BAB II DESKRIPSI PROSES

(1)

commit to user Bab II Deskripsi Proses BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1. Spesifikasi Bahan Baku, Bahan Pendukung, dan Produk 2.1.1. Spesifikasi bahan baku

1. Propilen (PT Chandra Asri)

a. Rumus Molekul : C3H6

b. Berat Molekul : 42 g/gmol

c. Wujud : Cair

d. Kemurnian : 99,5 % mol

e. Tekanan : 14 atm

f. Impuritas (C3H8) : 0,5 % mol

2. Tert-Butil Hidroperoksida (TBHP) (Shandong Hao Na Co. Ltd) a. Rumus Molekul : C4H10O2

c. Wujud : cairan

d. Kemurnian : 99 % wt

e. Impuritas (TBA) : 1 % wt

2.1.2. Spesifikasi bahan pendukung (katalis)

1. Molybdenum trioxide (MoO3) (Luoyang Hi-Tech Molybdenum) a. Berat Molekul : 144 g/gmol

b. Wujud : padat

(2)

commit to user Bab II Deskripsi Proses

c. Diameter : 4 mm

d. Porositas (ε) : 0,35

e. _bulk : 469 m3/kg

2.1.3. Spesifikasi produk 1. Propilen Oksida (PO)

a. Rumus Molekul : C3H6O

c. Wujud : cairan

d. Kemurnian : 99,29 % wt

e. Impuritas (TBA) : 0,71 % wt 2. Tert-Butil Alkohol (TBA)

a. Rumus Molekul : C4H10O

c. Wujud : cairan

d. Kemurnian : 98,37 % wt

e. Impuritas (TBHP) : 1,63 % wt

2.2. Konsep Proses 2.2.1. Dasar Reaksi

Pembuatan propilen oksida dengan bahan baku propilen dan tert-butil hidroperoksida merupakan proses oksidasi secara tidak langsung. reaksinya adalah sebagai berikut :

(3)

commit to user Bab II Deskripsi Proses CH2=CHCH3 ^(l)+(CH3)3COOH^(l) H2C CHCH3^(l) + (CH3)3COH^(l)

O

Reaksi berlangsung dalam fase cair - cair dengan katalis padat. Oleh karena itu reaktor yang dipilih adalah reaktor fixed bed. Reaksi bersifat eksotermis, namun panas yang dihasilkan reaktor tidak terlalu besar sehingga tidak memerlukan sistem khusus untuk pemindahan panas.

Reaksi dijalankan pada suhu 90 – 120 ^oC dan tekanan 40 atm dengan perbandingan mol antara Propilen dengan TBHP = 1 : 1,2 (J Handzlik, 1990).

2.2.2. Mekanisme Reaksi

Mekanisme yang terjadi pada reaksi cair-cair dengan katalis padat adalah sebagai berikut (Fogler, 1999) :

1. Transfer massa reaktan dari badan utama fluida ke permukaan luar katalis (external diffusion).

2. Transfer massa reaktan dari permukaan luar ke permukaan dalam pori-pori katalis (internal diffusion).

3. Adsorbsi reaktan pada permukaan katalis.

4. Reaksi pada permukaan katalis.

5. Desorbsi produk reaksi dari permukaan dalam katalis

6. Transfer massa produk dari permukaan dalam ke permukaan luar katalis.

7. Transfer massa produk dari permukaan luar katalis ke badan utama fluida.

(4)

commit to user Bab II Deskripsi Proses Langkah yang menentukan adalah reaksi pada permukaan katalis. Oleh karena itu, langkah proses nomor 1, 2, 6, 7 sangat cepat dibandingkan langkah nomor 3, 4, 5 sehingga kecepatan reaksi tidak dipengaruhi oleh transfer massa (Smith , 1981).

Menentukan mekanisme reaksi dan langkah kecepatan yang menentukan.

Pr = Propilen

TBHP = tert-butil hidroperoksida PO = Propilen oksida

TBA = tert-butil alkohol S = Permukaan aktif katalis

kPr = Konstanta kecepatan reaksi propilen

k_TBHP = Konstanta kecepatan reaksi tert-butil hidroperoksida kS = Konstanta kecepatan reaksi pada reaksi permukaan K_Pr = Koefesien kesetimbangan adsorbsi propilen

KTBHP =Koefesien kesetimbangan adsorbsi tert-butil hidroperoksida KPO = Koefesien kesetimbangan adsorbsi propilen oksida

K_TBA = Koefesien kesetimbangan adsorbsi tert-butil alkohol KS = Koefesien kesetimbangan

C_T = fraksi total permukaan aktif katalis CV = fraksi permukaan katalis yang kosong

CPr.S = konsentrasi Propilen pada permukaan aktif katalis CTBHP.S = konsentrasi TBHP pada permukaan aktif katalis

(5)

commit to user Bab II Deskripsi Proses CPO.S = konsentrasi PO pada permukaan aktif katalis

C_TBA.S = konsentrasi TBA pada permukaan aktif katalis Maka :

) ( )

( ) ( )

( TBHP PO TBA

Pr_  _  _  _

1. Adsorbsi Propilen dan TBHP di permukaan aktif katalis

S S Pr.

Pr 

S

V k C

C C k

r_Pr  _Pr _Pr  _Pr _Pr_.

Pr 0 r

CPr.S =KPrCPrCV

Dimana : KPr =

Pr Pr

k

k

S BHP S

BHP  .

S TBHP TBHP V

TBHP TBHP

TBHP k C C k C

r   _ _.

0 rTBHP

CTBHP.S =KTBHPCTBHPCV

Dimana : K_TBHP =

TBHP TBHP

k k



2. Reaksi dipermukaan katalis

S S TBA S PO S

S TBHP

S .   .  .  .

Pr

V S TBA S PO S V S TBHP S S

S k C C C k C C C

r  _Pr_. _.  _ _. _.











 



S V S TBA S PO V S TBHP S S

S K

C C C C

C C k

r _Pr_. _. ^. ^.

Dimana : K_S =

S S

k k



3. Desorbsi produk

S PO S

PO.  

V PO PO S PO PO

PO k C k C C

r  _.  _

0 rPO

S TBA S

TBA.  

V TBA TBA S

TBA TBA

TBA k C k C C

r  _.  _

r_TBA = 0 kPr

k-Pr

kTBHP

k-TBHP

kS

k-S

k-PO k-TBA

kPO kTBA

(6)

commit to user Bab II Deskripsi Proses CPO.S =KPOCPOCV

Dimana : KPO =

PO PO

k

k

CTBA.S = KTBA CTBA CV

Dimana : KTBA =

TBA TBA

k k_

C_T = C_V + C_Pr.S + C_TBHP.S + C_PO.S + C_TBA.S

1 = CV + KPrCPrCV + KTBHPCTBHPCV + KPOCPOCV + KTBACTBACV

1 = ( 1 + K_PrC_Pr+ K_TBHPC_TBHP + K_POC_PO + K_TBAC_TBA) C_V CV =

TBA TBA PO

PO TBHP TBHP Pr

PrC K C K C K C

K 1

1



Reaksi permukaan yang mengontrol maka:











 



S V S TBA S PO V S TBHP S S

S K

C C C C

C C k

r _Pr _. ^. ^.











 



S S

S k K

r _Pr _Pr _V _TBHP _TBHP _V _V K^POC^POC^VK^TBA C^TBA C^VC^V C

C C K C C K











 



S S

S k K

r

3 V TBA TBA PO 3 PO

V TBHP TBHP Pr Pr

C C K C C K

C K C K



 



 



S S

S k K

r K C K C

C K C K

C_V³ _Pr _Pr _TBHP _TBHP ^PO ^PO ^TBA ^TBA

3

TBA TBA PO

PO TBHP TBHP Pr

PrC K C K C K C

K 1

1 

 







 _S 

S k

r



 



 

KS

C K C C K

K C

K_Pr _Pr _TBHP _TBHP ^PO ^PO ^TBA ^TBA

(7)



Pr Pr TBHP TBHP PO PO TBA TBA



³

TBA PO TBHP Pr

C K C K C

K C K 1

C -C C C





 





 ^E

S

k K r

2.2.3 Tinjauan Kinetika

Tinjauan secara kinetika dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh perubahan suhu terhadap kecepatan reaksi. Berdasarkan persamaan Arhenius:

RT E

Ae k





Dengan, k= konstanta kecepatan reaksi A=Kecepatan tumbukan E=Energi aktivasi R=Konstanta gas ideal T=Suhu reaksi

Dari persamaan Arhenius dapat diketahui bahwa bertambahnya suhu reaksi maka akan memperbesar harga kontanta kecepatan reaksi (k), yang berarti mempercepat reaksi.

Tinjauan kinetika dalam prarancangan pabrik propilen oksida ini, kami mengacu pada penelitian mengenai sintesis propilen oksida yang telah dilakukan oleh J Handzlik. Untuk percobaan katalitik ini digunakan reaksi yang sama dengan reaksi yang akan dilakukan di industri nantinya, di mana reaksi tersebut terdiri dari propilen dan TBHP dengan perbandingan mol 1 : 1,2 dan menggunakan katalis jenis molibdenum trioksida KSC-1. Reaktor yang digunakan

(8)

commit to user Bab II Deskripsi Proses yaitu kolom kaca berukuran 6,6 x 150 mm yang dikelilingi oleh mantel yang terhubung dengan thermostat air untuk mempertahankan suhu reaktor.

Data evaluasi perilaku reaktor adiabatik di industri merupakan perbandingan jumlah katalissebenarnya yang dihitung dengan menggunakan kinetika sintesis propilen oksida menggunakan katalis MoO₃ pada percobaan yang telah di lakukan di laboratorium. Secara kinetika, reaksi pembentukan propilen merupakan reaksi orde dua dengan persamaan kecepatan reaksi sebagai berikut (J Handzlik, 1990) :

- r_A =



Pr Pr TBHP TBHP PO PO TBA TBA



³

TBA PO TBHP

Pr

C K C K C

K C K 1

C 1 )C

( - C C





 





KE

k

k = 27500.e⁸^,³¹⁴^.^T

21400



KE

1 = 2,4.10^-15.e⁸^,³¹⁴^.^T

15000

KPr = 0,419 dm³. mol^-1

K_TBHP = 0,240 dm³. mol^-1

KPO = 0,0101.e⁸^,³¹⁴^.^T

12200

KTBA = 0,0119.e⁸^,³¹⁴^.^T

11700

dengan :

-rA = kecepatan reaksi pengurangan propilen, mol/jam.kg katalis k = konstanta kecepatan reaksi, dm⁶/ jam.kg katalis/mol²

(9)

commit to user Bab II Deskripsi Proses KE = konstanta kesetimbangan

K_Pr = koefesien kesetimbangan adsorbsi C₃H₆, dm³. mol^-1 KTBHP = koefesien kesetimbangan adsorbsi C4H10O2, dm³. mol^-1 KPO = koefesien kesetimbangan adsorbsi C3H6O, dm³. mol^-1 K_TBA = koefesien kesetimbangan adsorbsi C₄H₁₀O, dm³. mol^-1 T = temperatur, K

Nilai-nilai tersebut terdapat pada jurnal yang berjudul Propylene Oxide synthesis-Modeling of industrial reactor and catalyst deactivation oleh J Handzlik.

2.2.4. Tinjauan Termodinamika

Tinjauan secara termodinamika ditujukan untuk mengetahui sifat reaksi (endotermis/eksotermis) dan arah reaksi (reversible/ irreversible). Penentuan panas reaksi berjalan secara eksotermis atau endotermis dapat dihitung dengan perhitungan panas pembentukan standart (ΔHfo

) pada P= 1 atm dan T= 298,15^oK.

Pada proses pembentukan propilen oksida terjadi reaksi sebagai berikut:

CH2=CHCH3 ^(l)+(CH3)3COOH^(l) H2C CHCH3^(l) + (CH3)3COH^(l) O

Ditinjau dari segi termodinamika dengan harga-harga ΔHf untuk masing-masing komponen pada suhu 25 °C (298,15 K) dapat dilihat pada tabel 2.1

Tabel 2.1 Harga ΔH°f masing-masing komponen (Yaws,1999) Komponen Harga ΔH°_f(kJ/mol)

C₃H₆ 20,42

C4H10O2 -243

C₃H₆O -92,76

C4H10O -147,37

(10)

commit to user Bab II Deskripsi Proses ΔHR(298,15K) = Σ produk – ΣΔH^of reaktan

= [ΔHô_f C₃H₆O + ΔHôf C₄H₁₀O ] – [ΔHôf C₃H₆+ ΔHôf C₄H₁₀O₂] = [-92,76+( - 147,37)] – [20,42 +(-243 )] kJ/mol

= -17,55 kJ/mol

Karena harga ΔHR 298,15 K bernilai negatif, maka reaksi bersifat eksotermis.

Sifat reaksi kimia yang reversible atau irreversible dapat diketahui dari harga konstanta kesetimbangan. Dari Smith Van Ness Equation diketahui persamaan untuk mencari harga konstanta keseimbangan sebagai berikut (Smith

& Van Ness, 2001) : 𝑙𝑛 𝐾

𝐾_298,15𝐾 = −∆𝐻_{298 ,15𝐾}

𝑅 × 1

𝑇− 1 𝑇_𝑅𝑒𝑓 Dimana, ln 𝐾_298,15 = ^{−∆𝐺°𝑓}

𝑅𝑇

Data energi Gibbs pada 298,15 K dapat dilihat pada tabel 2.2

Tabel 2.2 Harga ΔG°f masing-masing komponen (Yaws,1999) Komponen Harga ΔG°f (kJ/mol)

C₃H₆ 62,72

C4H10O2 -88,9

C₃H₆O -25,77

C4H10O -91,04

ΔGôf (298,15K) = ΣΔGôfproduk – ΣΔGôf reaktan

= [G°f C3H6O+G°f C4H10O]-[ G°f C3H6+G°f C4H10O2] = [-25,77 +(- 191,04)] – [62,72 + (-88,9 )] kJ/ mol

= - 90,63 kJ/ mol

Dari Smith Van Ness Equation (15.14) (Smith & Van Ness, 2001) ln 𝐾_298,15 = −∆𝐺°𝑓

𝑅𝑇

(11)

= 0.0083134kJ/mol x 298,15K kJ/mol

90,63

 -

= 36,5644 𝐾_298,15 = 7,5809 . 10¹⁵

Dari Smith Van Ness Equation (15.17), pada suhu 42,46 ^oC (315,61 K) 𝑙𝑛 𝐾

𝐾_298,15𝐾 = −∆𝐻_{298 ,15𝐾}

𝑅 × 1

𝑇− 1 𝑇_𝑅𝑒𝑓

𝑙𝑛 𝐾

𝐾_298,15𝐾 = −∆𝐻_{298 ,15𝐾}

𝑅 × 1

𝑇− 1 𝑇_𝑅𝑒𝑓

𝑙𝑛 𝐾

7,5809.10¹⁵ = − (−17,55 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙)

8,314. 10⁻³𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙. 𝐾× 1

315,61− 1

298,15 𝐾 𝐾_{363 ,15} = 1,1216 . 10¹⁶

Karena harga konstanta kesetimbangan relatif besar yaitu sebesar 1,1216.10¹⁶, maka reaksi berlangsung searah ke arah kanan (irreversible).

2.3. Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses 2.3.1 Diagram Alir Proses

Diagram alir ada tiga macam, yaitu : a. Diagram alir kualitatif (gambar 2.1) b. Diagram alir kuantitatif (gambar 2.2) c. Diagram alir proses (gambar 2.3)

(12)

commit to user

(13)

commit to user

(14)

commit to user

CD-02

ACC-02 CD-01

ACC-01

RB-01 TV

P-02

PRARANCANGAN PABRIK PROPILEN OKSIDA DARI PROPILEN DAN TERT-BUTIL HIDROPEROKSIDA KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN

Saturated Steam

Kondensat

CW P-04

HE-02 P-03

CW CW

P-06 P-07

P-09

FD

MD- 01

T-01 / A/B/C

LI

T-02

T-04

MD- 02

Unit utilitas

R

TI PI

HE-01

CW

RB-02

Saturated Steam

Kondensat

P-08 P-01 A/B/C

DIAGRAM ALIR

PRARANCANGAN PABRIK PROPILEN OKSIDA DARI PROPILEN DAN TERT-BUTIL HIDROPEROKSIDA

KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN Oleh :

DITA KUSUMA YUSWARDANI NIM. I 0511017 SHOFWATUN NIDA NIM. I 0511048

Dosen Pembimbing II,

MUJTAHID KAAVESSINA S.T., M.T., Ph.D NIP. 19790924 200312 1 002

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

C

₃

H

₆

4214.59 4214.59 42.15 26.57 15.57 15.57

C

₃

H

₈

22.19 22.19 22.19 12.84 9.35 9.35

C

₃

H

₆

O 5761.95 740.14 5021.81 5014.78 7.03 7.03

C

₄

H

₁₀

O 87.70 548.65 7900.10 180.99 7719.11 10.81 7708.31 7247.35 460.96 C

₄

H

₁₀

O

₂

9060.11 10837.52 1896.57 6.11 1890.45 1890.45 113.05 1777.40 Jumlah 4236.78 9147.81 15622.95 15622.95 966.65 14656.30 5050.51 9605.79 7367.43 2238.36

Komponen Nomor Arus(kg/jam)

P-05

P-10

Dosen Pembimbing I,

Dr. SPERISA DISTANTINA S.T., M.T.

NIP. 19740509 200003 2 002

Propilen

Tert-Butil Hidroperoksida

LI LI

T-03

Propilen Oksida

Tert-Butil Alkohol

LIC

FIC

LIC

TIC

FIC PIC

TIC

LIC

FIC

FIC PIC

TIC

FRC

LIC

TIC

LIC

FIC

2

4

5

6

32

7

8

9

10 10 1

25

30

1 30

40 78,87

67,99 40

1,1 57,72

90,49

1,16 90,49 1,04

37,49

33,31

1,5 33,31

1,16 115,43 25

115,43

115,43 1,14 88,25

86,1

86,1 1,14

1,14 37

FIC

30 14

30

25

FIC

1,1 57,72

3

25 42,46

40

42,46

ACC : Accumulator CD : Condensor

HE : Heat Exchanger MD : Menara Distilasi P : Pompa

R : Reaktor RB : Reboiler

TV : Throtlling Valve FD : Flash Drum

T-01 : Tangki Propilen

T-02 : Tangki Tert-Butil Hidroperoksida T-03 : Tangki Propilen Oksida

T-04 : Tangki Tert-Butil Alkohol LI : Level Indicator

PI : Pressure Indicator TI : Temperature Indicator FIC : Flow Indicator Controller LIC : Level Indicator Controller PIC : Pressure Indicator Controller

TIC : Temperature Indicator Controller FRC : Flow Ratio Controller

: Arus Pendingin (Cooling Water) : Arus Pemanas (Steam)

: Arus Pengendali Electric : Arus Pengendali Pneumatic : Nomor Arus

: Tekanan, ATM : Suhu, ºC

: Gate Valve

FC FRC

FC

FC FC

32

30

35

30

35

30

35

30

(15)

commit to user Bab II Deskripsi Proses 2.3.2 Tahapan Proses

Proses pembuatan propilen oksida dapat dibagi dalam empat tahap yaitu : 1. Tahap penyimpanan bahan baku

Bahan baku propilen disimpan dalam fase cair pada kondisi suhu lingkungan (30ôC) dan tekanan 14 atm untuk menjaga agar fase propilen tetap pada fase cair. TBHP disimpan dalam fase cair pada suhu lingkungan (30ôC) dan takanan 1 atm. Katalis (molybdenum trioxide) disimpan dalam fase padat pada kondisi suhu lingkungan (30ôC) dan tekanan atmosferis (1 atm).

2. Tahap reaksi

TBHP dari T-02 tekanannya dinaikkan sampai 2 atm kemudian digabung dengan arus recycle dari hasil bawah MD-02 yang menyebabkan suhu campuran meningkat menjadi 50,53°C. Campuran TBHP dinaikkan tekanannya menjadi 14 atm dan kemudian digabungkan dengan arus umpan propilen kemudian campuran yang bersuhu 42,46°C dinaikkan tekanannya menjadi 40 atm sebelum diumpankan ke dalam reaktor yang berisi katalis MoO₃.

Aliran propilen digabung dengan aliran TBHP kemudian diumpankan ke dalam reaktor yang berisi katalis MoO₃ dengan kondisi non isothermal dan adiabatic. Di dalam reaktor akan terjadi reaksi yang bersifat eksotermis dan irreversible sebagai berikut :

C3H6+ C4H10O2  C3H6O + C4H10O

(16)

commit to user Bab II Deskripsi Proses Reaksi terjadi pada fase cair-cair dengan katalis padat. Pada suhu 42,46^oC dan tekanan 40 atm. Propilen dan TBHP bereaksi membentuk propilen oksida serta coproduct TBA. Konversi propilen mencapai 99%.

Dalam reaktor terjadi kenaikan temperatur akibat reaksi yang eksotermis, namun karena panas reaksi yang dihasilkan kecil sehingga tidak diperlukan alat penukar panas.

3. Tahap pemurnian produk

Produk reaktor berupa cairan yang terdiri atas propilen dan TBHP yang belum bereaksi, propilen oksida, dan TBA. Campuran cairan dilewatkan throttle valve untuk menurunkan tekanan fluida hingga 1,1 atm.

Keluar throttle valve campuran menjadi 2 fase dan dipisahkan dalam flash drum untuk memisahkan sisa propilen yang tidak bereaksi.

Fase cairan dari flash drum dialirkan ke menara distilasi I (MD-01) pada suhu 57,72^oC dan tekanan atmosferis. Propilen oksida dipisahkan dari campuran dalam MD-01 sehingga diperoleh propilen oksida dengan kemurnian 99,29% berat. Hasil bawah MD-01 diumpankan kedalam menara distilasi II (MD-02). Hasil atas MD-02 diperoleh TBA dengan kemurnian 98,37 % berat dan hasil bawah MD-02 digabung dengan arus umpan TBHP.

(17)

commit to user Bab II Deskripsi Proses 2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas

Produk : Propilen oksida 99,29 % Kapasitas perancangan : 40.000 ton/tahun

Waktu operasi selama 1 tahun : 330 hari Waktu operasi selama 1 hari : 24 jam

2.4.1 Neraca Massa

Diagram alir neraca massa sistem tabel

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan : kg

Tabel 2.3 Komponen dalam Tiap Arus

Tabel 2.4 Neraca Massa Overall

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Arus 1 Arus 2 Arus 5 Arus 7 Arus 9

C3H6 4214,58 0,00 26,57 15,57 0,00

C3H8 22,18 0,00 12,83 9,34 0,00

C₃H₆O 0,00 0,00 740,14 5014,77 7,03

C₄H₁₀O 0,00 87,69 180,98 10,80 7247,35

C4H10O2 0,00 9060,11 6,11 0,00 113,04

Total 4236,77 9147,80 966,64 5050,50 7376,43

13384,58 13384,58

Komponen Arus

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

C3H6 v - v v v v v - - -

C3H8 v - v v v v v - - -

C3H6O - - - v v v v v v - C4H10O - v v v v v v v v v C4H10O2 - v v v v v - v v v

(18)

commit to user Bab II Deskripsi Proses Tabel 2.5 Neraca Massa Tee

Arus 1 Arus 2 Arus 10 Arus 4

C₃H₆ 4214,58 0,00 0,00 4214,58

C3H8 22,18 0,00 0,00 22,18

C4H10O 0,00 87,69 460,95 548,65

C4H10O2 0,00 9060,11 1777,40 10837,51

Jumlah 4236,77 9147,80 2238,36 15622,94

15622,94 15622,94

Tabel 2.6 Neraca Massa Reaktor Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Arus 3 Arus 4

C₃H₆ 4214,58 42,14

C₃H₈ 22,18 22,18

C3H6O 0,00 5761,94

C4H10O 548,65 7900,10

C4H10O2 10837,51 1896,56

Jumlah 15622,94 15622,94

Tabel 2.7 Neraca Massa Flash Drum Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Arus 4 Arus 5 Arus 6

C3H6 42,14 26,57 15,57

C₃H₈ 22,18 12,83 9,34

C3H6O 5761,94 740,14 5021,80

C₄H₁₀O 7900,10 180,98 7719,11

C4H10O2 1896,56 6,11 1890,45

Jumlah 15622,94 966,64 14656,29

15622,94 15622,94

(19)

commit to user Bab II Deskripsi Proses Tabel 2.8 Neraca Massa Menara Distilasi 1

C₃H₆ 15,57 15,57 0,00

C3H8 9,34 9,34 0,00

C3H6O 5021,80 5014,77 7,03

C4H10O 7719,11 10,80 7708,30

C4H10O2 1890,45 0,00 1890,45

Jumlah 14656,29 5050,50 9605,79

14656,29 14656,29

Tabel 2.9 Neraca Massa Menara Distilasi 2 Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

C₃H₆ 0,00 0,00 0,00

C3H8 0,00 0,00 0,00

C3H6O 7,03 7,03 0,00

C4H10O 7708,30 7247,35 460,95

C4H10O2 1890,45 113,04 1777,40

Jumlah 9605,79 7376,43 2238,36

9605,79 9605,79

2.4.2 Neraca Panas

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan : kJ

Tabel 2.10 Neraca Panas Tee

Panas Masuk ( kJ/jam ) Panas Keluar ( kJ/jam )

Q1b 58666,39 Q3 531012,55

Q2b 70378,61

Q10 401967,54

Jumlah 531012,55 Jumlah 531012,55

Tabel 2.11 Neraca Panas Reaktor

Q3 531012,55 Q4a 2273557,65

Qreaksi 1743485,10

Jumlah 2273557,65 Jumlah 2273557,65

(20)

commit to user Bab II Deskripsi Proses Tabel 2.12 Neraca Panas Flash Drum

Q4b 1782521,68 Q5 43589,74

Q6 1281936,92

Qvap 456995,01

Jumlah 1782521,68 Jumlah 1782521,68

Tabel 2.13 Neraca Panas Menara Distilasi 1 Panas Masuk ( kJ/jam ) Panas Keluar ( kJ/jam )

Q6 1281936,92 Q7 87928,62

Q reboiler 3413308,81 Q8 1907003,05

Qkondenser 2700314,06

Jumlah 4695245,73 Jumlah 4695245,73

Tabel 2.14 Neraca Panas Menara Distilasi 2 Panas Masuk ( kJ/jam ) Panas Keluar ( kJ/jam )

Q8 1907003,05 Q9 1506825,32

Q reboiler 7752137,10 Q10 401967,54

Qkondenser 7750347,27

Jumlah 9659140,15 Jumlah 9659140,15

2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan 2.5.1 Lay Out Pabrik

Tata letak pabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari seperangkat fasilitas-fasilitas dalam pabrik. Tata letak yang tepat sangat penting untuk mendapatkan efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja para pekerja serta keselamatan proses.

Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik adalah (Vilbrant, 1959):

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

(21)

commit to user Bab II Deskripsi Proses 2. Faktor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan ledakan, maka perencanaan lay 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 door untuk menekan biaya bangunan dan gedung, dan juga karena iklim Indonesia memungkinkan konstruksi secara out door.

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

Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu (Vilbrant, 1959):

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.

(22)

commit to user Bab II Deskripsi Proses 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.

(23)

commit to user Bab II Deskripsi Proses Skala 1 : 1200 19

17

10 14 12

9 13

6 5

4 3

1

3 8

13 14

2

Jalan Raya

____________________________________________________________________________________________

11

7 7 16

U

15

18

(24)

commit to user Bab II Deskripsi Proses Keterangan:

1. Area perluasan 2. Area proses

3. Area Bahan Baku dan Produk 4. Ruang kontrol dan kualiti kontrol 5. Laboratorium

6. Bengkel teknik 7. Hydrant 8. Utilitas 9. Kantor

10. Gedung serba guna

11. Area parkir mobil dan bus karyawan 12. Poliklinik

13. Mushola 14. Kantin 15. Pintu utama 16. Pintu darurat 17. Pos satpam 18. Parkir truk

19. Pemadam kebakaran

Gambar 2.4 Tata Letak Pabrik

(25)

commit to user Bab II Deskripsi Proses 2.5.2 Lay Out Peralatan

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out peralatan proses pada pabrik propilen oksida, antara lain (Vilbrant, 1959):

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 lay out pabrik perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dangan cepat dan mudah. Hal ini bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki. Keamanan pekerja selama menjalani tugasnya juga diprioritaskan.

(26)

commit to user Bab II Deskripsi Proses 5. Pertimbangan ekonomi

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.

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.

(27)

Control Room

T-02

RFD

HE-02 ACC-01

T-04

ACC-02

MD-01 MD-02CD-01

RB-01 RB-02

Skala 1:500 T-03

T-01/A

T-01/B

T-01/C HE-01

CD-02

Area Perluasan

U

Keterangan:

T-01 : Tangki penyimpan Propilen T-02 : Tangki penyimpan TBHP T-03 : Tangki penyimpan Propilen

Oksida

T-04 : Tangki penyimpan TBA R : Reaktor

FD : Flash Drum

MD : Menara Distilasi CD : Condenser ACC : Accumulator RB : Reboiler

HE : Heat Exchanger : Pipe Bridge

Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan Proses