PERANCANGAN PANRIK ETHYLENE DIHLORIDE DENGAN PROSES OXYCHLORINASI KAPASITAS 100.000 TON TAHUN

(1)

PERANCANGAN PANRIK ETHYLENE DIHLORIDE DENGAN PROSES OXYCHLORINASI

KAPASITAS 100.000 TON/ TAHUN

Disusun Oleh : Ahmad Efendi (I 1506501)

Sri Lest ari (I 1506511)

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS M ARET

(2)

ABSTRAK

Ahmad Effendi & Sri Lestari, 2009, Prarancangan Pabrik Ethylene Dichloride Dengan Proses Oxychlorinasi Kapasitas 100.000 ton/ tahun, Program Studi S1 Non Reguler Teknik Kimia, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas M aret, Surakarta.

Et hylene dichloride adalah suat u senyaw a kimia berbent uk cairan t idak berw arna yang digunakan sebagian besar sebagai bahan baku pembuat an vinyl chloride monomer (VCM ). VCM merupakan bahan baku pembuat an polyvinyl chloride (PVC). Prarancangan pabrik et hylene dichloride dengan proses oxychlorinasi ini menggunakan bahan baku et hylene yang diperoleh dari PT. Chandra Asri Pet rochemical Cent re, Cilegon, Indonesia dengan kemurnian 98,5% berat , HCl yang diperoleh dari Dow Chemical, Freeport , Texas, Amerika dengan kemurnian 99,8% berat dan udara sebagai sumber oksigen diambil dari lingkungan di sekit ar pabrik. Produk ut ama yang dihasilkan adalah et hylene dichloride

dengan kemurnian 99,94% berat . Pabrik et hylene dichloride ini direncanakan akan didirikan pada t ahun 2012 dan beroperasi pada t ahun 2014 di Cilegon, Jaw a Barat , dengan kapasit as 100.000 t on/ t ahun dengan bahan baku et hylene sebanyak 29.328,782 t on/ t ahun, HCl sebanyak 75.091,907 t on/ t ahun.

Et hylene dichloride dibuat dari et hylene, HCl dan udara dengan mendasarkan pada reaksi oxychlorinasi. Reaksi ini berlangsung pada fasa gas – gas pada suhu 225 0C dan t ekanan 3,9 at m dengan bant uan kat alis CuCl2. Reaksi ini bersifat irreversibel dan eksot ermis sert a dijalankan di dalam reakt or

fluidized bed dengan konversi et hylene 99,7% dan yieldet hylene dichloride 98,6%.

Unit pendukung proses sangat diperlukan unt uk mendukung kelancaran berlangsungnya proses t ersebut . Unit pendukung proses dalam prarancangan pabrik et hylene dichloride ini t erdiri dari unit penyediaan air, unit penyediaan st eam, unit penyediaan t enaga list rik, unit penyediaan udara t ekan, unit penyediaan bahan bakar, dan unit pengolahan limbah. Selain it u juga t ersedia laborat orium yang fungsinya ant ara lain unt uk menganalisis kualit as bahan baku, produk, air dan limbah buangan agar sesuai dengan spesifikasi yang dikehendaki. Laborat orium juga berfungsi melakukan riset unt uk pengembangan pabrik.

Bent uk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbat as (PT), dengan st rukt ur organisasi line

and st aff. Sist em kerja karyaw an berdasarkan pembagian jam kerja yang t erdiri dari karyaw an shift dan

non-shift. Jumlah karyaw an keseluruhan adalah 168 orang. Karyaw an shift berjumlah 118 orang

sedangkan karyaw an non-shift berjumlah 50 orang.

(3)

sebesar 19,32 %. Jadi dari segi ekonomi pabrik t ersebut layak unt uk didirikan dengan resiko pabrik rendah.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG PENDIRIAN PABRIK

Et hylene dichloride (EDC) at au 1,2 dichloroet hane mempunyai rumus kimia ClCH2CH2Cl yang merupakan cairan t idak berw arna, bau menyerupai chloroform, beraroma manis, sedikit larut dalam air dan larut dalam alkali, asam at au larut an kimia yang bersifat reakt if.

Dalam indust ri, EDC digunakan sebagai :

1. Bahan baku pembuat an vinyl chloride monomer (VCM ), VCM merupakan bahan baku pembuat an polyvinyl chloride (PVC).

2. Bahan baku pembuat an solvent unt uk minyak, lilin, dan coat ing remover

3. Bahan baku int ermediet dalam pembuat an : vinylidene chloride, met hyl chloroform dan

et hylene amines.

(ht t p:/ / w w w .en.w ikipedia.org/ w iki/ 1,2-Dichloroet hane)

(4)

Kapasit as produksi dapat diart ikan sebagai jumlah maksimal out put yang dapat diproduksi dalam sat uan w akt u t ert ent u. Pabrik yang didirikan harus mempunyai kapasit as produksi yang opt imal yait u jumlah dan jenis produk yang dihasilkan dapat menghasilkan laba maksimal dengan biaya minimal.

Ada beberapa fakt or yang menjadi pert imbangan dalam penent uan kapasit as produksi pabrik

et hylene dichloride yang akan didirikan, diant aranya kebut uhan et hylene dichloride di dalam negeri, pasokan bahan baku yang akan digunakan , sert a kapasit as pabrik yang sudah ada.

1.2.1 Kebutuhan Ethylene Dichloride

Penent uan kapasit as perancangan pabrik et hylene dichloride didasarkan dari kebut uhan dari t ahun ke t ahun di Indonesia. Berdasarkan Dat a St at ist ik Perdagangan Luar Negeri Indonesia, kebut uhan impor et hylene dichloride di Indonesia cukup besar. Dari t abel di baw ah ini dapat diket ahui kebut uhan

et hylene dichloride dalam negeri dari t ahun 2000 - 2006.

Tabel 1.1 Data Impor

Ethylene Dichloride

oleh Indonesia

Tahun

Jumlah (kg)

2000 90

2001 591

2002 97.737

2003 8.282

2004 8

2005 3.926.568

2006 21.297.602

(5)

(Sumber: BPS , 2000-2006)

Dari dat a diat as dapat dibuat grafik sebagai berikut :

Gambar 1.1 Grafik Hubungan antara Tahun dan Import

Ethylene Dichloride

Dat a pada t ahun 2000-2003 sangat kecil dan mengalami kenaikan pada t ahun 2004-2006, sehingga dat a yang digunakan dat a pada t ahun 2004-2006. Dari grafik diat as t erlihat bahw a unt uk set iap t ahun kebut uhan et hylene dichloride meningkat sekit ar 35,76 %, dan unt uk t ahun 2014 kebut uhan

et hylene dichloride diperkirakan akan mencapai 104.247,23 t on/ t ahun.

y = 10648,797x - 21342429,926

2002

2004

2006

2008

2010

2012

2014

(6)

Sesuai dengan perkembangan pembangunan, maka Indonesia akan membut uhkan et hylene

dichloride yang dipakai sebagai bahan baku pembuat an vinyl chloride monomer (VCM ), polyvinyl chloride

(PVC) sert a unt uk keperluan lainnya. Pembangunan pabrik ini akan sangat mengunt ungkan karena ket ergant ungan impor Indonesia akan et hylene dichloride dapat dikurangi.

1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku

Untuk menjamin kelangsungan pabrik tersebut, maka penyediaan bahan baku harus

benar – benar dipikirkan. Bahan baku

ethylene

dapat diperoleh dari PT. Chandra Asri Cilegon,

Indonesia, yang mempunyai kapasitas produksi 525.000 ton/tahun dengan harga U$.1.1/kg .

Dalam proses ini

ethylene

yang dibutuhkan sekitar 29.328,782 ton/tahun. Untuk bahan baku HCl

diperoleh dengan mengimpor dari Dow Chemical Freeport, Texas, Amerika, yang mempunyai

kapasitas produksi 1.420.000 ton/tahun dengan harga U$.0.21/kg. Dalam proses ini HCl yang

dibutuhkan sebesar 75.091,907 ton/tahun. Untuk harga jual produk

ethylene dichloride

sebesar

U$.1.38/kg.

1.2.3 Kapasitas M inimum Pabrik Ethylene Dichloride

Kapasit as minimum unt uk pabrik et hylene dichloride yait u 9.071 t on/ t ahun.

(Fait h & Keyes, 1957)

1.2.4 Kapasitas Pabrik yang sudah Berdiri

Kapasitas rancangan pabrik yang sudah berdiri, pada tabel 1.2 sebagai berikut:

Tabel 1.2 Daftar Pabrik Produsen

Ethylene Dichloride

di Dunia

Nama Perusahaan Lokasi Kapasitas ton/ tahun

(7)

Jubail Chemical Indust ries Jubail 45.000

Abadan Pet rochemical Iran 65.000

Vinyt hai Thailand 266.000

Sulfindo Indonesia 400.000

Dow Chemical, Freeport Amerika 1.420.000

(www.Indonesia Commersial Newsletter.com)

Berdasarkan t abel 1.2, kapasit as pabrik et hylene dichloride di dunia pada t ahun 2008 berkisar 45.000 - 1.420.000 t on/ t ahun.

Berdasarkan pert imbangan perhit ungan di at as, maka dit et apkan kapasit as rancangan pabrik

et hylene dichloride adalah 100.000 t on/ t ahun, sehingga dapat mengurangi kebut uhan impor et hylene dichloride di Indonesia .

1.3 PEM ILIHAN LOKASI PABRIK

Pemilihan lokasi pabrik merupakan salah sat u masalah pent ing dalam menunjang keberhasilan suat u pabrik, t erut ama pada aspek – aspek ekonomisnya dan unt uk pengembangan di masa yang akan dat ang.

(8)

Berdasarkan pert imbangan – pert imbangan diat as, ada t iga kaw asan indust ri yang pot ensial dijadikan lokasi pendirian pabrik et hylene dichloride, yait u : Kaw asan Indust ri Gresik, Cilegon, dan Cikampek.

Dari perbandingan lokasi pabrik diat as, maka dit et apkan Cilegon sebagai lokasi pabrik et hylene dichloride.

(9)

Gambar 1.2 Pet a Kaw asan Indust ri Cilegon

Lokasi pabrik secara geografis memberikan pengaruh yang besar t erhadap usaha dan kegiat an indust ri. Diharapkan lokasi yang dipilih akan memberikan efisiensi t ert inggi sehingga akan memberikan keunt ungan yang maksimal.

1. Sumber bahan baku

Dalam proses produksi suat u pabrik, sangat bergant ung pada keberadaan bahan baku. Lokasi pabrik yang dekat dengan sumber bahan baku akan lebih mengunt ungkan.

Dalam hal ini, bahan baku yang digunakan yait u et hylene diperoleh dari PT. Chandra Asri Pet rochem ical Cent re di Cilegon dan hal ini juga didukung dengan lokasi pabrik yang dekat dengan kaw asan pelabuhan.

(10)

Dengan semakin meningkat nya pert umbuhan indust ri kimia yang menggunakan et hylene dichloride, ant ara lain PT. Asahimas Subent ra Chemical dan PT. Sulfindo Adiusaha yang memproduksi PVC dari et hylene dichloride. Selain it u kaw asan ini dekat dengan Pelabuhan M erak sehingga memudahkan dalam pemasaran ke luar Jaw a maupun ke luar negeri.

3. Sarana Transportasi

Cilegon merupakan lokasi yang st rat egis karena mempunyai t ransport asi darat dan laut yang cukup memadai. Jalan raya sert a pelabuhan t empat merapat nya kapal – kapal sudah t ersedia dan let aknya cukup dekat .

4. Tenaga kerja

Tenaga kerja unt uk pabrik dapat dipenuhi dengan m udah dari daerah Cilegon dan sekit arnya. Daerah t ersebut memiliki kepadat an penduduk yang t inggi sehingga merupakan sumber t enaga kerja yang pot ensial.

5. Kebijakan pemerintah

Cilegon merupakan kaw asan indust ri t erpadu sehingga pajak, pengolahan limbah, perlindungan t erhadap banjir, pengadaan energi t elah diperhit ungkan dan t ersedia. Disamping it u dengan dit erapkannya ot onomi daerah dan dit et apkannya Bant en sebagai propinsi baru maka invest asi akan sangat mendapat kan dukungan dari pemerint ah set empat .

6. Kemasyarakatan

(11)

1.4 TINJAUAN PUSTAKA

1.4.1 M acam – macam Proses

1.4.1.1. Proses Khlorinasi Langsung

Et hylene direaksikan dengan chlorine dengan reaksi sebagai berikut :

C2H4(g) + Cl2(g) C2H4Cl2(g)

H

r

180 kJ

/

mol

0





Reaksi ini bersifat endot ermis dan dapat dilakukan baik pada fase gas maupun fase cair.

a.Reaksi fase gas ( High Temperat ure )

Et hylene dan chlorine direaksikan dalam reakt or fixed bed mult itube dengan kat alis FeCl2 at au alumina. Reaksi berlangsung pada t ekanan 1-3 at m dengan suhu 85-200 oC. Set elah keluar dari reakt or dikondensasikan dalam kondensor kemudian dipisahkan ant ara komponen cair produk dengan komponen uap dalam separat or. Komponen cair berupa produk et hylene dichloride (EDC) masuk kolom dist ilasi unt uk mendapat kan t ingkat kemurnian t ert ent u.

b.Reaksi fase cair ( Low Temperat ure )

Et hylene dan chlorine direaksikan secara langsung dalam solvent et hylene dichloride (EDC) it u sendiri dengan kat alis FeCl2. Reaksi berjalan pada suhu 40-70 oC. Dari reakt or, cairan didinginkan dan

et hylene dichloride dipisahkan unt uk dimurnikan lagi.

(Fait h & Keyes, 1957)

Konversi yang diperoleh 94% t erhadap et hylen dan yield 94,5%.

Reaksi samping yang t erbent uk :

(12)

ClCH2CH2Cl(g) + 2 Cl2(g)



ClCH=CCl2(g) + 3 HCl(g)

Et hylene Dichloride 1,1,2- Trichloroethene



Cl2C=CCl2(g) + 4 HCl(g)

Et hylene Dichloride 1,1,2,2-Tet rachloroet hene

CH2Cl2(g) + Cl2(g)



CHCl3(g) + HCl

Chloroform

ClCH2CH2Cl(g) + 2 Cl2



ClCH=CCl2(g) + 3 HCl(g)

Et hylene Dichloride Trichloroet hene



CCl4(g) + 4 HCl(g) Et hylene Dichloride

Carbon Tet rachloride

Kelemahan dari proses klorinasi langsung adalah konversinya rendah dan banyak t erbent uk reaksi samping sehingga proses pemurniannya lebih komplek.

(M c. Ket t a, 1978)

1.4.1.2. Proses Oxychlorinasi

Proses oxychlorinasi dimana bahan bakunya yait u et hylene, HCl dan oksigen yang semuanya dalam fase gas.

Reaksi yang t erjadi :

C2H4(g) + 2HCl(g) + ½ O2(g) C2H4Cl2(g) + H2O(g)



H

_r0





239 ,

32 kJ

/

mol

(13)

Reaksi samping :

Reaksi dijalankan pada fase gas pada suhu 220 – 225



C dengan kat alis yang digunakan adalah CuCl2. Konversi et hylene mencapai 96 - 99%, dan yield ethylene dichloride 94 – 99%. Reakt or yang digunakan fixed bed at au fluidized bed React or.

(M c. Ket t a, 1978)

Terdapat 2 t ype proses oxychlorinasi : fixed bed dan fluid bed oxychlorinat ion.

(14)

(US. Pat ent : 4,446,249)

Proses Klorinasi langsung menghasilkan produk samping lebih banyak dari pada proses lainnya.

Tabel 1.3 Kelebihan dan Kekurangan Fixed Bed Oxychlorinat ion dan Fluidized Bed Oxychlorinat ion :

Fluid Bed Oxychlorination

Fixed Bed Oxychlorination

1.Konversi

ethylene

99,7% dan

yield

ethylene dichloride

98,6%.

2.Kontak antara butir katalisator

dengan gas lebih baik, sehingga

menyebabkan konversi lebih besar

3.Perpindahan panas antara gas dan

butir katalisator dengan dinding

katalisator sangat baik

1.Konversi

ethylene

98,9% dan

yield

ethylene dichloride

95,5%.

2.Perpindahan panasnya kurang baik,

sehingga transfer panas atau suhu

proses pembuat an et hylene dichloride.

(15)

Dalam indust ri, et hylene dichloride digunakan sebagai bahan baku pembuat an vinyl chloride

monomer (VCM ), dimana VCM merupakan bahan baku pembuat an polyvinyl chloride (PVC). Selain it u

et hylene dichloride juga digunakan sebagai :

1. Bahan baku dalam pembuat an solvent unt uk minyak, lilin dan coat ing remover ant ara lain:



Trichloroet hane digunakan unt uk membersihkan met al



Trichloroet hylene digunakan unt uk pembuat an minyak nabat i dan sebagai penambah

rasa pada makanan.



perchloro et hylene digunakan sebagai bahan int ermediet pembuat an refrigerant ant ara

lain HCF-134a

2. Bahan int ermediet pembuat an



vinylidene chloride unt uk bahan pembuat an semi kondukt or unt uk memurnikan silikon

dioxide (SiO)

3. Komponen TEL yang dicampur dalam cairan ant i knock 4. Kat alis dalam pembuat an hexachlorophene.

(ht t p:/ / w w w .speclab.com/ compound/ c107062)

1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia

(16)

1. Ethylene (C2H4)

Sifat fisis ethylene

:



Rumus molekul : H2C



CH2



Berat molekul : 28,05



Wujud : gas t idak berw arna



Normal boiling point , oC : -103,71



Temperat ur krit is,



C : 9,2



Tekanan krit is, M Pa : 5.042

(Kirk Ot hmer, 1987)

Sifat kimia ethylene :

Rumus kimia et hylene adalah CH2=CH2, merupakan hidrokarbon t ak jenuh yang paling sederhana. Adanya ikat an rangkap ini menyebabkan molekul et hylene menjadi sangat reakt if, dapat mengalami adisi, polimerisasi maupun oksidasi unt uk membuat produk – produk t urunan lainnya.



Polimerisasi

Ethylene

dapat bergabung dengan

ethylene

lain membentuk molekul yang lebih besar

(polimer) dengan cara memutuskan ikatan rangkapnya. Molekul polimer bisa terdiri dari

1.000-6.000.000 atau lebih molekul

ethylene

.

Untuk memproduksi

polyethylene

digunakan bahan baku

ethylene

dengan kemurnian

yang tinggi.

(17)

H2



C=C



H2 + H



H



H



CH2



CH2



H

Reaksi ini juga dapat dijalankan pada suhu kamar dengan kat alis plat ina at au paladium.



Oksidasi

Reaksi oksidasi

ethylene

dapat menghasilkan

ethylene okside

atau

ethylene glykol

yang

banyak digunakan sebagai antifreeze maupun dalam produksi

poliester

, filamen, fiber dan film.

O

CH2=CH2 + ½ O2



CH2



CH2

Et hylene juga dapat dioksidasi dengan asam aset at dan O2 membent uk vinyl aset at dengan kat alis paladium maupun aluminium pada t emperat ur 175-200



C dan t ekanan 0,4-0,1 M Pa.

CH2=CH2 + CH3COOH + ½ O2



CH=CHOCOCH3 + H2O

Dengan yield 91-95% vinyl asetat didasarkan pada et hylene.



Alkilasi

Reaksi alkilasi Friedel Craft sangat efekt if unt uk mereaksikan et hylene dengan benzene unt uk menghasilkan produk et hylbenzene dengan menggunkan kat alis AlCl3. Secara konvensional t emperat ur yang digunakan adalah 100



C.

(18)

Et hylene juga dapat dialkilasi dengan hidrokarbon parafin, misalnya isobut ane menghasilkan

2,3 dimet hyl but ane.

(CH3)2CH2 + CH2=CH2



(CH3)2CHCH(CH2)2



Hidrasi

Ethylene

juga dapat direaksikan membentuk

ethanol

dengan cara hidrasi. Pembentukan

ethanol dilakukan dengan jalan mengkompresi

ethylene

sampai tekanan 1 MPa, dicampur dengan

air kemudian dipanaskan sampai suhu reaksi 250-300C. Reaksi ini berlangsung dengan bantuan

katalis

phosphoriacid

.

CH2=CH2 + H2O



CH3CH2OH



Halogenasi

Produk int ermediat e yang paling pent ing dalam pet rokimia yang diproduksi oleh reaksi halogenasi dari et hylene adalah et hylene dichloride. Et hylene dichloride dapat dibuat dengan reaksi klorinasi langsung dari clorine dan et hylene. Juga dapat dengan reaksi oxychlorinasi dari HCl, et hylene, dan udara at au oksigen. Klorinasi dapat t erjadi pada fase cair at au gas t erhadap et hylene dengan kat alis FeCl2, AlCl3 dan CuCl2 pada suhu 40-140



C dan t ekanan 0,1-0,5 M Pa

(19)

Sedangkan unt uk reaksi oxychlorinasi t erjadi pada fase gas dengan kat alis cupric chloride

dengan suhu 170-340



C dan t ekanan 0,4-0,6 M Pa dalam reakt or fluidized bed. Proses ini lebih efisien karena dapat bergabung dengan vinyl chloride monomer (VCM ) sehingga HCl dapat diperoleh dari reaksi cracking et hylene dichloride menjadi vinyl chloride monomer (VCM .)

CH2=CH2 + 2 HCl + ½ O2



ClCH2CH2Cl + H2O

(M c. Ket t a, 1978)

2. Hidrochloric Acid (HCl)

Sifat fisis HCl :



Berat molekul, gr/ mole : 36,47



Wujud : gas t idak berw arna



M elt ing point, oC : -111



Normal boiling point,



C : -85





C : 55,72



Tekanan krit is, at m : 81,6

(Kirk Ot hmer,1987)

Sifat kimia HCl :

(20)



Oxychlorinasi

Yait u proses klorinasi yang menggunakan HCl sebagai sumber chlorine dengan oksigen sebagai oksidat or. Biasa dipakai dalam pembuat an monochlor benzene, chloromet hane, sert a et hylene dichloride.

C2H4 + 2 HCl + ½ O2



C2H4Cl2 + H2O

3. Oksigen (O

2

)

Sifat fisis Oksigen :

 Rumus M olekul : O2



Berat molekul, gr/ mole : 32



Wujud : Gas t idak berbau



Tit ik leleh, oC : -214,8



Tit ik didih, oC : -183



Tekanan krit is, K : 154,6



Tekanan krit is, at m : 49,8

(Kirk Ot hmer,1987)

Sifat kimia oksigen :



Oksigen bereaksi dengan semua unsur kecuali He, Ne, Ar.



Unt uk reaksi dengan unsur – unsur t ert ent u seperti logam alkali, rubidium dan cesium jika suhu

(21)



Unt uk beberapa mat erial yang akan direaksikan dengan O2, harus dipanaskan t erlebih dahulu

sampai pada suhu t ert ent u unt uk pembakaran aw al.



Jika direaksikan dengan bahan bakar sepert i petroleum oil, nat ural gas, at au bat ubara akan

dihasilkan panas, CO2 dan H2O sert a residu dari udara.



Pada suhu yang lebih rendah, dengan adanya kat alis, O2 dapat bereaksi dengan senyawa organik

menghasilkan oxygenat ed hidrokarbon.

1.4.3.2. Produk

1. Ethylene Dichloride (C2H4Cl2)

Et hylene dichloride pada suhu kamar berw ujud cairan t idak berw arna memiliki bau menyerupai

chloroform, sedikit larut dalam air dan larut dalam pelarut organik dan alkohol, et er, st abil pada t emperat ur kamar, pada t emperat ur diat as 340



C akan t erdekomposisi menghasilkan vinyl chloride monomer (VCM .) dan asam klorida sert a sedikit aset ilen. Pada t emperat ur kamar dan kering bersifat t idak korosif, namun dalam keadaan basah pada t emperat ur t inggi akan mengkorosi besi.

Sifat Fisis Ethylene Dichloride :



Rumus molekul : ClH2C=CH2Cl



Berat molekul, gr/ mole : 98,96



Wujud : cair t idak berw arna



Normal boiling point,



C : 83,7



Tit ik beku 1 at m,



C : -35,66

(22)





C : 290



Tekanan krit is, M Pa : 5,36

( Kirk Othmer, 1987)

Sifat Kimia Ethylene Dichloride :



Pirolisis at au dekomposisi

Pirolisis et hylene dichloride pada range t emperat ur 340-515



C menghasilkan vinyl chloride, HCl dan sedikit aset ilen, dekomposisi dipercepat dengan adanya clorine, bromin, bromo chloro met hane at au carbon t et ra chloride

ClCH2CH2Cl



CH2CHCl + HCl



Hidrolisis

Pemanasan et hylene dichloride dengan excess air pada 60



C dalam nit rogen bebas menghasilkan HCl. Hidrolisis pada 175



C, t ekanan 1,5 M Pa dengan kat alis akan menghasilkan

et hylene glikol

ClCH2CH2Cl + 2 NaOH



HOCH2CH2OH + NaCl

(23)

Pada t emperat ur kira – kira 800



C dengan jumlah chlorine excess 5-10% akan membent uk

perchloroet hylene dan carbon t et rachlorida

3 ClCH2CH2Cl + 9 Cl2



2 ClC=CCl + 2 CCl4 + 12 HCl



Reaksi dengan pirolisis menghasilkan polysulfit e polimer

Reaksi yang terjadi :

n ClCH2CH2Cl + n NaSx



(CH2CH2Sx) + 2n NaCl



Reaksi dengan amoniak unt uk membent uk et hylene diamina at au polyamines

Reaksi yang terjadi :

ClCH2CH2Cl + 4 NH4OH



H2NCH2NH2 + 2 NH4Cl + 4 H2O



Bereaksi dengan garam organik unt uk membent uk est er.

CH2Cl O





CH2Cl + 2 Na



OC



CH3



CH2O



C



CH3 + 2 NaCl



CH



OCH3

(24)

OH



Bereaksi dengan alkohol dan met al oksida unt uk menghasilkan est er.



Bereaksi dengan sodium cyanida unt uk membent uk et hylene glikol. Penggunaan kondisi yang t epat

harus diperhat ikan unt uk mencegah t erjadinya dehydroklorinasi.

ClCH2CH2Cl + 2 NaCN



NCCH2CH2CN + 2 NaCl



Terjadi hidrolisa dengan larut an basa membent uk et hylene glikol. Penggunaan kondisi yang t epat

unt uk mecegah dehidroklorinasi.

Reaksi yang terjadi :

ClCH2CH2Cl + 2 Na OH



NHCCH2CH2OH + NaCl

1.4.4 Tinjauan reaksi secara umum

Dalam pembent ukan et hylene dichloride proses Oxychlorinasi ini, reaksi yang t erjadi adalah sebagai berikut :

C2H4(g) + 2HCl(g) + ½ O2(g) C2H4Cl2(g) + H2O(g)



H

_r0





239 ,

32 kJ

/

mol

Et hylene bersama-sama dengan HCl dan O2 at au udara diumpankan ke fluidized bed reactor

dalam fase gas dengan cupric chloride sebagai kat alis dan Al2O3 sebagai carrier clay. Suhu operasi

CuCl2

(25)

reakt or 220 - 225



C dengan t ekanan 2 - 4 bar. Reaksi yang t erjadi sangat eksot ermis sehingga perlu adanya pendinginan unt uk menjaga kondisi operasi.

Unt uk mendapat kan konversi yang baik pada proses oxychlorinasi ini, diperlukan kont rol suhu yang baik. Pada suhu rendah menyebabkan konversi yang rendah. Suhu yang t inggi dapat mengurangi akt ivit as kat alis, melelehkan cupric sehingga chloride yang ada t erlepas bebas. Et hylene dichloride yang dihasilkan masih mengandung impurit as sehingga perlu dimurnikan t erlebih dahulu. Konversi et hylene

mencapai 99,7%.

BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku

1. Ethylene (C2H4)



Bent uk : gas (33 oC, 36 at m)



Warna : bening / jernih



Bau : w angi t ajam



Kemurnian : min. 98,5 % berat

(26)

M et hane : max 1 % berat

Et hane : max 0,5 % berat

2. Hidrochloric Acid (HCl)



Bent uk : Cair (35 oC, 6 M pa = 59,2 at m )



Bau : t ajam menyesakkan



Kemurnian : min. 99,8 % berat



Impurit as :

H2O : max. 0,2 % berat

3. Udara



Bent uk : gas ( 30 oC, 1 at m )



Komposisi :

O

2

: 21 % mol

N2 : 79 % mol

2.1.2 Spesifikasi Bahan Pembantu (CuCl2)



Jenis : kat alis dengan penyangga alumina



Bent uk : microspherical



Avg Diamet er : 80 - 100 mikron



Porosit as : 0,6

(27)



Bulk Densit y : 3,075 gr/ cm3

2.1.3 Spesifikasi Produk Ethylene Dichloride (C2H4Cl2)



Bent uk : cair, pada kondisi P = 1 at m & T = 30 oC



Warna : bening / jernih



Bau : t ajam merangsang



Kemurnian : min 99,94 % berat



Impurit as :

H2O : maks. 0,06 % berat

2.2 Konsep Proses

2.2.1 Dasar Reaksi

Et hylene dichloride ( EDC ) dihasilkan dari et hylene, HCl, dan oksigen menurut persamaan reaksi

sebagai berikut :

C2H4 (g) + 2HCl (g) + ½ O2 (g) C2H4Cl2 (g) + H2O(g)

H

r

239 ,

32 kJ

/

mol

0

_

_



2.2.2 Pemakaian Katalis

CuCl2

(28)

Fungsi pemakaian kat alis adalah unt uk mengarahkan reaksi ke produk yang diinginkan. Pada reaksi pembent ukan et hylene dichloride dari bahan baku et hylene, HCl dan oksigen menggunakan kat alis CuCl2 dengan carrier clay Al2O3. CuCl2 akan lebih akt if pada suhu 77-357 oC dan t ekanan 1 at m. Pada suhu kurang dari 77 oC kat alis belum akt if, sedangkan pada suhu diat as 350 oC kat alis akan membebaskan radikal chlorine.

2.2.3 M ekanisme Reaksi

Reaksi dari HCl, et hylene dan oksigen dengan bant uan kat alis CuCl2 menghasilkan et hylene

dichloride, air, dan panas. HCl bereaksi dengan oksigen unt uk melepaskan chlorine yang dapat bereaksi

dengan et hylene menghasilkan et hylene dichloride.

Reaksi yang t erjadi adalah sebagai berikut :

1. C2H4 + 2 CuCl2 C2H4Cl2 + 2 CuCl

2. 2 CuCl + 2 HCl + ½ O2 2 CuCl2 + H2O

(Carruba and Spencer , 1970)

Sehingga secara keseluruhan reaksi yang berlangsung dalam reakt or adalah :

(29)

2.2.4 Kondisi Operasi

Kondisi operasi pada perancangan pabrik et hylene dichloride ini adalah sebagai berikut :

Temperat ur : 200 - 225 oC

Tekanan : 2 - 4 bar

Perbandingan mol C2H4 : HCl : O2 = 1 : 2,0 : 0,60

Kat alis : CuCl2 dengan penyangga alumina

Fase reaksi : gas - padat

Sifat reaksi : irreversibel eksot ermis

Konversi : 99,7 % at as dasar et hylene

Selekt ivit as EDC : 98,6 %

(US.Pat ent , 4.446,249)

2.2.5 Tinjauan Thermodinamika

Reaksi pembent ukan et hylene dichloride adalah sebagai berikut :

C2H4 (g) + 2 HCl (g) + ½ O2 (g)



C2H4Cl2 (g) + H2O (g)

(30)

(31)

sehingga didapat kan :



G reaksi = (



Gfo C2H4Cl2+



Gfo H2O) - (



Gfo C2H4 + 2.



Gfo HCl + 0,5.



Gfo O2)

= ( - 73,9+ (-228,59) ) - ( 68,24 + 2.(-95,3) + 0,5.0 )

= - 180,13 kJ/ mol



Go = - RT lnK

Pada keadaan st andard 298 K :

K = e(-G/ RT) = e(180,13/ 0.008314x298)

K = 3.758 . 1031

Dari perhit ungan diat as, diperoleh harga konst ant a keset imbangan pada t emperat ur 298 K adalah 3,758 . 1031.Pada t emperat ur operasi 220 oC ( 493 K ), harga K dihit ung dengan persamaan :

ln ( K / K1 ) = - (



Hr0 / R ) ( 1/ T - 1/ T1 )

ln ( K/ 3,758 . 1031 ) = - ( -239,32/ 0.008314 ) ( 1/ 493 - 1/ 298 )

K = 9,7 . 1014

M aka harga K pada kondisi operasi adalah 9,7.1014 kal/ mol. Karena harga konst ant a keset imbangan besar, maka reaksi pembent ukan et hylene dichloride ini berlangsung searah ( irreversible

) dan spont an.

2.2.6 Tinjauan Kinetika

(32)

Dari persamaan di at as dapat dilihat bahw a semakin t inggi suhu maka harga konst ant a kecepat an reaksi semakin besar sehingga reaksi pembent ukan et hylene dichloride semakin cepat .

2.3. Diagram Alir Proses dan Langkah Proses

2.3.1. Diagram Alir Kualitatif

Diagram alir kualit at if dapat dilihat pada gambar 2.1

2.3.2. Diagram Alir Kuantitatif

Diagram alir kuant it at if dapat dilihat pada gambar 2.2

2.3.3. Diagram Alir Proses

(33)

2.3.4. Langkah Proses

Proses pembuat an et hylene dichloride dari bahan baku et hylene, HCl, dan udara ( O2 ) dengan proses oxychlorinat ion t erdiri at as beberapa unit proses :

1. unit persiapan bahan baku

2. unit reaksi pembent ukan et hylene dichloride

(34)

(35)

(36)

(37)

2.3.4.1. Unit Persiapan Bahan Baku

a. Unit Ethylene

Et hylene dalam fase gas diperoleh dari PT. Chandra Asri Cilegon disalurkan melalui pipa pada suhu 33 oC dan t ekanan 36 at m. Agar Kondisi et hylene sesuai dengan kondisi operasi dalam reakt or (R-01), maka et hylene diexpansikan sehingga t ekanannya t urun sampai 3,9 at m, kemudian et hylene

dipanaskan dalam Heat Exchanger (HE-01) sampai suhu 225 oC, kemudian et hylene diumpankan kedalam reakt or (R-01).

b. Unit HCl

(38)

belum t eruapkan. Fase cair di recycle , sedangkan fase uap dipanaskan dalam Heat Exchanger (HE-02) agar kondisi HCl sesuai dengan kondisi operasi dalam reakt or sampai suhu 225 oC, kemudian HCl diumpankan kedalam reakt or (R-01).

c. Unit Udara

Udara disaring t erlebih dahulu dengan menggunakan filt er (FL-01) unt uk menghilangkan debu dan pengot or lain yang ada di dalam udara, kemudian menaikkan t ekanannya sampai 3,9 at m menggunakan kompresor (CO-01). Agar kondisinya sesuai dengan kondisi operasi direakt or, maka udara dipanaskan dalam Heat Exchanger (HE-03) sampai suhu 225oC, kemudian udara di umpankan kedalam reakt or (R-01).

2.3.4.2. Unit Reaksi Pembentukan Produk

Reaksi pembent ukan et hylene dichloride berlangsung dalam Fluidized Bed React or (R-01) dengan menggunakan kat alis CuCl2. Gas-gas dari unit persiapan bahan baku dengan flow rat e t ert ent u diumpankan ke dalam reakt or (R-01), dimana di dalam reakt or (R-01) t ersebut t erjadi reaksi ant ara

et hylene, HCl, dan O2 dari udara membent uk et hylene dichloride. Reakt or (R-01) beroperasi pada suhu

225 oC dan t ekanan 3,9 at m. Reaksi dalam reakt or (R-01) berjalan secara eksot ermis sehingga unt uk menjaga suhu operasi diperlukan pendingin. Pendingin masuk ke dalam reakt or (R-01) melalui koil-koil pendingin yang t erdapat didalam reakt or (R-01).

Produk et hylene dichloride yang dihasilkan keluar melalui bagian at as reakt or (R-01) bersama dengan air sebagai produk samping reaksi, sisa reakt an yang t idak bereaksi, CO2 dan CO yang merupakan hasil dari reaksi samping. Kemudian dilakukan proses pemurnian produk unt uk meningkat kan kemurnian produk et hylene dichloride.

(39)

Hasil keluaran reakt or (R-01) berupa et hylene dichloride yang masih bercampur dengan impurit as gas lain. Gas keluaran reakt or ini didinginkan secara mendadak dalam quencher (QC-01), dimana sebelumnya gas t ersebut dilew at kan ke dalam siklon (CY-01) t erlebih dahulu unt uk menangkap kat alis yang t erikut .

Sebagian besar air dan HCl akan mengembun di quencher (QC-01) dan dialirkan ke unit pengolahan limbah cair. Gas hasil at as quencher (QC-01) diumpankan ke dalam kondensor parsial (CP-01) unt uk memisahkan H2O dan et hylene dichloride dari impurit as gas non condensable. Cairan hasil kondensasi dialirkan ke decant er (DE-01) unt uk memisahkan et hylene dichloride dan air.

(40)

2.4.Neraca M assa dan Neraca Panas

Produk = Et hylene Dichloride 99,94%

Kapasit as perancangan = 100.000 t on/ t ahun

Wakt u operasi pabrik = 330 hari/ t ahun

Kapasit as perancangan per jam =

24jam/hari

hun

330hari/ta

1000kg/ton

/tahun

100.000ton



= 12.626,263 kg/ jam

2.4.1. Neraca M assa

2.4.1.1.Neraca M assa Tiap Alat

a. Neraca M assa di sekitar Reaktor (R-01)

Tabel 2.1 Neraca M assa di sekit ar Reakt or (R-01)

Komponen

Input (kg/ jam) Output (kg/ jam)

(41)

C2H4 3.647,582 10,943

CH4 37,031

C2H6 18,516

HCl 9.481,061 160,784

H2O 0,240 2.484,663

EDC 12.648,473

CO 50,833

CO2 235,655

Oxygen 2.496,385 89,464

N2 8.221,375 8.221,375

Sub Tot al 3.703,129 9.481,301 10.717,760

Total 23.902,190 23.902,190

b. Neraca M assa di sekitar Quencher (QC-01)

Tabel 2.2 Neraca M assa di sekit ar Quencher (QC-01)

Komponen

Arus 4 Arus 12 Arus 5 Arus 6 Arus 7

(42)

CH4

C2H6

HCl 160,784 1,608 159,176

H2O 2.484,663 2.464,238 57.410,824 2.484,663 59.875,062

EDC 12.648,473 19,960 12.648,473 19,960

CO 50,833 50,833

CO2 235,655 235,655

Oxygen 89,464 89,464

N2 8.221,375 8.221,375

Sub Tot al 23.902,190 2.484,198 57.410,824 23.743,014 60.054,198

(43)

c. Neraca M assa di sekitar Kondensor Parsial (PC-01)

Tabel 2.3 Neraca M assa di sekit ar Kondensor Parsial (PC-01)

Komponen

Arus 6 Arus 8 (gas) Arus 8 (cair)

C2H4 10,943 10,943

CH4

C2H6

HCl 1,608 1,608

H2O 2.484,663 0,190 2.484,473

EDC 12.648,473 1,584 12.646,889

CO 50,833 50,833

CO2 235,655 235,655

Oxygen 89,464 89,464

N2 8.221,375 8.221,375

Sub Tot al 8.611,652 15.131,362

(44)

d. Neraca M assa di sekitar Separator (SP-02)

Tabel 2.4 Neraca M assa di sekit ar Separat or (SP-01)

Komponen

Arus 8 (gas) Arus 8 (cair) Arus 9 Arus 10

C2H4 10,943 10,943

CH4

C2H6

HCl 1,608 1,608

H2O 0,190 2.484,473 0,190 2.484,473

EDC 1,584 12.646,889 1,584 12.646,889

CO 50,833 50,833

(45)

Oxygen 89,464 89,464

N2 8.221,375 8.221,375

Sub Tot al 8.611,652 15.131,362 8.611,652 15.131,362

Total 23.743,014 23.743,014

e. Neraca M assa di sekitar Pendingin (CL-01)

Tabel 2.5 Neraca M assa di sekit ar Pendingin (CL-01)

Komponen

Arus 10 Arus 11

H2O 2.484,473 2.484,473

(46)

Total 15.131,362 15.131,362

f. Neraca M assa di sekitar Decanter (DE - 01)

Tabel 2.6 Neraca M assa di sekit ar Decant er (DE-01)

g. Neraca M assa di sekitar Quencher (QC-01), Separator (SP-02), dan Decanter (DE-01) Tabel 2.7 Neraca M assa di sekit ar Quencher (QC-01), Separat or (SP-02) dan Decant er (DE-01)

Komponen

Arus 11 Arus 12 Arus 13

H2O 2.484,473 2.464,238 20,235

EDC 12.646,889 19,960 12.626,929

Sub Tot al 2.484,198 12.647,164

(47)

Komponen

Arus 4 Arus 5 Arus 7 Arus 9 Arus 13

C2H4 10,943 10,943

CH4

C2H6

HCl 160,784 159,176 1,608

H2O 2.484,663 57.410,824 59.875,062 0,190 20,235

EDC 12.648,473 19,960 1,584 12.626,929

CO 50,833 50,833

CO2 235,655 235,655

Oxygen 89,464 89,464

N2 8.221,375 8.221,375

Sub Tot al 23.902,190 57.410,824 60.054,198 8.611,652 12.647,164

(48)

h. Neraca M assa di sekitar Pemanas (HE-04)

Tabel 2.8 Neraca M assa di sekit ar Pemanas (HE-04)

Komponen

Arus 13 Arus 14

H2O 20,235 20,235

EDC 12.626,929 12.626,929

Total 12.647,164 12.647,164

i. Neraca M assa di sekitar M enara Distilasi (D-01)

Tabel 2.9 Neraca M assa di sekit ar M enara Dit ilasi (D-01)

Komponen

Arus 14 Arus 15 Arus 16

H2O 20,235 7,580 12,655

EDC 12.626,929 12.626,263 0,666

Sub Tot al 12.633,843 13,321

(49)

2.4.1.2.Neraca M assa Total

Tabel 2.10 Neraca M assa Tot al

Komponen

Arus 1 Arus 2 Arus 3 Arus 5 Arus 7 Arus 9 Arus 15 Arus 16

2H4 3.647,582 10,943

CH4 37,031

2H6 18,516

HCl 9.481,061 159,176 1,608

2O 0,240 57.410,824 59.875,062 0,190 7,580 12,655

EDC 19,960 1,584 12.626,263 0,666

(50)

CO2 235,655

Oxygen 2.496,385 89,464

2 8.221,375 8.221,375

Sub Tot al 3.703,129 9.481,301 10.717,760 57.410,824 60.054,198 8.611,652 12.633,843 13,321

Total 81.313.014 81.313.014

2.4.2. Neraca Panas

Suhu referensi = 25oC

Basis perhit ungan = 1 jam operasi

(51)

2.4.2.1.Neraca Panas Tiap Alat

a. Neraca Panas di sekitar Pemanas (HE-01)

Tabel 2.11 Neraca Panas di Sekit ar Pemanas (HE-01)

Arus Input (kJ/ jam) Output (kJ/ jam)

H arus1 130.537,836

H arus 2 1.385.935,912

Q yang dit ambahkan -1.516.473,748

Total -1.385.935,912 1.385.935,912

b. Neraca Panas di Sekitar Pemanas (HE-02)

H arus 3 434.063,866

H arus 4 1.517.986,807

(52)

c. Neraca Panas di Sekitar Pemanas (HE-03)

H arus 5 -1.597.201,741

H arus 6 2.189.999,236

Q yang dit ambahkan -592.797,495

Total -2.189.999,236 2.189.999,236

d. Neraca Panas di Sekitar Reaktor (R-01)

Tabel 2.14 Neraca Panas di Sekit ar Reakt or (R-01)

H arus 2 -1.385.935,912

H arus 4 -1.517.986,807

H arus 6 -2.189.999,236



H reaksi -10.671.414,922

H arus 7 5.136.307,490

(53)

Total -15.765.336,877 15.765.336,877

e. Neraca Panas di sekitar Quencher (QC-01)

Tabel 2.15 Neraca Panas di sekit ar Quencher (QC-01)

H arus 7 -5.136.307,490

H arus 8 2.105.739,534

H arus 9 -103.460,270

H arus 10 343.133,536

λ

22.108,446

Q 2.768.786,245

Total -5.217.659,315 5.217.659,315

(54)

Tabel 2.16 Neraca Panas di sekit ar Kondensor Parsial (CP-01)

H arus 8 -2.105.739,534

H arus 11 2.671.777,918

λ

-9.598.966,695

Q yang diserap air pendingin 9.032.928,311

Total -11.704.706,229 11.704.706,229

g. Neraca Panas di sekitar Separator (SP-02)

Tabel 2.17 Neraca Panas di sekit ar Separat or (SP-02)

H arus 11 -2.671.777,918

H arus 12 653.076,631

(55)

h. Neraca Panas di sekitar Pendingin (CL-01)

Tabel 2.18 Neraca Panas di sekit ar Pendingin (CL-01)

H arus 13 -2.018.701,287

H arus 14 269.564,758

Q yang diserap air pendingin 1.749.136,529

Total -269.564,758 269.564,758

i. Neraca Panas di sekitar Decanter (DE-01)

Tabel 2.19 Neraca Panas di sekit ar Decant er (DE-01)

H arus 9 103.460,270

(56)

H arus14 -269.564,758

H arus 15 166.104,487

Total -269.564,758 269.564,758

j. Neraca Panas di sekitar Pemanas (HE-04)

Tabel 2.20 Neraca Panas di sekit ar Pemanas (HE-04)

H arus 15 -166.104,487

H arus 16 1.901.043,888

Total -1.901.043,888 1.901.043,888

k. Neraca Panas di sekitar Kondensor Total (CT-01)

Tabel 2.21 Neraca Panas di sekit ar Kondensor Tot al (CT-01)

HL -2.207,776

H(Lo+D) -15.439.998,664

(57)

Total -15.442.206,440 15.442.206,440

l. Neraca Panas di sekitar M enara Distilasi (D-01)

Tabel 2.22 Neraca Panas di sekit ar M enara Dist ilasi (D-01)

H arus 16 1.901.043,888

H arus 17 1.873.732,120

H arus 18 6.516,265

Qc 15.442.206,440

(58)

m. Neraca Panas di sekitar Pendingin (CL-02)

Tabel 2.23 Neraca Panas di sekit ar Pendingin (CL-02)

Total 17.322.454,825 17.322.454,825

Panas Input (kJ/ jam) Output (kJ/ jam)

H arus 19 -1.873.732,120

H arus 20 82.551,347

Q 1.791.180,772

(59)

2.5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses

2.5.1 Tata Letak Pabrik

Tata letak pabrik adalah suatu pengaturan yang optimal dari perangkat fasilitas-fasilitas dalam pabrik, tempat kedudukan dari bagian-bagian dalam pabrik yang meliputi tempat bekerjanya karyawan, tempat terjadinya proses produksi, tempat penyimpanan bahan baku dan produk, yang ditinjau dari segi hubungan satu sama lain. Selain peralatan yang tercantum dalam “ flow engineering sheet “, beberapa bangunan fisik yang lain seperti : kantor, bengkel, poliklinik, laboratorium, kantin, pemadam kebakaran, pos keamanan/ penjagaan, dan sebagainya hendaknya ditempatkan pada bagian tersendiri, sehingga kelancaran proses tidak terganggu ditinjau dari segi lalu lintas bahan baku, barang, kontrol dan keselamat an kerja. Tata letak yang tepat sangat berpengaruh terhadap efisiensi, keselamatan dan kelancaran dari para pekerja dan keselamatan proses.

Beberapa hal yang perlu dipert imbangkan dalam penent uan t at a let ak pabrik agar t ercapai kondisi yang opt imal adalah sebagai berikut :

1. Pabrik et hylene dichloride ini adalah pabrik baru (bukan pengembangan) sehingga dalam penent uan t at a let ak t idak dibat asi oleh bangunan yang ada.

2. Perluasan pabrik dan kemungkinan penambahan bangunan

Perluasan pabrik harus diperhitungkan sejak awal supaya masalah kebutuhan tempat tidak

timbul di masa yang akan datang. Sejumlah areal khusus sudah dipersiapkan untuk areal

(60)

3. Fakt or keamanan

Faktor keamanan yang perlu diperhatikan terutama untuk bahaya kebakaran. Sumber api dan

panas dari bahan yang mudah terbakar dan meledak harus dipisahkan dalam perancangan tata

letak. Pengelompokan unit-unit proses yang satu dengan yang lain agar tidak sulit dalam

pengisolasian bahaya kebakaran yang terjadi. Penempatan alat-alat pemadam kebakaran

(hidrant) dan penampungan air yang cukup disediakan di tempat-tempat yang rawan

terjadinya kebakaran.

4. Luas area yang tersedia

Kemampuan penyediaan area dibatasi oleh harga tanah. Pemakaian tempat disesuaikan

dengan area yang tersedia. Apabila harga tanah sangat mahal, maka diperlukan efisiensi

dalam pemakaian ruang sehingga konstruksi pabrik dibuat bertingkat dan pemakaian ruang

diatur secara cermat.

5. Instalasi dan utilitas

Pemasangan dan distribusi yang baik dari gas, listrik, pemanas, pendingin dapat

mempermudah sistem kerja dan perawatannya.

Secara garis besar tata letak pabrik dapat dibagi menjadi beberapa daerah utama, yaitu :

1. Daerah administ rasi/ perkant oran, laborat orium dan ruang kont rol

Daerah administrasi merupakan daerah pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur

kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol merupakan pusat pengendalian proses,

tempat pengujian kualitas dan kuantitas bahan baku yang akan diproses dan produk yang

(61)

2. Daerah proses

Daerah ini merupakan daerah tempat alat proses diletakkan dan tempat berlangsungnya

proses.

3. Daerah pergudangan umum, bengkel dan garasi

Gudang merupakan tempat penyimpanan sementara peralatan yang mendukung

berlangsungnya proses. Bengkel merupakan tempat untuk memperbaiki peralatan pabrik

yang rusak, sedangkan garasi adalah tempat penyimpanan kendaraan operasional pabrik serta

beberapa peralatan pendukung lainnya seperti forklift, dump truck, dll

4. Daerah utilitas

Unit-unit utilitas yang mendukung berlangsungnya proses diletakkan di daerah ini.

5. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk

Bahan baku dan produk disimpan dalam tangki penyimpanan di luar unit proses.

6. Daerah pengolahan limbah

(62)

2.5.2. Tata Letak Peralatan Proses

Tat a let ak peralat an proses adalah t empat kedudukan dari alat -alat yang digunakan dalam proses produksi. Tat a let ak alat -alat proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga :

(63)



Biaya mat erial handling menjadi rendah dan menyebabkan t urunnya/ t erhindarnya pengeluaran

unt uk kapit al yang t idak pent ing. Jika t at a let ak peralat an proses sedemikian rupa sehingga urut -urut an proses produksi lancar, maka perusahaan t idak perlu unt uk membeli alat angkut yang biayanya mahal.



Karyaw an mendapat kan kepuasan kerja

Jika karyawan mendapatkan kepuasan dalam bekerja, maka akan mengakibatkan meningkatnya semangat kerja yang menyebabkan meningkatnya produktifitas kerja.

Hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan tata letak peralat an proses, yaitu :

1. Aliran bahan baku dan produk

Pengaliran bahan baku dan produk yang t epat sangat berpengaruh pada keunt ungan ekonomis yang besar dan sebagai penunjang kelancaran dan keamanan produksi. Evaluasi pipa juga harus diperhat ikan, unt t uk pipa di at as t anah perlu dipasang pada ket inggian 3 met er at au lebih, sedangkan pemasangan pipa pada permukaan t anah diat ur sedemikian rupa sehingga lalu lint as pekerja t idak t erganggu.

2. Aliran udara

Aliran udara di dalam dan di sekitar unit proses perlu diperhatikan agar akumulasi

bahan-bahan kimia berbahaya dapat dihindari sehingga keselamatan para pekerja terjamin. Arah

hembusan anginpun perlu diperhatikan.

3. Lalu lintas manusia

Dalam perancangan tata letak perlatan, perlu diperhatikan agar seluruh perlatan proses dapat

dicapai oleh para pekerja, sehingga apabila terjadi gangguan ataupun kerusakan akan mudah

(64)

4. Cahaya

Penerangan seluruh bagian pabrik harus memadai, terutama pada tempat-tempat proses yang

dimungkinkan berisiko tinggi terjadinya bahaya, perlu diberikan penerangan tambahan.

5. Jarak antar alat proses

Alat-alat proses yang memiliki suhu atau tekanan operasi tinggi, sebaiknya dipisahkan dari

alat proses lainnya, sehingga apabila terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut tidak

membahayakan alat-alat proses lainnya.

6. Pertimbanngan ekonomi

Penempatan peralatan proses pabrik diusahakan sedemikian rupa sehingga biaya operasi

dapat ditekan dan kelancaran serta keamanan produksi pabrik terjamin, sehingga dari segi

(65)

BAB III

SPESIFIKASI ALAT PROSES

3.1. Tangki Penyimpan Hidrochloric Acid (HCl)

Kode : T–01

Fungsi : M enyimpan bahan baku HCl unt uk

kebut uhan selama 30 hari

Tipe : Tangki Spherical

Kondisi Operasi : T = 35 oC

P = 6 M pa = 59,2 at m

Kondisi Penyimpanan : Cair

Kapasit as : 1.971,43 m3

Jumlah : 4

Bahan Konst ruksi : St eel SA-30 Flange

Diamet er : 15,557 m

Tebal Shell : 1,36 in = 0,035 m

(66)

3.2. Tangki Penyimpan EthyleneDichloride (EDC)

Kode : T-02

Fungsi : M enyimpan produk EDC selama 30 hari

Tipe : Silinder t egak dengan dasar dat ar (flat bot t om)

Dengan bagian at as conical roof

Kondisi Operasi : T = 30 oC

P = 1 at m

Kondisi Penyimpanan : Cair

Kapasit as : 1.814,456 m3

Jumlah : 1

Bahan Konst ruksi : St ainless St eel SS 304

Diamet er : 45 ft = 13,716 m

Tinggi t angki : 42 ft = 12,802 m

Tebal

Course 1 : 0,022 m

Course 2 : 0,022 m

Course 3 : 0,019 m

(67)

Course 4 : 0,019 m

Course 5 : 0,016 m

Course 6 : 0,016 m

Course 7 : 0,013 m

Tebal head : 1,5 in = 0,038 m

Tinggi head : 4,809 ft = 1,466 m

Tinggi t ot al : 46,809 ft = 14,267 m

3.3. Reaktor

Kode : R–01

Fungsi : Sebagai t empat berlangsungnya reaksi

Oxychlorinasi menjadi et hylenedichloride

Jenis : Fluidized Bed React or

Kondisi Operasi : T = 225oC

(68)

Bahan Konst ruksi : Plat e St eel SA – 129 Grade B

Jumlah : 1 buah

Diamet er freeboard : 3,276 m

Diamet er zona reaksi : 2,741 m

Tinggi head at as : 2,985 m

Tinggi head baw ah : 0,754 m

Tinggi zone reaksi : 5,354 m

Tinggi t ot al : 9,123 m

Tebal head : 1 in = 0,0254 m

Isolat or



Bahan : asbes



Tebal : 0,41 m = 16,09 in Pendingin



Jenis : Coil



Diamet er : 3,5 in = 0,09 m

Kat alis



Jenis : CuCl2

(69)



Diamet er : 0,01 cm

3.4. Cyclone

Kode : CY–01

Fungsi : M emisahkan part ikel kat alis yang t erikut pada

aliran gas hasil reaksi di dalam reakt or R-01

Jenis : Cenrifugal High Efficiency Cyclone

Jumlah : 1 buah

Diamet er : 1,157 m

Tinggi : 2,893 m

3.5. Quencher

Kode : QC–01

Fungsi : M endinginkan hasil at as reakt or secara cepat dan

menyerap HCl

Kondisi Operasi : T = 110,9 oC

P = 3,7 at m

Jumlah : 1 buah

(70)

Ukuran Packing : 38 mm

Bahan Konst ruksi : Carbon St eel SA–212 grade B

Diamet er : 1,6 m

Tinggi : 3,547 m

Perancangan Head

Tipe head : Torisphericaldished head

Tebal head : 0,3125 in = 0,008 m

Diamet er head : 63,617 in = 1,616 m

Perancangan Shell

Tebal shell : 0,1875 in = 0,005 m

Diamet er shell : 62,992 in = 1,6 m

3.6. Kondensor Parsial

Kode : CP–01

Fungsi : M engkondensasikan hasil at as quencher

Jenis : Shell and Tube 1-2 Horizont al Condensor

Luas t ransfer panas : 1319,136 ft2 = 122,552 m2

(71)

Fluida panas



Suhu masuk : 110,9 oC



Suhu keluar : 98,2 oC Fluida dingin



Suhu masuk : 30 oC



Suhu keluar : 55 oC

Rd perancangan : 0,0035 hr.ft2.F/ Bt u

Rd min : 0,0030 hr.ft2.F/ Bt u

UC : 71,188 BTU/ hr.Ft2.F

UD : 57,047 BTU/ hr.Ft2.F

Bahan konst ruksi



Tube : Carbon St eel



Shell : Carbon St eel

Spesifikasi Tube



Fluida : Air



Panjang : 16 ft = 4,877 m



OD : 0,75 in = 0,019 m



ID t ube : 0,652 in = 0,017 m



BWG : 18



Susunan : Triangular pit ch, PT = 1,3125 in = 0,033 m

(72)



Passes : 2



Pressure drop : 7,951 psi

Spesifikasi Shell



Fluida : Overhead QC-01



ID shell : 21,25 in = 0,54 m



Baffle space : 12 in = 0,305 m



Passes : 1



3.7. Separator HCl

Kode : SP–01

Fungsi : M enampung dan memisahkan fase gas dan cair

dari T-02

Jenis : Vert ical drum ellipt ical flanged and dished head

Kondisi Operasi : T = -32,4oC

P = 3,9 at m

Perancangan Shell

Bahan konst ruksi : Carbon St ell SA-285 A

Diamet er : 48 in = 1,219 m

Tinggi shell : 12,748 ft = 3,885 m

(73)

Perancangan Head

Bahan konst ruksi : Carbon st eel SA-285 A

Tinggi head : 0,246 m

Tebal head : 0,4375 in = 0,011 m

3.8. Separator

Kode : SP–02

Fungsi : M enampung dan memisahkan fase gas dan cair

Quencher (QC-01)

Jenis : Vert ikal drum ellipt ical flanged and dished head

Kondisi Operasi : T = 98,2 oC

P = 3,7 at m

Perancangan Shell

Bahan konst ruksi : Carbon St ell SA-285 A

Diamet er : 1,524 m

Tinggi shell : 4,807 m

Tebal shell : 0,375 in = 0,01 m

Perancangan Head

(74)

Tebal head : 0,375 in = 0,01 m

3.9. Decanter

Kode : DE-01

Fungsi : M emisahkan fase ringan yang berupa air dengan

fase berat yang berupa EDC berdasarkan

perbedaan densit as (gaya berat )

Jenis : silindder horizont al

Kondisi Operasi : T = 35oC

P = 3,7 at m

Diamet er : 1,3 m

Tebal shell : 0,1875 in = 0,005 m

Tebal head : 0,25 in = 0,006 m

Tinggi decant er : 1,3 m

Panjang decant er : 4,442 m

3.10. M enara Distilasi

(75)

Fungsi : M emisahkan produk EDC dari air

Jenis : Tray Tow er

Bahan konst ruksi : Plat e st eel SA 129 grade B

Jumlah plat e akt ual : 74 plat e

Seksi At as M enara

Diamet er : 2,459 m

Tebal shell : 0,438 in = 0,011 m

Tebal head : 0,438 in = 0,011 m

Tray spacing : 0,30 m

Seksi Baw ah M enara

Diamet er : 1,394 m

Tebal shell : 0,438 in = 0,011 m

Tebal head : 0,438 in = 0,011 m

Tray spacing : 0,30 m

Tinggi menara : 38,483 m

(76)

Kondisi Operasi



Dist ilat : 131,5 oC (uap jenuh) ; P = 3,6 at m



Feed : 132,6 oC (cair jenuh) ; P = 3,7 at m



Bot t om : 145,5 oC (cair jenuh) ; P = 4,1 at m

3.11. Reboiler

Kode : RB – 01

Fungsi : M enguapkan sebagian hasil baw ah D – 01

Jenis : Ket t le Reboiler

Luas t ransfer panas : 1.499,465 ft2 = 139,305 m2

Beban panas : 14.626.476,01 Bt u/ jam

Jumlah : 1 buah

Fluida panas



Suhu masuk : 250 oC



Suhu keluar : 250 oC

(77)



Suhu masuk : 145,5 oC



Suhu keluar : 145,5 oC

UC : 128,333 Bt u/ hr.ft2.F

UD : 90,445 Bt u/ hr.ft2.F

Bahan konst ruksi



Tube : Carbon St eel SA 283 grade C



Shell : Carbon St ell SA 283 grade C

Spesifikasi Tube



Fluida : Sat urat ed St eam



Panjang : 16 ft = 4,877 m



OD t ube : 1 in = 0,025 m



ID t ube : 0,834 in = 0,021 m



BWG : 14



Susunan : Triangular Pit ch, PT = 1,25 in = 0,032 m



Jumlah t ube : 376



Passes : 2



(78)



Fluida : Fluida dingin (EDC + air)



OD shell : 1 in = 0,025 m



ID shell : 29 in = 0,737 m



Baffle space : 7 in = 0,178 m



passes : 1



3.12. Accumulator

Kode : AC – 01

Fungsi : M enampung sement ara kondensat dari D-01

Jenis : Horisont al drum dengan t orispherical heaad

Bahan konst ruksi : Carbon st eel SA 285 grade A

Kondisi : T = 131,4 oC

P = 3,6 at m

Jumlah : 1 buah

Kapasit as : 3,94 m3

Diamet er : 2,418 m

(79)

Tinggi head : 31,727 in = 0,806 m

Tebal shell : 0,446 in = 0,011 m

Tebal head : 0,625 in = 0,016 m

3.13. Pemanas - 01

Kode : HE–01

Fungsi : M emanaskan et hylene sebelum masuk reakt or

Luas t ransfer panas : 328,764 ft2 = 30,543 m2

Fluida panas



Suhu masuk : 250 oC



Fluida dingin



Suhu masuk : 2,2 oC



(80)

(81)

3.14. Pemanas - 02

Kode : HE–02

Fungsi : M emanaskan HCl sebelum masuk reakt or

Luas t rasfer panas : 345,576 ft2 = 32,105 m2

Fluida panas



Suhu masuk : 250 oC



Fluida dingin



Suhu masuk : -32,4 oC



UC : 29,26 Bt u/ hr.ft2.F

UD : 26,86 Bt u/ hr.ft2.F

Bahan konst ruksi