Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Sodium Stirena Sulfonat Dari 2-Bromo Etil Benzena Dengan Kapasitas Produksi 35.000 Ton / Tahun

(1)

PRA RANCANGAN

PABRIK PEMBUATAN SODIUM STIRENA SULFONAT

DARI 2-BROMO ETIL BENZENA DENGAN

KAPASITAS 35.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

OLEH :

ARZAN MARDINATA

NIM : 060405046

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN SODIUM STIRENA SULFONAT

DARI 2-BROMO ETIL BENZENA

KAPASITAS PRODUKSI 35.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh :

ARZAN MARDINATA

NIM : 06 0405 046

Telah Diperiksa/Disetujui :

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Dr. Ir. M Yusuf Ritonga, MT NIP : 19620819 198903 1 002

Dr. Zuhrina Masyithah, ST, M.Sc NIP: 19710905 199512 2 001

Dosen Penguji I Dosen Penguji II Dosen Penguji III

Dr. Ir. M Yusuf Ritonga, MT NIP. 19620819 198903 1 002

Ir. Renita Manurung, MT NIP. 19681214 199702 2 002

Ir. Netti Herlina, MT NIP : 19680425 199903 2 004

Mengetahui, Koordinator Tugas Akhir

Ir. Renita Manurung, MT NIP. 19681214 199702 2 002

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(3)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Allah Swt. atas berkat dan karuniaNya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Sodium Stirena Sulfonat Dari 2-Bromo Etil

Benzena Dengan Kapasitas Produksi 35.000 Ton / Tahun.

Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, Penulis banyak menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini juga, Penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Dr, Ir, M. Yusuf Ritonga, MT, sebagai dosen pembimbing I yang telah membimbing dan memberikan masukan serta arahan kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Ibu Dr. Zuhrina Masyithah, ST. M.Sc, sebagai dosen pembimbing II yang telah memberikan pengarahan pada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini.

3. Bak dan Mak tercinta yang telah banyak berkorban materi untuk Penulis dan memberikan didikan, kasih sayang, doa, serta dorongan semangat yang tidak pernah putus selama ini.

4. Bapak Dr. Eng. Irvan, M.Si Selaku ketua Departemen Teknik Kimia dan Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT. Selaku sekretaris Departemen Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara

5. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, sebagai Koordinator tugas akhir.

(4)

7. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan ilmu serta pengalaman yang berharga bagi penulis.

8. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan bantuan selama Penulis mengenyam pendidikan di Teknik Kimia

9. Dangyan, Bangfi, Ayuk Vera dan yuk Nova, serta keponakanku Faiz dan Kezia di Bengkulu yang selalu memberi semangat dan doa selama pembuatan tugas akhir ini.

10.Putri Dei Elvarosa, partner, kakak, dan sekaligus sahabatku. Terimakasih telah percaya aku bisa, menjadi tanganku saat aku lumpuh dan menjadi kakiku saat aku tak sanggup berjalan. Terimakasih untuk semua dukungan dan semangat yang diberikan selama ini.

11.Kak Vivian, Kak Eva, Bang Michael, Lutfi, yang telah berjasa kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

12.Teman-teman angkatan 2006 yang telah banyak memberikan masukan, dukungan dan semangat. Terimakasih untuk kebersamaan dan kenangan selama bertahun-tahun.

13.Adek-adek stambuk 2007-2011 yang telah banyak memberikan dukungan dan semangat dalam penulisan tugas akhir ini.

Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang bersifat konstruktif demi kesempurnaan penulisan ini. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua. Terima Kasih.

Medan, November 2011 Penulis

(5)

INTISARI

Pembuatan sodium stirena sulfonat secara umum dikenal dengan menggunakan proses sulfonasi dan dehidrogenasi. Pra rancangan pabrik sodium stirena sulfonat ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 36.000 ton/tahun dan beropersi selama 330 hari dalam setahun.

Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah Martubung, Medan Labuhan dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 22.500 m2.

Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 150 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik sodium stirena sulfonat, adalah :

Modal Investasi : Rp 1.150.261.050.351,- Biaya Produksi : Rp 1.423.484.026.448,- Hasil Jual Produk : Rp 1.925.424.000.000,-. Laba Bersih : Rp 359.589.797.052,-

Profit Margin : 25,9387 % Break Event Point : 26,2425% Return of Investment : 31,2616 % Pay Out Time : 3,1988 tahun Return on Network : 52,1026% Internal Rate of Return : 41,8545 

(6)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ...i

INTISARI ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... ix BAB I PENDAHULUAN ... I-1 1.1 Latar Belakang ... 1.2 I-1

(7)

3.10 Filter Press (FP-301) ...III-6 3.11 Dekanter 5 (DC-301) ...III-6 3.12 Evaporator (EV-301) ...III-6 3.13 Kristalizer (CR-301) ...III-7 3.14 Sentrifuse (CF-301) ...III-7 BAB IV NERACA ENERGI ... IV-1 4.1 Heater 1 (E-101) ... IV-1 4.2 Heater 2 (E-102) ... IV-1 4.3 Reaktor 1 (RE-201) ... IV-1 4.4 Cooler (CO-201) ... IV-2 4.5 Tangki Pencampur 2 (MT-201) ... IV-2 4.6 Heater 3 (E-201) ... IV-2 4.7 Heater 4 (E-301) ... IV-2 4.8 Reaktor 2 (R-301) ... IV-3 4.9 Evaporator (EV-301) ... IV-3 4.10 Kristalizer (CR-301) ... IV-3 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1 6.1 Instrumentasi ... VI-1 6.2 Keselamatan Kerja ... VI-12 6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Sodium Stirena Sulfonat ... VI-13

(8)

7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-14 7.6 Unit Pengolahan Limbah ... VII-15 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas... VII-18 7.8 Spesifikasi Peralatan Unit Pengolahan Limbah ... VII-29 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik... VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-3 8.3 Perincian Luas Tanah ... VIII-4 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ... IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan ... IX-1 9.1.1 Bentuk Organisasi Garis... IX-2 9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsionil ... IX-2 9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ... IX-3 9.1.4 Bentuk Oranisasi Fungsionil dan Staf ... IX-3 9.2 Manajemen Perusahaan ... IX-3 9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ... IX-5 9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ... IX-6 9.5 Sistem Kerja ... IX-9 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ... IX-10 9.7 Sistem Penggajian ... IX-12 9.8 Tata Tertib ... IX-13 9.9 JAMSOSTEK dan 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

(9)

10.5 Analisa Aspek Ekonomi ... X-5 BAB XI KESIMPULAN ... XI-1 DAFTAR PUSTAKA ... xiii LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Grafik Kebutuhan Sodium Stirena Sulfonat ... I-2 Gambar 6.1 Instrumentasi Tangki ... VI-7 Gambar 6.2 Instrumentasi Pompa ... VI-7 Gambar 6.3 Instrumentasi Heater ... VI-8 Gambar 6.4 Instrumentasi Tangki Pencampur ... VI-8 Gambar 6.5 Instrumentasi Reaktor ... VI-9 Gambar 6.6 Instrumentasi Cooler ... VI-9 Gambar 6.7 Instrumentasi Dekanter ... VI-10 Gambar 6.8 Instrumentasi Evaporator ... VI-10 Gambar 6.9 Instrumentasi Kristalizer ... VI-10 Gambar 6.10 Instrumentasi Sentrifuse ... VI-11 Gambar 6.11 Instrumentasi Screw Conveyer ... VI-11 Gambar 6.12 Instrumentasi Cooling Conveyer ... VI-12 Gambar 8.1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Sodium Stirena Sulfonat ... ..VIII-5 Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pra Rancangan

(11)

DAFTAR TABEL

(12)

(13)

Tabel A.10.3 Neraca massa dekanter 5 ... LA-30 Tabel A.12.1 Neraca massa evaporator ... LA-31 Tabel A.13.1 Aliran masuk kristalizer ... LA-32 Tabel A.13.2 Neraca massa keluar kristalizer ... LA-32 Tabel A.14.1 Aliran masuk sentrifuse ... LA-33 Tabel A.14.2 Neraca massa sentrifuse ... LA-34 Tabel LB.1 Kontribusi unsure untuk estimasi kapasitas panas padatan ... LB-2 Tabel LB.2 Nilai gugus pada perhitungan Cpl dengan metode chueh and

(14)

Tabel LB.26 Panas Masuk cooler conveyor ... LB -26 Tabel LB.27 Panas keluar cooler conveyor ... LB -26 Tabel LE.1 Perincian harga bangunan dan sarana lainnya ... LE-1 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ... … LE-3 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ... LE-6 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ... LE-8 Tabel LE-5 Biaya Sarana Transportasi ... LE-11 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ... LE-14 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas ... LE-16 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ... LE-17 Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No.17

(15)

INTISARI

Pembuatan sodium stirena sulfonat secara umum dikenal dengan menggunakan proses sulfonasi dan dehidrogenasi. Pra rancangan pabrik sodium stirena sulfonat ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 36.000 ton/tahun dan beropersi selama 330 hari dalam setahun.

Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah Martubung, Medan Labuhan dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 22.500 m2.

Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 150 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik sodium stirena sulfonat, adalah :

Modal Investasi : Rp 1.150.261.050.351,- Biaya Produksi : Rp 1.423.484.026.448,- Hasil Jual Produk : Rp 1.925.424.000.000,-. Laba Bersih : Rp 359.589.797.052,-

Profit Margin : 25,9387 % Break Event Point : 26,2425% Return of Investment : 31,2616 % Pay Out Time : 3,1988 tahun Return on Network : 52,1026% Internal Rate of Return : 41,8545 

(16)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pembangunan dewasa ini tertuju pada terwujudnya sektor industri yang kuat dan maju, sehingga mampu menunjang terciptanya perekonomian yang mandiri dan handal. Kebijakan sektor industri yang meliputi arah dan tujuan pembangunan industri, pengembangan industri dengan nilai tambah yang tinggi dan strategis, makin memperdalam struktur industri secara efisien dan mampu bersaing dengan industri luar negeri.

Pembangunan sektor industri ditujukan untuk meningkatkan industri yang mengolah bahan mentah atau setengah jadi menjadi bahan setengah jadi untuk keperluan industri selanjutnya, dan menjadi bahan jadi yang mempunyai nilai ekonomi yang lebih tinggi.

Peran sektor industri akan semakin meningkat, baik dalam jumlah produksi maupun dalam hal penyerapan tenaga kerja. Hal ini disebabkan karena pembangunan pada sektor industri ditujukan untuk memperkokoh struktur ekonomi nasional dengan keterkaitan yang kuat dan saling mendukung antar sektor, meningkatkan daya tahan perekonomian nasional, memperluas lapangan kerja dan kesempatan usaha sekaligus mendorong berkembangnya kegiatan berbagai sektor lainnya. Salah satu contoh produk sektor industri adalah senyawa sodium stirena sulfonat.

Sodium stirena sulfonat memiliki beragam manfaat, baik sebagai bahan baku maupun bahan penunjang industri kimia, seperti :

1. Sebagai resin penukar ion.

2. Bahan penolong dalam produksi poliester fiber, rayon dan serat polipropilen.

3. Bahan penolong untuk meningkatkan kualitas warna untuk akrilik dan bahan katun.

4. Sebagai membran pertukaran proton dalam aplikasi sel bahan bakar. 5. Dalam dunia medis digunakan sebagai bahan campuran serum untuk

(17)

y = 4180.9x + 82.571 R2 = 0.9884

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Tahun K ap a si ta s (t o n /t a h u n )

Saat ini kebutuhan sodium stirena sulfonat di Indonesia masih mengandalkan impor. Dapat kita lihat melalui data impor sodium stirena sulfonat, dimana terus terjadi peningkatan nilai impor sodium stirena sulfonat dari tahun ke tahun hingga tahun 2006. Data impor sodium stirena sulfonat (SSS) ditunjukkan pada tabel 1.1 dan gambar 1.1.

Tabel 1.1 Data Kebutuhan Sodium Stirena Sulfonat Indonesia No Tahun Kapasitas (ton)

1. 2000 4.583

2. 2001 7.530

3. 2002 12.078

4. 2003 17.212

5. 2004 22.632

6. 2005 25.502

7. 2006 28.105

Sumber: Badan pusat statistik, 2009

Dari tabel 1.1 dapat dibuat grafik peningkatan jumlah impor sodium stirena sulfonat yang ditunjukkan pada gambar 1.1. Sehingga dapat diperkirakan kebutuhan sodium stirena sulfonat di Indonesia pada tahun ke 14 yaitu tahun 2013 adalah : Kapasitas = 4180,9 (14) + 82,571 (ton/tahun) = 58615.17 ton/tahun

Keterangan : y = kapasitas sodium stirena sulfonat, ton/tahun x = tahun ke -

Gambar 1.1. Grafik Kebutuhan Sodium Stirena Sulfonat Indonesia Sehingga untuk menutupi kebutuhan sodium stirena sulfonat Indonesia, pabrik ini dirancang dengan kapasitas 60 % dari kebutuhan yaitu sebanyak 35.000 ton/tahun dengan pertimbangan yaitu diharapkan dapat mengurangi ketergantungan impor Indonesia dari luar negeri.

(18)

menggunakan produk ini, baik sebagai bahan baku utama maupun bahan baku penunjangnya

1.2 Perumusan Masalah

Dengan minimnya produksi sodium stirena sulfonat domestik mengakibatkan kebutuhan akan sodium stirena sulfonat sangat bergantung kepada impor sehingga hal ini mendorong untuk dibuatnya suatu pra rancangan pabrik sodium stirena sulfonat dengan tujuan memenuhi kebutuhan sodium stirena sulfonat dalam negeri.

1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik

Pembuatan pra rancangan pabrik pembuatan sodium stirena sulfonat ini secara umum bertujuan untuk menerapkan disiplin ilmu teknik kimia khususnya dibidang perancangan dan operasi teknik kimia. Sedangkan tujuan khususnya adalah untuk memenuhi kebutuhan sodium stirena sulfonat dalam negeri sehingga mengurangi ketergantungan terhadap impor sodium stirena sulfonat.

1.4 Manfaat Perancangan

(19)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sodium Stirena Sulfonat

Sodium stirena sulfonat merupakan senyawa jenis polimer turunan dari stirena yang mudah larut dalam air, tidak larut dalam alkohol konsentrasi rendah dan berbentuk kristal halus berwarna putih. Sodium stirena sulfonat atau sering disebut SSS mempunyai rumus molekul C8H7SO3Na dan berat molekul 206,2

g/gmol. (Wikipedia,2010).

Pembuatan sodium stirena sulfonat dari -haloethylaryl diproduksi melalui dua tahap proses, yaitu proses sulfonasi dan dehidrogenasi. Pada awalnya, proses sulfonasi terjadi dengan mereaksikan sulfur trioksida dengan -haloethylaryl yang menghasilkan -haloethylaryl sulfonic acid dan senyawa alkali yang akan didehidrogenasi sehingga menghasilkan senyawa vinylaryl sulfonic acid (Kirk & othmer, 1967).

Beberapa kekurangan dari proses ini antara lain :

1. Produk samping berupa sulfone yang terbentuk relatif banyak, dan produk samping ini tidak berharga sehingga harus dihilangkan.

2. Produk samping vinylaryl sulfonoc acid anhydride yang terbentuk relatif banyak sekitar 10 %-30 % berat dari berat basis -haloethylaryl.

3. Metode sulfonasi secara konvensional berakibat pada adanya  -haloethylaryl tidak habis bereaksi.

4. Polimerisasi yang terjadi pada proses dehidrogenasi menurunkan yield produk.

Dengan metode yang digunakan ini, yield sulfonated vinyl aromatic sulfonic acid adalah berdasarkan reaktan -haloethylaryl sebesar 55 %. Beberapa metode terbaru dari sinsesis sodium stirena sulfonat menunjukkan bahwa yield dapat mencapai 85%. Metode yang yang digunakan adalah:

(20)

2. Mendiamkan produk hasil reaksi sulfonasi selama kurang lebih 4 jam sehingga tercapai reaksi sulfonasi yang sempurna.

3. Menambahkan air sebanyak 0,5%-5% dari berat sulfonic acid yang tergantung dari banyaknya zat pensulfonasi berlebih untuk menghidrolisis produk samping sulfonic acid anhydride menjadi sulfonic acid.

4. Menambahkan larutan kaustik soda untuk membentuk sulfonate salt untuk menetralkan asam yang berlebihan dan menetralkan senyawa hidrogen halida pada proses dehidrogenasi.

5. Flash destilasi pada pelarut inert.

6. Menghilangkan senyawa-senyawa yang tidak larut pada larutan.

7. Dilakukan pemanasan pada proses dehidrogenasi selesai untuk mencegah terjadinya polimerisasi.

8. Memperbaiki kondisi vinylaryl sulfonate sebagai produk dengan cara spray drying atau kristalisasi.

-haloethylaryl disulfonasi pada kisaran suhu -20oC - 80 C dengan jumlah perbandingan molar ekuivalensi 1 –2 dari sulfur trioksida, apabila di bawah 1 molar maka reaksi cenderung tidak sempurna, tetapi apabila diatas 2 molar maka proses menjadi tidak ekonomis. Dalam proses sulfonasi -haloethylaryl berwujud larutan dengan konsentrasi 5%-30% dalam pelarut polychlorinated aliphatic hydrocarbon. Zat pensulfonasi dapat berupa SO3 dan H2SO4.

Pada proses sulfonasi pelarut yang digunakan adalah metilen klorida, karena pelarut ini memiliki titik didih yang tinggi, inert, relatif murah, dan tidak dapat larut dalam air (Groggins, 1980).

(21)

2.2 Kegunaan Sodium Stirena Sulfonat

Sodium stirena sulfonat memiliki banyak kegunaan yaitu antara lain sebagai:

1. Sebagai resin penukar ion.

2. Bahan penolong dalam produksi poliester fiber, rayon dan serat polipropilen.

3. Bahan penolong untuk meningkatkan kualitas warna untuk akrilik dan bahan katun

4. Sebagai membran pertukaran proton dalam aplikasi sel bahan bakar.

5. Dalam dunia medis digunakan sebagai bahan campuran serum untuk mengurangi kadar kalium yang tinggi dalam darah.

2.3. Jenis-jenis Proses

Proses pembuatan sodium stirena sulfonat ada dua cara, yaitu:

1. Sulfonasi SO3

2-bromo etil benzena (C8H9SO3Br) dan metilen klorida (CH2Cl2) dipompa

masuk ke dalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB). Sulfur trioksida dimasukkan ke dalam RATB tempat terjadinya reaksi sulfonasi. Proses sulfonasi berlangsung pada kisaran suhu –20oC - 80C. Proses ini menghasilkan konversi sebesar 90%. Setelah ditambahkan inhibitor 10 % larutan sodium stirena sulfonat (Yield 85%), dikristalisasi. Analisis hasil akhir sodium stirena sulfonat 95%-98 % dan air 2% - 5%.

2. Sulfonasi H2SO4

Pada sulfonasi H2SO4, asam sulfat yang digunakan adalah H2SO4 98 %.

2-bromo etil benzena (C8H9SO3Br) dan metilen klorida (CH2Cl2)

(22)

2.4Pemilihan Proses

Pemilihan proses dilakukan dengan membandingkan keuntungan dan kerugian semua proses pembuatan sodium stirena sulfonat yang telah diuraikan di atas sebagai berikut:

Tabel 2.1. Perbandingan proses pembuatan sodium stirena sulfonat

No Keterangan Jenis Proses

Sulfonasi SO3 Sulfonasi H2SO4

1 Kondisi Operasi

1 atm, -20-80 oC

1 atm, 30-55 oC

3 Yield 85% 85%

4 Konversi Reaktor I : 90 % 55-65 %

5 ∆GReaksi - 22995 Btu/lbmol - 24167 Btu/lbmol

Pemilihan proses dilakukan dengan membandingkan keuntungan dan kerugian semua proses pembuatan sodium stirena sulfonat yang telah diuraikan di atas. Berdasarkan dua metode proses produksi tersebut, maka dipilih menggunakan metode proses yang pertama yaitu proses produksi sodium stirena sulfonat dengan menggunakan metode sulfonasi SO3 preparation, karena pertimbangan konversi

dan kemurnian sodium stirena sulfonat yang dihasilkan lebih besar dari metode proses yang kedua.

2.5 Uraian Proses

Proses pembuatan sodium stirena sulfonat dari 2-bromo etil benzena dengan proses sulfonasiSO3adalah sebagai berikut: Mula-mula 2-bromo etil benzena dari

tangki penyimpanan dilarutkan dengan metilen klorida yang berasal dari tangki penyimpanan di dalam tangki pencampur 1 dengan tujuan untuk melarutkan 2-bromo etil benzena, kemudian 2-2-bromo etil benzena dan metilen klorida yang keluar dari tangki pencampur 1 dan SO3 yang keluar dari tangki penyimpan

dipompa menuju reaktor 1. Kondisi reaksi pada reaktor adalah pada suhu 50 C, tekanan 1 atm, dan konversi 90 % terhadap C8H9SO3Br. Sulfur trioksida yang

(23)

dalam proses ini reaksi sulfonasi biasanya dilakukan pada pada kisaran suhu antara –10C-50 C.

Reaktor yang dipakai adalah reaktor pipa lapis tipis yang dilengkapi dengan pemanas karena reaksi bersifat endotermis, sehingga untuk menjaga suhu agar selalu konstan maka pada reaktor I dilengkapi dengan steam pemanas.

Reaksi Pada Reaktor I :

C8H9Br(ℓ) + SO3(g) C8H9SO3Br(ℓ)

Hasil reaksi dari reaktor 1 dipompa ke tangki pencampur 2 dan ditambahkan H2O, untuk merubah SO3 menjadi H2SO4 pekat. Hasil dari tangki pencampur

dipompa ke dekanter 1 kemudian dipisahkan, hasil atas berupa fraksi ringan dari dekanter 1 dipompa masuk ke dekanter 2, sedangkan hasil bawah berupa fraksi berat dari dekanter 1 menuju dekanter 3. Di dalam dekanter 2 terjadi pemisahan untuk memisahkan CH2Cl2 yang akan di recycle ke tangki bahan baku CH2Cl2 dan

dipisahkan dari komponen lain yang tidak diinginkan untuk dikirim ke unit pengolahan limbah (UPL). Hasil atas dekanter 3 masih mengandung komponen C8H9Br yang tidak diinginkan kemudian dicampur dengan H2SO4 pekat di dalam

tangki pencampur 3 untuk mengikat C8H9Br yang masih ada. Keluaran tangki

pencampur 3 kemudian dipompa menuju dekanter 4 untuk memisahkan C8H9Br

dengan C8H9SO3Br yang akan di reaksikan di dalam Reaktor 2.

Reaksi Pada Reaktor II :

C8H9SO3Br(ℓ) + 2 NaOH(l) C8H7SO3Na(ℓ) + 2H2O(ℓ) + NaBr(s)

Reaktor yang dipakai adalah reaktor alir tangki berpengaduk yang dilengkapi dengan pemanas karena reaksi bersifat eksotermis. Kondisi reaksi pada reaktor yang kedua adalah pada suhu 75C, tekanan 1 atm, dan konversi 80 %.

Kemudian hasil dari reaktor 2 dipompa ke dalam filter press untuk menyaring padatan NaBr. Selanjutnya hasil bawah dari filter press berupa filtrat akan dimasukkan ke dalam dekanter 5 untuk memisahkan C8H9SO3Br dari

komponen lain. Kemudian aliran atas berupa C8H7SO3Na dan air dimasukkan

kedalam evaporator untuk menguapkan sebagian besar air. C8H7SO3Na pekat

(24)

2.4 Sifat Sifat Bahan

Bahan Baku

1. 2 Bromo etil benzena ( C8H9Br )

Fase : Cair

Kemurnian, % : 98

Impuritas, % : 2 (C2H4Br2)

Berat molekul, Kg/Kgmol : 185

Titik didih, C : 203

Cp rata-rata, J/mol.K : 231,95

Viskositas, : 15,8966 cP

Densitas, gr/ml, 25 oC : 1700,611 kg/m3 Panas pembentukan, 25 C, kkal/grol : 13,11

Panas laten penguapan, 25 C, kkal/kg : 44,3827

Konduktivitas panas, w/m-k : 0,17945-0,00015865T

Kelarutan :

4 2 9 8 SO grH Br H C gr 9156 , 0

2. Etilen bromida (C2H4Br2)

Fase : Cair

Titik didih, C : 131,4

Titik Beku : 9,9

Viskositas, pascal-sec : 1,6177 cP

Densitas, kmol/m3 : 2169 kg/m3

Kapasitas panas, J/kmol oK : 133,5916 Panas pembentukan, 25 C, kkal/grol : 0,067 Panas laten penguapan, 25 C, kkal/kg : 44,3827

Konduktivitas panas, w/m-k : 0,1347-0,000114T

Kelarutan :

(25)

3. NaOH 50 %

Fase : Cair

Kemurnian, % : 50

Impuritas, % : 50 (H2O)

Viskositas, pascal-sec : 20 cP

Densitas, Kg/m3 : 1.353,0020

Kapasitas panas pada 25oC, J/kmol oK : 4.862.683,632 Panas pembentukan, 25 C, kkal/grol : -102,506 Konduktivitas panas, Btu/J ft2 F : 0,881

4. SO3

Fase : Cair

Kemurnian, % : 95

Impuritas, % : 5 (B2O3)

Viskositas, pascal-sec : 1,28 cP

Densitas, Kmol/m3 : 1920 kg/m3

Kapasitas panas pada 25 C, J/Kmol.K : 148,6863 Panas pembentukan, 25 C, kkal/grol : -94,534

Konduktivitas panas, w/m-k : 0,928 –0,0030T + 2,66.10-6T2

5. B2O3

Fase : Cair

Berat molekul, Kg/Kgmol : 69,64

(26)

Densitas, Kmol/m3 : 2.460 kg/m3 Kapasitas panas pada 25oC, J/kmol ok : 420,4920 Panas pembentukan, 25 C, kkal/grol : -300,98

Kelarutan : tidak larut dalam asam encer

6. Metilen klorida (CH2Cl2)

Fase : Cair

Kemurnian, % : 98,5

Impuritas, % : 1,5 (C6H4Cl2)

Viskositas, Pascal-sec : 0,4173 cP

Densitas, Kmol/m3 : 1.318 kg/m3

Kapasitas panas pada 25oC, J/kmol ok : 101,9581 Panas laten penguapan, 25 C, kkal/kg : 78,7

Konduktivitas panas, W/m-k : 0,2384 – 0,00003366T

Kelarutan :

Br H grC Cl grCH 67 , 10

9 8 2 2

7. Dichloro Benzene (C6H4Cl2)

Fase : Cair

Titik beku, oC : 16,7

Kapasitas panas pada 25oC, J/kmol ok : 491,6927

Konduktivitas panas, W/m-k : 0,1609 – 0,0001667T

(27)

8. H2O

Fase : Cair

Titik beku, C : 0

Kapasitas panas pada 25oC, J/kmol ok : 74,6259 Panas pembentukan, 25 C, kkal/grol : -68,084

Konduktivitas panas, W/m-k : -0,42 + 0,0056T – 8,505.10-6T2

9. H2SO4

Fase : Cair

Kemurnian : 98 %

Impuritas : 2 %

Titik didih, F : 638,33

Kapasitas panas pada 25oC, J/kmol ok : 139,16 Panas pembentukan, Btu/Lbmol : -316048

Konduktivitas panas, W/m-k : 0,01424 + 0,0010703T

Produk

1. Sodium Stirena Sulfonat (C8H7SO3Na)

Fase : Cair

Kemurnian, % : 95 %

Impuritas, % : 5 % (C8H9SO3Br)

Titik beku, C : 49,6

(28)

Viskositas : 5,1 cP Kapasitas panas pada 25oC J/kmol ok : 218,85 Panas pembentukan, 25 C, kkal/grol : 13,11 Panas laten penguapan, 25 C, kkal/kg : 51,1079

2. 2 Bromo etil benzena Sulfonat (C8H9SO3Br)

Fase : Cair

Kemurnian, % : 92 %

Impuritas, % : 8 % (C8H7SO3Na)

Densitas, gr/ml : 1.694,5 kg/m3

Kapasitas panas pada 25oC J/mol.K : 367,26

Konduktivitas panas, W/m-k : 0,17935 + - 0,00015865T Panas pembentukan, 25 C, kkal/grol : -87,957

Panas laten penguapan, 25 C, kkal/kg : 38,1259

Kelarutan : tidak larut dalam air dan larutan basa.

3. NaBr

Fase : Padat pada suhu diatas 50oC

Titik didih, C : 707 oC

Densitas, gr/ml : 1174,5 kg/m3

(29)

(30)

BAB III

NERACA MASSA

Hasil Perhitungan neraca massa pada proses pembuatan sodium stirena sulfonat dari 2-bromo etil benzena dan sulfur trioksida dengan kapasitas produksi 35.000 ton/tahun diuraikan sebagai berikut:

Kapasitas produksi : 35.000 ton/tahun Basis perhitungan : 1 jam operasi Waktu operasi : 330 hari/tahun Bahan baku : C8H9Br dan SO3

Produk : Sodium stirena sulfonat (C8H7SO3Na)

3.1 Tangki Pencampur 1 (MT-101)

Tabel 3.1 Neraca Massa Tangki Pencampur I :

Komponen Massa Masuk Massa Keluar

F3 (kg) F1 (kg) F2 (kg)

C8H9Br 5.987, 3698 0 5.987, 3698

C2H4Br2 122, 1911 0 122, 1911

CH2Cl2 0 63.885,2361 63.885,2361

C6H4Cl2 0 972,8716 972,8716

Total 6.109.5610 64.858.1077 70.967,6687

(31)

3.2 Reaktor 1 (RE-201)

Tabel 3.2 Neraca Massa Reaktor I :

F7

F6 F5

C8H9Br 5.987, 3698 0 598,7369

C2H4Br2 122, 1911 0 122,1911

CH2Cl2 63.885,2361 0 63.885,2361

C6H4Cl2 972,8716 0 972,8716

SO3 0 2.996,2951 518,1049

B2O3 0 2.849,7372 149,9861

C8H9SO3Br 0 149,9861 7.720,2360

Total 70.967,6687 2.999.7233 73.967,3921

73.967,3921

3. 3 Tangki Pencampur 2 (MT-201)

Tabel 3.3 Neraca Massa Tangki Pencampur 2 :

F10

F8 F9

C8H9Br 598,7369 0 598,7369

C2H4Br2 122,1911 0 122,1911

CH2Cl2 63.885,2361 0 63.885,2361

C6H4Cl2 972,8716 0 972,8716

SO3 518,1049 0 0

B2O3 149,9861 0 149,9861

C8H9SO3Br 7.720,2360 0 7.720,2360

H2O 0 157,7561 135,1709

H2SO4 0 0 540,6836

Total 73.967,3921 157,7561 74.125,1192

(32)

3.4 Dekanter 1 (DC-201)

Tabel 3.4 Neraca Massa Dekanter 1 (DC-201)

Komponen Massa Masuk

F10 (kg)

Massa Keluar F11 (kg) F12 (kg)

C8H9Br 598,7369 103,6869 495,0599

C2H4Br2 122,1911 0,5609 121,6302

CH2Cl2 63.885,2361 63.883,4789 1,7572

C6H4Cl2 972,8716 970,2493 2,6233

B2O3 149,9861 2,9737 147,0123

C8H9SO3Br 7.720,2360 0 7720,2360

H2O 135,1709 0,0907 135,0801

H2SO4 540,6836 0,3631 540,3205

Total 74.125,1192 64.961,4038 9.163,7088

74.125,1192

3.5 Dekanter 2 (DC-202)

Tabel 3.5 Neraca Massa Dekanter 2 (DC- 202) :

F11 (kg)

Massa Masuk F34 (kg) F33 (kg)

C2H4Br2 0,5609 0,5609 0

H2SO4 0,3631 0,3631 0

B2O3 2,9737 2,9737 0

C8H9Br 103,6869 103,6869 0

CH2Cl2 63.883,4789 0 63.883,4789

C6H4Cl2 970,2493 0 970,2493

H2O 0,0907 0,0907 0

Total 64.961,4038 107,6756 64.853,7282

(33)

3.6 Dekanter 3 (DC-203)

Tabel 3.6 Neraca Massa Dekanter 3 (DC- 203) :

F12 (kg)

Massa Keluar F13 (kg) F14 (kg)

C8H9Br 495,0599 0,3325 494,7175

C2H4Br2 121,6302 0 121,6302

CH2Cl2 1,7572 0 1,7572

C6H4Cl2 2,6233 0 2,6233

B2O3 147,0123 0 147,0123

C8H9SO3Br 7720,2360 7.720,2360 0

H2O 135,0801 0 135,0801

H2SO4 540,3205 0 540,3205

Total 9.163,7088 7.720,5685 1.443,1403

9.163,7088

3.7 Tangki Pencampur 3 (MT-202)

Tabel 3.7 Neraca Massa Tangki Pencampur (MT-202) :

Komponen

Massa Masuk Massa Keluar

F13 (kg) F15 (kg) F16 (kg)

C8H9Br 0,3325 0 0,3325

C8H9SO3Br 7.720,2360 0 7.720,2360

H2O 0 0,0073 0,0073

H2SO4 0 0,3559 0,3559

Total 7.720,5685 0.3632 7.720,9317

(34)

3.8 Dekanter 4 (DC – 204)

Tabel 3.8 Neraca Massa Dekanter 4 :

Komponen

Massa Masuk F16 (kg)

Massa Masuk F17 (kg) F18 (kg)

H2SO4 0,3559 0 0,3559

C8H9Br 0,3325 0 0,3325

C8H9SO3Br 7.720,2360 7.720,2360 0

H2O 0,0073 0 0,0073

Total 7.720,9317 7.720,2360 0.6956

7.720,9317

3.9Reaktor 2 (RE -202)

Tabel 3.9 Neraca Massa Reaktor 2 :

Komponen

Massa Masuk Massa Keluar

F22 (kg) F19 (kg) F21 (kg)

C8H9SO3Br 7.720,2360 0 1.554,0472

NaOH 0 1.863,5587 0

C8H7SO3Na 0 0 4.803,4694

H2O 0 1.863,5587 2.702,9474

NaBr 0 0 2.396,8892

Total 7.720,2360 3.727,1173 11.447,3534

(35)

3.10 Filter Press (FP-301)

Tabel 3.10 Neraca Massa Filter Press

Komponen Massa Masuk

F22 (kg)

C8H9SO3Br 1.554,0472 1.554,0472 0

C8H7SO3Na 4.803,4694 4.803,4694 0

H2O 2.702,9474 2.434,6527 270,2947

NaBr 2.396,8892 0 2.396,8892

Total 11.447,3534 8.780,1694 2.667,1840

11.447,3534

3.11 Dekanter 5 (DC-301)

Tabel 3.11 Neraca Massa Dekanter 5

F24 (kg)

C8H9SO3Br 1.554,0472 0 1.554,0472

C8H7SO3Na 4.803,4694 4.803,4694 0

H2O 2.434,6527 2.434,6527 0 Total 8.780,1694 7.236,6527 1.554,0472

8.780,1694

3.12 Evaporator (EV-301)

Tabel 3.12 Neraca Massa Evaporator

F26 (kg)

C8H7SO3Na 4.803,4694 4.803,4694 0

H2O 2.434,6527 96,0694 2.336,5833 Total 7.236,6527 4.889,5388 2.336,5833

(36)

3.13 Kristalizer (CR-301)

Tabel 3.13 Neraca Massa Kristalizer:

Komponen Massa Masuk

F27 (kg)

Massa Keluar F29 (kg)

H2O 96,0694 96,0694

C8H7SO3Na (s) 0 4.323,1225

C8H7SO3Na (l) 4.803,4694 480,3469

Total 4.889,5388 4.889,5388

3.14 Sentrifuse (CF-301)

Tabel 3.14 Neraca Massa Sentrifuse:

F29 (kg)

H2O 96,0694 0 96,0694

C8H7SO3Na (s) 4.323,1225 0 4.323,1225

C8H7SO3Na (l) 480,3469 480,3469 0

Total 4.889,5388 480,3469 4.419,1919

(37)

BAB IV NERACA ENERGI

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

4.1 Heater 1 (E-101)

Tabel 4.1 Neraca Energi heater 1 (E-101)

Komponen Alur masuk

(kJ/jam)

Alur keluar (kJ/jam)

Umpan 439.313,4842 -

Produk - 2.228.341,4182

Steam 1.789.027,9340 -

Total 2.228.341,4182 2.228.341,4182

4.2 Heater 2 (E-102)

Tabel 4.2 Neraca Energi pada heater 2 (E-102)

(kJ/jam)

Umpan 31087,4891 -

Produk - 68.760,3580

Steam 37.672,8689 -

Total 68.760,3580 68.760,3580

4.3 Reaktor 1 (R-201)

Tabel 4.3 Neraca Energi pada reaktor (RE-201)

Komponen Alur masuk

(J/jam)

Alur keluar (J/jam)

Umpan 2.297.101,7762 -

Produk - 2.358.622,9170

r ×Hr - 55.558,1100

steam 117.079,2507

(38)

4.4 Cooler (CO-201)

Tabel 4.4 Neraca Energi pada cooler (CO-201)

(kJ/jam)

Umpan 2.358.622,9170 -

Produk - 468.403,5004

Air pendingin - 1.890.219,4166

Total 2.358.622,9170 2.358.622,9170

4.5 Tangki Pencampur 2 (MT-201)

Tabel 4.5 Neraca Energi pada tangki pencampur (MT-201)

(kJ/jam)

Alur keluar (kJ/jam)

Umpan 471.673,3202 -

Produk - 470.219,1674

r ×Hr - -1.617,8771

Steam -3.072,0298 -

Total 468.601,2903 468.601,2903

4.6 Heater 3 (E-201)

(kJ/jam)

Umpan 53.472,2485 -

Produk - 534.722,4850

Steam 481.250,2365 -

Total 534.722,4850 534.722,4850

4.7 Heater 4 (E-301)

(kJ/jam)

Umpan 161.998,1523 -

Produk - 1.929.276,6332

Steam 1.767.278,4809 -

(39)

4.8 Reaktor (R-301)

Tabel 4.8 Neraca Energi pada reakor (RE-301)

(J/jam)

Umpan 2.463.999,1182 -

Produk - 1.127.114,6919

r ×Hr - -645.584,5610

steam -1.982.468,9872 -

Total 481.530,1309 481.530,1309

4.9 Evaporator (EV-301)

Tabel 4.9 Neraca Energi pada evaporator (EV-301)

(J/jam)

Umpan 902.959,2727 -

Produk - 624.131,9786

Uap - 732.340,5352

steam 453.513,2411 -

Total 1.356.472,5138 1.356.472,5138

4.10 Kristalizer (CR-301)

Tabel 4.10 Neraca Energi pada kristalizer (CR-310)

Komponen Alur masuk

(J/jam)

Umpan 6.241.131,9786 -

Produk - 144.493,5084

Panas Kristalisasi - 442,9965

Air Pendingin -480.081,4667 -

(40)

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

1. Tangki Penyimpanan 2 Bromo Etil Benzena (TT-101)

Fungsi : Menyimpan 2 bromo etil benzena untuk kebutuhan selama

30 hari

Bentuk :Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C

Jumlah : 2 unit

Kapasitas : 1.545,2866 m3 Kondisi penyimpanan:

- Temperatur : 30°C - Tekanan : 1 atm Kondisi Fisik :

Silinder

- Diameter : 8,5345 m - Tinggi : 25,6035 m - Tebal : 1 3/8 in

Tutup

2. Tangki Penyimpanan Metilen Klorida (TT-102)

Fungsi : Menyimpan metilen klorida untuk kebutuhan selama 5 jam

Bentuk :Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C

(41)

Kondisi penyimpanan: - Temperatur : 30°C - Tekanan : 1 atm Kondisi Fisik :

Silinder

- Diameter : 4,8977 m - Tinggi : 14,6933 m - Tebal : 5/8 in

Tutup

3. Tangki Penyimpanan SO3 Cair (TT-103)

Fungsi : Menyimpan SO3 cair untuk kebutuhan selama 30 hari

Bentuk :Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-240 grade S tipe 304 (18Cr-8Ni) Jumlah : 1 unit

Silinder

Tutup

(42)

4. Tangki Penyimpanan H2SO4 (TT-104)

Fungsi : Menyimpan H2SO4 cair untuk kebutuhan selama 30 hari

Bentuk :Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-240 grade S tipe 304 (18Cr - 8Ni) Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 0,1734 m3 Kondisi penyimpanan:

Silinder

Tutup

5. Tangki Penyimpanan NaOH 50% (TT-301)

Fungsi : Menyimpan NaOH 50%untuk kebutuhan selama 30 hari Bentuk :Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-167 grade 10 tipe 310 (25Cr-20Ni) Jumlah : 2 unit

(43)

Kondisi Fisik Silinder

- Diameter : 7,8227 m - Tinggi : 23,4683 m - Tebal : 1 in Tutup

- Diameter : 7,8227 m - Tinggi : 1,9556 m - Tebal : 1 in

6. Gudang Penyimpanan Produk Akhir (TT-401)

Fungsi : Menyimpan produk akhir untuk kebutuhan selama 15 hari Bentuk bangunan : Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap

Bahan konstruksi : Beton

Jumlah : 1 unit

- Panjang : 19,5048 m - Lebar : 13,0032 m - Tinggi : 6,5016 m

7. Tangki Pencampur 1 (MT-101)

Fungsi : Mencampur C8H9Br dengan pelarut CH2Cl2

Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C

(44)

Kondisi Operasi - Temperatur : 30°C - Tekanan : 1 atm Kondisi fisik

Silinder

Tutup

- Diameter : 3,5804 m - Tinggi : 0,8951m - Tebal : 1/4 in

Pengaduk

- Jenis : turbin impeller daun enam - Jumlah baffle : 4 buah

- Diameter : 1,1934 m - Daya motor : 0,1 hp

8. Tangki Pencampur 2 (MT-201)

Fungsi : Mencampur keluaran reaktor (RE-201) dengan H2O

Jumlah : 1 unit Kapasitas : 62,3019 m3 Kondisi Operasi

- Temperatur : 30°C - Tekanan : 1 atm Kondisi fisik

Silinder

(45)

- Tebal : 1/4 in

Tutup

Pengaduk

- Diameter : 1,2082 m - Daya motor : 0,1 hp Jaket Pendingin

9. Tangki Pencampur 3 (MT-202)

Fungsi : Mencampur keluaran lapisan atas decanter (DC-203)

dengan H2SO4

Silinder

(46)

Tutup

Pengaduk

- Diameter : 0,5369 m - Daya motor : 1/4 hp

10.Reaktor 1 (RE-201)

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi sulfonasi Jenis : Reaktor pipa lapisan tipis

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-240 grade M tipe 316 Kapasitas cair : 0,0716 m3

Kondisi Operasi : Temperatur : 50 oC

Tekanan : 1 atm = 14,696 psi Kondisi Fisik :

Tinggi shell : 20,4711 m Tebal shell dan closure : 1/4 in

Diameter tube : 60 mm Jumlah tube : 45 buah

Pitch : 2,75 in, square pitch rotated

11.Reaktor 2 (RE-301)

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi pembentukan sodium stirena sulfonat

Jenis : Continuous Stirred Tank Reactor

(47)

Bahan Konstruksi : Stainless Steel SA-240 grade S tipe 304 Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 16,8286 m3 Kondisi Operasi

Silinder

Tutup

Pengaduk

- Jenis : Turbin impeller daun enam - Jumlah baffle : 4 buah

- Diameter : 0,8793 m - Daya motor : 0,1 hp Jaket Pendingin

(48)

12.Dekanter 1 (DC-201)

Fungsi : Memisahkan fasa organik dan anorganik berdasarkan perbedaan densitas

Bentuk : Horizontal silinder

Bahan : Carbon steel SA-285 grade C Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 9,6691 m3 Kondisi operasi

- Temperatur : 30 0C - Tekanan : 1 atm Kondisi Fisik

Silinder

Tutup

(49)

13.Dekanter 2 (DC-202)

Silinder

Tutup

14.Dekanter 3 (DC-203)

(50)

Silinder

Tutup

15.Dekanter 4 (DC-204)

Silinder

Tutup

- Diameter : 1,1742 m - Tinggi : 0,2935 m

- Tebal

16.Dekanter 5 (DC-301)

(51)

perbedaan densitas Bentuk : Horizontal silinder

Silinder

Tutup

17.Evaporator (EV-301)

Fungsi : Menghilangkan air dari campuran dekanter (DC-301) sebelum dimasukkan ke kristalizer (CR-301)

Jenis : 1-2 shell and tube exchanger

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 7.236,1222 kg/jam Diameter tube : 3/4 in

Jenis tube : 18 BWG Panjang tube : 12 ft

Pitch (PT) : 1 in triangular pitch

(52)

18.Filter Press (FP-301)

Fungsi : Memisahkan padatan dari hidrolisat Jenis : Plate and frame filter press

Bahan Konstruksi : Carbon Steel Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi

- Temperatur : 75°C - Tekanan : 1 atm Luas penyaringan : 59,1464 m2 Jumlah plate : 60

19.Kristalizer (CR-301)

Fungsi : Tempat terbentuknya kristal asetanilida Jenis : Continous Stired Tank Crystallizer (CSTC) Bahan Konstruksi : Low-alloy SA-204 grade C

Silinder

Tutup

Pengaduk

(53)

- Jumlah baffle : 4 buah - Diameter : 0,4566m - Daya motor : 2 1/4 hp

20.Sentrifuse (CF-301)

Fungsi : memisahkan Kristal sodium stirena sulfonat dari mother

liquor

Jenis : Knife – discharge bowl centrifuge Kondisi Operasi

- Temperatur : 50°C - Tekanan : 1 atm Kecepatan sudut : 1200 rpm Diameter bowl (d) : 36 in = 0,9144 m Daya motor : 30 hp = 22,38 Kw Waktu tinggal : 3600 s (1 jam)

21.Screw Conveyer (SC-301)

Fungsi : Mengangkut bahan asetanilida padat menuju rotary dryer Jenis : horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi : carbon steel Kapasitas : 5,3030 ton/jam Kondisi Operasi

- Temperatur : 30°C - Tekanan : 1 atm Daya motor : 0,5 Hp

22.Continuous Through Circulation Cooler (CC–01)

Fungsi : mendinginkan produk kristal sodium stirena sulfonat sebelum dimasukkan ke silo dengan menggunakan udara

pendingin

(54)

Kapasitas : 5,3030 ton/jam Tinggi, Z : 7,62 m

Lebar : 0,1778 m Kecepatan, V : 1,143 m/s Ukuran bucke : (6  4  4¼) in Jarak antar bucket : 12 in = 0,305 m

Daya, P : 1 hp

Jumlah blower : 1 buah

Jenis blower : blower sentrifugal Daya blower : 2,5 hp

22.Bucket Elevator (BE-301)

Fungsi : mengangkut produk dari cooler conveyer ke silo Bentuk : Centrifugal-discharge spaced buckets

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi

- Temperatur : 30°C - Tekanan : 1 atm Tinggi elevator : 7,62 m

Ukuran bucket : (6 x 4 x 4¼) in Jarak antar bucket : 0,305 m Kecepatan bucket : 1,143 m/s Kecepatan putaran : 43 rpm Lebar belt : 17,78 cm Daya motor : 2,5 hp

23.Silo (SL-301)

Fungsi : Menyimpan produk selama 1 hari

Jenis : Silinder tegak dengan conical bottom head Kondisi Operasi

(55)

Tinggi silo : 12,3516 m Diameter silo : 4,1172 m Tebal shell : 1/4 in

24.Belt Conveyer (BC-301)

Fungsi : Mengangkut produk dari unit pengantongan ke gudang

Jenis : Troughed belton 20o idlers Kapasitas : 4.861,1111 kg/jam

Spesifikasi belt conveyor

a. Belt width : 24 in b. Cross sectional area of load :0,33 ft2 c. Belt plies :4 -7 lapis

d. Maximum lump size : - size material 80% under 4,5 in -unsize material, not over 20% 8,0 in e. Belt speed :300 ft/min - 400 ft/min

f. Horse power :1,5 hp g. Panjang belt :38 ft

25. Heater (E-101)

Fungsi : Menaikkan temperatur sebelum campuran bahan dimasukkan ke reaktor (RE-201) Jenis : 1-2 shell and tube exchanger

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 70.967,66879 kg/jam

Diameter tube : 1 in

Jenis tube : 18 BWG

Panjang tube : 12 ft

Pitch (PT) : 1 1/4 in triangular pitch

Jumlah tube : 86

(56)

26. Heater (E-102)

Fungsi : Menaikkan temperatur SO3 sebelum

dimasukkan ke reaktor (RE-201)

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger

Jumlah : 1 unit

Dipakai : pipa 4 x 3 in IPS, 12 ft hairpin

Panjang pipa : 9,979 ft

Jumlah hairpin : 1

27. Heater (E-201)

Fungsi : Menaikkan temperatur C8H9SO3Br

sebelum dimasukkan ke reaktor (RE-301)

Jenis : Double Pipe Heat Exchanger

Jumlah : 1 unit

Dipakai : pipa 4 x 3 in IPS, 12 ft hairpin

Panjang pipa : 21,0153 ft

Jumlah hairpin : 2

28. Heater (E-202)

Fungsi : Menaikkan temperatur larutan NaOH sebelum dimasukkan ke reaktor (RE-301) Jenis : 1-2 shell and tube exchanger

Jumlah : 1 unit

Diameter tube : 1 in

(57)

Jumlah tube : 16

Diameter shell : 8 in

29. Cooler (CO-201)

Fungsi : Menurunkan temperatur campuran bahan

keluaran reaktor I sebelum dimasukkan ke

mixer 2

Jenis : 1-2 shell and tube exchanger

Jumlah : 1 unit

Diameter tube : 3/4 in

Pitch (PT) : 15/16 in triangular pitch

Jumlah tube : 1200

Diameter shell : 37 in

30. Pompa (J-101)

Fungsi : Memompa C8H9Br dari tangki

penyimpanan C8H9Br ke tangki pencampur

(MT-101)

Jenis : Pompa sentrifugal

Bahan Konstruksi : commercial steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 0,0351 ft3/s Daya motor : 0,75 hP

31. Pompa (J-102)

Fungsi : Memompa CH2Cl2 dari tangki penyimpanan

CH2Cl2 ke tangki pencampur (MT-101)

(58)

Jumlah : 1 unit Kapasitas : 0,4558 ft3/s

Daya motor : 5 hP

32. Pompa (J-103)

Fungsi : Memompa larutan dari tangki pencampur (MT-101) ke reaktor (RE-201)

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 0,4909 ft3/s

Daya motor : 3,5 hP

33. Pompa (J-104)

Fungsi : Memompa larutan SO3 dari tangki

penyimpanan SO3 ke reaktor (RE-201)

Jumlah : 1 unit

Daya motor : 0,5 hP

34. Pompa (J-105)

Fungsi : Memompa larutan H2SO4 dari tangki

penyimpanan H2SO4 ke reaktor (RE-301)

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 1,9687 x 10-6 ft3/s

Daya motor : 0,1 hp

(59)

Fungsi : Memompa larutan hasil reaksi dari reaktor (RE-210) ke tangki pencampur (MT-201)

Bahan Konstruksi : Commercial steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 0,4283ft3/s

Daya motor : 3,5 hP

36. Pompa (J-202)

Fungsi : Memompa larutan hasil reaksi dari tangki pencampur (MT-201) ke dekanter (DC-201)

Jumlah : 1 unit

37. Pompa (J-203)

Fungsi : Memompa keluaran hasil atas dekanter (DC-201) ke dekanter (DC-202)

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 0,4781 ft3/s Daya motor : 3 hP

38. Pompa (J-204)

Fungsi : Memompa CH2Cl2 recycle dari dekanter

(DC-202) ke mix point

(60)

Daya motor : 1,5 hP

39. Pompa (J-205)

Fungsi : Memompa lapisan bawah dari dekanter (DC-202) ke UPL

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 0,0006 ft3/s Daya motor : 0,1 hp

40. Pompa (J-206)

Fungsi : Memompa keluaran lapisan bawah dekanter (DC-201) ke dekanter (DC-203)

Jumlah : 1 unit

41. Pompa (J-207)

Fungsi : Memompa keluaran lapisan bawah dekanter (DC-203) ke UPL

Jumlah : 1 unit

(61)

42. Pompa (J-208)

Fungsi : Memompa keluaran lapisan atas dekanter (DC-203) ke tangki pencampur (MT-202) Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit

43. Pompa (J-209)

Fungsi : Memompa keluaran tangki pencampur (MT-202) ke dekanter (DC-204) Jenis : Pompa sentrifugal

Jumlah : 1 unit

Daya motor : 0,5 hp

44. Pompa (J-210)

Jenis : Pompa sentrifugal Bahan Konstruksi : Commercial steel

Jumlah : 1 unit

Kapasitas : 3,8867x10-6 ft3/s Daya motor : 0,1 hP

45. Pompa (J-211)

Fungsi : Memompa keluaran lapisan atas dekanter (DC-204) ke reactor (RE-301)

(62)

Daya motor : 0,5 hP

46. Pompa (J-212)

Fungsi : Memompa larutan NaOH 50% dari tangki penyimpanan ke reaktor (RE-301)

Jumlah : 1 unit

Daya motor : 0,5 hP

47. Pompa (J-301)

Fungsi : Memompa keluaran reaktor (RE-301) ke

filter press (RE-301)

Jumlah : 1 unit

48. Pompa (J-302)

Fungsi : Memompa keluaran filter press ke decanter V

Jumlah : 1 unit

(63)

49. Pompa (J-303)

Fungsi : Memompa keluaran lapisan atas dekanter (DC-301) ke evaporator

Jumlah : 1 unit

50. Pompa (J-304)

Jumlah : 1 unit

51. Pompa (J-305)

Fungsi : Memompa keluaran evaporator ke kristalizer

Jumlah : 1 unit

52. Pompa (J-306)

Fungsi : Memompa keluaran mother liquor C8H7SO3Na dari sentrifuse ke UPL

(64)

Jumlah : 1 unit

Daya motor : 0,1 hp

53. Pompa (J-307)

Fungsi : Memompa keluaran NaBr dari filter press

ke UPL

Jenis : Rotary Pump Bahan Konstruksi : Commercial steel

Jumlah : 1 unit

54. Pompa (J-308)

Fungsi : Memompa keluaran kristalizer ke sentrifuse

Jenis : Rotary Pump Bahan Konstruksi : Commercial steel

Jumlah : 1 unit

(65)

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.

(66)

Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah:

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 lainnya.

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.

(67)

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

5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses

Alat-alat kontrol yang biasa dipakai pada peralatan proses antara lain : 1. Untuk variabel temperatur:

a. Temperature Controller (TC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk melakukan pengendalian temperatur suatu alat.

b. Temperature Indicator Controller (TIC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati temperatur dari suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.

c. Temperature Indicator Recorder Controller (TIRC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati dan mengendalikan temperatur dari suatu alat. TIRC dilengkapi dengan recorder untuk merekam, menyimpan dan menampilkan kembali semua perubahan temperatur yang terjadi dalam alat untuk jangka waktu tertentu.

2. Untuk variabel tinggi permukaan cairan

a. Level Controller (LC) adalah instumentasi yang digunakan untuk mengendalikan ketinggian cairan dalam suatu alat.

b. Level Indicator Contoller (LIC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati ketinggian cairan dalam suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.

(68)

menyimpan dan menampilkan kembali semua perubahan ketinggian cairan yang terjadi dalam alat untuk jangka waktu tertentu.

3. Untuk variabel tekanan

a. Pressure Controller (PC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengendalikan tekanan operasi suatu alat

b. Pressure Indicator Controller (PIC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati tekanan operasi suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.

c. Pressure Indicator Recorder Controller (PIRC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati dan mengendalikan tekanan dari suatu alat. PIRC dilengkapi dengan recorder untuk merekam, menyimpan dan menampilkan kembali semua perubahan tekanan yang terjadi dalam alat untuk jangka waktu tertentu.

4. Untuk variabel aliran cairan

a. Flow Controller (PC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengendalikan laju alir larutan suatu alat

b. Flow Indicator Controller (PIC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati laju alir aliran yang masuk atau keluar dari suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.

c. Flow Indicator Recorder Controller (FIRC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati dan mengendalikan laju aliran dari suatu alat. PIRC dilengkapi dengan recorder untuk merekam, menyimpan dan menampilkan kembali semua perubahan laju aliran yang terjadi dalam alat untuk jangka waktu tertentu.

Hal-hal yang di