PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN PHTHALIC ACID ANHYDRIDE DENGAN METODE
OKSIDASI ORTHO XYLENE DENGAN KAPASITAS
120.000 TON/ TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
NIM. 050425012
FREDDY RHAPAEL J. SINAGA
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
LEMBAR PENGESAHAN
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN PHATHALIC ACID ANHYDRIDE DENGAN METODE OKSIDASI OTRHO XYLENE
DENGAN KAPASITAS 120.000 TON / TAHUN
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
NIM : 050425012 FREDDY R. J. SINAGA
Telah diperiksa/disetujui :
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Dr. Ir. Fatimah, MT
NIP : 132 095 301 NIP : 132 126 839
Ir. Hamidah Harahap, MSc
Diketahui, Koordinator Tugas Akhir
NIP : 132 126 842 Dr.Eng. Ir. Irvan, MSi
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur Penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah
memberikan kesehatan, kemampuan dan kesabaran kepada Penulis sehingga dapat
menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Pra Rancangan
Pabrik Pembuatan Phthalic Acid Anhydride Dengan Metoda Oksidasi Ortho Xylene Dengan Kapasitas 120.000 Ton/Tahun”.
Tugas Akhir ini ditulis untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian
Sarjana Teknik di Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara.
Penulis berterima kasih kepada Orang Tua Penulis atas doa, bimbingan dan
materi yang diberikan hingga saat ini, Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini
Penulis juga mengucapkan banyak terimah kasih kepada berbagai pihak atas
banyaknya menerima bantuan, bimbingan dan fasilitas yaitu:
1.
Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, selaku Dosen Pembimbing I yang telah banyak
memberikan waktu dan tenaga dalam memberikan masukan, arahan dan
bimbingan selama menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2.
Ibu Hamidah Harahap, ST., MSc, selaku Dosen Pembimbing II yang telah
banyak memberikan waktu dan tenaga memberikan masukan, arahan dan
bimbingan selama menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3.
Ibu Ir. Renita manurung, MT, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia,
Universitas Sumatera Utara.
4.
Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MSi, selaku Koordinator Tugas Akhir yang telah
memberikan bimbingan dan masukan kepada Penulis dalam penyelesaian
Tugas Akhir ini.
5.
Staf Pengajar Departemen Teknik Kimia atas ilmu yang diberikan kepada
Penulis sehingga Penulis dapat mengerjakan Tugas Akhir ini.
6.
Para Pegawai Departemen Teknik Kimia atas bantuan dan kemudahan
administratif yang diberikan.
Penulis menyadari Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan dikarenakan
keterbatasan pengetahuan dan pengalaman Penulis, untuk itu Penulis
mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga Tugas Akhir ini bisa
bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Juli 2009
Penulis,
INTI SARI
Pabrik pembuatan phthalic acid anhydride yang diperoleh dengan mengoksidasi ortho
xylene ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas 120.000 ton/tahun dengan 330 hari kerja
dalam 1 (satu) tahun. Di mana ortho xylene dari unit vapourizer fase uap dialirkan bersama dengan udara ke unit furnance untuk dipanaskan hingga temperatur 350o
Pada unit reaktor reaksi ortho xylene dengan udara akan membentuk phthalic acid dan air. Kemudian phthalic acid dan air didinginkan sampai 150
C dengan tekanan 2,2 bar agar kondisi kedua bahan homogen, sehingga tercapai konversi reaksi yang semaksimal mungkin pada saat reaksi oksidasi berlangsung di reaktor.
o
Lokasi pabrik direncanakan berada di daerah Labuhan, Provinsi Sumatera Utara, yang merupakan hilir sungai Deli dengan luas tanah yang dibutuhkan adalah 17.545 m
C pada kondensor parsial, sehingga akan lebih mudah dipisahkan pada unit knock out drum. Phthalic acid selanjutnya dialirkan ke
spray dryer untuk menurunkan temperaturnya dan membentuk kristal. Kemurnian produk keluaran
dari spray dryer dan masuk ke silo adalah 99,8 %.
Jumlah tenaga kerja yang di butuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 114 orang dan bentuk badan usaha yang direncanakan adalah perseroan terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis.
2
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi Phthalic Acid Anhydride, adalah :
• Total modal investasi : Rp.909.708.681.209,-
• Biaya Produksi : Rp. 179.368.186.100,-
• Hasil penjualan/ tahun : Rp. 1.182.000.004.000,-
• Laba Bersih : Rp. 701.859.772.600,-
• Profit Margin : 84,83 %
• Break Even Point (BEP) : 11,05 %
• Return of Investment (ROI) : 77,19 %
• Pay Out Time (POT) : 1,29 tahun
• Internal Rate of Return (IRR) : 87,59 %
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
KATA PENGANTAR ...i
INTI SARI ... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ...vii
DAFTAR TABEL ... viii
BAB I PENDAHULUAN ... I-1
1.1. Latar Belakang ... I-1
1.2. Rumusan Masalah ... I-2
1.3. Tujuan Perancangan ... I-2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1
2.1. Phthalic Acid Anhydride (1,2-benzenedicarboxylic anhydride) ... II-1
2.2. Ortho Xylene (1,2-Dimethylbenzene) ... II-2
2.3. Sifat Kimia dan Fisika ... II-3
2.4. Proses Pembuatan Phthalic Acid AnhydrideII-6 ... II-4
2.5. Pemilihan Proses ... II-5
2.6. Deskripsi Proses ... II-6
2.6.1 Proses Persiapan Bahan Baku... II-6
2.6.2 Proses Reaksi Pembentukan Phthalic Acid ... II-7
2.6.3 Proses pemisahan Phthalic Acid ... II-7
2.6.4 Proses Pengeringan Phthalic Acid ... II-8
BAB III NERACA MASSA ... III-1
BAB IV NERACA ENERGI ... 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 Pabrik ... VI-13
BAB VII UTILITAS... VII-1
7.2. Unit Pengolahan Air ... VII-3
7.3. Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-9
7.4. Kebutuhan Listrik ... VII-9
7.5. Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-11
7.6. Unit Pengolahan Limbah... VII-11
7.7. Spesifikasi Peralatan Utilitas ... VII-15
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1
8.1. Lokasi Pabrik ... VIII-1
8.2. Tata Letak Pabrik ... VIII-4
8.3. Perincian Luas Tanah ... VIII-6
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ... IX-1
9.1. Organisasi Perusahaan ... IX-1
9.2. Manajemen Perusahaan... IX-3
9.3. Bentuk Hukum Badan Usaha ... IX-5
9.4. Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab... IX-6
9.5. Tenaga Kerja dan Jam Kerja ... IX-9
9.6. Sistem Penggajian ... IX-12
9.7. Kesejahteraan Karyawan ... IX-13
BAB X
EKONOMI DAN PEMBIAYAAN ... X-1
10.1. Modal Investasi ... X-1
10.2. Biaya Produksi Total ... X-4
10.3. Total Penjualan ... X-6
10.4. Perkiraan Rugi/Laba Usaha ... X-6
10.5. Analisa Aspek Ekonomi ... X-6
BAB XI KESIMPULAN ... XI-1
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbandingan proses pembuatan phthalic acid anhydride... II-6
Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Reaktor ...III-1
Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Knock Out Drum ...III-2
Tabel 4.1 Neraca Panas Pada Vapourizer ... IV-1
Tabel 4.2 Neraca Panas Pada Furnace ... IV-1
Tabel 4.3 Neraca Panas Pada Reaktor ... IV-2
Tabel 4.4 Neraca Panas Pada Kondensor Parsial ... IV-2
Tabel 4.5 Neraca Panas Pada Spray Dryer ... IV-3
Tabel 6.1 Daftar Penggunaan Instrumentasi... VI-9
Tabel 7.1 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat ... VII-1
Tabel 7.2 Kualitas Air Sungai Deli ... VII-3
Tabel 7.3 Perincian Kebutuhan Listrik Pada Unit Proses ... VII-9
Tabel 7.4 Perincian Kebutuhan Listrik Pada Unit Utilitas ... VII-10
Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik Untuk Pabrik ... VII-10
Tabel 8.1 Perincian Luas Bangunan ... VIII-7
Tabel 8.2 Keterangan Gambar ... VIII-8
Tabel 9.1 Jumlah Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikan ... IX-10
Tabel 9.2 Pembagian Kerja Shift Tiap Regu ... IX-12
Tabel 9.3 Gaji Karyawan ... IX-12
Tabel 10.1 Modal Investasi Tetap ... X-3
Tabel 10.2 Modal Kerja ... X-4
Tabel 10.3 Biaya Tetap ... X-5
Tabel 10.4 Biaya Variabel ... X-5
Tabel LA.1 Neraca massa pada reaktor ... LA-4
Tabel LA.2 Neraca massa pada knock out drum ... LA-7
Tabel LB.1 Perhitungan panas masuk, Q
1Tabel LB.2 Perhitungan panas keluar, Q
pada Vapourizer ... LB-6
3Tabel LB.3 Neraca panas pada Vapourizer ... LB-8
dari Vapourizer ... LB-7
Tabel LB.5 Perhitungan panas keluar, Q
4Tabel LB.6 Perhitungan panas keluar, Q
dari furnace ...LB-10
5Tabel LB.7 Neraca panas pada furnace ...LB-11
dari furnace ...LB-10
Tabel LB.8 Perhitungan panas keluar, Q
6Tabel LB.9 Neraca panas pada reaktor...LB-15
dari reaktor...LB-14
Tabel LB.10 Perhitungan panas keluar, Q
7Tabel LB.11 Neraca panas pada kondensor parsial ...LB-18
dari kondensor parsial ...LB-17
Tabel LB.12 Perhitungan panas masuk, Q
9Tabel LB.13 Perhitungan panas keluar, Q
pada spray dryer ...LB-19
11Tabel LB.14 Neraca panas pada spray dryer...LB-20
dari spray dryer ...LB-20
INTI SARI
Pabrik pembuatan phthalic acid anhydride yang diperoleh dengan mengoksidasi ortho
xylene ini direncanakan berproduksi dengan kapasitas 120.000 ton/tahun dengan 330 hari kerja
dalam 1 (satu) tahun. Di mana ortho xylene dari unit vapourizer fase uap dialirkan bersama dengan udara ke unit furnance untuk dipanaskan hingga temperatur 350o
Pada unit reaktor reaksi ortho xylene dengan udara akan membentuk phthalic acid dan air. Kemudian phthalic acid dan air didinginkan sampai 150
C dengan tekanan 2,2 bar agar kondisi kedua bahan homogen, sehingga tercapai konversi reaksi yang semaksimal mungkin pada saat reaksi oksidasi berlangsung di reaktor.
o
Lokasi pabrik direncanakan berada di daerah Labuhan, Provinsi Sumatera Utara, yang merupakan hilir sungai Deli dengan luas tanah yang dibutuhkan adalah 17.545 m
C pada kondensor parsial, sehingga akan lebih mudah dipisahkan pada unit knock out drum. Phthalic acid selanjutnya dialirkan ke
spray dryer untuk menurunkan temperaturnya dan membentuk kristal. Kemurnian produk keluaran
dari spray dryer dan masuk ke silo adalah 99,8 %.
Jumlah tenaga kerja yang di butuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 114 orang dan bentuk badan usaha yang direncanakan adalah perseroan terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis.
2
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi Phthalic Acid Anhydride, adalah :
• Total modal investasi : Rp.909.708.681.209,-
• Biaya Produksi : Rp. 179.368.186.100,-
• Hasil penjualan/ tahun : Rp. 1.182.000.004.000,-
• Laba Bersih : Rp. 701.859.772.600,-
• Profit Margin : 84,83 %
• Break Even Point (BEP) : 11,05 %
• Return of Investment (ROI) : 77,19 %
• Pay Out Time (POT) : 1,29 tahun
• Internal Rate of Return (IRR) : 87,59 %
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Industri kimia merupakan salah satu sektor yang masih banyak mengimpor bahan baku guna memenuhi kebutuhan dalam negeri. Salah satu bahan kimia yang saat ini masih banyak diimpor adalah phthalic acid anhydride (C8H4O3
Perkembangan kebutuhan phthalic acid anhydride di Indonesia dari tahun ke tahun dapat dilihat pada tabel 1-1 berikut ini.
). Kebutuhan akan bahan ini cenderung meningkat seiring meningkatnya perkembangan industri yang menggunakan bahan baku phthalic
acid anhydride, antara lain industri pembuatan plastik (65%), sebagai polyester resin (17%), alkyd resin (17%), sebagai polyster polyols, isotonic anhydride, intermedit pada industri zat warna, dan
industri farmasi (10%). (UNEP, 2007).
Tabel 1-1 Kebutuhan Phthalic Acid Anhydride di Indonesia
Tahun Kebutuhan (Ton/tahun)
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
43.920 54.600 65.500 77.700 89.500 98.800 102.100 115.000
Sumber : Badan Pusat Statistik. (1999-2006).
Indonesia pada saat ini masih mengimpor phthalic acid anhydride dari negara-negara lain, seperti Jepang, Meksiko, Taiwan, Thailand, Amerika Serikat, Inggris, Perancis, dan Jerman.
Berdasarkan data di atas dapat disimpulkan bahwa industri-industri dalam negeri yang menggunakan phthalic acid anhydride sebagai bahan bakunya sangat bergantung pada pasokan dari luar negeri.
1.2. Rumusan Masalah
Perlunya pemikiran dan pertimbangan akan pentingnya keberadaan suatu industri yang mampu memenuhi kebutuhan phthalic acid anhydride dalam negeri maka dibuatlah pra rancangan pabrik pembuatan phthalic acid anhydride yang nantinya diharapkan dapat menekan ongkos produksi bagi industri-industri pengguna (industri hilir).
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Phthalic Acid Anhydride (1,2-benzenedicarboxylic anhydride)
Phthalic acid anhydride pertama kali ditemukan oleh Laurent pada tahun 1836 dengan
reaksi oksidasi katalitis ortho xylene atau naphthalene (proses Gibbs). C8H10 + 4.5 O2→ C6H4(CO)2O + 2 H2O + 2CO
C
2
6H4(CH3)2 + 3 O2→ C6H4(CO)2O + 3 H2O
Gambar 2.1. Struktur atom phthalic acid anhydride
Phthalic acid anhydride adalah padatan tidak berwarna (kristal) yang terdiri dari campuran
organik dengan rumus kimia C8H4O3, terutama digunakan sebagai bahan baku pada industri pembuatan plastik. Phthalic acid anhydride bersifat stabil, mudah terbakar, juga bersifat
hydrolysis dan alcoholysis, di mana jika dihidrolisis dengan air panas akan menghasilkan ortho phthalic. Reaksi ini merupakan reaksi reversible, di mana phthalic acid anhydride akan terbentuk
kembali dengan pemanasan hingga 1800C. Reaksi alcoholysis adalah dasar pembentukan phthalate
esters yang secara luas telah digunakan pada proses plasticizers. Pada tahun 1980-an kira-kira
6.5×109
C
kg jenis ester telah diproduksi di dunia dan semakin meningkat setiap tahunnya. Proses dimulai dengan mereaksikan phthalic acid anhydride dengan alkohol.
6H4(CO)2O + ROH → C6H4(CO2H)CO2 Reaksi berikutnya adalah reaksi esterifikasi dengan air sebagai produk samping.
R
C6H4(CO2H)CO2R + ROH C6H4(CO2R)2 + H2
Produk utama dari reaksi ini adalah bis (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP), yang merupakan bahan baku pada pembuatan polyvinyl chloride. Pada proses pembuatan plastik, ester ini ditambahkan untuk meningkatkan fleksibilitasnya tanpa mengurangi kekuatan plastik tersebut.
(www.wikipedia.com, 2008).
O
Industri lain yang menggunakan phthalic acid anhydride sebagai bahan baku adalah industri cat dan pernis. Di mana alkyd resin dihasilkan dengan mereaksikan phthalic acid anhydride dengan minyak dammar (CARB, 2000).
Ortho xylene adalah salah satu isomer xylene selain meta xylene dan para xylene yang
merupakan kelompok derivat persenyawaan benzene, dimethylbenzene.
Gambar 2.2. Struktur atom xylene
Ortho xylene, sama seperti isomernya yang lain, berwujud cairan tidak berwarna dengan
aroma manis dengan rumus kimia C8H10. Banyak digunakan sebagai pelarut dalam industri resin, cat dan pernis, lem, karet, sebagai osilator kristal, parfum, farmasi, kulit dan insektisida. Ortho
xylene sangat mudah menguap, bersifat racun, mudah terbakar, dan banyak berikatan dengan
bensin. Selain itu, pada konsentrasi tertentu ortho xylene merupakan pelarut bagi beberapa jenis plastik, karet dan berbagai polimer lain. Ortho xylene terbentuk secara alami bersamaan dengan pembentukan minyak bumi seperti minyak tanah, ter kayu, dan aspal cair. Ortho xylene juga terbentuk dari hasil pembakaran, kebakaran hutan dan asap pabrik merupakan sumber penghasil
ortho xylene dalam jumlah yang cukup besar. Ortho xylene merupakan produk antara dalam
banyak industri bahan kimia. Salah satu industri yang menggunakan ortho xylene sebagai bahan bakunya adalah industri pembuatan phthalic acid anhydride, di mana ortho xylene dioksidasi dengan bantuan katalis vanadium pentoxide. Sifat toxic pada ortho xylene menyebabkan iritasi pada mata, hidung dan kerongkongan
2.3. Sifat Fisika dan Kimia
2.3.1. Phthalic Acid Anhydride
- Fasa : padat
- Berat molekul : 148 gr/mol
- Titik didih : 295 0
- Melting point : 131 C 0
- Densitas : 1,53 gr/cm
C
- Flash point : 152 3
0
- Kelarutan : larut dalam 162 bagian air, 125 bagian carbon disulfide, larut
sempurna dalam benzene panas C
- Kemurnian : 99,9 %
2.3.2. Ortho Xylene
- Fasa : cair
- Berat molekul : 106 gr/mol
- Titik didih : 144 0
- Melting point : -25 C 0
- Densitas : 0,88 gr/mL
C
- Viskositas : 812 cP pada 20 0
- Flash point : 17
C 0
- Specific gavity : 0,7894 C
- Specific heat : 2510,4 J/kg 0
- Panas pembentukan : 2005,8 kJ/mol
K
- Tekanan Uap : 4,4 kPa
- Temperatur kritis : 235,2 0
- Tekanan kritis : 4760 kPa
C
- Kelarutan : larut dalam air, alkohol, ether, aseton dan benzene
- Kemurnian : > 98 %
2.3.2. Oksigen
- Fasa : gas
- Berat molekul : 32 gr/mol
- Titik didih : -182,95 0
- Melting point : -218,79 C 0
- Densitas : 1,429 gr/mL
C
- Specific heat : 0,8 g/100 mL air
- Panas pembentukan : 0,444 kJ/mol
- Panas penguapan : 6,82 kJ/mol
- Temperatur kritis : 154 0
- Tekanan kritis : 5,043 Mpa
K
2.4. Proses Pembuatan Phthalic Acid Anhydride
Proses pembuatan phthalic acid anhydride yang dikenal pada saat ini ada dua jenis, yaitu : 2.4.1. Pembuatan phthalic acid anhydride dengan proses oksidasi naphthalene
Bahan baku naphthalene dipanaskan dengan heater hingga temperatur 500 0
2 C
C dan tekanan 3,2 bar untuk diumpankan ke reaktor. Reaksi yang terjadi adalah :
V2O5
Reaksi oksidasi naphthalene berlangsung pada temperatur 500 0
2.4.2. Pembuatan phthalic acid anhydride dengan proses oksidasi ortho xylene.
C dan tekanan 3,2 bar membentuk phthalic acid, air dan karbondioksida. Crude phthalic acid yang dihasilkan dari reaktor ini didinginkan dalam cooler yang selanjutnya dialirkan menuju flash drum untuk memisahkan karbondioksida. Crude phthalic acid yang masih mengandung air selanjutnya dimurnikan di dalam kolom destilasi. Phthalic acid anhydride yang merupakan produk bawah kolom destilasi mempunyai kemurnian sebesar 97,8 % sedangkan air merupakan produk atas kolom destilasi. (Diaoye, 2007).
Bahan baku ortho xylene dengan temperatur 30 0C dan tekanan 1,013 bar dari tangki
penyimpanan ortho xylene dipompakan ke vapuorizer untuk menguapkan ortho xylene
pada temperatur 150 0C dan tekanan 1,4 bar untuk kemudian dipompakan ke furnace
untuk dipanaskan hingga temperatur 350 0 Udara pada temperatur 30
C dan tekanan 2,2 bar. 0
C dan tekanan 1,013 bar dialirkan dengan kompresor ke
furnace untuk dipanaskan hingga temperatur 350 0
Uap ortho xylene dan udara diumpankan ke reaktor dengan kondisi operasi temperatur 350
C dan tekanan 2,2 bar.
0
C, tekanan 2,2 bar dan konversi 99 % dengan reaksi sebagai berikut :
C8H10 + 3 O2 C8H4O3 + 3 H2O
Panas reaksi dari reaktor disirkulasi dengan air pendingin untuk menjaga reactor dalam kondisi isothermic. Produk dari reaktor berupa uap phthalic acid, oksigen sisa, nitrogen dan air didinginkan pada kondensor parsial dan selanjutnya dialirkan ke knock out drum.
Phthalic acid selanjutnya dialirkan ke spray dryer dengan kemurnian 99,8 % (UNEP, 2007).
2.5. Pemilihan Proses
Perbandingan kedua jenis proses yang ada diperlihatkan pada tabel 2-1 berikut ini.
Tabel 2-1 Perbandingan proses pembuatan phthalic acid anhydride
Oksidasi Naphthalene* Oksidasi Ortho xylene**
Bahan baku : Naphthalene dan udara Bahan baku : Ortho xylene dan udara
Konversi : 85 % Konversi : 99 %
Kemurnian : 97,8 % Kemurnian : 99,8 %
Proses menghasilkan karbondioksida Proses tidak menghasilkan karbondioksida
V2O5
Berdasarkan data pada tabel 2-1 di atas maka pada pra perancangan pabrik pembuatan
phthalic acid anhydride dipilih proses oksidasi ortho xylene. Proses ini didasarkan atas beberapa
pertimbangan, sebagai berikut :
a. Konversi dan kemurnian produk yang dihasilkan lebih tinggi dibandingkan proses oksidasi
naphthalene.
b. Proses tidak menghasilkan karbondioksida.
c. Nilai jual produk lebih ekonomis karena kemurniannya lebih tinggi.
2.6. Deskripsi Proses
Pra rancangan pabrik pembuatan phthalic acid anhydride dengan proses oksidasi ortho
xylene secara garis besar dapat dikelompokkan dalam empat tahapan proses, yaitu :
1. Proses persiapan bahan baku
2. Proses reaksi pembentukan phthalic acid 3. Proses pemisahan phthalic acid
4. Proses pengeringan phthalic acid 2.6.1. Proses Persiapan Bahan Baku
Bahan baku ortho xylene (C8H10) dengan kondisi temperatur 30 0C dan tekanan 1,013 bar disimpan pada tangki bahan baku (T-701). Selanjutnya ortho xylene dipompakan ke
vapuorizer (E-701) untuk diuapkan hingga temperatur 150 0C dan tekanan 1,4 bar yang
kemudian dipompakan ke furnace (H-701) untuk dipanaskan hingga temperatur 350 0
Udara pada temperatur 30
C dan tekanan 2,2 bar. Bahan bakar yang dipergunakan pada furnace adalah liquid natural
gas. Selanjutnya gas buang pembakaran pada furnace dipergunakan untuk memanaskan
air untuk menghasilkan steam pada unit waste heat boiler. 0
C dan tekanan 1,013 bar dari blower (B-701) dialirkan dengan kompresor (CP-701) ke furnace (H-701) untuk dipanaskan hingga temperatur 350 0
2.6.2. Proses Reaksi Pembentukan Phthalic Acid
C dan tekanan 2,2 bar.
Uap ortho xylene dan udara yang berasal dai furnace (H-701) diumpankan ke reaktor
(R-701) dengan kondisi operasi temperatur 350 0C dan tekanan 2,2 bar di mana reaktor
dalam kondisi isothermic. Pada proses ini dipergunakan katalis vanadium pentoxide untuk mempercepat reaksi dan menghasilkan konversi produk sebesar 99 % dengan reaksi sebagai berikut
C8H10 + 3 O2 C8H4O3 + 3 H2
Pada reaksi ini produk reaktor berupa campuran antara phthalic acid, oksigen sisa, nitrogen dan air pada temperatur 350
O
0
C dan tekanan 2,2 bar. Reaksi pada reaktor merupakan reaksi exothermic di mana reaksi pembentukan phthalic acid dari oksidasi
dikendalikan dengan sempurna sesuai dengan kondisi operasi maka diperlukan media pendingin, yaitu dowterm. Dalam proses ini dowterm yang dipakai adalah air pendingin. Panas reaksi yang dihasilkan dari reaktor diserap oleh media pendingin (dowterm).
2.6.3. Proses pemisahan Phthalic Acid
Produk dari reaktor (R-701) berupa phthalic acid, ortho xylene sisa, oksigen sisa, nitrogen dan air dialirkan ke kondersor parsial (E-703) untuk mengubah sebagian fasa produk dari
uap menjadi cairan dengan menurunkan temperatur hingga 150 0
2.6.4. Proses Pengeringan Phthalic Acid
C dan tekanan 1,7 bar. Campuran uap (ortho xylene sisa, oksigen sisa, nitrogen dan air) dan cairan (phthalic
acid) selanjutnya dialirkan ke tangki knock out drum (SC-701) untuk memisahkan uap
dari cairan.
Cairan Phthalic Acid dari knock out drum (SC-701) diumpankan ke spray dryer (DE-701) untuk dikeringkan sekaligus membentuk butiran kristal phthalic acid anhydride. Kristal
phthalic acid anhydride yang telah kering selanjutnya dialirkan menggunakan screw conveyor (CS-701) menuju silo. Produk phthalic acid anhydride yang memiliki
L1
T-701 TC
FC
L1 TC
FC 1
2 3
4
5
6 7
8
9
10
11 Steam from WHB
Kondensat to WHB
Air pendingin
Air pendingin sisa
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Skala : Tanpa Skala Tanggal Tanda Tangan
Digambar
1. Nama : Dr. Ir. Fatimah, MT NIP : 132 095 301 Diperiksa/
Disetujui
2. Nama : Ir. Hamidah Harahap, MSc NIP : 132 126 839
PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN PHTHALIC ACID ANHYDRIDE DENGAN METODE OKSIDASI ORTHO XYLENE
DENGAN KAPASITAS 120.000 TON/TAHUN
Nama : Freddy R. J. Sinaga NIM : 050425012
Keterangan gambar : T-701 : Tangki Ortho xylene E-701 : Vapourizer H-701 : Furnace B-701 : Blower CP-701 : Kompresor R-701 : Reaktor E-703 : Kondensor parsial SC-701 : Knock out drum BE-701 : Spray dryer CS-701 : Screw conveyor S-701 : Silo
P-01 E-701
E-703
R-701
SC-701 DE-701
CS-701
S-701 B-701
CP-701
12
H-701
Liquid natural gas
BAB III NERACA MASSA
Kapasitas produksi = 120.000 ton/tahun
Operasi pabrik = 330 hari
Jam operasi = 24 jam
Basis perhitungan = 1 jam operasi
Kapasitas produksi/jam =
jam
kg
x
hari
tahun
x
ton
kg
x
tahun
ton
24
1
330
1
000
.
1
000
.
120
= 15.151,5152 kg/jam
Setelah dilakukan perhitungan untuk tiap unit peralatan pada lampiran A, maka diperoleh neraca massa sebagai berikut :
3.1. Reaktor (R-701)
Tabel 3-1 Neraca massa pada reaktor
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
F6
F4 F5
Ortho xylene (C8H10) 10.939,4519 - 109,3895
Oksigen (O2) - 9.907,4304 99,0720
Nitrogen (N2) - 37.270,8096 37.270,8096
Air (H2O) 110,4995 - 5.627,7011
Phthalic acid (C8H4O3) - - 15.121,2122
Subtotal 11.049,9514 47.178,24
58.228,1914
Total 58.228,1914
3.2. Knock Out Drum (SC-701)
Tabel 3-2 Neraca massa pada knock out drum
Komponen Masuk (kg/jam)
F
Keluar (kg/jam) 7
F8 F9
Ortho xylene (C8H10) 109,3895 109,3895 -
Oksigen (O2) 99,0720 99,0720 -
Air (H2O) 5.627,7011 5.597,3981 30,3030
Phthalic acid (C8H4O3) 15.121,2122 - 15.121,2122 Subtotal
58.228,1914
43.076,6692 15.151,5152
BAB IV NERACA PANAS
Basis perhitungan = 1 jam operasi
Satuan operasi = kJ/jam
Temperatur referensi = 250
Setelah dilakukan perhitungan untuk tiap unit peralatan pada lampiran B, maka diperoleh neraca panas sebagai berikut :
C
4.1. Vapourizer (E-701)
Tabel 4-1 Neraca panas pada vapourizer
Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)
Ortho xylene (C8H10) 23.071,2577 720.836,2036
Air (H2O) 550,2997 6.239,7896
Subtotal 23.621,5574 727.075,9932
Steam 703.454,4358 -
Total 727.075,9932 727.075,9932
4.2. Furnace (H-701)
Tabel 4-2 Neraca panas pada furnace
Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)
Ortho xylene (C8H10) 16.528,0295 1.189.233,8160
Air (H2O) 550,2997 16.652,0985
Oksigen (O2) 10.908,793 739.646,2136
Nitrogen (N2) 46.341,4603 3.058.802,9630
Subtotal 784.326,2465 5.004.335,0910
Bahan bakar 4.220.008,8450 -
Total 5.004.335,0910 5.004.335,0910
4.3. Reaktor (R-701)
Tabel 4-3 Neraca panas pada reaktor
Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)
Phtalic acid (C8H4O3) - 4.177,2368
Ortho xylene (C8H10) 1.189.233,8160 11.892,0616
Oksigen (O2) 739.646,2136 7.396,29013
Nitrogen (N2) 3.058.802,9630 3.058.802,9630
Subtotal 5.004.335,0910 3.930.354,1250
Panas reaksi - 26.159.663,3400
Air pendingin - -25.985.682,3700
Total 5.004.335,0910 5.004.335,0910
4.4. Kondensor Parsial (E-703)
Tabel 4-4 Neraca panas pada kondensor parsial
Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)
Phtalic acid (C8H4O3) - 1.606,6295
Ortho xylene (C8H10) 1.189.233,8160 7.208,1944
Air (H2O) 16.652,0985 317.790,3099
Oksigen (O2) 739.646,2136 2.765,2911
Nitrogen (N2) 3.058.802,9630 1.162.917,7280
Subtotal 5.004.335,0910 1.492.288,1530
Air pendingin - 3.512.046,9380 -
Total 1.492.288,1530 1.492.288,1530
4.5. Spray Dryer (DE-701)
Tabel 4-5 Neraca panas pada spray dryer
Komponen Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)
Phtalic acid (C8H4O3) 1.606,6295 64,2652
Air (H2O) 1.711,1786 150,9123
Subtotal 3.317,8081 215,1775
Udara -3.102,6306 -
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
Dari hasil perhitungan peralatan pada lampiran C, maka dibuatlah data spesifikasi peralatan yang digunakan pada pra rancangan pabrik pembuatan phthalic acid anhydride sebagai berikut
5.1. Tangki Penyimpanan Ortho Xylene (T-701)
Fungsi : Tempat penyimpanan ortho xylene
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel (C-SA-316)
Jumlah : 1 unit
Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30°C, Tekanan = 1 atm
Kapasitas tangki : 361,6358 m
Diameter tangki : 6,5148 m
3
Tinggi tangki : 10,8797 m
Pdesain
Tebal silinder : 0,19 in
: 16,2564 psi
Tebal head standar : 0,19 in
5.2. Pompa (P-01)
Fungsi : Mengalirkan ortho xylene dari tangki penyimpanan
(T-701) ke vapourizer (E-(T-701)
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Commersial steel
Spesifikasi : - Debit pompa : 0,12 ft3
- Diameter pompa : 2,82 in
/s
- Schedule number : 40
- Kecepatan alir : 2,3415 ft/s
- Total friksi : 0,5968 ft.lbf/lbm
- Kerja poros : 7,4613 ft.lbf/lbm
- Daya pompa : 1/2 hp
- Bahan konstruksi : Commercial steel
5.3. Vapourizer (E-701)
Fungsi : Tempat berlangsungnya penguapan ortho xylene
Jenis
: Shell & tube heat exchanger
Jumlah : 1 unit
Diameter dalam, ID : 23 1/4 Diameter luar, OD : 1
in 1
/4
Panjang tube : 16 ft
in
Jumlah tube : 130
5.4. Furnace (H-701)
Fungsi : Menaikkan temperatur umpan sebelum masuk ke reaktor
(R-701)
Tipe : Fire box
Kondisi operasi
- Temperatur ortho xylene masuk : 150°C
- Temperatur udara masuk : 30o
- Panas fuel masuk : 30
C o
- Temperatur keluar : 350°C
C
Spesifikasi
- Jenis tube : Schedule 40
- Diameter dalam, ID : 1,049 in
- Diameter luar, OD : 1,32 in
- Panjang tube : 7.162,7 ft
- Jumlah tube : 224
5.5. Kompresor (CP-701)
Fungsi : Mengalirkan udara dari blower (B-701) ke unit furnace
(H-701)
Jumlah : 1 unit
Kondisi proses : T = 30o
Kapasitas : 47,3829 m
C, P = 1 atm = 1,013 bar 3
Daya : 90,49 kW
/jam
5.6. Reaktor (R-701)
Fungsi : Tempat terjadinya reaksi oksidasi ortho xylene
Tipe : Fixed bed multiturbular dengan alas dan tutup ellipsiodal
Bahan konstruksi : Carbon Stell SA-316 grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi proses : T = 350o
Jumlah : 1 unit
C, P = 2,17 atm = 2,2 bar = 31,9 Psi
Kapasitas tangki : 27,44 m
Diameter tangki : 2,75 m
3
Pdesain
Tebal silinder : 0,21 in
: 41,6988 psi
Tebal head standar : 0,21 in
5.7. Kondensor Parsial (E-702)
Fungsi : Menurunkan temperatur dan tekanan serta mengkondensasi
sebagian produk yang keluar dari reaktor (R-701)
Jenis
: Shell & Tube Heat Exchanger
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : T = 150°C, P = 1,4 bar = 1,38 atm
Jenis tube : 18 BWG
Diameter dalam, ID : 27 in Diameter luar, OD : 11/4
Panjang tube : 16 ft
in
Jumlah tube : 151 ft
5.8. Knock Out Drum (SC-701)
Fungsi : Memisahkan gas dan liquid
Tipe
: Vertical vessel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : T = 150°C, P = 1,7 bar = 1,7221 atm = 25,3079 Psi
Kapasitas vessel : 23,04 m
Diameter vessel : 5,9817 m
3
Tinggi vessel : 11,1927 m
Pdesain
Tebal silinder : 0,2799 in
: 27,88 psi
Tebal head standar : 0,2799 in
5.9. Blower (B-701)
Fungsi : Mengalirkan udara bebas ke unit spray dryer (DE-701)
Jumlah : 1 unit
Kondisi proses : T = 30o
Kapasitas : 2,587 m
C, P = 1 atm = 1,013 bar 3
Daya : 0,007 Hp
/jam
5.10. Spray Dryer (DE-701)
Fungsi : Menurunkan temperatur phathalic acid anhidyride dengan
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-304
Jumlah : 1 unit
Kondisi proses : T = 30oC = 303,150
Kapasitas : 337,6365 m
K, P = 1 atm = 1,013 bar
Diameter : 2,9598 m
3
Panjang : 49,097 m
Daya : 11,25 Hp
Jumlah flight : 9 buah
5.11. Screw Conveyor (CS-701)
Fungsi : Mengangkut phthalic acid anhydride ke silo
(S-701)
Jenis : Horizontal screw conveyor class II-X
Bahan konstruksi : Carbon steel
Jumlah : 1 unit
Kapasitas : 18,1818 ton/jam
Diameter tingkat : 12 in
Diameter pipa : 2 ½ in
Pusat gantungan : 12 ft
Kecepatan motor : 60 rpm
Diameter bagian umpan : 10 in
Panjang maksimum : 15 ft
Daya motor : 1,69 hp
5.12. Silo (S-701)
Fungsi : Tempat penyimpanan phthalic acid anhydride
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C
Bentuk : Silinder vertikal dengan tutup datar dan alas berbentuk
kerucut
Jumlah : 2 unit
Kondisi proses : T = 30oC = 303,150
Kapasitas silo : 449,11 m
K, P = 1 atm = 1,013 bar
Diameter silo : 7,25 m
3
Tinggi silo : 14,52 m
Pdesain
Tebal silinder : 0,3561 in
BAB VI
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
6.1. Instrumentasi
Instrumentasi adalah suatu alat yang di pakai didalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang di harapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu hal yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrumen tersebut maka operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan dikontrol dengan cermat, mudah dan efisien, sehingga kondisi operasi selalu berada dalam kondisi yang diharapkan. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian tesebut adalah agar kondisi proses di pabrik mencapai tingkatan yang paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan secara optimal
(Perry, 1999).
Fungsi instrumen adalah sebagai pengontrol penunjuk (indicator), pencatat (recorder), dan pemberi tanda bahaya (alarm). Instrumen bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Instrumen digunakan dalam industri kimia untuk mengukur variabel- variabel proses seperti temperatur, tekanan, densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH, kelembaban, titik embun, tinggi cairan, laju alir, komposisi dan moisture content. Instrumen-instrumen tersebut mempunyai tingkat batasan operasi sesuai dengan kebutuhan pengolahan (Timmerhaus,2004).
Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah (Considine,
1985) :
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.
Secara umum, kerja dari alat-alat instrumentasi dapat dibagi dua bagian yaitu operasi secara manual dan operasi secara otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses bergantung pada pertimbangan ekonomis dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumentasi juga harus ditentukan apakah alat-alat-alat-alat itu dapat dipasang pada peralat-alatan proses (manual control) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bagian peralatan (automatic control) (Perry, 1999).
Menurut sifatnya konsep dasar pengendalian proses ada dua jenis, yaitu :
Pengendalian secara manual
Tindakan pengendalian yang dilakukan oleh manusia. Sistem pengedalian ini merupakan sistem yang ekonomis karena tidak membutuhkan begitu banyak instrumentasi dan instalasinya. Namun pengendalian ini berpotensi tidak praktis dan tidak aman karena sebagai pengendalinya adalah manusia yang tidak lepas dari kesalahan.
Pengendalian secara otomatis
pengendali. Banyak pekerjaan manusia dalam pengedalian secara manual diambil alih oleh instrumentasi sehingga membuat sistem pengendali ini sangat praktis dan menguntungkan.
Hal-hal yang diharapkan dalam pemakaian alat-alat instrumentasi adalah : a. Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan
b. Pengoperasiaan sistem peralatan yang lebih mudah c. Sistem kerja lebih efisien
d. Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumentasi adalah (Timmerhaus, 2004) 1. Range yang diperlukan untuk pengukuran
2. Level instrumentasi
3. Ketelitian yang dibutuhkan
4. Bahan konstruksinya
5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses
6.1.1. Tujuan Pengendali
Tujuan perancangan sistem pengendali dari pabrik pembuatan phthalic acid anhydride adalah sebagai keamanan operasi pabrik yang mencakup :
• Mempertahankan variabel-variabel proses seperti temperatur dan tekanan tetap berada dalam
rentang operasi yang aman dengan harga toleransi yang kecil.
• Medeteksi situasi berbahaya kemungkinan terjadinya kebocoran alat. Pendeteksian dilakukan
dan menyediakan alarm dan sistim penghentian operasi secara otomatis.
• Mengontrol setiap penyimpanan operasi agar tidak terjadi kecelakaan kerja maupun kerusakan pada alat proses.
6.1.2. Jenis-jenis Pengendalian dan Alat Pengendali
Sistim pengendalian yang digunakan pada pabrik ini menggunakan dan mengkombinasikan beberapa tipe pengendalian sesuai dan tujuan dan keperluannya 1. Feedback Control
Perubahan pada sistim diukur (setelah adanya gangguan), hasil pengukuran dibandingkan dengan set point, hasil perbandingan digunakan untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi.
2. Feedforward control
Besarnya gangguan diukur (sensor pada poin), hasil pengukuran digunakan untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi.
3. Adaptive control
4. Infevential control
Sering kali variabel yang ingin dikendalikan tidak dapat diukur secara langsung sebagai
solusinya digunakan sistim pengendalian, di mana variabel yang terukur digunakan untuk mengestimasi variabel yang akan dikendalikan. Variabel terukur dan variabel tak terukur tersebut dihubungkan dan suatu persamaan matematika.
Pengendali yang banyak digunakan adalah jenis feedback (umpan balik) berdasarkan pertimbangan kemudahan pengendalian.
Pada dasarnya sistim pengendalian terdiri dari (Considine,1985) :
a. Elemen Primer
Elemen primer berfungsi untuk menunjukkan kualitas suatu variabel proses dan menerjemahkan nilai itu dalam bentuk sinyal dan menggunakan transducer sebagai sensor. Ada banyak sensor yang digunakan bersambung variabel proses yang ada:
• Sensor untuk temperatur yaitu bimetal, thermocouple, dll.
• Sensor untuk tekanan yaitu diafragma, cincin keseimbangan, dll
• Sensor untuk level yaitu pelampung, elemen radio aktif, dll
• Sensor untuk aliran atau flow yaitu orifice, nozzle, dll b. Elemen Pengukuran
Elemen pengukuran berfungsi mengonversikan segala perubahan nilai yang dihasilkan elemen primer yang berupa sinyal kedalam sebuah harga pengukuran yang dikirimkan transmitter ke elemen pengendali.
• Tipe konvensional
Tipe ini menggunakan prisip perbedaan kapasitansi
• Tipe smart
Tipe smart menggunakan microprocessor elektronik sebagai pemroses sinyal
c. Elemen Pengendali
Elemen pengendali berfungsi menerima sinyal dari elemen pengukur yang kemudian di bandingkan dengan set point di dalam pengendali. Hasilnya berupa sinyal koreksi yang akan dikirim ke elemen pengendali menggunakan processor (computer, microprocessor) sebagai pemproses sinyal pengendali. Jenis elemen pengendali yang digunakan tergantung pada variabel prosesnya.
Untuk variabel proses yang lain misalnya
• Temperatur menggunakan Temperature Controller (TC)
• Tekanan menggunakan Pressure Controller (PC)
• Aliran/flow menggunakan Flow Controller (FC)
• Level menggunakan Level Controller (LC)
Elemen pengendali akhir berperan mengonversikan sinyal yang di terimanya menjadi sebuah tindakan korektif terhadap proses. Umumnya industri menggunakan control valve dan pompa sebagai elemen pengendali akhir.
1.Control Valve
Control valve mempunyai tiga elemen penyusun yaitu: • Positioner yang berfungsi untuk mengatur posisi actuator
• Actuator valve berfungsi mengaktualisasikan sinyal pengendali (valve)
• Valve, merupakan elemen pengendali proses. Ada banyak tipe valve berdasarkan
bentuknya seperti butterfly valve, valve bola, valve segmen. 2. Pompa Listrik
Elemen pompa terdiri dari dua bagian yaitu:
• Actuator Pompa
Aktuator pompa adalah motor listrik. Motor listrik mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. Prinsip kerjanya berdasarkan induksi elektromagnetik yang menggerakkan motor.
• Pompa listrik berfungsi memindahkan/menggerakkan fluida baik itu zat cair, gas dan padat.
Secara garis besar fungsi instrumentasi adalah sebagai berikut:
• Penunjuk(indicator)
• Pencatat (recorder)
• Pengontrol (regulator)
• Pemberi tanda bahaya (alarm)
Adapun instrumentasi yang digunakan pada pra rancangan pabrik pembuatan phthalic acid
anhydride ini mencakup :
1. Temperature Controller ( TC)
Adalah alat/instrumen yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan termperatur dilakukan dengan mengatur jumlah material proses yang harus ditambahkan/dikeluarkan dari dalam suatu proses yang sedang bekerja. 2 Pressure Controller (PC)
Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau pengukur tekanan atau pengubah sinyal manjadi sinyal makanis.
3. Flow Controller (FC)
Adalah alat/instrumen yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam
pipe line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran fluida dalam pipa biasanya
diatur dengan mengukur output dari alat, yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipe
line.
Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengukur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat di mana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu mengatur rate cairan masuk atau keluar proses .
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.
Prinsip kerja
Alat sensoring yang digunakan umumnya pelampung atau transduser diafragma untuk mendeteksi dan menunjukkan tinggi permukaan cairan dalam alat di mana cairan bekerja.
Proses pengendalian pada pabrik ini menggunakan feedback control configuration karena selain biasanya relatif lebih murah, pengaturan sistem pengendaliannya menjadi lebih sederhana. Konfigurasi ini mengukur secara langsung variabel yang ingin dikendalikan untuk mengatur harga variabel yang dimanipulasi. Tujuan pengedalian ini adalah untuk mempertahankan variabel yang dikendalikan pada level yang diinginkan (set point).
Sinyal output yang dihasilkan oleh pengendali feedback ini berupa pneumatic signal yaitu dengan menggunakan udara tekan. Tipe pengendali feedback yang umumnya digunakan, yaitu : 1. Jenis P (Proportional), digunakan untuk mengendalikan tekanan gas.
2. Jenis PI (Proportional Integral), digunakan untuk mengendalikan laju alir (flow), ketinggian (level) cairan, dan tekanan zat cair.
3. Jenis PID (Proportional Integral Derivative), digunakan untuk mengendalikan temperatur. 6.1.3. Variabel-Variabel Proses dalam Sistem Pengendalian
1. Tekanan
Peralatan untuk mengatur tekanan fluida adalah kombinasi silikon oil dalam membran/plat tipis dengan mengukur kuat arus listrik. Prinsipnya adalah perubahan kuat arus listrik akibat perubahan tekanan. Instrumen ini digunakan antara lain untuk mengukur tekanan pada reaktor dan tekanan keluar blower.
2. Temperatur
Peralatan untuk mengukur temperatur adalah thermocouple. Instrumen ini digunakan antara lain dalam pengukuran temperatur dalam reaktor, heat exchanger, crystalizer.
3. Laju Alir
Peralatan yang digunakan untuk mengukur laju alir fluida adalah venturimeter. Instrumen ini digunakan antara lain dalam pegukuran laju alir zat masukan reaktor.
4. Perbandingan Laju Alir
Peralatan yang digunakan adalah sambungan mekanik yang dapat disesuaikan, pneumatic, atau elektronik. Hasil pengukuran laju alir, aliran yang satu menentukan (me-reset) set point laju alir aliran lainnya. Instrumen ini digunakan pada pengukuran laju alir umpan reaktor. 5. Permukaan Cairan
permukaan cairan sehingga gaya apung pelampung dapat diteruskan ke lengan gaya, seingga dapat diketahui tinggi cairan. Penggunaanya adalah untuk mengukur level permukaan fluida seperti pada kolom waste heat boiler, dan tangki.
6.1.4. Syarat Perancangan Pengendalian
Beberapa syarat penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pabrik antara lain : 1. Tidak boleh terjadi konflik antara 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 mixer dan pompa dengan tujuan untuk menghindari
fluida kembali ke aliran sebelumnya. Check valve yang dipasang 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 untuk
[image:34.595.113.511.546.730.2]mempermudah pada saat maintenance.
Tabel 6-1 Daftar penggunaan instrumentasi pada pra rancangan pabrik pembuatan phthalic acid
anhydride
No Nama Alat Instrumentasi Kegunaan
1 Tangki Ortho
Xylene
LI Menunjukkan tinggi cairan dalam tangki
TC Mengontrol temperatur dalam tangki
2 Pompa FC Mengontrol laju alir cairan dalam pipa
3 Vapourizer TC Mengontrol temperatur dalam vapourizer 4 Furnace TC Mengontrol temperatur dalam Furnace
PC Mengontrol tekanan dalam Furnace
5 Reaktor
TC Mengontrol temperatur dalam reaktor
PC Mengontrol tekanan dalam reaktor
6 Kondensor TC Mengontrol temperatur dalam kondensor
7 Blower FC Mengontrol laju dalam Blower
8 Screw Conveyor FC Mengontrol laju alir bahan dalam Screw
Conveyor
1. Instrumentasi Tangki
Tangki dapat berfungsi untuk tempat penyimpanan atau penampungan zat cair. Pada tangki ini dilengkapi dengan level indicator (LI) yang berfungsi untuk mengontrol ketinggian cairan di dalam tangki. Prinsip kerja dari level indicator ini adalah dengan menggunakan pelampung (floater) sehingga isi tangki dapat terlihat dari posisi penunjuk di luar tangki yang di gerakkan oleh pelampung. Untuk instrumentasi pada tangki penyimpanan ortho xylene digunakan
E-3
2. Instrumentasi Pompa
Variabel yang dikontrol pada ponmpa adalah laju aliran (flow rate). Untuk mengetahui laju aliran pada pompa dipasang flow controller (FC) yang berfungsi untuk mengendalikan aliran agar kecepatan alirnya seperti yang diharapkan. Jika laju aliran pompa lebih besar dari yang diinginkan maka secara otomatis katup pengendali (control valve) akan menutup atau memperkecil pembukaan katup.
3. Instrumentasi Vapourizer
[image:35.595.112.512.83.188.2]TC LI
Gambar 6.1. Instrumentasi pada tangki
Gambar 6.2. Instrumentasi pada pompa
[image:35.595.205.384.320.465.2]E-1
Temperature controller (TC) berfungsi untuk mengatur besarnya suhu di dalam vapourizer
dengan cara mengatur banyaknya steam yang dialirkan. Jika temperatur di bawah kondisi yang diharapkan (set point), maka valve akan terbuka lebih besar dan jika temperatur di atas kondisi yang diharapkan (set point) maka bukaan valve akan lebih kecil.
TC
4. Instumentasi Reaktor
Reaktor sebagai alat tempat berlangsungnya reaksi antara bahan-bahan yang digunakan. Dalam pabrik ini, reaktor sebagai tempat terjadinya reaksi pembuatan antara ortho xylene (g) dan oksigen (g). Instrumentasi pada reaktor mencakup level controller (LC), pressure
controller (PC) dan temperature controller (TC). LC berfungsi untuk mempertahankan tinggi
cairan dalam reaktor, mengendalikan ketinggian cairan dalam reaktor yang digunakan level
controller (LC) dengan tujuan agar tidak terjadi kelebihan muatan. PC berfungsi untuk
mempertahankan tekanan dalam reaktor agar tetap 2,2 bar. TC berfungsi untuk mempertahankan temperatur operasi dalam reaktor agar tetap 350 0C.
Gambar 6.4. Instrumentasi pada reaktor
5. Instrumentasi Kondensor
Temperature control (TC) berfungsi untuk mengatur besarnya suhu di dalam kondensor
sehingga produk keluaran dari reaktor dapat mengalami perubahan temperatur dari 3500C menjadi 1500C dengan disertai perubahan fasa menjadi cair, dengan cara mengatur banyaknya air pendingin yang dialirkan. Jika temperatur di bawah kondisi yang diharapkan (set point),
Umpan Masuk
Air Pendingin
Produk Keluar
TC
PC LC
[image:36.595.164.471.453.629.2]Air Pendingin bekas
Gambar 6.3. Instrumentasi pada vapourizer
Steam
maka valve akan terbuka lebih besar dan jika tempretur di atas kondisi yang diharapkan (set
point) maka bukaan valve akan lebih kecil.
TC
Air pendingin
Air pendingin
[image:37.595.170.404.126.223.2]bekas
Gambar 6.5. Instrumentasi pada kondensor
6. Instrumentasi Screw Conveyor
Instrumentasi pada screw conveyor mancakup flow controller (FC) yang berfungsi untuk mengatur laju bahan pada screw conveyor dengan mengatur laju putaran screw conveyor.
Gambar 6.6. Instrumentasi pada screw conveyor
6.2. Keselamatan Kerja
Aktifitas masyarakat umumnya berhubungan dengan resiko yang dapat mengakibatkan kerugian pada badan atau usaha. Karena itu usaha-usaha keselamatan merupakan tugas sehari-hari yang harus dilakukan oleh seluruh karyawan.
Keselamatan kerja dan keamanan pabrik merupakan faktor yang perlu diperhatikan secara serius. Dalam hubungan ini bahaya yang dapat timbul dari mesin, bahan baku dan produk, sifat zat, serta keadaan tempat kerja harus mendapat perhatian yang serius sehingga dapat dikendalikan dengan baik untuk menjamin kesehatan karyawan.
Perusahaan yang lebih besar memiliki divisi keselamatan tersendiri. Divisi tersebut mempunyai tugas memberikan penyuluhan, pendidikan, petunjuk-petunjuk, dan pengaturan agar kegiatan kerja sehari-hari berlangsung aman dan bahaya-bahaya yang akan terjadi dapat diketahui sedini mungkin, sehingga dapat dihindarkan (Bernasconi, 1995).
[image:37.595.204.430.338.445.2]Statistik menunjukkan bahwa angka kecelakaan rata-rata dalam pabrik kimia relatif tidak begitu tinggi. Tetapi situasi beresiko mimiliki bentuk khusus, misalnya reaksi kimia yang berlangsung tanpa terlihat dan hanya dapat diamati dan dikendalikan berdasarkan akibat yang akan ditimbulkannya. Kesalahan-kesalahan dalam hal ini dapat mengakibatkan kejadian yang fatal.
(Bernasconi, 1995).
Kerusakan (badan atau benda) dapat terjadi secara tiba-tiba tanpa dikehendaki dan diduga sebelumnya. Keadaan atau tindakan yang bertentangan dengan aturan keselamatan kerja dapat memancing bahaya yang akut dan mengakibatkan terjadinya kerusakan.
Untuk menjamin keselamatan kerja, maka dalam perencanaan suatu pabrik perlu diperhatikan beberapa hal, yaitu :
1. Lokasi pabrik
2. Sistem pencegahan kebocoran
3. Sistem perawatan
4. Sistem penerangan
5. Sistem penyimpanan material dan perlengkapan
6. Sistem pemadam kebakaran
Di samping itu terdapat beberapa peraturan dasar keselamatan kerja yang harus diperhatikan pada saat bekerja di setiap pabrik-pabrik kimia, yaitu:
• Tidak boleh merokok atau makan
• Tidak boleh minum minuman keras (beralkohol) selama bertugas
Bahaya dan tindakan-tindakan yang tidak memperhatikan keselamatan akan mengakibatkan kerusakan. Yang menjamin keselamatan kerja sebetulnya adalah pengetahuan mengenai bahaya sedini mungkin, sehingga pencegahan dapat diupayakan sebelum bahaya tersebut terjadi.
Berikut ini upaya-upaya pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi pada pra rancangan pabrik pembuatan phthalic acid anhydride dapat dilakukan dengan cara :
1. Pencegahan terhadap kebakaran
2
300
[image:38.595.186.493.175.329.2]28
Gambar 6.7. Tingkat kerusakan di suatu pabrik
Cedera ringan
Cedera berat sampai cedera mematikan Hanya kerusakan
benda
• Memasang sistem alarm pada tempat yang strategis dan penting, seperti : power station, laboratorium dan ruang proses.
• Mobil pemadam kebakaran harus selalu dalam keadaan siap siaga di fire station.
• Fire hydrant ditempatkan di daerah storage, proses, dan perkantoran.
• Fire extinguiser disediakan pada bangunan pabrik untuk memadamkan api yang relatif
kecil.
• Smoke detector ditempatkan pada setiap sub stasiun listrik untuk mendeteksi kebakaran
melalui asapnya.
2. Memakai peralatan perlindungan diri (Bernasconi,1995) Di dalam pabrik disediakan peralatan perlindungan diri, seperti :
• Pakaian pelindung
Pakaian luar dibuat dari bahan-bahan seperti katun, wol, serat, sintesis, dan asbes. Pada musim panas sekalipun tidak diperkenankan bekerja dengan keadaan badan atas terbuka.
• Sepatu pengaman
Sepatu harus kuat dan harus dapat melindungi kaki dari bahan kimia dan panas. Sepatu pengaman bertutup baja dapat melindungi kaki dari bahaya terjepit. Sepatu setengah tertutup atau bot dapat dipakai tergantung pada jenis pekerjaan yang dilakukan.
• Topi pengaman
Topi yang lembut baik dari plastik maupun dari kulit memberikan perlindungan terhadap percikan-percikan bahan kimia, terutama apabila bekerja dengan pipa-pipa yang letaknya lebih tinggi dari kepala, maupun tangki-tangki serta peralatan lain yang dapat bocor.
• Sarung tangan
Dalam menangani beberapa bahan kimia yang bersifat korosif, maka para operator diwajibkan menggunakan sarung tangan untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan.
• Masker
Berguna untuk memberikan perlindungann terhadap debu-debu yang berbahaya ataupun uap bahan kimia agar tidak terhirup.
3. Pencegahan terhadap bahaya mekanis
• Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup luas dan tidak menghambat kegiatan kerja
karyawan.
• Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup kuat.
• Peralatan yang berbahaya seperti ketel uap bertekanan tinggi, reaktor bertekanan tinggi dan tangki gas bertekanan tinggi, harus diberi pagar pengaman.
4. Pencegahan terhadap bahaya listrik
• Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekering atau
• Sistem perkabelan listrik harus dipasang secara terpadu dengan tata letak pabrik, sehingga jika ada perbaikan dapat dilakukan dengan mudah
• Memasang papan tanda bahaya yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi
• Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang beroperasi pada suhu tinggi harus diisolasi secara khusus
• Setiap peralatan atau bangunan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan
penangkal petir yang dibumikan (Bernasconi,1995 ) 5. Menerapkan nilai-nilai disiplin tinggi bagi karyawan
• Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan dan
memeatuhi setiap peraturan dan ketentuan yang diberikan.
• Setiap kecelakaan kerja atau kejadian yang merugikan segera dilaporkan ke atasan.
• Setiap karyawan harus saling mengingatkan akan perbuatan yang dapat menimbulkan
bahaya.
• Setiap ketentuan dan peraturan harus dipatuhi. 6. Penyediaan poliklinik di lokasi pabrik
Poliklinik disediakan untuk tempat pengobatan akibat terjadinya kecelakaan secara tiba-tiba, misalnya menghirup gas beracun, patah tulang, luka terbakar, pingsan/syok dan lain sebainya. Apabila terjadi kecelakaan kerja, seperti terjadinya kebakaran pada pabrik, maka hal-hal yang harus dilakukan adalah :
• Mematikan seluruh kegiatan pabrik, baik mesin maupun listrik.
• Mengaktifkan alat pemadam kebakaran, dalam hal ini alat pemadam kebakaran yang
digunakan disesuaikan dengan jenis kebakaran yang tarjadi, yaitu (Bernasconi, 1995). 1. Instalasi pemadam dengan air
Untuk kebakaran yang terjadi pada bahan berpijar seperti kayu, arang, kertas, dan bahan berserat. Air ini dapat disemprotkan dalam bentuk kabut. Sebagai sumber air, biasanya digunakan air tanah yang dialirkan melalui pipa-pipa yang dipasang pada instalasi-instalasi tertentu disekitar areal pabrik. Air dipompakan dengan menggunakan pompa yang bekerja dengan instalasi listrik tersendiri, sehingga tidak tergangu apabila listrik pada pabrik dimatikan ketika kebakaran terjadi.
2. Instalasi pemadam dengan CO
CO
2
2 yang digunakan berbentuk cair dan mengalir dari beberapa tabung gas yang bertekanan yang disambung secara seri menuju nozel-nozel. Instalasi ini digunakan untuk kebakaran dalam ruang tertutup, seperti pada tempat tangki penyimpanan dan juga pemadam pada instalasi listrik.
BAB VII
UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH
Utilitas dan pengolahan limbah dalam suatu pabrik adalah sarana penunjang utama di dalam kelancaran proses produksi. Dalam suatu pabrik, utilitas dan pengolahan limbah memengang peranan yang sangat penting. Agar produksi tersebut dapat terus berkesinambungan, haruslah didukung oleh sarana dan prasarana utilitas dan pengolahan limbah yang baik.
Berdasarkan kebutuhannya, utilitas dan pengolahan limbah pada pra rancangan pabrik pembuatan phthalic acid anhydride adalah sebagai berikut :
1. Kebutuhan air
2. Kebutuhan bahan kimia 3. Kebutuhan bahan bakar 4. Kebutuhan listrik
5. Sarana pengolahan limbah
7.1. Kebutuhan Air
Dalam proses produksi, air memegang peranan penting untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Adapun kebutuhan air pada pabrik pembuatan phthalic acid anhydride ini adalah sebagai berikut :
1. Air pendingin
Tabel 7-1 Kebutuhan air pendingin pada alat
Nama Peralatan Kebutuhan Air Pendingin
(kg/jam)
Reaktor (R-701) 1.920,7961
Kondensor Parsial (E-703) 176,3033
WHB (E-702) 1.521,0220
TOTAL 3.618,1214
2. Kebutuhan air domestik (keperluan air rumah tangga, perkantoran, kantin dan lain-lain)
diperkirakan 10 % dari air kebutuhan pabrik (Metcalf, 1991).
= 10 % (3.618,1214) kg/jam = 361,8121 kg/jam
3. Kebutuhan air untuk laboratorium diperkirakan 1 % dari air kebutuhan pabrik (Metcalf, 1991.) = 1 % (3.618,1214) kg/jam = 36,1812 kg/jam +
Total kebutuhan air dalam pengolahan awal pabrik adalah
= 4.016,1156 kg/jam Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara pendingin air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi, sebesar 20 %, yaitu :
= 20 % x Kebutuhan air pendingin
= 3.618,1214 kg/jam - 723,6243 kg/jam = 2.894,4971 kg/jam
Jumlah air yang harus ditambahkan dari menara air untuk dijadikan tambahan air pendingin dan air domestik adalah :
= Total air + kehilangan air pendingin bekas = 4.016,1156 + 723,6243 = 4.739,7399 kg/jam
Untuk faktor keamanan pada waktu pemompaan air sungai ditambahkan sebanyak 10 % dari jumlah air yang dipompakan. Maka banyak air yang dipompakan dari sungai adalah :
= (1 + 0,1) x 4.739,7399 kg/jam = 5.213,7139 kg/jam
Sumber air untuk pra rancangan pabrik pembuatan phthalic acid anhydride ini berasal dari Sungai Deli, daerah Labuhan, Sumatera Utara. Debit air sungai 12 m3/detik (Bapedal Sumut, 22
[image:42.595.115.510.410.681.2]September 2006). Kualitas air sungai Deli dapat dilihat pada tabel 7-2 di bawah ini.
Tabel 7-2 Kualitas air sungai Deli
Parameter Satuan Keterangan
Debit
Total Amonia (NH3
Besi (Fe)
-N)
Cadmium (Cd) Clorida (Cl) Mangan (Mn) Calcium (Ca)
Magnesium (Mg) Oksigen terlarut (O2 Seng (Zn)
)
Sulfat (SO4 Tembaga (Cu)
)
Timbal (Pb)
Hardness (CaCO3
m
)
3
mg/L /detik
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
12 0,0005
0,42 0,023
60 0,028
45 28 5,66 >0,0004
42 0,01 0,648
95
Lokasi Sampling : Sungai Deli
Sumber : Laporan Baku Mutu Air, Bapedal SUMUT, 22 September 2006
Kebutuhan air untuk pra rancangan pabrik pembuatan phthalic acid anhydride diperoleh dari Sungai Deli, yang terletak di kawasan pabrik, untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air (water intake) yang juga merupakan tempat pengolahan awal air sungai. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan kotoran yang terbawa bersama air, selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik untuk digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air terdiri dari beberapa tahap yaitu (Degremont, 1991) :
1. Screening 2. Klarifikasi 3. Filtrasi 7.2.1. Klarifikasi
Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air dengan cara
mencampurkannya dengan larutan Al2(SO4)3 dan Na2CO3 (soda abu). Larutan
Al2(SO4)3 berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan Na2CO3
Dalam hal ini, pH menjadi faktor yang penting dalam penyingkiran koloid. Kondisi pH yang optimum penting untuk terjadi koagulasi dan terbentuknya flok-flok (flokulasi). Koagulan yang biasa dipakai adalah larutan alum Al
sebagai bahan koagulan tambahan yaitu berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Pada bak Clarifier, akan terjadi proses koagulasi dan flokulasi. Tahap ini bertujuan untuk menyingkirkan suspended solid dan koloid
(Degremont, 1991).
2(SO4)3. Sedangkan koagulan tambahan dipakai larutan soda abu Na2CO3
Selanjutnya flok-flok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya gravitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir (sand filter) untuk penyaring.
yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan peenetralan pH.
Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan abu soda = 0,54 (Crities,2004).
Total Kebutuhan air = 5.213,7139 kg/jam
Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan
Pemakaian Larutan alum = 50 ppm
Pemakaian Larutan soda abu = 0,54 x 50 = 27 ppm
(Crities,2004)
Larutan alum AL2 (SO4)3 yang dibutuhkan = 50.10-6 = 0,2607 kg/jam
x 5.213,7139 kg/jam
Larutan abu soda Na2CO3 yang dibutuhkan = 27.10-6
= 0,1408 kg/jam
x 5.213,7139 kg/jam
Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan tujuan menyingkirkan suspended solid, termasuk partikulat yang belum mengendap pada proses klarifikasi (Metcalf, 1984).
Material yang digunakan dalam medium filtrasi dapat bermacam-macam : pasir, antrasit
(crushed antra cite coal), karbon aktif granular, karbon aktif serbuk dan batu garnet.
Penggunaan yang paling umum dipakai di Afrika dan Asia adalah pasir dan gravel sebagai bahan filter utama, menimbang tipe lain yang cukup mahal (Kawamura, 1991). Unit filtrasi dalam pra rancangan pabrik pembuatan phthalic acid anhydride ini menggunakan media filtrasi granular sebagai berikut :
1. Lapisan atas terdiri dari pasir hijau (green sand). Lapisan ini bertujuan memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Lapisan yang digunakan setinggi 24 in (60,96 cm) 2. Selanjutnya digunakan medium berpori misalnya antrasit atau marmer pada lapisan kedua.
Pada pabrik ini digunakan antrasit setinggi 12,5 in (31,75 cm).
3. Lapisan bawah menggunakan batu krikil/gravel setinggi 7 in (17,78 cm)(M.tcalf &
Eddy,1991).
Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan. Selama pemakaian, daya saing sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik (back washing). Dari sand filter, air di pompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan.
Untuk air domestik, laboratorium, kantin dan tempat ibadah, serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh kuman-kuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca(ClO)2.
Perhitungan kebutuhan Kaporit, Ca(ClO)
Total kebutuhan air domestik = 361,8121 kg/jam 2
Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70%
Kebutuhan Klorin = 2 ppm dari berat air (Gordon,1968)
Total kebutuhan kaporit =
0,7
kg/jam
361,8121
x
2.10
-6= 0,001 kg/jam
7.2.3. Demineralisasi
Air untuk ketel dan proses harus murni dan bebas dari garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi, di mana alat deminerlisasi dibagi atas:
a. Penukar kation
Berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kessadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation Ca, Mg, dan Mn yang larut dalam air dengan kation hidrogen dan resin. Resin yang digunakan bertipe Gel dengan merek IR-122 (Lorch, 1981).
Reaksi yang terjadi :
2H+R + Mg2+ Mg2+R + 2H 2H
+
+
R + Mn2+ Mn2+R +
