PRARANCANGAN PABRIK PARAXYLENE DARI PROSES SELEKTIVITAS DISPROPORSIONASI TOLUENE DENGAN KAPASITAS 300 000 TON TAHUN

(1)

commit to user

i

PRARANCANGAN PABRIK PARAXYLENE DARI

PROSES SELEKTIVITAS DISPROPORSIONASI TOLUENE

DENGAN KAPASITAS 300.000 TON/TAHUN

Oleh :

1. Monika Kurnia B. NIM : I1505002

2. Lanny Kurniawati NIM : I1505016

PROGRAM STUDI S1 NON REGULER TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

(2)

commit to user

ii

PRARANCANGAN PABRIK PARAXYLENE

DARI PROSES SELEKTIVITAS DISPROPORSIONASI TOLUENE DENGAN KAPASITAS 300.000 TON/TAHUN

Oleh : Monika Kurnia.B

NIM. I 1505002

Lanny Kurniawati NIM. I 1505016

Dosen Pembimbing

Ir. Samun Triyoko NIP. 19470421 198501 1 001

Dipertahankan di depan Tim Penguji :

1. Dr.Sunu Herwi Pranolo,S.T.,M.T. 1. ………

NIP. 19690316 199802 1 001

2. Dr.Eng.Agus Purwanto,S.T.,M.T. 2. ………...

NIP. 19750411 199903 1 001

Disahkan,

Ketua Program Studi S1 Non Reguler Teknik Kimia

Ir. Paryanto M,S

(3)

commit to user

iii

Halaman Judul... i

Lembar Pengesahan ... ii

Kata Pengantar ... iii

Daftar Isi... iv

Daftar Tabel ... ix

Daftar Gambar... xi

Intisari ... xii

BAB I PENDAHULUAN ...1

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ... .1

1.2. Kapasitas Pabrik... .3

1.3. Lokasi Pabrik ... .8

1.4. Tinjauan Pustaka………....10

1.4.1 Macam-Macam Proses... 11

1.4.2 Kegunan Produk... 13

1.4.3 Sifat – sifat Fisis dan Kimia... 13

1.4.3.1 Sifat-sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku... 13

1.4.3.3 Sifat-sifat Fisis dan Kimia Produk ... 13

1.4.4 Tinjauan Proses... 16

BAB II DESKRIPSI PROSES ...17

2.1. Spesifikasi Bahan baku, Produk dan Katalis ... 17

(4)

commit to user

iv

2.2. Konsep Proses... 19

2.2.1 Dasar Reaksi... 19

2.2.2 Mekanisme Reaksi ... 20

2.2.3 Tinjauan Termodinamika... 20

2.2.4 Tinjauan Kinetika... 23

2.3. Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses... 24

2.3.1 Diagram Alir Proses... 24

2.3.4 Langkah Operasi ... 27

2.4.1 Tahap Penyiapan Bahan Baku ... 27

2.4.2 Tahap Reaksi dalam reaktor... 27

2.4.3 Tahap Pemurnian Hasil ... 28

2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas... 29

2.4.1 Neraca Massa ... 29

2.4.2 Neraca Panas ... 34

2.5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan ... 37

2.5.1 Tata Letak Pabrik... 37

2.5.2 Tata Letak Peralatan... 42

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ... 46

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM...75

4.1. Unit Pendukung Proses ... 75

(5)

commit to user

v

4.1.1.2 Air Umpan Boiler... 78

4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi... 79

4.1.1.4 Pengolahan Air... 80

4.1.1.5 Kebutuhan Air... 86

4.1.2 Unit Pengadaan Udara Tekan... 88

4.1.3 Unit Pengadaan steam ... 89

4.1.4 Unit Pengadaan Listrik ... 90

4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar... 96

4.1.6 Unit Refrigerasi... 97

4.2 Unit Pengolahan Limbah... 98

4.3. Laboratorium... 99

4.3.1 Laboratorium Fisik... 102

4.3.1.1 Prosedur Analisa Bahan Baku ……….…… 102

4.3.1.1.1 Densitas... 102

4.3.1.1.2 Viskositas... 102

4.3.1.1.3 Analisis Water Content... 103

4.2.2 Laboratorium Analitik... 104

4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan... 105

4.3.4. Peralatan Laboratorium ……… 105

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN... 106

5.1 Bentuk Perusahaan... 106

(6)

commit to user

vi

5.3.2 Dewan Komisaris... 112

5.3.3 Dewan Direksi... 113

5.3.4 Staf Ahli ... 114

5.3.5 Penelitian dan Pengembangan... 114

5.3.6 Kepala Bagian ... 115

5.3.7 Kepala Seksi ……… 120

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 120

5.4.1 Karyawan non shift ... 120

5.4.2 Karyawan Shift ... 121

5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ... 123

5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ... 124

5.6.1 Penggolongan Jabatan... 124

5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji ... 125

5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan... 126

5.8 Manajemen Perusahaan... 128

5.8.1 Perencanaan Produksi ... 129

5.8.2 Pengendalian Produksi... 130

BAB VI ANALISA EKONOMI...132

6.1 Penaksiran Harga Peralatan... 138

6.2 Penentuan Modal Tetap(Fixed Capital Investment)... 142

(7)

commit to user

vii

(8)

commit to user

viii

Tabel 1.1. Perkembangan Data Impor Paraxylene di Indonesia ... 4

Tabel 1.2. Daftar Industri berbahan dasar Paraxylene ... 7

Tabel 2.1. Neraca MassaVaporizer... 29

Tabel 2.3. Neraca Massa Furnace ... 29

Tabel 2.4. Neraca Massa Reaktor ... 30

Tabel 2.5. Neraca Massa Falsh Drum ... 30

Tabel 2.7. Neraca Massa Menara Distilasi 1... 31

Tabel 2.8. Neraca Massa Menara Distilasi 2... 31

Tabel 2.8. Neraca Massa Crystallizer ... 32

Tabel 2.8. Neraca Massa Centrifuge... 32

Tabel 2.8. Neraca Massa Total... 33

Tabel 2.9. Neraca Panas Vaporizer... 34

Tabel 2.10. Neraca Panas Furnace ... 34

Tabel 2.11. Neraca Panas Reaktor ... 35

Tabel 2.12. Neraca Panas Flash Drum... 35

Tabel 2.13. Neraca Panas Menara Distilasi 1 ... 36

Tabel 2.14. Neraca Panas Menara Distilasi 2 ... 36

Tabel 2.15. Neraca Panas Crystallizer ... 37

Tabel 2.16. Neraca Panas Melter ... 37

Tabel 4.1. Kebutuhan Air Pendingin... 86

(9)

commit to user

ix

Tabel 4.4. Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas... 91

Tabel 4.5. Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan... 93

Tabel 4.6. Total Kebutuhan Listrik ... 95

Tabel 5.1. Jadwal Pembagian KelompokShift... 122

Tabel 5.2. Jumlah Karyawan Menurut Jabatan... 125

Tabel 5.3. Perincian Golongan dan Gaji Karyawan... 126

Tabel 6.1. Indeks Harga Alat... 138

Tabel 6.2. Harga dan Jumlah Alat-alat Proses ... 140

Tabel 6.3. Harga dan Jumlah Alat Utilitas... 147

Tabel 6.4. Physical Plant Cost(PPC) ... 149

Tabel 6.5. Fixed Capital Investment... 150

Tabel 6.6. Raw Material Inventory... 151

Tabel 6.7. Working Capital Invenstment... 152

Tabel 6.8. Biaya Bahan Baku... 153

Tabel 6.9. Daftar Gaji Karyawan ... 154

Tabel 6.10. Daftar Gaji Supervisi... 155

Tabel 6.11. Jumlah dan Penggajian Manajemen... 159

(10)

commit to user

x

Gambar 2.3. Diagram Alir Proses... 24

Gambar 2.3.1. Diagram Alir Proses ... 24

Gambar 2.3.2. Diagram Alir Kualitatif... 25

Gambar 2.3.3 Diagram Alir Kuantitatif... 26

Gambar 2.4. Tata Letak Pabrik ... 40

Gambar 2.5. Tata Letak Peralatan Proses ... 44

Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air... 85

Gambar 4.1 Skema Sistem Refrigerasi ... 97

Gambar 5.1. Struktur Organisasi Pabrik paraxylene... 111

Gambar 6.1. Chemical Engineering Cost Index... 139

(11)

commit to user

xi

Monika Kurnia B. dan Lanny Kurniawati, 2010, PRARANCANGAN

PABRIK PARAXYLENE DENGAN PROSES SELEKTIVITAS

DISPROPORSIONASI TOLUENE DENGAN BERKAPASITAS 300.000 TON/TAHUN.

Dewasa ini, paraxylene banyak digunakan sebagai bahan baku dasar bagi

pabrik penghasil dimetyl terephtalate (DMT) dan terephtalic acid (TPA) dimana

keduanya adalah perantara dalam produksi polyester. Selain itu, paraxylene banyak digunakan untuk bahan fiber, plasticizer, film, resin dan sebagainya.

Untuk memenuhi kebutuhan di dalam negeri dan dengan adanya peluang ekspor yang masih terbuka, maka dirancang pabrik Paraxylene dengan kapasitas 300.000 ton/tahun.

Pabrik ini direncanakan berdiri di Kota Cikarang, Jawa Barat, pada tahun

2014. Pabrik dibangun di atas tanah dengan luas 61.000 m2_{. Pemilihan lokasi}

tersebut didasarkan pertimbangan penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja, dan ketersediaan sarana-sarana pendukung lain. Pabrik beroperasi selama

24 jam per hari, dan 330 hari per tahun dengan waktushut downsatu bulan.

Paraxylene dibuat dari Toluene dan dan bahan pembantu Hidrogen dengan katalis Zeolit HZSM-05 pada suhu 400 - 470 ºC dan tekanan 21 atm dalam

reaktor fixed bed multitube dengan kondisi non-isothermal non-adiabatic. Bahan

baku yang dibutuhkan adalah toluene 97,8 % berat. Konversi untuk reaksi ini 31%. Reaksi pembentukan Paraxylene berlangsung secara endotermis, sehingga diperlukan pemanas. Tahap proses meliputi tahap penyimpanan bahan baku, tahap penyiapan bahan baku, dan tahap pembentukan produk. Pembentukan produk dilakukan dengan proses disproporsionasi Toluene. Produk yang dihasilkan adalah paraxylene dengan kemurnian 99,5 % berat.

Unit pendukung proses pabrik meliputi unit pengadaan air pendingin dan air proses sebanyak 13026995,3343 kg/jam, unit pengadaan air konsumsi umum dan

sanitasi sebanyak 742,9167 kg/jam, udara tekan sebanyak 100 m3_{/jam, tenaga}

listrik sebesar 2500 kW, dan bahan bakar sebanyak 4745,4225 L/jam. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku, produk, air, serta pengolahan limbah.

Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan

struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian

jam kerja yang terdiri dari karyawanshiftdannon-shift. Jumlah kebutuhan tenaga

kerja sebanyak 150 orang.

Dari hasil analisis ekonomi diperoleh ROI (Return of Investment) sebelum

dan sesudah pajak sebesar 58,69% dan 44,01%, POT (Pay Out Time) sebelum dan

sesudah pajak selama 1,46 tahun dan 1,85 tahun, BEP (Break Even Point)

41,00%, dan SDP (Shut Down Point) 21,03%. Sedangkan DCF (Discounted Cash

Flow) sebesar 22,06 %. Berdasarkan hasil evaluasi diatas, maka pabrik Paraxylene

(12)

commit to user

xii

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat dan kasih-nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Paraxylene dengan Proses Selektivitas Disproporsionasi Toluene dengan Berapasitas 300.000 Ton/Tahun”.

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun material dari berbagai pihak. Oleh karena itu sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bp. Ir. Arif Jumari, M.Sc. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS 2. Bp. Ir. Samun Triyoko, selaku dosen pembimbing yang telah bersedia

membimbing dalam penyusunan tugas akhir.

3. Bp. Dr.Sunu H. Pranolo dan Dr.Eng.Agus Purwanto S.T.,M.T selaku dosen penguji

4. Segenap Civitas Akademika, atas semua bantuannya.

Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya.

Surakarta, Oktober 2010

(13)

(14)

commit to user

UCB CT U CXu LNYZQO L AXNY ODS D C yCER PuRC LAE XDER MC RD LASM Q CXCE MCT CE

ODS D C yCERB CDE KSDUCBEyC[

►Alkyl benzene

Bahan ini digunakan untuk membuat deterjen dan unadictive minyak pelumas.

►Styrene

Styrene dibuat dari ethyl benzene yang berasal dari benzene. Styrene berfungsi sebagai pembuat SBR, elastomer untuk keperluan industri karet sintesis.

►Cumene

Bahan ini digunakan untuk pembuat phenol. Dimana bahan ini untuk membuat berbagai lem dan bahan kimia lain seperti indikator phenol phtalein.

Disamping bahan-bahan tersebut diatas, masih banyak lagi

kegunaan benzene. Namun dewasa ini ternyata benzene dan paraxylene

masih merupakan bahan impor dari luar negeri, sehingga dengan berdirinya pabrik ini diharapkan semakin memacu pertumbuhan industri

lain yang memerlukan bahan dasar benzene dan paraxylene diharapkan

dapat meningkatkan pendapatan Negara melalui ekspor paraxylene dan

benzeneuntuk memenuhi kebutuhan bahan petrokimia dunia.

(15)

commit to user

terus-menerus. Dalam pertimbangan diatas, maka sangatlah tepat sekarang ini bagi para investor untuk menanamkan modalnya guna mendirikan paraxylene dan benzene di Indonesia.

Selain pertimbangan diatas, pendirian pabrik ini juga didasarkan pada hal-hal sebagai berikut:

1. Menciptakan lapangan kerja baru, yang berarti turut mengurangi

jumlah pengangguran.

2. Memacu pertumbuhan industri-industri baru yang menggunakan

bahan baku paraxylene dan benzene.

3. Mengurangi ketergantungan pada Negara asing.

4. Meningkatkan lapangan pendapatan Negara dari sektor industri,

serta menghemat devisa Negara

5. Meningkatkan kualitas sumber daya manusia Indonesia lewat alih

teknologi.

1.2 Kapasitas pabrik

Pabrik paraxylene ini direncanakan didirikan pada tahun 2014. penentuan kapasitas produksi pabrik perlu memerhatikan beberapa faktor yaitu:

1. Proyeksi kebutuhan paraxylene di Indonesia

(16)

commit to user

dalam jumlah skala besar. Sampai saat ini industri intermediate di Indonesia masih tergantung pada Chandra Asri, Pertamina dan produsen di luar negeri .

Tabel 1.1. data impor paraxylene

Tahun Import (kg/tahun)

2000 934340363

2001 821020745

2002 976578944

2003 564054701

2004 778159171

2005 866435698

\]^ _`r : “Statistik Perdagangan Luar Negeri”,

(17)

Dengan menggunakan metode Least Square y = bx + a, maka dapat diperkirakan kebutuhan import paraxylene (kg/tahun) sebagai berikut :

Kenaikkan harga dianggap linier : y = bx + a

X Y X2 _XY

2000 934340363 4000000 1868680726000.00

2001 821020745 4004001 1642862510745.00

2002 976578944 4008004 1955111045888.00

2003 564054701 4012009 1129801566103.00

2004 778159171 4016016 1559430978684.00

2005 866435698 4020025 1737203574490.00

12015 4940589622 24060055 9893090401910.00

abcder : “Statistik Perdagangan Luar Negeri”,

Badan Pusat Statistik 2002-2005, BPS Semarang.

∑y = na + b∑x

∑xy = a∑x + b∑x2

4940589622 = 6 a + 12015 b

9893090401910 = 12015 a + 24060055 b Maka : b = -25160922,6

(18)

commit to user

pada tahun 2014 :

y = -25160922,6 x + 51208179053 = -25160922,6 (2014) + 51208179053 = 534080994,0952

Gambar 1.1. Grafik Kebutuhan Paraxylene di Indonesia Setiap Tahun

(19)

Tabel 1.2. Daftar industri berbahan dasarpfg fhyli ji 2002

Produk Perusahaan Kapasitas Produksi (ribu ton/tahun)

PTA Amoco Mitsui PTA

(bottle grade) Indorama Syntetics Dari tabel 1.2. dapat dilihat bahwa pada tahun 2002 produksi bahan

kimia berbahan baku kf g fhyli ji sangat besar. Diperkirakan pada tahun

2014 produksinya sebanding dengan impor kfgfhylin i. Oleh karena itu

perlu didirikan pabrikparaxylene yang dapat memenuhi kebutuhan dalam

negeri maupun untuk di ekspor. 2. Ketersediaan bahan baku

(20)

commit to user

Indonesia, toluene di produksi oleh PT Pertamina UP IV Cilacap. 3. Kapasitas yang mengutungkan

Produksi minimal lmrmnylopo di Indonesia diproduksi oleh

Pertamina berkapasitas 270.000 ton/tahun. Berdasarkan pertimbangan tersebut, maka kapasitas pabrik Paraxylene yang dipilih sebesar 300.000 ton/tahun. yang diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri dan kelebihannya dapat diekspor.

1.3 Lokasi Pabrik

Pemilihan lokasi pabrik merupakan hal yang penting dalam pendirian suatu pabrik. Hali ini menyangkut kelangsungan pabrik dari segi operasional

dan ekonomis pabrik. Lokasi yang dipilih untuk pendirian pabrik lmq mnylopo

dari bahan baku toluene ini direncanakan di kawasan Industri Jababeka, Cikarang, Jawa Barat. Pemilihan lokasi tersebut berdasarkan pertimbangan sebagai berikut:

1. Dekat dengan daerah pemasaran

Pemilihan lokasi pabrik di Cikarang mengingat daerah tersebut telah

dan akan didirikan pabrik-pabrik kimia yang membutuhkan lmq mnylo po

dalam jumlah yang cukup besar, misalnya: a.PT Bakrie Kasei Corp.

Produksi PTA : 600.000 ton/tahun

(21)

Produksi PTA : 400.000 ton/tahun

(Nakajima, 2002) 2. Bahan Baku dan bahan pembantu

Bahan baku memegang peranan penting, dimana proses produksi pabrik sangat tergantung pada ketersediaan bahan baku ini. Lokasi pabrik yang dekat dengan bahan baku lebih menguntungkan. Untuk bahan baku pabrik ini sebagian dipasok dari PT Pertamina dan sisanya masih didatangkan dari luar negeri, tetapi untuk bahan pembantu yaitu hidrogen dapat dipenuhi dari dalam negeri, yaitu dari PT Air Product Indonesia yang belokasi di Cikarang

3. Utilitas

Cikarang merupakan kawasan industri yang telah dilengkapi dengan sarana air dan listrik. Air dapat diperoleh dari PT Kawasan Industri Jababeka, Tbk. Listrik dapat diperoleh dari PT Cikarang Listrindo.

4. Tenaga kerja

Tenaga kerja yang dibutuhkan dapat dipenuhi dari daerah Cikarang dan sekitar wilayah Jabotabek.

5. Kebijakan pemerintah

(22)

commit to user

1.4 Tinjauan Pustaka

Xylene adalah homolog dari C8benzene dirumuskan dengan rumus

moleku C8H10. Sedangkan ketiga isomer dari xylene adalah ortoxylene,

monoxylene, paraxylene, dimana perbedaan dari ketiga isomer tersebut adalah terletak pada posisi dari kedua gugus metilnya pada gugus benzene. Di antara ketiga isomer di atas yang paling penting peranannya adalah paraxylene. Dimana pada reaksi oksidasi paraxylene akan didapati (TPA) atau (DMT) dan selajutnya apabila TPA direaksikan dengan ethylene glycol akan didapatkan polyethylene terephatate yang banyak digunakan dalam industri plastik, tekstil, ban, fiber ataupun resin. (www.epchem.com)

Sedangkan jika dikehendaki juga dapat di ambil metaxylene dan ortoxylene sebagai hasil samping, dimana kegunaan dari kedua isomer xylene di atas adalah sebagai berikut:

 Orthoxylene

(23)

Plasticizer juga banyak berperan dalam bidang-bidang industri seperti industri kabel, plastik, resin dan sebagainya.

 Metaxylene

Bahan ini dapat digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan isophtalic acid yang pada konversi lebih lanjut akan diubah menjadi polyester resin dan alkyl resin juga. Di samping itu, metaxylene juga digunakan untuk isphtalonytril sebagai obat pembasmi jamur.

1.4.1. Macam – macam proses

Proses utama pembentukan xylene dari toluene ada dua, yaitu transkilasi dan disproporsionasi,

1. Transalkilasi

Transalkilasi merupakan reaksi toluene dengan C9aromatik

menghasilkan xylene. Reaksinya dapat ditulis sebagai berikut:

C6H5CH3+ C6H4(CH3)2  2 C6H4(CH3)2

C6H4(CH3)2+ C6H6  C6H5CH3+ C8H10

Salah satu proses komersial pembuatan xylene yang menggunakan transalkilasi yaitu Tatoray process. Dikembangkan pertama kali oleh Toray dan dilisensi oleh UOP. Pada proses ini

toluene atau campuran toluene dan C9aromatik direaksikan dalam

fixed bed reactor berisi katalis dengan TA-4 dengan bantuan gas

hidrogen. Reaksi berlangsung pada suhu 350-400C dan tekanan

(24)

commit to user

tergantung dari komposisi umpan. 2. Disproporsionasi

Disproporsionasi merupakan reaksi 2 mol toluene menjadi 1 mol benzene dan 1 mol xylene. Reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut:

2 C6H5CH3 C8H10+ C6H6

Mobil telah mengembangkan beberapa proses, yaitu:

1. Low Temperature Disproportionation

Dikembangkan pertama kali pada tahun 1970. Proses ini merupakan proses umpan cair dengan menggunakan katalis zeolit. Hidrogen tidak diperlukan dalam proses ini. Reaksi

berlangsung pada tekanan 4,5 Mpa dan suhu awal 127C.

Untuk menjaga konversi toluene karena terjadi deaktivasi

katalis maka suhu di naikkan hingga 315C dimana katalis

harus di regenerasi. Umur katalis kurang lebih 1, 5 tahun. 2. Mobil Toluene Disproportionation(MTDPProcess)

Dikembangkan pada pertengahan pada tahun 1970.

Umpan pada fase gas direaksikan dengan ZSM-5type zeolites

pada suhu 390-495C. Konversi toluene 48% berat dengan

selektivitasparaxylene24 %.

3. Mobil Selective Toluene Disproportionaton(MSTDPProcess)

(25)

Dikembangkan pada akhir 1980-an dengan menggunakan HZSM-5 yang telah dipretreatment, selektivitas paraxylene dapat dinaikkan hingga 80-90 dengan konversi

toluene 31 %. Reaksi berlangsung pada suhu 400 - 500C dan

tekanan 2,0 - 3,4 Mpa.

(Kirk-Othmer, 1991) Pada perancangan pabrik paraxyelene ini dipilih selective toluene disproportionation process dengan pertimbangan:

- selektivitas paraxylene yang dihasilkan lebih tinggi pada konversi toluene yang rendah, sehingga lebih mudah dan murah dalam pemurnian produk.

1.4.2. Kegunaan Produk

Paraxylene digunakan secara luas sebagai bahan industri tekstil, plasticizer dan polyester fiber. Sedangkan benzene banyak digunakan pada industri garmen, farmasi, pembuatan bahan kimia lain, dan banyak juga digunakan pada sektor pertanian untuk membuat pestisida.

1.4.3. Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku dan produk

1. Toluene

a. Sifat Fisis

Boiling Point : 114,63C

(26)

commit to user

Critical Temperature : 318,64C

b. Sifat Kimia

Toluene merupakan derivat dari benzene yang memiliki sifat kimia dari benzene. Adapun sifat kimianya adalah:

 Jika gas chlor dialirkan dalam toluene yang mendidih dengan

bantuan sinar UV, maka gugus H di dalam gugus metil tergantikan gugus Cl

 jika gas chlor dialirkan pada suuhu kamar dengan bantuan

katalisator Fe, maka atom hidrogen dalam siklis yang tergantikan.

 jika toluene direaksikan dengan HNO3 dan H2SO4 pekat, akan

terbentuk nitrotoluene dan jika diteruskan akan terjadi tri nitro toluene (TNT)

 Jika toluene dioksida maka akan terbentuk benzaldehid dan bila

dilanjutkan akan terbentuk asam benzoat

 jika direaksikan dengan asam sulfat berasap, maka akan terbentuk

toluene sulfonat.

2. Paraxylene (C6H4(CH3)2)

a. Sifat Fisis

Boiling Point : 242,36C

Melting Point : 13,26C

(27)

Critical Temperature : 343,11C

b. Sifat kimia

 Reaksi Sulfonasi

Reaksi sulfonasi pada senyawa xylene terjadi sangat lambat dan memungkinkan pemecahan xylene.

 Reaksi Oksidasi

Jika Xylene dioksidasi maka akan membentuk asam phthalate, terephtalate dan isophtalate.

3. Benzene (C6H6)

a. Sifat fisis

Boiling point : 80,09o_C

Melting point : 3,53o_C

Critical point pressure : 49, 98 bar

Critical temperature : 289,01o_C

b. Sifat kimia

Ilmuwan August Kekule mengemukakan jika dilihat dari rumus molekul benzene, maka benzene akan nampak seperti senyawa olefin yang tidak jenih namun ternyata dengan

penmabahan larutan Br dan KMnO4, benzene tidak membentuk

(28)

commit to user

terbentuk cincin.

Adapun reaksi dalam benzene adalah :

 Adisi hidrogen dengan katalisator Ni dan Pt membentuk

sikloheksan

 Dengan chlor terbentuk chlorobenzene dengan katalis serbuk

Fe

 Jika benzene direaksikan dengan HNO3 pekat dan H2SO4akan

terbentuk nitrobenzene

 Jika benzene direaksikan dengan asam sulfat berasap maka

akan terbentuk bezene sulfonat

1.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum

Pembuatan paraxylene dari toluene dengan proses selektivitas disproporsionasi toluene merupakan reaksi katalitik fase gas. Reaksi ini merupakan reaksi endotermis.

Reaksi berlangsung dalam reaktor fixed bed multitube

menggunakan katalis HZSM – 5 type zeolite pada suhu 400 – 470o_{C dan}

tekanan 21 atm.

(29)

yang kemudian diteruskan ke unit kristalisasi untuk diambil paraxylene – nya.

BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1. SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK 2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku

Toluene

Rumus Molekul : C6H5CH3

Bentuk : cair

Kenampakan : jernih

Kemurnian : min 97,8 % wt

Impuritas

- Benzene : max 2,2 % wt

Berat Molekul : 92, 141 g/mol

Titik didih : 110,625C

Titik beku : -94,97C

2.1.2. Spesifikasi Bahan Pembantu a. Hidrogen

(30)

commit to user

Kenampakan : tidak berwarna

Kemurnian : min 98,4 % wt

Impuritas

- Metana (CH4) : max 1,6 % wt

Berat Molekul : 2, 016 g/mol

Titik didih : -252,7C

Titik beku : -259,15C

b. Katalis Zeolite HZSM-5

Fasa : padat

Bentuk : granular

Diameter : 0,738 cm

Ukuran pori –pori : 2 – 4,3 Ả

Bulk density : 0, 686 g/cm3

2.1.4. Spesifikasi Bahan Produk a. Paraxylene

Rumus molekul : C8H10

Fasa : cair

Kenampakan : jernih

Kemurnian : min 99,5 %wt

(31)

- m-xylene : max 0,30 % wt

- o-xylene : max 0,15 % wt

- toluene : max 0,05 % wt

Titik didih : 242,36C

Titik Beku : 13,26C

Berat Molekul : 106,167 g/mol

b. Benzene

Rumus molekul : C6H6

Fasa : cair

Kenampakan : jernih

Kemurnian : min 99,7%wt

Impuritas

- Toluene : max 0,3 % wt

Titik didih : 80,09o_C

Titik Beku : 3,53o_C

Berat Molekul : 78,114 g/mol

2.2 Konsep Proses 2.2.1 Dasar reaksi

Pembuatan paraxylene dari toluene dengan proses selective toluene disproportionation dapat dituliskan sebagai berikut :

2 C6H5CH3 C8H10+ C6H6

(32)

commit to user

alkyl dari senyawa aromatis yang satu ke senyawa aromatis yang lain. Pada proses ini konversi toluene mencapai 31 %. Jadi dalam reaksi ini 2 mol toluene akan pecah menjadi 1 mol xylene dan 1 mol benzene. Dengan selectivitas paraxylene didalam xylene mencapai 90%.(Kirk – Othmer, 1991)

2.2.2. Mekanisme Reaksi

Pembuatan xylene dan benzene dari toluene merupakan reaksi katalitik. HZSM – 5 type zeolite sebagai katalis berpengaruh pada ikatan gugus alkyl dengan aromatisnya menyebabkan ikatan menjadi lemah dan gugus alkyl akan lepas menjadi gugus alkyl radikal bebas, kemudian gugus alkyl akan menyerang aromatis lain. Toluene direaksikan dalam reaktor berisi katalisator dengan penambahan hydrogen. Penambahan hidrogen ini bertujuan untuk mengurangi terjadinya penyumbatan pori – pori katalis.

Reaktor yang digunakan adalah reaktor fixed bed multitube. Sebelum masuk reaktor, suhu harus dinaikkan dalam furnace. Reaksi berjalan endotermis.

Mekanisme reaksi disproporsionasi toluene menjadi benzene dan xylene adalah sebagai berikut, dengan S adalah permukaan aktif katalis.

Toluene + SToluene S

Toluene S + Toluenebenzene S + Xylene

(33)

commit to user

Benzene SBenzene + S

TolueneBenzene + xylene

2.2.3. Tinjauan Termodinamika

Reaksi pembuatan xylene dan benzene

Berdasarkan data dan stelah dilakukan perhitungan, didapat harga

perubahan entalphi pada suhu 25o_{C sebesar 50, 4316 kJ/mol. Harga entalphi}

positif menandakan reaksi pembuatan xylene dan benzene merupakan reaksi endotermis.

Untuk menentukan sifat reaksi apakah berjalan eksotermis atau endotermis

maka perlu perhitungan dengan menggunakan panas pembentukan standar (∆H0

f )

pada 1 atm dan 298o_{K dari reaktan dan produk.}

∆H0

298 = ∆Hf0produk - ∆Hf0reaktan

Diketahui data – data pada suhu kamar :

∆H0

Jika ∆H = (-) maka reaksi bersifat eksotermis

Jika ∆H = (+) maka reaksi bersifat endotermis

(34)

commit to user

Untuk reaksi ini :

∆H0

Dengan demikian reaksi yang berlangsung adalah reaksi endotermis yang membutuhkan panas.

Ditinjau dari energi bebas Gibbs (∆G0_{) pada suhu 298}0_{K (25}0_{C) :}

∆G0

298 = ∆G0produk - ∆G0reaktan

Diketahui data – data pada suhu kamar :

∆G0 _C

Jika ∆G = (-) maka reaksi Berlangsung

Jika ∆G = (+) maka reaksi tidak berlangsung

(Carl L Yaws, 1999)

∆G0 _{= ∆G}0_{produk - ∆G}0_reaktan

= 0.5 x (∆G0_C

6H6+ ( 0.11 x ∆G0m-C8H10+ 0.02 x ∆G0 o-C8H10

+ 0.87 x ∆G0_p-C

(35)

commit to user

∆G0 _{= -1,0742 kcal/gmol}

∆G0 _{= -1074,2 kcal/Kgmol}

ln K = -∆Gf0/ (RT)

= 1074,2 / (1,987 x 298) ln K = 1,814103

K = 6,135571

Harga konstanta kesetimbangan kecil, berarti reaksi yang berlangsung reversible (bolak balik). Dengan demikian reaksi Disproporsionasi Toluene adalah reaksi yang bersifat endotermis dan reversible (bolak balik).

2.2.4. Tinjauan Kinetika

Persamaan kecepatan reaksi disproporsionasi toluene menjadi xylene dapat ditulis sebagai berikut :

2A B + C

Persamaan kecepatan reaksi :

(36)

commit to user

kad : konstanta kecepatan reaksi penyerapan toluene, atm-1

K : konstanta kesetimbangan reaksi

kc : konstanta kesetimbangan penyerapan xylene, atm-1

PA,B,C : tekanan parsial toluene, benzene, xylene; atm

T : temperatur,o_K

(Trans IChemE, Part A, Oktober 2004)

2.3 Diagram Alir Proses 2.3.1. Diagram Alir Proses

Diagram alir proses dapat dilihat pada gambar 2.1.

2.3.2. Diagram Alir Proses Kualitatif

Diagram alir proses dapat dilihat pada gambar 2.2.

2.3.3. Diagram Alir proses Kuantitatif

(37)

(38)

(39)

(40)

commit to user

Proses pembuatan paraxylene dari bahan baku toluene dapat dibagi dalam tiga tahap, yaitu :

1. Tahap penyiapan bahan baku

Toluene (C7H8) sebagai bahan baku dengan kemurnian 97,8%

dipompa menggunakan pompa (P-01) dari tangki bahan baku (T - 01), menuju vaporizer (V - 01) untuk diuapkan. Kemudian dari vaporizer

masuk kedalam furnace (F-01) hingga suhu 357o_{C, kemudian dari}

furnace dinaikkan tekanannya di kompresor (K -01) dan (K – 02)

hingga tekanan 21 atm dan suhunya naik menjadi 470o_{C untuk}

menyesuaikan suhu dan tekanan di reaktor (R - 01) .

Hidrogen sebagai bahan pembantu dimasukkan pada awal proses bersama dengan umpan uap toluene. Hidrogen tidak ikut bereaksi dan dipisahkan dari senyawa – senyawa lain di dalam flash drum (FD-01).

2. Tahap reaksi dalam reaktor

Gas umpan reaktor (R -01) yang bersuhu 470o_{C dan tekanan 21}

(41)

3. Tahap pemurnian hasil

Tekanan hasil keluaran reaktor (R - 01) diturunkan suhunya dengan heat exchanger (HE-01) dan diturunkan tekanannya dengan throttling valve hingga 1,1 atm sebelum masuk Flash drum (FD - 01). Di Flash drum terjadi pemisahan antara fraksi yang condensable dan non condensable. Fraksi non-condensable yang berupa hidrogen, metana dan campuran toluene dan xylene yang terikut keatas dialirkan ke unit utilitas untuk dimanfaatkan sebagai bahan bakar boiler dan sisanya di umpankan ke menara distilasi (D - 01).

Dari menara distilasi 1 (D - 01) diperoleh benzene sebagai distilat. Benzene kemudian didinginkan oleh cooler (CL - 01) lalu disimpan ditangki penyimpanan produk benzene (T -02). Hasil bawah menara distilasi 1 diumpankan ke menara distilasi 2 (D - 02). Toluene yang keluar sebagai distilat direcycle kembali ke reaktor (R - 01), hasil bawahnya dimasukkan ke kristaliser (CR - 01) untuk mengkristalkan paraxylene.

(42)

commit to user

2.4.1. Neraca Massa

Basis : 1 jam operasi Satuan : kilogram 1. Vaporizer (V-01)

Komponen input output

Benzene 1914,5500 1914,5500

Toluene 83415,0570 83415,0570

total 85329,6070 85329,6070

2. Furnace (F-01)

Komponen input output

Arus 3 Arus 10

Benzene 1914.5500 95.2071461 2009,7572

Toluene 83415.0570 165794.8297 249209,8866

Paraxylene 0.0000 0.0000 0,0000

Metaxylene 0.0000 0.0000 0,0000

Oxylene 0.0000 0.0000 0,0000

Hidrogen 2720.8472 0.0000 2720,8472

Metana 43.3611 0.0000 43,3611

jumlah 88093.8153 165890.0368 253983,8521

(43)

3. Reaktor (R-01)

4. Flash Drum (FD-01)

Komp

Input (Arus 3)

output

Arus 4 Arus 5

Benzene 34756,9180 3021,2026 31735,7154

Toluene 171955,1110 5399,2315 166555,8795

Paraxylene 38721,6249 842,8370 37878,7879

Metaxylene 4895,8376 57,9185 4837,9191

Oxylene 890,1523 8,2005 881,9518

Hidrogen 2720,8472 2720,8472 0,0000

Metana 43,3611 43,3611 0,0000

(44)

commit to user

Benzene 31735,7154 31640,5082 95,2071

Toluene 166555,8795 95,2071 166460,6724

Paraxylene 37878,7879 0,0000 37878,7879

Metaxylene 4837,9191 0,0000 4837,9191

Oxylene 881,9518 0,0000 881,9518

Hidrogen 0,0000 0,0000 0,0000

Metana 0,0000 0,0000 0,0000

Jumlah 241890,2537 31735,7154 210154,5383

6. Menara Destilasi 2 (MD-02)

Komp

Input (Arus 7)

output

Arus 8 Arus 9

Benzene 95,2071 95,2071 0,0000

Toluene 166460,6724 165794,8297 665,8427

Paraxylene 37878,7879 0,0000 37878,7879

Metaxylene 4837,9191 0,0000 4837,9191

Oxylene 881,9518 0,0000 881,9518

Hidrogen 0,0000 0,0000 0,0000

(45)

Jumlah 210154,5383 165890,0368 44264,5015

7. Crystallizer (CR-01)

Komponen Input Output

Toluene 665,8427 665,8427

Paraxylene 37878,7879 37878,7879

Metaxylene 4837,9191 4837,9191

Oxylene 881,9518 881,9518

Jumlah 44264,5015 44264,5015

8. Centrifuge (CF-01)

Komp

Input (Arus 9)

output

Arus 11 Arus 12

Toluene 665,8427 649,4054 16,4373

Paraxylene 37878,7879 189,3939 37689,3939

Metaxylene 4837,9191 4724,2828 113,6364

Oxylene 881,9518 825,1336 56,8182

(46)

commit to user

Neraca Massa Total

KOMPONEN

input

output

arus 6 Arus 8 arus 12 arus 13

Benzene 1914,5500 3021,2026 31640,50822 0,0000 0,0000

Toluene 83415,0570 5399,2315 95,2071 649,4054 16,4373

Paraxylene 0,0000 842,8370 0,0000 189,3939 37689,3939

Metaxylene 0,0000 57,9185 0,0000 4724,2828 113,6364

Oxylene 0,0000 8,2005 0,0000 825,1336 56,8182

Hidrogen 2720,8472 2720,8472 0,0000 0,0000 0,0000

Metana 43,3611 43,3611 0,0000 0,0000 0,0000

Jumlah 88093,8153

12093,5984 31735,7154 6388,2157 37876,2857

(47)

2.4.2. Neraca Panas

Basis : 1 jam operasi Satuan : kilojoule 1. Vaporizer (V-01)

komponen input Output

Q umpan

709547,8415 0,0000

Q heating

0,0000 12746962,2958

Q vap

0,0000 51728578,3979

Q pemanas

182587507,4817 0,0000

Q pem out

0,0000 118821514,6295

total

183297055,3233 183297055,3233

2. Furnace (F-01)

komponen input Output

Q umpan 12152057,3895

88503962,5858 Q beban pemanas 76351905,1963

(48)

commit to user

3. Reaktor (R-01)

komponen input output

Q umpan 386200581,2423 Q2 386413589,2332

Q beban

pemanas 64041517,9492 Qr 63828509,9583

total 450242099,1915 Total 450242099,1915

4. Flash Drum (FD-01)

komponen input output

Q umpan 78854720,3863 Qtop 7000915,8003

Qbott 17725432,6776

Q vapor 54128371,91

(49)

Panas masuk ( kJ/jam ) Panas keluar ( kJ/jam )

Qumpan 36832102,3170 Qdestilat 3219183,5554

Q reboiler 104914852,2770 Qbottom 37084600,6815

Qkondenser 101443170,3572

Jumlah 141746954,5940 Jumlah 141746954,5940

Panas masuk ( kJ/jam ) Panas keluar ( kJ/jam )

Qumpan 9013379,2237 Qdestilat 26592067,5874

Q reboiler 1245296273,2664 Qbottom 1120201901,1436

Qkondenser 107515683,7591

(50)

commit to user

7. Kristaliser (CR-01)

Q umpan 1233915,695 Qproduk -613386,3841

Q kristal

156969,5073 Qbeban

pendingin

2004271,586

total 1390885,2022 total 1390885,2022

8. Melter (MT-01)

Q umpan -232432,8201 Qproduk 84861,2438

Q pemanas 384684.6748 Qlebur 67390,6109

total 152251,8547 total 152251,8547

2.5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan 2.5.1. Tata Letak Pabrik

(51)

sedemikian rupa sehingga penggunaaan area pabrik effisien dan kelancaran proses produksi dapat terjamin. Jadi dalam penentuan tata letak pabrik harus dipikirkan penempatan alat-alat produksi sehingga keamanan, keselamatan dan kenyamanan bagi karyawan dapat terpenuhi. Selain peralatan tercatum di dalam digram alir proses, beberapa bangunan lain seperti kantor, bengkel, poliklinik, laboratorium, kantin, pengendali

kebakaran ( fit u vwxuty ), pos keamanan dan sebagainya hendaknya dapat

ditempatkan pada bagian yang tidak mengganggu, ditinjau dari segi lalu lintasnya barang, kontrol dan keamanan. Hal-hal yang harus diperhatikan dalam perancangan tata letak pabrik adalah :

1. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa depan.

2. Faktor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan

ledakan, maka perencanaanlwy out selalu diusahakan jauh dari sumber

api, bahan panas, dan dari bahan yang mudah meledak, juga jauh dari asap atau gas beracun.

3. Sistem kontruksi yang direncanakan adalah out zoor untuk menekan

biaya bangunan dan gedung, dan juga karena iklim Indonesia

memungkinkan konstruksi secaraout z{{t .

4. Harga tanah amat tinggi sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian dan pengaturan ruangan / lahan.

(52)

commit to user

bagian utama, yaitu :

a. Daerah administrasi / perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang dijual.

b. Daerah proses

Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses berlangsung.

c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk.

Merupakan daerah untuk tangki bahan baku dan produk. d. Daerah gudang, bengkel dan garasi.

Merupakan daerah untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses.

e. Daerah utilitas

Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung proses berlangsung dipusatkan.

(Vilbrant, 1959)

(53)

(54)

commit to user

1. Pos Keamanan 2. Taman

3. Area Parkir 4. Kantor dan Aula 5. Kantin

6. Poliklinik 7. Mushola 8. perpustakaan

9. Tempat Penyimpanan reaktan 10. Tempat penyimpanan produk 11. Area proses

12. Daerah perluasan proses 13. Control room

14. Laboratorium 15. Gudang 16. Bengkel

17. Daerah pembangkit listrik 18. Pemadam kebakaran 19. Daerah utilitas

(55)

2.5.2 Tata Letak Peralatan

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan l|} out

peralatan proses pada pabrik Paraxylene, antara lain : 1. Aliran bahan baku dan produk

Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan ekonomi yang besar serta menunjang kelancaran dan keamanan produksi.

2. Aliran udara

Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan pekerja.

3. Cahaya

Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat proses yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan tambahan.

4. Lalu lintas manusia

Dalam perancangan l|} out pabrik perlu diperhatikan agar pekerja

(56)

commit to user

Dalam menempatkan alat-alat proses diusahakan dapat menekan biaya operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik. 6. Jarak antar alat proses

Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan operasi tinggi sebaiknya dipisahkan dengan alat proses lainnya, sehingga apabila terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut maka kerusakan dapat diminimalkan.

(Vilbrant, 1959) Tata letak alat-alat proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga :

- Kelancaran proses produksi dapat terjamin - Dapat mengefektifkan luas lahan yang tersedia

- Karyawan mendapat kepuasan kerja agar dapat meningkatkan produktifitas kerja disamping keamanan yang terjadi

(57)

(58)

commit to user

1. Tangki toluene 2. Vaporizer 3. Furnace 4. Reaktor 5. Flash drum

6. Menara destilasi 1 7. Reboiler 1

8. Condenser 1 9. Menara detilasi 2 10. Reboiler 2 11. Condenser 2 12. kristaliser 13. Centrifuge 14. Melter

(59)

BAB III

SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.1. Tangki Penyimpanan Bahan BakuToluene(T-01)

Fungsi : Menyimpan~ol (C6H5CH3) dalam bentuk cair

sebagai bahan baku

Jumlah : 10 buah

Tipe : Tangki silinder tegak dengan dasar datar (flat

bottom) dan conical head roof

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 grade C

Kapasitas : 70789,776 m3

Kondisi operasi

Suhu : 30˚C

Tekanan : 1 atm

Kondisi penyimpanan : cair

Waktu penyimpanan : 1 bulan

Dimensi :

Diameter = 90 ft = 27,432 m

Tebal ll =

Course 1 = 2 in = 0,0508 m

Course 2 = 1,875 in = 0,0476 m

Course 3 = 1.75 in = 0,0445 m

(60)

commit to user

Course 6 = 1,375 in = 0,0349 m

Course 7 = 1,125 in = 0.0286 m

Course 8 = 1,125 in = 0.0286 m

3.2. Tangki Penyimpanan ProdukBenzene(T-02)

Fungsi : Menyimpan Benzene (C6H6)

Jumlah : 2 buah

Dimensi :

Diameter = 160 ft = 48.7686 m

Tebal ll =

Course 1 = 2,75 in = 0,0699 m Course 2 = 2,5 in = 0,0635 m Course 3 = 2,5 in = 0,0635 m Course 4 = 2,25 in = 0,0572 m Course 5 =1.875 in = 0,0476 m

Kondisi operasi

Suhu : 30˚C

(61)

commit to user

3.3. Tangki Penyimpanan ProdukParaxylene(T-03)

Fungsi : Menyimpan Produk yl (p-C8H10)

Jumlah : 5 buah

Kondisi operasi

Suhu : 30˚C

Tekanan : 1 atm

Dimensi :

Diameter = 90 ft = 27,4323 m

Tebal ll =

(62)

commit to user

Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi disproporsionasi toluene menjadi benzene dan paraxylene dengan bantuan zeolite HZSM-5

Tipe :x ultit Reaktor

Jumlah : 1 buah

1. Kondisi Operasi

Suhu : 400 - 470o_C

Tekanan : 21 atm

Waktu tinggal : 1,91 detik

Non adiabatis dan non-isothermal

2. Spesifikasi

a. Katalisator

Bahan : Zeolite HZSM-5

Bentuk :

Umur : 3-5 tahun

Diameter : 0,738 cm

Porositas : 0,83

Densitas : 1298,98 kg/m3

Panjangt : 5, 2 m

IDT : 1,4 in

(63)

commit to user

at : 9.10-4_m2

Jumlah : 1438

Susunan :tri ¡¢ £ , denganpit¤h 1,875 in

Jumlah¥¦ ¦ : 1

Material : High Alloy steel SA 283 grade C

¤. Shell

IDs : 80 in

Baffle space : 0, 508 m

Jumlah : 1

Jumlahpass : 1

Material : High Alloy steel SA 283 grade C d. Pemanas

Bahan : Flue gas furnace

Suhu masuk : 1073 K

Suhu keluar : 734,3195 K

d. Head

Bentuk :elliptical dished head

Tinggi : 24,5 in

Tebal : 0, 6223 m

Volume : 0, 0006 m3

e. Reaktor

Tinggi : 6,3446 m

(64)

commit to user

Fungsi : Memisahkan fraksi ringan (benzene) dari fraksi berat (toluene,xylene)

Jenis : menara plate dengan sieve tray

Tipe : Sieve Tray dengan kondensor parsial dan reboiler parsial

Jumlah : 1 buah

Kondisi Operasi : Tekanan = 1,1 atm Suhu Umpan = 108,5 °C Suhu Distilat = 83,21 °C Suhu Bottom = 117,92 °C Jumlah Plate : 33 plate

Plate Umpan : plate ke-20 dari bawah

Dimensi Menara : Diameter kolom atas = 4,1050 m Diameter kolom bawah = 5,3707 m Tinggi = 49,5627 m

Tebal Head atas = 0,3125 in (0,0079375 m) Tebal Head bawah = 0,375 in (0,009525 m) Isolasi : Asbestos

Tebal Isolasi : 0,0141 m

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA 283 Grade C

Spesifikasi Plate : Diameter Lubang = 5 mm (0,005 m)

(65)

commit to user

80764 buah seksi stripping Turn Down Ratio = 80 %

Material Plate = Carbon Steel SA 283 GradeC Tray Spacing = 0,9 m

Plate Thickness = 5 mm (0,005 m)

3.6. Menara Distilasi 2

Fungsi : Untuk memisahkan benzene dan toluene, sebagai hasil atas dan xylene sebagai hasil bawah

Jenis : menara plate dengan sieve tray

Tipe : Sieve Tray dengan kondensor parsial dan reboiler parsial

Jumlah : 1 buah

Kondisi Operasi : Tekanan = 1,2 atm Suhu Umpan = 117,92 °C Suhu Distilat = 117,2507 °C Suhu Bottom = 145,0134°C Jumlah Plate : 41 plate

Plate Umpan : plate ke-17 dari bawah

Dimensi Menara : Diameter kolom atas = 5,8697 m Diameter kolom bawah = 5,9475 m Tinggi = 51,0500 m

(66)

commit to user

Isolasi : Asbestos Tebal Isolasi : 0,0454 m

Spesifikasi Plate : Diameter Lubang = 5 mm (0,005 m)

Jumlah Lubang = 96471 buah seksi enriching 99045 buah seksi stripping Turn Down Ratio = 80 %

Material Plate = Carbon Steel SA 283 GradeC Tray Spacing = 0,65 m

Plate Thickness = 5 mm (0,005 m)

3.7. Condenser 1

Fungsi : Mengkondensasikan hasil atas Menara Distilasi 1

Jenis : Shell and Tube Condenser

Jumlah : 1 buah

Kondisi Operasi : Fluida Panas = 80,59 °C

Fluida Dingin = 32,5 °C

Luas Transfer Panas : 7410,5989,7 ft²

Shell side : ID = 65 in

Passes = 1

Tube side : Length = 20 ft

OD, BWG, Pitch = 1,5 in, 18 BWG, 1,75 in

(67)

commit to user

3.8. Condenser 2

Fungsi : Mengkondensasikan hasil atas Menara

Distilasi 2

Jenis : Shell and Tube Condenser

Jumlah : 1 buah

Kondisi Operasi : Fluida Panas = 114,31 °C

Luas Transfer Panas : 4614,9433 ft²

Passes = 1

OD, BWG, Pitch= 1,5 in, 18 BWG, 1,75 in Passes = 2

3.9. Reboiler 1

Fungsi : Menguapkan kembali hasil bawah Menara

Distilasi 1

Jenis : Kettle Reboiler

Jumlah : 1 buah

Kondisi Operasi : Fluida Panas = 200°C

Luas Transfer Panas :1432,78 ft²

(68)

commit to user

Tube side : Length = 12ft

OD, BWG, Pitch = 1,5 in, 18 BWG, 1,75 in

Passes = 2

3.10 Reboiler 2

Fungsi : Menguapkan kembali hasil bawah Menara Distilasi 2

Jenis : Kettle Reboiler

Jumlah : 1 buah

Kondisi Operasi : Fluida Panas = 200 °C

Fluida Dingin = 146,33°C

Luas Transfer Panas : 4207,60 ft²

Passes = 1

OD, BWG, Pitch = 1 in, 18 BWG, 1¼ in

Passes = 2

3.10. Accumulator 1

Fungsi : Menampung distilat hasil Menara Distilasi 1

Tipe : Tangki Silinder Horizontal

Jenis Head : Torispherical Dished Head

(69)

Kondisi Operasi : Suhu = 80,56 °C

Tekanan = 1,0614 atm

Volume : 2401,1656 L

Dimensi tangki : Diameter = 0,9956 m

Panjang = 2,9869 m

Tebal = 0,0048 m

3.11. Accumulator 2

Fungsi : Menampung distilat hasil Menara Distilasi 2

Tipe : Tangki Silinder Horizontal

Jenis Head : Torispherical Dished Head

Jumlah : 1 buah

Kondisi Operasi : Suhu = 114,29 °C

Tekanan = 1,1069 atm

Volume : 13188,8266 L

Dimensi tangki : Diameter = 1,7567 m

Panjang = 5,2701 m

Tebal = 0,0048 m

(70)

commit to user

Kode : FD-01

Fungsi : memisahkan H2dan CH4dari produk keluar

reaktor akibat penurunan tekanan

Bahan :§ ª ®¯°st±±l SA 283GradeC

Jumlah : 1 buah

Kondisi Operasi :

 Tekanan (P) : 1,1 atm

 Suhu (T) : 79,79°C

Dimensi :

 Diameter : 3,3528 m

 Tinggi : 5,1820 m

 TebalShell : 0,1875 in

 TebalHead : 0,1875 in

3.13. Vaporizer

Kode : VP-01

Fungsi : Menguapkan toluene sebelum masuk furnace

Jumlah : 1 buah

(71)

commit to user

Kondisi operasi

Tekanan : 20,1615 atm

Fluida Panas : 362,9723 °C Fluida Dingin : 80,1139 °C Spesifikasi :

² ³´µ : Fluida panas

 Kapasitas : 253983,8521 kg/jam = 514215,7069 lb/jam

 Fluida : Produk reaktor

 Bahan :¶· ¸¹nlµss ¶·µµl ¶ º»¼½

 Kapasitas : 106747,9581 kg/jam = 235336,5483 lb/jam

 Fluida : Toluene

 Bahan :¶· ¸¹nlµss ¶·µµl ¶ º¼¿ »À »»

 IDs : 15,25 in

 Baffle space : 8 in

(72)

commit to user

 Luas Transfer Panas : 581,0480 ft

 Uc : 596,0731 Btu/j.F.ft2

 Ud : 199,4677 Btu/j.F.ft2

Rd required : 0,003 F.ft2_/Btu

Rd : 0,0033 F.ft2_/Btu

3.14. Furnace

Kode : F-01

Fungsi : Menaikkan suhu campuran umpan dari 119,68 C

menjadi 357 C

Jenis :ÁÂÃ ÄÅÆÄÇÈÄr tip Ä fiÃ ÄÅÉÊË

Material : Bata Tahan Api

Jumlah : 1 Buah

Beban Panas : 126217889,2231 Btu/jam

Kondisi Operasi :

 Tekanan :1,1 atm

 Suhu Gas Masuk : 119,68o_C

 Suhu Gas Keluar : 357o_C

 Suhu Bahan Bakar : 30o_C

 Suhu GHP : 30o_C

Dimensi :

Panjang : 10 ft = 3,048 m

(73)

commit to user

Tinggi : 27 ft = 8,0772 m

3.15. kristaliser

Kode : CR-01

Fungsi : Mengkristalkan paraxylene dari hasil bawah D-02

Jumlah :1 Unit besar dengan 2 unit kecil

Tipe :Swenson-Walker

Dimensi :

Panjang : 0,6604 m

Lebar : 0,6096 m

Tinggi : 6,096 m

Pengaduk

 Jenis pengaduk :Spiral Agitator

 Jumlah Pengaduk: 1 buah

 Diameter : 0,6091 m

 Kecepatan : 7 rpm

 Daya : 6 Hp

Pendingin

 Tipe :jacket

 Bahan Pendingin : Amoniak

(74)

commit to user

 Diameter jacket : 41,12 in

 Tebal jacket : 0,1875 in

3.16. Centrifuge

Kode : CF-01

Fungsi : Memisahkan kristal paraxylene dari keluaran

kristaliser

Tipe : Continuous pusher (reciprocating) centrifugal filter

Jumlah : 1

Kapasitas : 50609,5325 L/jam

Kondisi Operasi : T = 11 ºC

P = 1 atm

Material : staninless steel SS 304

Diameter : 2,1112 m

Lebar : 1,5 m

Tebal dindingbasket : 7.8739 in

Tebalcake : 10 cm

Waktu tinggal : 30 sekon

Kecepatan Putar : 9496 rpm

(75)

3.17. Screw Convenyor 1

Kode : SC-01

Fungsi : mengumpulkan cake dari kristaliser untuk

diumpankan ke centrifuge

Jumlah : 1

Kapasitas : 1623,032 cuft/jam

Dimensi

Jarak horizontal (L) : 70 ft

Elevasi (H) : 15 ft

Daya motor : 8,25 HP

3.18. Screw Convenyor 2

Kode : SC-02

Fungsi : mengumpulkan cake dari centrifuge untuk

diumpankan ke melter

Jumlah : 1

Kapasitas : 1381,944 cuft/jam

Dimensi

Jarak horizontal (L) : 70 ft

Elevasi (H) : 15 ft

(76)

commit to user

Kode : MT – 01

Fungsi : melelehkan kristal paraxylene

Jumlah : 1

Jenis : agitated melter

Volume melt tank : 44,3533 m3

Dimensi

Diameter shell : 4,2672 m

Tinggi shell : 5,3727 m

Volume shell : 14,9064 m3

Volume head : 0,0031 m3

Daya motor : 54 HP

3.20 Heat Exchanger 1

Kode : HE-01

Tugas : Mendinginkan Produk keluar Reaktor sebelum

dilewatkan throttling valve

Jenis :ÌÍÎll ÏÐÑÒÓÔ Î1 – 2 Heat Exchanger Horisontal

Jumlah : 1 Buah

Luas Transfer Panas : 1708,16 ft2

Bahan konstruksi :

Tube :Cast Steel

(77)

SpesifikasiÕ Ö×Ø:

Fluida : air pendingin

Suhu : 34o_C

ODÕ Ö×Ø : 1,5 in

IDÕ Ö×Ø : 1,4 in

BWG : 18

Susunan :ÕriÙÚÛÖ Ü ÙÝÞßtàh , Pt = 1,875 in

JumlahÕ Ö×Ø : 297

ÞÙá áØs : 2

PanjangÕ Ö×Ø : 192 in

Delta P : 0,0603 psi

SpesifikasiâãØll :

Fluida : fluida panas, arus produk Reaktor

Suhu : 269,95o_C

IDâãØll : 39 in

äÙåflØâæ Ùàing : 29,25 in

ÞÙá áØs : 1

Uc : 100,6803 BTU/jam.ft2_.F

Ud : 146,5 BTU/jam.ft2_.F

RdÝØquired : 0,003 jam.ft

2_.F/BTU

(78)

commit to user

Kode : HE-02

Tugas : memanaskan produk dari flash drum sebelum

masuk ke D-01

Jenis :çèéll êëìíîï é1 – 2 Heat Exchanger Horisontal

Jumlah : 1 Buah

Bahan konstruksi :

Shell :Carbon SteelSA 283gradeC

SpesifikasiTube:

Fluida : fluida dingin, umpan menara destilasa 1

Suhu : 94,15o_C

ODTube : 1,5 in

IDTube : 1,4 in

BWG : 18

Susunan :Triangular Pitch, Pt = 1,875 in

JumlahTube : 238

Passes : 2

PanjangTube : 192 in

(79)

Spesifikasiðñòll :

Fluida : fluida panas, saturated steam

Suhu : 130,15o_C

IDðñòll : 35 in

óôõflòðö ô÷ing : 26,25 in

øôù ùòs : 1

Delta P : 0,25 psi

Uc : 223,81 BTU/jam.ft2_.F

Rdúòquired : 0,002 jam.ft

2_.F/BTU

Rd : 0,0022 jam.ft2_.F/BTU

3.22 Cooler 1

Kode : CL – 01

Tugas : mendinginkan produk atas menara destilasi 1

Jenis :Shell and tube 1 – 2 Heat Exchanger Horisontal

Jumlah : 1 Buah

Bahan konstruksi :

(80)

commit to user

Fluida : fluida dingin, air pendingin

Suhu : 34o_C

ODû üýþ : 1,5 in

IDû üýþ : 1,4 in

BWG : 18

Susunan :ûriÿ ü ÿth , Pt = 1,875 in

Jumlahû üýþ : 268

ÿ þs : 2

Panjangû üýþ : 192 in

Spesifikasi þll :

Fluida : fluida panas, umpan menara destilasi 1

Suhu : 56,61o_C

ID þll : 37 in

ÿflþ ÿing : 27,75 in

ÿ þs : 1

Delta P : 0.0043 psi

Uc : 58,8189 BTU/jam.ft2_.F

Rdþquired : 0,003 jam.ft

2_.F/BTU

(81)

3.23 Cooler 2

Kode : CL – 02

Tugas : mendinginkan umpan masuk crystallizer ( hasil

bawah menara destilasi 2)

Jenis :ll 1 – 2 Heat Exchanger Horisontal

Jumlah : 1 Buah

Bahan konstruksi :

Shell :Carbon SteelSA 283gradeC

SpesifikasiTube:

Fluida : fluida dingin, air pendingin

Suhu : 28,5o_C

ODTube : 1 in

IDTube : 0,902 in

BWG : 18

Susunan :Triangular Pitch, Pt = 1,25 in

JumlahTube : 253

Passes : 2

PanjangTube : 192 in

(82)

commit to user

Fluida : fluida panas, output bawah menara destilasi 2

Suhu : 92,83o_C

IDll : 10 in

fl ing : 7,5 in

s : 1

Delta P : 2,3929E-09 psi

Uc : 143,9991 BTU/jam.ft2_.F

Rd quired : 0,003 jam.ft2_.F/BTU

Rd : 0,0032 jam.ft2_.F/BTU

3.24 POMPA 1 (P-01)

Fungsi : MengalirkanToluenedari T-01 ke vaporizer

sekaligus menaikkan tekanannya hingga 1,1 atm

Jumlah : 1 buah

Jenis :Centrifugal Pump

Bahan konstruksi :Comercial Steel

Kapasitas : 480,3210 gpm

Power Pompa : 1 Hp

Power Motor : 1,2 Hp

(83)

Pipa yang digunakan :

 D,Nominal Size : 8 in

 Schedule Number: 5 S

 ID : 8,407 in

 OD : 8,625 in

3.25 POMPA 2 (P-02)

Fungsi : Mengalirkanfluidadari Fd-01 ke D-01

Jumlah : 1 buah

Power Pompa : 42 Hp

Power Motor : 60 Hp

NPSHrequired : 31,7369 ft NPSHavailable : 308,7321 ft Pipa yang digunakan :

 Schedule Number: 20

 ID : 21,25 in

(84)

commit to user

Fungsi : Mengalirkan sebagian!istil"# D-01 sebagai refluks

dan sebagai produk ke T-02 (tangki benzene)

Jumlah : 1 buah

Jenis :$%ntrif&'"()& *p

Bahan konstruksi :$om%+ ,i"( -#%%l

Power Pompa : 1,2 Hp

NPSH+%quired : 42,6831 ft

NPSHavailable : 51,6659 ft Pipa yang digunakan :

 D,Nominal Size : 3,5 in

 Schedule Number: 10S

 ID : 3,76 in

 OD : 4 in



3.27 POMPA 4 (P-04)

Fungsi : Mengalirkan hasil bawah D-01 sebagai umpan

D-02

Jumlah : 1 buah

(85)

commit to user

Power Motor : 1 Hp

NPSH./quired : 36,1313 ft

NPSHavailable : 41,7543 ft Pipa yang digunakan :

 ID : 12,09 in

 OD : 12,75 in

3.28 POMPA 5 (P-05)

Fungsi : Mengalirkan hasil atas MD-02 sebagai refluk dan

recycle menuju furnace sebagai arus umpan TEE-02

Jumlah : 1 buah

Power Motor : 3 Hp

(86)

commit to user

 ID : 10,02 in

 OD : 10,75 in

3.29 POMPA 6 (P-06)

Fungsi : Mengalirkan hasil melter ke tangki T-03

Jumlah : 1 buah

NPSHrequired : 9,9966 ft NPSHavailable : 42,0750 ft Pipa yang digunakan :

 Schedule Number: 5S

 ID : 5,345 in

(87)

3.30 Kompresor 1

Kode : K-01

Fungsi : menaikkan tekanan udara masuk reaktor dari

1 atm menjadi 4,8 atm

Tipe :01ntrif2345, multi stage compressor

Jumlah : 1 buah

Flow Udara : 74194,29 m3_/jam

Suhu masuk : 357°C

Suhu keluar : 412,64°C

Tenaga Motor : 159,8094 Hp

3.31 Kompresor 2

Kode : K-02

Fungsi : menaikkan tekanan udara masuk reaktor dari

4,8 atm menjadi 21 atm

Tipe :centrifugal, multi stage compressor

Jumlah : 1 buah

Flow Udara : 74194,29 m3_/jam

Suhu masuk : 412,64°C

Suhu keluar : 470°C

(88)

commit to user

UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1. Unit Pendukung Proses

Unit pendukung proses atau yang lebih dikenal dengan sebutan utilitas merupakan bagian penting untuk penunjang proses produksi dalam pabrik. Utilitas di pabrik Paraxylene yang dirancang antara lain meliputi :

unit pengadaan air, unit pengadaanst678 , unit pengadaan udara tekan, unit

pengadaan listrik, unit pengadaan bahan bakar dan unit pengolahan limbah. Unit pendukung proses yang terdapat dalam pabrik Paraxylene adalah:

1. Unit pengadaan air

Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan air sebagai berikut:

a. Air umpan9:;l6r

b. Air konsumsi umum dan sanitasi c.Air pemadam kebakaran

2. Unit pengadaanst67m

Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan st678 sebagai media

(89)

3. Unit pengadaan udara tekan

Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk

kebutuhan instrumentasi =>?um@AiB , untuk penyediaan udara tekan di

bengkel, dan untuk kebutuhan umum yang lain. 4. Unit pengadaan listrik

Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk peralatan proses, keperluan pengolahan air, peralatan - peralatan elektronik atau listrik AC, maupun untuk penerangan. Listrik

di-suppl

@ C dari PLN dan dariD ?>?E@Aor sebagai cadangan bila listrik dari

PLN mengalami gangguan. 5. Unit pengadaan bahan bakar

Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk boiler, furnace dan generator.

6. Unit refrigerasi

Unit ini bertugas menyediakan refrigerant untuk proses pendinginan di kristaliser.

4.1.1. Unit Pengadaan Air

(90)

commit to user

Kebutuhan air pada pabrik Paraxylene dipenuhi dari air baku yang berasal dari dua sumber yaitu :

 Sumber air permukaan

Air permukaan yang diambil berasal dari air sungai. Air ini digunakan sebagai air pendingin, air proses dan air umpan boiler untuk menghasilkan steam . Alasan digunakan sumber air permukaan, karena kebutuhan air pendingin dan boiler cukup besar sehingga dengan menggunakan sumber air permukaan, biaya dapat lebih murah.

 Sumber air tanah

Air tanah diambil dari sumber air sumur dalam. Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air konsumsi dan sanitasi, karena air yang diolah harus dapat memenuhi syarat – syarat kesehatan manusia. Penggunaan air baku ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air baku di pabrik yaitu antara lain :

1. Kebutuhan air pendingin

Sumber air pendingin diambil dari air permukaan yaitu dari air sungai Kali Malang yang mengalir di sekitar pabrik dengan alasan sebagai berikut :

a) Air dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya yang murah

b) Mudah dalam pengaturan dan pengolahan

(91)

commit to user

d) Tidak terdekomposisi

Air pendingin ini digunakan sebagai pendingin pada kondensor dan cooler. Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam pengolahan air pendingin :

a. adanya kesadahan (hardness) yang dapat menyebabkan

kerak

b. adanya zat besi yang dapat menimbulkan korosi

2. Kebutuhan air umpan boiler

Sumber air untuk keperluan ini sama dengan air pendingin, yaitu sumber air permukaan dari sungai Kali Malang yang mengalir dekat pabrik. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah :

a) Zat – zat yang dapat menyebabkan korosi

Korosi yang terjadi didalam boiler disebabkan karena air mengandung larutan – larutan asam dan gas – gas yang terlarut.

b) Zat – zat yang dapat menyebabkan kerak (scale forming)

Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan dan suhu tinggi, yang biasanya berupa garam – garam karbonat dan silica. c) Zat – zat yang menyebabkan pembusaan (foaming)

(92)

commit to user

Air proses ini digunakan sebagai pendingin pada cooler. Air ini diambil dari sumber air permukaan sungai Kali Malang yang telah mengalami pengolahan sehingga memenuhi syarat – syarat spesifikasi larutan penyerap yang telah ditentukan.

4. kebutuhan air konsumsi dan sanitasi

Sumber air untuk keperluan konsumsi dan sanitasi berasal dari sumber air tanah. Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum, laboratorium, kantor, perumahan dan taman. Air konsumsi dan sanitasi harus memenuhi beberapa syarat fisik, syarat kimia dan syarat bakteriologis.

 Syarat Fisik

a) Suhu dibawah suhu udara luar b) Warna jernih (tidak berwarna)

c) Tidak mempunyai rasa dan tidak berbau

 Syarat kimia

a) Tidak mengandung zat organik dan zat anorganik b) Tidak beracun

 Syarat bakteriologis