LANGSUNG
PRA RENCANA PABRIK
Oleh :
NURRI A SRIKHANDHITA
NPM. 0931010055
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI I NDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
J AWA TIMUR
LANGSUNG
PRA RENCANA PABRIK
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagai Per syaratan
Dalam Memperoleh Gelar Sar jana Teknik Kimia
Pr ogram Studi Teknik Kimia
NURRIA SRIKHANDHITA NPM. 0931010055
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
PRA RENCANA PABRIK
PABRIK ISOPROPYL ALKOHOL DENGAN PROSES HIDRASI
LANGSUNG
Disusun Oleh
NURRIA SRIKHANDHITA
NPM. 0931010055
Telah dipertahankan di hadapan dan diterima oleh tim penguji pada tanggal
12 April 2013
Tim Penguji : Dosen Pembimbing :
1.
Dr. Ir. Edi Muljadi, SU Ir. Mu’tasim Billah, MS
NIP. 19551231 198503 1 002 NIP. 19600228 198803 2 001 2.
Ir. Bambang Wahyudi, MS NIP. 19580711 198503 1 001 3.
Ir. Dwi Her y Astuti, MT NIP. 19590520 198703 2 001
Mengetahui
Dekan Fakultas Teknologi Industri
PABRIK ISOPROPYL ALKOHOL DENGAN PROSES
HIDRASI LANGSUNG
PRA RENCANA PABRIK
Diajukan Sebagai Salah Satu Syar at Untuk
Memper oleh Gelar Sar jana Teknik
Pr ogr am Studi Teknik Kimia
Oleh :
NURRIA SRIKHANDHITA
0931010055
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
LEMBAR PENGESAHAN
PABRIK ISOPROPYL ALKOHOL DENGAN PROSES
HIDRASI LANGSUNG
Oleh :
NURRIA SRIKHANDHITA
0931010055
Sur abaya, 12 Apr il 2013
Disetujui untuk diajukan dalam Ujian Lisan
Dosen Pembimbing
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan rasa syukur kepada Tuhan Yang Maha esa dan
dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat
menyelesaikan Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Isopropyl Alkohol dengan
Proses Hidrasi Langsung”, dimana Tugas Akhir ini merupakan tugas yang
diberikan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan
kesarjanaan di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas
Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Isopropyl Alkohol dengan Proses
Hidrasi Langsung” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal
dari beberapa literature, data – data, dan internet.
Pada kesempatan ini saya mengucapkan terima kasih atas segala bantuan
baik berupa saran, sarana maupun prasarana sampai tersusunya Tugas Akhir ini
kepada :
1. Bapak Ir. Sutiyono,MT , selaku Dekan FTI UPN “Veteran” Jawa Timur
2. Ibu Ir. Retno Dewati,MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, FTI UPN
“Veteran” Jawa Timur
3. Bapak Ir. Mu’tasim Billah, MS , selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir
4. Dosen-dosen Jurusan Teknik Kimia, FTI UPN “Veteran” Jawa Timur
5. Seluruh Civitas Akademik Jurusan Teknik Kimia, FTI UPN “Veteran”
Jawa Timur
6. Kedua Orang tua , adik saya , keluarga saya dan babooku yang selalu
7. Semua pihak yang telah membantu, memberikan bantuan, saran serta
dorongan dalam penyelesaian tugas akhir ini.
Saya menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, karena
itu segala kritik dan saran yang membangun saya harapkan dalam sempurnanya
tugas akhir ini.
Sebagai akhir kata, penyusun mengharapkan semoga Tugas Akhir yang
telah disusun ini dapat bermanfaat bagi kita semua khususnya bagi mahasiswa
Fakultas Teknologi Indusri Jurusan Teknik Kimia.
Surabaya, April 2013
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
KATA PENGANTAR ii
INTISARI iv
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR ISI viii
BAB I PENDAHULUAN I-1
BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES II-1
BAB III NERACA MASSA III-1
BAB IV NERACA PANAS IV-1
BAB V SPESIFIKASI ALAT V-1
BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA VI-1
BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA VII-1
BAB VIII UTILITAS VIII-1
BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK IX-1
BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN X-1
BAB XI ANALISA EKONOMI XI-1
BAB XII KESIMPULAN DAN SARAN XII-1
INTISARI
Perencanaan Pabrik Isopropyl Alkohol ini dimaksudkan untuk menambah jumlah
produksi Isopropyl Alkohol untuk mencukupi kebutuhan konsumen serta
merupakan lapangan pekerjaan.
Rencana lokasi pendirian pabrik ini di daerah Kec. Plaju, Palembang,
Sumatra Selatan dengan perencanaan sebagai berikut:
1. Kapasitas produksi : 25.000 ton
2. Bentuk perusahaan : Perseroan Terbatas
3. Sistem dan organisasi : Garis dan Staff
4. Sistem produksi : Continue
5. Waktu operasi : 330 hari/tahun
6. Bahan dasar : Propylene
Air
Analisa Ekonomi :
Massa konstruksi : 2 tahun
Umur pabrik : 10 tahun
Fixed Capital Investment (FCI) : Rp 670,923,967,011
Working Capital Investment (WCI) : Rp. 139,414,537,079
Total Capital Investment (TCI) : Rp 810,338,504,090
Biaya Bahan Baku : Rp 549,745,133,672
Biaya Utilitas : Rp. 6,546,196,227
Biaya Produksi Total : Rp. 822,571,988,882
Hasil Penjualan Produk : Rp 1,112,801,100,309.05
Internal Rate of Return : 30%
Rate of Investment : 25%
Pay Out Period : 3.3 tahun
Pendahuluan I-1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Indonesia sebagai negara yang berkembang akan melaksanakan pembangunan
dan pengembangan di berbagai sektor, salah satunya adalah sektor industri. Dalam
pembangunan, sektor industri makin berperan strategis karena merupakan motor
penggerak dalam pembangunan suatu Negara. Sektor ini di harapkan disamping
sebagai penyerap tenaga kerja terbesar dan penghasil devisa, juga sebagai pemacu
pertumbuhan ekonomi yang tinggi.
Industri yang tengah dikembangkan di Indonesia yaitu industri kimia.Industri
kimia merupakan industri yang cukup besar kontribusinya dalam menghasilkan devisa
negara dan juga selama ini Indonesia banyak mengimport bahan kimia dari luar
negeri. Selain itu Indonesia kaya akan sumber daya alam yang merupakan bahan
dasar atau bahan baku dari industri kimia.
Salah satu bahan kimia yang masih diimpor adalah Isopropyl alcohol.
Isoprophyl alcohol adalah bentuk kedua dari Alkohol yang lebih sederhana.
Isoprophyl alcohol untuk pertama kali diperkenalkan oleh “Barthelot” pada tahun
1855, dimana reaksi pembentukannya didasarkan pada reaksi Propylene dengan asam
sulfat selanjutnya senyawa tersebut di Hidrolisa dengan menggunakan air dan
selanjutnya senyawa akan terbentuk Alkohol.
Pendahuluan I-2
Barthelot maupun Friedel gagal untuk mengidentifikasi secara benar dari senyawa ini.
Baru kemudian pada tahun yang sama, “Kolbe” berhasil mengidentifikasikan secara
benar nama Isoprophyl alkohol.
Isoprophyl alcohol secara umum dianggap sebagai produk Petro kimia yang
pertama. Sebuah pabrik dengan skala Pilotplant telah dibangun oleh “ Melco chemical
company” pada tahun 1919. Tidak lama kemudian “Standart Oil Company” di New
Yersey mempatenkan produk Isoprophyl alkohol yang menggunakan bahan baku
propylene serta pemurnian “Bay Way” .
Walaupun proses pembuatan Isoprophyl alkohol ini mengalami banyak sekali
kemajuan, akan tetapi pada dasarnya masih menggunakan bahan yang sama yaitu
Propylene dan air.
I.2 Per kembangan Industri Kimia di Indonesia
Sampai saat ini Indonesia masih mengimport dari luar negri guna memenuhi
kebutuhan Isoprophyl alkohol, antara lain berasal dari Amerika Serikat, Jerman,
Belgia serta beberapa negara di Asia.
Bahan baku utama yang digunakan didalam produksi Isoprophyl alkohol ini
adalah gas Propylene dan air. Dimana bahan tersebut sampai saat ini dapat dipenuhi
oleh Pertamina Plaju dan sungai Gerong sedangkan air sangat melimpah.
Mengingat kebutuhan senyawa ini dari tahun ketahun semakin meningkat
maka dengan didirikannya pabrik ini akan menggurangi ketergantungan bahan ini dari
Pendahuluan I-3
Disamping itu juga akan membuka kesempatan kerja bagi masyarakat sekitar
yang pada akhirnya dapat menekan angka penganguran. Keterkaitan antara sektor
industri dengan sektor ekonomi lainnya diharapkan bisa dicapai subsitusi impor dan
pada akhirnya mampu berorientasi ekspor dengan pemenuhan kebutuhan didalam
negri lebih dahulu.
I.3 Manfaat Didirikannya Pabrik Isopropyl Alkohol
Manfaat lebih lanjut didirikan pabrik ini diharapkan dapat mendukung dan
mendorong pertumbuhan industri-industri kimia, menciptakan lapangan kerja,
mengurangi pengangguran dan memperkuat perekonomian di Indonesia.
Atas pertimbangan – pertimbangan tersebut, maka pendirian pabrik Isoprophyl
alkohol ini masih dapat dilaksanakan di Indonesia.
Tabel 1.1. Import Isoprophyl Alkohol di Indonesia tahun 2007 – 2011
Tahun Volume ( Kg )
2007
2008
2009
2010
2011
38.806.382
44.300.198
43.578.736
42.316.267
Pendahuluan I-4
I.4 Sifat dan Kegunaan
I.4.1 Sifat Bahan Baku dan Produk
1. Propylene (Matheson, gas data book, 1961 ; Kirk Othmer,vol.3, 1964)
Sifat Fisika
a. Rumus molekul : C3H6
b. Kenampakkan pada suhu kamar (32oC) : gas tidak berwarna
c. Berat molekul (BM) : 42,081 g/gmol
d. Boiling point (Tbp) : -47,7oC
e. Density (20oC) : 0,609 gr/cm³
f. Critical temperature (Tc) : -91,8oC (-197,2oF)
g. Critical Presure (Pc) : 45,6 atm (670,32 psi)
h. Spesific grafity, gas : 1,49
i. Viscositas, cP (-185oC) : 0.0078
j. Panas penguapan (-47,7 oC), cal/gr : 104,62
k. Panas pembentukkan (25oC), cal/gr : 4,879
l. Panas pembakaran (25oC), cal/gr : 460,428
m. Spesific Heat ratio,cp/cv : 1.145
Sifat Kimia
a. larut dalam alkhohol dan eter, tetapi sedikit larut dalam air
b. bila terbakar berwarna kuning
Pendahuluan I-5
b. Bentuk : tidak berwarna
c. Berat molekul : 18
d. Densitas : 0,99708 gr/cm3
e. Titik didih : 100 oC
f. Titik lebur : 0 oC
g. Viskositas : 0,8937 cp
h. Spesifik gravity : 1,00
i. pH : 8,5 – 9,5
j. O2 terlarut : 10 ppm
k. Silica maximum : 0,02 ppm
3. Asam Sulfat (H2SO4)
Sifat Fisika :
a. Rumus molekul : H2SO4
b. Berat molekul : 98,08
c. Warna : tidak berwarna
d. Sifat : korosif terutama pada
konsentrasi tinggi, dapat menimbulkan luka bakar bila berkontak dengan
Pendahuluan I-6
f. Melting point (titik cair) : 10,450C
g. Boiling point (titik didih) : 3400C
Sifat Kimia :
a. Larut dalam air pada segala perbandingan
b. Larut dalam alkohol 95%
c. Pada suhu kamar berbentuk lig dan mudah menguap.
d. Cp : 0,3403 kkal/g0C untuk 98%
: 0,5012 kkal/g0C untuk 98%
e. Δ H0f : -193,91 kcal/gmol
Δ H0S : -22,99 kcal/gmol
Spesifikasi Produk
4. Isoprophyl alkohol
Sifat fisika:
a. Rumus molekul : C3H7OH
b. Berat molekul : 60,09
c. Warna : tidak berwarna
d. Bentuk : cairan
e. Titik didih pada 780 mm Hg : 80,3°C
Pendahuluan I-7
h. Spesifik gravity (20/20oC) : 0,8169 (minimum)
: 0,8193 (maximum)
i. Spesifik heat pada 27oC : 0,2627 cal/gr °C
j. Panas pembentukan : 120 k cal/mole
k. Surface tention (25oC) : 0,0214 dyne/cm
Sifat kimia:
Uraian Proses II-1
BAB II
URAIAN DAN PROSES
II.1 Macam Proses
Untuk memproduksi Isopropyl Alkohol secara komersial dengan
menggunakan proses hidrasi secara langsung, pada dasarnya terdapat tiga proses yaitu
a. Hidrasi Langsung fase uap
b. Hidrasi Langsung fase cair-uap
c. Hidrasi Langsung fase cair
II.1.1 Hidr asi Langsung Fase Uap
Produksi Isopropyl Alkohol dengan menggunakan proses Hidrasi Katalis
langsung, mulai diperkenalkan pada permulaan tahun 1951 oleh ICI. Katalis yang
digunakan pada proses ini adalah WO3 – ZnO sebagai zat penyokong SiO2. Proses
terjadi pada temperatur dan tekanan yang tinggi yaitu pada 230oC – 290oC dan 200 –
250 atm. Pada tahun yang sama juga diperkenalkan oleh “ Veba – Chemie ” suatu
proses lain dalam memproduksi Isopropyl Alkohol.
Pada prose Veba Chemie ini Propylene – air diuapkan kemudian dilewatkan
pada suatu Bed katalis asam yaitu H3PO4 dengan bahan penyokongnya adalah SiO2.
Uraian Proses II-2
Aliran gas dari reaktor kemudian didinginkan dan produk Isoprophyl alkohol
dipisahkan dengan menggunakan Scrubber. Untuk proses phase uap ini selektivitas
Isopropyl Alkohol mendekati 100 % dan jumlah Propylene yang tidak bereaksi
jumalahnya sangat rendah ( 4 – 5% ) yang kemudian direcycle. Oleh karena
menggunakan kondisi operasi pada tekanan serta temperatur yang tinggi dan adanya
recycle gas kereaktor maka pada proses ini diperlukan bahan dasar dengan kemurnian
yang tinggi dengan demikian maka biaya operasinya juga tinggi.
Gambar II.1 Flowsheet Uraian Proses Veba Chemie
II.1.2 Hidr asi langsung Fase Cair-uap
Untuk menghindari kerugian serta untuk menekan adanya biaya operasi yang
tinggi maka oleh “ Deutsche – Texco “ dikembangkan suatu program “ Trickle – Bed
“. Didalam proses ini air dan gas propylene dalam perbandingan molar antara 12 – 15
berbanding 1 dimasukkan dalam suatu reaktor Fixed bed lewat bagian atas yang
kemudian akan mengalir sedikit demi sedikit (Trickle) kebawah melalui Resin Ion
Uraian Proses II-3
Reaksi yang terjadi antara phase cair dan phase gas berlangsung antara
temperatur 130 – 160 o C dan tekanan 60 – 100 atm. Selektivitas Isopropyl Alkohol
pada proses semacam ini berkisar antara 98 %. Didalam proses phase cair ini akan
dihasilkan produk samping yang berupa Diisopropyl Ether dan beberapa alkohol.
Gambar II.2 Flowsheet Uraian Proses Deutsce-Texco
II.1.3 Hidr asi langsung Fase Cair
Proses Hidrasi dalam Phase cair dikembangkan oleh Tokuyama – Soda dengan
menggunakan katalis cair asam lemah. Untuk menghindari kerugian pada proses
sebalumnya yaitu phase cair – uap dan phase uap, maka pada proses ini bahan baku
propylene, air, katalis serta recycle larutan terlebih dahulu dipanaskan dan kemudian
dilakukan penekanan didalam suatu reaktor. Katalis kemudian akan dipisahkan dan
kebutuhan akan katalis ini jumlahnya relative sangat kecil kondisi reaksi pada phase
ini yaitu pad tekanan 200 atm serta temperature 270oC . Selektifitas Isopropyl
Uraian Proses II-4
Dengan menggunakan proses ini masalah utama dari perusahaan yaitu korosi
dan pencemaran dapat ditekan, dan kemurnian bahan baku Propylene yang digunakan
adalah 95% berat.
Gambar II.3 Flowsheet Uraian Proses Tokuyama-Soda
Berdasarkan pertimbangan tersebut diatas maka didalam perencanaan pabrik
ini dipilih proses Hidrasi Langsung pada fase cair – uap. Karena pada proses ini selain
beroperasi pada kondisi yang medium, persyaratan bahan baku juga tidak terlalu
tinggi walaupun Yield relative kecil bila dibandingkan dengan kedua proses (fase)
Uraian Proses II-5
II.2 Seleksi Proses
Tabel II.2. Perbandingan fase uap, cair dan uap-cair dalam proses hidrasi langsung.
FASE UAP
FASE
CAIR-UAP
FASE CAIR
Katalis
Kondisi
operasi
- Suhu
- Tekanan
- Selektivitas
WO3 dan ZnO
sebagai
penyokong SiO2
240-2600C
25-65 atm
100%
Resin ion
exchange asam
kuat H2SO4
130-1600C
60-100 atm
98%
Resin ion
exchange asam
lemah
2700C
200 atm
80-99%
Berdasarkan perbandingan proses pada table 2.1, maka proses yang dipilih
dalam pembuatan Isopropil Alkohol adalah proses hidrasi langsung dalam fase cair.
Dengan pertimbanan sebagai berikut :
-Harga katalis lebih murah
- Biaya operasi lebih murah
Uraian Proses II-6
II.3 Uraian Pr oses
Reaksi yang digunakan dalam pembuatan Isopropyl Alkohol dengan proses
hidrasi langsung. Tahpan-tahapan proses pra rencana pabrik Isopropil Alkohol
adalah sebagai berikut :
1. Tahap persiapan bahan baku.
Propylene yang merupakan umpan segar dari tangki penyimpan yang
bertekanan 50 atm dan bersuhu 30 0C dipompa menuju heater guna
dipanaskan dengan memakai steam. Dengan demikian diperoleh propylene
yang bersuhu 160 0C yang siap dimasukkan ke dalam reaktor.
2. Tahap reaksi.
Campuran propylene dengan air dimasukkan ke reactor pada tekanan
60 atm dan suhu 160 0C dimana didalam reactor juga terdapat resin ion
exchange asam kuat H2SO4 yang berfungsi untuk mempercepat terjadinya
reaksi.
Reaksi yang terjadi dalam reaktor adalah :
C3H6(l) + H2O (g) C3H7OH(l)
C3H7OH9(l) [(CH3)2CH]2O (l) + H2O (l)
Reaktor yang digunakan adalah reactor jenis “ Fixed – bed “. Aliran
yang masuk kedalam reaktor terdiri dari uap propylene, diisopropil ether dan
air yang masuk secara Co – current. Reaksi pembentukan Isoprophyl alkohol
Uraian Proses II-7
Reaksi pembentukan Isoprophyl alkohol adalah reaksi Eksothermis.
Panas yang keluar dari reaksi ini kemudian di hilangkan dengan pendingin
sehingga temperatur didalam reaktor dapat dipertahankan pada 130 -160° C.
Produk yang keluar dari reaktor merupakan Isoprophyl alkohol,
dimasukkan pada flash drum dengan kondisi operasi pada temperatur 40°C
dan tekanan 1 atm. Flash drum ini berfungsi untuk memisahkan antara fase
uap dan fase cairan.
3. Tahap pemisahan dan pemurnian.
Produk dari reactor lalu dimasukkan dalam flash drum untuk
memisahkan fase liquid dan fase gas. Dalam flash drum terjadi pemisahan
antara propylene, Isopropil Alkohol, H2O dan Diisopropyl Ether. Dimana
propylene menuju keatas sedangkan yang menuju kolom destilasi adalah
Isopropil Alkohol, H2O dan Diisopropyl Ether untuk dimurnikan lebih lanjut.
Isopropyl Alkohol yang dipasarkan berkadar 98% maka produk atas
kolom destilasi I kembali dialirkan ke kolom destilasi II untuk dimurnikan,
sedangkan produk bawah adalah diisopropyl ether yang merupakan hasil
samping yang disimpan dalam tangki penampung.
Kolom destilasi II ini beroperasi pada tekanan 1 atm dan feed masuk
dalam keadaan liquid jenuh. Produk atas dari kolom destilasi II merupakan
produk utama Isopropyl Alkohol dengan kemurnian 98% dan produk bawah
BAB III
NERACA MASSA
Kapasitas Produksi = 25000 ton / tahun ( data BPS )
Operasi = 330 hari / tahun
Basis Perhitungan = 1 jam operasi
1. Rea ktor
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
aliran 1 aliran 2 aliran 3
C3H6 2941.1500 735.2875
C3H8 7.6700 7.6700
CO2 1.1800 1.1800
H2O 15125.9143 14198.5067
IPA 3031.4853
DIPE 101.7848
2950.0000 15125.9143
jumlah 18075.9143 18075.9143
2. Flash Dr um
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
Aliran 3 Aliran 4 Aliran 5
C3H6 735.2875 735.2875
C3H8 7.67 7.6700
CO2 1.18 1.1800
H2O 14198.50667 14198.50667
IPA 3031.485341 3031.485341
DIPE 101.7847982 101.7847982
17331.77681 744.1375
3. DESTILASI I
Komponen Masuk (kg/jam Keluar (kg/jam)
Aliran 4 Aliran 6 Aliran 7
H2O 14198.5067 13559.5739 638.9328
IPA 3031.4853 3016.3279 15.1574
DIPE 101.7848 5.0892 96.6956
16580.9910 750.7858
Jumlah 17331.7768 17331.7768
4. DESTILASI II
Komponen Masuk (kg/jam Keluar (kg/jam)
Aliran 6 Aliran 9 Aliran 8
H2O 13559.5739 13356.1803 203.3936
IPA 3016.3279 60.3266 2956.0014
DIPE 5.0892 5.0638 0.0254
13421.5706 3159.4204
BAB IV
NERACA PANAS
1. KOMPRESSOR PROPYLEN
NERACA PANAS
Masuk Keluar
Komponen kkal / jam Komponen kkal / jam
C3H6 5380.4679 C3H6 13249.5959
C3H8 15.4858 C3H8 38.1745
CO2 1.4108 CO2 3.4658
Ws 7893.8717
13291.2362 13291.2362
2. KOMPRESSOR AIR
NERACA PANAS
Masuk Keluar
Komponen kkal / jam Komponen kkal / jam
H2O 33543.7836 H2O 205005.8107
Ws 171462.0271
3. HEATER PROPYLEN
Masuk Keluar
Komponen kkal/jam Komponen kkal/jam
C3H6 13249.5959 C3H6 169117.3421
C3H8 38.1745 C3H8 494.2629
CO2 3.4658 CO2 43.0428
Q steam 164593.0649 Q loss 8229.6532
177884.3011 177884.3011
4. REAKTOR
NERACA PANAS
Masuk (kkal/jam) Keluar (kkal/jam)
Pr opylene :
C3H6 169117.3421 C3H7OH 171463.5474
C3H8 494.2629 C6H14O 5901.0732
CO2 43.0428
H2O produk 1090.2868
H2O pr oses : C3H6 sisa 42279.3355
H2O 918136.2632 H2O sisa 860752.7467
C3H8 494.2629
CO2 43.0428
Δ H reaksi 44805873.6830
Q terserap 44811640.2986
5. EXPANSI VALVE
NERACA PANAS
MASUK (kkal/jam) KELUAR (kkal/jam)
C3H6 sisa 42279.3355 C3H6 sisa 91091.7098
C3H8 494.2629 C3H8
770.7186
CO2
43.0428 CO2 124.5085
H2O sisa 860752.7467 H2O sisa 1099937.5053
C3H7OH 171463.5474 C3H7OH 276876.7687
C6H14O 5901.0732 C6H14O 5964.6914
H2O
produk 1090.2868 H2O produk
5235.1314
Q ekspansi 397976.7383
Total 1480001.0337 1480001.0337
6. COOLER I
NERACA PANAS
MASUK (kkal/jam) KELUAR (kkal/jam)
C3H6 91091.7098 C3H6 4088.6528
C3H8 770.7186 C3H8 47.1397
CO2 124.5085 CO2 4.2741
H2O sisa 312129.4696 H2O sisa 94433.8714
C3H7OH 528844.0388 C3H7OH 16878.7487
C6H14O 8958.3620 C6H14O 570.8232
H2O
produk 10091.8629 H2O produk
119.6162
Q terserap 835867.5441
7. HEATER DESTILASI
NERACA PANAS
MASUK (kkal/jam) KELUAR (kkal/jam)
C3H7OH 16922.7268 C3H7OH 89996.9926
C6H14O 570.8232 C6H14O 3068.1126
H2O
94553.4876 H2O 475197.3775
Q supply 480226.7842 Q loss
24011.3392
Total 592273.8219 592273.8219
8. DESTILASI I
NERACA PANAS
MASUK (kkal/jam) KELUAR (kkal/jam)
C3H7O 89996.9926 destilat
C6H14O 3068.1126 C3H7OH 448.4544
H2O
475197.3775 C6H14O 2904.6948
Q supply 820722.2385 H2O 21315.7078
bottom
C3H7OH 89575.2878
C6H14O 153.4546
H2O 453947.8022
Q loss 41036.1119
Qcondesation 779603.2077
9. COOLER II
NERACA PANAS
MASUK (kkal/jam) KELUAR (kkal/jam)
C3H7OH 89575.2878 C3H7OH 88999.6285
C6H14O 153.4546 C6H14O 152.4586
H2O
453947.8022 H2O 451212.9567
Q terserap 3311.5008
Total 543676.5446 543676.5446
10.COOLER III
NERACA PANAS
MASUK (kkal/jam) KELUAR (kkal/jam)
C3H7OH 448.4544 C3H7OH 56.1033
C6H14O 2904.6948 C6H14O 359.1674
H2O 21315.7078 H2O 2835.2181
Q terserap 21418.3682
11.DESTILASI II
NERACA PANAS
MASUK (kkal/jam) KELUAR (kkal/jam)
C3H7OH 56.1033 destilat
C6H14O 359.1674 C3H7OH 86257.3940
H2O 2835.2181 C6H14O 0.7538
Q supply 2950966.0753 H2O 6698.1538
bottom
C3H7OH 1792.8684
C6H14O 152.8046
H2O 447457.2916
Q loss 147548.3038
Qcondesation 2264308.9941
Total 2954216.5641 2954216.5641
12.COOLER IV
NERACA PANAS
MASUK (kkal/jam) KELUAR (kkal/jam)
C3H7OH 86257.3940 C3H7OH 10941.2587
C6H14O 0.7538 C6H14O 0.0945
H2O 6698.1538 H2O 902.5444
Q terserap 81112.4040
13. COOLER V
NERACA PANAS
MASUK (kkal/jam) KELUAR (kkal/jam)
C3H7OH 1792.8684 C3H7OH 223.2910
C6H14O 152.8046 C6H14O 18.8090
H2O 447457.2916 H2O 59267.0832
Q terserap 389893.7814
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
1. TANGKI PENYIMPAN PROPYLEN
2. KOMPRESSOR PROPYLEN
Fungsi : Untuk menaikkan tekanan sebelum masuk ke dalam reactor
Type : rotary sliding vane
Power : 43.7783 hp spesifikasi :
Fungsi
: menampung gas propylene
Type
: silinder horizontal dengan tutup dished ( hemispherical)
Kapasitas
: 82427.53 cuft
Tekanan
: 50 atm
Diameter
: 37.44 ft
Panjang
: 74.9 ft
Tebal shell : 4 1/2 in
Tebal tutup : 2 2/3 in
Bahan konstruksi : Carbon Steal SA-283 grade C ( brownell hal 253 )
Jumlah
3. KOMPRESSOR AIR
Fungsi : Untuk menaikkan tekanan sebelum masuk ke dalam reactor
Type : rotary sliding vane
Power : 1.1198 hp
Jumlah : 1 buah
4. HEATER GAS PROPYLEN
Fungsi : memanaskan bahan sampai suhu 160 °C
Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)
Tube :
Number and length : 70 16’0”
OD : ¾ in
BWG : 16
Pitch : 1 in²
Passes : 2
Shell :
ID : 12 in
Passes : 1
A : 585.1878 ft²
5. EKSPANSI VALVE
Fungsi : menurunkan tekanan setelah keluar reaktor dan menuju separator
Jenis : centrifugal
Power : 34.8549 hp
Jumlah : 1 buah
6. COOLER
Fungsi : menurunkan bahan sampai suhu 40 °C
Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)
Tube :
Number and length : 480, 16’0”
OD : ¾ in
BWG : 16
Pitch : 1 in²
Passes : 2
Shell :
ID : 10.2 in
Passes : 1
7. FLASH DRUM
Fungsi : memisahkan fase gas dan liquid
Type : silinder vertical
Kapasitas : 1685.4959 cuft
Diameter : 7.4008 ft
Tinggi : 18.5021 ft
Tebal shell : 3/4 in
Tebal tutup : 3/4 in
Banhan kontruksi : Carbon Stell SA - 283 grade C
Jumlah : 1 buah
8. POMPA
Fungsi : mengalirkan IPA, DIPE dan AIR menuju destilasi
Type : Centrifugal pump
Bahan : Commercial steel
Rate volumetric : 83.1212 gpm
Total dynamic Head : 33.9702 ft lbf / lbm
Effisiensi motor : 82%
Power : 10.2283 hp
9. HEATER DESTILASI
Fungsi : memanaskan bahan sampai suhu 88.44 °C
Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)
Tube :
Number and length : 162 16’0”
OD : ¾ in
BWG : 16
Pitch : 1 in²
Passes : 2
Shell :
ID : 12 in
Passes : 1
A : 507.7667 ft²
10.DESTILASI I
Fungsi : memisahkan IPA, DIPE dan AIR berdasarkan titik didih
Type : Sieve Tray Coloumn
T operasi : 86.58 °C
P operasi : 1 atm
Diameter : 2.996 ft
Tebal shell : 3 / 16 in
Tinggi tutup : 0.25 ft
Tebal tutup : 0.1490 in
Jumlah Tray : 17 plate
Tebal tray : 12 gage
Tray spacing : 24 in
Feed plate : masuk pada plate ke – 3
H total tower : 12.2100 m
11. KONDENSOR
Fungsi : mengkondensasikan bahan sampai suhu 35 °C
Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)
Tube :
Number and length : 585 16’0”
OD : ¾ in
BWG : 16
Pitch : 1 in²
Passes : 2
Shell :
ID : 10.2 in
Passes : 1
A : 1839.2956 ft²
12.AKUMULATOR
Fungsi : Menampung sementara kondensat dari kondensor
Type : silinder horizontal dengan tutup dished
Volume : 9.5464 cuft
Tekanan : 1 atm
Diameter : 1.594 ft
Panjang : 4.781 ft
Tebal shell : 3/16 in
Tebal tutup : 3/16 in
Bahan kontruksi : Carbon Steal SA-283 grade C
Jumlah : 1 buah
13.POMPA
Fungsi : mengalirkan bahan menuju destilasi
Type : Centrifugal pump
Bahan : Commercial steel
Rate volumetric : 18.1617 gpm
Total dynamic Head :48.8670 ft lbf / lbm
Effisiensi motor : 80%
Power : 7 hp
14.REBOILER
Fungsi : menguapkan bahan sampai suhu 87.086 °C
Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)
Tube :
Number and length : 850 16’0”
OD : ¾ in
BWG : 16
Pitch : 1 in²
Passes : 2
Shell :
ID : 12 in
Passes : 1
A : 2670.2791 ft²
15.POMPA
Fungsi : mengalirkan bahan menuju tangki penampung DIPE
Type : Centrifugal pump
Bahan : Commercial steel
Rate volumetric : 29.5148 gpm
Total dynamic Head : 42.6579 ft lbf / lbm
Effisiensi motor : 81%
Power : 4 hp
16.COOLER
Fungsi : menurunkan bahan sampai suhu 35 °C ,menuju tangki DIPE
Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)
Tube :
Number and length : 550 16’0”
OD : ¾ in
BWG : 16
Pitch : 1 in²
Passes : 2
Shell :
ID : 10.2 in
Passes : 1
A : 2365.6071 ft²
17.TANGKI PENAMPUNG DIPE
Fungsi : menampung produk DIPE
Type : silinder tegak, tutup bawah datar dan tutup atas dished
Kapasitas : 58174.9309 cuft
Diameter : 33.22 ft
Panjang : 66.44 ft
Tebal shell :7/8 in
Tebal tutup : 7/8 in
Bahan kontruksi : Carbon Steal SA-283 grade C ( brownell hal 253 )
Jumlah : 1 buah
18.COOLER
Fungsi : mendinginkan suhu menuju destilasi II
Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)
Tube :
Number and length : 1 16’0”
OD : ¾ in
BWG : 16
Pitch : 1 in²
Passes : 2
Shell :
Passes : 1
A : 0.2581 ft²
Jumlah : 1 buah
19.DESTILASI II
Fungsi : memurnikan IPA
Type : Sieve Tray Coloumn
T operasi : 88.40 °C
P operasi : 1 atm
Diameter : 2.685 ft
Tebal shell : 3 / 16 in
Tinggi tutup : 0.23 ft
Tebal tutup : 0.1490 in
Jumlah Tray : 17 plate
Tebal tray : 12 gage
Tray spacing : 24 in
Feed plate : masuk pada plate ke – 2
H total tower : 12.0837 m
20. KONDENSOR
Fungsi : mengkondensasikan bahan sampai suhu 35 °C
Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)
Tube :
Number and length : 401 16’0”
OD : ¾ in
BWG : 16
Pitch : 1 in²
Passes : 2
Shell :
ID : 10.2 in
Passes : 1
A : 1261.8867 ft²
21.AKUMULATOR
Fungsi : Menampung sementara kondensat dari kondensor
Type : silinder horizontal dengan tutup dished
Volume : 8.6920 cuft
Tekanan : 1 atm
Diameter : 1.77 ft
Panjang : 3.54 ft
Tebal shell : 3/16 in
Tebal tutup : 3/16 in
Bahan kontruksi : Carbon Steal SA-283 grade C
Jumlah : 1 buah
22.POMPA
Fungsi : mengalirkan bahan menuju tangki IPA
Type : Centrifugal pump
Bahan : Commercial steel
Rate volumetric : 16.7275 gpm
Total dynamic Head :46.0048 ft lbf / lbm
Effisiensi motor : 85%
Power : 6.3 hp
23.REBOILER
Fungsi : menguapkan bahan sampai suhu 89.58 °C
Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)
Tube :
Number and length : 576 16’0”
OD : ¾ in
BWG : 16
Pitch : 1 in²
Passes : 2
Shell :
ID : 12 in
Passes : 1
A : 1810.5702 ft²
24.POMPA
Fungsi : mengalirkan bahan menuju tangki penampung AIR
Type : Centrifugal pump
Bahan : Commercial steel
Rate volumetric : 1.6441 gpm
Total dynamic Head : 32.5145 ft lbf / lbm
Effisiensi motor : 81%
Power : 2.5 hp
25.COOLER
Fungsi : menurunkan bahan sampai suhu 35 °C ,menuju tangki AIR
Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)
Tube :
Number and length : 156 16’0”
OD : ¾ in
BWG : 16
Pitch : 1 in²
Passes : 2
Shell :
ID : 10.2 in
Passes : 1
A : 1770.3976 ft²
26.TANGKI PENAMPUNG AIR
Fungsi : menampung AIR hasil destilasi
Type : fixed conical
Kapasitas : 1266.1574 cuft
Diameter : 9.287 ft
Panjang : 18.5748 ft
Tebal shell : 3/16 in
Tebal tutup : 3/16 in
Bahan kontruksi : Carbon Steal SA-283 grade C ( brownell hal 253 )
Jumlah : 1 buah
27.COOLER
Fungsi : mendinginkan suhu menuju tangki penampung sementara IPA
Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)
Tube :
Number and length : 522 16’0”
OD : ¾ in
BWG : 16
Pitch : 1 in²
Passes : 2
Shell :
Passes : 1
A : 1639.7332 ft²
Jumlah : 1 buah
28.TANGKI PENAMPUNG IPA
Fungsi : menampung IPA hasil destilasi
Type : silinder tegak, tutup bawah datar dan tutup atas dished
Kapasitas : 6007.9410 cuft
Diameter : 15.6 ft
Panjang : 31.1969 ft
Tebal shell : 1/5 in
Tebal tutup : 1/5 in
Bahan kontruksi : Carbon Steal SA-283 grade C ( brownell hal 253 )
Jumlah : 1 buah
29.POMPA
Fungsi : mengalirkan bahan dari tangki penampung AIR sebagai
pendingin
Type : Centrifugal pump
Bahan : Commercial steel
Rate volumetric : 1.6445 gpm
Total dynamic Head : 57.0845 ft lbf / lbm
Power : 2.5 hp
BAB VI
PERANCANGAN ALAT UTAMA
1. REAKTOR
Nama alat : Reaktor
Fungsi : untuk mereaksikan propylene dan air
Type : Trickle bed reaktor
Shell :
Diameter : 6.1168 ft
Tinggi : 12.2335 ft
Tebal shell : 3 in
Tebal tutup atas : 1 ½ in
Tebal tutup bawah : 1 ½ in
Bahan kontruksi : Carbon Stell SA-283 grade C
Jumlah : 1 buah
BAB VII
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJ A
VII.I. Instr umentasi
Dalam rangka pengoperasian pabrik, pemasangan alat – alat instrumentasi sangat
dibutuhkan dalam memperoleh hasil produksi yang optimal. Pemasangan alat –alat
instrumentasi disini bertujuan sebagai pengontrol jalannya proses produksi dari
peralatan – peralatan pada awal sampai akhir produksi, dimana dengan alat
insrumentasi tersebut, kegiatan maupun aktifitas tiap – tiap unit dapat dicatat kondisi
operasinya sehingga sesuai dengan kondisi operasi yang dikehendaki serta mampu
memberikan tanda – tanda apabila terjadinya penyimpangan selama proses produksi
berlangsung.
Pada uraian diatas dapat disederhanakan bahwa dengan adanya alat instrumentasi
maka :
1. Proses produksi dapat berjalan sesuai dengan kondisi – kondisi yang telah
ditentukan sehingga diperoleh hasil yang optimum.
2. Proses produksi berjalan sesuai dengan effisiensi yang telah ditentukan dan
kondisi proses tetap terjaga pada kondisi yang sama.
4. Bila terjadi penyimpangan selama proses produksi, maka dapat segera diketahui
sehingga dapat ditangani dengan segera.
Adapun variabel proses yang diukur dibagi menjadi 3 bagian :
1. Variabel yang berhubungan dengan energi, seperti temperatur, tekanan, dan
radiasi.
2. Variabel yang berhubungan dengan kuantitas dan rate, seperti pada kecepatan
aliran fluida, ketinggian liquida, dan ketebalan.
3. Variabel yang berhubungan dengan karakteristik fisik dan kimia, seperti densitas,
kandungan air.
Yang harus diperhatikan didalam pemilihan alat Instrumentasi adalah :
- Lavel, Range, dan fungsi dari alat instrumentasi.
- Ketelitian hasil pengukuran.
- Konstruksi material.
- Pengaruh yang ditimbulkan terhadap kondisi operasi proses yang berlangsung.
- Mudah diperoleh dipasaran.
Instrumentasi yang ada dipasaran dapat dibedakan dari jenis pengoperasian alat
instrumentasi tersebut, yaitu alat instrumentasi manual atau otomatis. Pada dasarnya
alat – alat kontrol yang otomatis lebih disukai dikarenakan pengontrolannya tidak
terlalu sulit, kontinyu, dan efektif, sehingga menghemat tenaga kerja dan waktu.
Akan tetapi mengingat faktor – faktor ekonomis dan investasi modal yang
ditanamkan pada alat instrumentasi berjenis otomatis ini, maka pada perancangan
pabrik ini sedianya akan menggunakan kedua jenis alat instrumentasi tersebut.
Adapun fungsi utama dari alat instrumentasi otomatis adalah :
- Melakukan pengukuran.
- Sebagai pembanding hasil pengukuran dengan kondisi yang harus dicapai.
- Melakukan perhitungan.
- Melakukan koreksi.
Alat instrumentasi otomatis ini dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu :
1. Sensing / Pr imary element
Alat kontrol ini langsung merasakan adanya perubahan pada variabel yang diukur,
misalnya temperatur. Primary element merubah energi yang dirasakan dari medium
2. Receiving Element / Element Pengontr ol
Alat kontrol ini akan mengevaluasi signal yang didapat dari sensing element dan
diubah menjadi skala yang bisa dibaca, digambarkan dan dibaca oleh error detector.
Dengan demikian sumber energi bisa diatur sesuai dengan perubahan – perubahan
yang terjadi.
3. Tr ansmitting Element.
Alat kontrol ini berfungsi sebagai pembawa signal dari sensing element ke receiving
element.
Disamping ketiga jenis tersebut, masih terdapat peralatan pelengkap yang lain
yaitu : Error Element Detector, alat ini akan membandingkan besarnya harga terukur
pada variabel yang dikontrol dengan harga yang diinginkan dan apabila terdapat
perbedaan alat ini akan mengirimkan signal error. Amplifier akan digunakan sebagai
penguat signal yang dihasilkan oleh error detector jika signal yang dikeluarkan lemah.
Motor Operator Signal Error yang dihasilkan harus diubah sesuai dengan kondisi
yang diinginkan, yaitu dengan penambahan variabel manipulasi. Kebanyakan sistem
kontrol memerlukan operator atau motor untuk menjalankan Final Control Element.
Final Control Element adalah untuk mengoreksi harga variabel manipulasi.
1. Flow Control (FC)
Mengontrol aliran setelah keluar pompa.
2. Flow Ratio Control (FRC)
Mengontrol ratio aliran yang bercabang setelah pompa.
3. Level Control (LC)
Mengontrol ketinggian bahan didalam tangki dapat juga digunakan sebagai (WC)
Weight Control.
4. Level Indicator (LI)
Mengindikasikan / informatif ketinggian bahan didalam tangki.
5. Pressure Control (PC)
Mengontrol tekanan pada aliran / alat.
6. Pressure Indicator (PI)
Mengindikasikan / informatif tekanan pada aliran / alat.
7. Temperatur Control (TC)
Tabel Instr umentasi Pa da Pabr ik
N0. Nama Alat Instr umentasi
1. Tangki penampung PI
2. Pompa FC
3. Reaktor TC ; PI
4. Heat exchanger TC
5. Kolom distilasi LC ; PC
6. Compressor PC ; TC
VII.2 Keselamatan Ker ja
Keselamatan kerja atau safety factor adalah hal yang paling utama yang harus
diperhatikan dalam merencanakan suatu pabrik, hal ini disebabkan karena :
- Dapat mencegah terjadinya kerusakan – kerusakan yang besar yang disebabkan oleh
kebakaran atau hal lainnya baik terhadap karyawan maupun oleh peralatan itu sendiri.
- Terpeliharanya peralatan dengan baik sehingga dapat digunakan dalam waktu yang
cukup lama. Bahaya yang dapat timbul pada suatu pabrik banyak sekali jenisnya, hal
Secara umum bahaya – bahaya tersebut dapat dibagi dalam tiga kategori, yaitu :
1. Bahaya kebakaran.
2. Bahaya kecelakaan secara kimia.
3. Bahaya terhadap zat – zat kimia.
Untuk menghindari kecelakaan yang mungkin terjadi, berikut ini terdapat
beberapa hal yang perlu mendapat perhatian pada setiap pabrik pada umumnya dan
pada pabrik ini pada khususnya.
VII.2.1 Bahaya Kebaka ran
A. Penyebab Kebaka r an.
1. Adanya nyala terbuka (open flame) yang datang dari unit utilitas, workshop, dan
lain – lain.
2. Adanya loncatan bunga api yang disebabkan karena konsleting aliran listrik
B. Pencegahan.
1. Menempatkan unit utilitas dan power plant cukup jauh dari lokasi proses yang
dikerjakan.
2. Menempatkan bahan yang mudah terbakar pada tempat yang terisolasi dan
tertutup.
3. Memasang kabel atau kawat listrik ditempat – tempat yang terlindung, jauh dari
daerah yang panas yang memungkinkan terjadinya kebakaran.
4. Sistem alarm hendaknya ditempatkan pada lokasi dimana tenaga kerja dengan
cepat dapat mengetahui apabila terjadi kebakaran.
C. Alat Pencegah Kebakara n.
1. Instalasi permanen seperti fire hydrant system dan sprinkle otomatis.
2. Pemakaian portable fire – extinguisher bagi daerah yang mudah dijangkau bila
terjadi kebakaran. Jenis dan jumlahnya pada perencanaan pabrik ini dapat dilihat pada
tabel.
3. Untuk pabrik ini lebih disukai alat pemadam kebakaran tipe karbon dioksida.
4. Karena bahan baku ada yang beracun, maka perlu digunakan kantong – kantong
udara atau alat pernafasan yang ditempatkan pada daerah – daerah strategis pada
VII.2.2 Bahaya Kecelakaan
Karena kesalahan mekanik sering terjadi dikarenakan kelalaian pengerjaan
maupun kesalahan konstruksi dan tidak mengikuti aturan yang berlaku. Bentuk
kerusakan yang umum adalah karena korosi dan ledakan. Kejadian ini selain
mengakibatkan kerugian yang besar karena dapat mengakibatkan cacat tubuh maupun
hilangnya nyawa pekerja. Berbagai kemungkinan kecelakaan karena mekanik pada
pabrik ini dan cara pencegahannya dapat digunakan sebagai berikut :
A. Vessel.
Kesalahan dalam perencanaan vessel dan tangki dapat mengakibatkan kerusakan
fatal, cara pencegahannya :
1. Menyeleksi dengan hati – hati bahan konstruksi yang sesuai, tahan korosi serta
memakai corrosion allowance yang wajar. Untuk pabrik ini, semua bahan konstruksi
yang umum dapat dipergunakan dengan pengecualian adanya seng dan tembaga.
Bahan konstruksi yang biasanya dipakai untuk tangki penyimpan, perpipaan, dan
peralatan lainnya dalam pabrik ini adalah steel. Semua konstruksi harus sesuai dengan
standar ASME (America Society Mechanical Engineering).
2. Memperhatikan teknik pengelasan.
3. Memakai level gauge yang otomatis.
4. Penyediaan manhole dan handhole (bila memungkinkan) yang memadai untuk
inspeksi dan pemeliharaan. Disamping itu peralatan tersebut harus dapat diatur
B. Heat Exchanger
Kerusakan yang terjadi pada ummumnya disebabkan karena kebocoran –
kebocoran. Hal ini dapat dicegah dengan cara :
1. Pada inlet dan outlet dipaasang block valve untuk mencegah terjadinya thermal
expansion.
2. Drainhole yang cukup harus disediakan untuk pemeliharaan.
3. Pengecekan dan pngujian terhadap setiap ruangan fluida secara sendiri – sendiri.
4. Memakai heat exchanger yang cocok untuk ukuran tersebut. Disamping itu juga
rate aliran harus benar – benar dijaga agar tidak terjadi perpindahan panas yang
berlebihan sehingga terjadi perubahan fase didalam pipa.
C. Peralatan ya ng berger ak.
Peralatan yang bergerak apabila ditempatkan tidak hati – hati, maka akan
menimbulkan bahaya bagi pekerja. Pencegahan bahaya ini dapat dilakukan dengan :
1. Pemasangan penghalang untuk semua sambungan pipa.
2. Adanya jarak yang cukup bagi peralatan untuk memperoleh kebebasan ruang
D. Per pipaan.
Selain ditinnjau dari segi ekonomisnya, perpipaan juga harus ditinjau dari segi
keamanannya hal ini dikarenakan perpipaan yang kurang teratur dapat
membahayakan pekerja terutama pada malam hari, seperti tebentur, tersandung dan
sebagainya. Sambungan yang kurang baik dapat menimbulkan juga hal – hal yang
tidak diinginkan seperti kebocoran – kebocoran bahan kimia yang berbahaya. Untuk
menghindari hal – hal yang tidak diinginkan tersebut, maka dapat dilakukan dengan
cara :
1. Pemasangan pipa (untuk ukuran yang tidak besar hendaknya pada elevasi yang
tinggi tidak didalam tanah, karena dapat menimbulkan kesulitan apabila terjadi
kebocoran.
2. Bahan konstruksi yang dipakai untuk perpipaan harus memakai konstruksi dari
steel.
3. Sebelum dipakai, hendaknya diadakan pengecekan dan pengetesan terhadap
kekuatan tekan dan kerusakan yang diakibatkan karena perubahan suhu, begitu juga
harus dicegah terjadinya over stressing atau pondasi yang bergerak.
4. Pemberian warna pada masing – masing pipa yang bersangkutan akan dapat
E. Listr ik
Kebakaran sering terjadi akibat kurang baiknya perencanaan instalasi listrik dan
kecerobohan operator yang menanganinya. Sebagai usaha pencegahannya dapat
dilakukan :
1. Alat – alat listrik dibawah tanah sebaiknya diberi tanda seperti dengan cat warna
pada penutupnya atau diberi isolasi berwarna.
2. Pemasangan alat remote shut down dari alat – alat operasi disamping starter.
3. Penerangan yang cukup pada semua bagian pabrik supaya operator tidak
mengalami kesulitan dalam bekerja.
4. Sebaiknya untuk penerangan juga disediakan oleh PLN meskipun kapasitas
generator set mencukupi untuk penerangan dan proses.
5. Penyediaan emergency power supplies tegangan tinggi.
6. Meletakkan jalur – jalur kabel listrik pada posisi aman.
F. Isolasi.
Isolasi penting sekali terutama berpengaruh terhadap pada karyawan dari
kepanasan yang dapat mengganggu kinerja para karyawan, oleh karena itu dilakukan :
1. Pemakian isolasi pada alat – alat yang menimbulkan panas seperti reaktor,
exchanger, kolom distilasi dan lain – lain. Sehingga tidak mengganggu kosentrasi
pekerjaan.
2. Pemasangan pada kabel instrumen, kawat listrik dan perpipaan yang berada pada
daerah yang panas, hal ini dimaksudkan untuk mencegah terjadinya kebakaran.
G. Bangunan pabr ik.
Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan bangunan pabrik adalah :
1. Bangunan – bangunan yang tinggi harus diberi penangkal petir dan jika tingginya
melebihi 20 meter, maka harus diberi lampu mercu suar.
VII.2.3 Bahaya Kar ena Bahan Kimia
Banyak bahan kimia yang berbahaya bagi kesehatan. Biasanya para pekerja tidak
mengetahui seberapa jauh bahaya yang dapat ditimbulkan oleh bahan kimia seperti
bahan – bahan berupa gas yang tidak berbau atau tidak berwarna yang sulit diketahui
jika terjadi kebocoran. Untuk itu sering diberikan penjelasan pendahuluan bagi para
pekerja agar mereka dapat mengetahui bahwa bahan kimia tersebut berbahaya. Cara
lainnya adalah memberikan tanda – tanda atau gambar – gambar pada daerah yang
berbahaya atau pada alat – alat yang berbahaya, sehingga semua orang yang berada
didekatnya dapat lebih waspada. Selain hal – hal tersebut diatas, usaha – usaha lain
dalam menjaga keselamatan kerja dalam pabrik ini adalah memperhatikan hal – hal
seperti :
1. Di dalam ruang produksi para pekerja dan para operator dilarang merokok.
2. Harus memakai sepatu karet dan tidak diperkenankan memakai sepatu yang
alasnya berpaku.
3. Untuk pekerja lapangan maupun pekerja proses dan semua orang yang memasuki
daerah proses diharuskan mengenakan topi pengaman agar terlindung dari
kemungkinan kejatuhan barang – barang dari atas.
4. Karena sifat alami dari steam yang sangat berbahaya, maka harus disediakan
BAB VIII
UTILITAS
Dalam sebuah pabrik, utilitas meupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan
mengingat saling berhubungan antara proses industri dengan kebutuhan utilitas untuk
proses tersebut. Dalam hal ini, utilitas dari suatu pabrik terdiri atas :
1. Unit pengolahan air
Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan air pendingin, air proses, air sanitasi,
dan air pengisi boiler.
2. Unit pembangkitan “steam”
Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan “steam” pada proses evaporasi,
pemanasan, dan “supplay” pembangkitan tenaga listrik.
3. Unit pembangkitan tenaga listrik
Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan listrik bagi alat – alat bangunan, jalan
raya, dan lain sebagainya.
4. Unit bahan bakar
Unit ini berfungsi sebagai penyedia bahan bakar bagi alat – alat, generator, boiler, dan
sebagainya.
5. Unit pengolahan limbah
Unit ini berfungsi sebagai pengolahan limbah pabrik baik limbah cair, maupun gas
Sistem Pengolahan Air
Air adalah suatu zat yang banyak terdapat dialam bebas. Sesuai dengan tempat
sumber air tersebut berasal, air mempunyai fungsi yang berlainan, dengan
karakteristik yang ada. Air banyak sekali diperlukan didalam kehidupan, baik secara
langsung maupun tidak langsung.
Didalam pabrik ini dibedakan menjadi 2 bagian utama dalam sistem pengolahan
air. Bagian pertama adalah unit pengolahan air sebagai unit penyedia kebutuhan air
dan unit pengolahan air buangan sebagai pengolahan air buangan pabrik sebelum
dibuang kebadan penerima air.
Dalam pabrik ini sebagian besar air dimanfaatkan sebagai air proses dan sebagai
media perpindahan energi. Untuk melaksanakan fungsi tersebut, air harus mengalami
pengolahan terlebih dahulu sehingga pabrik dapat berfungsi dengan handal, aman,
dan efisien.
Secara umum fungsi air di pabrik ini terbagi dalam beberapa sistem pemakaian,
masing – masing mempunyai persyaratan kualitas yang berbeda sesuai dengan fungsi
dan kegunaannya. Sistem pemakaian tersebut antara lain adalah :
1. Sebagai air sanitasi.
2. Sebagai air pemanas.
3. Sebagai air pendingin.
VIII.1 Unit Penyediaan Air
1. Sanitasi
Air ini digunakan untuk karyawan, laboratorium, taman dan lain-lain.
Kebutuhan air sanitasi dapat diperinci sebagai berikut :
Kebutuhan karyawan = 120 liter/hari per orang (standart WHO)
Jumlah karyawan = 140 orang
Jam kerja untuk karyawan adalah 8 jam, sehingga pemakaian air sanitasi untuk setiap
karyawan sebanyak 140 orang adalah
= 120 x 140/3
= 7000 liter/hari = 97,92 liter/jam (97,92 kg/jam)
Laboratorium dan taman
Air untuk kebutuhan laboratorium dan taman diperkirakan 50 % dari kebutuhan
karyawan, maka :
= 50 % x 97,92 kg/jam
= 78,333 kg/jam
Jadi kebutuhan air untuk sanitasi adalah
= 97,92 + 78,333 = 176,25 kg/jam
Untuk pemadam kebakaran dan cadangan air diperkirakan 40 % excess, sehingga
total kebutuhan air sanitasi
= 1,4 x 176,25 kg/jam = 247 kg/jam ≈ 247 kg/jam
a. Air Pemanas (steam)
VIII.1.1 Ta bel Kebutuhan Steam
Total air untuk keperluan pemanas sebesar 4627,7074kg/jam.
Direncanakan banyaknya steam yang disuplay adalah 10 % excess, maka :
Kebutuhan steam = 110 % x 4627,7074
= 5090,478 kg/jam
b. Air Pendingin
Air pendingin digunakan pada peralatan-peralatan berikut :
VIII.1.2 Ta bel Kebutuhan Air Pendingin
No Nama alat Jumlah (kg/jam)
1
2
3
4
5
6
7
8
Reaktor
Cooler 1
Destilasi I
Cooler II
Cooler III
Destilasi II
Cooler IV
Cooler V
1126582,302
149411,9375
63998,4094
9929,9475
2,4655
43674,3621
5296,8317
586,6248
T o t a l 1301758,628
Total air untuk keperluan pendingin sebesar 1301758,628 kg/j. Direncanakan
banyaknya air pendingin yang disuplay dengan excess 20 %, maka kebutuhan air
pendingin adalah
No Nama alat Jumlah (kg/jam)
1
2
3
Heater Propylene
Heater Destilasi
Reboiler
400,0391
529,7990
3697,8692
= 1162110,4 kg/j
Make up air pendingin untuk kebutuhan pendingin direncanakan 10 %, maka :
Kebutuhan air pendingin = 110 % x 1162110,4 kg/j
= 1718321,4 kg/j.
c. Air proses
Air proses digunakan pada peralatan-peralatan berikut :
VIII.1.3 Ta bel Kebutuhan Air Pr oses
No Nama alat Jumlah
(kg/jam)
1 Reaktor ( R-110 ) 6570,23
T o t a l 6570,23
Jadi total air yang harus disuplay adalah :
VIII.1.4 Ta bel Kebutuhan air tota l
Nama alat Jumlah (kg/jam)
Air sanitasi
Air pemanas
Air pendingin
Air proses
247
5090,478
1718321,4
6570,23
T o t a l 1730227,108
Pra rencana pabrik Isopropil Alkohol ini menggunakan air sungai yang masih
perlu diproses (treatment) untuk memenuhi kebutuhan air sanitasi, air pemanas, air
pendingin, air proses. Peralatan yang digunakan pada bagian ini adalah sebagai
berikut :
1. Pompa (L-211)
Rate aliran = 491855,5307 kg/j = 1084344,703 lb/j =301,2069 lb/dt
Densitas (ρ) = 62,2 lb/ft3
Viskositas (µ) = 0,85 cp = 2,0562 lb/ft.j
Asumsi : aliran turbulen
Dari fig. 14-2 Peters and Timmerhouse hal 498 diperoleh
ID optimum = 20 in
Standarisasi ID = 22 in sch 40 (table 11 Kern)
ID = 21,25 in = 1,75 ft
OD = 22,0 in
Flow area = 355 in2 = 2,465 ft2
Menghitung kecepatan aliran fluida dalam pipa :
ft/menit 8582 , 117 ft 4653 , 2 /menit ft 5532 , 209 A Q v 3 3 = =
= = 1,9643 ft/det
Cek aliran dengan Bilangan Reynold
44 , 374019 t lb/ft.meni 0,0343 ) lb/ft 62,2 ft/menit)( 82 ft)(117,85 (1,75 μ D.v.ρ N 3
Re = = =
NRe≥ 4000 aliran turbulen (asumsi benar)
Perpipaan
Dianggap panjang pipa lurus = 500 ft
L/D = 32 (Tabel 1 Peters and Timmerhouse hal 484)
L = 3 x 32 x 1,75 = 168 ft
Gate valve sebanyak 1 buah
L/D = 7 (Tabel 1 Peters and Timmerhouse hal 484)
L = 7 x 1,75 = 12,25 ft
Globe valve sebanyak 1 buah
L/D = 300 (Tabel 1 Peters and Timmerhouse hal 484)
L = 300 x 1,75 = 525 ft
Ltotal = 500 + 168 + 12,25 + 525 = 1205,25 ft
Untuk jenis comersial steel didapat ε = 4,6 x 10-5 m = 1,81102 x 10-3 in
0,00008522 in 25 , 1 2 in 10 1,81102 D ε maka 3 = × = −
Dari fig. 2.10-3 Geankoplis hal 88 didapat f = 0,004
Friction loss dari system perpipaan
1. Friksi pada pipa lurus
m f 2
2
f 0,6608ft.lb /lb
2(32,174) (1,9643) 1,75 1205,25 4(0,004) 2gc V D Δ L 4f
F = × × = × × =
2. Kontraksi pada keluaran
m f 2
2
c
c 0,0329ft.lb/lb
2(32,174) (1,9643) 0,55 2gc V K
h = × = × =
3. Friksi pada 3 elbow
m f 2
2
f
f 0,1349ft.lb /lb
2(32,174) (1,9643) 0,75 3 2gc V K 3
h = × × = × × =
Total friksi (ΣF) = 0,6608 + 0,0329 + 0,1349
Beda ketinggian = 15 ft
Beda tekanan = 0 psi
Faktor turbulensi (α) = 1
m f 2 2 1 2 2 2 1 2 1 /lb ft.lb 15,8886 8286 , 0 4) 2(1)(32,17 (1,9643) 0 15(1) 0 ΣF ρ P P 2.α.α. v v gc g Z gc g Z Ws − = − − + − = − − + − + − =
Effisiensi pompa = 75 % (Fig. 14-37 Peters and Timmerhouse hal 520)
m f/lb ft.lb ,1848 1 2 0,75 15,8886 η Ws
Wp= − = =
Kerja pompa
WHP = m x Wp = 301,2069 x 21,1848 x (1/550 hp) = 11,6018 hp
Effisiensi motor = 87 % (Fig. 14-38 Peters and Timmerhouse hal 521)
hp 5 , 13 3354 , 13 0,87 11,6018 pompa aktual
Kerja = = ≈
Dimensi pompa
Fungsi : mengalirkan air dari sungai ke bak sedimentasi (F-212)
Type : centrifugal pump
Daya pompa : 13,5 hp
Bahan konstruksi : cash iron
Jumlah : 1 buah
2. Bak Sedimentasi (F-212)
Fungsi : menampung air dari sungai sekaligus sebagai tempat pengendapan
Rate aliran : 491855,5307 kg/jam = 1084344,703 lb/j = 301,2069 lb/det
ρair = 995,68 kg/m3
/j m 9896 , 493 kg/m
995,68
kg/j 5307 , 491855 volumetrik
Rate = 3 = 3
Waktu tinggal = 12 jam
Volume air = 493,9896 m3/j x 12 jam = 5927,8752 m3
Direncanakan bak berisi air 80 %, maka :
3 3
m 844 , 7409 0,8
m 8752 , 5927 bak
Volume = =
Direncanakan bak berbentuk persegi panjang dengan ratio
Panjang (P) : Lebar (L) : Tinggi (T) = 5 : 3 : 2
Maka :
Volume bak penampung = P x L x T
30 X3 = 7409,844
X3 = 246,9948 m3
X = 6,2743 m
Maka :
• Panjang = 5 x 6,2743 m = 31,3715 m ≈ 32 m
• Lebar = 3 x 6,2743 m = 18,8229 m ≈ 19 m
• Tinggi = 2 x 6,2743 m = 12,5486 m ≈ 13 m
Dimensi bak
Bentuk : persegi panjang
Ukuran : (32 x 19 x 13) m3
Bahan : beton bertulang
Jumlah : 1 buah
3. Pompa sedimentasi (L-213)
Fungsi : Mengalirkan air dari bak sedimentasi ke bak skimer
Type : centrifugal pump
Rate aliran = 491855,5307 kg/j = 1084344,703 lb/j =301,2069 lb/dt
Densitas (ρ) = 62,2 lb/ft3
Viskositas (µ) = 0,85 cp = 2,0562 lb/ft.j
Asumsi : aliran turbulen
Dari fig. 14-2 Peters and Timmerhouse hal 498 diperoleh
ID optimum = 20 in
Standarisasi ID = 22 in sch 40 (table 11 Kern)
ID = 21,25 in = 1,75 ft
OD = 22,0 in
Flow area = 355 in2 = 2,465 ft2
Menghitung kecepatan aliran fluida dalam pipa :
ft/menit 8582
, 117 ft
4653 , 2
/menit ft
5532 , 209 A Q
v 3
3
= =
= = 1,9643 ft/det
gall/menit 2173,5077
/j ft 209,5532
/j ft 17433,1946 62,2
3 1084344,70
ρ
m Q volumetrik Rate
3
3
= =
= =
44 , 374019 t
lb/ft.meni 0,0343
) lb/ft 62,2 ft/menit)( 82
ft)(117,85 (1,75
μ
D.v.ρ N
3
Re = = =
NRe≥ 4000 aliran turbulen (asumsi benar)
Untuk jenis comersial steel didapat ε = 4,6 x 10-5 m = 1,81102 x 10-3 in
0,00008522 in
25 , 1 2
in 10 1,81102 D
ε
maka
3
= ×
= −
Perpipaan
Dianggap panjang pipa lurus = 20 ft
Elbow 90 sebanyak 3 buah
L/D = 32 (Tabel 1 Peters and Timmerhouse hal 484)
L = 3 x 32 x 1,75 = 168 ft
Gate valve sebanyak 1 buah
L/D = 7 (Tabel 1 Peters and Timmerhouse hal 484)
L = 7 x 1,75 = 12,25 ft
Globe valve sebanyak 1 buah
L/D = 300 (Tabel 1 Peters and Timmerhouse hal 484)
L = 300 x 1,75 = 525 ft
Ltotal = 20 + 168 + 12,25 + 525 = 725,25 ft
Friction loss dari system perpipaan
1. Friksi pada pipa lurus
m f 2
2
f 0,3976ft.lb /lb
2(32,174) (1,9643) 1,75
725,25 4(0,004)
2gc V D Δ L 4f
F = × × = × × =
m f 2
2
c
c 0,0329ft.lb/lb
2(32,174) (1,9643) 0,55 2gc V K
h = × = × =
3. Friksi pada 3 elbow
m f 2
2
f
f 0,1349ft.lb /lb
2(32,174) (1,9643) 0,75 3 2gc V K 3
h = × × = × × =
Total friksi (ΣF) = 0,3976 + 0,0329 + 0,1349
= 0,5654 ft.lbf /lbm
Hukum Bernoulli
Beda ketinggian = 15 ft
Beda tekanan = 0 psi
Faktor turbulensi (α) = 1
m f 2 2 1 2 2 2 1 2 1 /lb ft.lb 15,6254 5654 , 0 4) 2(1)(32,17 (1,9643) 0 15(1) 0 ΣF ρ P P 2.α.α. v v gc g Z gc g Z Ws − = − − + − = − − + − + − =
Effisiensi pompa = 75 % (Fig. 14-37 Peters and Timmerhouse hal 520)
m f/lb ft.lb ,8339 0 2 0,75 15,6254 η Ws
Wp= − = =
Kerja pompa
WHP = m x Wp = 301,2069 x 20,8339 x (1/550 hp) = 11,4097 hp
Effisiensi motor = 86 % (Fig. 14-38 Peters and Timmerhouse hal 521)
hp 5 , 13 2670 , 13 0,86 11,4097 pompa aktual
Kerja = = ≈
Dimensi pompa
Daya pompa : 13,5 hp
Bahan konstruksi : cash iron
Jumlah : 1 buah
4. Bak Skimer (F-214)
Fungsi : menampung air dari sungai sekaligus sebagai tempat pembersihan
kotoran-kotoran yang terapung dalam air.
Rate aliran : 491855,5307 kg/jam = 1084344,703 lb/j = 301,2069 lb/det
ρair = 995,68 kg/m 3
/j m 9896 , 493 kg/m
995,68
kg/j 5307 , 491855 volumetrik
Rate = 3 = 3
Waktu tinggal = 12 jam
Volume air = 493,9896 m3/j x 12 jam = 5927,8752 m3
Direncanakan bak berisi air 80 %, maka :
3 3
m 844 , 7409 0,8
m 8752 , 5927 bak
Volume = =
Direncanakan bak berbentuk persegi panjang dengan ratio
Panjang (P) : Lebar (L) : Tinggi (T) = 5 : 3 : 2
Maka :
Volume bak penampung = P x L x T
30 X3 = 7409,844
X3 = 246,9948 m3
X = 6,2743 m
Maka :
• Tinggi = 2 x 6,2743 m = 12,5486 m ≈ 13 m Dimensi bak
Fungsi : menampung air dari sungai sekaligus sebagai tempat pembersihan
kotoran-kotoran yang terapung dalam air.
Bentuk : persegi panjang
Ukuran : (32 x 19 x 13) m3
Bahan : beton bertulang
Jumlah : 1 buah
5. Pompa skimer (L-215)
Fungsi : Mengalirkan air dari bak skimer ke clarifier
Type : centrifugal pump
Rate aliran = 491855,5307 kg/j = 1084344,703 lb/j =301,2069 lb/dt
Densitas (ρ) = 62,2 lb/ft3
Viskositas (µ) = 0,85 cp = 2,0562 lb/ft.j
Asumsi : aliran turbulen
Dari fig. 14-2 Peters and Timmerhouse hal 498 diperoleh
ID optimum = 20 in
Standarisasi ID = 22 in sch 40 (table 11 Kern)
ID = 21,25 in = 1,75 ft
OD = 22,0 in
2 2
gall/menit 2173,5077
/j ft 209,5532
/j ft 17433,1946 62,2
3 1084344,70
ρ
m Q volumetrik Rate
3
3
= =
= =
Menghitung kecepatan aliran fluida dalam pipa : ft/menit 8582 , 117 ft 4653 , 2 /menit ft 5532 , 209 A Q v 3 3 = =
= = 1,9643 ft/det
Cek aliran dengan Bilangan Reynold
44 , 374019 t lb/ft.meni 0,0343 ) lb/ft 62,2 ft/menit)( 82 ft)(117,85 (1,75 μ D.v.ρ N 3
Re = = =
NRe≥ 4000 aliran turbulen (asumsi benar)
Untuk jenis comersial steel didapat ε = 4,6 x 10-5 m = 1,81102 x 10-3 in
0,00008522 in 25 , 1 2 in 10 1,81102 D ε maka 3 = × = − Perpipaan
Dianggap panjang pipa lurus = 20 ft
Elbow 90 sebanyak 3 buah
L/D =