PRA RANCANGAN PABRIK

(1)

Edi Sinaga : Pembuatan Kristal Polyethylene Terephthalate Dengan Reaksi Esterifikasi Langsung Terephthalate Acid Dan Ethylene Glycol Dengan Kapasitas Produksi 200.000 Ton/Tahun, 2008.

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN KRISTAL POLYETHYLENE TEREPHTHALATE

DENGAN REAKSI ESTERIFIKASI LANGSUNG

TEREPHTHALATE ACID DAN ETHYLENE GLYCOL

DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 200.000 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

Ujian Sarjana Teknik Kimia

Disusun Oleh :

EDI SINAGA

NIM : 030405006

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

(3)

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 200.000 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, kakak-kakakku serta adikku sekalian

7. Rekan satu tim penulis, Leman Sihotang. 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

(4)

INTISARI

Pembuatan polyethylene terephthalate secara umum dikenal dengan menggunakan proses esterifikasi langsung. Pabrik polyethylene terephthalate ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 200.000 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 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan polyethylene terephthalate layak untuk didirikan.

(5)

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

(BHET) ... II-6 2.3.2.2 Reaksi Prepolimerisasi ... II-7 2.3.2.2 Reaksi Polikondensasi ... II-7 2.2.3 Tahap Pemisahan Produk ... II-8 BAB III NERACA MASSA... III-1 BAB IV NERACA ENERGI ... IV-1 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI PERALATAN ... VI-1 6.1 Instrumentasi ... VI-1 6.1.1 Tujuan Pengendalian ... VI-3 6.1.2 Jenis-jenis pengendalian dan Alat Pengendali ... VI-3

(6)

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 B PERHITUNGAN NERACA PANAS

(7)

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI

(8)

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

(9)

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

f 298 (panas pembentukan standar) ... LB-4 Tabel B.2.2 Panas Laten (kJ/kmol) ... LB-2 Tabel LB.1.1 Neraca Panas Pada Tangki Pencampur (MT-101) ... LB-8 Tabel LB.2.1 Panas masuk pada alur 5 ... LB-9 Tabel LB.2.2 Panas masuk pada alur 6 ... LB-9 Tabel LB.2.3 Panas masuk pada alur 7 ... LB-9 Tabel LB.2.4 Panas reaksi pada 298 oK ... LB-10 Tabel LB.2.5 Neraca Panas Reaktor 1 (R-101) ... LB-11 Tabel LB.3.1 Panas masuk pada alur 8 ... LB-12 Tabel LB.3.2 Panas keluar pada alur 9 ... LB-13 Tabel LB.3.3 Panas reaksi 1 standar pada 25oC (298oK) ... LB-13 Tabel LB.3.4 Panas reaksi 2 standar pada 25oC (298oK) ... LB-14 Tabel LB.3.5 Neraca Panas Reaktor 2 (R-102) ... LB-15 Tabel LB.4.1 Panas keluar pada alur 10 ... LB-16 Tabel LB.4.2 Panas keluar pada alur 11 ... LB-16 Tabel LB.4.3 Panas reaksi 1 standar pada 25oC (298oK) ... LB-17

(10)

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

(T-102)) ... LC-13 Tabel LC.6 Komposisi katalis dalam bak penampungan (T-103) ... LC-16 Tabel LC.7 Komposisi bahan dalam tangki berpengaduk (MT-101) ... LC-17 Tabel LC.8 Komposisi bahan pada alur Lb destilasi 1 (T-101) ... LC-56 Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin LD-29 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ... LE-1 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ... LE-3 Tabel LE.3 Beberapa Tipe Harga Eksponensial Peralatan Dengan

(11)

Metode Marshall R. Swift ... LE-5 Table LE.4 Estimasi Harga Peralatan Proses ... LE-6 Tabel LE.5 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ... LE-7 Tabel LE.6 Biaya Sarana Transportasi ... LE-10 Tabel LE.7 Perincian Gaji Pegawai ... LE-14 Tabel LE.8 Perincian Biaya Kas... LE-15 Tabel LE.9 Perincian Modal Kerja ... LE-16 Tabel LE.10 Perkiraan Biaya Depresiasi Sesuai ... LE-18 Tabel LE.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)... LE-25

(12)

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

(13)

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

(14)

PET dengan berat molekul yang besar banyak digunakan untuk membuat serat sintetis, resin, pembungkus makanan dan minuman, dan lain-lain.

(http://www.wikipedia.org/wiki/Polyetylene terepthalate

Berdasarkan data impor statistik tahun 2002-2004, kebutuhan polyethylene terepthalate (PET) di Indonesia adalah sebagai berikut :

). 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.

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 = = − = − − − − = − −

Dari perhitungan diatas dapat dilihat bahwa kebutuhan polyethylene terepthalate (PET) di Indonesia pada tahun 2008 adalah sebesar 272.849.118 kg/tahun. Maka untuk memenuhi kebutuhan 64 % dari kebutuhan total, dalam pra rancangan pabrik pembuatan polyethylene terepthalate (PET) ini diambil kapasitas produksi sebesar 175.000.000 kg/tahun.

(15)

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.

Tujuan lain dari pra rancangan pabrik pembuatan polyethylene terepthalate ini adalah untuk memenuhi kebutuhan polyethylene terepthalate dalam negeri yang selama ini masih diimpor dari negara lain dan selanjutnya dikembangkan untuk tujuan ekspor. Selain itu, diharapkan dengan berdirinya pabrik ini akan memberi lapangan pekerjaan dan memicu peningkatan produktivitas rakyat yang pada akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan rakyat.

(16)

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. (http://www.wikipedia.org/wiki/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 dagang “Terylene” dan pada tahun 1953 di Amerika Serikat (Dupont) dengan nama dagang “Dacron”. (Kirk Othmer, 1981)

(17)

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.

(http://www.wikipedia.org/wiki/terepthalate acid; Kirk Othmer, 1981)

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 mengoksidasikan p-xylene dengan menggunakan katalis cobalt.

(18)

o Dihasilkan dengan mereaksikan dipotassium terepthalate dengan asam sulfat (Kirk Othmer, 1981)

2.2.2 Ethylene glycol

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

(http://www.wikipedia.org/wiki/ethylene glycol; Kirk Othmer, 1981)

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.

o Dihasilkan dari reaksi hidrolisis etylene oxide. (Kirk Othmer, 1981)

(19)

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) (http://www.wikipedia.org/wiki/antimony trioxide)

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

o Struktur kimia :

o Rumus molekul : C10H8O4

o Densitas : 1370 kg/m3

o Modulus young : 2800-3100 MPa o Tensile strength : 55-75 MPa

(20)

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

(http://www.wikipedia.org/wiki/polyethylene terepthalate)

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 penyimpanan terepthalate acid (ST-101) dengan menggunakan bucket elevator (BE-101) untuk dimasukkan ke dalam tangki pencampur (MT-(BE-101). Bersamaan dengan itu dimasukkan juga ethylene glycol (EG) dari tangki penyimpanan ethylene glycol

(21)

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

Uap air dan ethylene glycol yang keluar dari reaktor esterifikasi mempunyai temperatur 250 0C dialirkan menuju partial condenser (E-102) untuk mengkondensasikan uap yang terbentuk. Selanjutnya uap dan cairan yang dihasilkan dari partial condenser dengan temperatur 160 0C dialirkan ke knock out drum (V-101) untuk dipisahkan. Cairan yang telah dipisahkan kemudian dialirkan menuju cooler (E-101) untuk menurunkan temperaturnya menjadi 80 0C yang kemudian akan

(22)

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

Pada proses polikondensasi akan terbentuk ikatan monomer-monomer menjadi polimer yang panjang dengan derajat polimerisasi yang semakin bertambah besar. Dalam proses ini derajat polimerisasi yang diharapkan 100. Proses polikondensasi berlangsung pada temperatur 290 0C dan tekanan 0,00197 atm (200 Pa) dengan konversi prepolimer sebesar 99 % dalam reaktor polikondensasi (R-103). Untuk memvakumkan tekanan dari 1 atm menjadi 0,00197 atm digunakan steam ejector (EJ-101). Reaksi yang terjadi adalah :

(23)

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) untuk dipisahkan antara PET kristal dengan mother liquornya. Mother liquor yang telah dipisahkan dari kristal PET kristal dialirkan ke mother liquor tank (T-102), sedangkan PET kristalnya dialirkan menuju Pelletizer (P-101) untuk dibentuk menjadi pelet dengan ukuran 3 mm. Kemudian pellet PET diangkut menuju ke tangki penyimpanan (ST-103) dengan menggunakan belt conveyor (BC-101). Kadar prepolimer dan PET non kristal yang boleh tercampur dalam produk PET kristal adalah sebesar 1 % (www.tradeindia.com, 2007).

(24)

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)

Pada tangki pencampur (MT-101) terjadi proses pencampuran bahan baku TPA 99,9 % (alur 1) dengan EG 99,8 % (alur 3). Hasil pencampurannya (alur 4) akan diumpankan ke reaktor 1 (R-101). Hasil perhitungan neraca massa di tangki pencampur (MT-101) dapat dilihat pada Tabel 3.1.

(25)

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 34.394,0797 34.394,0797

(26)

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)

Pada reaktor 3 (R-103) terjadi proses pembentukan Polyethylene Terepthalate (PET) dan EG yang dihasilkan dari reaksi penguraian prepolimer. Kemudian terjadi juga reaksi lain yaitu reaksi penguraian BHET yang menghasilkan EG dan prepolimer, dimana pada reaksi ini BHET akan habis bereaksi dan prepolimer yang dihasilkan akan diakumulasi dengan prepolimer umpan (alur 8). Hasil reaksi berupa EG diumpankan ke partial condenser (E-103) sedangkan PET, Sb2O3, dan prepolimer akan diumpankan ke filter press (FP-101). Hasil perhitungan neraca massa di reaktor 3 (R-103) dapat dilihat pada Tabel 3.4 dibawah ini.

(27)

Tabel 3.4 Neraca massa pada Reaktor 3 (R-103)

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)

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

(28)

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)

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)

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

(29)

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)

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)

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

(30)

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)

Bahan baku yang masuk pada tangki pencampur seperti EG dan TPA mempunyai panas masing-masing. Bahan baku tersebut masuk ke tangki pencampur pada temperatur 30 oC dan keluar pada temperatur 80 oC. Setelah dilakukan perhitungan, ternyata tangki pencampur tersebut membutuhkan panas (endoterm). Untuk memberikan panas yang dibutuhkan oleh tangki pencampur tersebut, digunakan saturated steam dengan temperatur 310 oC. Hasil perhitungan neraca panas di tangki pencampur (MT-101) dapat dilihat pada Tabel 4.1 dibawah ini.

(31)

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)

Produk BHET, Sb2O3, TPA yang keluar dari reaktor 1 (R-101) dengan temperatur 250 oC, diumpankan ke reaktor 2 (R-102). Pada reaktor 2 terjadi proses pembentukan prepolimer, dimana reaksi tersebut menyerap panas. Produk keluar dari reaktpr 2 (R-102) dengan temperatur 270 oC. Setelah dilakukan perhitungan ternyata reaktor 2 tersebut membutuhkan panas (endoterm). Untuk memberikan panas yang

(32)

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)

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)

Pada cooler (E-104) hanya terjadi proses pendinginan cairan kental PET dan Prepolimer dari hasil filter press (FP-101). Cairan kental tersebut masuk ke cooler

(33)

(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)

Campuran EG dan H2O dari steam ejector (EJ-101) masuk ke partial condenser (E-103) pada temperatur 308 oC dan keluar pada temperatur 160 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-103) dapat dilihat pada Tabel 4.7 dibawah ini.

(34)

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 Jumlah 106.144,5527 106.144,5527

(35)

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

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 Tebal silinder = 1 ¾ in Tebal head standar = 1 ¾ in

(36)

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

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

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 Tebal silinder = 1 ½ in Tebal head standar = 1 ½ in

(37)

5.5 Tangki Penyimpanan Mother Liquor (T – 102)

Fungsi : Menampung mother liquor selama 30 hari.

Tekanan = 1 atm

Jumlah = 1 buah

Kapasitas tangki = 361,1468 m3 Diameter tangki = 6,5110 m Tinggi silinder = 9,7665 m Tinggi tutup ellipsoidal = 1,0852 m

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 Tebal plat = 5/16 in

(38)

5.7 Tangki Berpengaduk (MT – 101)

Fungsi : Mencampur PTA dan EG.

Tekanan = 1 atm

Jumlah = 1 buah

Kapasitas tangki = 30,6401 m3 Diameter tangki = 2,8610m Tinggi silinder = 4,2915 m Tinggi tutup ellipsoidal = 0,7152 m

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

Bahan konstruksi : Stainless steel, SA-240, Grade C, type 410

Jumlah = 3 buah

Kapasitas tangki = 44,1613 m3 Diameter tangki = 3,1307 m Tinggi silinder = 4,6961 m Tinggi tutup ellipsoidal = 0,5218 m

(39)

Pdesain = 1,6539 atm Tebal silinder = 3/16 in Tebal head standar = 3/16 in

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

Jumlah = 4 buah

Daya motor = 2 Hp

5.10 Reaktor Polikondensasi (R – 103)

Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi polikondensasi Prepolimer menghasilkan Ethylene Glycol dan Polyethyleneterepthalate.

(40)

Jenis : Tangki berpengaduk helical screw dengan tutup dan alas ellipsoidal. Kondisi operasi : Temperatur = 290 0C

Tekanan = 0,00197385 atm

Jumlah = 5 buah

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

Tekanan = 0,00197385 atm Bahan konstruksi : Carbon steel, SA-285, Grade C

(41)

Jumlah = 1 buah Kapasitas tangki = 31,2001 m3 Diameter tangki = 2,7883 m Tinggi silinder = 4,1825 m Tinggi tutup ellipsoidal = 0,6971 m

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

Jumlah = 1 buah

Kapasitas tangki = 21,3151 m3 Diameter tangki = 2,4557 m Tinggi silinder = 3,6836 m Tinggi tutup ellipsoidal = 0,6139 m

(42)

Daya motor = 10 Hp

5.15 Centrifuge (CF – 101)

Fungsi : Untuk memisahkan produk kristal PET dengan mother liquor Jenis : Nozzle discharge centrifuge

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

(43)

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

(44)

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)

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

Jumlah tube : 140

5.21 Partial Condenser (E-103)

Fungsi : Mengkondensasikan sebagian campuran uap ethylene glycol dan air keluaran steam ejector (EJ-101)

(45)

Jumlah tube : 106

5.22 Cooler (E-104)

Fungsi : Mendinginkan produk Polyethylene Terepthalate keluaran filter press (FP-101)

Jumlah : 1 unit

Jumlah tube : 106

5.23 Pompa Ethylene glycol (J-101)

Fungsi : Memompa Ethylene Glycol dari T-101 ke MT-101

Jenis : Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi : Commercial steel Daya motor : 1/20 Hp

(46)

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

5.25 Pompa Reaktor Esterifikasi (J-103)

Fungsi : Memompa EG dan PTA dari MT-101 ke R-101

Bahan konstruksi : Commercial steel Daya motor : 1 ½ Hp

5.26 Pompa Reaktor Prepolimer (J-104)

Fungsi : Memompa produk dari bottom R-102 ke R-103

5.27 Pompa Knock Out Drum (J-105)

Fungsi : Memompa produk dari bottom V-101 ke E-101

Jenis : Pompa sentrifugal

5.28 Pompa Partial Condenser (J-106)

(47)

Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial steel Daya motor : 1/2 Hp

5.29 Pompa Reaktor Polikondensasi (J-107)

Fungsi : Memompa produk dari reaktor 3 (R-103) ke filter press (FP-101)

5.30 Pompa Filter Press (J-108)

Fungsi : Memompa produk dari filter press (FP-101) ke E-104

Bahan konstruksi : Commercial steel Daya motor : ½ Hp

5.31 Pompa Crystallizer (J-109)

Fungsi : Memompa produk dari CR-101 ke CF-101

(48)

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.

Secara umum, kerja dari alat-alat instrumentasi dapat dibagi dua bagian yaitu operasi secara manual dan operasi secara otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu

(49)

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

(50)

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

Sistem pengendalian yang dapat menyesuaikan parameternya secara otomatis sedemikian rupa untuk mengatasi perubahan yang terjadi dalam proses yang dikendalikannya, umumnya ditandai dengan adanya reset input pada controller (selain set point pada input dari sensor).

(51)

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 + 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)