PABRIK ISOPROPYL ALKOHOL DENGAN PROSES HIDRASI LANGSUNG.

(1)

DENGAN PROSES HIDRASI LANGSUNG

PRA RENCANA PABRIK

Diajukan Untuk Memenuhi Sebaga i Per syar atan

Dalam mempr oleh Gelar Sar jana Teknik

Pr ogra m Study Teknik Kimia

Oleh :

RATIH IRMAWATI

NPM : 0931010038

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

SURABAYA – J AWA TIMUR

(2)

PABRIK ISOPROPYL ALKOHOL DENGAN PROSES

HIDRASI LANGSUNG

PRA RENCANA PABRIK

Diajukan Sebagai Salah Satu Syar at Untuk

Memper oleh Gelar Sar jana Teknik

Pr ogr am Studi Teknik Kimia

Oleh :

RATIH IRMAWATI

0931010038

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

J AWA TIMUR

(3)

LEMBAR PENGESAHAN

PABRIK ISOPROPYL ALKOHOL DENGAN PROSES

HIDRASI LANGSUNG

Oleh :

RATIH IRMAWATI

0931010038

Sur abaya, 12 Apr il 2013

Disetujui untuk diajukan dalam Ujian Lisan

Dosen Pembimbing

Ir . Mu’tasim Billah, MS

(4)

Pabr ik Isopr opyl Alkohol Dengan Pr oses Hidr asi Langsung

Oleh :

Rar ih Ir mawati

NPM. 0731010041

Telah diper taha nkan di ha dapan dan diter ima oleh tim penguji pada tanggal

9 Mei 2013

Tim Penguji : Dosen Pembimbing :

1.

Ir .Bambang Wa hyudi,MS Ir .Mu’ta sim Billa h,MT

NIP.19580711 198503 1 001 NIP.19600504 198703 1 001

2.

Ir . Dwi Her y, MT

NIP.19590520 198703 2 001

3.

Dr .Ir .Edy Mulyadi,SU

NIP.1955123 1198503 1 002

Mengetahui

Dekan Fakulta s Teknologi Industr i

Univer sitas Pembanguna n Nasional “ Vetera n” J awa Timur

Ir . Sutiyono,

(5)

ALHAM DULILLAH !!! ALHAM DULILLAH !!!ALHAM DULILLAH !!!ALHAM DULILLAH!!!

Tak hent i- hent inya saya ucapkan syukur selalu kepada Allah SWT yang selalu memberikan yang t erbaik dan

paling t erbaik unt uk hambanNYA ,hingga sampai saat ini sampai saya berumur 22 tahun ,untuk

nikmat ,rezeki,kebahagiaan ,kemudahan,keterangan, dan orang-orang yang terbaik yang hamba dapat kan , ALHAM DULILLAH!! Q SAYANG ALLAH

To Nabi M uhammad s.a , dengan doa yang Beliau panjatkan unt uk umat Nya, tauladan yang baik yang harus dit iru oleh umat Nya , sholaw at Nabi yang selalu kami panjatkan untukNya,Saya ucapkan Terimakasih Nabi M uhammad s.a, semoga hamba bisa meniru t auladanmu, mengikuti jejakmu. ALHAM DULILLAH!! Q SAYANG NABI

To malaikat malaikat Allah yang sealu menjaga hamba dari siang sampai malam, dari lahir sampai m at i, melindungi hamba,,, ALHAM DULILLAH!! Q SAYANG KALIAN

To my parent , HJamal dan Hj.Sholikha , Terima kasih untuk semua, t ak bisa saya ucapkan kat a-kat a yang indah karena perilaku sikap sert a hasil keringat dsb lebih dari pada kat a yang indah yang telah kalian berikan pada saya,,saya berjanji bisa membahagiakan at au lebih baik unt uk memper indah senyummu lebih dari ini.seluruh doa yang saya panjatkan hanya untukmu,, TERIM AKASIH, TERIM AKASIH, TERIM AKASIH, TERIM AKASIH!!! Q SAYANG ABA IBU!

(6)

To Teman-tem an PB com unnit y,(Ria,TyaraPriz,Tyara

,Yant i,Nirma,Luana,Rat na,Dhea,Bunda,Chintya,yuda,eka,dyo,ayah,pandu,t ommy,arif,adi,aan,blacky, sert a t eman-t em an PB yang udah keluar )

m akasih t eman-tem an at as senang duka qt bersama ngerjakan bersam a bermain bersama belajar

bersam a,,, t ermikasih t eman2, q g akan melupakan kalian semua,, sert a semua t eman-t em an

angkat an 2009 t erim aksih at as bant uan dan kerjasam anya, dari qt g kenal sampai qt w isuda,,,, semga

qt sem ua sukses semua!!! TERIM AKASIH SEM UA! Q SAYANG KALIAN

Khususnya unt uk part ner q RIA part ner PKL dan TA ini,,, maksih sahabat q,, q rasa qt it u saling

melengkapi,,, m aksih yaa, kalo g ad km gmn, km tmenq yg paling rajin dan m aksih at as bantuan dan

ngajarin q yaa,,, maksih dengar curhat q, m aksih nemenin q , m aksih perhat iannya jg,,,, mkasih

semunya,,, maaf udah bikin km marah at o t ersinggung… m akasih Nurria Srikhandhit a, q sayang kamu! M uach!

To Jerapahcu (oco) Andik Ferianto , m akasih sayang yang udah nemenin 2thun lebih ini,

ngejaga perhat ian, bant uin TA ini,nganterin kmn2,n selalu dampingin chi ,,,mkasih sem ua yang udah

co berikan pada chi, mav chi udah suruh2 , marah2, g ngehargain oco,,,,t api chi sayang ma oco

cu,,, m akasih sayang ! m uach

To Sem ua dosen-dosen kampus,pegaw ai kampus, tukang parkir kam pus ,bu kant in kampus,

sert a asdos yang q sayg (m bk icha)…. M aksih bant uan ,dukungan,part isipasi sert a kebaikn yang telah

kalian berikan terhadap saya….

(7)

DENGAN PROSES HIDRASI LANGSUNG

PRA RENCANA PABRIK

Diajukan Untuk Memenuhi Sebaga i Per syar atan

Dalam mempr oleh Gelar Sar jana Teknik

Pr ogra m Study Teknik Kimia

Oleh :

RATIH IRMAWATI

NPM : 0931010038

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

SURABAYA – J AWA TIMUR

(8)

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan rasa syukur kepada Tuhan Yang Maha esa dan dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat menyelesaikan Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Isopropyl Alkohol dengan Proses Hidrasi Langsung”, dimana Tugas Akhir ini merupakan tugas yang diberikan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan kesarjanaan di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Isopropyl Alkohol dengan Proses Hidrasi Langsung” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal dari beberapa literature, data – data, dan internet.

Pada kesempatan ini saya mengucapkan terima kasih atas segala bantuan baik berupa saran, sarana maupun prasarana sampai tersusunya Tugas Akhir ini kepada :

1. Bapak Ir. Sutiyono,MT , selaku Dekan FTI UPN “Veteran” Jawa Timur

2. Ibu Ir. Retno Dewati,MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, FTI UPN “Veteran” Jawa Timur

3. Bapak Ir. Mu’tasim Billah, MS , selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir

4. Bapak Ir. I Wayan Warsa, selaku Dosen wali

5. Dosen-dosen Jurusan Teknik Kimia, FTI UPN “Veteran” Jawa Timur

6. Seluruh Civitas Akademik Jurusan Teknik Kimia, FTI UPN “Veteran” Jawa Timur

(9)

8. Semua pihak yang telah membantu, memberikan bantuan, saran serta dorongan dalam penyelesaian tugas akhir ini.

Saya menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, karena itu segala kritik dan saran yang membangun saya harapkan dalam sempurnanya tugas akhir ini.

Sebagai akhir kata, penyusun mengharapkan semoga Tugas Akhir yang telah disusun ini dapat bermanfaat bagi kita semua khususnya bagi mahasiswa Fakultas Teknologi Indusri Jurusan Teknik Kimia.

Surabaya, April 2013

(10)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

KATA PENGANTAR ii

INTISARI iv

DAFTAR TABEL vi

DAFTAR GAMBAR vii

DAFTAR ISI viii

BAB I PENDAHULUAN I-1

BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES II-1

BAB III NERACA MASSA III-1

BAB IV NERACA PANAS IV-1

BAB V SPESIFIKASI ALAT V-1

BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA VI-1

BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII-1

BAB VIII UTILITAS VIII-1

BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK IX-1

BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN X-1

BAB XI ANALISA EKONOMI XI-1

BAB XII KESIMPULAN DAN SARAN XII-1

(11)

INTISARI

Perencanaan pabrik Isopropyl Alkohol ini diharapkan dapat berproduksi

dengan kapasitas 30000 ton/tahun dalam bentuk cair. Pabrik beroperasi secara

continuous selama 330 hari dalam setahun.

Propilen dari tangki penampung dikompresikan ke heater sampai suhu

160oC, bersama-sama dengan air proses dikompresikan ke heater sampai suhu

160oC menuju reaktor. Di dalam reaktor terjadi reaksi antara propilen dan air

dibantu katalis resin asam sulfat pada suhu 160oC dan tekanan 60 atm.

Dari reactor hasil dialirkan oleh expansion valve dan tekanan diturunkan

dari 60 atm menjadi 1 atm menuju separator. Di separator pada suhu 40 oC terjadi

pemisahan antara gas dan liquid. Gas buang di tamping d propylene recovery,

sedangkan liquid di pompakan dan dipanaskan oleh heater destilasi sampai suhu

80 oC. Dari heater destilasi liquid dimurnikan lagi ke destilasi I. Komponen yang

mempunyai titik didih rendah akan menguap terlebih dahulu dan menuju ke atas,

sedangkan komponen yang mempunyai titik didih tinggi akan dipanaskan di

reboiler dan dialirkan masuk ke destilasi I. Di dalam destilasi akan terjadi kontak

anatara liquid dan uap. Produk atas akan didinginkan oleh cooler sampai suhu 35

o

C, menuju tangki penampung DIPE . Sedangkan bottom menuju kolom destilasi

II untuk mendapatkan produk isopropyl alcohol dengan kemurnian 98%. Produk

atas dari destilasi II didinginkan oleh cooler sampai suhu 35 oC menuju tangki

Isopropyl alcohol, sedangkan produk bawah akan didinginkan oleh cooler

(12)

Pendirian pabrik berlokasi di Kec.Plaju, Sumatra Selatan dengan ketentuan :

Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas

Sistem Organisasi : Garis dan Staff

Jumlah Karyawan : 140 orang

Sistem Operasi : Continuous

Waktu Operasi : 330 hari/tahun ; 24 jam/hari

Analisa Ekonomi :

Massa konstruksi : 1 tahun

Umur pabrik : 10 tahun

Fixed Capital Investment (FCI) : Rp 670,923,967,011

Working Capital Investment (WCI) : Rp. 156,854,861,904

Total Capital Investment (TCI) : Rp 827,778,828,915

Biaya Bahan Baku : Rp 623,719,138,615

Biaya Utilitas : Rp. 6,547,748,183

Biaya Produksi Total : Rp. 909,038,872,508

Hasil Penjualan Produk : Rp 1,248,272072,478

Internal Rate of Return : 32%

Rate of Investment : 28%

Pay Out Period : 3.15tahun

(13)

Pendahuluan I-1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Indonesia sebagai negara yang berkembang akan melaksanakan pembangunan

dan pengembangan di berbagai sektor, salah satunya adalah sektor industri. Dalam

pembangunan, sektor industri makin berperan strategis karena merupakan motor

penggerak dalam pembangunan suatu Negara. Sektor ini di harapkan disamping

sebagai penyerap tenaga kerja terbesar dan penghasil devisa, juga sebagai pemacu

pertumbuhan ekonomi yang tinggi.

Industri yang tengah dikembangkan di Indonesia yaitu industri kimia.Industri

kimia merupakan industri yang cukup besar kontribusinya dalam menghasilkan devisa

negara dan juga selama ini Indonesia banyak mengimport bahan kimia dari luar

negeri. Selain itu Indonesia kaya akan sumber daya alam yang merupakan bahan

dasar atau bahan baku dari industri kimia.

Salah satu bahan kimia yang masih diimpor adalah Isopropyl alcohol.

Isoprophyl alcohol adalah bentuk kedua dari Alkohol yang lebih sederhana.

Isoprophyl alcohol untuk pertama kali diperkenalkan oleh “Barthelot” pada tahun

1855, dimana reaksi pembentukannya didasarkan pada reaksi Propylene dengan asam

sulfat selanjutnya senyawa tersebut di Hidrolisa dengan menggunakan air dan

selanjutnya senyawa akan terbentuk Alkohol.

Pada tahun 1862 “ Friedel” menemukan Isoprophyl alkohol dengan cara

(14)

Pendahuluan I-2

Barthelot maupun Friedel gagal untuk mengidentifikasi secara benar dari senyawa ini.

Baru kemudian pada tahun yang sama, “Kolbe” berhasil mengidentifikasikan secara

benar nama Isoprophyl alkohol.

Isoprophyl alcohol secara umum dianggap sebagai produk Petro kimia yang

pertama. Sebuah pabrik dengan skala Pilotplant telah dibangun oleh “ Melco chemical

company” pada tahun 1919. Tidak lama kemudian “Standart Oil Company” di New

Yersey mempatenkan produk Isoprophyl alkohol yang menggunakan bahan baku

propylene serta pemurnian “Bay Way” .

Walaupun proses pembuatan Isoprophyl alkohol ini mengalami banyak sekali

kemajuan, akan tetapi pada dasarnya masih menggunakan bahan yang sama yaitu

Propylene dan air.

I.2 Per kembangan Industri Kimia di Indonesia

Sampai saat ini Indonesia masih mengimport dari luar negeri guna memenuhi

kebutuhan Isoprophyl alkohol, antara lain berasal dari Amerika Serikat, Jerman,

Belgia serta beberapa negara di Asia.

Bahan baku utama yang digunakan didalam produksi Isoprophyl alkohol ini

adalah gas Propylene dan air. Dimana bahan tersebut sampai saat ini dapat dipenuhi

oleh Pertamina Plaju dan sungai Gerong sedangkan air sangat melimpah.

Mengingat kebutuhan senyawa ini dari tahun ketahun semakin meningkat

maka dengan didirikannya pabrik ini akan menggurangi ketergantungan bahan ini dari

(15)

Pendahuluan I-3

Disamping itu juga akan membuka kesempatan kerja bagi masyarakat sekitar

yang pada akhirnya dapat menekan angka penganguran. Keterkaitan antara sektor

industri dengan sektor ekonomi lainnya diharapkan bisa dicapai subsitusi impor dan

pada akhirnya mampu berorientasi ekspor dengan pemenuhan kebutuhan didalam

negri lebih dahulu.

I.3 Manfaat Didirikannya Pabrik Nor mal Butanol

Manfaat lebih lanjut didirikan pabrik ini diharapkan dapat mendukung dan

mendorong pertumbuhan industri-industri kimia, menciptakan lapangan kerja,

mengurangi pengangguran dan memperkuat perekonomian di Indonesia.

Atas pertimbangan – pertimbangan tersebut, maka pendirian pabrik Isoprophyl

alkohol ini masih dapat dilaksanakan di Indonesia.

Tabel 1.1. Import Isoprophyl Alkohol di Indonesia tahun 1998 – 2010

Tahun Volume ( Kg )

2006

2007

2008

2009

2010

38.806.382

44.300.198

43.578.736

42.316.267

(16)

Pendahuluan I-4

I.4 Sifat dan Kegunaan

I.4.1 Sifat Bahan Baku dan Produk

1. Propylene (Matheson, gas data book, 1961 ; Kirk Othmer,vol.3, 1964)

Sifat Fisika

a. Rumus molekul : C3H6

b. Kenampakkan pada suhu kamar (32oC) : gas tidak berwarna

c. Berat molekul (BM) : 42,081 g/gmol

d. Boiling point (Tbp) : -47,7oC

e. Density (20oC) : 0,609 gr/cm³

f. Critical temperature (Tc) : -91,8oC (-197,2oF)

g. Critical Presure (Pc) : 45,6 atm (670,32 psi)

h. Spesific grafity, gas : 1,49

i. Viscositas, cP (-185oC) : 0.0078

j. Panas penguapan (-47,7 oC), cal/gr : 104,62

k. Panas pembentukkan (25oC), cal/gr : 4,879

l. Panas pembakaran (25oC), cal/gr : 460,428

m. Spesific Heat ratio,cp/cv : 1.145

Sifat Kimia

a. larut dalam alkhohol dan eter, tetapi sedikit larut dalam air

(17)

Pendahuluan I-5

2. Air

Sifat Fisika :

a. Rumus kimia : H2O

b. Bentuk : tidak berwarna

c. Berat molekul : 18

d. Densitas : 0,99708 gr/cm3

e. Titik didih : 100 oC

f. Titik lebur : 0 oC

g. Viskositas : 0,8937 cp

h. Spesifik gravity : 1,00

i. pH : 8,5 – 9,5

j. O2 terlarut : 10 ppm

k. Silica maximum : 0,02 ppm

3. Asam Sulfat (H2SO4)

Sifat Fisika :

a. Rumus molekul : H2SO4

b. Berat molekul : 98,08

(18)

Pendahuluan I-6

d. Sifat : korosif terutama pada kosentrasi

tinggi, dapat menimbulkan luka

bakar bila berkontak dengan

kulit.

e. Specifik gravity : 1,834 gr/cm3 pada suhu 180C

f. Melting point (titik cair) : 10,450C

g. Boiling point (titik didih) : 3400C

Sifat Kimia :

a. Larut dalam air pada segala perbandingan

b. Larut dalam alkohol 95%

c. Pada suhu kamar berbentuk lig dan mudah menguap.

d. Cp : 0,3403 kkal/g0C untuk 98%

: 0,5012 kkal/g0C untuk 98%

e. Δ H0f : -193,91 kcal/gmol

Δ H0S : -22,99 kcal/gmol

Spesifikasi Produk

4. Isoprophyl alkohol

Sifat fisika:

a. Rumus molekul : C3H7OH

(19)

Pendahuluan I-7

c. Warna : tidak berwarna

d. Bentuk : cairan

e. Titik didih pada 780 mm Hg : 80,3°C

f. Titik leleh : 70,2°C

g. Titik embun : 74,2°C

h. Spesifik gravity (20/20oC) : 0,8169 (minimum)

: 0,8193 (maximum)

i. Spesifik heat pada 27oC : 0,2627 cal/gr °C

j. Panas pembentukan : 120 k cal/mole

k. Surface tention (25oC) : 0,0214 dyne/cm

Sifat kimia:

(20)

Uraian Proses II-1

BAB II

URAIAN DAN PROSES

II.1 Macam Proses

Untuk memproduksi Isopropyl Alkohol secara komersial dengan

menggunakan proses hidrasi secara langsung, pada dasarnya terdapat tiga proses yaitu

a. Hidrasi Langsung fase uap

b. Hidrasi Langsung fase cair-uap

c. Hidrasi Langsung fase cair

II.1.1 Hidr asi Langsung Fase Uap

Produksi Isopropyl Alkohol dengan menggunakan proses Hidrasi Katalis

langsung, mulai diperkenalkan pada permulaan tahun 1951 oleh ICI. Katalis yang

digunakan pada proses ini adalah WO3 – ZnO sebagai zat penyokong SiO2. Proses

terjadi pada temperatur dan tekanan yang tinggi yaitu pada 230oC – 290oC dan 200 –

250 atm. Pada tahun yang sama juga diperkenalkan oleh “ Veba – Chemie ” suatu

proses lain dalam memproduksi Isopropyl Alkohol.

Pada prose Veba Chemie ini Propylene – air diuapkan kemudian dilewatkan

pada suatu Bed katalis asam yaitu H3PO4 dengan bahan penyokongnya adalah SiO2.

kondisi operasi pada reaksi ini yaitu pada temperature 240 –260 o C dan tekanan 25 –

(21)

Aliran gas dari reaktor kemudian didinginkan dan produk Isoprophyl alkohol

dipisahkan dengan menggunakan Scrubber. Untuk proses phase uap ini selektivitas

Isopropyl Alkohol mendekati 100 % dan jumlah Propylene yang tidak bereaksi

jumalahnya sangat rendah ( 4 – 5% ) yang kemudian direcycle. Oleh karena

menggunakan kondisi operasi pada tekanan serta temperatur yang tinggi dan adanya

recycle gas kereaktor maka pada proses ini diperlukan bahan dasar dengan kemurnian

yang tinggi dengan demikian maka biaya operasinya juga tinggi.

Gambar II.1 Flowsheet Uraian Proses Veba Chemie

II.1.2 Hidr asi langsung Fase Cair-uap

Untuk menghindari kerugian serta untuk menekan adanya biaya operasi yang

tinggi maka oleh “ Deutsche – Texco “ dikembangkan suatu program “ Trickle – Bed

“. Didalam proses ini air dan gas propylene dalam perbandingan molar antara 12 – 15

berbanding 1 dimasukkan dalam suatu reaktor Fixed bed lewat bagian atas yang

kemudian akan mengalir sedikit demi sedikit (Trickle) kebawah melalui Resin Ion

(22)

Reaksi yang terjadi antara phase cair dan phase gas berlangsung antara

temperatur 130 – 160 o C dan tekanan 60 – 100 atm. Selektivitas Isopropyl Alkohol

pada proses semacam ini berkisar antara 98 %. Didalam proses phase cair ini akan

dihasilkan produk samping yang berupa Diisopropyl Ether dan beberapa alkohol.

Gambar II.2 Flowsheet Uraian Proses Deutsce-Texco

II.1.3 Hidr asi langsung Fase Cair

Proses Hidrasi dalam Phase cair dikembangkan oleh Tokuyama – Soda dengan

menggunakan katalis cair asam lemah. Untuk menghindari kerugian pada proses

sebalumnya yaitu phase cair – uap dan phase uap, maka pada proses ini bahan baku

propylene, air, katalis serta recycle larutan terlebih dahulu dipanaskan dan kemudian

dilakukan penekanan didalam suatu reaktor. Katalis kemudian akan dipisahkan dan

kebutuhan akan katalis ini jumlahnya relative sangat kecil kondisi reaksi pada phase

ini yaitu pad tekanan 200 atm serta temperature 270oC . Selektifitas Isopropyl

(23)

Dengan menggunakan proses ini masalah utama dari perusahaan yaitu korosi

dan pencemaran dapat ditekan, dan kemurnian bahan baku Propylene yang digunakan

adalah 95% berat.

Gambar II.3 Flowsheet Uraian Proses Tokuyama-Soda

Berdasarkan pertimbangan tersebut diatas maka didalam perencanaan pabrik

ini dipilih proses Hidrasi Langsung pada fase cair – uap. Karena pada proses ini selain

beroperasi pada kondisi yang medium, persyaratan bahan baku juga tidak terlalu

tinggi walaupun Yield relative kecil bila dibandingkan dengan kedua proses (fase)

(24)

II.2 Seleksi Proses

Tabel II.2. Perbandingan fase uap, cair dan uap-cair dalam proses hidrasi langsung.

FASE UAP

FASE

CAIR-UAP

FASE CAIR

Katalis

Kondisi

operasi

- Suhu

- Tekanan

- Selektivitas

WO3 dan ZnO

sebagai

penyokong SiO2

240-2600C

25-65 atm

100%

Resin ion

exchange asam

kuat H2SO4

130-1600C

60-100 atm

98%

Resin ion

exchange asam

lemah

2700C

200 atm

80-99%

Berdasarkan perbandingan proses pada table 2.1, maka proses yang dipilih

dalam pembuatan Isopropil Alkohol adalah proses hidrasi langsung dalam fase cair.

Dengan pertimbanan sebagai berikut :

-Harga katalis lebih murah

- Biaya operasi lebih murah

(25)

II.3 Uraian Pr oses

Reaksi yang digunakan dalam pembuatan Isopropyl Alkohol dengan proses

hidrasi langsung. Tahpan-tahapan proses pra rencana pabrik Isopropil Alkohol

adalah sebagai berikut :

1. Tahap persiapan bahan baku.

Propylene yang merupakan umpan segar dari tangki penyimpan yang

bertekanan 15 atm dan bersuhu 30 0C dipompa menuju heater guna

dipanaskan dengan memakai steam. Dengan demikian diperoleh propylene

yang bersuhu 160 0C yang siap dimasukkan ke dalam reaktor.

2. Tahap reaksi.

Campuran propylene dengan air dimasukkan ke reactor pada tekanan

60 atm dan suhu 160 0C dimana didalam reactor juga terdapat resin ion

exchange asam kuat H2SO4 yang berfungsi untuk mempercepat terjadinya

reaksi.

Reaksi yang terjadi dalam reaktor adalah :

C3H6(g) + H2O (l) C3H7OH(l)

C3H7OH9(l) [(CH3)2CH]2O (l) + H2O (l)

Reaktor yang digunakan adalah reactor jenis “ Fixed – bed “. Aliran

yang masuk kedalam reaktor terdiri dari uap propylene, diisopropil ether dan

(26)

Reaksi pembentukan Isoprophyl alkohol adalah reaksi Eksothermis.

Panas yang keluar dari reaksi ini kemudian di hilangkan dengan pendingin sehingga temperatur didalam reaktor dapat dipertahankan pada 130 -160° C.

Produk yang keluar dari reaktor merupakan Isoprophyl alkohol, dimasukkan pada flash drum dengan kondisi operasi pada temperatur 40°C

dan tekanan 1 atm. Flash drum ini berfungsi untuk memisahkan antara fase

uap dan fase cairan.

3. Tahap pemisahan dan pemurnian.

Produk dari reactor lalu dimasukkan dalam flash drum untuk

memisahkan fase liquid dan fase gas. Dalam flash drum terjadi pemisahan

antara propylene, Isopropil Alkohol, H2O dan Diisopropyl Ether. Dimana

propylene menuju keatas sedangkan yang menuju kolom destilasi adalah

Isopropil Alkohol, H2O dan Diisopropyl Ether untuk dimurnikan lebih lanjut.

Isopropyl Alkohol yang dipasarkan berkadar 98% maka produk atas

kolom destilasi I kembali dialirkan ke kolom destilasi II untuk dimurnikan,

sedangkan produk bawah adalah diisopropyl ether yang merupakan hasil

samping yang disimpan dalam tangki penampung.

Kolom destilasi II ini beroperasi pada tekanan 1 atm dan feed masuk

dalam keadaan liquid jenuh. Produk atas dari kolom destilasi II merupakan

produk utama Isopropyl Alkohol dengan kemurnian 98% dan produk bawah

merupakan H2O yang dipompa menuju water proses untuk digunakan kembali

(27)

BAB III

NERACA MASSA

Kapasitas Produksi = 30.000 ton / tahun ( data Import Indonesia )

Operasi = 330 hari / tahun

Basis Perhitungan = 60 detik

Produksi Isopropyl alkohol = 3787.879 kg / jam

Ratio propylene : air = 1 : 12

1. Reaktor (R-210)

Komponen Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

aliran 1 aliran 2 aliran 3

C3H6 3526.3890 881.5973

C3H8 9.1962 9.1962

CO2 1.4148 1.4148

H2O 18135.7149 17023.7688

IPA 3634.6995

DIPE 122.0382

3537.0000 18135.7149

(28)

2. Flash Drum (H-310)

Komponen

Masuk

(kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Aliran 3 Aliran 4 Aliran 5

C3H6 881.59725 881.59725

C3H8 9.1962 9.1962

CO2 1.4148 1.4148

H2O 17023.76884 17023.76884

IPA 3634.699534 3634.699534

DIPE 122.0382479 122.0382479

20780.50662 892.20825

jumlah 21672.7149 21672.7149

3. Distilasi I (D-320)

Komponen

Masuk

(kg/jam

Keluar (kg/jam)

H2O 17023.7688 16257.6992 766.0696

IPA 3634.6995 3616.5260 18.1735

DIPE 122.0382 6.1019 115.9363

19880.3272 900.1794

(29)

4. Distilasi II(D-330)

Komponen

Masuk

(kg/jam

Keluar (kg/jam)

H2O 16257.6992 16013.8338 243.8655

IPA 3616.5260 72.3305 3544.1955

DIPE 6.1019 6.0714 0.0305

16092.2357 3788.0915

(30)

BAB IV

NERACA PANAS

1. Kompr esor Pr opylane (G-111)

2. Kompr esor Air (G-113)

NERACA PANAS

Masuk Keluar

Komponen kkal / jam Komponen kkal / jam

H2O 40218.4280 H2O 245798.4924

Ws 205580.0643

245798.4924 245798.4924

NERACA PANAS

Masuk Keluar

Komponen kkal / jam Komponen kkal / jam

C3H6 6451.0899 C3H6 15886.0409

C3H8 18.5672 C3H8 45.7706

CO2 1.6915 CO2 4.1554

Ws 9464.6184

(31)

3. Heater Propylane (E-112)

4. Reaktor (R-210)

NERACA PANAS

Masuk Keluar

Pr opylene:

C3H6 202768.8267 C3H7OH 205581.8871

C3H8 592.6128 C6H14O 7075.2868

CO2 51.6076

H2O produk 1307.2354

H2O pr oses : C3H6 sisa 50692.2067

H2O 1100829.8179 H2O sisa 1032027.9543

C3H8 592.6128

CO2 51.6076

Δ H reaksi 53721483.1334

Q terserap 53728397.2078

Total 55025725.999 kkal /

jam 55025725.999

kkal / jam

Masuk Keluar

Komponen kkal/jam Komponen kkal/jam

C3H6 15886.0409 C3H6 202768.8267

C3H8 45.7706 C3H8 592.6128

CO2 4.1554 CO2 51.6076

Q steam 197344.2950 Q loss 9867.2148

(32)

5. Ekspansi Valve (E-211)

NERACA PANAS

MASUK (kkal/jam) KELUAR (kkal/jam)

C3H6 sisa 50692.2067 C3H6 sisa 109217.4161

C3H8 592.6128 C3H8 924.0785

CO2

51.6076 CO2 149.2836

H2O sisa 1032027.9543 H2O sisa 1318806.4259

C3H7OH 205581.8871 C3H7OH 331970.5529

C6H14O 7075.2868 C6H14O 7151.5639

H2O produk 1307.2354 H2O produk 6276.8338

Q ekspansi 477167.3639

(33)

6. Cooler I (E-212)

7. Heater Distilasi (E-312)

NERACA PANAS

C3H6 109217.4161 C3H6 4902.2254

C3H8 924.0785 C3H8 56.5196

CO2 149.2836 CO2 5.1245

H2O sisa 374237.9437 H2O sisa 113224.6112

C3H7OH 634075.0391 C3H7OH 20237.3336

C6H14O 10740.9242 C6H14O 684.4073

H2O

produk

12099.9725

H2O produk

143.4178

Q terserap 1002191.0181

Total 1141444.6577 1141444.6577

NERACA PANAS

C3H7OH 20290.0625 C3H7OH 77613.8008

C6H14O 684.4073 C6H14O 2637.8842

H2O 113368.0291 H2O 417361.4005

Q supply 382390.0910 Q loss 19119.5046

(34)

8. Destilasi I (D-320)

NERACA PANAS

C3H7OH 77613.8008 destilat

C6H14O 2637.8842 C3H7OH 403.0113

H2O 417361.4005 C6H14O 2603.3311

Q supply 1030997.3174 H2O 19468.2458

bottom

C3H7OH 84681.1743

C6H14O 144.7442

H2O 435040.0816

Q loss 51549.8659

Qcondesation 934719.9485

Total 1528610.4028 1528610.4028

9. Cooler I Bottom (E-327)

NERACA PANAS

C3H7OH 84681.1743 C3H7OH 83184.3173

C6H14O 144.7442 C6H14O 142.1631

H2O 435040.0816 H2O 427744.9711

Q terserap 8794.5487

(35)

10. Cooler I Top (E-324)

11. Destilasi II(D-330)

NERACA PANAS

C3H7OH 403.0113 C3H7OH 67.2669

C6H14O 2603.3311 C6H14O 430.6356

H2O 19468.2458 H2O 3399.3784

Total 22474.5882 22474.5882

NERACA PANAS

C3H7OH 67.2669 destilat

C6H14O 430.6356 C3H7OH 84457.2954

H2O 3399.3784 C6H14O 0.7367

Q supply 3434463.7771 H2O 6635.0514

bottom

C3H7OH 2149.6189

C6H14O 183.2101

H2O 536493.7086

Q loss 171723.1889

Qcondesation 2636718.2481

(36)

12. COOLER II Top (E-334)

13. Cooler II Bottom (E-338)

NERACA PANAS

C3H7OH 2149.6189 C3H7OH 267.7221

C6H14O 183.2101 C6H14O 22.5517

H2O 536493.7086 H2O 71060.2282

Total 538826.5376 538826.5376

NERACA PANAS

C3H7OH 84457.2954 C3H7OH 13118.3837

C6H14O 0.7367 C6H14O 0.1133

H2O 6635.0514 H2O 1082.1355

(37)

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

1. TANGKI PENYIMPAN PROPYLEN (F-110)

2. KOMPRESSOR PROPYLEN (G-111)

Fungsi : Untuk menaikkan tekanan sebelum masuk ke dalam reactor

Type : rotary sliding vane

Power : 52 hp

Jumlah : 1 buah

Fungsi = menampung gas propylene

Type = silinder horizontal dengan tutup dished ( hemispherical)

Kapasitas = 88481.39 cuft

Tekanan = 15 atm

Diameter = 39.82 ft = 11.68 m

Panjang = 79.6 ft = 23.37 m

Tebal shell = 4 1/2 in

Tebal tutup = 2 2/3 in

Bahan konstruksi = Carbon Steal SA-283 grade C ( brownell hal 253 )

(38)

3. KOMPRESSOR AIR(G-113)

Fungsi : Untuk menaikkan tekanan sebelum masuk ke dalam reactor

Type : rotary sliding vane

Power : 1.5 hp

Jumlah : 1 buah

4. HEATER GAS PROPYLEN (E-112)

Fungsi : memanaskan bahan sampai suhu 160 °C

Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)

Tube : Number and length : 70 16’0”

OD : ¾ in

BWG : 16

Pitch : 1 in²

Passes : 2

Shell : ID : 12 in

Passes : 1

A : 701.5 ft²

(39)

5. EKSPANSI VALVE (E-211)

Fungsi : menurunkan tekanan setelah keluar reaktor dan menuju

separator

Jenis : centrifugal

Power : 41 hp

Jumlah : 1 buah

6. COOLER (E-212)

Fungsi : menurunkan bahan sampai suhu 40 °C

Tube : Number and length : 480, 16’0”

OD : ¾ in

BWG : 16

Pitch : 1 in²

Passes : 2

Shell :

ID : 10.2 in

Passes : 1

(40)

7. FLASH DRUM(H-310)

Fungsi : memisahkan gas dan liquid

Type : silinder vertical

Kapasitas : 2020.8.8 cuft

Diameter : 3 m

Tinggi : 7 m

Tebal shell : 3/4 in

Tebal tutup : 3/4 in

Banhan kontruksi : Carbon Stell SA - 283 grade C

Jumlah : 1 buah

8. POMPA (L-311)

Fungsi : mengalirkan IPA, DIPE dan AIR menuju destilasi

Type : Centrifugal pump

Bahan : Commercial steel

Rate volumetric : 99.79 gpm

Total dynamic Head : 32.05 ft lbf / lbm

Effisiensi motor : 82%

Power : 6 hp

Jumlah : 1 buah

9. HEATER DESTILASI (E-312)

Fungsi : memanaskan bahan sampai suhu 80 °C

(41)

OD : ¾ in

BWG : 16

Pitch : 1 in²

Passes : 2

Shell : ID : 12 in

Passes : 1

A : 735.7 ft²

Jumlah : 1 buah

10. DESTILASI I (D-320)

Fungsi : memisahkan DIPE dari AIR dan IPA berdasarkan titik didih

Type : Sieve Tray Coloumn

T operasi : 80 °C

P operasi : 1 atm

Diameter : 3 ft

Tebal shell : 3 / 16 in

Tinggi tutup : 0.25 ft

Tebal tutup : 0.1490 in

Jumlah Tray : 17 plate

Tebal tray : 12 gage

Tray spacing : 24 in

Feed plate : masuk pada plate ke 3

H total tower : 12.5 m

(42)

11. KONDENSOR (E-321)

Fungsi : mengkondensasikan bahan sampai suhu 35 °C Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)

OD : ¾ in

BWG : 16

Pitch : 1 in²

Passes : 2

Shell :

ID : 10.2 in

Passes : 1

A : 212.7 ft²

Jumlah : 1 buah

12. AKUMULATOR (F-322)

Fungsi : Menampung sementara kondensat dari kondensor

Type : silinder horizontal dengan tutup dished

Volume : 2.47 cuft

Tekanan : 1 atm

Diameter : 0.31 ft

Panjang : 0.92 ft

(43)

Jumlah : 1 buah

13. POMPA (L-323)

Fungsi : mengalirkan bahan menuju Tangki penampung DIPE

Power : 1.1 hp

Jumlah : 1 buah

14. REBOILER (E-326)

Fungsi : menguapkan bahan sampai suhu 80 °C

OD : ¾ in

BWG : 16

Pitch : 1 in²

Passes : 2

Shell : ID : 12 in

Passes : 1

A : 217 m²

(44)

15. POMPA (L-327)

Fungsi : mengalirkan bahan menuju distilasi II

Power : 10 hp

Jumlah : 1 buah

16. COOLER (E-328)

Fungsi : menurunkan bahan sampai suhu 84oC

Tube Number and length : 753 16’0”

OD : ¾ in

BWG : 16

Pitch : 1 in²

Passes : 2

Shell : ID : 10.2 in

Passes : 1

A : 7.3 m²

Jumlah : 1 buah

17. TANGKI PENAMPUNG DIPE (F-325)

(45)

Type : silinder tegak, tutup bawah datar dan tutup atas dished

Kapasitas :3187.19 cuft

Diameter : 12ft

Panjang : 25 ft

Tebal shell :7/8 in

Bahan kontruksi : Carbon Steal SA-283 grade C ( brownell hal 253 )

Jumlah : 1 buah

18. COOLER (E-324)

Fungsi : mendinginkan suhu menuju Tangki DIPE

OD : ¾ in

BWG : 16

Pitch : 1 in²

Passes : 2

Passes : 1

A : 4.5 m²

Jumlah : 1 buah

19. DESTILASI II (D-330)

Fungsi : memurnikan IPA

Type : Sieve Tray Coloumn

(46)

P operasi : 1 atm

Diameter : 3 ft

Tebal shell : 3 / 16 in

Tinggi tutup : 0.23 ft

Tebal tutup : 0.1490 in

Jumlah Tray : 17 plate

Tebal tray : 12 gage

Tray spacing : 24 in

Feed plate : masuk pada plate ke – 2

H total tower : 13.11 m

Jumlah : 1 buah

20. KONDENSOR (E-331)

Fungsi : mengkondensasikan bahan sampai suhu 35 °C Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)

OD : ¾ in

BWG : 16

Pitch : 1 in²

Passes : 2

Passes : 1

A : 560 ft²

(47)

21. AKUMULATOR (F-332)

Fungsi : Menampung sementara kondensat dari kondensor

Type : silinder horizontal dengan tutup dished

Volume : 10.4 cuft

Tekanan : 1 atm

Diameter : 1.88 ft

Panjang : 3.76 ft

Bahan kontruksi : Carbon Steal SA-283 grade C

Jumlah : 1 buah

22. POMPA (L-333)

Fungsi : mengalirkan bahan menuju destilasi

Rate volumetric : 19.8gpm

Total dynamic Head :52.2 ft lbf / lbm

Power : 6 hp

(48)

23. REBOILER (E-336)

Fungsi : menguapkan bahan sampai suhu 84 °C

OD : ¾ in

BWG : 16

Pitch : 1 in²

Passes : 2

Shell : ID : 12 in

Passes : 1

A : 786 ft²

Jumlah : 1 buah

24. POMPA (L-337)

Fungsi : mengalirkan bahan menuju tangki penampung AIR

Rate volumetric : 84.41gpm

Total dynamic Head : 32 ft lbf / lbm

Power : 4 hp

(49)

25. COOLER (L-338)

Fungsi : menurunkan bahan sampai suhu 35 °C ,menuju tangki AIR Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)

OD : ¾ in

BWG : 16

Pitch : 1 in²

Passes : 2

Passes : 1

A : 212.68 ft²

Jumlah : 1 buah

26. TANGKI PENAMPUNG AIR (L-339)

Fungsi : menampung AIR hasil destilasi

Kapasitas : 65001.25 cuft

Diameter :68.9 ft

Panjang : 34.4ft

(50)

27. COOLER (E-334)

Fungsi : mendinginkan suhu menuju tangki penampung sementara IPA

OD : ¾ in

BWG : 16

Pitch : 1 in²

Passes : 2

Passes : 1

A : 175 m²

Jumlah : 1 buah

28. TANGKI PENAMPUNG IPA (F-335)

Fungsi : menampung IPA hasil destilasi

Kapasitas : 7210 cuft

Diameter : 16.5 ft

Panjang : 33.13 ft

(51)

29. POMPA (L-340)

Fungsi : mengalirkan bahan dari tangki penampung AIR sebagai

pendingin

Power : 10 hp

(52)

BAB VI

PERANCANGAN ALAT UTAMA

1. REAKTOR (R-210)

Nama alat : Reaktor

Fungsi : untuk mereaksikan propylene dan air

Type : fixed bed multitube

Shell :

Diameter : 6.4498 ft

Tinggi : 13 ft

Tebal shell : 2.51 in

Tebal tutup atas : 1 1/2in

Tebal tutup bawah : 1 1/2 in

Bahan kontruksi : Carbon Stell SA-283 grade C

(53)

Tube sheet :

Digunakan tube dengan diameter 1 1/4 in sch 40 IPS

OD : 1.66 in

ID : 1.38 in

Panjang tube : 12.009 ft

Pitch : 1 ¼ triangular

Jumlah tube : 46 buah

Distributor :

Diameter lubang : 1..38 in

Jarak antar lubang : 1 ¼ in

(54)

BAB VII

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJ A

VII.I. Instr umentasi

Dalam rangka pengoperasian pabrik, pemasangan alat – alat instrumentasi

sangat dibutuhkan dalam memperoleh hasil produksi yang optimal. Pemasangan

alat –alat instrumentasi disini bertujuan sebagai pengontrol jalannya proses

produksi dari peralatan – peralatan pada awal sampai akhir produksi, dimana

dengan alat insrumentasi tersebut, kegiatan maupun aktifitas tiap – tiap unit dapat

dicatat kondisi operasinya sehingga sesuai dengan kondisi operasi yang

dikehendaki serta mampu memberikan tanda – tanda apabila terjadinya

penyimpangan selama proses produksi berlangsung.

Pada uraian diatas dapat disederhanakan bahwa dengan adanya alat

instrumentasi maka :

1. Proses produksi dapat berjalan sesuai dengan kondisi – kondisi yang telah

ditentukan sehingga diperoleh hasil yang optimum.

2. Proses produksi berjalan sesuai dengan effisiensi yang telah ditentukan dan

kondisi proses tetap terjaga pada kondisi yang sama.

(55)

4. Bila terjadi penyimpangan selama proses produksi, maka dapat segera

diketahui sehingga dapat ditangani dengan segera.

Adapun variabel proses yang diukur dibagi menjadi 3 bagian :

1. Variabel yang berhubungan dengan energi, seperti temperatur, tekanan, dan

radiasi.

2. Variabel yang berhubungan dengan kuantitas dan rate, seperti pada kecepatan

aliran fluida, ketinggian liquida, dan ketebalan.

3. Variabel yang berhubungan dengan karakteristik fisik dan kimia, seperti

densitas, kandungan air.

Yang harus diperhatikan didalam pemilihan alat Instrumentasi adalah :

- Lavel, Range, dan fungsi dari alat instrumentasi.

- Ketelitian hasil pengukuran.

- Konstruksi material.

- Pengaruh yang ditimbulkan terhadap kondisi operasi proses yang berlangsung.

- Mudah diperoleh dipasaran.

- Mudah dipergunakan dan mudah diperbaiki jika rusak.

Instrumentasi yang ada dipasaran dapat dibedakan dari jenis pengoperasian

alat instrumentasi tersebut, yaitu alat instrumentasi manual atau otomatis. Pada

dasarnya alat – alat kontrol yang otomatis lebih disukai dikarenakan

pengontrolannya tidak terlalu sulit, kontinyu, dan efektif, sehingga menghemat

(56)

investasi modal yang ditanamkan pada alat instrumentasi berjenis otomatis ini,

maka pada perancangan pabrik ini sedianya akan menggunakan kedua jenis alat

instrumentasi tersebut.

Adapun fungsi utama dari alat instrumentasi otomatis adalah :

- Melakukan pengukuran.

- Sebagai pembanding hasil pengukuran dengan kondisi yang harus dicapai.

- Melakukan perhitungan.

- Melakukan koreksi.

Alat instrumentasi otomatis ini dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu :

1. Sensing / Primary element

Alat kontrol ini langsung merasakan adanya perubahan pada variabel yang diukur,

misalnya temperatur. Primary element merubah energi yang dirasakan dari

medium yang sedang dikontrol menjadi signal yang bisa dibaca (yaitu dengan

tekanan fluida).

2. Receiving Element / Element Pengontr ol

Alat kontrol ini akan mengevaluasi signal yang didapat dari sensing element dan

diubah menjadi skala yang bisa dibaca, digambarkan dan dibaca oleh error

detector. Dengan demikian sumber energi bisa diatur sesuai dengan perubahan –

perubahan yang terjadi.

3. Transmitting Element.

Alat kontrol ini berfungsi sebagai pembawa signal dari sensing element ke

(57)

Disamping ketiga jenis tersebut, masih terdapat peralatan pelengkap yang lain

yaitu : Error Element Detector, alat ini akan membandingkan besarnya harga

terukur pada variabel yang dikontrol dengan harga yang diinginkan dan apabila

terdapat perbedaan alat ini akan mengirimkan signal error. Amplifier akan

digunakan sebagai penguat signal yang dihasilkan oleh error detector jika signal

yang dikeluarkan lemah. Motor Operator Signal Error yang dihasilkan harus

diubah sesuai dengan kondisi yang diinginkan, yaitu dengan penambahan variabel

manipulasi. Kebanyakan sistem kontrol memerlukan operator atau motor untuk

menjalankan Final Control Element. Final Control Element adalah untuk

mengoreksi harga variabel manipulasi. Instrumentasi pada perencanaan pabrik ini:

1. Flow Control (FC)

Mengontrol aliran setelah keluar pompa.

2. Flow Ratio Control (FRC)

Mengontrol ratio aliran yang bercabang setelah pompa.

3. Level Control (LC)

Mengontrol ketinggian bahan didalam tangki dapat juga digunakan sebagai

(WC) Weight Control.

4. Level Indicator (LI)

Mengindikasikan / informatif ketinggian bahan didalam tangki.

5. Pressure Control (PC)

(58)

Mengindikasikan / informatif tekanan pada aliran / alat.

7. Temperatur Control (TC)

Mengontrol suhu pada aliran / alat

Tabel Instrumentasi Pada Pabrik

N0. Nama Alat Instrumentasi

1. Tangki penampung PI

2. Pompa FC

3. Reaktor TC ; PI

4. Heat exchanger TC

5. Kolom distilasi LC ; PC

6. Compressor PC ; TC

VII.2 Keselamatan Kerja

Keselamatan kerja atau safety factor adalah hal yang paling utama

yang harus diperhatikan dalam merencanakan suatu pabrik, hal ini disebabkan

karena :

- Dapat mencegah terjadinya kerusakan – kerusakan yang besar yang disebabkan

oleh kebakaran atau hal lainnya baik terhadap karyawan maupun oleh peralatan

(59)

- Terpeliharanya peralatan dengan baik sehingga dapat digunakan dalam waktu

yang cukup lama. Bahaya yang dapat timbul pada suatu pabrik banyak sekali

jenisnya, hal ini tergantung pada bahan yang akan diolah maupun tipe proses yang

dikerjakan.

Secara umum bahaya – bahaya tersebut dapat dibagi dalam tiga kategori, yaitu :

1. Bahaya kebakaran.

2. Bahaya kecelakaan secara kimia.

3. Bahaya terhadap zat – zat kimia.

Untuk menghindari kecelakaan yang mungkin terjadi, berikut ini terdapat

beberapa hal yang perlu mendapat perhatian pada setiap pabrik pada umumnya

dan pada pabrik ini pada khususnya.

VII.2.1 Bahaya Kebakaran

a. Penyebab Kebakaran.

1. Adanya nyala terbuka (open flame) yang datang dari unit utilitas, workshop,

dan lain – lain.

2. Adanya loncatan bunga api yang disebabkan karena konsleting aliran listrik

seperti pada stop kontak, saklar serta instrumen lainnya.

b. Pencegahan.

1. Menempatkan unit utilitas dan power plant cukup jauh dari lokasi proses yang

dikerjakan.

2. Menempatkan bahan yang mudah terbakar pada tempat yang terisolasi dan

(60)

3. Memasang kabel atau kawat listrik ditempat – tempat yang terlindung, jauh

dari daerah yang panas yang memungkinkan terjadinya kebakaran.

4. Sistem alarm hendaknya ditempatkan pada lokasi dimana tenaga kerja dengan

cepat dapat mengetahui apabila terjadi kebakaran.

c. Alat Pencegah Kebakaran.

1. Instalasi permanen seperti fire hydrant system dan sprinkle otomatis.

2. Pemakaian portable fire – extinguisher bagi daerah yang mudah dijangkau bila

terjadi kebakaran. Jenis dan jumlahnya pada perencanaan pabrik ini dapat dilihat

pada tabel.

3. Untuk pabrik ini lebih disukai alat pemadam kebakaran tipe karbon dioksida.

4. Karena bahan baku ada yang beracun, maka perlu digunakan kantong –

kantong udara atau alat pernafasan yang ditempatkan pada daerah – daerah

strategis pada pabrik ini.

VII.2.2 Bahaya Kecelakaan

Karena kesalahan mekanik sering terjadi dikarenakan kelalaian pengerjaan

maupun kesalahan konstruksi dan tidak mengikuti aturan yang berlaku. Bentuk

kerusakan yang umum adalah karena korosi dan ledakan. Kejadian ini selain

mengakibatkan kerugian yang besar karena dapat mengakibatkan cacat tubuh

maupun hilangnya nyawa pekerja. Berbagai kemungkinan kecelakaan karena

mekanik pada pabrik ini dan cara pencegahannya dapat digunakan sebagai berikut

(61)

a. Vessel.

Kesalahan dalam perencanaan vessel dan tangki dapat mengakibatkan

kerusakan fatal, cara pencegahannya :

1. Menyeleksi dengan hati – hati bahan konstruksi yang sesuai, tahan korosi serta

memakai corrosion allowance yang wajar. Untuk pabrik ini, semua bahan

konstruksi yang umum dapat dipergunakan dengan pengecualian adanya seng dan

tembaga. Bahan konstruksi yang biasanya dipakai untuk tangki penyimpan,

perpipaan, dan peralatan lainnya dalam pabrik ini adalah steel. Semua konstruksi

harus sesuai dengan standar ASME (America Society Mechanical Engineering).

2. Memperhatikan teknik pengelasan.

3. Memakai level gauge yang otomatis.

4. Penyediaan manhole dan handhole (bila memungkinkan) yang memadai untuk

inspeksi dan pemeliharaan. Disamping itu peralatan tersebut harus dapat diatur

sehingga mudah untuk digunakan.

b. Heat Exchanger

Kerusakan yang terjadi pada ummumnya disebabkan karena kebocoran –

kebocoran. Hal ini dapat dicegah dengan cara :

1. Pada inlet dan outlet dipaasang block valve untuk mencegah terjadinya

thermal expansion.

2. Drainhole yang cukup harus disediakan untuk pemeliharaan.

3. Pengecekan dan pngujian terhadap setiap ruangan fluida secara sendiri –

(62)

4. Memakai heat exchanger yang cocok untuk ukuran tersebut. Disamping itu

juga rate aliran harus benar – benar dijaga agar tidak terjadi perpindahan panas

yang berlebihan sehingga terjadi perubahan fase didalam pipa.

c. Peralatan yang bergerak.

Peralatan yang bergerak apabila ditempatkan tidak hati – hati, maka akan

menimbulkan bahaya bagi pekerja. Pencegahan bahaya ini dapat dilakukan

dengan :

1. Pemasangan penghalang untuk semua sambungan pipa.

2. Adanya jarak yang cukup bagi peralatan untuk memperoleh kebebasan ruang

gerak.

d. Perpipaan.

Selain ditinnjau dari segi ekonomisnya, perpipaan juga harus ditinjau dari segi

keamanannya hal ini dikarenakan perpipaan yang kurang teratur dapat

membahayakan pekerja terutama pada malam hari, seperti tebentur, tersandung

dan sebagainya. Sambungan yang kurang baik dapat menimbulkan juga hal – hal

yang tidak diinginkan seperti kebocoran – kebocoran bahan kimia yang

berbahaya. Untuk menghindari hal – hal yang tidak diinginkan tersebut, maka

dapat dilakukan dengan cara :

1. Pemasangan pipa (untuk ukuran yang tidak besar hendaknya pada elevasi yang

tinggi tidak didalam tanah, karena dapat menimbulkan kesulitan apabila terjadi

(63)

2. Bahan konstruksi yang dipakai untuk perpipaan harus memakai konstruksi

dari steel.

3. Sebelum dipakai, hendaknya diadakan pengecekan dan pengetesan terhadap

kekuatan tekan dan kerusakan yang diakibatkan karena perubahan suhu, begitu

juga harus dicegah terjadinya over stressing atau pondasi yang bergerak.

4. Pemberian warna pada masing – masing pipa yang bersangkutan akan dapat

memudahkan apabila terjadi kebocoran.

e. Listrik

Kebakaran sering terjadi akibat kurang baiknya perencanaan instalasi listrik

dan kecerobohan operator yang menanganinya. Sebagai usaha pencegahannya

dapat dilakukan :

1. Alat – alat listrik dibawah tanah sebaiknya diberi tanda seperti dengan cat

warna pada penutupnya atau diberi isolasi berwarna.

2. Pemasangan alat remote shut down dari alat – alat operasi disamping starter.

3. Penerangan yang cukup pada semua bagian pabrik supaya operator tidak

mengalami kesulitan dalam bekerja.

4. Sebaiknya untuk penerangan juga disediakan oleh PLN meskipun kapasitas

generator set mencukupi untuk penerangan dan proses.

5. Penyediaan emergency power supplies tegangan tinggi.

6. Meletakkan jalur – jalur kabel listrik pada posisi aman.

7. Merawat peralatan listrik, kabel, starter, trafo, dan lain sebagainya.

f. Isolasi.

Isolasi penting sekali terutama berpengaruh terhadap pada karyawan dari

kepanasan yang dapat mengganggu kinerja para karyawan, oleh karena itu

(64)

1. Pemakian isolasi pada alat – alat yang menimbulkan panas seperti reaktor,

exchanger, kolom distilasi dan lain – lain. Sehingga tidak mengganggu kosentrasi

pekerjaan.

2. Pemasangan pada kabel instrumen, kawat listrik dan perpipaan yang berada

pada daerah yang panas, hal ini dimaksudkan untuk mencegah terjadinya

kebakaran.

g. Bangunan pabr ik.

Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan bangunan pabrik adalah:

1. Bangunan – bangunan yang tinggi harus diberi penangkal petir dan jika

tingginya melebihi 20 meter, maka harus diberi lampu mercu suar.

2. Sedikitnya harus ada dua jalan keluar dari dalam bangunan.

VII.2.3 Bahaya Karena Bahan Kimia

Banyak bahan kimia yang berbahaya bagi kesehatan. Biasanya para pekerja

tidak mengetahui seberapa jauh bahaya yang dapat ditimbulkan oleh bahan kimia

seperti bahan – bahan berupa gas yang tidak berbau atau tidak berwarna yang sulit

diketahui jika terjadi kebocoran. Untuk itu sering diberikan penjelasan

pendahuluan bagi para pekerja agar mereka dapat mengetahui bahwa bahan kimia

tersebut berbahaya. Cara lainnya adalah memberikan tanda – tanda atau gambar –

gambar pada daerah yang berbahaya atau pada alat – alat yang berbahaya,

sehingga semua orang yang berada didekatnya dapat lebih waspada. Selain hal –

hal tersebut diatas, usaha – usaha lain dalam menjaga keselamatan kerja dalam

pabrik ini adalah memperhatikan hal – hal seperti :

(65)

2. Harus memakai sepatu karet dan tidak diperkenankan memakai sepatu yang

alasnya berpaku.

3. Untuk pekerja lapangan maupun pekerja proses dan semua orang yang

memasuki daerah proses diharuskan mengenakan topi pengaman agar terlindung

dari kemungkinan kejatuhan barang – barang dari atas.

4. Karena sifat alami dari steam yang sangat berbahaya, maka harus disediakan

kacamata tahan uap, masker penutup wajah, dan sarung tangan yang harus

(66)

BAB VIII

UTILITAS

Unit utilitas adalah sarana yang sangat penting bagi kelangsungan proses

produksi. Unit utilitas yang diperlukan pada pra-rencana pabrik Isopropil Alkohol

ini meliputi :

1. Unit penyediaan air

2. Unit penyediaan steam

3. Unit penyediaan listrik

4. Unit penyediaan bahan bakar

1. Unit Penyediaan Air

a. Air Sanitasi

Air ini digunakan untuk karyawan, laboratorium, taman dan lain-lain.

Kebutuhan air sanitasi dapat diperinci sebagai berikut :

Kebutuhan karyawan = 50 liter/hari per orang

Jumlah karyawan = 140 orang

Jam kerja untuk karyawan adalah 8 jam, sehingga pemakaian air sanitasi untuk

setiap karyawan sebanyak 140 orang adalah

= 50 x 140/3

= 7000 liter/hari = 97. 92 liter/jam (97.92 kg/jam)

Laboratorium dan taman

Air untuk kebutuhan laboratorium dan taman diperkirakan 50 % dari kebutuhan

karyawan, maka :

= 50 % x 97.92 kg/jam

(67)

Jadi kebutuhan air untuk sanitasi adalah

= 97.92 + 78.33 = 176.25 kg/jam

Untuk pemadam kebakaran dan cadangan air diperkirakan 40 % excess, sehingga

total kebutuhan air sanitasi

= 1,4 x 176.5 kg/jam = 246.75 kg/jam ≈ 247 kg/jam

b. Air Pemanas (steam)

Air pemanas digunakan pada peralatan-peralatan berikut :

No Nama peralatan Steam (kg/jam)

1 Heater propylene 429.4198

2 Heater distilasi 832.678

3 Boiler 1 2143.443

4 Boiler 2 7773

total 10978.31

Total air untuk keperluan pemanas sebesar 10978.31 kg/jam.

Direncanakan banyaknya steam yang disuplay adalah 10 % excess, maka :

Kebutuhan steam = 110 % x 10978.31

= 12076.14 kg/jam

(68)

Air pendingin digunakan pada peralatan-peralatan berikut :

No alat massa air

pendingin

1 reakt or

2 cooler 1 66812.73454 4 coler 1(D1) 586.3032482

5 cooler 2 (D1) 1238.487156 7 cooler 1(D2) 5126.163398 8 cooler2(D2) 31165.06903

Tot al 104928.7574

Total air untuk keperluan pendingin sebesar 104928.75 kg/j. Direncanakan

banyaknya air pendingin yang disuplay dengan excess 20 %, maka kebutuhan air

pendingin adalah

= 1,2 x 104928.75 kg/j

= 125914.5 kg/j

d. Air proses

Air proses digunakan pada peralatan-peralatan berikut :

No Nama alat Jumlah (kg/jam)

1 Reaktor ( R-110 ) 18135.71 T o t a l 18135.71

Jadi total air yang harus disuplay adalah :

Nama alat Jumlah (kg/jam)

Air sanitasi Air pemanas Air pendingin Air proses

(69)

Pra rencana pabrik Isopropil Alkohol ini menggunakan air sungai yang masih

perlu diproses (treatment) untuk memenuhi kebutuhan air sanitasi, air pemanas,

air pendingin, air proses. Peralatan yang digunakan pada bagian ini adalah sebagai

berikut :

1. Pompa (L-211)

Fungsi : Mengalirkan air dari sungai ke bak sedimentasi (F-212)

Type : centrifugal pump

Rate aliran = 156373.36kg/j = 3447.40.7 lb/j =95.7 lb/dt

Densitas (ρ) = 62,2 lb/ft3

Viskositas (µ) = 0,85 cp = 2,0562 lb/ft.j= 0.000571 lb/ft.s

Asumsi : aliran turbulen

Dari fig. 14-2 Peters and Timmerhouse hal 498 diperoleh

ID optimum = 13.4 in

Standarisasi ID = 14 in sch 30 (table 11 Kern)

ID = 13.25 in = 1.104 ft

OD = 14 in

Flow area = 138 in2 = 0.966 ft2

Menghitung kecepatan aliran fluida dalam pipa :

ft/menit 916

. 293 ft

966 . 0

/menit ft

92 . 283 A Q

v ₂

3

= =

= = 4.89 ft/det

/men ft 1170

/j ft 7026 62,2

ρ

m Q volumetrik Rate

3

=

= =

(70)

Cek aliran dengan Bilangan Reynold 6 . 588991 t lb/ft.meni 0343 . 0 0 ) lb/ft 62,2 ft/menit)( 916 . 293 ft)( (1.104 μ D.v.ρ N 3

Re = = =

NRe ≥ 2100 aliran turbulen (asumsi benar)

Perpipaan

Dianggap panjang pipa lurus = 100 ft

Elbow 90 sebanyak 3 buah

L/D = 32 (Tabel 1 Peters and Timmerhouse hal 484) L = 3 x 32 x 1,75 = 168 ft

Gate valve sebanyak 1 buah

L/D = 7 (Tabel 1 Peters and Timmerhouse hal 484) L = 7 x 1,75 = 12,25 ft

Globe valve sebanyak 1 buah

L/D = 300 (Tabel 1 Peters and Timmerhouse hal 484) L = 300 x 1,75 = 525 ft

Ltotal = 500 + 168 + 12,25 + 525 = 1205,25 ft Untuk jenis comersial steel didapat ε = 4,6 x 10-5

m = 1,81102 x 10-3 in

0,00008522 in 25 , 1 2 in 10 1,81102 D ε maka 3 = × = −

Dari fig. 2.10-3 Geankoplis hal 88 didapat f = 0,004

Friction loss dari system perpipaan

1. Friksi pada pipa lurus

m f 2

2

f 0,6608ft.lb /lb

2(32,174) (1,9643) 1,75 1205,25 4(0,004) 2gc V D Δ L 4f

F = × × = × × =

(71)

m f 2

2

c

c 0,0329ft.lb /lb

2(32,174) (1,9643) 0,55

2gc V K

h = × = × =

3. Friksi pada 3 elbow

m f 2

2

f

f 0,1349ft.lb /lb

2(32,174) (1,9643) 0,75

3 2gc

V K 3

h = × × = × × =

Total friksi (ΣF) = 2.42+ 0,14 + 0.372

= 2.95 ft.lbf /lbm

Hukum Bernoulli

Beda ketinggian = 15 ft

Beda tekanan = 0 psi

Faktor turbulensi (α) = 1

wp = -15 + 2.95 + 100 + 0.372 = 78.324

Hp = 0.673

Efisiensi pompa 10 % , sehingga :

BHP = 0.6738

Power motor 80% sehingga :

Power motor = 1 hp

Dimensi pompa

Fungsi : mengalirkan air dari sungai ke bak sedimentasi (F-212)

Daya pompa : 1 hp

Bahan konstruksi : cash iron

(72)

2. Bak Sedimentasi (F-212)

Fungsi : menampung air dari sungai sekaligus sebagai tempat pengendapan

sementara.

Rate aliran : 156373.36kg/j = 3447.40.7 lb/j =95.7 lb/dt ρair = 995,68 kg/m3

/j m 1989 kg/m

995,68

kg/j 871 . 1981349 volumetrik

Rate = ₃ = 3

Waktu tinggal = 12 jam

Volume air = 1989 m3/j x 12 jam = 23879.35 m3

Direncanakan bak berisi air 80 %, maka :

3 3

m 298949 0,8

m 605 . 23879 bak

Volume = =

Direncanakan bak berbentuk persegi panjang dengan ratio

Panjang (P) : Lebar (L) : Tinggi (T) = 1 : 2 : 2

Maka :

Volume bak penampung = P x L x T

4 X3 = 2355.7

X3 = 1810.2 m3

X = 8 m

Maka :

• Panjang = 2 x 8 m = 16 m

• Lebar = 2 x 8 m = 16 m

(73)

Dimensi bak

Fungsi : menampung air dari sungai sekaligus sebagai tempat pengendapan

sementara.

Bentuk : persegi panjang

Ukuran : (16 x 16 x 8) m3

Bahan : beton bertulang

Jumlah : 1 buah

3. Pompa sedimentasi (L-213)

Fungsi : Mengalirkan air dari bak sedimentasi ke bak skimer

Rate aliran = 156373.36kg/j = 3447.40.7 lb/j =95.7 lb/dt Densitas (ρ) = 62,2 lb/ft3

Viskositas (µ) = 0,85 cp = 2,0562 lb/ft.j= 0.000571 lb/ft.s

Asumsi : aliran turbulen

Dari fig. 14-2 Peters and Timmerhouse hal 498 diperoleh

ID optimum = 13.4 in

Standarisasi ID = 14 in sch 30 (table 11 Kern)

ID = 13.25 in = 1.104 ft

OD = 14 in

Flow area = 138 in2 = 0.966 ft2 /men ft 1170

/j ft 7026 62,2

436808

ρ

m Q volumetrik Rate

3

=

= =

(74)

Menghitung kecepatan aliran fluida dalam pipa : ft/menit 916 . 293 ft 966 . 0 /menit ft 92 . 283 A Q v ₂ 3 = =

= = 4.89 ft/det

Cek aliran dengan Bilangan Reynold

6 . 588991 t lb/ft.meni 0343 . 0 0 ) lb/ft 62,2 ft/menit)( 916 . 293 ft)( (1.104 μ D.v.ρ N 3

Re = = =

NRe≥ 2100 aliran turbulen (asumsi benar)

Perpipaan

Dianggap panjang pipa lurus = 100 ft

Elbow 90 sebanyak 3 buah

L/D = 32 (Tabel 1 Peters and Timmerhouse hal 484) L = 3 x 32 x 1,75 = 168 ft

Gate valve sebanyak 1 buah

L/D = 7 (Tabel 1 Peters and Timmerhouse hal 484) L = 7 x 1,75 = 12,25 ft

Globe valve sebanyak 1 buah

L/D = 300 (Tabel 1 Peters and Timmerhouse hal 484) L = 300 x 1,75 = 525 ft

Ltotal = 500 + 168 + 12,25 + 525 = 1205,25 ft Untuk jenis comersial steel didapat ε = 4,6 x 10-5

m = 1,81102 x 10-3 in

0,00008522 in 25 , 1 2 in 10 1,81102 D ε maka 3 = × = −

Dari fig. 2.10-3 Geankoplis hal 88 didapat f = 0,004

(75)

4. Friksi pada pipa lurus

m f 2

2

f 0,6608ft.lb /lb

2(32,174) (1,9643) 1,75 1205,25 4(0,004) 2gc V D Δ L 4f

F = × × = × × =

5. Kontraksi pada keluaran

m f 2

2

c

c 0,0329ft.lb /lb

2(32,174) (1,9643) 0,55 2gc V K

h = × = × =

6. Friksi pada 3 elbow

m f 2

2

f

f 0,1349ft.lb /lb

2(32,174) (1,9643) 0,75 3 2gc V K 3

h = × × = × × =

Total friksi (ΣF) = 2.42+ 0,14 + 0.372

= 2.95 ft.lbf /lbm

Hukum Bernoulli

Beda ketinggian = 15 ft

Beda tekanan = 0 psi

Faktor turbulensi (α) = 1

wp = -15 + 2.95 + 100 + 0.372 = 78.324

Hp = 0.673

Efisiensi pompa 10 % , sehingga :

BHP = 0.6738

Power motor 80% sehingga :

Power motor = 1 hp

Dimensi pompa

Fungsi : mengalirkan air bak sedimentasi ke bak skimer (F-214)

Daya pompa : 1 hp

(76)

Jumlah : 1 buah

4. Bak Skimer (F-214)

Fungsi : menampung air dari sungai sekaligus sebagai tempat pembersihan

kotoran-kotoran yang terapung dalam air.

Rate aliran : 156373.36kg/j = 3447.40.7 lb/j =95.7 lb/dt ρair = 995,68 kg/m3

/j m 1989 kg/m

995,68

k