MENGETAHUI PENGARUH FRAKSI HCOOCH
3DI DESTILAT DAN NILAI REFLUKS RATIO TERHADAP JUMLAH STAGE DI KOLOM DESTILASI (AT-360) DENGAN
METODE MCCABE-THILE
DI PT SINTAS KURAMA PERDANA – CIKAMPEK
LAPORAN TUGAS AKHIR
Oleh
DWIKI SURYA PRAYOGO NIM 16030011
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA AKADEMI MINYAK DAN GAS BALONGAN
INDRAMAYU 2020
i
MENGETAHUI PENGARUH FRAKSI DESTILAT DAN NILAI REFLUKS RATIO TERHADAP JUMLAH STAGE DI KOLOM DESTILASI (AT-360) DENGAN METODE MCCABE-THILE
DI PT SINTAS KURAMA PERDANA – CIKAMPEK
LAPORAN TUGAS AKHIR
Oleh
DWIKI SURYA PRAYOGO NIM 16030011
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA AKADEMI MINYAK DAN GAS BALONGAN
INDRAMAYU 2020
ii
MENGETAHUI PENGARUH FRAKSI HCOOCH
3DI DESTILAT DAN NILAI REFLUKS RATIO TERHADAP JUMLAH STAGE DI KOLOM DESTILASI (AT-360) DENGAN
METODE MCCABE-THILE
DI PT SINTAS KURAMA PERDANA – CIKAMPEK
Nama : Dwiki Surya Prayogo
NIM : 16030011
Dosen Pembimbing : 1. Elli Prasetyo, M.Eng 2. Yully Mulyani, S.T Pembimbing Lapangan : Yogga Adhitya, S.T
ABSTRAK
PT Sintas Kurama Perdana adalah produsen asam formiat pertama dan satu- satunya di Asia Tenggara yang beralamat di Kawasan Industri Kujang Cikampek (KIKC) yang memproduksi asam formiat dari karbon monoksida dan metaanol.
Penyusunan tugas akhir bertujuan untuk mengetahui hubungan antara fraksi HCOOCH3 di destilat dan nilai refluks ratio (R) dengan jumlah stage dan lokasi feed masuk. Metode McCabe Thile digunakan dalam menentukan jumlah stage dan lokasi feed masuk dengan asumsi kondisi proses adiabatis dan constan molar overflow (CMO). Pengolahan data dimulai dengan menghitung neraca massa, kemudian menghitung jumlah stage dan lokasi feed masuk. Dari hasil perhitungan berdasarkan fraksi HCOOCH3 di destilat, jumlah stage terbanyak pada saat XD = 0,973 yaitu 12 stage dan jumlah stage terkecil pada saat XD = 0,950 yaitu 10 stage. Sedangkan berdasarkan nilai refluks ratio (R), jumlah stage terbanyak pada saat R = 1 yaitu 13 stage dan jumlah stage terkecil pada saat R = 3 yaitu 11 stage.
Kata kunci : McCabe Thile, Fraksi HCOOCH3, Refluks Ratio (R), jumlah stage
iii
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS
Saya yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Dwiki Surya Prayogo
NIM : 16030011
Program Studi : Teknik Kimia
Judul Tugas Akhir : Mengetahui Pengaruh Fraksi HCOOCH3 di Destilat dan Nilai Refluks Ratio Terhadap Jumlah Stage di Kolom Destilasi (AT-360) dengan Metode McCabe Thile
Dengan ini menyatakan bahwa :
1. Tugas Akhir ini adalah benar – benar karya saya sendiri, dan bukan hasil plagiat dari karya orang lain. Semua sumber yang dirujuk telah saya nyatakan dengan benar.
2. Apabila dikemudian hari terbukti diketahui bahwa isi Tugas Akhir saya merupakan hasil plagiat, maka saya bersedia menanggung akibat hukum dari keadaan tersebut.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan segala kesadaran dan tanpa paksaan.
Indramayu, Juli 2020 Yang menyatakan
Dwiki Surya Prayogo NIM. 16030011
iv
v
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah Subhanahu wa Ta'ala yang telah melimpahkan segala rahmat, taufik, hidayahnya, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir dengan judul Mengetahui Pengaruh Fraksi HCOOCH3 di Destilat dan Nilai Refluks Ratio Terhadap Jumlah Stage di Kolom Destilasi (AT-360) dengan Metode McCabe Thile di PT Sintas Kurama Perdana yang disusun untuk memenuhi tugas perkuliahan.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam kegiatan Tugas Akhir ini:
1. Bapak Drs. H. Nahdudin Islami, M.Si., selaku Ketua Yayasan Bina Islami;
2. Ibu Ir. Hj. Hanifah Handayani, M.T., selaku Direktur Akademi Minyak dan Gas Balongan.
3. Ibu Hj. Indah Dhamayanthie, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia Akademi Minyak dan Gas Balongan.
4. Bapak Elli Prasetyo, M.Eng., selaku Dosen Pembimbing 1.
5. Ibu Yully Mulyani, S.T,, selaku Dosen Pembimbing 2.
6. Kedua Orang Tua yang senantiasa mendukung dan selalu mendoakan;
7. Bapak Yogga Adhitya, S.T selaku Pembimbing di lapangan.
8. Seluruh pekerja PT Sintas Kurama Perdana yang telah membantu kegiatan penelitian tugas akhir;
9. Teman-teman Program Studi Teknik Kimia Akademi Minyak dan Gas yang senantiasa mendukung dan memberi semangat.
vii
Penyusun menyadari bahwa dalam Laporan Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu penyusun mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun, guna menjadikan Laporan Tugas Akhir ini lebih baik.
Indramayu, Juli 2020
Penulis
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
ABSTRAK ... ii
LEMBAR ORISINALITAS ... iii
LEMBAR PENGESAHAN ... iv
LEMBAR MELAKSANAKAN SIDANG ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI...viii
DAFTAR GAMBAR...xii
DAFTAR TABEL ...xiii
DAFTAR GRAFIK ...xiv
DAFTAR LAMPIRAN ... xv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan ... 2
1.2.1 Tujuan Umum ... 2
1.2.2 Tujuan Khusus ... 2
1.3 Manfaat ... 3
1.3.1 Manfaat Bagi Perusahaan ... 3
1.3.2 Manfaat Bagi Akamigas Balongan ... 3
1.3.3 Manfaat Bagi Mahasiswa ... 4
1.4 Waktu dan Tempat Tugas Akhir ... 4
ix
2.1 Asam Formiat ... 5
2.2.1 Sifat-sifat Asam Formiat ... 5
2.2 Metil Format ... 6
2.3 Metanol ... 7
2.4 Neraca Massa ... 8
2.5 Destilasi ... 9
2.6 Macam-macam Destilasi ... 10
2.7 Metode dalam Penentuan Jumlah Stage ... 12
2.7.1 Underwood’s Method ... 12
2.7.2 McCabe-Thile Method ... 13
2.7.3 Pochan-Savarist Grapical Method ... 16
BAB III METODOLOGI TUGAS AKHIR ... 18
3.1 Pendahuluan ... 18
3.1.1 Pengenalan Perusahaan ... 18
3.1.2 Orientasi Lapangan ... 18
3.2 Pengambilan Data ... 19
3.2.1 Metode Observasi ... 19
3.2.2 Metode Wawancara ... 19
3.2.3 Study Literature ... 20
3.3 Pengolahan Data ... 20
3.3.1 Menghitung Neraca Massa di Kolom Destilasi (AT-360)... 20
x
3.3.2 Menentukan Jumlah Stage dan Lokasi Feed Masuk ... 21
BAB IVGAMBARAN UMUM PERUSAHAAN ... 25
4.1 PT Sintas Kurama Perdana ... 25
4.2 Logo, Visi dan Misi Perusahaan ... 26
4.2.1 Logo Perusahaan... 26
4.2.2 Visi Perusahaan ... 26
4.2.3 Misi Perusahaan ... 26
4.2.4 Nilai-nilai ... 27
4.2.5 Motto Perusahaan ... 27
4.3 Manajemen Perusahaan ... 27
4.4 Teknologi dan Proses... 30
4.5 Produk ... 30
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN ... 33
5.1 Spesifikasi Alat ... 33
5.2 Data Kolom Destilasi AT-360 ... 34
5.2.1 Data Antoine Number Fluida ... 34
5.2.2 Data Fluida Kolom Destilasi AT-360 ... 35
5.2.3 Kondisi Operasi di Kolom Destilasi AT-360 ... 35
5.3 Neraca Massa di Kolom Destilasi AT-360 ... 36
5.3.1 Perhitungan Neraca Massa Total ... 37
5.3.2 Menghitung Neraca Komponen di Seksi Rectifiying ... 37
5.3.3 Menghitung Neraca Komponen di Seksi Stripping ... 38
5.3.4 Komponen HCOOCH3 ... 39
xi
5.4 Membuat Grafik Fungsi x dan y ... 40
5.5 Menentukan Jumlah Stage ... 41
5.6 Menghitung Jumlah Stage dan Lokasi Feed Masuk Berdasarkan Fraksi HCOOCH3 di Seksi Destilat Harian ... 45
5.7 Hubungan antara Fraksi HCOOCH3 di Seksi Destilat dengan Jumlah Stage ... 47
5.8 Menghitung Jumlah Stage dan Lokasi Feed Masuk Berdasarkan Nilai Refluks Ratio (R) sebagai Variabel Tidak Tetap... 49
5.9 Hubungan antara Nilai R dengan Jumlah Stage ... 50
BAB VI PENUTUP ... 52
6.1 Kesimpulan ... 52
6.2 Saran ... 52 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAR HIDUP
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Neraca Massa ... 9
Gambar 2.2 Kelima Gambar q-line ... 14
Gambar 2.3 Rectifiying Section ... 14
Gambar 2.4 Stripping Section ... 15
Gambar 2.5 Stage Minimal pada Operasi Total Refluks Tanpa Adanya Umpan Masuk dan Produk ... 16
Gambar 2.6 Refluks Minimum pada Dua Sistem dari Normal Volatility ... 16
Gambar 3.1 Diagram Alir Metode Observasi ... 23
Gambar 4.1 Logo Perusahaan ... 24
Gambar 5.1 Kolom Destilasi AT-360 ... 34
Gambar 5.2 Flow Diagram Kolom Destilasi AT-360 ... 37
Gambar 5.3 Grafik Fungsi Menentukan Jumlah Stage dan Lokasi Feed Masuk ... 46
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Sifat Fisik Metil Format ... 7
Tabel 2.2 Sifat Fisik Metanol ... 8
Tabel 5.1 Keterangan Kolom Destilasi ... 34
Tabel 5.2 Antoine Number Fluida ... 35
Tabel 5.3 Data Fluida Kolom Destilasi AT-360 ... 36
Tabel 5.4 Kondisi Operasi Kolom Destilasi AT-360 ... 36
Tabel 5.5 Keterangan Flow Diagram Kolom Destilasi AT-360 ... 38
Tabel 5.6 Nilai Sumbu x dan Sumbu y ... 41
Tabel 5.7 Hasil Perhitungan untuk Menentukan Jumlah Stage Harian ... 47
Tabel 5.8 Variabel Tetap ... 49
Tabel 5.9 Variabel Hitung ... 49
xiv
DAFTAR GRAFIK
Grafik 5.1 Hubungan antara Fraksi HCOOCH3 di Destilat dengan
Jumlah Stage ...48 Grafik 5.2 Hubungan antara Nilai R dengan Jumlah Stage ...50
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Data Log Sheet Lampiran 2 Perhitungan
Lampiran 3 Surat Penyelesaian Tugas Akhir Lampiran 4 Lembar Penilaian Tugas Akhir
Lampiran 5 Lembar Penyerahan Laporan Tugas Akhir Lampiran 6 Daftar Riwayat Hidup
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Asam formiat merupakan produk intermediat yang dimanfaatkan dalam proses di pabrik kimia. Asam formiat digunakan sebagai koagulan dan pengawet pada industri karet, sebagai pengatur pH pada proses pencelupan dan pewarnaan sebagai conditioner di industri tekstil dan dapat pula sebagai bahan baku di industri farmasi. Seiring dengan bertambahnya pertumbuhan penduduk, berkembang pula industri karet dengan total produksi 3.800.000 ton ditahun 2019, diindustri tekstil naik sebesar 18,98 % di triwulan I pada tahun 2019, dan di industri farmasi khususnya di pembuatan obat kimia dan obat tradisional meningkat sebesar 4,46 % di tahun 2018. Sejalan dengan berkembangnya industri tersebut membuat meningkatnya kebutuhan asam formiat di Indonesia.
PT Sintas Kurama Perdana merupakan satu-satunya pabrik penghasil asam formiat di asia tenggara. Dalam proses pembuatannya menggunakan bahan baku gas carbon monoksida dan methanol yang direaksikan dengan bantuan katalis potasium metoksida. Hasil reaksinya membentuk metil format yang akan di hidrolisis dengan air menghasilkan asam formiat dan methanol. Untuk menghasilkan asam formiat yang diinginkan ada beberapa faktor yang harus diperhatikan, yaitu perbandingan metil format dan air adalah 3:1, temperature, tekanan, dan laju alirnya.
Metil format dan methanol dipisahkan menggunakan kolom destilasi (AT-360) dan kolom destilasi recyle (AT-460) untuk mendapatkan asam formiat dengan kemurnian yang tinggi pada PT. Sintas Kurama Perdana.
Kolom Destilasi digunakan untuk memurnikan produk berdasarkan perbedaan titik didih. Kolom distilasi yang digunakan di PT. Sintas Kurama Perdana merupakan kolom distilasi bertingkat. Stage merupakan salah satu komponen penting yang terdapat pada kolom distilasi bertingkat. Pemisahan dengan destilasi salah satunya bergantung terhadap jumlah stage dan kondisi operasi. Penentuan jumlah stage optimum, laju umpan, dan refluks ratio merupakan beberapa hal yang penting dalam menganalisis kinerja dari kolom destilasi.
1.2 Tujuan
Adapun tujuan yang hendak dicapai penulis sehubungan dengan pelaksanaan kerja praktek ini adalah sebagai berikut :
1.2.1 Tujuan Umum
1. Memenuhi program perkuliahan tugas akhir di semester VI sebagai syarat kelulusan jenjang Diploma III;
2. Menerapkan dan membandingkan teori ilmu pengetahuan yang didapat dari bangku perkuliahan dengan yang ada dilapangan.
1.2.2 Tujuan Khusus
1. Mengetahui jenis umpan masuk dan kondisi fluida dalam kolom destilasi (AT-360);
3
2. Melakukan analisis secara kuantitatif jumlah stage berdasarkan kondisi operasi pada kolom destilasi (AT-360);
3. Membandingkan jumlah stage berdasarkan nilai refluks minimal dan produk destilatnya (AT-360).
1.3 Manfaat
1.3.1 Manfaat Bagi Perusahaan
1. Perusahaan dapat memanfaatkan tenaga mahasiswa yang sedang melakukan tugas akhir dalam membantu menyelesaikan tugas-tugas untuk kebutuhan di unit-unit kerja yang relevan.
2. Dapat diperoleh informasi mengenai tugas akhir dan dapat dipergunakan untuk pengambilan langkah selanjutnya.
3. Perusahaan mendapatkan alternatif calon karyawan pada spesialisasi yang ada pada perusahaan tersebut.
4. Menciptakan kerjasama yang saling menguntungkan dan bermanfaat antara perusahaan tempat dilaksanakannya tugas akhir dengan jurusan Teknik Kimia Akamigas Balongan.
1.3.2 Manfaat Bagi Akamigas Balongan
1. Terbinanya suatu jaringan kerja sama dengan perusahaan tempat tugas akhir dalam upaya peningkatan keterkaitan dan kesepadanan antara substansi akademik dengan pengetahuan dan keterampilan sumber daya manusia yang dibutuhkan dalam dunia industri.
2. Meningkatkan kapasitas dan kualitas pendidikan dengan melibatkan tenaga terampil dari lapangan dalam kegiatan tugas akhir.
1.3.3 Manfaat Bagi Mahasiswa
1. Mengetahui jenis umpan masuk di seksi feed masuk, rectifying dan stripping di kolom destilasi (AT-360);
2. Dapat melakukan analisis secara kuantitatif jumlah stage berdasarkan kondisi operasi pada kolom destilasi (AT-360) dan
3. Dapat membandingkan jumlah stage berdasarkan nilai refluks minimal dan produk destilatnya (AT-360).
1.4 Waktu dan Tempat Tugas Akhir
Adapun waktu yang ingin diajukan penyusun untuk melakukan tugas akhir di PT Sintas Kurama Perdana selama dua bulan terhitung mulai dari Januari 2020 sampai Maret 2020.
5
BAB II
TINJAUAN TEORI
2.1 Asam Formiat
Asam formiat merupakan cairan jenuh yang tidak bewarna, mudah menguap, berbau khas dan rangsang dengan rumus kimia (HCOOH) digunakan untuk industri. Di alam asam ini terdapat dalam tubuh sejenis semut formica rufa dengan ini juga asam formiat sering juga disebut dengan asam semut. Asam formiat juga terdapat dalam bermacam-macam tumbuh- tumbuhan dan binatang dalam jumlah yang kecil. Asam formiat yang murni adalah suatu cairan jernih tak bewarna yang dapat menyebabkan kerusakan kulit apabila terkena tetesan serta mempunyai bau yang khas dan tajam.
Dalam segala perbandingan asam formiat dapat larut dan bercampur dengan air, alkohol dan eter. Penggunaan asam formiat dalam industry tekstil, pada penyamakan kulit dan sebagai “coagulant” dari lateks. (Hayat, 1983:24) 2.1.1 Sifat – Sifat Asam Formiat
Asam formiat agak berlainan dengan sifat asam-asam lemak yang lain, kerana dari kenyataan bahwa memang dalam molekulnya selain terdapat gugus karboksilat juga terdiri dari gugusan aldehida.
a. Sifat Kimia
Ketidak cocokan membentuk campuran yang dapat meledak dengan udara. Asam Amedium kuat dan zat pereduksi kuat. Reaksi kekerasan dengan pengoksidasi, furfuryl alkohol, hidrogen perox-ide, nitromethane. Tidak cocok dengan asam kuat, basa, amonia, amina
alifatik, alkanolamin, isosianat, alkilena oksida, epiklorohidrin. Mengurai pada pemanasan dan pada kontak dengan asam kuat membentuk karbon monoksida. Mengalami logam seperti aluminium, besi cor dan baja dan juga banyak plastik, karet dan pelapis. (Richard P, 2012: 1288)
b. Sifat Fisika
Adapun sifat-sifat fisika asam formiat, yaitu : 1. Larutan yang tidak bewarna, hidrgroskopis ; 2. Titik Didih = 100,5ᵒC
3. Panas Pembentukan = -97,8 kcal 4. Free Energy = - 82,7 kcal 5. Heat capacity (Cp) = 23,67 cal/ᵒC 6. Entropy = 30,82 cal/ᵒC (Hayat, 1983: 25)
7. Berat molekul = 46,026 gr/mol 8. Freezing Point = 8,4 ᵒC
9. Density = 1,22 g/cm3 pada suhu 20 ᵒC (Yaws Carl L, 2015 :5)
2.2 Metil Format
Metil format (HCOOCH3) merupakan produk intermediat dalam produksi asam formiat dan formamide dalam industri yang besar. Bahan ini juga dapat digunakan sebagai bahan pelapis dalam produksi karbon monoksida yang murni. Metil format dapat diproduksi dengan cara
7
dehydrogenating methanol dengan bantuan katalis tembaga. Namun cara ini belum dapat dikomersialkan.
Metil format dapat pula dibentuk dengan cara oxydehydrogeneration dari methanol, dengan menggunakan katalis kromium.
Tabel 2.1 Sifat Fisik Metil Format
Komponen Satuan
Boiling point (101.3kPa) 31.7◦C
Melting point −99◦C
Specific gravity 0.975
Refractive index 1.3433
Flash point (open cup) −20◦C
Ignition temperature 450◦C
Flammable limits in air 5.0–23vol%
(Sumber : Reutmen W,dkk. 2005 : 17) 2.3 Metanol
Metanol merupakan senyawa dengan karakteristik cairan tidak berwarna, sangat mudah terbakar, mudah menguap, beracun jika tertelan dan berbahaya bila terhirup. Metanol juga digunakan sebagai bahan awal dalam sintesis organik bahan kimia seperti Formaldehida, sebagai industri pelarut untuk tinta dan pewarna. (Richard P, 2012: 1660).
2CH3OH(l) HCOOCH3(l) + 2H2(g) ∆H = 98,9 kJ/mol
2CH3OH(l) + O2(g) HCOOCH3(l) + 2H2O(l) ∆H = -472,8 kJ/mol
Metanol salah satunya dapat merusak mata sehingga dapat menyebabkan kebutaan, bila terkena mata segera cuci dengan air bersih minimal selama 15 menit dan segera pergi ke dokter untuk penanganan lebih lanjut. (PT Sintas Kurama Perdana, 1987: 61).
1. Sifat Fisis Metanol
Tabel. 2.2 Sifat Fisik Metanol
Nama Keterangan
Rumus molekul CH3OH
Berat molekul 32,05 g/mol
Densitas uap pada 25 ˚C 0,791 g/mL
Titik didih 64 ˚C
Titik beku -98 ˚C
(Sumber: Richard P. 2012: 1660) 2.4 Neraca Massa
Neraca massa adalah suatu perhitungan yang tepat dari semua bahan- bahan yang masuk, yang terakumulasi dan yang keluar dalam waktu tertentu. Pernyataan tersebut sesuai dengan hukum kekekalan massa yakni:
massa tak dapat dijelmakan atau dimusnahkan. Prinsip umum neraca massa adalah membuat sejumlah persamaan-persamaan yang saling tidak tergantung satu sama lain, dimana persamaan-persamaan tersebut jumlahnya sama dengan jumlah komposisi massa yang tidak diketahui. Persamaan neraca massa secara umum adalah:
9
Gambar 2.1 Diagram Neraca Massa (sumber: Wuryanti S, 2016 : 21)
Tahap-tahap menyelesaikan soal-soal neraca massa adalah sebagai berikut:
1. Pilih atau tentukan basis perhitungan ; 2. Gambarkan diagram proses ;
3. Jika tidak terjadi reaksi kimia, penyelesaian soal bukan didasarkan atas unsur yang ada tetapi atas dasar senyawa ;
4. Jika tidak melibatkan reaksi kmia, memakai satuan massa dan jika ada reaksi kimia memakai satuan mole ;
5. Jika terjadi reaksi kimia dihitung atas dasar unsur dan
6. Jumlah persamaan neraca massa yang dibuat adalah jumlah besaran yang tidak diketahui tidak boleh melebihi jumlah persamaan neraca massa independent. (Wuryanti S, 2016: 21-22)
2.5 Destilasi
Proses destilasi atau penyulingan adalah proses pemisahan komponen-komponen suatu campuran yang terdiri atas dua cairan atau lebih berdasarkan perbedaan tekanan uap mereka atau berdasarkan perbedaan titik didih komponen-komponen senyawa tersebut. Selain itu destilasi dapat
dikatakan juga sebagai proses pemisahan komponen berdasarkan perbedaan kecepatan dan kemudahan menguap bahan (volatilitas). (Arman M, dkk, 2014: 72)
Kolom destilasi merupakan komponen proses yang penting baik dalam industri besar seperti penyulingan minyak bumi dan gas, sampai industri menengah dan kecil seperti industri minyak atsiri, industri alkohol.
Biasanya kolom destilasi ini disebut menara destilasi. Secara umum terdapat 2 jenis Menara destilasi ini yaitu, (1) Menara destilasi tipe bertingkat, Menara ini terdiri dari banyak piringan yang memungkinkan terbagi-bagi dalam setiap piringannya dan (2) Menara destilasi tipe kontinyu yaitu Menara destilasi dimana kesetimbangan fasa gas dan cair terjadi sepanjang kolom. (Arman M, dkk, 2014: 71)
2.6 Macam-Macam Destilasi
Ada beberapa macam destilasi, diantaranya : 1. Destilasi Sederhana
Destilasi sederhana atau destilasi biasa adalah teknik pemisahan kimia untuk memisahkan dua atau lebih komponen yang memiliki perbedaan titik didih yang jauh. Suatu campuran dapat dipisahkan dengan destilasi biasa ini untuk memperoleh senyawa murni. Senyawa yang terdapat dalam campuran akan menguap saat mencapai titik didih masing-masing.
11
2. Destilasi Fraksionasi (Bertingkat)
Sama prinsipnya dengan destilasi sederhana, hanya destilasi bertingkat ini memiliki rangkaian alat kondensor yang lebih baik, sehingga mampu memisahkan dua komponen yang memiliki perbedaan titik didih yang berdekatan. Untuk memisahkan dua jenis cairan yang sama mudah menguap dapat dilakukan dengan destilasi bertingkat.
Destilasi bertingkat adalah suatu proses destilasi berulang. Proses berulang ini terjadi pada kolom fraksional. Kolom fraksional terdiri atas beberapa plat dimana pada setiap plat terjadi pengembunan. Uap yang naik plat yang lebih tinggi lebih banyak mengandung cairan yang lebih atsiri (mudah menguap) sedangkan cairan yang yang kurang atsiri lebih banyak kondensat.
3. Destilasi Azeotrop
Memisahkan campuran azeotrop (campuran dua atau lebih komponen yang sulit di pisahkan), biasanya dalam prosesnya digunakan senyawa lain yang dapat memecah ikatan azeotrop tersebut atau dengan menggunakan tekanan tinggi..
4. Destilasi Uap
Untuk memurnikan zat / senyawa cair yang tidak larut dalam air, dan titik didihnya cukup tinggi, sedangkan sebelum zat cair tersebut mencapai titik didihnya, zat cair sudah terurai, teroksidasi atau mengalami reaksi pengubahan (rearranagement), maka zat cair tersebut tidak dapat dimurnikan secara destilasi sederhana atau destilasi
bertingkat, melainkan harus didestilasi dengan destilasi uap. Destilasi uap adalah istilah yang secara umum digunakan untuk destilasi campuran air dengan senyawa yang tidak larut dalam air, dengan cara mengalirkan uap air kedalam campuran sehingga bagian yang dapat menguap berubah menjadi uap pada temperature yang lebih rendah dari pada dengan pemanasan langsung. Untuk destilasi uap, labu yang berisi senyawa yang akan dimurnikan dihubungkan dengan labu pembangkit uap (lihat gambar alat destilasi uap). Uap air yang dialirkan ke dalam labu yang berisi senyawa yang akan dimurnikan,dimaksudkan untuk menurunkan titik didih senyawa tersebut, karena titik didih suatu campuran lebih rendah dari pada titik didih komponen-komponennya.
5. Destilasi Vakum
Memisahkan dua kompenen yang titik didihnya sangat tinggi, metode yang digunakan adalah dengan menurunkan tekanan permukaan lebih rendah dari 1 atm, sehingga titik didihnya juga menjadi rendah, dalam prosesnya suhu yang digunakan untuk mendistilasinya tidak perlu terlalu tinggi. (Walangare K.B.A, 2013 : 1-3)
2.7 Metode Dalam Penentuan Jumlah Stage 2.7.1 Underwood’s Method
Undurwood diasumsikan constan molar overflow dan constan relative volatility pada suhu tertentu didalam kolom. Pengaplikasianya pada pemisahan tertutup dan pemisahan yang kasar, dimana nilai light key dan heavy key yang berdekatan. (Winkle, Matthew Van. 1967 : 222)
13
2.7.2 McCabe-Thile Method
Garis operasi metode McCabe-Thile didasarkan pada representasi materi persamaan keseimbangan sebagai garis operasi pada diagram y-x.
Garis-garis dibuat lurus dengan diasumsikan constant molar overflow. Yang mana untuk menghilangkanya memerluka energi yang seimbang. Pada fase cair aliran diasumsikan konstan antara tray ke tray lainya disetiap sectionya dari kolom antara feed masuk dengan produknya. Jika kecepatan alir dari liquid konstan maka kecepatan alir dari vapour juga konstan. Dan proses didalamnya yaitu adiabatik.(Doherty.M.F, dkk 8th edition, 1976 :13.18) 1. Hukum Raoult
Pada distilasi multikomponen, hukum Raoult digunakan untuk menentukan komposisi fasa uap dalam keadaan setimbang dengan fasa liquidnya. Persamaan dibawah ini untuk kondisi ideal solution.
(Geonkoplis.C.J, dkk. 3th edition, 1993 :640) 2. Thermal kondisi umpan masuk (q)
Thermal kondisi umpan masuk dapat dikategorikan menjadi lima jenis, yaitu :
1. Subcooled liquid feed q > 1 2. Saturated liquid feed q = 1 3. Partially flashed feed 0 < q < 1 4. Saturated vapor feed q = 0 5. Superheated vapor feed q < 0
Bila Digambar dalam diagram posisi dari q line adalah sebagai berikut.
Gambar 2.2 kelima gambar q line. (1) superheated vapor feed, (2)saturated vapor feed, (3)partially vaporized feed,
(4)saturated liquid feed, and (5)subcooled liquid feed.
(sumber :Doherty.M.F, dkk. 8th edition, 1976 :13.19) Kolom destilasi dibagi menjadi dua bagian, yaitu : rectifiying section dan stripping section.
a. Rectifying Section
Rectifying section adalah bagian atas dari feed masuk pada kolom destilasi. dimana fraksi ringan yang kaya akan fase gas naik ke atas kolom destilasi.
Gambar 2.3 Rectifying Section
(sumber : Doherty.M.F, dkk. 8th edition, 1976 :13.18)
15
b. Stripping Section
Stripping section adalah bagian bawah dari feed masuk pada kolom destilasi. Dimana fraksi berat yang kaya akan fase cair turun ke bawah kolom destilasi.
Gambar 2.4 Stripping Section
(sumber : Doherty.M.F, dkk. 8th edition, 1976 :13.18) 3. Lokasi Feed masuk
Lokasi feed masuk menunjukkan umpan masuk pada stage keberapa saat terjadi proses pemisahan di kolom destilasi. lokasinya sendiri berada diantara XB dan XD. (Doherty.M.F 8th edition, 1976 :13.22)
4. Minimum Stage
Ada dua kondisi untuk menentukan jumlah minimum stage dimana kondisi pertama saat terjadi total refluks tanpa adanya umpan masuk atau produk dan minimum refluks pada dua system dari normal volatility. (Doherty.M.F 8th edition, 1976 :13.22)
Gambar 2.5 Stage Minimum pada Operasi Total Refluks tanpa Adanya Umpan Masuk dan Produk
(sumber : Doherty.M.F, dkk. 8th edition, 1976 :13.23)
Gambar 2.6 Refluk Minimum pada Dua Sistem Dari Normal Volatility
(sumber :Doherty.M.F, dkk. 8th edition, 1976 :13.23) 2.7.3 Pochan-Savarist Grapical Method
Digunakan dalam pemisahan dua komponen, yang mana dalam pembuatan grafik ini memerlukan data entalphy molar dan fasa vapour dan liquid. Dalam pembuatan grafik berdasarkan nilai entalphynya ada beberapa hal yang harus diperhatikan :
1. Kapasitas panas dengan fungsi temperature, komposisi dan tekanan;
17
2. Kalor campuran dengan fungsi temperature dan komposisi;
3. Kalor laten penguapan dengan fungsi komposisi dan tekanan atau temperature dan
4. Titik gelembung dengan fungsi komposisi dan tekanan. (Winkle, Matthew Van. 1967 : 266)
18
BAB III
METODOLOGI TUGAS AKHIR
Pada pelaksanaan tugas akhir, mahasiswa diharapkan mampu melakukan studi kasus yaitu mengangkat suatu kasus yang dijumpai di tempat tugas akhir menjadi suatu kajian sesuai dengan bidang keahlian yang ada ataupun melakukan pengamatan terhadap suatu proses atau alat untuk kemudian dikaji sesuai dengan bidang keahlian yang dimiliki.
3.1 Pendahuluan
Pelaksanaan kerja praktek dan tugas akhir dilaksanakan di PT. Sintas Kurama Perdana, yang dilaksanakan selama dua bulan terhitung dari tanggal 07 Januari 2020 sampai 07 Maret 2020. Adapun kegiatan yang dilakukan selama berada di pabrik tersebut adalah
3.1.1Pengenalan Perusahaan
Minggu pertama diisi tentang pengenalan perusahaan, mulai dari bangunan perusahaan, sejarah perusahaan, teknologi yang digunakan, bahan baku, produk dan bagian-bagian yang ada diperusahaan.
3.1.2 Orientasi Lapangan
Saat mingku ke-dua, dijelakan tentang proses produksi, menganalisa jalannya proses dan melihat langsung jalanya proses dilapangan. Minggu ke-tiga, saya meilihat proses pengujian sampel di laboratorim, pengenakan dengan bagian control room dan menganalisa jalannya proses di control room. Minggu ke-empat diisi dengan pengenalan lebih jelas tentang kinerja alat-alat proses. Minggu ke-lima dengan mengambil data yang diperlukan
19
dalam penyusunan laporan dan menganalisis data tersebut. Minggu ke-enam mengolah data dan melakukan konsultasi terhadap data tersebut. Minggu ke-tujuh menyusun laporan. Minggu ke-delapan melakukan kunjungan kebagian pemiliharaan, pemasaran, kantor, Gudang dan pengemasan.
3.2 Pengambilan Data
Adapun metode yang dilakukan dalam pengambilan data, adalah sebagai berikut.
3.2.1 Metode Observasi
Pengambilan data dilakukan secara langsung ke bagian control room dengan melihat log sheet berupa data kondisi operasi di unit metil format dan kebagian laboratorium dengan laporan pengecekan harian berupa pengecekan sempel apakah sesuai dengan standar atau tidak.
3.2.2 Metode Wawancara
Data - data diperoleh dari konsultasi langsung dengan pembimbing lapangan, manager produksi, operator bagian produksi dan pegawai yang ada disana. Pertanyaan yang diajukan berdasarkan kebutuhan data kerja praktek dan tugas akhir. Adapun pertanyaan yang pernah ditanyakan adalah :
1. Bagaimana proses keseluruhan dari pabrik asam formiat PT Sintas Kurama Perdana? Untuk mengetahui proses fisika dan proses kimia yang digunakan dalam menghasilkan asam formiat.
2. Bagaimana cara menghilangkan garam katalis yang merupakan inhibitor di dalam proses? Karena garam katalis jika tidak dihilangkan dapat
menghambat pemisahan dari metil format dan methanol, serta dapat menurunkun kinerja dari kolom destilasi AT-360
3. Bagaimana mekanisme destilasi di kolom AT-360? Kondisi operasi AT- 360? Untuk mengetahui bagaimana proses pemisahan antara metil format dan methanol dikolom destilasi AT-360 dan untuk menghitung berapa jumlah stage kolom destilasi menggunakan metode McCabe Thile.
3.2.3 Metode Study Literature
Merupakan data tentang proses pembentukan asam formiat, destilasi vacum dan proses kimia yang diperoleh dari buku, jurnal, dan website sebagai bahan tambahan dalam penyusunan proposal yang berkaitan dengan tema yang diambil. PPT OTK 2 tentang Destilasi, Buku Desain Sistem Instrumentasi Proses Distilasi Fraksinasi Batch Berbasis, , Buku Perry’s Chemical Enggineers Edisi ke-8 section 13 tentang Destilasi, , Buku Neraca Massa dan Neraca Energi, Buku Transport Processes and Unit Operations 8th edition, Buku Handbook of Toxic and Hazardous Chemical and Carcinogens 5th edition. Buku The Yaws Handbook of Physical Properties for Hydrocarbons and Chemicals. Jurnal Formic Acid, Jurnal Rancang Bangun Alat Konversi Air Laut menjadi Air Minum dengan Proses Destilasi Sederhana Menggunakan Pemanas Elektrik.
3.3 Pengolahan Data
Metode pelaksanaan yang dilakukan selama Tugas Akhir, meliputi:
21
3.3.1 Menghitung Neraca Massa Dikolom Destilasi (AT-360) 1. Menghitung Neraca Massa Total
M1 + M2 = M3 + M4………..Persamaan 3.1 (Wuryanti S, 2016: 22)
2. Menghitung Neraca Komponen
X1.M1 + X2.M2 = X3.M3 + X4.M4 ……… Persamaan 3.2 (Wuryanti S, 2016: 23)
3.3.2 Menentukan Jumlah Stage dan Lokasi Feed Masuk 1. Menentukan tekanan parsial ;
Log 10 P =
……….. Persamaan 3.3
(Doherty.M.F, dkk. 8th edition, 1976: 13-14) Ket :
P = Tekanan parsial (mmHg) A = Antoine number
B = Antoine number C = Antoine number T = Temperatur (°C)
2. Mencari nilai X dan Y, menggunakan hokum Raoult Y =
……… Persamaan 3.4
(Geankoplis.C.J, dkk. 3th edition, 1993:640) Ket :
Y = Sumbu y
Pa = Tekanan parsial komponen a (mmHg)
Xa = Fraksi a
Ptot = Tekanan Total (mmHg)
3. Membuat diagram kesetimbangan X dan Y;
4. Menyususn neraca massa;
5. Plot nilai XD,XF,XB pada diagram kesetimbangan X dan Y;
6. Mencari q line;
q = ………. Persamaan 3.5
(Doherty.M.F, dkk 8th edition, 1976 :13-19) ket :
q = q line
L’ = Laju alir bottom (Kg/jam)
L = Laju alir recycle destilat (Kg/jam) F = laju alir feed masuk (Kg/jam) y =
……. ……….Persamaan 3.6
(Doherty.M.F, dkk 8th edition, 1976 :13-19) ket :
y = sumbu Xq q = nilai q line
Xf = fraksi ringan di feed masuk
7. Plot nilai X dan Y yang diperoleh dari q line;
8. Menghitung nilai (L/V) minimal;
23
(L/V) min =
……….. Persamaan 3.7
(Geankoplis.C.J, dkk. 3th edition, 1993:660) 9. Menghitung nilai (L/V)
L/V = (1,2to 1,5) . (L/V) min……….. Persamaan 3.8 (Geankoplis.C.J, dkk. 3th edition, 1993:660)
10. Menghitung nilai (D/V) V = L + D
= + ……….. Persamaan 3.9 (Geankoplis.C.J, dkk. 3th edition, 1993:652)
11. Hitung seksi rectifiying;
y = ………. Persamaan 3.10 (Doherty.M.F, dkk 8th edition, 1976 :13-18)
Ket:
y = sumbu y rectifiying
L = Laju alir recycle destilat (Kg/jam) D = Laju alirr produk destilat (Kg/jam) V = Laju alir recycle reboiler (Kg/jam) 12. Satukan garis q line, rectifying dan stripping 13. Menghitung jumlah stage.
14. Menentukan letak feed masuk
Tidak
Ya
Ya
Gambar 3.1 Diagram Alir Metode Observasi Pengambilan Data
di Lapangan
Analisis Data Tugas Akhir
Validasi Analisis
Kesimpulan Wawancara Lapangan
Jurnal/buku
Spesifikasi alat
Physical propertis fluida
Laju alir feed
Tekanan kolom
Gambar persamaan grafik X dan Y
Tekanan parsial
q line
Temperature operasi
Jumlah stage kolom
Neraca massa kolom
Letak feed masuk fluida
Studi Literatur
Selesai Mulai
25
BAB IV
GAMBARAN UMUM PERUSAHAAN
4.1 PT Sintas Kurama Perdana
PT Sintas Kurama Perdana adalah produsen asam formiat pertama dan satu-satunya di Asia Tenggara yang beralamat di Kawasan Industri Kujang Cikampek (KIKC) Jl. Jend A. Yani no 39 PO Box 66 Dawuan Cikampek 41373, Karawang, Jawa Barat, Indonesia. Pabrik asam formiat dibangun dengan tujuan untuk memenuhi kebutuhan pasar asam formiat didalam negeri yang sebelumnya sangat tergantung pada produk impor.
Pabrik asam formiat dibangun dengan cara swakelola yang seluruh kegiatan proyek mulai enginrreing dan star-up dikelola sendiri tanpa menunjuk kontraktor utama, hal ini sejalan dengan pengarahan pemerintah untuk mengoptimalkan tenaga ahli dalam negeri, khususnya yang dimiliki oleh PT Pupuk Kujang selaku pemegang saham dan pemasok utama bahan baku.
PT Sintas Kurama Perdana memproduksi asam formiat dengan menggunakan teknologi yang sudah maju sehingga mampu menghasilkan produk dengan kualitas prima untuk memasok kebutuhan dunia dan industry di Indonesia, seperti industri kulit, tekstil, karet, bahan pembersih, farmasi dan lain-lain.
4.2 Logo, Visi dan Misi Perusahaan 4.2.1 Logo Perusahaan
Gambar 4.1 Logo Perusahaan (sumber : PT. Sintas Kurama Perdana) 4.2.2 Visi
Menjadi perusahaan yang unggul dan terpercaya di bidang Industri Kimia dan Trading.
4.2.3 Misi
1. Memproduksi asam formiat yang berkualitas tinggi, kompetitif, ramah lingkungan dan mengutamakan kepuasan pelanggan;
2. Memasarkan produk kimia unggulan yang dibutuhkan pelanggan untuk mengembangkan perusahaan dan
3. Mengembangkan produk diversifikasi untuk meningkatkan nilai tambah bagi perusahaan dan dapat mensejahterakan karyawan serta stake holderlainnya.
27
4.2.4 Nilai-nilai
Integritas, Profesionalisme, Kejujuran, Konsisten dan Kepemimpinan.
4.2.5 Motto
SUCCESS (Smile, Useful, Commitment, Creative, Enthuasiasm, Smart and Sinergy).
4.3 Manajemen Perusahaan
Susunan organisasi yang diterapkan di PT. Sintas Kurama Perdana adalah struktur organisasi garis. Pada struktur organisasi garis setiap bagian- bagian utama dipimpin langsung oleh jajaran direksi yang terdiri dari satu orang Direktur Utama dan satu orang Direktur Komersil.
Pembagian struktur organisasi PT. Sintas Kurama Perdana adalah sebagai berikut:
1. Pimpinan (direksi)
Direksi memiliki wewenang dan tanggung jawab tertinggi dalam struktur organisasi PT. Sintas Kurama Perdana. Direksi berwenang dan bertanggung jawab terhadap kelangsungan hidup perusahaan dan pemeliharaan karyawan. Berdasarkan RUPS, direksi memiliki masa jabatan selama lima tahun. Dewan direksi terdiri atas:
a. Direktur Utama
Direktur utama dibantu oleh staf direksi dan departemen teknik dan produksi serta dibantu oleh satuan pengawasan intern dan bagian personalia.
b. Direktur Komersil
Direktur komersil dibantu oleh departemen komersil dan ditunjang oleh bagian akuntansi, bagian keuangan, bagian pengadaan, bagian penjualan, dan bagian promosi.
2. Pembantu pimpinan
Pembantu pimpinan bertugas membantu pimpinan dalam bidang operasional pabrik. Unsur ini terdiri dari Departemen Teknik dan Produksi, staf direksi, dan Departemen Pemasaran.
3. Bagian operasional
Unsur ini bertugas menjaga kelancaran operasi dan kondisi yang optimum dalam proses produksi. Bagian operasional terbagi lagi menjadi beberapa bagian, diantaranya adalah sebagai berikut:
a. Bagian operasi, yang meliputi empat kelompok seksi shift operasi.
b. Bagian inspeksi dan perencanaan, yang meliputi seksi pengawasan proses, seksi inspeksi teknik, dan seksi perencanaan teknik.
c. Bagian pemeliharaan, yang meliputi seksi pemeliharaan umum, seksi listrik dan instrumentasi, serta seksi mekanik dan perpipaan.
d. Bagian pergudangan, yang meliputi seksi gudang suku cadang dan seksi gudang produk
29
4. Bagian komersil
Bagian ini merupakan penunjang bagi kelancaran operasional dan produksi di dalam pabrik, serta mengurus masalah jual beli dengan konsumen. Bagian komersil terbagi lagi menjadi beberapa bagian, diantaranya adalah sebagai berikut:
a. Bagian akuntansi, yang meliputi seksi akuntansi biaya dan seksi akuntansi umum.
b. Bagian keuangan, yang meliputi seksi perbendaharaan dan anggaran serta perpajakan dan penagihan.
c. Bagian pengadaan, yang meliputi seksi pembelian dan seksi administrasi pengadaan.
d. Bagian penjualan dan distribusi, yang meliputi seksi distribusi dan seksi administrasi penjualan.
e. Bagian promosi dan pelayanan, yang meliputi seksi pelayanan konsumen.
5. Unsur penunjang
Unsur penunjang membantu berlangsungnya kegiatan operasional dan produksi di pabrik maupun perusahaan. Unsur penunjang terdiri atas:
a. Satuan pengawasan intern, yang meliputi seksi pengawasan keuangan dan seksi pengawasan operasional.
b. Bagian personalia dan umum, yang meliputi seksi personalia dan seksi umum.
4.4 Teknologi dan Proses
Dalam proses produksi, teknologi yang digunakan, yaitu : Proses pemurnian gas CO : KTI Cosorb, Netherland. Proses produksi asam formiat : Kemira Oy, Finlandia
Bahan baku utama untuk pembuatan asam formiat yaitu gas CO (Carbon Monoksida) dipasok dari PT Pupuk Kujang Cikampek, selain bahan utama juga untuk utilitas seperti Listrik, Steam dan air bersih juga dipasok dari PT Pupuk Kujang
4.5 Produk
Kapasitas Produksi di PT Sintas Kurama Perdana sendiri adalah sebesar 11.000 ton per tahun. Adapun produk yang dihasilkan dari PT Sintas Kurama Perdana adalah :
PT Sintas Kurama Perdana selain menyediakan produk utama Asam Formiat 85%,90%dan 94%,juga menyediakan produk dan jasa lainnya, seperti :
1. Formic Acid 85%
a) Spesifikasi :
1) Kadar Formic Acid 85%
2) Bentuk Cair
3) Specific Gravity (SG) b) Kandungan :
1) Formic Acid as HCOOH 85% (min) 2) Iron (Fe) 5 ppm (maks)
30
3) Lead (Pb) 5 ppm (maks) 4) Sulfate (SO4) 10 ppm (maks) 5) Chloride (Cl) 20 ppm (maks) c) Penggunaan :
1) Industri Textile 2) Pakan Ternak 3) Industri Kulit 4) Bahan Pembersih 5) Farmasi
6) Pengeboran Minyak 7) Dll
d) Kemasan
1) Jerrycan 25 Kg, warna Abu-abu 2) IBC 1000 Kg
3) Mobil Tangki 2. Formic Acid 90%
a) Spesifikasi :
1) Kadar Formic Acid 90%
2) Bentuk Cair
3) Specific Gravityy (SG) b) Kandungan :
1) Formic Acid as HCOOH 90% (min) 2) Iron (Fe) 5 ppm (maks)
3) Lead (Pb) 5 ppm (maks) 4) Sulfate (SO4) 10 ppm (maks) 5) Chloride (Cl) 20 ppm (maks) c) Penggunaan :
1) Industri Textile 2) Pakan Ternak 3) Industri Kulit 4) Bahan Pembersih 5) Farmasi
6) Pengeboran Minyak 7) Dll
d) Kemasan
1) Jerrycan 25 Kg, warna Biru 2) Botol 600 ml
3) IBC 1000 Kg 4) Mobil Tangki 3. Formic Acid 94%
a) Spesifikasi :
1) Kadar Formic Acid 94%
2) Bentuk Cair
3) Specific Gravityy (SG) b) Kandungan :
1) Formic Acid as HCOOH 94% (min)
32
2) Iron (Fe) 5 ppm (maks) 3) Lead (Pb) 5 ppm (maks) 4) Sulfate (SO4) 10 ppm (maks) 5) Chloride (Cl) 20 ppm (maks) c) Penggunaan :
1) Industri Textile 2) Pakan Ternak 3) Industri Kulit 4) Bahan Pembersih 5) Farmasi
6) Pengeboran Minyak 7) Dll
d) Kemasan
1) Jerrycan 25 Kg, warna Hitam 2) IBC 1000 Kg
3) Mobil Tangki 4. Jasa (Services) :
a) Servicing equipment factory b) Chemical cleaning
c) Mechanical cleaning
33
BAB V
HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1 Spesifikasi Alat
Gambar 5.1 Kolom Destilasi AT-360 (sumber : PT Sintas Kurama Perdana) Tabel 5.1 Keterangan Kolom Destilasi
No Keterangan No. Keterangan
1 feed masuk 8 relief valve
2 ke reboiler AB-364 9 level gauge 3 dari reboiler AB-364 10 level transmitter 4 ke kondensor AG-366 11 temperature element 5 dari kondensor AG-366 12 Pressure transmitter
6 LME 13 Pressure switch
7 GNI
(sumber : PT Simtas Kurama Perdana)
34
Sesuai dengan operating manual alat Kolom Destilasi AT-360, spesifikasi Kolom Destilasi yang di aplikasikan adalah :
Item number = AT-360
Fluida = Metil Format dan Metanol Spesific gravity = 785 kg/m3
Operating temperature = 53/85 °C Operation Preasure = 1 kg/cm2.g Jumlah tray = 40 valve tray Material = Carbon steel Dimensi = 914 x 18930 (mm) 5.2 Data Kolom Destilasi AT-360
Sesuai dengan data operating manual pada tanggal 15 januari 2020 alat Kolom Destilasi AT-360, spesifikasi fluida yang di aplikasikan dalam Kolom Destilasi :
5.2.1 Data Antoine Number Fluida
Tabel 5.2 Antoine Number Fluida
Keterangan A B C T min T max
HCOOCH3 7,265 1178,190 236,959 -99,000 214,050 CH3OH 8,091 1582,910 239,096 -97,680 239,430 (sumber : Doherty.M.F, dkk. 8th edition, 1976: 13-14)
5.2.2 Data Fluida Kolom Destilasi AT-360
Tabel 5.3 Data Fluida Kolom Destilasi AT-360
Keterangan Data Satuan
Laju alir umpan masuk 16,485 Kg/jam
Laju alir produk bottom 14,994 Kg/jam Laju alir reboiler ke kolom 8,34 Kg/jam
Mr HCOOCH3 60 gr/mol
Mr CH3OH 32 gr/mol
Fraksi HCOOCH3 di feed masuk 0,0958 Fraksi HCOOCH3 di destilat 0,958
Refluks Ratio 3
(sumber : PT Sintas Kurama Perdana)
5.2.3 Kondisi Operasi di Kolom Destilasi AT-360
Tabel 5.4 Kondisi Operasi di Kolom Destilasi
Keterangan Data Satuan
Tekanan Operasi 0,972 Bar
Temperatur seksi stripping 86,6 °C
Temperatur seksi feed 85 °C
Temperatur seksi rectifying 34,4 °C
Level fluida 77,9 %
(sumber : PT Sintas Kurama Perdana)
36
5.3 Neraca Massa di Kolom Destilasi (AT-360)
Perhitungan neraca massa dikolom destilasi (AT-360), menggunakan data yang diambil pada tanggal 15 januari 2020. Adapun gambaran diagram alir pada kolom destilasi (AT-360) adalah sebagai berikut :
Gambar 5.2 Flow Diagram Kolom Destilasi AT-360 (sumber: PT Sintas Kurama Perdana)
Tabel 5.5 Keterangan Flow Diagram Kolom Destilasi
Kode Keterangan Kode Keterangan
AT-360 kolom destilasi V Output seksi rectifiying
AG-366 Kondensor L Refluks
AB-364 Reboiler B Produk bottom
F Feed masuk V’ Output seksi bottom
D Produk destilat L’ Output reboiler
XF Fraksi feed masuk XL Fraksi refluks XD Fraksi produk destilat XL’ Fraksi output reboiler XV Fraksi output seksi
rectifiying
XV’ Fraksi output seksi bottom XB Fraksi produk bottom
(sumber : PT Sintas Kurama Perdana) 5.3.1 Perhitungan Neraca Massa Total
F = D + B
D = F - B
D = 16,485 - 14,994 D = 1,492
5.3.2 Menghitung Neraca Komponen di Seksi Rectifiying 1. Menghitung fraksi CH3OH
XD HCOOCH3 + XD CH3OH = 1
0,958 + XD CH3OH = 1
XD CH3OH = 0,042 kg/jam
38
2. Menghitung laju alir HCOOCH3
VD HCOOCH3 = XD HCOOCH3 X D
VD HCOOCH3 = 0,958 x 1,492
VD HCOOCH3 = 1,429 3. Menghitung laju alir CH3OH
VD CH3OH = XD CH3OH X D
= 0,042 X 1,492
= 0,063
5.3.3 Menghitung Neraca Komponen di Seksi Stripping 1. Menghitung fraksi HCOOCH3
XB HCOOCH3 + XB CH3OH = 1
XB HCOOCH3 + 0,99 = 1
XB HCOOCH3 = 0,01 2. Menghitung laju alir HCOOCH3
VB HCOOCH3 = XB HCOOCH3 X B
VB HCOOCH3 = 0,01 x 14,994
VB HCOOCH3 = 0,150 3. Menghitung laju alir CH3OH
VB CH3OH = XB CH3OH x B
VB CH3OH = 0,99 x 14,994
VB CH3OH = 14,844
kg/jam
kg/jam
kg/jam
kg/jam
5.3.4 Komponen HCOOCH3
1. Menghitung laju alir HCOOCH3 di seksi feed masuk VF HCOOCH3 = VD HCOOCH3 + VB HCOOCH3
= 1,429 + 0,150
= 1,579
5.3.5 Menghitung Neraca Komponen di Feed Masuk 1. Menghitung laju alir CH3OH
VF HCOOCH3 + VF CH3OH = F 1,579 + VF CH3OH = 16,485
VF CH3OH = 14,906 2. Menghitung fraksi HCOOCH3
XF HCOOCH3 =
XF HCOOCH3 =
XF HCOOCH3 = 0,0958
3. Menghitung fraksi CH3OH
XF HCOOCH3 + XF CH3OH = 1
0,0958 + XF CH3OH = 1
XF CH3OH = 0,9042 kg/jam
kg/jam
40
5.3.6 Menghitung Neraca Komponen di Reboiler 1. Menghitung fraksi HCOOCH3
XV HCOOCH3 + XV CH3OH = 1
XB HCOOCH3 + 0,99 = 1
XV HCOOCH3 = 0,01 2. Menghitung laju alir HCOOCH3
VV HCOOCH3 = XV HCOOCH3 X V’
VV HCOOCH3 = 0,01 x 8,34
VV HCOOCH3 = 0,0834 3. Menghitung laju alir CH3OH
VV CH3OH = XV CH3OH X V’
VV CH3OH = 0,99 x 8,34
VV CH3OH = 8,2566 5.4 Membuat Grafik Fungsi x dan y
Untuk membuat grafik fungsi x dan y terlebih dahulu mencari nilai dari sumbu x dan sumbu y, menggunakan nilai dari antoine number fluida dan tekanan operasi pada kolom destilasi AT-360. Dari hasil perhitungan tersebut didapatkan hasil sebagai berikut :
Tabel 5.6 Nilai Sumbu x dan Sumbu y
x 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 y 0 0,262 0,455 0,599 0,708 0,790 0,854 0,904 0,943 0,975 1 (sumber : lampiran 2)
kg/jam
kg/jam
5.5 Menentukan Jumlah Stage
Dalam menentukan jumlah stage menggunakan metode McCabe Thile. Metode McCabe Thile diasumsikan kondisi prosesnya adiabatis dan constan molar overflow (CMO). Ada beberapa tahap dalam menentukan jumlah stage, berikut adalah penjabaranya :
1. Menghitung laju alir refluks (L)
Nilai R = 3 didapat dari data design kolom destilasi yang terdapat di PT Sintas kurama perdana, dimana R = L/D.
= 3
L = 3 x D
= 3 x 25,772
= 77,315
2. Menghitung laju alir output bottom (L’)
Untuk menghitung nilai L’ dapat dilihat dari laju alir seksi rectifiying, dimana :
L’ = V’ + B
= 259,40875 + 466,360
= 725,769 3. Menghitung nilai q
Nilai q digunakan untuk mengetahui jenis kondisi umpan masuk dikolom destilasi. Nilai q dicari dengan menggunakan persamaan 5.
q =
mol/jam
mol/jam
42
=
= 1,317
q>1, subcooled liquid
4. Mencari nilai x garis q line (xq)
Nilai xq dicari untuk mengetahui letak dari garis q line itu berada.
Untuk mencari nilainya dapat menggunakan persamaan 6.
Y =
-
Y =
-
0 = 4,148 x - 0,301
0,301 = 4,148 x
X = 0,072
5. Menentukan nilai xq dan yq
Tarik garis qline hingga berpotongan dengan garis diagonal.
Kemudian menentukan nilai xq dan yq dari titik potong tersebut. xq=
0,175 dan yq= 0,411.
6. Menghitung nilai (L/V) min
Untuk menghitung nilai (L/V) min menggunakan persamaan 7.
L min
= Yd - Yq
V min Xd - Xq
L min
= 0,958 - 0,411
V min 0,958 - 0,175
L min
= 0,547
V min 0,783
L min
= 0,698
V min
7. Menghitung nilai L/V
Nilai L/V dicari untuk nantinya digunakan dalam mencari nilai dari yR-intercept. Nilainya L/V dapat dicari menggunakan persamaan 8.
L = 1,2 x L min
V V min
L = 1,2 x 0,698
V
L = 0,838
V
8. Menghitung nilai (D/V)
Nilai D/V dicari untuk nantinya digunakan dalam mencari nilai dari yR-intercept. Nilainya D/V dapat dicari menggunakan persamaan 9.
V = L + D
V = L
+ D
V V V
1 = 0,838 + D
V
D = 0,161
V
9. Menghitung nilai yR-intercept
yR-intercept digunakan untuk di masukkan kedalam grafik, untuk menghitung jumlah stage. Mencari nilai yR-intercept dapat menggunakan persamaan 10.
Y = L
X + D
XD
V V
Y = 0,838 X + 0,161 0,958
Y = 0,838 X + 0,154
Didapat titik yR intercept (0;0,154).
44
10. Menghitung jumlah stage dan lokasi feed masuk
Tujuan dari membuat grafik ini adalah untuk mencari berapa jumlah stage dan lokasi feed masuk pada kolom destilasi menggunakan metode McCabe Thile. Untuk menggambar grafiknya dengan cara menggambar garis kesetimbangan yang didapatkan dari nilai antoine, kemudian memasukkan nilai dari XD,XF dan XB, setelah itu membuat garis q-line, plot garis yR intercept, menarik garis lurus dari titik XD ke titik yR intercept, perpetongan garisnya dengan garis q line ditarik lurus ke titik XB, setelah itu membuat garis seperti anak tangga dalam garis kesetimbangan dan yR intercept. Jumlah anak tangga yang didapat adalah jumlah stage yang dibutuhkan, dan letak feed masuk dapat dilihat dengan stage ke berapa yang dilalui garis q-line.
Gambar 5.3 Grafik Fungsi Menentukan Jumlah Stage dan Lokasi Feed masuk
(sumber : lampiran 2)
Dari hasil membuat grafik didapatkan jumlah stage sebanyak 10 stage dengan feed masuk berada di stage ke 5.
46
5.6 Menghitung Jumlah Stage dan Lokasi Feed Masuk Berdasarkan Fraksi HCOOCH3 di Seksi Destilat Harian
Dari perhitungan menggunkan metode McCabe Thile didapatkan hasil data sebagai berikut :
Tabel 5.7 Hasil Perhitungan untuk Menentukan Jumlah Stage Harian Keterangan 15/01/20 16/01/20 17/01/20 18/01/20 19/01/20 Satuan
F 492,132 492,357 492,654 492,091 492,284 mol/jam D 25,772 24,776 25,072 26,219 25,924 mol/jam B 466,360 467,581 467,581 465,872 466,360 mol/jam V’ 259,408 259,408 259,408 259,408 259,408 mol/jam XFHCOOCH3 0,0958 0,0948 0,0936 0,0959 0,0951
XDHCOOCH3
di destilat
0,958 0,973 0,959 0,950 0,951 XB
HCOOCH3 di bottom
0,01 0,01 0,01 0,01 0,01
R 3 3 3 3 3
Q 1,317 1,325 1,322 1,314 1,316
q line 0,072 0,0715 0,070 0,073 0,072
Xq 0,175 0,155 0,174 0,156 0,160
Yq 0,411 0,375 0,410 0,380 0,390
yR intercept 0,1548 0,1194 0,1541 0,132 0,141
Jumlah Stage 10 11 10 9 10
Lokasi Feed masuk
5 5 5 5 5
(sumber : lampiran 2)
5.7 Hubungan antara Fraksi HCOOCH3 di Destilat dengan Jumlah Stage
Grafik 5.1 Hubungan antara Fraksi HCOOCH3 di Destilat dengan Jumlah Stage
(sumber: lampiran 2)
Dari grafik diatas diketahui dengan nilai fraksi destilat berpengaruh terhadap jumlah stage. Hal itu dapat diketahui dimana nilai fraksi HCOOCH3 destilat yang semakin besar maka membutuhkan jumlah stage yang lebih banyak. Tekanan uap suatu cairan akan meningkat seiring dengan bertambanya temperatur, dan titik dimana tekan uap sama dengan tekanan eksternal cairan disebut sebagai titk didih. Proses pemisahan campuran cairan biner A dan B menggunakan distilasi dapat dijelaskan dengan hukum Dalton dan Raoult. Menurut hukum Dalton, tekanan gas total suatu campuran biner, atau tekanan uap suatu cairan (P), adalah jumlah
0,958
0,973
0,959
0,95 0,951 10
11
10
9
10
0 2 4 6 8 10 12
0,935 0,94 0,945 0,95 0,955 0,96 0,965 0,97 0,975
Fraksi HCOOCH3 Jumlah Stage
fraksi HCOOCH3 Jumlah Stage tanggal
48
tekanan parsial dari masing-masing komponen A dan B (PA dan PB).
Hukum Raoult menyatakan bahwa pada suhu dan tekanan tertentu, tekanan parsial uap komponen A (PA) dalam campuran sama dengan hasil kali antara tekanan uap komponen murni A (PAmurni) dan fraksi molnya XA.
Dengan bertambahnya nilai XA maka bertambah besar pula nilai dari yR intercept yang akan membuat bertambahnya jumlah stage yang dihasilkan.
Hal ini dapat dilihat dari persamaan 3.10, dimana nilai XD dan yR intercept garis lurus, dan semakin besar nilai yR intercept maka semakin banyak jumlah stagenya. Tekanan uap jenuh suatu zat dapat diestimasi dengan persamaan Antoinne (Prausnitz dkk. 1977)
Nilai ratio refluks (R) yang tetap, membuat jumlah stage lebih bergantung kepada nilai feed masuk (F), jumlah refluks (L) dan feed dari reboiler (L’) dimana nilai tersebut berpengaruh kepada besar kecilnya nilai dari q line. Nilai q line salah satu faktor dalam menentukan jumlah stage.
Nilai q line yang semakin besar, jumlah stage yang dibutuhkan semakin besar. Semakin besar nilai q line maka semakin besar fase liquid dalam fluida.
5.8 Menghitung Jumlah Stage dan Lokasi Feed dengan Menggunakan Nilai Refluks Ratio (R) Sebagai Variabel tidak tetap
Perhitungan ini menggunakan metode trial and eror, dimana nilai R adalah variabel tidak tetap dan untuk variabel tetapnya dapat ada di tabel 5.8.
Tabel 5.8 Variabel Tetap
Keterangan R=1 R=2 R=3 R=4 Satuan
F 491,807 491,807 491,807 491,807 mol/jam D 26,178 26,178 26,178 26,178 mol/jam B 465,629 465,629 465,629 465,629 mol/jam V’ 259,40875 259,40875 259,40875 256,4087 mol/jam
(sumber: lampiran 2)
Dari perhitungan menggunakan metode McCabe Thile dengan variabel diatas didapatkan hasil hitung sebagai berikut :
Tabel 5.9 Hasil Hitung
Keterangan R=1 R=2 R=3 R=4 Satuan
L 26,1779 52,2559 78,5338 104,711 Mol/jam XFHCOOCH3 0,0971 0,0971 0,0971 0,0971
XDHCOOCH3
di destilat
0,958 0,958 0,958 0,958 XB
HCOOCH3 di bottom
0,01 0,01 0,01 0,01
R 1 2 3 4
q 1,421 1,367 1,314 1,261
q line 0,0683 0,071 0,0738 0,077
Xq 0,228 0,205 0,184 0,151
Yq 0,502 0,462 0,427 0,368
yR intercept 0,2398 0,2007 0,169 0,117
Jumlah Stage 13 12 11 10
50
Lokasi Feed masuk
5 5 5 5
(sumber : lampiran 2)
5.9 Hubungan antara Nilai R dengan Jumlah Stage
Grafik 5.2 Hubungan antara Nilai R dengan Jumlah Stage (sumber : lampiran 2)
Dari grafik diatas diketahi jumlah stage dan yR intercept berbanding terbalik dengan nilai R. Dikarenakan nilai refluks ratio (R) berbanding lurus dengan nilai refluks-nya (L). Refluks adalah sejumlah aliran cairan (L) yang dikembalikan ke dalam kolom, aliran ini bertujuan untuk meningkatkan kemurnian komponen volatile di dalam produk atas yang disebut destilat.
Pada kolom distilasi fraksinasi terdapat tray dimana pada tray ini terjadi kontak antara aliran uap dari bawah (dari reboiler) dengan cairan yang turun dari atas (dari refluks). Peristiwa kontak ini mengakibatkan terjadi perpindahan massa dari zat non volatile pada fasa uap ke fasa cair atau sebaliknya perpindahan zat volatile dari fasa cair ke fasa uap pada setiap
0,2398
0,2007
0,169
0,117 13
12
11
10
0 2 4 6 8 10 12 14
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
1 2 3
yR intercept Jumlah Stage
yR intercep Jumlah Stage nilai R
tray. Nilai L yang semakin besar membuat nilai frkasi destilat terhadap output seksi rectifiying (D/V) semakin kecil ini dapat diketahui dari persamaan 9. Dari persamaan 10 nilai (D/V) berbanding lurus dengan nilai yR intercept yang mana semakin kecil nilai (D/V) semakin kecil juga nilai yR-interceptnya yang membuat jumlah stage semakin kecil. Jadi nilai R berbanding terbalik dengan jumlah stage.
