat Molekul

Titik Didih

Titik Leleh

Densitas

Wujud

Energi Panas Pembentukan

Kapasitas Panas

Viskositas

: C12H25C6H5

: 246,435 Kg/kmol

: 327,61 OC

: 2,78 OC

: 855,065 Kg/m3

: Cair

: 1787,0 KJ/mol

: 750,6 Kkal/kmol OC

: 12 Cp

Sifat Kimia Alkyl Benzene :

• Tidak larut dalam air (20OC) • Mudah terbakar dan beracun

Mengalami reaksi sulfonasi dengan penambahan Oleum menjadi linear

Alkylbenzene sulfonate (Sumber : Kirk & Othmer, 1981)

2.4.2 Sifat – sifat Oleum 20%

(20)

Rumus Molekul

Berat Molekul

Titik Didih

Titik Leleh

Densitas

Wujud

Warna

Viskositas

: H2SO4.SO3

: 178,14 Gr/mol

: 138 OC

: 21 OC

: 1930 Kg/m3

: Cair

: Tidak berwarna

: 8,7 Cp

Sifat kimia Oleum 20% :

• Oleum bersifat menarik air dan mudah larut dalam air

• Oleum sangat korosif dan mudah meledak

• Bahan pengoksidasi yang sangat kuat Sumber : kirk & othmer, 1981

2.4.3 Sifat – sifat Natrium Hidroksida (NaOH)

Rumus Molekul

Berat Molekul

Titik Didih

Titik Leleh

Temperatur Kritis

Tekanan Kritis

Kapasitas Panas

Densitas

Panas Pembentukan

Wujud

Warna

: NaOH

: 40 gr/mol

: 1390 OC

: 323 OC

: 2546,85 OC

: 249,998 atm

: -36,56 Kkal/kg.OC

: 1090,41 kg/m3

: -47,234 Kkal/kmol

: Padat, Kristal higroskopis

: Putih

Sifat Kimia Natrium Hidroksida :

NaOH merupakan zat berwarna putih dan rapuh dengan cepat dapat mengabsorbsi

uap air dan CO2 dari udara, kristal NaOH berserat membentuk anyaman.

(21)

Sumber : Perry, 1984: Kirk & Othmer, 1981

2.4.4 Sifat – sifat Air

Rumus Molekul

Berat Molekul

Titik Didih

Titik Beku

Densitas

Wujud

Viscositas

Panas Ionisasi

Panas Diffusi

Konstanta Dielektrik

Panas Spesifik

Konstanta disosiasi

Tegangan Permukaan

: H2O

: 18 gr/mol

: 100 OC

: 0 OC

: 0,998 kg/m3

: Cair

: 23,87 Cp

: 55,71 kJ/mol

: 6,00 kJ/mol

: 77,94

: 4,179 J/gOC

: 10-4

: 71,79 Dyne/cm

Sifat Kimia Air :

• Bersifat polar dan merupakan elektrolit lemah • Pelarut yang baik bagi senyawa organik

• Merupakan senyawa polar karena memiliki pasangan elektron polar

Sumber : Perry, 1984

2.4.5. Sifat – sifat Linear Alkylbenzene Sulfonate

Rumus Molekul

Berat Molekul

Titik Didih

Titik Leleh

Densitas

Wujud

Kapasitas Panas

Warna

Viskositas

: C12H25C6H4SO3Na

: 348 gr/mol

: 637 OC

: 277 OC

: 1198,4 kg/m3

: Cair

: 0,6 Kcal/kg.K

: Bening

: 23,87 Cp

(22)

Sifat Kimia Linear AlkylBenzene Sulfonate

• Sangat larut dalam air

• Bersifat sebagai surfaktan, berbusa

Sumber: http//:

2.5. Dasar - dasar pemilihan proses

Proses pembuatan Linear alkylbenzene Sulfonate dapat dilakukan melalui

proses sulfonasi, yaitu dengan cara mereaksikan alkylbenzene dengan oleum atau

H2SO4. Proses sulfonasi dengan menggunakan oleum dan H2SO4 memiliki beberapa

perbedaan dan persamaan, antara lain :

Tabel 2.2 Perbedaan Oleum dengan Asam Sulfat

Oleum 20% H2SO4

1. Jika oleum digunakan 1 bagian

dalam reaksi

2. Laju reaksi dengan oleum lebih

cepat daripada menggunakan Asam

sulfat

3. Dalam reaksi alkylbenzene dapat

terkonversi hingga 98%

4. Produk samping yang dihasilkan

lebih sedikit

5. Peralatan yang digunakan untuk

kedua proses sama

Asam sulfat yang digunakan 1.5 lebih

banyak dari oleum

Laju reaksi dengan asam sulfat lebih

lambat daripada oleum

Dalam reaksi alkylbenzene dapat

terkonversi hingga 90%

Produk samping yang dihasilkan lebih

banyak

Peralatan yang digunakan untuk kedua

proses sama

Sumber: NIIR BOARD,2004

Berdasarkan pertimbangan kondisi operasi diatas, maka proses sulfonasi

dengan menggunakan oleum memiliki lebih banyak keuntungan daripada

menggunakan Asam sulfat sebagai bahan baku proses. Jadi bahan baku yang

digunakan dalam proses sulfonasi ini adalah oleum 20%.

2.6Deskripsi Proses

Proses pembuatan Linear alkylbenzene Sulfonate terdiri dari beberapa tahap

(23)

2.6.1 Proses sulfonasi

Alkylbenzene pada Tangki (F-113) dan oleum pada Tangki (F-114)

dipompakan ke Tangki Sulfonator (R-110) yang sebelumnya dipanaskan dalam

Heater 1 (E-111) dan Heater 2 (E-116) hingga mencapai suhu 46 oC,selanjutnya

Alkylbenzene dan oleum yang berada di dalam Tangki Sulfonator (R-110) dicampur

secara perlahan-lahan. Sulfonator beroperasi pada suhu 46OC dan tekanan 1 atm

(14,7 psia), waktu tinggal dalam sulfonateor 4 jam dengan konversi 98%. Reaksi

yang terjadi adalah reaksi eksotermis.

C12H25C6H5 + SO3 + H2SO4→ C12H25C6H4SO3H + H2SO4

Alkylbenzene Oleum 20% Alkylbenzene Sulfonate

2.6.2 Proses Pemisahan

Campuran dari sulfonateor dicampur dengan air di dalam mixer (M-118)

untuk mencegah reaksi samping dan membantu memisahkan antara campuran asam

sulfonate dengan asam sulfat dalam Dekanter I (H-120) dan Dekanter II (H-123)

Campuran larutan Alkylbenzene Sulfonate, H2SO4, Alkylbenzene yang tidak

bereaksi dan benzene dipisahkan dalam dekanter berdasarkan berat jenis (densitas).

Alkylbenzene sulfonate yang memiliki densitas lebih kecil dari pada asam sulfat

akan terpisah sebagai lapisan atas dan asam sulfonate sebagai lapisan bawah. Selain

berdasarkan perbedaan densitas pemisahan asam sulfat dan alkylkbenzene Sulfonate

pada dekanter karena kedua larutan ini tidak saling larut. Asam sulfat sebagai

lapisan bawah kemudian dipompa ke tangki penyimpan (F-124) sedangkan asam

sulfonate dipompa ke Heat Exchanger (E-211) untuk dipanaskan.

2.6.3 Proses Netralisasi

Alkylbenzene Sulfonate dinetralisasi menggunakan larutan NaOH 20 % di

dalam Netralizer (R-210). Netralizer beroperasi pada temperatur 55 0C dan tekanan 1

atm dengan konversi 99 %. Reaksi yang terjadi adalah reaksi eksotermis sehingga

diperlukan jaket pendingin, dimana reaksinya sebagai berikut :

C12H25C6H4SO3H + NaOH → C12H25C6H4SO3Na + H2O

(24)

Hasil yang keluar dari netralizer berupa Sodium Alkylbenzene sulfonate dan Natrium

sulfonate berbentuk slurry.

2.6.4 Proses Pengeringan

Pada proses pengeringan, Slurry yang berasal dari tangki netralizer dipompakan

kedalam spray dryer (D-310). Kemudian Slurry di kontakkan dengan udara panas

yang berasal dari furnace pada temperatur 300 oC, dimana pengeringan berlangsung

cepat menghasilkan produk berbentuk powder. Powder dari Spray Dryer (D-310)

terdiri dari 96 % bahan aktif surfaktan (Sodium Alkylbenzene sulfonate), Natrium

(25)

BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas Produksi : 90.000 ton/tahun

Waktu Operasi : 330 hari/tahun

Basis Perhitungan : 1 jam operasi

Satuan Operasi : kg/jam

3.1 Reaktor Sulfonator (R-110)

Tabel 3.1 Neraca Massa Total Pada Reactor

Komponen Masuk (Kg/jam) Keluar (Kg/Jam)

Alur 2 Alur 4 Alur 5

C12H25C6H5

8.806,119 176,122

C12H24

44,252 44,252

H2SO4

11.311,925 11.311,925 SO3

2.863,778 57,276

H2O

143,189 143,189

C12H25C6H4SO3H _11.436,499

Sub Total

8.850,370 14318.892 23.169,262

Total

23.169,262 23.169,262

3.2 Mixing Tank (M-116)

Tabel 3.2 Neraca Massa pada Mixing Tank

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

Alur 5 Alur 6 Alur 7

C12H25C6H5 176,122 176,122

C12H24 44,252 44,252

H2SO4 11.311,925 11.382,087

SO3 57,276

H2O 143,189 3.346,733 3.477,034

C12H25C6H4SO3H 11.436,499 11.436,499

Sub Total 23.169,262 3.346,733 26.515,995

(26)

3.3 DEKANTER 01 (H-118)

Tabel 3.3 Neraca Massa pada Dekanter 01

Alur 7 Alur 8 Alur 9

C12H25C6H5 176,122 8,806 167,316

C12H24 44,252 2,213 42,039

H2SO4 11.382,087 10.812,983 569,104

H2O 3477,034 3.303,183 173,852

C12H25C6H4SO3H 11.436,499 571,825 10.864,674

Sub Total 26.515,995 14.699,009 11.816,986

Total 26.515,995 26.515,995

3.4 DEKANTER 02 (H-120)

Tabel 3.4 Neraca Massa pada Dekanter II

Alur 9 Alur 10 Alur 12

C12H25C6H5 167,316 8,366 158,950

C12H24 42,039 2,102 39,937

H2SO4 569,104 540,649 28,455

H2O 173,852 165,159 8,693

C12H25C6H4SO3H 10.864,674 543,234 10.321,440

Sub Total 11.816,986 1.259,510 10.557,476

Total 11.816,986 11.816,986

3.5 TANGKI PELARUTAN (M-214)

Tabel 3.5 Neraca Massa pada Tangki Pelarutan

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

Alur 14 Alur 15 Alur 16

NaOH 1.276,999 1.276,999

H2O 26,061 5.081,934 5.107,995

Sub Total 1.303,060 5.081,934 6.384,994

(27)

3.6 TANGKI NETRALIZER (R-210)

Tabel 3.6 Neraca Massa pada Netralizer

Alur 13 Alur 17 Alur 18

C12H25C6H5 158,950 158,950

C12H24 39,937 39,937

H2SO4 28,455

H2O 8,693 5.107,995 5.691,337

NaOH 1.276,999

C12H25C6H4SO3H 10.321,440 103,214

Na2SO4 41,231

C12H25C6H4SO3Na 10.907,799

Sub Total 10.557,476 6.384,994 16.942,470

Total 16.942,470

3.7 SPRAY DRYER (D-310)

Tabel 3.7 Neraca Massa pada Spray Dryer

Alur 18 Alur 19 Alur 20

C12H25C6H5 158,950 158,950

C12H24 39,937 39,937

H2O 5.691,337 5.691,337

C12H25C6H4SO3H 103,214 103,214

Na2SO4 41,231 41,231

C12H25C6H4SO3Na 10.907,799 10.907,799

Udara panas 97.218,656 97.218,656

Sub total 16.942,470 76.681,818 93.624,288

(28)

3.8 Cyclone (H-311)

Tabel LA.8 Neraca Massa pada Cyclone

Komponen _{Masuk (kg/jam)} _{Keluar (kg/jam)}

Alur 20 Alur 21 Alur 22

C12H25C6H5 158,950 158,950

C12H24 39,937 39,937

H2O 5.691,337 5.578,826 112,511

C12H25C6H4SO3H 103,214 103,214

Na2SO4 41,231 41,231

C12H25C6H4SO3Na 10.907,799 10.907,799

Udara Panas 97.218,656 97.218,656

Sub Total 114.161,126 102.797,482 11.363,644

(29)

BAB IV NERACA PANAS

Pra rancangan pabrik pembuatan Sodium Alkylbenzen sulfonat direncanakan

beroperasi paa basis perhitungan 1 jam operasi dengan Satuan operasi dalam kJ/jam

dan temperatur referensi 25oC .

Tabel 4.1 sampai dengan 4.8 di bawah ini menunjukkan hasil perhitungan

neraca panas untuk setiap unit

4.1 Heater I (E-111)

Tabel 4.1 Perhitungan Neraca Panas pada heater I (E-111)

Alur 1 Alur 2

C12H25C6H5(l) 95.264,6017 402.995,2975

C12H24(l) 478,7477 2.044,7480

Q 309.296,6961

Total 405.040,0455 405.040,0455

4.2 Heater II (E-114)

Tabel 4.2 Perhitungan Neraca Panas pada heater II (E-114)

Alur 3 Alur 4

H2SO4(l) 82.754,3785 350.591,5823

SO3(l) 26.610,7220 112.624,0482

H2O(l) 2.980,7613 12.548,3728

Q 363.418,1416

(30)

[image:30.595.110.531.128.497.2]

4.3 Reaktor Sulfonator (R-110)

Tabel 4.3 Neraca Panas Reaktor Sulfonator (R-110)

Komponen Alur masuk (kJ/jam) Alur Keluar (kJ/jam)

Alur 2 Alur 4 Alur 5

C12H25C6H5(l) 402.995,2975 8.059,8886

C12H24(l) 2.044,7480 2.044,7480

H2SO4(l) 350.591,5823 350.591,5823

SO3(l) 112.624,0482 2.252,4983

H2O(l) 12.548,3728 12.548,3728

C12H25C6H4SO3H(l) 631.357,8911

Del Hr -153.757.840,4971

Q -153.631.789,5649

Sub Total -153.226.749,5194 475.764,0033 -152.750.985,5161

Total -152.750.985,5161 -152.750.985,5161

4.4 Mixer (M-118)

Tabel 4.4 Neraca Panas pada Mixer (M-118)

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Alur 5 Alur 6 Alur 7

C12H25C6H5(l) 8.059,8886 6.882,0480

C12H24(l) 2.044,7480 1.742,7810

H2SO4(l) 350.591,5823 299.269,0608

SO3 2.252,4983

H2O(l) 12.548,3728 260.421,7108

C12H25C6H4SO3H(l) 631.357,8911 41.788,2284 539.820,2568

del Hr -59.492,6525

Sub Total 1.006.854,9810 41.788,2284 1.048.643,2049

Total 1.048.643,2094 1.048.643,2049

(31)

Tabel 4.5 Perhitungan Neraca Panas pada heater III (E-211)

Alur 12 Alur 13

C12H25C6H5(l) 6.211,0442 10.432,4346

C12H24(l) 1.572,8429 2.660,6958

H2SO4(l) 752,8074 1.265,9804

H2O(l) 651,0854 1.089,6078

C12H25C6H4SO3H(l) 487.187,7654 814.000,6822

Steam 333.073,8555

Total 829.449,4008 829.449,4008

[image:31.595.164.475.78.334.2]

4.6 Heater IV (E-212)

Tabel 4.6 Perhitungan Neraca Panas pada heater IV (E-212)

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

Alur 16 Alur 17

NaOH(l) 11.014,1164 66.084,6983

H2O(l) 106.332,9851 640.252,0697

Steam 588.989,6665

(32)

[image:32.595.120.517.109.409.2]

4.7 Reaktor Netralizer (R-210)

Tabel 4.7 Perhitungan Neraca Panas pada Reaktor Netralizer (R-210)

Alur 13 Alur 17 Alur 18

C12H25C6H5(l) 10.432,4346 10.432,4346

C12H24(l) 2.660,6958 2.660,6958

H2SO4(l) 1.265,9804

H2O(l) 1.089,6078 640.252,0697 713.369,9805

Na2SO4(l) 1.116,7213

C12H25C6H4SO3H(l) 814.000,6822 8.139,9753

C12H25C6H4SO3Na(l) 813.383,2875

NaOH 66.084,6983

del Hr -24.500.013,4212

Q -24.486.696,4949

Sub total -23.657.247,0942 706.336,7679 -22.950.910,3262

Total -22.950.910,3262 -22.950.910,3262

4.8 Spray Dryer (D-310)

Tabel 4.8 Perhitungan Neraca panas Spray Dryer (D-310)

C12H25C6H5 10.432,4346 26.577,5502

C12H24 2.660,6958 6.953,3507

H2O 713.369,9805 35.452,6408

Na2SO4(l) 1.116,7213 2.791,8033

C12H25C6H4SO3H 8.139,9753 20.349,9382

C12H25C6H4SO3Na 813.383,2875 2.033.458,2188

H2O (gas) 5.232.879,8999

Udara panas 26.924.208,1641 21.083.924,4928

del HVL 30.923,3650

[image:32.595.165.473.467.698.2]

(33)

4.9 Furnace

Tabel LB. 32 Neraca panas Furnace

Alur 1 Alur 2

Udara 484.395,3059

Udara Panas 26.924.247,5049

Q 26.439.852,1990

(34)

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

1. Tangki Penyimpanan (F-113)

Fungsi : Menyimpan Alkil benzene untuk kebutuhan 30 hari

Jenis : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Jumlah : 10 unit

Kondisi : Suhu = 30 oC

Tekanan = 1 atm

Dimensi Tangki

- Silinder : Tinggi = 12,13914 m

Diameter = 9,1043 m

Tebal = 1 1/3 in

- Tutup : Jenis = ellipsoidal

Tinggi = 2,276 m

Tebal = 1 1/3 in

Bahan : Low alloy steel, SA-353

2. Tangki Penyimpanan Oleum (F-116)

Fungsi : Menyimpan Oleum untuk kebutuhan 30 hari

Jumlah : 10 Unit

Tekanan = 1 atm

Dimensi Tangki

-Silinder : Tinggi = 11,07988 m

Diameter = 8,3099 m

Tebal = 2 in

Tinggi = 2,07747 m

Tebal = 2 in

Bahan : Stainless steel, SA-240, Grade A

(35)

Fungsi : Menampung H2SO4 untuk selama 30 hari

Jumlah : 10 unit

Tekanan = 1 atm

Dimensi Tangki

Diameter = 8,8987 m

Tebal = 2 in

Tinggi = 2,224682 m

Tebal = 2 in

Bahan : Stainless steel, SA-240, Grade A

4. Gudang Penyimpanan (F-314)

Fungsi : Menampung Produk Linier Alkilbenzen Sulfonat selama

10 hari

Tipe : Bangunan Beratap

Jumlah : 1 unit

Tekanan = 1 atm

Dimensi Bangunan

- Panjang = 56,25 m

- Lebar = 25 m

- Tinggi = 6 m

Bahan : Bangunan beton dengan lantai beton

5. Pompa 1 (L-112)

Fungsi : Mengalirkan Alkilbenzen ke Reaktor Sulfonasi (R-110)

Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 2 unit

Kapasitas : 0,0028605 m3/s

Daya Motor : 0,5 hp

(36)

6. Pompa 2 (L-115)

Fungsi : Mengalirkan oleum ke Reaktor sulfonasi (R-110)

Jumlah : 2 unit

Daya Motor : 0,5 hp

Bahan : Commercial steel

7. Pompa 3 (L-117)

Fungsi : Mengalirkan Larutan alkilbenzen sulfonat ke mixing tank

Jumlah : 2 unit

Daya Motor : 0,5 hp

8. Pompa 4 (L-119)

Fungsi : Mengalirkan Larutan alkilbenzen sulfonat ke decanter I

Jumlah : 2 unit

Daya Motor : 1 hp

9. Pompa 5 (L-121)

Fungsi : Mengalirkan Larutan alkilbenzen sulfonat ke decanter II

Jumlah : 2 unit

Daya Motor : 0,5 hp

(37)

Fungsi : Mengalirkan Larutan asam sulfat ke tangki H2SO4

Jumlah : 2 unit

Daya Motor : 1,5 hp

11.Pompa 7 (L-125)

Fungsi : Mengalirkan Larutan alkilbenzen sulfonat ke reaktor

sulfonasi (R-210)

Jumlah : 2 unit

Daya Motor : 0,5 hp

12.Pompa 8 (L-213)

Fungsi : Mengalirkan Larutan NaOH ke reaktor sulfonasi (R-210)

Jumlah : 2 unit

Daya Motor : 0,5 hp

13.Pompa 9 (L-218)

Fungsi : Mengalirkan Larutan LAS ke menuju Drier (D-310)

Jumlah : 2 unit

Daya Motor : 0,5 hp

14.Reaktor Sulfonisasi (R-110)

(38)

menghasilkan Alkilbenzen sulfonat

Tipe : Mixed flow reactor

Bentuk : Silinder vertical dengan alas dan tutup ellipsoidal

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi : Suhu = 46 oC

Tekanan = 1 atm

Dimensi Reaktor

Diameter = 3,7235 m

Tebal = ¼ in

Tinggi = 0,2327 m

Tebal = ¼ in

- Pengaduk : Jenis = Turbin impeller daun enam

Jumlah Buffle = 4 buah

Diameter Impeller = 1,24 m

Daya Motor = 18,5 hp

- Jaket Pendingin : Diameter = 3,9858 m

Tebal Jaket = ¼ in

15.Reaktor Netralisasi (R-210)

Fungsi : Tempat terjadi reaksi antara Alkilbenzen sulfonat dengan

NaOH

Tipe : Mixed flow reactor

Bentuk Silinder vertical dengan alas dan tutup ellipsoidal

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi : Suhu = 55 oC

Tekanan = 1 atm

Dimensi Reaktor

Diameter = 3,739676 m

Tebal = 3/16 in

(39)

Tinggi = 0,2337 m

Tebal = 3/16 in

Jumlah Buffle = 4 buah

Diameter Impeller = 1,25 m

Daya Motor = 12,5 hp

- Jaket Pendingin : Diameter = 4 m

Tebal Jaket = 1/3 in

16.Mixer I (M-118)

Fungsi : Tempat pencampuran hasil reaksi sulfonasi dengan air

Jenis : Tangki berpengaduk dengan tutup dan alas ellipsoidal

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 22,79387 m3

Kondisi Operasi : Suhu = 43,0754 o C

Tekanan = 1 atm

Dimensi Mixer

Tebal = ¼ in

- Tutup : Jenis = Ellipsoidal

Tinggi = 0,33563 m

Tebal = ¼ in

Baffle = 4 buah

Diameter = 0,6712 m

Kecepatan Putaran = 1 putaran/s

Daya Motor = 31 hp

17.Mixer II (M-214)

Fungsi : Tempat melarutkan NaOH dengan air

Jenis : Tangki berpengaduk dengan tutup dan alas ellipsoidal

(40)

Kondisi Operasi : Suhu = 30 o C

Tekanan = 1 atm

Dimensi Mixer

Diameter = 1,31126m

Tebal = ¼ in

- Tutup : Jenis = Ellipsoidal

Tinggi = 0,21854 m

Tebal = ¼ in

Baffle = 4 buah

Kecepatan Putaran = 1 putaran/s

Daya Motor = 2 hp

Bahan : Carbon steel,SA 113,Grade C

18.Hopper (F-217)

Fungsi : Menyimpan NaOH untuk kebutuhan 10 hari

Jenis : Silinder vertical dengan alas conical dan tutup datar

Jumlah : 1 unit

Tekanan = 1 atm

Dimensi Hopper

Diameter = 4,6228 m

Tebal = 1/3 in

- Kerucut : Tinggi = 4,4446 m

Sudut kemiringan = 30 o

Diameter = 4,4446 m

(41)

19.Dekanter I (H-120)

Fungsi : Memisahkan Alkilbenzen sulfonat sebagai produk ringan

dari Asam sulfat sebagai produk berat

Jenis : continuous gravity decanter

Bentuk : Silinder Horizontal

Jumlah : 1 unit

Kondisi : Suhu = 43,0754 o C

Tekanan = 1 atm

Dimensi Decanter

- Silinder : Diameter = 2,3398 m

Panjang = 7,01942 m

Tebal = ¼ in

- Tutup : Diameter = 2,3398 m

Tinggi = 0,589516 m

Tebal = ¼ in

- Lubang Keluaran Zat Cair

Zat cair ringan = 1,596544 m

Zat Cair berat = 1,0376 m

Waktu Pisah : 1,5 jam

20.Dekanter II (H-123)

Fungsi : Memisahkan Alkilbenzen sulfonat sebagai produk ringan

dari Asam sulfat sebagai produk berat

Jenis : continuous gravity decanter

Bentuk : Silinder Horizontal

Jumlah : 1 unit

Kondisi : Suhu = 43,0754 o C

Tekanan = 1 atm

Dimensi Decanter

(42)

Panjang = 3,63341 m

Tebal = ¼ in

- Tutup : Diameter = 1,21113 m

Tinggi = 0,30278 m

Tebal = ¼ in

- Lubang Keluaran Zat Cair

Zat cair ringan = 0,076358 m

Zat Cair berat = 0,1032709 m

Waktu Pisah : ½ jam

21.Belt Conveyor (J-216)

Fungsi : Mengangkut NaOH menuju bucket elevator

Jenis : Through Belt on Continious Plate

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 7,818 ton/jam

Dimensi Alat :

- Jarak Angkut = 20 ft

- Lebar = 14 in

- Kecepatan = 100 ft/min

- Daya = 2 hp

Bahan Konstruksi = Carbon steel

22.Bucket Elevator (J-215)

Fungsi : Mengangkut NaOH menuju tangki pencampur (M-214)

Jenis : Spaced Bucket Centrifugal Discharge Elevator

Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-283,Grade C

Jumlah : 1 unit

Dimensi Bucket Elevator

- Ukuran = 6 x 4 x 4 ¼ in

- Kecepatan = 68,6 m/min

(43)

- Jarak antar Bucket = 12 in

Daya : 2 hp

23.Siklon (H-331)

Fungsi : Untuk memisahkan produk Linier alkil benzene sulfonat

dari udara panas

Jenis : High efficiency cylone

Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-283,Grade C

Jumlah : 1 unit

Dimensi Siklon

- Diameter, Dc = 0,203 m

- Tinggi, H = 0,9135 m

- Diameter bukaan kerucut, B = 0,07661 m

- Diameter keluaran atas,Do = 0,1015 m

24.Screw Conveyor (J-313)

Fungsi : Mengangkut produk LAS ke Gudang penyimpanan

Jenis : Horizontal Screw Conveyor

Jumlah : 1 unit

Dimensi Alat :

- Panjang = 60 ft

- Lebar = 2 ½ in

- Kecepatan = 80 rpm

- Daya = 4 hp

Bahan Konstruksi = Carbon steel SA-283,Grade C

25.Spray Drier (D-310)

Fungsi : Untuk menguapkan air yang terdapat dalam LAS sehingga

terbentuk butiran padatan

Jenis : Spray dryer with spray wheel

Jumlah : 3 unit

(44)

- Diameter = 6,1709 m

- Panjang = 24,6839 m

- Kecepatan putaran Nozzle = 3600 rpm

- Daya = 5 hp

Bahan Konstruksi = Carbon steel SA-283,Grade C

26.Heater I (E-111)

Fungsi Memanaskan Larutan alkilbenzen sulfonat untuk

diumpankan kedalam reactor sulfonasi

Jenis 2-4 shell and tube exchanger

Jumlah 1 unit

Media

pemanas

Steam

Beban

panas

293.155,5514 Btu/jam

Fluida

panas

Laju alir fluida masuk ,W : 137,0449 kg/jam = 302,1339 lbm/jam

Temperatur masuk (T1) : 100 0C = 212 0F

Temperatur keluar (T2) : 100 0C = 212 0F

Fluida dingin

Laju alir fluida masuk (w) : 8.850,37 kg/jam = 19.511,8287 lbm/jam

Temperatur masuk (t1) : 30 0C = 86 0F

Temperatur keluar (t2) : 46 0C = 114,8 0F

Tube

Jumlah tube : 26 buah

Jumlah pass : 4

OD : 1 in

Panjang : 12 ft

BWG : 18

(45)

∆Pf : 2,58527 psi

Shell :

ID : 10 in

∆Ps : 0,0302 psi

Jumlah pass : 2

Bahan Konstruksi : Stainless steel, SA-240, Grade A

27.Heater II (E-114)

Fungsi Memanaskan Larutan Oleum untuk diumpankan kedalam

reactor sulfonasi

Jumlah 1 unit

Media

pemanas

Steam

Beban

panas

344.452,5824 Btu/jam

Fluida

panas

Laju alir fluida masuk ,W : 161.0254 kg/jam = 355.0021 lbm/jam

Fluida dingin

Tube

Jumlah pass : 4

OD : 1 in

(46)

BWG : 18

Pitch : 1 ¼ in, triangular

∆Pf : 6,86462 psi

Shell :

ID : 10 in

∆Ps : 0,0718 psi

Jumlah pass : 2

28.Heater III (E-211)

Fungsi Memanaskan Larutan alkilbenzen sulfonat dari Decanter

untuk diumpankan kedalam reactor Netralisasi

Jumlah 1 unit

Media

pemanas

Steam

Beban

panas

315.691,8616 Btu/jam

Fluida

panas

Fluida dingin

Tube

(47)

OD : 1 in

Panjang : 12 ft

BWG : 18

Pitch : 1 ¼ in, triangular

∆Pf : 7,81083 psi

Shell :

ID : 10 in

∆Ps : 0,0603 psi

Jumlah pass : 2

29.Heater IV (E-212)

Fungsi Memanaskan Larutan NaOH dariMixing Tank untuk

diumpankan kedalam reactor Netralisasi

Jumlah 1 unit

Media

pemanas

Steam

Beban

panas

588.989,67 Btu/jam

Fluida

panas

Fluida dingin

Temperatur keluar (t2) : 55 0C = 131 0F

(48)

Jumlah pass : 4

OD : 3/4 in

Panjang : 12 ft

BWG : 14

Pitch : 1 in, triangular

∆Pf : 0,64583 psi

Shell :

ID : 10 in

∆Ps : 0,0302 psi

Jumlah pass : 2

(49)

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(Stephanopoulus, 1984):

1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.

2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH,

humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel

(50)

Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari :

1. Elemen Perasa / sensing (Primary Element)

Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel

yang diukur.

2. Elemen pengukur (measuring element)

Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan

temperatur, tekanan, laju aliran, maupun tinggi fluida. Perubahan ini merupakan

sinyal dari proses dan disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengontrol.

3. Elemen pengontrol (controlling element)

Elemen pengontrol yang menerima sinyal kemudian akan segera mengatur

perubahan-perubahan proses tersebut sama dengan nilai set point (nilai yang

diinginkan). Dengan demikian elemen ini dapat segera memperkecil ataupun

meniadakan penyimpangan yang terjadi.

4. Elemen pengontrol akhir (final control element)

Elemen ini merupakan elemen yang akan mengubah masukan yang keluar dari

elemen pengontrol ke dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada

dalam batas yang diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki.

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).

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah:

1. Range yang diperlukan untuk pengukuran

2. Level instrumentasi

3. Ketelitian yang dibutuhkan

4. Bahan konstruksinya

(51)

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

1. Temperature Controller (TC)

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.

Prinsip kerja:

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

(52)

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:

a. Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan

b. Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah

c. Sistem kerja lebih efisien

d. Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat

e. Beberapa syarat penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pabrik

antara lain :

1. Tidak boleh terjadi konflik antar unit, di mana terdapat dua pengendali pada satu

aliran.

2. Penggunaan supervisory computer control untuk mengkoordinasikan tiap unit

pengendali.

3. Control valve yang digunakan sebagai elemen pengendali akhir memiliki opening

position 70 %.

4. Dilakukan pemasangan check valve pada pompa dengan tujuan untuk

menghindari fluida kembali ke aliran sebelumnya. Check valve yang dipasangkan

pada pipa tidak boleh lebih dari satu dalam one dependent line. Pemasangan

check valve diletakkan setelah pompa.

5. Seluruh pompa yang digunakan dalam proses diletakkan di permukaan tanah

dengan pertimbangan syarat safety dari kebocoran.

6. Pada perpipaan yang dekat dengan alat utama dipasang flange dengan tujuan

(53)

Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Linier Alkyl benzene Sulfonat (LAS)

No Nama alat Jenis

instrumen Kegunaan

1 Pompa FC Mengontrol laju alir cairan dalam pipa PI Menunjukkan tekanan dalam pipa

2 Tangki cairan LI Menunjukkan tinggi cairan dalam tangki

3 Heater TC Mengontrol suhu dalam kondensor

4 Reaktor

TC Mengontrol temperatur dalam reaktor

PI Menunjukkan tekanan dalam reaktor

LC Mengontrol tinggi cairan dalam reaktor

5 Blower FC Mengontrol laju alir gas dalam pipa

6 Furnace TC Mengontrol suhu dalam furnace

PC Mengontrol tekanan dalam furnace

7 Spray dryer

TC Mengontrol temperatur dalam spray dryer

PI Menunjukkan tekanan dalam spray dryer

FC Mengontrol laju alir cairan dalam spray dryer

8 Dekanter LIC Mengamati/mengontrol tinggi cairan

9 Mixer FC Mengontrol laju alir cairan dalam Mixer

10 Bucket elevator FC Mengontrol laju alir bahan pada bucket

elevator

1. Pompa

FC

Variabel yang dikontrol pada pompa adalah laju aliran (flow rate). Untuk

mengetahui laju aliran pada pompa dipasang flow control (FC). Jika laju aliran

pompa lebih besar dari yang diinginkan maka secara otomatis katup pengendali

(54)

2. Tangki cairan

LI

Gambar 6.2 Instrumentasi Tangki Cairan

Instrumentasi pada tangki cairan mencakup level indicator (LI) yang

berfungsi untuk menunjukkan tinggi cairan didalam tangki.

3. Heater

TC

Gambar 6.4 Instrumentasi Cooler dan Condenser

Instrumentasi pada heater, kondenser, reboiler, dan cooler mencakup

temperature controller (TC) yang berfungsi untuk mengatur temperatur bahan

keluaran heater, kondenser, reboiler, dan cooler dengan mengatur bukaan katup

steam atau air pendingin masuk.

4. Reaktor

LC PI TC

Air Pendingin

[image:54.595.113.279.568.725.2]

Air Pendingin bekas

(55)

Reaktor sebagai alat tempat berlangsungnya reaksi antara bahan-bahan yang

digunakan. Dalam pabrik ini, reaktor sebagai tempat terjadinya reaksi antara

alkylbenzen dengan oleum 20%. Instrumentasi pada reaktor mencakup Pressure

Controller (PC) yang berfungsi untuk mengontrol tekanan dalam reaktor dan

Temperature Indicator (TI) untuk menunjukkan temperatur dalam reaktor.

5. Blower

FC

Instrumentasi pada blower mencakup Flow Controller (FC) yang berfungsi

untuk mengatur laju alir bahan dalam pipa dengan mengatur bukaan katup aliran

bahan.

6. Furnace

TI

[image:55.595.113.241.410.566.2]

PC Furnace

Gambar 6.8 Instrumentasi pada Furnace

Instrument