Leman Sihotang : Pembuatan Kristal Polyethylene Terephthalate Dengan Reaksi Esterifikasi Langsung Terephthalate Acid Dan Ethylene Glycol Dengan Kapasitas Produksi 175.000 Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN KRISTAL POLYETHYLENE TEREPHTHALATE
DENGAN REAKSI ESTERIFIKASI LANGSUNG
TEREPHTHALATE ACID DAN ETHYLENE GLYCOL
DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 175.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Disusun Oleh :
LEMAN SIHOTANG
NIM : 030405012
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas kehendak dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan kristal polyethylene terephthalate
dengan reaksi Esterifikasi langsung terephthalate acid dan ethylene glycol
dengan kapasitas 175.000 ton/tahun”. Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi
salah satu syarat mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ibu Dr. Halimatuddahliana, MSc sebagai dosen pembimbing I yang telah membimbing dan memberi masukan selama menyelesaikan tugas akhir
2. Ibu Mersi Suriani Sinaga, ST, MT sebagai dosen pembimbing II yang telah membimbing dan memberi masukan selama menyelesaikan tugas akhir
3. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MT sebagai koordinator tugas akhir Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik USU.
4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, sebagai ketua Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik USU.
5. Seluruh Staff pengajar dan pegawai pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik USU.
6. Kedua orang tua penulis yang telah memberi dukungan moril dan spiritual, dan abang-abangku, kakak-kakakku serta adik-adikku sekalian
7. Rekan satu tim penulis, Edi Sinaga. Rekan-rekan stambuk 2003 dan adik-adik stambuk 2004, 2005, 2006 dan 2007.
Penulis menyadari dalam penyusunan tugas akhir ini masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang konstruktif demi kesempurnaan penulisan tugas akhir ini. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Juni 2008 Penulis
INTISARI
Pembuatan polyethylene terephthalate secara umum dikenal dengan menggunakan proses esterifikasi langsung. Pabrik polyethylene terephthalate ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 175.000 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap produk impor.
Lokasi pabrik direncanakan di daerah Karawang, Jawa Barat dengan luas areal 27.738 m2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 167 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi sistem garis dan staf.
Hasil analisa ekonomi Pabrik polyethylene terephthalate adalah :
Total Modal Investasi : Rp 2.371.215.969.850,-
Biaya Produksi : Rp 3.558.139.926.334,-
Hasil Penjualan : Rp 5.122.950.000.000.-
Laba Bersih : Rp 1.095.384.551.566,-
Profit Margin : 30,55 %
Break Event Point : 19,19 %
Return of Investment : 46,20 %
Pay Out Time : 2,16 tahun
Return on Network : 76,99 %
Internal Rate of Return : 50,57 %
DAFTAR ISI
Kata Pengantar ... i
Intisari ... ii
Daftar Isi ... iii
Daftar Tabel ... vi
Daftar Gambar ... x BAB I PENDAHULUAN ... I-1 1.1 Latar Belakang ... I-1 1.2 Rumusan Masalah ... I-3 1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik ... I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1 2.1 Polyethylene terepthalate... II-1 2.2 Sifat-sifat Reaktan Produk ... II-2 2.2.1 Terepthalate Acid (TPA) ... II-2 2.2.2 Ethylene glycol ... II-3 2.2.3 Antimony Trioxide ... II-4 2.2.4 Polyethylene terepthalate ... II-4 2.3 Deskripsi proses ... II-5 2.3.1 Tahap Persiapan Bahan Baku ... II-5 2.3.2 Tahap reaksi ... II-6
2.3.2.1 Reaksi pembentukan Bishydroxylethyl Terepthalate
6.1.3 Variabel-variabel Proses dalam sistem Pengendalian ... VI-9 6.1.4 Syarat Perancangan Pengendalian ... VI-10 6.2 Keselamatan Kerja... VI-12
BAB VII UTILITAS ... VII-1
7.1 Kebutuhan Uap ... VII-1 7.2 Kebutuhan Air ... VII-2 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ... VII-11 7.4 Kebutuhan Listrik ... VII-11 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ... VII-11 7.6 Unit Pengolahan Limbah ... VII-13
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1
8.1 Lokasi pabrik ... VIII-4 8.2 Tata Letak pabrik ... VIII-6 8.3 Perincian Luas Tanah ... VIII-7
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERALIHAN ... IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan ... IX-1 9.2 Manajemen Perusahaan ... IX-3 9.3 Bentuk Hukum dan Badan Usaha ... IX-4 9.4 Uraian Tugas, Wewenang Dan Tanggung Jawab ... IX-5 9.5 Tenaga Kerja dan jam kerja ... IX-10 9.6 Sistem Penggajian ... IX-12 9.7 Kesejahteraan tenaga kerja... IX-13
BAB X ANALISA EKONOMI ... X-1 10.1 Modal Investasi ... X-1 10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) ... X-4 10.3 Total Penjualan (Total sales) ... X-5 10.4 Perkiraan Rugi/ Laba Usaha... X-5 10.5 Analisa Aspek Ekonomi ... X-5
BAB XI KESIMPULAN ... XI-1
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Statistik Impor Polyethylene terepthalate (PET) ... I-2 Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Tangki Pencampur (MT-101) ... III-2 Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Reaktor 1 (R-101) ... III-2 Tabel 3.3 Neraca Massa Pada Reaktor 2 (R-102) ... III-3 Tabel 3.4 Neraca Massa Pada Reaktor 3 (R-103) ... III-4 Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Filter Press (FP-101)... III-4 Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Kristaliser (CR-101) ... III-5 Tabel 3.7 Neraca Massa Pada Centrifuge (CF-101) ... III-5 Tabel 3.8 Neraca Massa Steam Ejector (EJ-101) ... III-6 Tabel 3.9 Neraca Massa Knock out drum (V-101) ... III-6 Tabel 4.1 Neraca Panas Pada Tangki Pencampur (MT-101) ... IV-2 Tabel 4.2 Neraca Panas Pada Reaktor 1 (R-101) ... IV-2 Tabel 4.3 Neraca Panas Pada Reaktor 2 (R-102) ... IV-3 Tabel 4.4 Neraca Panas Pada Reaktor 3 (R-103) ... IV-3 Tabel 4.5 Neraca Panas Pada Cooler (E-104) ... IV-4 Tabel 4.6 Neraca Panas Pada Kristaliser (CR-101) ... IV-4 Tabel 4.7 Neraca Panas Pada Partial Condenser (E-103) ... IV-5 Tabel 4.8 Neraca Panas Pada Partial Condenser (E-102) ... IV-5 Tabel 4.9 Neraca Panas Pada Cooler (E-101) ... IV-5 Tabel 6.1 Daftar Penggunan Instrumentasi Pada Pra-Rancangan
Pabrik Pembuatan Polyethylene terepthalate (PET) ... VI-11 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Pada Alat ... VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat ... VII-2 Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan... VII-3 Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Citarum, Jawa Barat ... VII-4 Tabel 7.5 Perincian Kebutuhan Listrik ... VII-11 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ... VIII-7 Tabel 9.1 Jadwal Tenaga Kerja Beserta Tingkat Pendidikannya ... IX-10 Tabel 9.2 Jadwal Kerja Karyawan Shift ... IX-12 Tabel 9.3 Gaji Karyawan ... IX-12
Tabel LA.1 Neraca Massa Pada Tangki Pencampur (MT-101) ... LA-3 Tabel LA.2 Neraca Massa Pada Reaktor 1 (R-101) ... LA-5 Tabel LA.3 Neraca Massa Pada Reaktor 2 (R-102) ... LA-8 Tabel LA.4 Neraca Massa Pada Reaktor 3 (R-103) ... LA-10 Tabel LA.5 Neraca Massa Pada Filter Press (FP-101) ... LA-11 Table LA.6 Neraca Massa Pada Kristaliser (CR-101) ... LA-12 Tabel LA.7 Neraca Massa Pada Centrifuge (CF-101) ... LA-14 Tabel LA.8 Neraca Massa Steam Ejector (EJ-101) ... LA-15 Tabel LA.9 Neraca Massa pada Mix Point (MP-01) ... LA-16 Tabel LA.10A Data konstanta masing-masing komponen ... LA-17 Tabel LA.10B Neraca Massa Knock out drum (V-101) ... LA-19 Tabel LA.11 Neraca Massa pada Mix Point (MP-02) ... LA-20 Tabel B.1.1 Kapasitas panas cairan Cpl T°K = a + bT + cT2 + dT3 [ kJ/kmol°K ] ... LB-1 Tabel B.1.2 Kapasitas panas gas Cpg T°K = a + bT + cT2 + dT3 + eT4 [ kJ/kmol°K ] .... LB-1 Tabel B.1.3 Kapasitas Panas bahan berupa padatan pada suhu 298 K ... LB-1 Tabel B.1.4 Kapasitas Panas untuk cairan pada suhu 298 K ... LB-2
Tabel B.2.1 Estimasi ΔHo
Tabel LB.4.4 Panas reaksi 2 standar pada 25oC (298oK) ... LB-17 Tabel LB.4.5 Neraca Panas Reaktor 3 (R-103) ... LB-19 Tabel LB.5.1 Panas keluar pada alur 21 ... LB-19 Tabel LB.5.2 Neraca Panas Pada Filter Press (FP-101)... LB-20 Tabel LB.6.1 Panas keluar pada alur 22 ... LB-21 Tabel LB.7.1 Panas keluar pada alur 23 ... LB-22 Tabel LB.7.2 Neraca Panas Pada kritaliser (CR-101) ... LB-23 Tabel LB.8.1 Panas masuk pada alur 12 ... LB-24 Tabel LB.8.2 Panas keluar pada alur 10 ... LB-24 Tabel LB.8.3 Neraca Panas Pada Steam Ejector (EJ-101)... LB-25 Tabel LB.9.1 Neraca Panas Pada Partial Condenser (E-103) ... LB-26 Tabel LB.10.1 Neraca Panas Pada Mix point-01 (MP-01)... LB-27 Tabel LB.11.1 Neraca Panas Pada Partial Condenser (E-102) ... LB-28 Tabel LB.12.1 Neraca Panas Pada Knock Out Drum (V-101) ... LB-30 Tabel LB.13.1 Neraca Panas Pada Cooler (E-101) ... LB-31 Tabel LC.1 Komposisi Ethylene glycol dalam tangki penyimpanan
(T-101) ... LC-1 Tabel LC.2 Komposisi Terepthalate acid dalam tangki penyimpanan
(ST-101) ... LC-4 Tabel LC.3 Komposisi Antimon trioksida dalam tangki penyimpanan
(ST-102) ... LC-7 Tabel LC.4 Komposisi Polyethylene terepthalate dalam tangki penyimpanan (ST-103) ... LC-10 Tabel LC.5 Komposisi Mother liqour dalam tangki penyimpanan
DAFTAR GAMBAR
Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback... VI-4 Gambar 6.2 Sebuah Loop Pengendalian ... VI-5 Gambar 6.3 Alat-alat pengendali pada pabrik PET ... VI-12 Gambar 6.4 Tingkat kerusakan di suatu pabrik ... VI-13 Gambar 8.1 Tata letak pabrik Polyethylene terepthalate ... VIII-9 Gambar LD.1 Spesifikasi screening ... LD-2 Gambar LD.2 Grafik Entalpi dan temperatur cairan pada cooling tower
(CT) ... LD-28
Gambar LD.3 Kurva Hy terhadap 1 (Hy*-Hy) ... LD-29 Gambar LE.1 Harga peralatan untuk tangki penyimpangan (storage)
dan tangki pelarutan ... LE-1 Gambar LE.2 Grafik BEP pabrik pembuatan polyethylene terepthalate ... LE-23
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Sebagai negara berkembang, Indonesia melaksanakan pembangunan dan pengembangan di berbagai sektor, salah satunya adalah sektor industri. Dengan kemajuan dalam sektor industri diharapkan akan meningkatkan kesejahteraan rakyat. Dalam pembangunanya, sektor industri ini dikembangkan dalam beberapa tahap dan secara terpadu melalui peningkatan hubungan antara sektor industri dengan sektor lainnya.
Industri kimia merupakan salah satu contoh sektor industri yang sedang dikembangkan di Indonesia, dan diharapkan dapat memberikan kontribusi yang besar bagi pendapatan negara. Dalam mengembangkan dan meningkatkan industri ini diperlukan ilmu pengetahuan dan teknologi. Untuk itu Indonesia harus mampu memanfaatkan potensi yang ada, karena industri kimia membutuhkan perangkat-perangkat yang memang dibutuhkan dan juga membutuhkan sumber daya alam seefisien mungkin. Disamping itu perlu juga penguasaan teknologi baik yang sederhana maupun yang canggih, sehingga bangsa Indonesia dapat meningkatkan eksistensinya dan kredibilitasnya sejajar dengan bangsa-bangsa lain yang telah maju.
Dengan kebutuhan industri-industri kimia saat ini, maka kebutuhan akan bahan baku industri kimia tersebut pun semakin meningkat. Bahan baku industri ada yang berasal dari dalam negeri dan ada juga yang masih di impor. Salah satu bahan baku yang masih di impor adalah Polyethylene Terepthalate (PET).
Polyethylene Terepthalate (PET) ini sering dikenal dengan nama polyester
memiliki rumus struktur sebagai berikut :
O O
PET dengan berat molekul yang besar banyak digunakan untuk membuat serat sintetis, resin, pembungkus makanan dan minuman, dan lain-lain.
. Penyimpanan PET dalam
wujud cair membutuhkan temperatur yang tinggi sehingga peralatan yang digunakan akan lebih mahal. Selain itu PET dalam wujud cair akan menyulitkan pengiriman. Oleh karena itu lebih efektif bila PET cair diubah menjadi padatan dengan proses kristalisasi.
Berdasarkan data impor statistik tahun 2002-2004, kebutuhan polyethylene terepthalate (PET) di Indonesia adalah sebagai berikut :
Tabel 1.1. Data Statistik Impor Polyethylene terepthalate (PET)
TAHUN KEBUTUHAN POLYETHYLENE TEREPTHALATE
(KG/TAHUN)
2002 23.634.708
2003 24.834.183
2004 74.437.170
Sumber : Badan Pusat Statistik, 2002 – 2004
Dengan menggunakan metode ekstrapolasi, dapat diprediksi kebutuhan polyethylene terepthalate (PET) di Indonesia pada tahun 2008 yaitu sebesar :
2003 24.834.183 (X1) 2004 74.437.170 (X) 2008 X2
tahun / kg 118 . 849 . 272 X 935 . 014 . 248 183 . 834 . 24 X 5 1 183 . 834 . 24 X 183 . 834 . 24 170 . 437 . 74 2003 2008 2003 2004 X X X X 2 2 2 1 2 1 = = − = − − −− = − −
1.2.Rumusan Masalah
Kebutuhan polyethylene terepthalate di Indonesia sangatlah besar dan
pemenuhan terhadap kebutuhan polyethylene terepthalate tersebut dilakukan dengan cara mengimpor. Untuk memenuhi kebutuhan polyethylene terepthalate dalam negeri dilakukan pra rancangan pabrik kimia polyethylene terepthalate di Indonesia dengan menggunakan proses esterifikasi langsung
1.3.Tujuan Pra Rancangan Pabrik
Pra rancangan pabrik pembuatan polyethylene terepthalate ini bertujuan untuk menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia, khususnya pada mata kuliah Perancangan Pabrik Kimia, Perancangan Proses Teknik Kimia, Teknik Reaktor dan Operasi Teknik Kimia sehingga akan memberikan gambaran kelayakan pra rancangan pabrik pembuatan polyethylene terepthalate.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Polyethylene terepthalate
Perkembangan ilmu dan teknologi mengenai polyester (polyethylene terepthalate) dimulai dengan penelitian yang dilakukan oleh Krencle dan Carothers
pada akhir tahun 1930. Adapun penelitian Krencle mengenai hal tersebut di atas berdasarkan pada teknik alkil resin yaitu reaksi antara glycerol dengan phtalic acid anhydrid. Sedangkan penelitian lain, yaitu Carothers mempelajari persiapan dan
hal-hal lain yang berkenaan dengan keliniearan polyester (polyethylene terepthal-halate). Dari percobaannya telah ditemukan beberapa sifat pembentukan fiber. Hasil percobaan ini merupakan kemajuan tentang struktur bebas dari polimer. Penemuan ini mendasari pola pikir lebih lanjut, yaitu dengan adanya penemuan polyamide, nylon 66 pada tahun 1935, sehingga menuju ke arah pendirian industri tekstil sintetis
yang modern. Penemuan Carothers masih memiliki kekurangan yaitu fiber yang dihasilkan memiliki titik leleh yang sangat rendah. (Kirk Othmer, 1981)
Pada tahun 1942, Rex Whinfield dan W Dickson yang bekerja pada perusahaan Calico Printers Association di Inggris menemukan sintetis polimer linier yang dapat diproduksi melalui Ester Exchange antara Ethylene Glycol (EG) dan Dimethyl terepthalate (DMT) yang menghasilkan polyethylene terepthalate.
Pada perkembangan selanjutnya produksi polyester (polyethylene terepthalate) untuk serat-serat sintetis menggunakan bahan baku Terepthalate Acid
(TPA) dan Ethylene Glycol (EG). Produksi serat polyester (polyethylene terepthalate) secara komersial dimulai pada tahun 1944 di Inggris dengan nama
2.2 Sifat-sifat Reaktan dan Produk
Pada prarancangan pabrik pembuatan polyethylene terepthalate bahan-bahan yang digunakan adalah terepthalate acid dan ethylene glycol sedangkan produk yang dihasilkan adalah polyethylene terepthalate. Sifat-sifat fisika dan kimia bahan-bahan tersebut diuraikan sebagai berikut :
2.2.1 Terepthalate Acid (TPA)
Sifat-sifat Fisika :
o Struktur kimia :
o Rumus molekul : C6H4(COOH)2
o Berat molekul : 166,13 g/mol
o Wujud : Bubuk atau kristal berwarna putih
o Densitas : 1,522 g/cm3
o Titik lebur : 427 oC
o Titik didih : 402 oC
o Kelarutan dalam air : 1,7 g/ 100 mL (25 oC) o Panas spesifik : 1202 J/(kg.K)
o Larut dalam dimethyl sulfoxide dan alkali serta sedikit larut dalam etanol, metanol, asam asetat, dan asam sulfat.
Sifat-sifat Kimia :
o Bereaksi dengan ethylene glicol menghasilkan polyethylene terepthalate o Bereaksi dengan metanol menghasilkan dimethyl terepthalate.
o Dihasilkan dengan mengoksidasikan p-dimetil benzena
o Dihasilkan dengan mereaksikan dipotassium terepthalate dengan asam sulfat (Kirk Othmer, 1981)
2.2.2 Ethylene glycol
Sifat-sifat Fisika :
o Struktur kimia :
o Rumus molekul : C2H4(OH)2
o Berat molekul : 62,068 g/mol
o Densitas : 1,1132 g/cm3
o Titik lebur : -12,9 oC o Titik didih : 197,3 oC
o Titik nyala : 111 oC (closed cup) o Temperatur Autoignition : 410 oC
o Viskositas : 20,9 mPa.s (20 oC) o Index refractive : 1,4318 20
D
η
o Panas penguapan : 52,24 kJ/mol (pada 101.3 kPa) o Larut dalam air
Sifat-sifat Kimia :
o Berreaksi dengan ethylene glicol dengan menggunakan katalis antimon trioksida menghasilkan polyethylene terepthalate.
o Bereaksi dengan Carbonat menghasilkan ethylene carbonat dan metanol. o Dihidrasi dengan menggunakan katalis asam menghasilkan 1,4-dioxane. o Bereaksi dengan Methylamine menghasilkan N-methylmorpholine.
o Bereaksi dengan keton dan aldehid menghasilkan 1,3-dioxolanes (cyclic ketals dan acetals) dan air.
2.2.3 Antimony Trioxide
Sifat-sifat fisika
o Rumus molekul : Sb2O3
o Berat molekul : 291,52 g/mol
o Wujud : Padatan kristal berwarna putih o Densitas : 5,2 g/cm3
o Titik lebur : 656 oC o Titik didih : 1425 oC
o Kelarutan dalam air : 1,4 mg/100 ml (30 oC)
Sifat-sifat kimia :
o Digunakan sebagai katalis pada reaksi pembentukan polyethylene terepthalate dari terepthalate acid dan ethylene glycol.
o Dihasilkan dari reaksi oksidasi antimon 4Sb + 3O2 2Sb2O3
o Bereaksi dengan asam klorida menghasilkan antimony trihloride dan air Sb2O3 + 6HCl 2SbCl3 + 3H2O
o Bereaksi dengan asam bromida menghasilkan antimony tribromide dan air Sb2O3 + 6HCl 2SbCl3 + 3H2O
o Bereaksi dengan asam klorida menghasilkan antimony oxychloride dan air Sb2O3 + 2HCl 2SbOCl + H2O
(Kirk Othmer, 1981)
2.2.4 Polyethylene terepthalate
Sifat-sifat Fisika :
o Struktur kimia :
o Rumus molekul : C10H8O4
o Densitas : 1370 kg/m3
o Modulus young : 2800-3100 MPa
o Temperatur glass : 75 oC
o Titik lebur : 260 oC
o Konduktivitas thermal : 0,24 W/(m.K) o Panas specific : 1,0 kJ/(kg.K) o Penyerapan air (ASTM) : 0,16
o Viskositas intrinsik : 0,629 dl/g
Sifat-sifat kimia :
o Dihasilkan dari reaksi antara terepthalate acid dan ethylene glycol dengan menggunakan katalis Sb2O3
o Dihasilkan dari reaksi antara dimetyil terepthalate dan ethylene glycol. (Kirk Othmer, 1981)
2.3 Deskripsi proses
Polyethylene Terepthalate (PET) dapat diperoleh dengan 2 cara, yaitu melalui
reaksi ester exchange antara dimethylterepthalate (DMT) dengan ethylene glycol (EG) dan melalui reaksi esterifikasi langsung antara terepthalate acid (TPA) dan ethylene glycol (EG). Dari kedua reaksi yang telah disebutkan diatas, maka dipilih
proses/reaksi esterifikasi langsung untuk pembuatan Polyethylene Terepthalate (PET) dengan pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut :
Parameter Proses
Ester Exchange Esterifikasi Langsung
Bahan baku DMT dan EG TPA dan EG
Konversi 90-95 % 95-99 %
Waktu reaksi 4-6 jam 4-8 jam
2.3.1 Tahap Persiapan Bahan Baku
Terepthalate acid (TPA) yang berbentuk bubuk diangkut dari tangki
250 0C, 1 atm, 100 menit
(T-101) yang dialirkan dengan menggunakan pompa (J-101) dan juga ethylene glycol (EG) yang di recycle dari proses. Rasio molar antara terepthalate acid dengan ethylene glycol yang akan masuk ke dalam mixer adalah 1:2. Proses pencampuran
dilakukan dengan menggunakan pengaduk dan berlangsung selama 30 menit pada temperatur 80 0C serta tekanan 1 atm. Campuran yang dihasilkan berupa slurry.
2.3.2 Tahap reaksi
2.3.2.1 Reaksi pembentukan Bishydroxyethyl Terepthalate (BHET)
Slurry (TPA + EG) yang dihasilkan dari tangki pencampuran dialirkan ke reaktor esterifikasi (R-101) dengan menggunakan pompa (J-102). Selanjutnya katalis antimony trioxide (Sb2O3) yang berasal dari tangki penyimpanan antimony trioxide
(ST-102) dicampurkan ke dalam reaktor esterifikasi dengan jumlah 3,19 x 10-4 kmol katalis/kmol TPA (US Patent 20080033084). Dalam reaktor esterifikasi yang dilengkapi dengan pengaduk ini berlangsung proses esterifikasi langsung yaitu terbentuknya gugus isomer dari reaksi antara TPA dan EG dengan konversi terepthalate acid sebesar 90 %. Hasil yang diperoleh dari reaksi tersebut adalah
bishydroxyethyl terepthalate (BHET), air (H2O) dan terepthalate acid (TPA) yang tidak bereaksi.
Pada reaktor ini, reaksi berjalan secara endotermis. Kondisi operasi reaktor esterifikasi ini pada temperatur 250 0C dan tekanan 1 atm selama ±100 menit.
Reaksi yang terjadi pada reaktor esterifikasi adalah : HOOC COOH + 2HOCH2CH2OH
TPA EG O O HOCH2CH2O-C- -C-O-CH2CH2OH + 2H2O
Bishydroxyethyl Terepthalate (BHET) Air
270 0C, 1 atm
dialirkan menuju ke tangki pencampuran (MT-101). Sedangkan BHET (bishydroxyethyl terepthalate) yang terbentuk, terepthalate acid yang tidak bereaksi
dan katalis dialirkan dari bagian bawah reaktor esterifikasi ke reaktor prepolimerisasi (R-102) dengan menggunakan pompa (J-103).
2.3.2.2 Proses Prepolimerisasi
Proses prepolimerisasi berlangsung dalam reaktor prepolimerisasi yang dilengkapi dengan pengaduk pada suhu 270 0C dan tekanan 1 atm dengan konversi bishydroxyethyl terepthalate (BHET) sebesar 95 % . Proses ini menghasilkan
monomer dengan derajat polimerisasi 20 (prepolimer), ethylene glycol, dan bishydroxyethyl terepthalate yang tidak bereaksi.
Reaksi yang terjadi dalam reaktor prepolimerisasi adalah : O O
20 HOCH2CH2O-C- -C-O-CH2-CH2OH
Bishydroxyethyl Terepthalate
O O
19 HOCH2CH2OH + HOCH2CH2[O-C- -C-O-CH2CH2]20OH Ethylene Glycol Prepolimer
Sebagian uap ethylene glycol dan air yang tidak bereaksi akan menguap dan dialirkan ke knock out drum (V-101). Selanjutnya monomer dari reaktor prepolimerisasi yang terbentuk dialirkan ke reaktor polikondensasi (R-103) dengan menggunakan pompa (J-104).
2.3.2.3 Proses Polikondensasi
290 0C; 0,00197 atm O O
5HOCH2CH2[O-C- -C-O-CH2-CH2]20OH
Prepolimer
O O
4 HOCH2CH2OH + HOCH2CH2[O-C- -C-O-CH2CH2]100OH EG PET
Pada proses ini uap ethylene glycol yang tidak bereaksi akan di hisap oleh aliran steam yang sangat kencang yang dihasilkan oleh steam ejector (EJ-101). Selanjutnya steam dan ethylene glycol dikondensasikan dengan menggunakan condenser (E-103). Ethylene glycol yang dipisahkan kemudian direcycle ke tangki
pencampuran (MT-101) yang terlebih dahulu didinginkan pada cooler (E-101).
2.3.3 Tahap Pemisahan Produk
Cairan kental polyethylene terepthalate (PET) yang dihasilkan dari reaktor polikondensasi (R-103) dialirkan ke filter press (FP-101) untuk dipisahkan dari katalis Sb2O3. Selanjutnya cairan kental polyethylene terepthalate (PET) tersebut dipompakan (J-108) dan selanjutnya diturunkan temperaturnya dari 290 0C menjadi 60 0C dengan menggunakan cooler (E-104). Setelah didinginkan, Cairan kental polyethylene terepthalate tersebut dimasukkan ke kristaliser (CR-101) untuk
mengkristalkan produk PET. Setelah keluar dari kristaliser, PET kristal dan mother liquor dialirkan menuju centrifuge (CF-101) dengan menggunakan pompa (J-109)
BAB III
NERACA MASSA
Neraca massa pada proses pembuatan Polyethylene Terepthalate (PET) dengan kapasitas produksi sebesar 175.000 ton/tahun diuraikan dengan ketentuan sebagai berikut:
Bahan baku : Terepthalate Acid (TPA) dan Ethylene Glycol (EG) Katalis : Antimony Trioxide (Sb2O3)
Basis perhitungan : 1 jam operasi Waktu bekerja / tahun : 330 hari Satuan operasi : kg/jam
Perubahan massa pada proses pembuatan polyethylene terepthalate ini terjadi pada alat-alat : - Tangki pencampur (MT-101)
- Reaktor 1 (R-101) - Reaktor 2 (R-102) - Reaktor 3 (R-103) - Filter press (FP-101) - Kristaliser (CR-101) - Centrifuge (CF-101) - Steam ejector (EJ-101) - Knock out drum (V-101)
Perhitungan neraca massa disajikan pada lampiran A
1. Tangki pencampur (MT-101)
Tabel 3.1. Neraca massa pada Tangki pencampur (MT-101)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 1 Alur 3 Alur 4
TPA 19.644,8538 - 19.644,8538
EG - 14.689,0758 14.689,0758
H2O 19,6645 29,4371 49,1016
Jumlah 19.664,5183 14.718,5129 34.383,0312 34.383,0312
2. Reaktor 1 (R-101)
Pada reaktor 1 (R-101) terjadi proses pembentukkan BHET (Bishydroxylethyl Terepthalate) dan air dari reaksi antara TPA dan EG yang merupakan hasil
pencampuran dari tangki pencampur (alur 4) dengan bantuan katalis Sb2O3. Hasil reaksi yaitu EG dan H2O (alur 7) akan diumpankan ke partial condeser (E-102), sedangkan BHET, Sb2O3 dan TPA sisa (alur 6) akan diumpankan ke reaktor 2 (R-102). Hasil perhitungan neraca massa di reaktor 1 (R-101) dapat dilihat pada Tabel 3.2 dibawah ini.
Tabel 3.2 Neraca massa pada Reaktor 1 (R-101)
Kompone
n
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 4 Alur 5 Alur 6 Alur 7
TPA 19.644,8538 - 1.962,5163 -
EG 14.689,0758 - - 1.465,9760
H2O 49,1016 0,0552 - 3.879,4896
Sb2O3 - 10,9933 10,9933 -
BHET - - 27.075,1045 -
Jumlah 34.383,0312 11,0485 29.048,6141 5.345,4656
3. Reaktor 2 (R-102)
Pada reaktor 2 (R-102) terjadi proses pembentukan prepolimer dan EG yang dihasilkan dari penguraian BHET. Kemudian terjadi juga reaksi lain antara TPA dan EG yang menghasilkan BHET dan H2O, dimana pada reaksi ini TPA akan habis bereaksi. Hasil reaksi yaitu EG dan H2O (alur 9) akan diumpankan ke partial condenser (E-102) sedangkan BHET, Sb2O3 dan prepolimer (alur 8) akan
diumpankan ke reaktor 3 (R-103). Hasil perhitungan neraca massa di reaktor 2 (R-102) dapat dilihat pada Tabel 3.3 dibawah ini.
Tabel 3.3 Neraca massa pada Reaktor 2 (R-102)
Komponen
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 6 Alur 8 Alur 9
TPA 1.962,5163 - -
BHET 27.075,1045 4.403,2264 -
Sb2O3 10.9933 10.9933 -
Prepolimer - 19.721,0494 -
EG - - 4.487,7390
H2O - - 425,6060
Jumlah 29.048,6141 24.135,2691 4.913,3450
29.048,6141 29.048,6141
4. Reaktor 3 (R-103)
Tabel 3.4 Neraca massa pada Reaktor 3 (R-103)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 8 Alur 10 Alur 11
BHET 4.403,2264 - -
Sb2O3 10,9933 - 10,9933
Prepolimer 19.721,0494 - 231,1447
EG - 1.299,9819 -
PET - - 22.593,1492
Jumlah 24.135,2691 1.299,9819 22.835,2872
24.135,2691 24.135,2691
5. Filter press (FP-101)
Pada Filter press (FP-101) terjadi proses pemisahan secara fisika. Tujuan dari penggunaan filter press ini adalah untuk memisahkan katalis Sb2O3 dari produk yang dihasilkan. Filtrat yang dihasilkan (alur 21) akan diteruskan menuju cooler (E-104) untuk didinginkan terlebih dahulu sebelum diumpankan ke kristaliser (CR-101). Hasil perhitungan neraca massa di Filter press (FP-101) dapat dilihat pada Tabel 3.5 dibawah ini.
Tabel 3.5 Neraca massa pada Filter Press (FP-101)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 11 Alur 20 Alur 21
Sb2O3 10,9933 10,9933 -
Prepolimer 231,1447 4,6207 226,5240
PET 22.593,1492 451,6455 22.141,5037
Jumlah 22.835,2872 467,2595 22.368,0277
6. Kristaliser (CR-101)
Pada kristaliser (CR-101) akan terjadi proses pembentukan cairan kristal PET dari alur 22 yang masih berupa cairan kental. Pada kritaliser ini, tidak semua PET dari alur 22 diubah menjadi cairan kristal. Hasil dari kristaliser (alur 23) akan diumpankan ke Centrifuge (CF-101). Hasil perhitungan neraca massa di kristaliser (CR-101) dapat dilihat pada Tabel 3.6 dibawah ini.
Tabel 3.6 Neraca massa pada Kristaliser (CR-101)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 22 Alur 23
PET kristal - 22.093,6905
PET non kristal 22.141,5037 47,8132
Prepolimer 226,5240 226,5240
Jumlah 22.368,0277 22.368,0277
7. Centrifuge (CF-101)
Pada Centrifuge (CF-101) cairan kristal (alur 23) dari kristaliser (CR-101) diubah menjadi kristal (alur 25). Namun tidak semua cairan kristal (alur 23) diubah menjadi kristal karena ada sebagian bahan yang tidak mengkristal. Bahan yang tidak mengkristal tersebut dikenal dengan nama Mother liqour (alur 24). Hasil perhitungan neraca massa di centrifuge (CF-101) dapat dilihat pada Tabel 3.7 dibawah ini.
Tabel 3.7 Neraca massa pada Centrifuge (CF-101)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 23 Alur 24 Alur 25
PET kristal 22.093,6905 - 22.093,6905
PET non kristal 47,8132 47,3351 0,4781
Prepolimer 226,5240 224,7330 1,7910
Jumlah 22.368,0277 272,0681 22.095,9596
8. Steam Ejector (EJ-101)
Pada steam ejector (EJ-101) terjadi proses untuk memvakumkan reaktor 3 (R-103). Akibat proses tersebut maka EG yang dihasilkan di reaktor 3 (R-103) tersebut akan terhisap oleh aliran uap yang mengalir kencang yang dihasilkan oleh
steam ejector (EJ-101). Hasil perhitungan neraca massa di steam ejector
(EJ-101) dapat dilihat pada Tabel 3.8 dibawah ini.
Tabel 3.8 Neraca massa Steam Ejector (EJ-101)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 14 Alur 16 Alur 17 Alur 18
EG 1.485,6936 6.804,2458 - 8.289,9394
H2O 15.102,9979 4.920,1092 20.006,4940 16,6131
Jumlah 16.588,6915 11.724,3550 20.006,4940 8.306,5525
28.313,0465 28.313,0465
9. Knock out drum (V-101)
Pada knock out drum (V-101) terjadi proses pemisahan antara fasa liquid dan uap. Campuran uap dan liquid yang dihasilkan dari partial condenser (alur 14 dan alur 16) kemudian diumpankan ke knock out drum (V-101) yang akan memisahkan antara fasa liquid dan uap. Hasil perhitungan neraca massa di knock out drum (V-101) dapat dilihat pada Tabel 3.9 dibawah ini.
Tabel 3.9 Neraca massa Knock out drum (V-101)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Alur 14 Alur 16 Alur 17 Alur 18
EG 1.299,9819 5.953,7150 - 7.253,6969
H2O 15.102,9979 4.305,0956 19.393,5570 14,5365
Jumlah 16.402,9798 10.258,8106 19.393,5570 7.268,2334
BAB IV
NERACA PANAS
Neraca panas pada proses pembuatan Polyethylene Terepthalate (PET) dengan kapasitas produksi sebesar 175.000 ton/tahun diuraikan dengan ketentuan sebagai berikut:
Bahan baku : Terepthalate Acid (TPA) dan Ethylene Glycol (EG) Katalis : Antimony Trioxide (Sb2O3)
Basis perhitungan : 1 jam operasi Waktu bekerja / tahun : 330 hari Satuan operasi : kJ/jam
Temperatur basis : 25°C = 298 oK
Perubahan panas pada proses pembuatan polyethylene terepthalate ini terjadi pada alat-alat : - Tangki pencampur (MT-101)
- Reaktor 1 (R-101) - Reaktor 2 (R-102) - Reaktor 3 (R-103) - Cooler (E-104) - Kristaliser (CR-101) - Partial condenser (E-103) - Partial condenser (E-102) - Cooler (E-101)
Perhitungan neraca panas disajikan pada lampiran B
10.Tangki pencampur (MT-101)
Tabel 4.1. Neraca panas pada Tangki pencampur (MT-101)
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Q1 110.562,4994 -
Q3 214.734,5706 -
Q4 - 3.622.743,2745
Qsteam 3.297.446,2044 -
Jumlah 3.622.743,2745 3.622.743,2745
11.Reaktor 1 (R-101)
Hasil pencampuran dari tangki pencampur (MT-101) diumpankan ke reaktor 1 (R-101) dengan temperatur 80 oC. Pada reaktor 1 (R-101) terjadi reaksi pembentukan BHET, dimana reaksi tersebut menghasilkan panas. Produk keluar dari reaktor 1 (R-101) pada temperatur 250 oC. Setelah dilakukan perhitungan ternyata reaktor 1 tersebut membutuhkan panas (endoterm). Untuk memberikan panas yang dibutuhkan oleh reaktor 1 tersebut, digunakan saturated steam dengan temperatur 310 oC. Hasil perhitungan neraca panas di reaktor 1 (R-101) dapat dilihat pada Tabel 4.2 dibawah ini.
Tabel 4.2 Neraca panas pada Reaktor-1 (R-101)
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Q4 3.622.743,2745 -
Q5 18,7750 -
Q6 - 12.241.265,3762
Q7 - 13.219.078,8277
Qr - -2.377.051,4220
Qsteam 19.460.530,7324 -
Jumlah 23.083.292,7819 23.083.292,7819
12.Reaktor 2 (R-102)
dibutuhkan oleh reaktor 1 tersebut, digunakan saturated steam dengan temperatur 310 oC. Hasil perhitungan neraca panas di reaktor 2 (R-102) dapat dilihat pada Tabel 4.3 dibawah ini.
Tabel 4.3 Neraca panas pada Reaktor-2 (R-102)
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Q6 12.241.265,3762 -
Q8 - 5.524.530,6255
Q9 - 7.875.221,0345
Qr - 3.195.706,3758
Qsteam 4.354.192,6597 -
Jumlah 16.595.458,0358 16.595.458,0358
13.Reaktor 3 (R-103)
[image:32.595.145.488.167.286.2]Produk BHET, Sb2O3 dan Prepolimer yang keluar dari reaktor 2 (R-102) dengan temperatur 270 oC, diumpankan ke reaktor 3 (R-103). Pada reaktor 3 terjadi proses pembentukan PET, dimana reaksi tersebut menyerap panas. Produk keluar dari reaktpr 3 (R-102) dengan temperatur 290 oC. Setelah dilakukan perhitungan ternyata reaktor 2 tersebut membutuhkan panas (endoterm). Untuk memberikan panas yang dibutuhkan oleh reaktor 1 tersebut, digunakan saturated steam dengan temperatur 310 oC. Hasil perhitungan neraca panas di reaktor 3 (R-103) dapat dilihat pada Tabel 4.4 dibawah ini.
Tabel 4.4 Neraca panas pada Reaktor-3 (R-103)
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Q8 5.524.530,6255 -
Q10 - 1.993.938,0307
Q11 - 5.681.011,4583
Qr - 691.917,0207
Qsteam 2.842.335,8842 -
Jumlah 8.366.866,5097 8.366.866,5097
14.Cooler (E-104)
(E-104) pada temperatur 290 oC dan keluar dari cooler (E-104) pada temperatur 60 o
C. Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk ke cooler (E-104) pada temperatur 10 oC dan keluar pada temperatur 40 oC. Hasil perhitungan neraca panas di cooler (E-104) dapat dilihat pada Tabel 4.5 dibawah ini.
Tabel 4.5 Neraca panas pada Cooler (E-104)
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Q21 3.902.554,7728 -
Q22 - 515.431,7624
Qserap -3.387.123,0103 -
Jumlah 515.431,7624 515.431,7624
15.Kristaliser (CR-101)
Cairan kental PET dan Prepolimer yang keluar dari cooler (E-104) dengan temperatur 60 oC masuk ke kristaliser (CR-101) untuk diubah menjadi cairan kristal. Cairan tersebut keluar dari kristaliser (CR-101) dengan temperatur 30 oC. Media pendingin yang digunakan pada kristaliser (CR-101) adalah air yang masuk ke kristaliser (CR-101) pada temperatur 10 oC dan keluar pada temperatur 40 oC. Hasil perhitungan neraca panas di kristaliser (CR-101) dapat dilihat pada Tabel 4.6 dibawah ini.
Tabel 4.6 Neraca panas pada kritaliser (CR-101)
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Q22 515.431,7624 -
Q23 - 72.199,1917
Qserap -443.232,5707 -
Jumlah 72.199,1917 72.199,1917
16.Partial condenser (E-103)
Tabel 4.7 Neraca panas pada Partial Condenser (E-103)
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Q13 47.038.409,0253 -
Q14 - 41.148.201,7576
Qserap -5.890.207,2677 -
Jumlah 41.148.201,7576 41.148.201,7576
17.Partial condenser (E-102)
Campuran EG dan H2O dari reaktor 1 (R-101) dan reaktor 2 (R-102) masuk ke partial condenser (E-102) pada temperatur 260 oC dan keluar pada temperatur 160 o
C. Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada temperatur 10 oC dan keluar pada 40 oC. Hasil perhitungan neraca panas di partial condenser (E-102) dapat dilihat pada Tabel 4.8 dibawah ini.
Tabel 4.8 Neraca panas pada Partial Condenser (E-102)
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Q15 21.094.299,8622 -
Q16 - 14.044.481,7137
Qserap -7.049.818,1485 -
Jumlah 14.044.481,7137 14.044.481,7137
18.Cooler (E-101)
Campuran EG dan H2O dari knock out drum (V-101) masuk ke cooler (E-101) pada temperatur 160 oC dan keluar pada temperatur 30 oC. Media pendingin yang digunakan adalah air yang masuk pada temperatur 10 oC dan keluar pada 40 oC. Hasil perhitungan neraca panas di partial condenser (E-102) dapat dilihat pada Tabel 4.9 dibawah ini.
Tabel 4.9 Neraca panas pada cooler (E-101)
Panas masuk (kJ/jam)
Panas keluar (kJ/jam)
Q18 3.048.850,3630 0
Q19 0 106.144,5527
Qserap -2.942.705,8104 0
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
5.1 Tangki Penyimpanan Ethylene Glycol (T – 101)
Fungsi : Menyimpan Ethylene Glycol untuk kebutuhan 15 hari
Jenis : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Kondisi operasi : Temperatur = 30 0C
Tekanan = 1 atm
Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-285, Grade C
Jumlah = 3 buah
Kapasitas tangki = 818,8935 m3 Diameter tangki = 8,5539 m Tinggi silinder = 12,8308 m Tinggi tutup ellipsoidal = 1,4259 m
Pdesain = 3,0065 atm
Tebal silinder = 1 in Tebal head standar = 1 in
5.2 Silo Tank (ST – 101)
Fungsi : Menyimpan Terepthalate acid untuk kebutuhan 15 hari. Jenis : Silinder vertikal dengan tutup datar dan alas berbentuk kerucut Kondisi operasi : Temperatur = 30 0C
Tekanan = 1 atm
Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283, Grade C
Jumlah = 3 buah
Kapasitas tangki = 1.746,1298 m3 Diameter tangki = 11,0098 m Tinggi silinder = 16,5147 m Tinggi kerucut = 5,5049 m
Pdesain = 4,6502 atm
5.3 Tangki Penyimpanan Antimon Trioksida (ST – 102)
Fungsi : Menyimpan Antimon Trioksida untuk kebutuhan 30 hari. Jenis : Silinder vertikal dengan tutup datar dan alas berbentuk kerucut Kondisi operasi : Temperatur = 30 0C
Tekanan = 1 atm
Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283, Grade C
Jumlah = 1 buah
Kapasitas tangki = 1,8388 m3 Diameter tangki = 1,1201 m Tinggi silinder = 1,6802 m Tinggi kerucutl = 0,5601 m
Pdesain = 2,3248 atm
Tebal silinder = 5/16 in Tebal head standar = 5/16 in
5.4 Tangki Penyimpanan Polyethylene Terepthalate (ST – 103)
Fungsi : Menyimpan produk Polyethyleneterepthalate selama 30 hari.
Jenis : Silinder vertikal dengan tutup datar dan alas berbentuk kerucut
Kondisi operasi : Temperatur = 30 0C Tekanan = 1 atm
Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-283, Grade C
Jumlah = 6 buah
Kapasitas tangki = 2.323,6993 m3 Diameter tangki = 12,1101 m Tinggi silinder = 18,615 m Tinggi kerucutl = 6,0550 m
Pdesain = 3,6730 atm
5.5 Tangki Penyimpanan Mother Liquor (T – 102)
Fungsi : Menampung mother liquor selama 30 hari.
Jenis : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Kondisi operasi : Temperatur = 30 0C
Tekanan = 1 atm
Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-285, Grade C
Jumlah = 1 buah
Kapasitas tangki = 361,1468 m3 Diameter tangki = 6,5110 m Tinggi silinder = 9,7665 m Tinggi tutup ellipsoidal = 1,0852 m
Pdesain = 1,8831 atm
Tebal silinder = 5/8 in Tebal head standar = 5/8 in
5.6 Bak terbuka tempat penampungan sisa katalis (T – 103)
Fungsi : Menampung katalis dari filter press. Jenis : Bak terbuka berbentuk balok alas datar Kondisi operasi : Temperatur = 30 0C
Tekanan = 1 atm Bahan konstruksi : Stainless steel 316
Jumlah = 2 buah
Kapasitas bak = 0,3368 m3
Panjang bak = 3 m
Lebar bak = 2 m
Tinggi bak = 1 m
5.7 Tangki Berpengaduk (MT – 101)
Fungsi : Mencampur PTA dan EG.
Jenis : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal Kondisi operasi : Temperatur = 80 0C
Tekanan = 1 atm
Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-285, Grade C
Jumlah = 1 buah
Kapasitas tangki = 30,6401 m3 Diameter tangki = 2,8610m Tinggi silinder = 4,2915 m Tinggi tutup ellipsoidal = 0,7152 m
Pdesain = 1,8521 atm
Tebal silinder = 3/8 in Tebal head standar = 3/4 in
Jenis pengaduk = turbin daun enam datar Jumlah baffle = 4 buah
Diameter impeller = 0,7152 m
Daya motor = 3 Hp
5.8 Reaktor Esterifikasi (R – 101)
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi antara Terepthalate Acid dengan Ethylene Glycol menghasilkan Bishydroxylethyl Terepthalate dan air.
Jenis : Tangki berpengaduk flat six blade open turbine dengan tutup dan alas ellipsoidal
Kondisi operasi : Temperatur = 250 0C Tekanan = 1 atm
Bahan konstruksi : Stainless steel, SA-240, Grade C, type 410
Jumlah = 3 buah
Pdesain = 1,6539 atm Tebal silinder = 3/16 in Tebal head standar = 3/16 in
Jenis pengaduk = turbin daun enam datar Jumlah baffle = 4 buah
Diameter impeller = 0,7827 m
Daya motor = 3 Hp
5.9 Reaktor Prepolimer (R – 102)
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi Bishydroxylethyl Terepthalate dengan Ethylene Glycol menghasilkan Ethylene Glycol dan Prepolimer.
Jenis : Tangki berpengaduk flat six blade open turbine dengan tutup dan alas ellipsoidal
Kondisi operasi : Temperatur = 270 0C Tekanan = 1 atm
Bahan konstruksi : Stainless steel, SA-240, Grade C, type 410
Jumlah = 4 buah
Kapasitas tangki = 44,5775 m3 Diameter tangki = 3,1405 m Tinggi silinder = 4,7108 m Tinggi tutup ellipsoidal = 0,5234 m
Pdesain = 1,7363 atm
Tebal silinder = 3/16 in Tebal head standar = 3/16 in
Jenis pengaduk = turbin daun enam datar Jumlah baffle = 4 buah
Diameter impeller = 0,7851 m
Daya motor = 2 Hp
5.10 Reaktor Polikondensasi (R – 103)
Jenis : Tangki berpengaduk helical screw dengan tutup dan alas ellipsoidal. Kondisi operasi : Temperatur = 290 0C
Tekanan = 0,00197385 atm
Bahan konstruksi : Stainless steel, SA-240, Grade C, type 410
Jumlah = 5 buah
Kapasitas tangki = 47,4008 m3 Diameter tangki = 3,2054 m Tinggi silinder = 4,8081 m Tinggi tutup ellipsoidal = 0,5342 m
Pdesain = 0,7411 atm
Tebal silinder = 3/16 in Tebal head standar = 3/16 in Jenis pengaduk = helical screw Diameter impeller = 1,0257 m
Daya motor =10 Hp
5.11 Steam Ejector (EJ – 101)
Fungsi : Untuk memvakumkan reaktor polikondensasi (R-103) sampai tekanan 200 Pa.
Jenis : Four Stage Vacum Ejector
Jumlah = 1 buah
Kapasitas = 1.538,3 lb/hr
Kapasitas steam = 15.102,9979 kg steam/jam
Tekanan steam = 100 psig
5.12 Knock Out Drum (V – 101)
Fungsi : Tempat memisahkan gas (uap) dan cairan yang berasal dari partial condenser (E-102 dan E-103).
Jenis : Tangki silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal Kondisi operasi : Temperatur = 160 0C
Jumlah = 1 buah Kapasitas tangki = 31,2001 m3 Diameter tangki = 2,7883 m Tinggi silinder = 4,1825 m Tinggi tutup ellipsoidal = 0,6971 m
Pdesain = 1,6148 atm
Tebal silinder = 3/8 in Tebal head standar = 3/8 in
5.13 Filter Press (FP – 101)
Fungsi : Untuk memisahkan produk PET liquid dari katalis Sb2O3 Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-36
Bentuk : Plate and Frame Filter Press
Jumlah : 1 buah
Kapasitas : 17,7861 m3 Bahan media filter : kanvas Luas efektif penyaringan : 297,2974 m2 Jumlah Plate : 328
Jumlah frame : 328
5.14 Kristaliser (CR – 101)
Fungsi : Tempat terbentuknya kristal PET
Jenis : Continous Stireed Tank Crystallizer (CSTC) Kondisi operasi : Temperatur = 30 0C
Tekanan = 1 atm
Bahan konstruksi : Stainless steel, SA-240, Grade C, type 410
Jumlah = 1 buah
Kapasitas tangki = 21,3151 m3 Diameter tangki = 2,4557 m Tinggi silinder = 3,6836 m Tinggi tutup ellipsoidal = 0,6139 m
Tebal silinder = 3/8 in Tebal head standar = 3/8 in
Jenis pengaduk = turbin daun enam datar Jumlah baffle = 4 buah
Diameter impeller = 0,7367 m
Daya motor = 10 Hp
5.15 Centrifuge (CF – 101)
Fungsi : Untuk memisahkan produk kristal PET dengan mother liquor Jenis : Nozzle discharge centrifuge
Kondisi operasi : Temperatur = 30 0C Tekanan = 1 atm
Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-285 Grade C
Jumlah = 1 buah
Kapasitas centrifuge = 65,4236 gpm Diameter bowl = 0,4064 m
Speed = 6250 rpm
Daya motor = 30 Hp
5.16 Pelletizer (P-101)
Fungsi : Membentuk produk PET menjadi pelet dengan ukuran 3 mm. Jenis : Four Cylinder Dry Ice Pelletizer
Bahan Konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 3 unit
Kapasitas yang ingin dibentuk menjadi pelet = 22.095,9596 kg/jam
Untuk kapasitas diatas berdasarkan dari Cold Jet Manufacturer maka digunakan pelletizer dengan spesifikasi : (www.coldjet.com) Production Output : 10.909 kg/hr
Dimensions (with shutes and exhausts) : W 72” x L 108” x H 88”
Weigth : 6825 lbs / 3100 kg
Hydraulic Oil : 85 gallons / 321,8 liters
5.17 Bucket Elevator (BE-101)
Fungsi : Mengangkut bahan baku Terepthalate Acid (PTA) menuju ke tangki pencampur (MT-101)
Bahan konstruksi : Baja karbon Kapasitas : 39,329 ton/jam Ukuran bucket : 10 x 6 x 6 ¼ (in)
Bucket spacing : 16 in
Elevator center : 25 ft
Bucket Speed : 68,6 m/menit
Belt width : 11 in
Jumlah : 1 unit Daya motor : 6 Hp
5.18 Belt Conveyor (BC-101)
Fungsi : Mengangkut Polyethylene Terepthalate (PET) Kristal menuju ke Bucket elevator (BE-102)
Tipe : Throughed Belt on Continous Plate Kapasitas : 53,0303 ton/jam
Kecepatan Belt : 100 ft/menit Lebar Belt : 18 in
Panjang Belt : 30 ft Sudut elevasi : 18o
Bahan kontruksi : Baja karbon Jumlah : 1 unit Daya motor : 5 Hp
5.19 Cooler (E-101)
Fungsi : Mendinginkan ethylene glycol dan air keluaran knock out drum (V – 101)
Jenis : 2 – 4 Shell and Tube Heat Exchanger
Jumlah : 1 unit
Suhu umpan keluar : 30 0C Suhu air pendingin masuk : 10 0C Suhu air pendingin keluar : 40 0C Diameter shell : 21 ¼ in
Pitch (PT) : 1 1/4 in square pitch Diameter tube : 1 in
Jenis tube : 11 BWG
Jumlah tube : 170
Panjang tube : 9 ft
5.20 Partial Condenser (E-102)
Fungsi : Mengkondensasikan sebagian campuran uap ethylene glycol dan air keluaran reaktor Esterifikasi (R-101) dan
reaktor Prepolimer (R-102)
Jenis : 2 – 4 Shell and Tube Heat Exchanger
Jumlah : 1 unit
Suhu umpan masuk : 260 0C Suhu umpan keluar : 160 0C Suhu air pendingin masuk : 10 0C Suhu air pendingin keluar : 40 0C Diameter shell : 19 ¼ in
Pitch (PT) : 1 1/4 in square pitch Diameter tube : 1 in
Jenis tube : 11 BWG
Jumlah tube : 140
Panjang tube : 9 ft
5.21 Partial Condenser (E-103)
Fungsi : Mengkondensasikan sebagian campuran uap ethylene glycol dan air keluaran steam ejector (EJ-101)
Jenis : 2 – 4 Shell and Tube Heat Exchanger
Suhu umpan masuk : 308 0C Suhu umpan keluar : 160 0C Suhu air pendingin masuk : 10 0C Suhu air pendingin keluar : 40 0C Diameter shell : 17 ¼ in
Pitch (PT) : 1 1/4 in square pitch Diameter tube : 1 in
Jenis tube : 11 BWG
Jumlah tube : 106
Panjang tube : 9 ft
5.22 Cooler (E-104)
Fungsi : Mendinginkan produk Polyethylene Terepthalate keluaran filter press (FP-101)
Jenis : 2 – 4 Shell and Tube Heat Exchanger
Jumlah : 1 unit
Suhu umpan masuk : 290 0C Suhu umpan keluar : 60 0C Suhu air pendingin masuk : 10 0C Suhu air pendingin keluar : 40 0C Diameter shell : 17 ¼ in
Pitch (PT) : 1 1/4 in square pitch Diameter tube : 1 in
Jenis tube : 11 BWG
Jumlah tube : 106
Panjang tube : 9 ft
5.23 Pompa Ethylene glycol (J-101)
Fungsi : Memompa Ethylene Glycol dari T-101 ke MT-101
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 2 unit (1 buah cadangan)
5.24 Pompa Mixer (J-102)
Fungsi : Memompa EG dan PTA dari MT-101 ke R-101
Jenis : Pompa screw
Bahan konstruksi : Commercial steel Daya motor : 2 Hp
Jumlah : 2 unit (1 buah cadangan)
5.25 Pompa Reaktor Esterifikasi (J-103)
Fungsi : Memompa EG dan PTA dari MT-101 ke R-101
Jenis : Pompa screw
Bahan konstruksi : Commercial steel Daya motor : 1 ½ Hp
Jumlah : 2 unit (1 buah cadangan)
5.26 Pompa Reaktor Prepolimer (J-104)
Fungsi : Memompa produk dari bottom R-102 ke R-103
Jenis : Pompa screw
Bahan konstruksi : Commercial steel Daya motor : 3/4 Hp
Jumlah : 2 unit (1 buah cadangan)
5.27 Pompa Knock Out Drum (J-105)
Fungsi : Memompa produk dari bottom V-101 ke E-101
Jenis : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial steel Daya motor : 1/2 Hp
Jumlah : 2 unit (1 buah cadangan)
5.28 Pompa Partial Condenser (J-106)
Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial steel Daya motor : 1/2 Hp
Jumlah : 2 unit (1 buah cadangan)
5.29 Pompa Reaktor Polikondensasi (J-107)
Fungsi : Memompa produk dari reaktor 3 (R-103) ke filter press (FP-101)
Jenis : Pompa screw
Bahan konstruksi : Commercial steel Daya motor : 1 Hp
Jumlah : 2 unit (1 buah cadangan)
5.30 Pompa Filter Press (J-108)
Fungsi : Memompa produk dari filter press (FP-101) ke E-104
Jenis : Pompa screw
Bahan konstruksi : Commercial steel Daya motor : ½ Hp
Jumlah : 2 unit (1 buah cadangan)
5.31 Pompa Crystallizer (J-109)
Fungsi : Memompa produk dari CR-101 ke CF-101
Jenis : Pompa screw
Bahan konstruksi : Commercial steel Daya motor : 1 Hp
BAB VI
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
6.1 Instrumentasi
Instrumentasi adalah suatu alat yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu hal yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrumen tersebut maka operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan dikontrol dengan cermat, mudah dan efisien, sehingga kondisi operasi selalu berada dalam kondisi yang diharapkan. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian tersebut adalah agar kondisi proses di pabrik mencapai tingkat kesalahan (error) yang paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan secara optimal (Perry, 1999).
Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk (indicator), pencatat (recorder), dan pemberi tanda bahaya (alarm). Instrumentasi bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Instrumen digunakan dalam industri kimia untuk mengukur variabel-variabel proses seperti temperatur, tekanan, densitas, viskositas, panas spesifik, konduktifitas, pH, kelembaman, titik embun, tinggi cairan (liquid level), laju alir, komposisi, dan moisture content. Instrumen-instrumen tersebut
mempunyai tingkat batasan operasi sesuai dengan kebutuhan pengolahan (Timmerhaus, 2004).
Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah (Considine,1985) :
1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.
2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel lainnya.
peralatan proses bergantung pada pertimbangan ekonomis dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat instrumentasi juga harus ditentukan apakah alat-alat itu dipasang pada peralat-alatan proses (manual control) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bagian peralatan (automatic control). (Perry,1999).
Menurut sifatnya konsep dasar pengendalian proses ada dua jenis, yaitu :
− Pengendalian secara manual
Tindakan pengendalian yang dilakukan oleh manusia. Sistem pengendalian ini merupakan sistem yang ekonomis karena tidak membutuhkan begitu banyak instrumentasi dan instalasinya. Namun pengendalian ini berpotensi tidak praktis dan tidak aman karena sebagai pengendalinya adalah manusia yang tidak lepas dari kesalahan.
− Pengendalian secara otomatis
Berbeda dengan pengendalian secara manual, pengendalian secara otomatis menggunakan instrumentasi sebagi pengendali proses, namun manusia masih terlibat sebagai otak pengendali. Banyak pekerjaan manusia dalam pengendalian secara manual diambil alih oleh instrumentasi sehingga membuat sistem pengendalian ini sangat praktis dan menguntungkan.
Hal-hal yang diharapkan dari pemakaian alat-alat instrumentasi adalah:
− Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan
− Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah
− Sistem kerja lebih efisien
− Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah (Timmerhaus, 2004) :
1. Range yang diperlukan untuk pengukuran
2. Level instrumentasi
3. Ketelitian yang dibutuhkan 4. Bahan konstruksinya
6.1.1 Tujuan Pengendalian
Tujuan perancangan sistem pengendalian dari pabrik pembuatan PET dari Asam Tereftalat dan Etilen Glikol adalah sebagai keamanan operasi pabrik yang mencakup :
− Mempertahankan variabel-variabel proses seperti temperatur dan tekanan tetap berada dalam rentang operasi yang aman dengan harga toleransi yang kecil.
− Mendeteksi situasi berbahaya kemungkinan terjadinya kebocoran alat, karena komponen zat yang digunakan pada pabrik sangat mudah terbakar. Pendeteksian dilakukan dengan menyediakan alarm dan sistem penghentian operasi secara otomatis (automatic shut down systems).
− Mengontrol setiap penyimpangan operasi agar tidak terjadi kecelakaan kerja maupun kerusakan pada alat proses.
6.1.2 Jenis-jenis Pengendalian dan Alat Pengendali
Sistem pengendalian yang digunakan pada pabrik ini menggunakan dan mengkombinasikan beberapa tipe pengendalian sesuai dengan tujuan dan keperluannya :
1. Feedback control
Perubahan pada sistem diukur (setelah adanya gangguan), hasil pengukuran dibandingkan dengan set point, hasil perbandingan digunakan untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi.
2. Feedforward control
Besarnya gangguan diukur (sensor pada input), hasil pengukuran digunakan untuk mengendalikan variabel yang dimanipulasi.
3. Adaptive control
4. Inferential control
Seringkali variabel yang ingin dikendalikan tidak dapat diukur secara langsung, sebagai solusinya digunakan sistem pengendalian di mana variabel yang terukur digunakan untuk mengestimasi variabel yang akan dikendalikan, variabel terukur dan variabel tak terukur tersebut dihubungkan dengan suatu persamaan matematika.
Pengendalian yang banyak digunakan adalah jenis feedback (umpan balik) berdasarkan pertimbangan kemudahan pengendalian. Diagram balok untuk sistem pengendalian ini secara umum dapat dilihat pada Gambar 6.1 berikut ini :
controller
Elemen Pengendali
Akhir
Proses
measuring device
+
[image:51.595.124.517.297.444.2]gangguan (disturbances)
Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback
Pengukuran nilai keempat variabel di atas menggunakan bantuan sensor untuk mendeteksi nilai masing-masing variabel proses. Sedangkan variabel proses yang lain termasuk dalam kategori tertentu karena variabel itu tergantung kebutuhan akan proses yang melibatkannya. Variabel proses tersebut antara lain :
a. Konsentrasi
b. Kepadatan (density) dan spesific gravity
c. Kelembaban (humidity) dan kadar air (moisture)
Untuk pengukuran nilai variabel proses di atas dapat digunakan sebuah penganalisis (analyzer).
Gambar 6.2 Sebuah loop Pengendalian
Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa dalam proses terdapat variabel proses yang diantisipasi oleh elemen primer sebagai nilai perubahan proses misalnya naik turunnya level suatu tangki, tinggi rendahnya temperatur, cepat lambatnya aliran fluida, dan tinggi rendahnya tekanan dalam suatu tangki. Variabel proses ini bersifat relatif atau dalam kondisi berubah-ubah. Sensor diterjemahkan sebagai harga pengukuran. Untuk lebih jelasnya, gambar di bawah ini merupakan suatu contoh aktual dari suatu proses yang terkendali.
Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Considine,1985) :
a. Elemen Primer (Primary Element)
Elemen Primer berfungsi untuk menunjukkan kualitas dan kuantitas suatu variabel proses dan menerjemahkan nilai itu dalam bentuk sinyal dengan menggunakan transducer sebagai sensor. Ada banyak sensor yang digunakan tergantung variabel proses yang ada.
− Sensor untuk temperatur, yaitu bimetal, thermocouple, termal mekanik, dll.
− Sensor untuk tekanan, yaitu diafragma, cincin keseimbangan, dll.
− Sensor untuk level, yaitu pelampung, elemen radioaktif, perbedaan tekanan, dll.
− Sensor untuk aliran atau flow, yaitu orifice, nozzle dll.
ELEMEN PENGENDALI
PROSES ELEMEN
PENGUKURAN
ELEMEN PRIMER
ELEMEN PENGENDALI
AKHIR
GANGGUAN
b. Elemen Pengukuran (Measuring Element)
Elemen Pengukuran berfungsi mengonversikan segala perubahan nilai yang dihasilkan elemen primer yang berupa sinyal ke dalam sebuah harga pengukuran yang dikirimkan transmitter ke elemen pengendali.
− Tipe Konvensional
Tipe ini menggunakan prinsip perbedaan kapasitansi.
− Tipe Smart
Tipe smart menggunakan microprocessor elektronic sebagai pemroses sinyal.
c. Elemen Pengendali (Controlling Element)
Elemen pengendali berfungsi menerima sinyal dari elemen pengukur yang kemudian dibandingkan dengan set point di dalam pengendali (controller). Hasilnya berupa sinyal koreksi yang akan dikirim ke elemen pengendali menggunakan processor (computer, microprocessor) sebagai pemroses sinyal pengendalian. Jenis elemen pengendali yang digunakan tergantung pada variabel prosesnya.
Untuk variabel proses yang lain misalnya :
a. Temperatur menggunakan Temperature Controller (TC) b. Tekanan menggunakan Pressure Controller (PC)
c. Aliran/flow menggunakan Flow Controller (FC)
d. Level menggunakan Level Controller (LC)
d. Elemen Pengendali Akhir
Elemen pengendali akhir berperan mengonversikan sinyal yang diterimanya menjadi sebuah tindakan korektif terhadap proses. Umumnya industri menggunakan control valve dan pompa sebagai elemen pengendali akhir.
1. Control valve
Control valve mempunyai tiga elemen penyusun, yaitu:
− Positioner yang berfungsi untuk mengatur posisi actuator.
− Actuator Valve berfungsi mengaktualisasikan sinyal pengendali (valve). Ada dua jenis actuator valve berdasarkan prinsip kerjanya yaitu :
Actuator ini menggunakan spring/per sebagai penggerak piston
actuator.
b. Actuator aksi ganda (double acting)
Untuk menggerakkan piston, actuator ini menggunakan tekanan udara yang dimasukkan ke rumah actuator.
− Valve, merupakan elemen pengendali proses. Ada banyak tipe valve
berdasarkan bentuknya seperti butterfly valve, valve bola, dan valve segmen.
2. Pompa Listrik
Elemen pompa terdiri dari dua bagian, yaitu :
− Actuator Pompa.
Sebagai actuator pompa adalah motor listrik. Motor listrik mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. Prinsip kerjanya berdasarkan induksi elektromagnetik yang menggerakkan motor.
− Pompa listrik berfungsi memindahkan/menggerakkan fluida baik itu zat cair, gas dan padat.
Secara garis besar, fungsi instrumentasi adalah sebagai berikut :
1. Penunjuk (indicator) 2. Pencatat (recorder) 3. Pengontrol (regulator)
4. Pemberi tanda bahaya (alarm)
Adapun instrumentasi yang digunakan di pabrik PET ini mencakup :
1. Temperature Controller (TC)
Adalah alat/instrumen yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur jumlah material proses yang harus ditambahkan/dikeluarkan dari dalam suatu proses yang sedang bekerja.
Rate fluida masuk atau keluar alat dikontrol oleh diafragma valve. Rate fluida ini
memberikan sinyal kepada TC untuk mendeteksi dan mengukur suhu sistem pada set point.
2. Pressure Controller (PC)
Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap/gas yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi.
Prinsip kerja :
Pressure control (PC) akibat tekanan uap keluar akan membuka/menutup
diafragma valve. Kemudian valve memberikan sinyal kepada PC untuk mengukur dan mendeteksi tekanan pada set point.
3. Flow Controller (FC)
Adalah alat/instrumen yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur out put dari alat, yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line.
Prinsip kerja :
Kecepatan aliran diatur oleh regulating valve dengan mengubah tekanan discharge dari pompa. Tekanan discharge pompa melakukan bukaan/tutupan
valve dan FC menerima sinyal untuk mendeteksi dan mengukur kecepatan aliran pada set point.
4. Level Controller (LC)
Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan mengatur rate cairan masuk atau keluar proses.
Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui valve ini akan memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan pada set point.
Alat sensing yang digunakan umumnya pelampung atau transduser diafragma untuk mendeteksi dan menunjukkan tinggi permukaan cairan dalam alat dimana cairan bekerja.
Proses pengendalian pada pabrik ini menggunakan feedback control configuration karena selain biayanya relatif lebih murah, pengaturan sistem
pengendaliannya menjadi lebih sederhana. Konfigurasi ini mengukur secara langsung variabel yang ingin dikendalikan untuk mengatur harga variabel yang dimanipulasi. Tujuan pengendalian ini adalah untuk mempertahankan variabel yang dikendalikan pada level yang diinginkan (set point).
Sinyal output yang dihasilkan oleh pengendali oleh pengendali feedback ini berupa pneumatic signal yaitu dengan menggunakan udara tekan. Tipe pengendali feedback yang digunakan pada perancangan ini, yaitu :
1.Jenis – P (Proportional), digunakan untuk mengendalikan tekanan gas.
2.Jenis – PI (Proportional Integral), digunakan untuk mengendalikan laju alir (flow), ketinggian (level) cairan, dan tekanan zat cair.
3.Jenis – PID (Proportional Integral Derivative), digunakan untuk mengendalikan temperatur.
6.1.3 Variabel-variabel Proses dalam Sistem Pengendalian
1. Tekanan
Peralatan untuk mengukur tekanan fluida adalah kombinasi silikon oil dalam membran/plat tipis dengan pengukur kuat arus listrik. Prinsipnya adalah perubahan kuat arus listrik akibat perubahan tekanan. Instrumen ini digunakan antara lain untuk mengukur tekanan pada reaktor, dan tekanan keluaran blower.
2. Temperatur
3. Laju Alir
Peralatan yang digunakan untuk mengukur laju alir fluida adalah venturimeter. Instrumen ini digunakan antara lain dalam pengukuran laju alir zat masukan reaktor.
4. Perbandingan Laju Alir
Peralatan yang digunakan adalah sambungan mekanik (mechanical linkage) yang <