PRARANCANGAN PABRIK METILEN KLORIDA DARI METIL KLORIDA DAN KLORIN KAPASITAS 30.000 TON TAHUN

(1)

commit to user

KLORIDA DARI METIL KLORIDA DAN KLORIN KAPASITAS

30.000 TON/TAHUN

OLEH:

NURYAH DEWI I.0506006

AJENG WIDIHAPSARI I.0506009

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

(2)

(3)

commit to user

iii

Segala puji syukur kepada Allah SWT, hanya karena rahmat dan ridho-Nya,

Penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan

judul “Prarancangan Pabrik Metilen Klorida dari Metil Klorida dan Klorin

Kapasitas 30.000 Ton / Tahun” ini.

Dalam penyusunan tugas akhir ini Penulis memperoleh banyak bantuan

baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena

itu, Penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat

yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah.

2. Enny Kriswiyanti A., S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I dan Bregas

S.T. Sembodo, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan

dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir.

3. Wirawan Ciptonugroho, S.T., M.T. selaku Dosen Penguji I dan Ir. Endang

Mastuti selaku Dosen Penguji II atas saran dan kritik yang membangun

dalam penulisan tugas akhir ini.

4. Ir. Arif Jumari, M.Sc. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS.

5. Dwi Ardiana S., S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik.

6. Segenap Civitas Akademika atas semua bantuannya.

7. Teman-teman mahasiswa teknik kimia FT UNS khususnya tekimers ’06.

Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna. Oleh

karena itu, Penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang

membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi Penulis dan

pembaca sekalian.

Surakarta, April 2011

(4)

commit to user

iv

DAFTAR ISI

Halaman Judul ...

i

Lembar Pengesahan ...

ii

Kata Pengantar ... iii

Daftar Isi ...

iv

Daftar Tabel ... xi

Daftar Gambar ...

xiii

Intisari ...

xiv

BAB I PENDAHULUAN ...

1

1.1

Latar Belakang Pendirian Pabrik...

1

1.2

Penentuan Kapasitas Perancangan ...

2

1.2.1

Kebutuhan Metilen Klorida di Indonesia ...

3

1.2.2

Kebutuhan Bahan ...

4

1.2.3

Kapasitas Rancangan Pabrik ...

4

1.3

Pemilihan Lokasi Pabrik ...

5

1.4

Tinjauan Pustaka ...

7

1.4.1

Macam-Macam Proses ...

7

1.4.2

Kegunaan Produk ...

10

1.4.3

Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk ...

11

(5)

commit to user

v

BAB II DESKRIPSI PROSES...

18

2.1

Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ...

18

2.1.1

Spesifikasi Bahan Baku ...

18

2.1.2

Spesifikasi Produk ...

19

2.2

Konsep Proses ...

21

2.2.1

Dasar Reaksi ...

21

2.2.2

Mekanisme Reaksi ...

21

2.2.3

Kondisi Operasi ...

23

2.2.4

Tinjauan Termodinamika...

23

2.2.5

Tinjauan Kinetika ...

25

2.3

Diagram Alir Proses ...

26

2.3.1

Diagram Alir Kualitatif...

27

2.3.2

Diagram Alir Kuantitatif...

28

2.3.3

Diagram Alir Lengkap ...

29

2.3.4

Langkah Proses...

30

2.4

Neraca Massa dan Neraca Panas ...

34

2.4.1

Neraca Massa ...

34

2.4.2

Neraca Panas ...

39

2.5

Tata Letak Pabrik dan Peralatan...

44

2.5.1

Tata Letak Pabrik...

44

(6)

commit to user

vi

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ...

50

3.1 Tangki Penyimpan Bahan Baku ...

50

3.2 Tangki Penyimpan Produk ...

51

3.3 Reaktor ...

53

3.4 Absorber ...

54

3.5 Menara Distilasi ...

55

3.6 Separator ...

56

3.7 Kondensor-01 ...

57

58

59

3.10

Reboiler

-01 ...

60

3.11

Reboiler

-02 ...

61

3.12

Reboiler

-03 ...

62

3.13

Accumulator

...

63

3.14 Penukar Panas-01 ...

64

65

66

67

(7)

commit to user

vii

68

69

3.25 Pompa-01...

70

3.26 Pompa-02...

70

3.27 Pompa-03...

70

3.28 Pompa-04...

71

3.29 Pompa-05...

71

3.30 Pompa-06...

71

3.31 Pompa-07...

72

3.32 Pompa-08...

72

3.33 Pompa-09...

72

3.34 Pompa-10...

73

3.35 Pompa-11...

73

3.36 Pompa-12...

73

3.37 Pompa-13...

74

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM...

75

4.1

Unit Pendukung Proses ...

75

4.1.1

Unit Pengadaan Air ...

76

4.1.2

Unit Pengadaan Pendingin Reaktor ...

85

4.1.3

Unit Pengadaan

Steam

...

85

(8)

commit to user

viii

4.1.5

Unit Pengadaan Listrik ...

89

4.1.4.1 Listrik Untuk Keperluan Proses dan Utilitas .

89

4.1.4.2 Listrik Untuk Penerangan...

90

4.1.4.3 Listrik Untuk AC...

92

4.1.4.4 Listrik Untuk Laboratorium dan Instrumentasi 92

4.1.5

Unit Pengadaan Bahan Bakar ...

93

4.2

Laboratorium ...

94

4.2.1 Laboratorium Fisik ...

96

4.2.2 Laboratorium Analitik ...

97

4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan ... 97

4.2.4 Prosedur Analisa Bahan Baku ... 97

4.2.5 Prosedur Analisa Produk ... 99

4.2.6 Analisa Air... 99

4.3

Unit Pengolahan Limbah ... 100

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN... 102

5.1

Bentuk Perusahaan ... 102

5.2

Struktur Organisasi ... 103

5.3

Tugas dan Wewenang ... 108

5.3.1

Pemegang Saham ... 108

5.3.2

Dewan Komisaris ... 108

5.3.3

Dewan Direksi ... 109

(9)

commit to user

ix

5.3.5

Kepala Bagian ... 110

5.3.6

Kepala Seksi ... 114

5.4

Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 115

5.4.1 Karyawan

Non Shift

... 115

5.4.2 Karyawan

Shift

... 115

5.5

Status Karyawan dan Sistem Upah ... 117

5.4.1 Karyawan Tetap ... 118

5.4.2 Karyawan Harian ... 118

5.4.3 Karyawan Borongan... 118

5.6

Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ... 118

5.6.1

Penggolongan Jabatan ... 118

5.6.2

Jumlah Karyawan dan Gaji ... 119

5.7

Kesejahteraan Sosial Karyawan ... 120

BAB VI ANALISIS EKONOMI ... 122

6.1

Penaksiran Harga Peralatan ... 123

6.2

Penentuan

Total Capital Investment

(TCI) ... 125

6.2.1

Modal Tetap (

Fixed Capital Investment

) ... 127

6.2.2

Modal Kerja (

Working Capital Investment

) ... 128

6.3

Biaya Produksi Total (

Total Production Cost

) ... 129

6.3.1

Manufacturing Cost

... 129

6.3.2

General Expense

... 130

(10)

commit to user

x

6.5

Analisis Kelayakan... 131

BAB VII KESIMPULAN ... 135

Daftar Pustaka ...

xv

(11)

commit to user

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1

Data Impor Metilen Klorida Dalam Negeri

...

3

Tabel 1.2

Industri Metilen Klorida di Berbagai Negara

...

4

Tabel 2.1

Neraca Massa Total

...

34

Tabel 2.2

Neraca Massa di Percabangan 1

...

34

Tabel 2.3

...

35

Tabel 2.4

...

35

Tabel 2.5

Neraca Massa Reaktor

...

36

Tabel 2.6

Neraca Massa Absorber

...

36

Tabel 2.7

Neraca Massa Menara Distilasi 1 ...

37

Tabel 2.8

37

Tabel 2.9

38

Tabel 2.10

Neraca Massa Separator 1

...

38

Tabel 2.11

Neraca Massa Separator 2

...

38

Tabel 2.12

Neraca Panas Total

...

39

Tabel 2.13

Neraca Panas di Percabangan 1

...

39

Tabel 2.14

Neraca Panas di Percabangan 2

...

40

Tabel 2.15

Neraca Panas di Percabangan 3

...

40

Tabel 2.16

Neraca Panas Reaktor

...

40

Tabel 2.17

Neraca Panas Absorber

...

41

Tabel 2.18

Neraca Panas Menara Distilasi 1

...

41

Tabel 2.19

...

42

Tabel 2.20

...

42

Tabel 2.21

Neraca Panas Separator 1

...

42

Tabel 2.22

Neraca Panas Separator 2

...

43

Tabel 3.1

Spesifikasi Tangki Penyimpanan Bahan Baku

...

50

(12)

commit to user

xii

Tabel 3.3

Spesifikasi Reaktor

...

53

Tabel 3.4

Spesifikasi Absorber

...

54

Tabel 3.5

Spesifikasi Menara Distilasi

...

55

Tabel 3.6

Spesifikasi Separator

...

56

Tabel 3.7

Spesifikasi Kondensor

...

57

Tabel 3.8

Spesifikasi Reboiler

...

60

Tabel 3.9

Spesifikasi Akumulator

...

63

Tabel 3.10

Spesifikasi Penukar Panas

...

64

Tabel 3.11

Spesifikasi Pompa

...

70

Tabel 4.1

Kebutuhan air pendingin

...

77

Tabel 4.2

Kebutuhan air proses

...

78

Tabel 4.3

Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi

...

79

Tabel 4.4

Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan utilitas

...

89

Tabel 4.5

Jumlah Lumen berdasarkan luas bangunan

...

91

Tabel 4.6

Total kebutuhan listrik pabrik

...

93

Tabel 5.1

Jadwal Pembagian Kelompok

Shift

...

116

Tabel 5.2

Perincian jumlah Karyawan dan Gaji dalam Rupiah

...

119

Tabel 6.1

Indeks Harga Alat

...

124

Tabel 6.2

Modal Tetap

...

127

Tabel 6.3

Modal Kerja

...

128

Tabel 6.4

Direct Manufacturing Cost

...

129

Tabel 6.5

Indirect Manufacturing Cost

...

129

Tabel 6.6

Fixed Manufacturing Cost

...

130

Tabel 6.7

General Expense

...

130

(13)

commit to user

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1

Prediksi Kebutuhan Metilen Klorida di Indonesia ...

3

Gambar 1.2

Gambar Pemilihan Lokasi Pabrik

...

7

Gambar 2.1

Gambar 15 Mc. Ketta untuk Pengolahan Kinetika Reaksi

...

26

Gambar 2.2

Grafik ln k vs 1/T

...

27

Gambar 2.3

Gambar Diagram Alir Kualitatif ...

28

Gambar 2.4

Gambar Diagram Alir Kuantitatif ...

29

Gambar 2.5

Gambar Diagram Alir

...

30

Gambar 2.6

Tata letak pabrik metilen klorida ...

47

Gambar 2.7

Tata letak peralatan proses

...

49

Gambar 4.1

Skema Pengolahan Air Laut

...

82

Gambar 4.2

Skema Pengolahan Air Konsumsi dan Sanitasi

...

82

Gambar 5.1

Struktur Organisasi Pabrik Metilen Klorida

...

107

Gambar 6.1

Harga Indeks Peralatan Pabrik Kimia

... 124

(14)

commit to user

xiv

Nuryah Dewi dan Ajeng Widihapsari, 2011, Prarancangan Pabrik Metilen Klorida dari Metil Klorida dan Klorin Kapasitas 30.000 Ton/Tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta

Metilen klorida banyak digunakan sebagai bahan aktif dalam pelarut atau penghilang cat, komponen dalam aerosol, juga digunakan sebagai komponen utama dalam pembentukan film untuk kontak dengan logam. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan kebutuhan dunia, maka dirancang pabrik metilen klorida dengan kapasitas 30.000 ton/tahun dengan bahan baku metil klorida 28.721,426 ton/tahun dan klorin 57.848,949 ton/tahun. Dengan memperhatikan beberapa faktor, seperti aspek penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja, pemasaran, serta utilitas, maka lokasi pabrik yang cukup strategis adalah di Kawasan Industri Cilegon, Jawa Barat.

Reaksi pembuatan metilen klorida dilakukan dengan mereaksikan metil klorida dengan klorin dalam Reaktor Alir Pipa (RAP) Multitube pada suhu 275-4500C dan tekanan 3 atm. Panas yang timbul dari reaksi diambil dengan

Dowtherm Ayang dialirkan di shell reaktor. Produk gas keluar reaktor masuk ke

absorberuntuk mengurangi kandungan hidrogen klorida. Produk absorberberupa hidrogen klorida 35% berat dijual sebagai produk samping sedangkan gas hasil atas masuk Menara Distilasi 1. Gas hasil atas banyak mengandung metil klorida diumpankan kembali ke reaktor dan hasil bawah diumpankan ke Menara Distilasi 2. Hasil atas berupa produk utama metilen klorida 99,9% berat dan hasil bawah diumpankan ke Menara Distilasi 3. Produk Menara Distilasi 3 berupa kloroform 99,9% berat sebagai hasil atas dan karbon tetraklorida 99,9% berat sebagai hasil bawah dijual sebagai produk samping. Peralatan proses yang ada antara lain

vaporizer, flash drum, separator,reaktor, absorber,menara distilasi, dan pompa. Unit pendukung proses didirikan untuk menunjang proses produksi yang terdiri dari unit penyediaan air pendingin, pendingin reaktor, penyediaan listrik, penyediaan bahan bakar, serta unit pengolahan limbah. Laboratorium berfungsi menjaga mutu bahan baku dan kualitas produk sesuai spesifikasi. Dalam pabrik metilen klorida ini terdapat tiga buah laboratorium, yaitu laboratorium fisik, laboratorium analitik dan laboratorium penelitian dan pengembangan.

Bentuk perusahaan adalah PT (Perseroan Terbatas) dengan struktur organisasi lini dan staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shiftdan non shift .

Hasil analisa ekonomi terhadap prarancangan pabrik metilen klorida diperoleh bahwa total investasi (TCI) sebesar US$ 29.156.445 dan total biaya produksi US$ 55.754.324. Dari analisa kelayakan diperolehReturn of Investment (ROI) sebelum pajak 72,74% dan setelah pajak 54,55%. Pay Out Time ( POT)

sebelum pajak 1 tahun dan setelah pajak 1,5 tahun, Break Event Point (BEP)

46,46%, Shut Down Point (SDP) 31,3% dan Discounted Cash Flow (DCF)

(15)

commit to user

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik

Metilen klorida merupakan salah satu senyawa klorometana selain

kloroform (CHCl3) dan karbon tetraklorida (CCl4). Senyawa klorometana dapat diproduksi dengan klorinasi fase gas metil klorida ( CH3Cl ) dan klorin (Cl2) pada suhu tinggi (Harvey & Pitsch, 2000). Indonesia adalah salah satu negara

penghasil klorin. Adanya salah satu bahan baku utama produksi metilen klorida

yaitu klorin akan menurunkan biaya transportasi sehingga biaya produksi

senyawa klorometana seperti lebih ekonomis.

Senyawa klorometana digunakan luas di industri. Penggunaan utama

senyawa tersebut adalah untuk pelarut industri, membuat refrigerant dan

produksi silikon. Metilen klorida atau diklorometana yang dihasilkan beberapa

pabrik di dunia dimanfaatkan untuk : pelarut dan pembersih cat 30%,

pembentukan film pada kontak logam 20%, pembersihan logam 10%, dan

lainnya untuk aerosol, farmasi, proses kimia dan busa poliuretan.

(www.the-innovation-group.com)

Pabrik metilen klorida dengan proses klorinasi juga layak dirancang

karena termasuk minim dalam pencemaran lingkungan. Hal ini disebabkan

dalam produksinya tidak ada bahan samping atau limbah yang secara langsung

(16)

kimia lainnya seperti kloroform, karbon tetraklorida dan asam klorida yang

semuanya dapat dijual. Oleh karenanya dengan mencegah kebocoran selama

proses dan menjaga suhu klorinasi yang aman, maka efek buruk terhadap

lingkungan dan makhluk hidup sekitar dapat dicegah.

Indonesia sebagai negara berkembang, terlebih lagi memasuki era

perdagangan bebas, dituntut untuk mampu bersaing dengan negara-negara lain

dalam bidang industri dan sektor industri kimia memegang peranan penting

untuk memajukan perindustrian di Indonesia. Perkembangan industri sangat

berpengaruh pada pertumbuhan ekonomi Indonesia dalam menghadapi pasar

bebas. Inovasi proses produksi maupun pembangunan pabrik baru yang

menghasilkan produk bernilai ekonomis lebih tinggi semisal metilen klorida

sangat diperlukan untuk menambah devisa negara. Di samping itu pendirian

pabrik metilen klorida dapat mendorong pertumbuhan dan perkembangan

industri-industri kimia lain dan akan menyerap sebagian tenaga kerja dalam

negeri.

1.2 Penentuan Kapasitas Produksi

Kapasitas produksi dapat diartikan sebagai jumlah maksimal produk yang

dapat dihasilkan dalam satuan waktu tertentu. Pabrik yang didirikan harus

mempunyai kapasitas produksi yang optimal yaitu jumlah dan jenis produk

yang dihasilkan harus dapat menghasilkan laba maksimal dengan biaya yang

(17)

commit to user

Kapasitas produksi dirancang dengan pertimbangan-pertimbangan:

1. Kebutuhan metilen klorida di Indonesia

Untuk memenuhi kebutuhan metilen klorida di dalam negeri,

Indonesia masih mengimpor dari negara lain.

Tabel 1.1 Data impor metilen klorida dalam negeri

Tahun Volume ( kg/tahun )

2005 7.222.887

2006 6.969.374

2007 8.231.508

2008 7.659.713

2009 8.270.378

( www.bps.go.id )

Dari data impor metilen klorida dalam negeri, dapat dilakukan

prediksi untuk kebutuhan masa yang akan datang.

(18)

Pabrik metilen klorida direncanakan beroperasi pada tahun 2015.

Dari hasil prediksi, impor metilen klorida di Indonesia pada tahun tersebut

adalah 9.899.029 kg/tahun.

2. Ketersediaan bahan baku

Adanya industri yang mendukung pabrik metilen klorida, terutama

dalam hal penyediaan bahan baku merupakan salah satu faktor yang cukup

penting. Bahan baku utama yaitu klorin (Cl2) tersedia di dalam negeri yaitu dapat diperoleh dari P.T. Assahimas, Cilegon. Sedangkan metil

klorida masih didatangkan dari luar negeri.

3. Kapasitas pabrik minimum dan maksimum di luar negeri

Adapun kapasitas Pabrik Metilen Klorida yang telah berdiri di beberapa

Negara, sebagai berikut :

Tabel 1.2. Industri Metilen Klorida di Berbagai Negara

Nama pabrik Kapasitas Produksi, 10

3 ( ton/tahun )

LCP, Moundsville, W.Va 23,6

Occidental, Belle, W. Va 40,9

The Dow Chemical Company,

Freeport, Tex 50

The Dow Chemical Company,

Plaquemine, La 54,5

Vulcan, Geismar, La 36,4

Vulcan, Wichita, Kans 59,1

(19)

commit to user

Dari Tabel 1.2 dapat diketahui kapasitas produksi minimal di dunia

sebesar 23.600 ton/tahun. Sedangkan kebutuhan metilen klorida di dalam negeri

adalah sebesar 9.899.029 kg/tahun. Maka dapat disimpulkan bahwa kapasitas

pabrik metilen klorida sebesar 30.000 ton/tahun, sehingga diharapkan :

1. Dapat memenuhi kebutuhan metilen klorida dalam negeri.

2. Pabrik dapat dijalankan karena kapasitas rancangan berada diatas kapasitas

terkecil pabrik yang ada di dunia.

3. Dapat merangsang berdirinya industri-industri lainnya yang menggunakan

bahan baku metilen klorida.

1.3 Lokasi Pabrik

Lokasi geografis dari suatu pabrik akan berpengaruh pada kegiatan pabrik

baik proses produksi maupun distribusi produk yang semuanya itu akan

berpengaruh pada perkembangan dan kelangsungan hidup dari pabrik. Banyak

faktor yang harus diperhatikan dan dipertimbangkan dalam menentukan lokasi

suatu pabrik. Lokasi pabrik pada umumnya ditetapkan atas dasar orientasi

bahan baku dan orientasi pasar, karena hal ini bersifat ekonomis.

Lokasi pabrik ditetapkan di Kecamatan Cilegon, Kabupaten Serang,

Propinsi Banten dengan pertimbangan sebagai berikut :

1. Sumber bahan baku

Bahan baku klorin dapat diperoleh dari P.T Assahimas, Cilegon.

Orientasi pemilihan ditekankan pada jarak lokasi sumber bahan baku

(20)

pelabuhan sehingga memudahkan dalam distribusi metil klorida yang

didatangkan dari luar negeri yaitu China.

2. Pemasaran produk

Daerah tersebut berdekatan dengan Jakarta, Bogor, Tangerang yang

merupakan area industri yang potensial sebagai daerah pemasaran.

Selain itu juga dekat dengan Pelabuhan Ciwandan yang memudahkan

dalam pemasaran ke luar Jawa maupun luar negeri.

3. Sarana transportasi

Daerah tersebut dekat dengan pelabuhan dan jalan tol yang

memudahkan pengangkutan bahan baku dan produk. Ini sangat

menguntungkan karena bahan baku CH3Cl didatangkan dari luar negeri.

4. Tersedianya sarana pendukung

Cilegon merupakan salah satu kawasan industri di Indonesia, sehingga

penyediaan utilitas utamanya air untuk proses dan pendingin tidak

mengalami kesulitan, karena dekat dengan laut dan apabila tidak

mencukupi, di kawasan industri Cilegon terdapat pabrik penyedia air

yaitu P.T. Krakatau Tirta Indonesia.

5. Tenaga kerja

Tenaga kerja untuk pabrik dapat direkrut dari daerah Cilegon dan

sekitarnya, di mana kepadatan penduduknya tinggi sehingga

(21)

commit to user

6. Kemasyarakatan

Keadaan sosial kemasyarakatan sudah terbiasa dengan lingkugan

industri sehingga pendirian pabrik baru dapat dengan mudah diterima

dan dapat beradaptasi dengan mudah dan cepat.

Lokasi pabrik metilen klorida ditunjukkan pada gambar 1.2 berikut:

Gambar 1.2 Gambar Pemilihan Lokasi Pabrik

1.4 Tinjauan Pustaka

1.4.1 Macam-Macam Proses

Dalam Mc. Ketta (1979), secara umum metilen klorida dapat

dibuat dengan beberapa cara, antara lain :

1. Proses termalklorinasi

2. Proses fotoklorinasi

(22)

1. Proses termalklorinasi

Proses ini didasarkan poada reaksi klorinasi langsung

terhadap metana atau klorometana (metil klorida) pada suhu yang

tinggi. Temperatur reaksi antara 275 sampai 450 oC. Konversi dari proses ini adalah 52,5% terhadap metil klorida dan 99%-100%

terhadap klorin.

Reaksi yang terjadi :

CH3Cl + Cl2CH2Cl2+ HCl CH2Cl2+ Cl2CHCl3+ HCl CHCl3+ Cl2CCl4+ HCl Keuntungan :

a. Dengan proses termal ini temperatur yang tinggi dapat

membuat molekul klorin (Cl2) menjadi radikal Cl* sehingga dapat terjadi reaksi, dengan demikian tidak memerlukan katalis.

b. Impuritas sedikit

c. Biaya ekonomis

d. Yield tinggi yaitu 80-92%

2. Proses fotoklorinasi

Proses ini didasarkan pada reaksi klorinasi metana oleh

aktivasi dari reaksi massa dengan radiasi sinar. Adapun pemisahan

molekul klorin (Cl2) menjadi radikal Cl* adalah dengan meradiasikan reaksi massa dengan sumber sinar yang mempunyai

(23)

commit to user

metana dengan kemurnian tinggi. Konversi dari proses ini adalah

90%. Adapun reaktor yang digunakan adalah reaktor fotokimia.

Keuntungan dari proses ini adalah dapat mengurangi impuritas

yang ada pada klorometana yang dihasilkan.

Kekurangan :

a. Penggunaan reaktor fotokimia harus terbuat dari permukaan

kaca yang tahan terhadap pembebasan panas mengingat reaksi

klorinasi adalah reaksi eksotermis.

b. Penyimpanan dan peralatan sekitar reaktor baru terbuat dari

kaca, hal ini menyebabkan tingginya biaya pembuatan dan

perawatan.

c. Lebih sensitif terhadap impuritas dari umpan, karena dapat

terjadi terminasi pada reaksi rantai.

d. Reaktor membutuhkan energi yang cukup besar untuk

menghasilkan radiasi sinar dengan kekuatan 3000-5000 oA. e. Kapasitas per reaktor rendah.

f. Sering terjadi akumulasi pada daerah reaktor sehingga dapat

mengakibatkan ledakan.

3. Proses klorinasi metana dengan katalis alumina

Proses klorinasi ini didasarkan pada reaksi klorinasi metana dengan

bantuan katalis alumina. Bahan baku yang digunakan adalah

metana dengan kemurnian tinggi. Konversi dari proses ini adalah

(24)

katalitik. Keuntungan dari proses ini adalah konversi yang

dihasilkan cukup tinggi.

Kekurangan :

a. Penggunaan fixed bed reaktor harus mempunyai konstruksi

penyangga yang kuat untuk menyangga katalis. Reaktor harus

terbuat dari bahan yang tahan terhadap pembebasan panas

mengingat reaksi klorinasi adalah rekasi eksotermis, sehingga

reaktor lebih berat dan biayanya juga mahal.

b. Perlu adanya regenerasi katalis pada waktu-waktu tertentu.

c. Proses ini sensitif terhadap adanya impuritas.

(Mc. Ketta, 1979)

1.4.2 Kegunaan Produk

Penggunaan metilen klorida dewasa ini, antara lain:

a. Bahan aktif untuk kebanyakan produk penghilang cat organik termasuk

pembersih kerajinan rumah tangga, dan produk untuk perawatan

kerajinan.

b. Pelarut pada semen dan resin untuk kontak dengan logam atau

bahan-bahan tambahan-bahan dan merupakan komponen utama dalam konstruksi

busa uretan.

c. Komponen penting dalam formulasi aerosol karena daya larutnya

tinggi.

d. Bahan untuk pembersih logam, farmasi, proses kimia dan busa

(25)

commit to user

1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia

1. Bahan baku

 Metil klorida  Sifat fisis:

Rumus molekul : CH3Cl

Berat Molekul : 50,488

Bau : khas

Warna : tak berwarna

Densitas (00C,1 atm) : 2,3045 g/L Titik didih (1atm) : -23,730C

(Perry, 1997)

 Sifat-sifat Kimia :

a. Dalam larutan eter, CH3Cl bereaksi dengan natrium membentuk etana (proses sintesa Wurtz).

2 CH3Cl + 2 Na CH3CH3+ 2 NaCl

b. Metil klorida digunakan pada reaksi Friedel Craft membentuk

toluena dengan mengggunakan katalisator AlCl3 CH3Cl + C6H6C6H5CH3+ HCl

c. Bila dipanaskan pada temperatur yang sangat tinggi, metil klorida

akan berpasangan membentuk etilena.

2 CH3Cl CH2= CH2+ 2 HCl

(26)

 Klorin

 Sifat-sifat fisis :

Rumus molekul : Cl2

Berat molekul : 70,906 gram/mol

Bau : tajam

Warna : kuning

Densitas (00C, 1 atm) : 3,214 kg/m3 Titik didih (1 atm) : -35,50C

(Perry, 1997)

 Sifat-sifat kimia :

a. Cl2 bereaksi dengan alkali dan alkali tanah membentuk bahan pemutih.

Cl2+ 2 NaOClNaOCl + H2O

b. Reaksi dengan ammonia membentuk hidrazin.

2 NH3+ NaOClN2H4+ NaCl + H2O

c. Cl2 bereaksi dengan hidrokarbon jenuh menghasilkan

hidrokarbon terklorinasi dan HCl.

(Kirk and Othmer, 1979)

2. Produk

 Metilen klorida

Rumus molekul : CH2Cl2

(27)

commit to user

Bau : khas

Densitas (00C, 1 atm) : 2,93 kg/m3 Titik didih (1 atm) : 39,80C

(Perry, 1997)

a. Bila kontak dengan air dalam waktu yang lama, metilen klorida

akan terhidrolisa secara perlahan membentuk HCl sebagai

produk primer.

b. Bila metilen klorida dipanaskan dengan air dalam waktu lama

dalam tangki tertutup pada suhu 140-1700C, maka akan terbentuk formaldehida dan HCl.

CH2Cl2+ H2O HCHO + 2 HCl

c. Klorinasi terhadap metilen klorida akan menghasilkan

kloroform dan HCl.

 Klorofom

Rumus molekul : CHCl3

(28)

(Perry, 1997)

a. Klorinasi terhadap kloroform membentuk karbon tetraklorida

dan HCl.

b. Bila kontak dengan besi dan air akan membentuk hidrogen

peroksida.

CHCl3+ O2( Cl3COOH ) Cl3OH + H2O2 c. Dengan basa akan mengalami hidrolisa

CHCl3+ 3 NaOH CO + 3 NaCl +2 H2O

d. Kloroform bila kontak dengan kalium amalgam akan

membentuk asetilen.

2 CHCl3+ 6 ( KHg ) HC = CH + 6 KCl(Hg)

 Karbon tetraklorida  Sifat-sifat fisis :

Rumus molekul : CCl4

(29)

commit to user

(Perry, 1997)

a. CCl4kering tidak bereaksi dengan logam seperti besi dan nikel tetapi bereaksi secara perlahan dengan tembaga dan timah.

b. Dengan katalis platinum atau Zn dan asam, CCl4 akan terbentuk kembali menjadi kloroform.

c. Dengan kalium amalgam dan air, CCl4akan terbentuk kembali menjadi metana.

 Asam klorida

Rumus molekul : HCl

Bau : khas

Densitas (00C, 1 atm) : 1,045 g/cm3 Titik didih (1 atm) : -85,050C

(30)

a. Reaksi dengan oksidator membentuk Cl2. 4 HCl + O22 Cl2+ 2 H2O

b. Reaksi HCl dan asetilen akan menghasilkan kloropena.

1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum

Klorinasi didefinisikan sebagai suatu proses di mana satu atau lebih

atom klorin dibentuk menjadi suatu senyawa kimia. Secara umum, reaksi

menyebabkan densitas, viskositas, dan reaktivitas kimia dari senyawa

organik menjadi naik. Proses klorinasi termal ini didasarkan pada reaksi

klorinasi langsung terhadap metana atau klorometana (metil klorida) pada

suhu yang tinggi. Temperatur reaksi antara 275 sampai 4500C.

Metil klorida dan klorin dalam fase gas dengan perbandingan mol

4:3 dipanaskan sampai suhu 3000C. Pada suhu tersebut klorin akan mengalami disosiasi dan akan mulai terjadi reaksi klorinasi terhadap metil

klorida, sedangkan tekanan dipertahankan 3 atm. Di dalam Reaktor Alir

Pipa (RAP) multitube suhu dipertahankan jangan sampai melebihi 4500C. Bila reaksi berlangsung di atas suhu tersebut maka dapat terjadi reaksi

pirolisis terhadap CH3Cl membentuk karbon bebas, sedangkan klorin dan hidrogen membentuk asam klorida. Produk reaksi kemudian masuk kolom

(31)

commit to user

memurnikan produk dan mengambil kembali sisa reaktan untuk

(32)

commit to user

18

BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku

 Metil klorida

Sumber : Qu Zhoi Ruitong, China

Rumus molekul : CH3Cl

Fase penyimpanan : cair

Bau : khas

Kemurnian : min 99,5% berat

Impuritas : CH2Cl2

(Anonim, 2010)

 Klorin

Sumber : P.T. Asahimas

Rumus molekul : Cl2

Bau : tajam

Warna : kuning, hijau

(33)

commit to user

Impuritas : HCl

(Laporan Praktek Kerja P.T. Asahimas)

2.1.2. Spesifikasi Produk

 Metilen klorida

Rumus molekul : CH2Cl2

Bau : khas

SG (300C) : 1,318 – 1,321

Impuritas : CHCl3, CH3Cl

(Anonim, 2010)

 Klorofom

Rumus molekul : CHCl3

Bau : khas

(34)

Impuritas : CH2Cl2, CCl4

(Anonim, 2010)

 Karbon tetraklorida

Rumus molekul : CCl4

Bau : khas

Impuritas : CHCl3

(Anonim, 2010)

 Asam klorida

Rumus molekul : HCl

Bau : khas

SG : 1,1593

Kemurnian : min 35% berat

(35)

commit to user

2.2. Konsep Proses 2.2.1. Dasar Reaksi

Reaksi antara metil klorida dengan klorin merupakan reaksi

multistepdan berlangsung secara eksotermis irreversible.

Reaksinya sebagai berikut :

CH3Cl + Cl2CH2Cl2+ HCl CH2Cl2+ Cl2CHCl3+ HCl CHCl3+ Cl2CCl4+ HCl

Reaktan dengan perbandingan tertentu dipanaskan sampai suhu 3000C dan tekanan 3 atm di mana pada suhu tersebut klorin akan mengalami

disosiasi dan mulai terjadi reaksi termoklorinasi terhadap metil

klorida. Di dalam multi tube plug flow reactor, suhu dipertahankan

pada kisaran 275 sampai 4500C. Bila reaksi berlangsung di atas suhu tersebut, maka akan terjadi reaksi pirolisis terhadap klorometana

membentuk karbon bebas, sedangkan klorin dan hidrogen membentuk

asam klorida.

(Mc. Ketta, 1979)

2.2.2. Mekanisme Reaksi

Mekanisme reaksi yang terjadi pada proses klorinasi terhadap

metana atau klorometana adalah free-radical substitutions dan terjadi

(36)

 Initiation

Initiationadalah proses yang menghasilkan spesies radikal. Dalam

tahap ini radikal klorin dihasilkan dengan pemanasan pada suhu

tinggi sehingga dapat memecah ikatan antar atom klorin. Radikal

klorin kemudian bereaksi dengan metil klorida menghasilkan

radikal metil klorida

Cl2 2 Cl*

Cl* +CH3ClHCl + CH2Cl*

 Propagation

Pada tahap ini radikal metil klorida bereaksi dengan klorin

menghasilkan klorometana dan radikal klorin. Radikal ini

kemudian bereaksi dengan metil klorida dan juga produk

klorometana menghasilkan radikal klorometana yang lain.

CH2Cl*+ Cl2CH2Cl2+ Cl*

Cl* + CH2Cl2HCl + CHCl2* CHCl2* + Cl2CHCl3+ Cl*

Cl*+ CHCl3HCl + CCl3* CCl3* + Cl2CCl4+ Cl*

 Termination

Tahap ini terjadi apabila dua radikal bereaksi baik radikal yang

sama ataupun radikal yang berbeda.

Cl*+ Cl*Cl2

Cl*+ CH2Cl*CH2Cl2

(37)

commit to user

2.2.3. Kondisi Operasi

Kondisi operasi pada perancangan pabrik metilen klorida ini adalah

sebagai berikut :

Temperatur reaktan : 3000C

Temperatur reaksi : 275 - 4500C

Tekanan : 3 atm

Cl2: CH3Cl : 0,75 (perbandingan mol)

Konversi CH3Cl : 52,5 %

Selektifitas produk :

CH2Cl2 = 62,3 % CHCl3 = 33,04% CCl4 = 4,66%

(Mc. Ketta, 1979)

2.2.4. Tinjauan Termodinamika

Suatu reaksi bersifat eksotermis atau endotermis dapat ditentukan

dari perhitunganΔHr. Perhitungannya adalah sebagai berikut :

HCl

ΔHf298 = -92,36 kJ/mol

2

f298 Cl

ΔH = 0

Cl CH

ΔHf298 3 = -86,37 kJ/mol

2 2

f298 CH Cl

ΔH = -95,46 kJ/mol

3

f298 CHCl

ΔH = -101,32 kJ/mol

4

f298 CCl

ΔH = -100,48 kJ/mol

(38)

Reaksi : HCl Cl CH Cl Cl

CH3  2  2 2  ΔHr

0

= -101,45 kJ/mol

HCl CHCl

Cl Cl

CH2 2 2  3  ΔHr

0 _{= -98,22 kJ/mol}

HCl CCl

Cl

CHCl₃  ₂  ₄  ΔHr0 = -91,52 kJ/mol

ΔHr0total = -291,19 kJ/mol = -291190 kJ/kmol

Reaksi di atas bersifat eksotermis karena ΔHr pada 298 K

berharga negatif.

Untuk mengetahui apakah reaksi berlangsung secara reversible

atau irreversibledapat dilihat dari harga K ( konstanta kesetimbangan

reaksi ).

Data ΔG₂₉₈ untuk komponen yang terlibat dalam reaksi tersebut :

298

ΔG HCl = -95,33 kJ/mol

298

ΔG Cl2 = 0

298

ΔG CH3Cl = -62,93 kJ/mol

298

ΔG CH2Cl2 = -68,91 kJ/mol

298

ΔG CHCl3 = -68,52 kJ/mol

298

ΔG CCl4 = -58,28 kJ/mol

(39)

commit to user

HCl Cl CH Cl Cl

CH3  2  2 2  ΔG

0

= -101,31 kJ/mol

HCl CHCl

Cl Cl

CH2 2 2  3  ΔG

0

= -94,94 kJ/mol

HCl CCl

Cl

CHCl3  2  4  ΔG

0 _{= -85,09 kJ/mol}

ΔG0total = -281,34 kJ/mol = -281340 kJ/kmol

Suhu reaksi rata-rata = 643,9 K. Harga K pada suhu 643,9 K adalah

K = 5,699 x 1021

Harga konstanta kesetimbangan reaksi (K) termasuk besar sehingga

reaksi bisa dianggap berjalan secara searah ke arah kanan (produk).

2.2.5. Tinjauan Kinetika

Reaksi yang terjadi adalah reaksi seri paralel dan berjalan cepat.

CH3Cl + Cl2CH2Cl2+ HCl

M K D H

CH2Cl2+ Cl2CHCl3+ HCl

D K T H

CHCl3+ Cl2CCl4+ HCl

T K TC H

(40)

[image:40.612.170.504.109.467.2]

Gambar 2.1 Gambar 15 Mc. Ketta untuk pengolahan kinetika reaksi

Dari gambar 15 Mc. Ketta diketahui satuan konstanta kecepatan reaksi

tersebut (detik-1), maka reaksi tersebut mempunyai orde reaksi satu. Kecepatan reaksi klorin adalah : -rK= k1C1+ k2C2+ k3C3

Konstanta kecepatan reaksi masing-masing diketahui dari gambar

15 Mc. Ketta dan dapat dibuat persamaan sesuai hukum Arhenius :

T R

E

e A

k    

ln k = ln A -T R

E

 y = b + ax

Di mana y = ln k, b = ln A, a = -E/R, dan x = 1/T; kemudian dibuat

(41)

commit to user

[image:41.612.175.498.107.503.2]

Gambar 2.2 Grafik ln k vs 1/T

Sehingga diperoleh :

y = -9932 x + 9,1279

ln k1= -9932 (1/T) + 9,1279

Jadi diperoleh persamaan kecepatan reaksi 1 :

k1 = 1,3425 x 109exp(-9932/T)

Analog perhitungan di atas, untuk reaksi dua dan tiga diperoleh :

k2= 5,38929 x 108exp(-9599/T) k3= 7,12821 x 107exp(-9483/T)

2.3.Langkah Proses

2.3.1. Diagram Alir Proses

1. Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada Gambar 2.3

2. Diagram alir kuantitatif dapat dilihat pada Gambar 2.4

(42)

(43)

(44)

(45)

commit to user

2.3.2. Uraian Proses

Proses pembuatan metilen klorida dengan proses klorinasi metil

klorida terdiri atas beberapa unit proses, yaitu :

1. Unit persiapan bahan baku

2. Unit reaksi pembentukan metilen klorida

3. Unit pemurnian metilen klorida

Penjelasan mengenai masing-masing unit pembentukan metilen

klorida mengacu pada gambar 2.5 :

1. Unit persiapan bahan baku

a. Metil klorida

Metil klorida yang disimpan dalam fase cair pada suhu

300C dan tekanan 6,5 atm dicampur dengan arus bawah separator (SP-02) sehingga suhunya menjadi 10,10C kemudian dialirkan ke HE-02 untuk menaikkan suhu. Arus ini lalu

diturunkan tekanannya menjadi 3 atm melalui throttle. Setelah

dipisahkan fase uap dan cairnya di dalam separator (SP-02), arus

atas yang berupa uap metil klorida yang dicampur dengan arus

dari hasil atas menara distilasi 1 (MD-01). Campuran ini

kemudian dipanaskan di dalam HE-05 dengan fluida panasnya

HCl dari hasil bawah absorber (AB) hingga suhunya menjadi

(46)

hasil bawah menara distilasi 1 (MD-01) masuk menara distilasi

2 (MD-02) hingga suhunya menjadi 68,310C di dalam HE-07. Terakhir, campuran ini dipanaskan hingga suhu 3000C sebagai umpan reaktor (R) di dalam HE-03.

b. Klorin

Klorin cair pada suhu 300C dan tekanan 9 atm dicampur dengan arus bawah separator (SP-01) sehingga suhunya menjadi

30,60C, kemudian dimasukkan ke vaporiser (V-01) agar menguap sebagian. Arus ini lalu diturunkan tekanannya menjadi

3 atm melalui throttle. Setelah dipisahkan fase uap dan cairnya

dalam separator (SP-01), arus bawah yang berupa cairan klorin

dicampur kembali dengan klorin dari tangki penyimpanan.

Sedangkan hasil atas SP-01 berupa uap klorin yang bersuhu

30,880C diturunkan tekanannya dari 9,2 atm menjadi 3 atm melalui throttle, sehingga suhunya turun menjadi -5,770C. Uap klorin ini kemudian digunakan untuk menkondensasikan hasil

atas MD-01, MD-02, dan MD-03 di dalam kondensor (CD-01,

CD-02, dan CD-03). Kemudian, uap klorin ini dipanaskan

hingga suhu 3000C di dalam HE-01 sebagai umpan reaktor (R).

2. Unit reaksi pembentukan metilen klorida

Reaksi pembentukan metilen klorida dilakukan di dalam

reaktor jenis plug flow multi tube. Gas klorin yang sudah aktif

(47)

commit to user

menara distilasi 1 (MD-01) dengan perbandingan dan kecepatan

alir tertentu. Suhu di dalam reaktor akan naik karena reaksi bersifat

eksotermis, maka untuk menjaga suhu agar tidak melebihi 4500C dialirkan pendingin berupa cairan dowtherm A. Hasil reaksi berupa

campuran sisa metil klorida, produk utama metilen klorida dan

produk lainnya berupa kloroform, karbon tetraklorida, dan

hidrogen klorida, sedang gas klorin habis bereaksi. Suhu gas keluar

reaktor dan pendingin tinggi, maka panas keduanya dimanfaatkan

untuk pemanasan awal umpan sebelum masuk reaktor dan

memanaskan arus yang lain.

3. Unit pemurnian metilen klorida

Gas keluar reaktor banyak membawa HCl. Untuk

memisahkan HCl ini, gas diturunkan suhunya terlebih dahulu

dengan memanfaatkannya sebagai pemanas arus yang lain.

Gas produk keluaran reaktor digunakan untuk pemanas

pada reboiler (RB-01) hingga suhunya dari 441,50C hingga menjadi 151,20C. Kemudian campuran gas ini didinginkan di dalam HE-06 hingga suhu 128,80C. Selanjutnya didinginkan di dalam HE-04 hingga suhunya menjadi 51,30C, kemudian dimasukkan ke absorber (AB) untuk dipisahkan dari HCl-nya.

HCl diserap dengan air dari unit utilitas menjadi asam

klorida 35% yang kemudian disimpan dalam tangki (T-06).

(48)

Kolom destilasi ini bertujuan untuk memisahkan sisa metil

klorida dengan produk klorometana lainnya. Metil klorida keluar

sebagai hasil atas kemudian dicampur dengan metil klorida dari

tangki (T-02) untuk umpan reaktor. Sedangkan hasil bawah berupa

campuran klorometana dimasukkan ke dalam kolom destilasi

(MD-02) untuk mengambil produk utama. Pada MD-02 produk atas

adalah metilen klorida yang kemudian dikirim ke tangki

(49)

commit to user

2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas 2.4.1. Neraca Massa Total

[image:49.612.81.558.207.463.2]

Satuan : kg/jam

Tabel 2.1. Neraca Massa Total

Komponen Input Output

Arus 4 Arus 7 Arus 11 Arus 12 Arus 16 Arus 18 Arus 19

HCl 36,339 3.773,569

Cl2 7.267,821

CH3Cl 3.622,820 0,328

CH2Cl2 3,623 3.784,735 0,379

CHCl3 2,817 2.821,131 5,654

CCl4 0,541 541,449

H2O 7.001,056 7.001,056

Total 7.304,160 3.626,443 7.001,056 10.774,625 3.787,88 2.822,051 547,103

17.931,659 17.931,659

2.4.2 Neraca Massa Alat

1. Neraca massa di Percabangan 1

Tabel 2.2. Neraca Massa di Percabangan 1

Arus 1 Arus 3 Arus 2

HCl 121,13 84,7912 205,9212

Cl2 24.226,07 16.958,2493 43.884,3193

Total 24.347,201 17.043,0405 44.090,2405

(50)

Tabel 2.3. Neraca Massa di Percabangan 2

CH3Cl 18.114,099 14.488,0035 32.602,1025

CH2Cl2 18,114 17,7671 35,881

Total 18.132,213 14.505,7706 32.637,9836

32.637,9836

[image:50.612.176.505.150.500.2]

Tabel 2.4. Neraca massa di Percabangan 3

Komponen Input Output

HCl 3,7773 3,7773

CH3Cl 3.622,8199 3.277,1651 6.899,9850

CH2Cl2 3,6228 11,3895 15,0123

Total 3.626,4427 3.292,3320 6.918,7747

(51)

commit to user

4. Neraca massa di sekitar reaktor

Tabel 2.5. Neraca massa reaktor

Komponen Input Output

HCl 36,3391 3,7773 3.777,3464

Cl2 7.267,8211

CH3Cl 6.899,9850 3.277,4929

CH2Cl2 15,0123 3.796,5034

CHCl3 2.829,6010

CCl4 541,9912

Total 7.304,1602 6.918,7747 14.222,9349

14.222,9349

[image:51.612.178.520.149.643.2]

5. Neraca massa di sekitar absorber

Tabel 2.6. Neraca massa absorber

Arus 10 Arus 11 Arus 12 Arus 13

HCl 3.777,3464 3.773,5690 3,7773

CH3Cl 3.277,4929 3.277,4929

CH2Cl2 3.796,5034 3.796,5034

CHCl3 2.829,6010 2.829,6010

CCl4 541,9912 541,9912

H2O _7.001,056 _7.001,056

Total 14.222,9349 7.001,056 10.774,625 10.449,3658

(52)

6. Neraca massa di sekitar menara distilasi 1

Tabel 2.7. Neraca massa menara distilasi 1

HCl 3,7773 3,7773

CH3Cl 3.277,4929 3.277,1651 0,3277

CH2Cl2 3.796,5034 11,3895 3.785,1139

CHCl3 2.829,6010 2.829,6010

CCl4 541,9912 541,9912

Total 10.449,3658 3.292,3320 7.157,0339

10.449,3658

[image:52.612.177.508.153.589.2]

Tabel 2.8. Neraca massa menara distilasi 2

CH3Cl 0,3277 0,3277

CH2Cl2 3.785,1139 3.784,7354 0,3785

CHCl3 2.829,6010 2,8169 2.826,7842

CCl4 541,9912 541,9912

Total 7.157,0339 3.787,88 3.369,1539

(53)

commit to user

Tabel 2.9. Neraca massa menara distilasi 3

CH2Cl2 0,3785 0,3785

CHCl3 2.826,7842 2.821,1306 5,6536

CCl4 541,9912 0,5420 541,4492

Total 3.369,1539 2.822,0511 547,1028

3.369,1539

[image:53.612.177.508.154.506.2]

9. Neraca massa di separator 1

Tabel 2.10. Neraca massa separator 1

HCl 121,1304 36,3391 84,7912

Cl2 24.226,0704 7.267,8211 16.958,2493

Total 24.347,2007 7.304,1602 17.043,0405

24.347,2007

10.Neraca massa di separator 2

Tabel 2.11. Neraca massa separator 2

CH3Cl 18.114,099 14.488,004 3.626,096

CH2Cl2 18,114 17,767 0,347

Total 18.132,2134 14.505,7706 3.626,4427

(54)

2.4.3. Neraca Panas Total

[image:54.612.158.502.175.467.2]

Satuan : kJ/jam

Tabel 2.12. Neraca Panas Total

Q4 1.633.813,8299

Q7 1.360.606,0188

Q11 146.652,6371

Q12

644.953,6477 Q16

34.176,2703 Q18

762.498,2867 Q19

58.118,5981

Qpemanas 5.139.645,4874

Qpendingin 6.780.971,1704

Total 8.280.717,9731 8.280.717,9731

2.4.4. Neraca Panas Alat

1. Neraca pans di percabangan 1

Tabel 2.13. Neraca panas di percabangan 1

Q1 51.471,1412

Q2 158.219,3372

Q3 106.748,1960

(55)

commit to user

2. Neraca panas di percabangan 2

Tabel 2.14. Neraca panas di percabangan 2

Q5 29.735,2068

Q6 -437.993,8586

Q8 -467.729,0654

Total -437.993,8586 -437.993,8586

3. Neraca panas di percabangan 3

Tabel 2.15. Neraca panas di percabangan 3

Q7 1.360.606,0188

Q9 2.594.233,698

Q14 1.233.627,6792

Total 2.594.233,698 2.594.233,698

4. Neraca panas reaktor

Tabel 2.16. Neraca panas reaktor

Q4 48.863.555,5178

Q9 12.338.710,9706

Qpendingin 36.524.844,5472

(56)

5. Neraca panas absorber

Tabel 2.17. Neraca panas absorber

Q10 262.516,1772

Q11 146.652,6371

Q12 567.074,7063

Q13 117.677,5363

Qpelarutan 353.462,3698

Qpenguapan 77.878,9415

Total 762.631,1841 762.631,1841

6. Neraca panas menara distilasi 1

Tabel 2.18. Neraca panas menara distilasi 1

Q13 791.814,9988

Q14 -109.367,9228

Q15 490.998,0058

Qcondensor 3.993.440,4516

Qreboiler 3.583.255,5357

(57)

commit to user

Tabel 2.19. Neraca panas menara distilasi 2

Q15 164.849,1660

Q16 22.760,2673

Q17 179.046,3756

Qreboiler 3.793.159,1191

Total 3.958.008,2851 3.958.008,2851

[image:57.612.177.510.149.521.2]

Tabel 2.20. Neraca panas menara distilasi 3

Q17 120.693,0133

Q18 48.705,9050

Q19 33,3410

Qreboiler 1.503.272,0306

Total 1.623.965,0439 1.623.965,0439

9. Neraca panas separator 1

Tabel 2.21. Neraca panas separator 1

Q3 1,695,040.4285

Q4 1.588.291,842

Q5 106.748,5864

(58)

10.Neraca panas separator 2

Tabel 2.22. Neraca panas separator 2

Q8 892.928,5446

Q9 1.360.606,0188

Q10 -467.677,4742

(59)

commit to user

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

Tata letak pabrik merupakan tempat kedudukan keseluruhan bagian

yang ada dalam pabrik meliputi tempat perkantoran (office), tempat

peralatan proses, tempat penyimpanan bahan baku dan produk, tempat

unit pendukungdan tambahan-tambahan yang lain yang dirancang

terutama untuk mendukung kelancaran pelaksanaan proses produksi.

Beberapa tujuan dari pengaturan tata letak pabrik antara lain :

penghematan waktu transportasi bahan baku, produk, alat maupun

karyawan dalam areal pabrik, sehingga waktu proses produksi dapat

optimal. Tujuan lainnya, memanfaatkan areal pabrik secara efektif dan

efisien sehingga diharapkan tidak ada area kosong yang dibiarkan

begitu saja dan dapat menghemat lahan yang berarti pula dapat

menghemat biaya investasi dan pajak, pencegahan kecelakaan kerja,

serta tujuan-tujuan lain.

Pada prarancangan pabrik ini, tata letak dari pabrik dapat dilihat

pada Gambar 2.5. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan

tata letak pabrik adalah :

1. Perluasan pabrik dan kemungkinan penambahan bangunan

Perluasan pabrik ini harus sudah masuk dalam perhitungan sejak

awal, supaya masalah kebutuhan tempat tidak timbul di masa yang

akan datang. Sejumlah area khusus harus disiapkan untuk dipakai

(60)

kapasitas pabrik ataupun mengolah produknya sendiri ke produk

lain.

2. Keamanan

Keamanan terhadap kemungkinan adanya bahaya kebakaran,

ledakan, asap atau gas beracun harus benar-benar diperhatikan di

dalam penentuan tata letak pabrik. Untuk itu diperlukan

peralatan-peralatan pemadam kebakaran di sekitar lokasi berbahaya tadi.

Tangki penyimpan produk atau unit-unit yang mudah meledak

harus diletakkan di areal khusus serta perlu adanya jarak antara

bangunan satu dengan bangunan yang lain.

3. Utilitas

Pemasangan dan distribusi yang baik dari gas, udara, steam, dan

listrik akan membantu kemudahan kerja dan perawatannya.

Penempatan alat proses sedemikian rupa sehingga petugas dapat

dengan mudah mencapainya dan dapat menjamin kelancaran

(61)

commit to user

Skala 1 : 1000

(62)

2.5.2. Tata Letak Alat Proses

Tata letak alat proses merupakan tempat kedudukan alat-alat yang

digunakan dalam proses produksi. Tata letak peralatan proses pada

prarancangan pabrik ini dapat dilihat pada Gambar 2.6. Tata letak

alat-alat proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga :

1. Kelancaran proses produksi dapat terjamin.

2. Dapat mengefektifkan penggunaan lahan.

3. Biaya penanganan material menjadi rendah dan menyebabkan

terhindarnya kapital yang tidak penting. Jika lay out peralatan

proses dan urut-urutan proses produksi lancar, maka perusahan

tidak perlu membeli alat transportasi yang menambah biaya

investasi.

4. Karyawan mendapatkan kepuasan kerja. Jika karyawan

mendapatkan kepuasan kerja, maka akan meningkatkan semangat

(63)

commit to user

H

E-10

H

E-06

H

E-07

Skala 1 : 475

AB = absorber

ACC = akumulator

CD = kondensor

HE = penukar panas

MD = menara distilasi

R = reaktor

RB = reboiler

T-01 = tangki penyimpan klorin

T-02 = tangki penyimpan metil klorida

T-03 = tangki penyimpan metilen

klorida

T-04 = tangki penyimpan kloroform

T-05 = tangki penyimpan karbon

tetraklorida

T-06 = tangki penyimpan asam klorida

(64)

commit to user

50

BAB III

SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.1. Tangki Penyimpanan Bahan Baku

Tabel 3.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Bahan Baku

Spesifikasi Alat T-01 T-02

Fungsi

Menyimpan klorin cair

selama 7 hari

Menyimpan metil klorida

selama 30 hari

Tipe Tangki bola (spherical tank) Tangki bola (spherical tank)

Jumlah 2 buah 2 buah

Suhu 300C 300C

Tekanan 9,18 atm 6,5 atm

Kapasitas 57.689,4 ft3(1.633,589 m3)

61.262,3269 ft3(809,553 m3)

Diameter 502,64 in (12,767 m) 587,02 in (14,91 m)

Tebal 0,5 in (0,013 m) 0,4375 in (1,11 cm)

(65)

commit to user

3.2. Tangki Penyimpanan Produk

Tabel 3.2 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Produk

Spesifikasi

Alat T-03 T-04

Fungsi menyimpan metilen klorida

cair selama 7 hari

menyimpan kloroform cair

selama 7 hari

Tipe silinder tegak, flat bottom,

conical roof

silinder tegak, flat bottom,

conical roof

Suhu 300C 300C

Tekanan 1 atm 1 atm

Diameter 40 ft (12,192 m) 30 ft (9,144 m)

Tinggi 24,236 ft (7,387 m) 19,685 ft (6 m)

Jumlah course 3 buah 3 buah

Tebal course

Course1 = 0,313 in (0,79 cm)

Course2 = 0,25 in (0,63 cm)

Course3 = 0,25 in (0,63 cm)

Course1 = 0,625 in (1,59 cm)

Course2 = 0,5625 in (1,43 cm)

Course3 = 0,5 in (1,27 cm)

Tebal head 0,125 in (0,32 cm) 0,0625 in (0,16 cm)

Tinggi head 6,24 ft (1,901 m) 1,685 ft (0,514 m)

Sudut θ 17,330 6,410

Bahan

(66)

Spesifikasi

Alat T-05 T-06

Fungsi menyimpan karbon tetraklorida

cair selama 7 hari

menyimpan asam klorida cair

selama 7 hari

Tipe silinder tegak, flat bottom,

conical roof

silinder tegak, flat bottom,

conical roof

Suhu 300C 300C

Tekanan 1 atm 1 atm

Diameter 35 ft (10,668 m) 30 ft (9,144 m)

Tinggi 22,721 ft (6,926 m) 34,359 ft (10,473 m)

Jumlah course 3 buah 5 buah

Tebal course

Course1 = 0,313 in (0,79 cm)

Course2 = 0,25 in (0,63 cm)

Course3 = 0,25 in (0,63 cm)

Course1 = 0,25 in (0,63 cm)

Course2 = 0,25 in (0,63 cm)

Course3 = 0,25 in (0,63 cm)

Course4 = 0,25 in (0,63 cm)

Course5 = 0,25 in (0,63 cm)

Tebal head 0,188 in (0,47 cm) 0,1875 in (0,48 cm)

Tinggi head 4,721 ft (1,439 m) 4,359 ft (1,329 m)

Sudut θ 15,110 16,210

Bahan

(67)

commit to user

3.3. Reaktor

Tabel 3.3 Spesifikasi Reaktor

Spesifikasi Alat R

Fungsi Mereaksikan klorin dengan metil klorid untuk

membentuk klorometana

Tipe Non adiabatis non isotermal multitube plugflow

reactor

Design 1-1 Shell and Tube

Jumlah 1 buah

Suhu 300 – 441,50C

Tekanan 3 atm

Waktu tinggal 0,4637 detik

Panjang 5 m

Tube Side Shell Side

Diameter dalam 1,656 cm 27 in (0,686 m)

Diameter luar 1,905 cm 27,0625 in (0,687 m)

Jumlah tube= 559 Jumlah baffle= 26

Pitch=

1 in (0,025 m)

Jarak antar baffle=

7,5 in (0,191 m)

Jumlah pass 1 1

Bahan konstruksi SA 213 TP 304 SA 213 TP 304

Ukuran pipa umpan klorin 6 in SN 40

Ukuran pipa umpan metil klorid 8 in SN 120

Ukuran pipa produk 1,2986 in (0,033 m)

(68)

3.4. Absorber

Tabel 3.4 Spesifikasi Absorber

Spesifikasi Alat AB

Fungsi Menyerap HCl dari gas produk reaktor

Tipe Menara bahan isian dengan bentuk shell silinder tegak, top

& bottom torispherical head

Suhu 51,25 – 41,990C

Tekanan 3 atm

Diameter 1,137 m

Tinggi menara 12,12 m

Tinggi packing 6,348 m

Tebal shell 0,3125 in (0,008 m)

Tebal head 0,375 in (0,01 m)

Jenis packing Ceramic raschig rings

Diameter packing 2 in

(69)

commit to user

3.5. Menara Distilasi

Tabel 3.5 Spesifikasi Menara Distilasi

Spesifikasi Alat MD-01 MD-02 MD-03

Fungsi Memisahkan metil klorid dari campuran gas keluar absorber Memisahkan

metilen klorid dari

produk bawah

MD-01

Memisahkan

kloroform dan

karbon tetraklorida

dari produk bawah

MD-02 Tipe Menara dengan plate, torispherical head Menara dengan plate, torispherical head Menara dengan

plate, torispherical

head

Tekanan 3 atm 1 atm 1 atm

Diameter atas 36 in 42 in 42 in

Diameter bawah 48 in 48 in 42 in

Tinggi menara 10,875 m 39,44 m 48,182 m

Tebal atas 0,1875 in 0,25 in 0,5 in

Tebal bawah 0,25 in 0,75 in 2,3125 in

Tebal headatas 0,25 in 0,1875 in 0,1875 in

Tebal headbawah 0,3125 in 0,25 in 0,1875 in

Tinggi headatas 8,164 in 9,145 in 7,748 in

Tinggi head

bawah 9,604 in 10,179 in 7,595 in

Bahan konstruksi Carbon steel SA 283 gradeC

Carbon steel SA

283 gradeC

Carbon steelSA

283 gradeC

Tipe plate Sieve tray Sieve tray Sieve tray

Jumlah plate 10 66 85

Plate spacing 0,5 m 0,5 m 0,5 m

Feed plate Plateke-2 dari

atas

Plateke-22 dari

(70)

3.6. Separator

Tabel 3.6 Spesifikasi Separator

Spesifikasi Alat SP-01 SP-02

Fungsi

Memisahkan fase uap dan

cair klorin untuk umpan

reaktor

memisahkan fase uap dan

cair metil klorid untuk umpan

reaktor

Tipe Drum horizontal,

torispherical head

Drum horizontal,

torispherical head

Suhu 30,8880C 4,770C

Tekanan 9,18 atm 3 atm

Kapasitas 1,2452 m3 1,5206 m3

Diameter shell 0,965 m 0,965 m

Tinggi shell 1,897 m 3,335 m

Tebal shell 0,005 m 0,1875 m

Tebal head 0,005 m 0,1875 m

Tinggi head 0,31 m 0,284 m

(71)

commit to user

[image:71.612.130.510.152.494.2]

3.7. Kondensor

Tabel 3.7 Spesifikasi Kondensor

Spesifikasi Alat CD-01

Fungsi Mengkondensasikan hasil atas MD-01

Tipe Shell and Tube 1-2

Jumlah 4 buah

Duty 3.993.440,4516 kJ/jam

Luas area transfer 13.115,9808 ft2

panjang 16 ft

Tube Side Shell Side

Fluida Klorin cair TopMD-01

Suhu -5,7103 - 4,82430C 5,22530C

Tekanan 3 atm

Kapasitas (kg/jam) 7304,160217 3292,332

Diameter luar 0,75 in

Diameter dalam 0,584 in 37 in

Jumlah pass 2 1

Jumlah tube= 1044

(72)

Spesifikasi Alat CD-02

Jumlah 1 buah

Duty 3.935.068,9715 kJ/jam

Luas area transfer 3787,8048 ft2

panjang 16 ft

Suhu 4,8243 - 26,94010C 39,76670C

Tekanan 1 atm

Kapasitas (kg/jam) 7304,160217 3787,8800

Jumlah pass 1 1

Jumlah tube= 1206

(73)

commit to user

Spesifikasi Alat CD-03

Jumlah 1 buah

Duty 1.575.225,7979 kJ/jam

panjang 16 ft

Suhu 26,9401 - 40,31060C 60,69180C

Tekanan 1 atm

Kapasitas (kg/jam) 7304,160217 2826,0098

Jumlah pass 2 1

Jumlah tube= 728

(74)

[image:74.612.130.510.153.495.2]

3.8. Reboiler

Tabel 3.8 Spesifikasi Reboiler

Spesifikasi Alat RB-01

Fungsi Menguapkan sebagian hasil bawah MD-01

Tipe Kettle reboiler

Jumlah 1 buah

Duty 3.583.255,5357 kJ/jam

panjang 16 ft

Fluida Gas produk reaktor BottomMD-01

Suhu 441,5 - 151,25250C 79,8013 - 82,37930C

Tekanan 3 atm

Kapasitas (kg/jam) 14.222,9349 kg/jam 7.157,0339 kg/jam

Jumlah pass 2 1

Jumlah tube= 82

(75)

commit to user

Spesifikasi Alat RB-02

Jumlah 1 buah

Duty 3.793.159,1191 kJ/jam

panjang 16 ft

Fluida Dowtherm A BottomMD-02

Suhu 363,29 - 284,340C 61,5650 - 62,11130C

Tekanan 3 atm 1 atm

Kapasitas (kg/jam) 40.000 kg/jam 20.350,4922 kg/jam

Jumlah pass 1 1

Jumlah tube= 61

(76)

Spesifikasi Alat RB-03

Jumlah 1 buah

Duty 1.503.272,0306 kJ/jam

panjang 16 ft

Fluida Steam BottomMD-02

Suhu 140 - 1400C 84,6996 - 85,25990C

Tekanan 3,5665 atm 1 atm

Kapasitas (kg/jam) 2399,5883 kg/jam 547,1039 kg/jam

Diameter dalam 0,584 in 13,25 in

Jumlah pass 2 1

Jumlah tube= 138

(77)

commit to user

[image:77.612.127.512.159.479.2]

3.9. Akumulator

Tabel 3.9 Spesifikasi Akumulator

Spesifikasi Alat ACC-01 ACC-02 ACC-03

Fungsi Menampung

distilat dari CD-01

Menampung

distilat dari CD-02

Menampung

distilat dari CD-03

Tipe Drum horisontal,

Torispherical

head

Drum horisontal,

Torispherical

head

Drum horisontal,

Torispherical

head

Suhu 5,22530C 39,76670C 60,69180C

Tekanan 3 atm 1 atm 1 atm

Kapasitas 4,411 m3 4,2348 m3 0,4013 m3

Diameter shell