TUGAS PERANCANGAN PROSES TEKNIK KIMIA
Oleh:
M. Arief Firmandani (0807121002) Salamun Qaulan (0807135304) Yogy Herstiawan (0807113461)
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU
TUGAS 1 Deskripsi Alat
TUGAS 2 Problems di Buku Douglas 1.3-1, 1.3-2, & 1.3-4
1.3-1 If engineering time cost $100/hr, estimete the worker-hours required to complate each type of design study in Table 1.1-1 for a small plant.
Jika biaya pendirian pabrik adalah $8,000,000, maka jam kerja untuk setiap tipe perhitungan adalah:
a. Order-of-magnitude estimate (engineering cost = $10,000) Jam kerja = $10,000
100$/h = 100 hours b. Study estimate (engineering cost = $22,000)
Jam kerja = $22,000
100$/hr = 220 hours
c. Preliminary estimate (engineering cost = $50,000) Jam kerja = 100$50,000$
/hr = 500 hours
d. Devinitive estimate (engineering cost = $200,000) Jam kerja = $100200,000$
/hr = 2000 hours e. Detail estimate (engineering cost = $350,000)
Jam kerja = $100350,000$
/hr = 3500 hours
1.3-4 A flowsheet for a process to produce acetone from isopropanol is given in Fig. 1.3-1. The reaction is isopropanol acetone + H2, and an azeotropic mixture of IPA H20 is used as the feed stream. The reaction takes place at 1 atm and 572rF. Show the hierarchy of flowsheets
Gambar 1. Proses produksi acetone a. Input-output
b. Acetone separation system
c. Acetone recycle system d. Acetone destillation
TUGAS 3 Ilustrasi Hasil Kegiatan Analisis IPA - H2O
Reactor Split phase
H2 absorber
H2O
H2
Destillation product
Pabrik Etilen Oksida 1. Rumusan Primitive
Kebutuhan metionin Indonesia dari tahun 2008 hingga 2010 terus meningkat. Peningkatan kebutuhan metinonin akan diperkirakan akan terus terjadi. Selain itu, peningkatan kebutuhan metionin dunia juga terus meningkat dari tahun ketahun.
2. Rumusan Lebih Informatif
Pada tahun 2008, kebutuhan metionin Indonesia adalah 18.462 ton. Nilai ini terus meningkat hingga tahun 2010 yang mencapai 20.551 ton. Peningkatan kebutuhan metionin ini secara tidak langsung disebabkan oleh perkembangan industri-industri di Indonesia, terutama industri peternakan dimana metionin digunakan sebagai bahan pembuat pakan ternak. Peningkatan kebutuhan metionin juga disebabkan oleh perkebangan industri farmasi dan industri-industri lain yang membutuhkan metionin sebagai bahan baku.
3. Rumusan terarah
Sampai pada tahun 2010, belum ada pabrik metionin yang berdiri di Indonesia. Seluruh kebutuhan metionin Indonesia didapat dari hasil Impor dari negara lain. Oleh sebab itu, perlu didirikan pabrik metionin untuk memenuhi kebutuhan metionin di Indonesia. Kapasitas pabrik metionin yang didirikan adalah 30.000 ton/tahun dengan asumsi bahwa metionin yang dihasilkan dapat memenuhi kebutuhan metionin Indonesia dn sebagian kebutuhan metionin dunia.
4. Rumusan spesifik
Pabrik metionin yang didirikan berbahan baku metanol, hidrogen sulfida, dan propilen. Sebelum pembuatan metionin, terlebih dahulu dilakukan pembuatan bahan baku utama dari proses pembuatan metionin, yaitu metil merkaptan dan akrolein. Pembuatan metil merkaptan dan akrolein disebabkan oleh belum adanya pabrik di Indonesia yang memproduksi kedua bahan baku pembuatan metionin tersebut. Selain itu, harga dari kedua bahan baku tersebut juga cukup mahal, sehingga lebih baik membuat bahan baku tersebut agar keuntungan yang didapat lebih besar.
TUGAS 4
berasumsi temperatur yang digunakan 25oC, yaitu temperatur suhu kamar; agar mempermudah perhitungan.
2. Rule of thumb
Rule of thumb adalah suatu aturan praktis yang berisikan prinsip-prinsip dengan aplikasi
yang luas yangbtidak dimaksudkan untuk secara ketat dan akurat atau dapat diandalkan untuk setiap kondisi. Rule of thumb merupakan prosedur atau informasi yang mudah dipelajari dan mudah diterapkan untuk sekedar menghitung atau mengingat beberapa nilai.
Contoh: Rule of Thumb pada buku Chemical Process Equipment - Stanlay M. Walas. 3. Estimasi adalah perkiraan hasil perhitungan terdekat guna mendapatkan hasil
perhitungan dengaan cepat namun tidak akurat. Sebagai contoh sederhana 38 x 42 kita estimasi hasilnya yaitu menjadi 40 x 40 = 1600.
4. Informasi yang bisa didapatkan dari situs AICHE yaitu:
a. Informasi mengenai Persatuan Insinyur Kimia Amerika Serikat, American Institute of Chemical Engineers (AIChE).
b. Informasi mengenai proses-proses dan metode-metode dalam teknik kimia
c. Informasi jaringan atau akses ke ilmuan –ilmuan dunia teknik kimia dan berbagai perguruan tinggi teknik kima terbaik.
5. Pendekatan Hirerarki untuk perancangan conseptual
Metode engineering mengindikasi bahwa kita harus menyelesaikan masalah pereancangan dengan yang pertama mengembangkan penyelesaian yang sangat sederhana terlebih dahulu, selanjutnya mengerjakan lapisan berikutnya hingga detailnya. 6. BAB 1 Douglas
Sifat dari Sintesa Proses dan Analisis
1.1 Aspek kreatif dari perancangan proses
Perancangan proses dan perancangan pabrik menghasilkan ide dan merubahnya menjadi perlatan dan proses-proses untuk memproduksi material baru ataupin meningkatkan nilai jual atau kualitas bahan (material) yang sudah ada. Ide-idea baru dibuat untuk:
Memproduksi bahan baku yang bisa dijual
Mengkonversi produk samping menjadi menjadi produk yang lebih berharga (bernilai) sehingga dapat dijual juga.
Membuat bahan baku baru (seperti serat sintesis, makanan)
Menemukan cara baru untuk memproduksi produk yang sudah ada (seperti proses dengan katalis baru, atau dengan cara alternatif yaitu bioproses).
Untuk menggunakan perlakuan dalam membuat material baru (seperti dengan temperatur tinggi, atau dengan operasi bertekanan tinggi, atau menggunakan polimer khusus)
Tingkat Keberhasilan
Faktanya, kemungkinan untuk mendapatkan keuntungan secara komerasil pada tahap penelitian untuk beberapa proses adalah sekitar 1-3%, pada tahap pengebangan proses sekitar 10-25%, dan pada tahap pilot plant prosesnya sekitar 40-60%. Tentunya, kita harapkan tingkat keberhasilan pada modifikasi proses akan lebih tinggi dari itu untuk proses-prosaes yang lengkap, tetapi semakin aman proyeknya maka semakin rendah potensinya.
Sintesis dan Analisis
Hanya dibutuhkan sedikit bagian dari informasi untuk mendefinisikan sebuah masalah perancangan. Misalnya, seorang peneliati kimia menemukan reaksi baru untuk membuat produk yang sudah ada atau sebuah katalis baru untuk membuat sesuatu, reaksi komersial, dan kita ingin menterjemahkan penemuan ini untuk menjadi proses baru. Dengan demikian, hanya memulai dengan pengetahuan akan kondisi reaksi yang kita dapatkan dari peneliti kimia tersebut, serta beberapa informasi seperti keterasediaan bahan baku dan produk yang kita dapat dari organisasi penjualan kita, dan kita membutuhkan semua informasi lainnya untuk mendefenisikan sebuah masalah perancangan.
Untuk mendapatkan infomasi yang hilang itu , kita harus membuat asumsi mengenai tipe proses apa yang harus dipakai, bagaimana unit-unit proses tersebut akan saling berhubungan, dan berapa temperaturnya, tekanannya, serta tingkat aliran proses yang akan dibutuhkan. Ini yang disebut aktifitas mensintesis. Sintesis ini sulit karena sangat-sangat banyak jalan yang harus kita pertimbangkan untk menyelesaikan tujuan yang sama. Karena itu masalah perancangan adalah masalah yang sangat terbuka dan tidak ada batasnya (open-ended).
Metode engineering dalam perancangan proses adalah sebuah seni, seperti proses kreatif. Karena itu, harus mencoba untuk mencapai masalah perancangan pada banyak cara yang sama dengan cara seorang pelukis membuat sebuah lukisan. Dengan kata lain, prosedur pearancangan orisinil kita harus saesuai pada pengembangan sketsa pensil.
Tingkat Perancangan Engineering 1. Order-of-magnitude estimate
Berdasarkan daftar harga yang sama, akurasi ± 40% 2. Study estimate
Berdasarkan pengetahuan dari peralatan umum, akurasi ± 25% 3. Preliminary estimate
Berdasarkan data yang cukup untuk mengestimasi biaya, akurasi ± 12% 4. Defeinitive estimate
Berdasarkan data yang hampir lengkap, namun masih sebelum pelengkapan gambar-gambar dan spesifikasi, akurasi ± 6%
5. Detailed estimate
Berdasarkan gambar-gambar engineering yang engkap, spesifikasi, dan survey tempat, akurasi ± 3%
Biaya Perancangan Engineering pada tahun 1977
1.2 Pendekatan Hirarki untuk Merancang Secara Konseptual Contoh: Hidrodealkalinasi Toluen
dan 2Benzen ↔ Divenil + H2
Reaksi berlangsung secaara homogen pada taeamperatur 1150oF – 1300oF dan tekanan sekitar 500 psia. Kelebihan hidrogen (rasio perbandingan 5/1) diharapkan untuk mencegah terbentuknya cook, dan gas efluen harus cepat mengurangi suhu sampai 1150oC dengan tujuan untuk mencegah terbentuknya cook pada HE yang ke reaktor.
Pada gambar dapat dilihat
Aliran bahan baku :Toluen & Hidrogen
Aliran Produk :Hidrogen, metana, benzen, toluen, dan divenil yang tidak diinginkan.
Sebagian besar hidrogen dan metana dipisahkan dari zat aromatik dengan kondensor parsial, untuk mengkondensasi zat aromatiknya, dan gas-gas ringan di flash. Cairan dari flush drum digunakan untuk menurunkan suhu gas panas dari reaktor.
Aliran dari flash diumpankan ke stabilizer untuk didistilasi demi menyempurnakan pemisahan hidrogen dan metana dari zat aromatik. Distilasi selanjutnya yaitu mengumpankan zat aromatik dari hasil pemisahan pada stabilizer ke distilasi selanjutnya pada product, sehingga didapatkanlah benzen. Toluen yang di recycle dipisahkan dari divenil yang tidak diinginkan.
Keputusan Hirarki
2. Struktur input-output dari flowsheet 3. Struktur recycle dari flowsheet
4. Struktur umum dari sistem pemisahan a. Sistem vapor recovery
b. Sistem liquid recovery 5. Jaringan heat exchanger
Prosedur Dekomposisi Proses yang sudah ada
1. Hapus (Remove) semua HE, drum, dan vessel penyimpanan.
2. Kelompokkan semua kolom distilasi (block sistem pemisahan liquid) 3. Sederhanakan struktur umum dari sistem pemisahan
4. Satukan (gabungkan semua unit menjadi satu kotak) sistem pemisahan yang lengkap.
5. Satukan proses yang lengkap. 1.3 Kesimpulan
Masalah-masalah pada merancang proses bisa didefenisikan, dan hanya sekitar 1% dari gagasan-gagasan untuk rancangan baru yang terkomersialkan. Oleh karena itu, sebuah strategi efisien untuk mengembangkan sebuah rancangan yang pada mulanya hanya untuk menentukan secara kasar, perhitungan screening –type, dll; menjadi menghilangkan proyek dan proses alternatif yang tidak penting dengan usaha yang minimum.
TUGAS 5 BAB 2
Ekonomi Teknik
2.1 Informasi Biaya yang Dibutuhkan
Benzen + 3H2 ↔ Sikloheksan
Flowsheet dan Tabel Aliran
Salah satu hal yang paling penting adalah kita mengembangkan selama sebuah rancangan dalam sebuah flowsheet proses (lihat gambar 2.1-1). Flowsheet menunjukkan peralatan-peralatan umum, dan selalu setiap peralatan diberi angka atau nama khusus, seperti pada gambar 2.1-1. Biasanya setiap aliran pada flowsheet juga betulisan huruf atau angka, dan tabel aliran yang berisikan tulisan-tulisan atau angka-angka ini sering kali muncul pada dasar flowsheet. Tabel aliran berisikan aliran setiap komponen disetiap aliran seperti temperatur dan tekanan aliran. Pada beberapa kasus, entalpi, densitas, dan informasi lainnya untuk setiap aliran dimasukkan ke dalam tabel aliran.
Biaya Kapital
dibutuhkan pabrik (lihat tabel 2.1-5). Dengan menggabungkan semua harga-harga ini, kita dapatkan sebuah estimasi dari total kebutuhan kapital (lihat tabel 2.1-6)
Estimasi Profitabilitas
Kita gabungkan biaya-biaya operasi dan kapital, dan dengan harga-harga lainnya , dan kita gunakan hasil-hasil ini untuk mengestimasi profitabilitas dari proses (lihat tabel 2.1-7). Pengembalian dari investasi digunakan sebagai standar dari profitabilitas di studi kasus ini, namun angka dari kriteria lainnya bisa digunakan.
Ekonomi Teknik
