PABRIK BEZALDEHIDE DARI TOLUENE DENGAN PROSES OKSIDASI.

(1)

PABRIK BEZALDEHIDE DARI TOLUENE

DENGAN PROSES OKSIDASI

PRA RENCANA PABRIK

Oleh :

EDVIN MAHARDIKA

0631010059

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

JAWA TIMUR

(2)

PABRIK BEZALDEHIDE DARI TOLUENE

PRA RENCANA PABRIK

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Kimia

Oleh :

EDVIN MAHARDIKA

0631010059

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

JAWA TIMUR

(3)

LEMBAR PENGESAHAN

PABRIK BEZALDEHIDE DARI TOLUENE

Oleh :

EDVIN MAHARDIKA

0631010059

Disetujui untuk diajukan dalam Ujian Lisan

Dosen Pembimbing

Ir. DWI HERI ASTUTI, MT

(4)

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan rasa syukur kepada Tuhan Yang Maha esa dan

dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat

menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul :

“Pra Rencana Pabrik Benzadehide Dari Toluene Dengan Proses Oksidasi”

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.

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. Ibu Ir. Dwi Heri Astuti, MT , selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir

4. Dosen Jurusan Teknik Kimia, FTI UPN “Veteran” Jawa Timur

5. Seluruh Civitas Akademik Jurusan Teknik Kimia, FTI UPN “Veteran”

Jawa Timur

(5)

7. Semua Teman – Teman yang mendoakan dan mendukung saya

8. Semua pihak yang telah membantu, memberikan bantuan, saran serta

dorongan dalam penyelesaian tugas akhir in.

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, November 2010

(6)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

KATA PENGANTAR ii

INTISARI iv

DAFTAR TABEL vi

DAFTAR GAMBAR viii

DAFTAR ISI ix

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 PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN XII-1

(7)

Daftar Isi

(8)

kebutuhan Indonesia. Pada pembuatan produk Benzaldehide ini dipakai bahan

baku Toluene dan Udara, dimana Benzaldehide dibuat dari Toluene dengan

oksidasi menggunakan katalis UO2 dan MoO2.

Benzaldehide terdri dari 2 unit yaitu unit Clorinasi Toluene dan unit

Oksidasi Toluene. Unit Oksidasi Toluene memproduksi Benzaldehide dengan cara

oksidasi Reaktor dalam reaktor Multi-tube pada suhu 500°C. produk yang keluar berupa gas kemudian diumpankan ke Kondensor untuk dipisahkan Benzaldehide

dari campuran gas. Karena produk masih mengandung asam benzoat, maka

diumpankan ke distilasi untuk memisahkan asam benzoat dari larutan

benzaldehide.

Pabrik Benzaldehide ini direncanakan beroperasi secara kontinyu 24

jam/hari dan 300 hari/tahun dengan data – data sebagai berikut :

• Kapasitas produksi : 20000 ton/tahun

• Bahan Baku :

a. Toluene : 5982.5225 kg/jam

b. Udara :1 : 14 dari toluene

• Lokasi Pabrik : Bojonegoro, Jawa Timur

(9)

Pendahuluan I- 1

Pra Rencana Pabrik Benzaldehide Dari Toluene Dengan Proses Oksidasi

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang.

Benzaldehide adalah aldehide aromatik yang penting dalam industry. Benzaldehide banyak digunakan oleh industry farmasi dan industry parfum. Selain itu, benzaldehide juga sangat dibutuhka dalam industry electroplating. Jadi benzaldehide merupakan bahan baku yang sangat penting bagi banyak industry lain.

Benzaldehide dapat dibuat secara sintetik antara lain dengan oksidasi toluene, reaksi cabang klorinasi toluene ke benzal klorida disertai hidrolisa benzaldehide, reaksi Sommelet, sintesa Gattermen Koch dan masih banyak lagi. (Kirk othmer.OF.,1965).

Meskipun banyak cara pembuatan benzaldehide secara sintetik tetapi hanya cara oksidasi toluene langsung dan reaksi cabang klorinasi toluene ke benzal klorida yang disertai hidrolisa benzaldehide yang mempunyai pengaruh ekonomis. (Kirk othmer.OF.,1965).

Lebih lanjut dengan berdirinya pabrik benzaldehide diharapkan dapat mendukung dan mendorong pertumbuhan perekonomian Indonesia yang saat ini sedang menurun serta mengurangi ketergantungan terhadap Negara lain dan tentunya bisa menambah devisa Negara.

I.2. Manfaat

1. Benzaldehyde banyak digunakan sebagai bahan intermediate dalam industry pembuatan parfum atau wewangian.

2. Digunakan sebagai penghambat korosi.

3. Sebagai pelarut untuk resin polyester.

(10)

I.3. Aspek Ekonomi

Dengan banyaknya industri yang membutuhkan benzaldehyde atau sebagai bahan dasar atau sebagai bahan baku dan juga dengan hasil samping yang cukup banyak dibutuhkan, maka pabrik benzaldehyde ini sangat potensial untuk didirikan baik untuk memenuhi kebutuhan industry dalam negeri maupun untuk ekspor.

Di bawah ini table kebutuhan impor benzaldehyde untuk tiga tahun terakhir berdasarkan data dari Badan Pusat Statistik:

Table 1. Data kebutuhan impor benzaldehyde

Dilihat dari tabel di atas, kebutuhan industri dalam negeri akan benzaldehyde tidak terlalu besar, maka pabrik kami ini akan dibangun dengan orientasa ekspor.

I.4. Sifat-sifat Fisisk dan Kimia

I.4.1 Bahan Baku

a. Toluene

Rumus Kimia: C6H5CH3 Sifat-sifat fisika:

Bentuk : padat, dalam cairan

tidak bewarna, dan beraroma seperti benzene.

Berat molekul : 92.14

Densitas : 0.866 gram / cm3

Titik beku : -94.5 oC

No Tahun Kebutuhan impor (kg)

1 2005 23.776

2 2006 15.677

3 2007 24.526

(11)

Pendahuluan I- 3

Titik didih : 110.7 oC

Flash point : 40 oF

Ignition temperature : 552 oC

Kelarutan/ 100 bagian air : 0.05

Panas spesifik : 40.48 cal / mol oK

Panas pembentukan : 2.87 kcal / mol

Specific gravity : 0.866 pada 20 oC

Sifat-sifat kimia:

Larut dalam alcohol,benzene dan eter tetapi tidak laruk dalam air

I.4.2. Produk

Benzaldehyde Sifat-sifat fisika :

Rumus molekul : C6H5CHO

Berat molekul : 106.12

Titik didih : 179 oC @ 760mmHg

Titik beku : -26 oC

Spesifik gravity : 1.046

Refraktif indeks : 1.5455 @ 17.6 oC

Auto ignition temperature : 192 oC

Tekanan uap : 10mmHg @ 62 oC

60mmHg @ 99.6 oC 100mmHg @ 112.5 oC 400mmHg @ 154.1 oC Kalor spesifik (liquid) : 1.615 J/g oK @ 25 oC Kelarutan dalam air : 0.6 wt. @ 20 oC

Viskositas :1.4 centipoise @ 25 oC

(12)

(13)

Uraian Dan Seleksi Proses II- 1

BAB II

SELEKSI DAN PEMLILIHAN PROSES

II.1. Macam-Macam Proses.

Dalam perkembangannya, proses pembuatan benzaldehyde secara industri dan berpengaruh ekonomis ada 3 macam :

a) Proses klorinasi toluene.

b) Proses oksidasi toluene.

A. Proses Klorinasi Toluene.

Hidrogan cloride

Beide

Clorin

Toluene

To by-product recovery

Air dan alkali bottom

Uraian Proses:

Dalam fase liquid ini, toluene diubah dahulu menjadi benzyl klorida dengan mengalirkan klorine kering ke dalam toluene yang mendidih ( 110 oC ). Benzyl klorida, benzoltriklorida dan sejumlah kecil produk klorinasi akan terbentuk sebagai produk samping.

Hydrogen klorida diperoleh kembali dengan penyerapan oleh air. Benzyl klorida dihidrolisis menjadi benzaldehyde dengan dan sedikit asam atau alkali. Benzakdehyde murni diperoleh dengan cara distilasi dengan kemurnian kurang lebih 98%.

Reaktor

Co nd en ser

Still pot

c ol o u

m c

(14)

Reaksi :

C6H5CH2 + 2CI2 C6H5CHCI2 + 2HCI ….(1)

C6H5CHCI2 + H2O C6H5CHO+ 2HCI ….(2)

B. Proses oksidasi toluene

Reaksi : C6H5CH3(l) + O2(g) C6H5CHO(l) + H2O(l)

30 – 50% Yield Basis -1 ton benzaldehide

Toluene 4.350 lb Air 60.400

Uraian proses :

Toluene teroksidasi secara langsung pada fase uap dari udara dan uap toluene dengan berat ratio 14 : 1 dengan menggunakan katalis pada suhu 500oC, dan reaksinya adalah eksotermis. Katalis yang biasanya digunakan adalah oxide logam yang termasuk golongan 5 dan 6 pada unsure periodik. Campuran dari uranium oxide (93%) dan molybdenum oxide (7%) memenuhi kebutuhan yield dari benzaldehide dengan presentasi kecil untuk melengkapi pembakaran toluene. Penambahan jumlah kecil copper oxide sebagai campuran katalis dapat mengurangi pembentukan produk samping (maleic anhydride).

(15)

Uraian Dan Seleksi Proses II- 3

Pra Rencana Pabrik Benzaldehide Dari Toluene Dengan Proses Oksidasi produk samping yg dihasilkan adalah maleic anhydride, benzoic acid ,antraquinon, dan H2O. Kemudian gas yang keluar dari separator masuk ke absorber dan scrubber untuk diolah menjadi produk samping bila perlu, dengan menggunakan pelaut air sebelum dilepaskan ke udara. Benzaldehide mentah di distilasi untuk hasi produk yang lebih baik sampai kemurnian 98%. Converssi kira-kira 10-20%, dan Yield keseluruhan adalah 30 – 50% dari penggunaan toluene.

(16)

BAB III

NERACA MASSA

1. VAPORIZER

Neraca massa vaporizer

masuk (kg/jam) keluar (kg/jam)

*dari tangki umpan (F - 110) * uap dan liquid keluar ke (F-113)

C6H5CH3 4957.6099 C6H5CH3 5502.9470

C6H6 24.9126 C6H6 27.6530

4982.5225

*recycle dari F-113

C6H6CH3 545.3371

C6H6 2.7404

548.0775

5530.6000 5530.6000

2. DRUM SEPARATOR I

neraca massa drum separator

masuk kg/jam keluar kg/jam

* uap dan liquid dari V - 112 * Uap ke R-210

C6H5CH3 5502.9470 C6H5CH3 4957.6099

C6H6 27.6530 C6H6 24.9126 +

4982.5225

* Liquid ke V - 112

C6H5CH3 545.3371

C6H6 2.740386 +

548.0775

(17)

Neraca Massa III- 2

3. REAKTOR

Komponen masuk (kg/jam)

Komponen keluar (kg/jam)

C6H5CH3 : 4957.6099 C6H5CHO : 2756,3211 C6H6 : 24.9126 C6H5COOH : 3140.4624 O2 : 14648.6164 C6H5CH3 : 48.6588

N2 : 55106.6999 H2O : 2326.4736

H2O : 1395.1063 C6H6 : 24.9126

N2 : 55106.6999

O2 : 12729.4167

Total 76132.9451 Total 76132.9451

4. DRUM SEPARATOR II

Komponen Masuk (kg/jam) Komponen keluar (kg/jam)

C6H5CHO : 2756.3211 C6H5COOH : 3140.4624 C6H5CH3 : 48.6588 O2

: 12792.4167 H2O

: 2326.4736 C6H6

: 24.9126 N2

:55106.6999

• Liquid ke D-310

C6H5CHO : 2728.7579

C6H5COOH : 3109.0578 +

5837.8157

• Gas ke D-220

C6H5CH3 : 48.6588

C6H6 : 24.9126

C6H5CHO : 27.5632 C6H5COOH : 31.4046

O2 : 12729.4167

N2 : 55106.6999

H2O : 2326.4736 +

70295.1293

(18)

5. SCRUBBER

Komponen masuk (kg/jam) Komponen keluar (kg/jam)

C6H5CH3 48.6588 C6H6 24.9126 C6H5CHO 27.5632 C6H5COOH 31.4046 O2 12729.4167 N2 55106.6999 H2O 2326.4736

Pelarut H2O 2193.1522

• Komponen gas yg tidak terserap

C6H5CH3 0.4866

C6H6 0.0249

O2 12792.4167 N2 55106.6999 C6H5CHO 0.2756 C6H5COOH 0.3140 H2O 2.3265

• Komponen gas terserap

C6H5CH3 48.1722 C6H6 24.8877 C6H5CHO 27.2876 C6H5COOH 31.0905 H2O 4517.2993

TOTAL 72488.2815 TOTAL 72488.2815

6. DISTILASI

Komposisi bahan masuk dan keluar di kolom distilasi :

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

C6H5CHO 2728.7579 - liquid ke tangki produk :

C6H5COOH 3109.0578 C6H5CHO 2701.4703

C6H5COOH 31.0906

2732.5609

- liquid ke tangki produk samping :

C6H5CHO 27.2876

C6H5COOH 3077.9672

3105.2548

(19)

Neraca Massa III- 4

(20)

BAB IV

NERACA PANAS

1. VAPORIZER

Ner aca panas masuk dan keluar vapor izer :

Masuk (kkal) Keluar (kkal)

∆H C6H5CH3 6792.6450 ∆H C6H5CH3 130613.5215

∆H C6H6 41.2569 ∆H C6H6 800.4342

6833.9019 131413.9557

∆Hsteam 131136.8988 ∆Hloss 6556.8449

Total 1 3 7 9 7 0 .8 0 0 6 Total 1 3 7 9 7 0 .8 0 0 6

2. PRE HEATER TOLUENE

Neraca Energi :

Komponen Masuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam)

* Toluene dari tanki penampung * Toluene ke reaktor

C6H5CH3 130613.5215 C6H5CH3

1062158.6525

C6H6 800.4342 C6H6 5111.0971

131413.9557 1067269.7496

* Q supplay 985111.3620 * Q loss 49255.5681

(21)

Neraca Panas IV- 2

Pra Rencana Pabrik Benzaldehide Dari Toluene Dengan Proses Oksodasi

3. PRE HEATER UDARA (O2)

Neraca Energi :

Panas Masuk Panas Keluar

Komponen kkal Komponen kkal

Entalpi Udara Entalpi udara ke

dari blower reaktor

O2

15464.6477 O2 1635035.7560

N2

68574.1878 N2 6682307.0613

H2O 3117.1645 H2O 315134.8159

Total

87156.0000 8530218.1425

Q supply 8887433.8342 Q loss 444371.6917

Total _8974589.8342 Total 8974589.8342

4. REAKTOR

Massa masuk (kkal) Massa keluar (kkal)

• Toluene dari heater Campuran gas keluar reactor:

C6H5CH3 1062158.6525 C6H5CHO 519678.6561 C6H6 5111.0971 C6H5COOH 513342.9241 1067269.7496 C6H5CH3 10425.3676

• Oksigen dari heater C6H6 6712.2062 O2 1635035.7560 O2 1420820.2938 N2 6682307.0613 N2 6682195.0552 H2O 315134.8159 H2O 472310.1837 8530218.1422

• ∆Hr -2867955.3605 Q terserap 2890049.2356

(22)

5. COOLER

Neraca panas masuk dan keluar di cooler :

Masuk ( kkal ) Keluar ( kkal )

C6H5CHO 519678.6561 C6H5CHO 204421.6711

C6H5COOH 513342.9241 C6H5COOH 196144.9730

C6H5CH3 10425.3676 C6H5CH3 4015.2970

H2O 472310.1837 H2O 222853.7186

O2 1420820.2938 O2 648353.7524

N2 6682195.0552 N2 3103200.9817

C6H6 6712.2062 C6H6 2538.9578

4381529.3517

Q terserap 5243955.3351

Total 9625484.6868 Total 9625484.6868

6. KONDENSOR

Neraca Panas masuk dan keluar Kondensor :

Masuk ( kkal ) Keluar ( kkal )

C6H5CHO 204421.6711 C6H5CHO 75138.6145

C6H5COOH 196144.9730 C6H5COOH 69941.5794

C6H5CH3 4015.2970 C6H5CH3 1452.6530

H2O 222853.7186 H2O 94240.8668

O2 648353.7524 O2 268561.9127

N2 3103200.9817 N2 1303464.7080

C6H6 2538.9578 C6H6 908.1521

1813708.4865

Q terserap 2567820.8652

(23)

7. SCRUBBER

Neraca Energi :

Panas Masuk Panas Keluar

Komponen kkal Komponen kkal

*∆H gas umpan *∆H gas buang

C6H5CH3

1452.6530 C6H5CH3 4.9045

C6H6

908.1521 C6H6 3.0437

H2O

94240.8668 H2O 14.6159

N2

1303464.7080 N2 479951.5475

O2

268561.9127 O2 94273.9604

C6H5CHO

1023.2311 C6H5CHO 2.2056

C6H5COOH 1091.3423 C6H5COOH 2.9807

1668628.2926 *∆H produk bawah

*∆H air proses

4829.4352 C6H5CH3 485.5383

C6H6 295.4147

H2O 14600.7787

C6H5CHO 287.8788

C6H5COOH 372.7677

589629.8038

*Q terserap 1083827.9241

(24)

8. PRE HEATER DISTILASI

Neraca panas masuk dan keluar heater :

∆H C6H5CHO 74371.6762 ∆H C6H5CHO 152411.3490

∆H C6H5COOH 69242.1641 ∆H C6H5COOH 144895.2797

143613.8403 251839.7451

∆Hsteam 113922.0050 ∆Hloss 5696.1003

Total 257535.8454 Total 257535.8454

9. DISTILASI

Neraca Panas Masuk dan keluar Distilasi :

∆H C6H5CHO 152411.349 * Produk atas

∆H C6H5COOH 144918.2129 ∆H C6H5CHO 3445.8987

297329.5618 ∆H C6H5COOH 31.3899

3477.2887

* Produk bawah ke F-330

∆H C6H5CHO 1991.2013

∆H C6H5COOH 189069.1727

91621.0653

∆Hsteam 235448.3571 ∆H condensation 425907.1472

∆Hloss 11772.4179

(25)

10. COOLER II

Neraca Energi :

Komponen Masuk (kkal/jam) Komponen Keluar (kkal/jam)

* Campuran dari E-314

* Campuran ke F-330

C6H5CHO 1446.0435 C6H5CHO 68.7394

C6H5COOH 132457.1557 C6H5COOH 6036.8574

133903.1992 6105.5968

* Q terserap 127797.6025

(26)

BAB VI

SPESIFIKASI PERALATAN

1.

Tangki Toluene (F-110)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : Menampung toluene dalam bentuk liquid

Type : silinder ver tikal

Kapasitas : 4773.2620 Cuft

Diameter = 20 ft

tinggi = 20 ft

tebal shell = 1/ 2 in

th atas = 1/ 2 in

ts bawah = 1/ 2 in

Bahan kontr uksi = Car bon Stell SA - 283 gr ade C

jumlah tangki = 4 buah

2.

Pompa Toluene (L-111)

Spesifikasi Alat :

Fungsi

Mengalirkan toluene dari tangki penampung ke vaporizer

Jenis

Pompa sentrifugal

(27)

Spesifikasi Alat V- 2

Power 0.51 Hp

Eff. Pompa 41%

Eff. Motor 83%

Jumlah : 1 buah

Bahan Konstruksi : Carbon steel

3.

Vaporizer (V-112)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : memanaskan bahan sampai dengan suhu 110 oC

Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)

Tube : OD = 3/4 in16 BWG

Panjang = 16 Ft

Pitch = 1 in square

jumlah tube, Nt = 11.946

Passes = 2

Shell : ID = 17.25

Passes = 1

Heat Exchanger area, A = 37.52 ft2 = 3.377 m2

jumlah exchanger = 1 Buah

4.

Drum Separator I (F-113)

Spesifikasi Alat:

Fungsi : menampung sementara uap toluene

(28)

Type : silinder horizontal dengan tutup dished

Volume : 45.9924 cuft = 1.3018 M3

Tekanan : 1 atm

Diameter : 2.6930 ft

Panjang : 8.079 ft

tebal shell : 3/ 16 in

Tebal tutup : 3/16 in

Bahan konstruksi : Carbon Steal SA-283 grade C

(Brownell : 253)

jumlah : 1 buah

5.

Blower (G-114)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : Untuk menarik toluene yang akan dihembuskan menuju heater

Type

: Rotary sliding vane

Kapasitas : 3.3148 Cuft / menit

Power : 68 hp

Jumlah : 1 Buah

6.

Heater Toluene (E-115)

Spesifikasi Alat :

(29)

Pra Rencana Pabrik Benzaldehide Dari Toluene Dengan Proses Oksidasi Type : 1-2 Shell and Tube Heat Exchanger (fixed tube)

panjang = 16 ft

pitch = 1 in square

passes = 2

Shell : ID = 17.25

passes = 1

jumlah exchanger = 1 buah

7.

Filter (H-120)

Spesifikasi Alat:

Fungsi : Menyaring udara bebas sebelum dihembuskan ke heater

Type : Dry-type Airmat dust arrester

Dasar Pemilihan = Penanganan otomatis sesuai dengan kebutuhan bahan

Kapasitas Debu = 5 grains/cuft

Ukuran Filter = otomatis

Kecepatan = 50 ft/menit

Resistansi

= 0.4 in water

Filter medium = Glass fiber

Jumlah

(30)

8.

Blower (G-121)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : Untuk menarik udara yang akan dihembuskan heater

Type

: Rotary sliding vane

Kapasitas : 31720.8273 Cuft / menit

Power : 82 hp

Rate Volumetrik : 237253.7566 gpm

Jumlah : 1 Buah

9.

Heater Udara (E-123)

Spesifikasi Alat :

Panjang = 16 ft

pitch = 1 in square

passes = 2

Shell : ID = 17.25

passes = 1

Heat Exchanger area, A = 2770 ft2 = 249.3 m2

(31)

10.

Cooler I (E-211)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : Mendinginkan bahan sampai dengan suhu 250 oC

panjang = 16 ft

pitch = 1 in square

jumlah tube, Nt = 1082

passes = 2

Shell : ID = 13.25 in

passes = 1

11.Kondensor I (E-212)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : mengkondensasi bahan dengan suhu 120oC

Tube : OD = 3/4 in ; 16 BWG

panjang = 16 ft

pitch = 1 in square

(32)

Shell : ID

= 13.25 in

passes = 1

12.

Drum Separator II (F-213)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : menampung sementara kondensat dari kondensor

Type : silinder horizontal dengan tutup dished

Volume : 48.5690 cuft = 1.3748 M3

Tekanan : 1 atm

Panjang : 8.1 ft

tebal shell : 3/ 16 in

Bahan konstruksi : Carbon Steal SA-283 grade C (Brownell : 253)

jumlah : 1 buah

13.

Scrubber (D-220)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : menyerap gas sebelum dihembusksn ke udara bebas

Type : Packing Kolom

(33)

Pra Rencana Pabrik Benzaldehide Dari Toluene Dengan Proses Oksidasi tinggi

= 13.299 m

tebal shell = 1/4 in

tebal tutup = 1/4 in

P design = 1 atm = 14.7 Psi

jumlah = 1 buah

14.

Pompa (L-222)

Spesifikasi Alat:

Fungsi : Mengalirkan produk ke distilasi

Jenis

: Pompa sentrifugal

Kapasitas : 5896.7835 kg/jam

Power : 0.61 Hp

Eff. Pompa : 41%

Eff. Motor : 83%

Jumlah : 1 buah

15.

Heater (E-223)

Spesifikasi Alat :

(34)

panjang = 16 ft

pitch = 1 in square

passes = 2

Shell : ID = 17.25

passes = 1

16.

Distilasi (D-310)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : memisahkan ethylene dichloride dari bahan campuran

Type : Sieve Tray Colomn

Kapasitas : 5837.8157 kg

Diameter = 5 ft

Jumlah plate = 11 ft

tebal tutup = 3/8 in

tinggi plate = 23.4506 ft

tinggi tower = 30.9655 ft

(35)

17.

Kondensor II (E-311)

Spesifikasi Alat:

Fungsi : mengkondensasi bahan dengan suhu 30oC

panjang = 16 ft

pitch = 1 in square

passes = 2

Shell : ID

= 15 1/4

passes = 1

18.

Akumulator (F-312)

Spesifikasi Alat :

Fungsi

: menampung sementara kondensat dari kondensor

Type

: silinder horizontal dengan tutup dished

Volume

: 15.4640 cuft = 0.4377 m3

Tekanan

: 1 atm

Diameter

: 2.0 ft

Panjang

(36)

tebal shell

: 3/ 16 in

Bahan konstruksi : Carbon Steal SA-283 grade C (Brownell : 253)

jumlah

: 1 buah

19.

Pompa (L-313)

Spesifikasi Alat:

Fungsi : Mengalirkan benzaldehide ke tangki penampung produk

Jenis

: Pompa sentrifugal

Kapasitas : 2732.5609 kg/jam

Power : 0.32 Hp

Eff. Pompa : 41%

Eff. Motor : 82%

Jumlah : 1 buah

20.

Tangki Penampung Produk (F-314)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : menyimpan produk

Type : silinder vertikal

Kapasitas : 2760.1625 Cuft

(37)

Pra Rencana Pabrik Benzaldehide Dari Toluene Dengan Proses Oksidasi tinggi

= 12 ft

th atas

= 1/2 in

ts bawah = 1/2 in

Bahan kontruksi = Carbon Stell SA - 283 grade C

jumlah tangki = 3 buah

21.

Reboiler (E-320)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : Memanaskan bahan untuk dikembalikan lagi ke Distilasi

panjang = 6 ft

pitch = 1 in square

passes = 2

Shell : ID

= 33

passes = 1

(38)

22.

Cooler II (E-321)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : mendinginkan bahan sampai dengan suhu 30oC

panjang = 16 ft

pitch = 1 in square

passes = 2

Shell : ID = 12

passes = 1

Heat Exchanger area, A = 888.5951 ft2 = 83 m2

23.

Tangki Produk Samping (F-322)

Spesifikasi Alat :

Fungsi : menampung produk asam benzoat

Type : silinder tegak, tutup bawah datar dan tutup atas dish

volume : 4028.5039 cuft = 114.0767 M3

(39)

Tebal shell : 3/8 in

Tebal tutup atas : 3/8 in

Bahan konstruksi : Carbon Steal SA-283 grade C ( Brownell : 253)

(40)

BAB VI

SPESIFIKASI ALAT UTAMA

R-210

VI. A. Keterangan Alat

Nama Alat : Reaktor (R-210)

Fungsi : Mengoksidasi Toluene

Type : Reaktor multitubular

VI. B. Dasar Pemilihan

Berdasarkan pertimbangan atas fase zat yang bereaksi, dan kapasitas

produksi, maka reaktor dapat dibedakan jenisnya yaitu : reaktor berpengaduk

(mixed flow) dan reaktor pipa alir (plug flow). Pada reaktor ini, atas pertimbangan

fase bahan yang bereaksi, maka dipilih reaktor jenis reaktor pipa alir (plug flow)

(41)

Perancangan Alat Utama VI- 2

Pra Rencana Pabrik Benzaldehide Dari toluene Dengan Proses Oksidasi Reaktor pipa alir untuk fase gas ini dapat dibedakan menjadi :

1. Burner/Furnace

2. Tubular Reactor

3. Fixed Bed Reactor

Berdasarkan fase bahan yang bereaksi, maka pemilihan reaktor didasarkan pada

kapasitas bahan masuk, sehingga dipilih reaktor jenis tubular reaktor. Reaktor

jenis tubular dengan jumlah tube yang banyak dinamakan multi-tubular reaktor.

Reaktor ini berupa silinder tegak dengan tutup atas dan tutup bawah

berbentuk dished head untuk menahan tekanan berlebih dan memudahkan

pengeluaran produk.

VI.C Kondisi Operasi

Tekanan operasi : 1 atm

Suhu operasi : 500oC (Keyes, 1969)

Katalis : UO2 dan MoO2

Waktu tinggal : 10 detik (US Patent no.4,172,052 : 5)

VI.D Dasar Perencanaan

Penentuan volume reaktor :

Untuk reaksi oksidasi toluene menjadi benzaldehide :

(42)

Neraca Massa :

Komponen Masuk (kg/jam) Komponen keluar (kg/jam)

* Toluene dari penampung * Campuran gas ke kondensor

C6H5CH3 C6H5CHO

C6H6 C6H5COOH

O2 C6H5CH3

N2 O2

H2O H2O

C6H6

N2

4957.6099

24.9126

2756.3211

3140.4624

14648.6164

55106.6999

48.6588

12729.4167

2326.4736

24.9126

55106.6999 1395.1063

76132.9451

76132.9451 76132.9451

Feed masuk :

1. Uap toluene

2. Gas oksigen

Feed masuk :

1. Toluene teknis

Komponen Berat (kg) Fraksi berat BM

4957.6099

C6H6 24.9126

4982.5225

C6H5CH3 0.9950

0.0050 1.0000

92

78

BM campuran = ∑Bmi x Xi

= (0,9950 x 92) + (0,0050 x 78)

(43)

Pra Rencana Pabrik Benzaldehide Dari toluene Dengan Proses Oksidasi ρgas pada P = 1,5 atm T = 500

o

C = 1100 R ; suhu udara STP = 492 R

ρ = x 1.5 x = lb/cuft

1

Rate massa = kg/jam = lb/jam

Rate volumetrik = lb/jam = cuft/jam

lb/cuft 63617.3633 10929.5468 0.1718 10929.5468 0.1718 492 1100 91.93 359 4957.6099

2. Oksigen

O2 N2 14648.6164 55106.6999 28 BM Komponen 1.0000 32 0.7900 71150.4226 0.2100 Fraksi berat Berat (kg)

H2O 1395.1063 0.0000 18

BM campuran = ∑Bmi x Xi

= (0,2100 x 32) + (0,7900 x 28)

= kg/kmol

ρgas pada P = 1,5 atm T = 500 o

C = 1100 R ; suhu udara STP = 492 R

ρ = x 1.5 x = lb/cuft

1 492 0.0539 28.84 1100 28.84 359

Rate massa = kg/jam = lb/jam

Rate volumetrik = lb/jam = cuft/jam

lb/cuft

599186.3695

14648.6164 32294.3397

32294.3397 0.0539

Total rate volumetrik = +

= cuft/jam

599186.3695

(44)

Waktu tinggal = 10 detik = = jam

Volume bahan = 662803.7328 x 0.0028 = 1841.1215 cuft

3600

10 0.0028

Asumsi volume bahan mengisi 70% volume reaktor, maka volume reaktor :

Volume reaktor = 1841.1215 = 2630 cuf

70%

VI. E.1 Perancangan Shell, Head

VI.E.1.a Dimensi Reaktor

Menentukan ukuran tangki :

Volume reaktor = 2630 cuft

Asumsi dimention ratio = H/D = 2

Volume = 1/4 x π x D2 x H

= 1/4 x π x D2 x 2D

= D3

D3 =

D = 12 ft = 143 in = m

2630

2630 1.57

1675.2698

3.7115

(D maksimum = 4 m, Urich ; T.4-18)

H = 2 x 12 = 24 ft

Menentukan tebal minimum shell :

(45)

Pra Rencana Pabrik Benzaldehide Dari toluene Dengan Proses Oksidasi (Brownell, pers 13-1, hal 254)

Dengan :

tmin = tebal shell minimum ; in

P = tekanan tangki ; psi

ri = jari- jari tangki ; in ( 1/2 D )

C = faktor korosi ; in ( digunakan 1/8 in )

E = faktor pengelasan, digunakan double welded, E = 0,8

f = stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 gradde C, maka

f = 12650 psi ( Brownell, T.13-1)

P operasi = 1 atm = 14,7 psia

P design diambil 10% lebih besar dari P operasi untuk faktor keamanan.

P = 1.1 x = psia

R = 1/2 x D = 1/2 x 143 = 71 in

t_min = x 71 +

(12650 x 0,8) - (0,6 x 16,17)

= in, digunakan t = 1/4 in

16.17 0.125

0.2390

(46)

Tutup atas dan tutup bawah, dished :

Untuk D = 143 i n dengan t_s = 1/4 in, dari Brownell tabel 5.7 didapat :

icr = 7 1/4 in dan rc = 120

dengan :

t_h = tebal dished minimum ; in

P = tekanan tangki ; psi

rc = knuckle radius ; in (B&Y, T-5,7)

E = faktor pengelasan, digunakan double welded, E = 0,8

f = stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steal SA-283

grade C, maka f = 12650 psi (Brownell, T.13-1)

th = x x 143

(12650 x 0,8) - (0,1 x 16,17)

= 0.2022452 in, digunakan t = 3/16 in

(47)

Pra Rencana Pabrik Benzaldehide Dari toluene Dengan Proses Oksidasi Dimana :

ID = ID shell = 143 in

a = ID = 143 = 72 in

2 2

Untuk D = 143 i n dengan ts = 1/4 in, dari Brownell tabel 5.7 didapat :

Rc (r) = radius of dish = 120 in

icr (rc) = inside crown radius = 7 1/4 in = 7.25 in

AB = ID - icr = 72 - = in

2

BC = r - icr = 120 - = in

7.25 64.25

7.25 112.7500

AC = √(BC)2-(AB)2 = √(114.8750)2-(54,875)2

= in

b = r - √(BC)2-(AB)2

92.8062

OA icr b

sf

ID

a r

C

(48)

VI.E.1.b Penentuan jumlah tube :

asumsi : volume yang dibutuhkan untuk reaksi = volume reaktor

Digunakan : pipa 1 in sch 80 ( extra heavy IPS) (Kern, tabel 11) Surface/ft lin = ft2

Inside diameter = in = ft

Atube= π . Di . L = π x x 1

= ft2/ft panjang

Tinggi shell :

rc dished = 120 in = 10 ft

h dished = ft

0.25

0.957 0.07975

0.07975 0.25042

(49)

Pra Rencana Pabrik Benzaldehide Dari toluene Dengan Proses Oksidasi volume dished = 1,05 h2. (3 rc - h) (Hesse ; pers. 4-15)

= x x ( 3. 10 - 1.3398)

= ft

Volume reaktor = cuft

1.05 (1.3398)2

134.33

2630.174

Volume shell = Volume reaktor - (2 x volume dished)

= - ( 2 x 54.0192)

= cuft

Tinggi shell = =

= ft

Tinggi shell = panjang shell = 20.8909f t

Atube= ft

2

/ft linier

Volume tiap tube = Atubex L tube

= x = cuft

Volume shell = cuft

Jumlah tube, N t = =

= buah

20.891 2630.174

2361.51

π/4 x D2

Volume shell

20.891

5.23141 2361.51 0.250415

π/4 x 102

2361.51

5.23141

2361.51

volume tiap tube Volume shell 0.25042

451 Untuk jumlah tube 313 buah, dari Kern tabel 9, dipilih :

Ukuran pipa = 0.75 in

Pitch = tringular pitch

Jarak pitch = 1 in

(50)

Kebutuhan katalis :

Direncanakan volume katalis mengisi volume tube :

Jumlah tube = 451 buah

Diameter tube = ft

Panjang tube = ft

Maka volume katalis tiap tube = π/4 x Dtube2 x L_tube

= x (0,07975)2 x

= cuft

Volume katalis pada 415 tube = 415 x 0,1094

= cuft

Kompos isi katalis : (www.chemicalland21.c om)

ρ campura = gr/cc = lb/cuft

Volume katalis = cuft

Komponen %Berat

0.07975

20.89096

152.33

49.3843

0.785 20.891

0.1043

49.3843

Uraniu Oxide 93.00% Molibde num Oxide 7.00%

100%

17.54

Berat total katalis = cuft x lb/cuft

= lb

= kg

49.3843 152.33

7522.7144

3412.2809

Pressure drop pada tube :

(51)

Pra Rencana Pabrik Benzaldehide Dari toluene Dengan Proses Oksidasi

(Kern ; pers 3.47a)

Berat campuran gas, W = 4982.5225 + 69755.3163

= 76132.9451 kg/jam

= lb/jam

at_tube = ft2

G = W/at =

= lb/jam.ft2

Diameter tube, D = in = ft

ρ campuran gas = ∑xi . Ρi = lb/cuft

μ bahan = cP (berdasarkan sg)

= x = lb/jam.ft

g = x (10)10 ft/dt2

L = panjang tube = ft

0.25

167842.6908

2.42 1.7569

0.25 167842.6908

5.22

20.891

0.957 0.07975

0.187 671370.7631

0.726

(52)

BAB VII

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

VII. Instrumentasi

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 disederhanalan 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.

3. Membantu mempermudah pengoperasian alat.

4. Bila terjadi penyimpangan selama proses produksi, maka dapat segera

(53)

Instrumentasi Dan Keselamatan Kerja VII- 2

Pra Rencana Pabrik Ethylne Dichloride 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 pengukkuran.

- Konstruksi material.

- Pengaruh yang ditimbulkan terhadap kondisi operasi proses yang

berlangsung.

- Mudah diperoleh dipasaran.

- Mudah dipergunakan dan mudah diperbaiki jika rusak.

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,

(54)

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 / Primary element

Alat kontrol ini langsung merasakan adanya perubahan pada variabel yang

diukur, misalnya temperatur. Primary element merubah energi yang

dirasakan dari medium yang sedang dikontrol menjadi signal yang bisa

dibaca (yaitu dengan tekanan fluida).

2. Receiving Element / Element Pengontrol

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. Transmitting Element.

Alat kontrol ini berfungsi sebagai pembawa signal dari sensing element ke

receiving element.

Disamping ketiga jenis tersebut, masih terdapat peralatan pelengkap yang

(55)

Pra Rencana Pabrik Ethylne Dichloride 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. Instrumentasi pada perencanaan pabrik ini

:

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)

(56)

7. Temperatur Control (TC)

[image:56.595.110.516.218.396.2]

Mengontrol suhu pada aliran / alat.

Tabel VII.1 Instrumentasi Pada Pabrik

N0. Nama Alat Instrumentasi

1. Tangki penampung LI ; PI ; WC

2. Pompa FC ; LC

3. Reaktor TC ; PC

4. Heat exchanger TC

5. Kolom distilasi LC ; PC

VII.2 Keselamatan Kerja

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 ini tergantung pada bahan yang akan diolah

(57)

Pra Rencana Pabrik Ethylne Dichloride 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 Kebakaran

A. Penyebab Kebakaran.

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 seperti pada stop kontak, saklar serta instrumen lainnya.

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

(58)

4. Sistem alarm hendaknya ditempatkan pada lokasi dimana tenaga kerja

dengan cepat dapat mengetahui apabila terjadi kebakaran.

C. Alat Pencegah Kebakaran.

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 VII.1

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 –

[image:58.595.108.537.472.702.2]

daerah strategis pada pabrik ini.

Tabel VII.2 Jenis dan Jumlah Fire – Extinguisher.

No. Tempat Jenis Berat Serbuk Jarak Semprot Jumlah

1. Pos keamanan YA-10L 3,5 kg 8 m 3

2. Kantor YA-20L 6 kg 8 m 2

3. Daerah proses YA-20L 8 kg 7 m 4

4. Gudang YA-10L 4 kg 8 m 2

5. Bengkel YA-10L 8 kg 7 m 2

6. Unit pembangkit YA-20L 8 kg 7 m 2

(59)

Pra Rencana Pabrik Ethylne Dichloride

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. Seua 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

(60)

tersebut harus dapat diatur sehingga mudah untuk digunakan.

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 haru benar – benar dijaga agar tidak terjadi

perpindahan panas yang berlebihan sehingga terjadi perubahan fase

didalam pipa.

C. Peralatan yang bergerak.

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

(61)

D. Perpipaan.

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

(62)

E. Listrik

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.

7. Merawat peralatan listrik, kabel, starter, trafo, dan lain sebagainya.

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

(63)

Pra Rencana Pabrik Ethylne Dichloride 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 pabrik.

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.

2. Sedikitnya harus ada dua jalan keluar dari dalam bangunan.

VII.2.3 Bahaya Karena 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.

(64)

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 kacamata tahan uap, masker penutup wajah, dan sarung tangan

(65)

Utilitas VIII- 1

BAB VIII

UTILITAS

Pada pabrik Benzaldehide ini diadakan suatu unit pembantu,yaitu unit utilitas sebagai unit yang berfungsi untuk menyediakan bahan maupun tenaga pembantu sehingga membantu kelancaran operasi dari pabrik.

Utilitas yang terdapat dalam pabrik benzaldehide meliputi beberapa unit yaitu : 1. Unit Penyediaan Steam

2. Unit Penyediaan Air 3. U nit Penyediaan Listrik 4. Unit Penyediaan Bahan Bakar 5. Unit Pengolahan Limbah 6. Unit Penyediaan oli

VIII.1. Unit Penyediaan Steam

Steam pada pabrik benzaldehide digunakan untuk proses Sterilisasi, pemanas Heat Exchanger dan Reaktor.

Jumlah steam yang dibutuhkan dalam pabrik ini :

No Nama Alat Steam ( lb / jam )

1 Vaporizer 2 Heater 3 Heater 4 Heater 5 Reboiler

Total

Total kebutuhan steam = lb/jam

Untuk faktor keamanan dari kebocoran-kebocoran yang terjadi, maka diren-canakan steam yang dihasilkan 20% lebih besar dari kebutuhan steam total :

= x = lb/jam

Direncanakan boiler menghasilkan steam jenuh pada tekanan :

Tekanan = kPa = psia

Suhu = oF = oC

366.6656 12587.4966

1991.0569 362.7679 118.1462

1112 600

260.3942

1.2 33999.1976 40799.0371

158.8 23.0318

808.1310 27742.8425

33999.1976

4388.2894 799.5405

Menghitung kebutuhan bahan bakar :

mf = ms ( h - hf )x ( Severn, W.H, hal. 142 )

eb . F

(66)

Keterangan :

mf = massa bahan bakar yang dipakai, lb / jam. ms = massa steam yang dihasilkan, lb / jam hv = enthalpy uap yang dihasilkan, Btu / lb. hf = enthalpy liquida masuk, Btu / lb.

eb = effisiensi boiler = 60 - 85% ditetapkan eb = 70% F = nilai kalor bahan bakar, Btu / lb

Boiler dipakai untuk menghasilkan steam jenuh bertekanan kPa

dan pada suhu oC

hv = kJ / kg = Btu / lb ( Steam table )

hf = kJ / kg = Btu / lb ( Steam table )

eb = ( diambil effisiensi tengah )

F = nilai kalor bahan bakar 600

2755.5 1184.865

670.423 288.28189

70

158.84

Digunakan bahan bakar diesel oil 12,6o API, sulfur 0,84%, sg 0,98 gr/cc

didapat density lb/ft3 = lb/gal (Perry 7ed tab. 27-6) Maka :

F = Btu /gal (Perry 7ed fig. 27-3)

= Btu/lb

mf = ms ( h - hf ) x ( Severn, W.H, hal. 142 ) eb . F

= ( - ) x

x

= lb/jam

= lb/hari

100

70 18707.597

2793.344 67040.26

61.18 8.1784958

153000 18707.6

100

40799.04 1184.865 288.28

Jadi diesel oil yang dibakar sebesar = lb/hari

Menghitung Power Boiler :

hp = ( Severn, W.H,pers. 172 hal. 140 )

x dimana :

Angka-angka 970,3 dan 34,5 adalah suatu peyesuaian pada penguapan

34,5 lb air / jam dari air pada 212oF menjadi uap kering pada 212oF pada tekanan 1 atm, untuk kon disi demikian diperlukan enthalpy penguapan sebesar 970,3 Btu / lb.

ms ( h - hf )

970.3 34.5

(67)

Utilitas VIII- 3

hp = ( - ) = hp

x

Penentuan Heating Surface Boiler :

Untuk 1 hp boiler = 10 ft2 heating surface. ( Severn, hal 126 )

Total heating surface = 10 x = ft2

54.6368112

970.3 34.5

54.637 546.36811

40799.04 1184.865 288.28

Kapasitas Boiler :

Q = ms ( h - hf ) ( Severn, W.H,pers. 171 )

= ( - )

= Btu/jam

40799.04 1184.865 288.28

1000 36579.73

1000

Faktor Evaporasi = h - hf ( Severn, W.H,pers. 173 )

970.3

= 1184.865 - 288.28

970.3

= 0.9240267

Air yang dibutuhkan = Jumlah steam yang dibutuhkan

=

= lb / jam

= kg / jam

Densitas air pada 30 oC = kg / m3 (Badger, App 9, hal 733)

Volume air = kg / jam

kg / m3

= m3 / jam

= m3 / hari

993.5314

20.158121

483.79491 40799.037 0.9240267 44153.526 20027.726

993.5314 20027.726

(68)

Spesifikasi :

Nama alat : Boiler

Tekanan steam : kPa

Suhu steam : oC

Type : Fire tube boiler, medium low pressure

Heating Surface : ft2

Kapasitas boiler : Btu / jam

Rate steam : lb / jam

Effisiensi :

Power : hp

Bahan bakar : Diesel oil 12,6o API

Rate bahan bakar : lb / jam

Jumlah : 1 buah

36579.728 40799.037

70% 54.636811

2793.3441 158.8

600

546.36811

VIII.2. Unit Penyediaan Air

Air di dalam pabrik memegang peranan penting dan harus meme-nuhi persyaratan tertentu yang disesuaikan dengan masing-masing keperluan di dalam pabrik. Penyediaan air untuk pabrik ini direncanakan dari air sungai.

Air sungai sebelum masuk ke dalam bak penampung, dilakukan penyaringan terlebiih dahulu dengan maksud untuk menghilangkan kot oran-kotoran yang bersifat makro dengan jalan memasang sekat-sekat kayu agar kotoran-kotoran tersebut terhalang dan tidak ikut masuk ke dalam tang-ki penampung ( resevoir ). Dari tangtang-ki penampung kemudian dilakukan pengo-lahan ( dalam unit water treatment ). Untuk menghemat pemakaian air maka diadakan sirkulasi.

Air di dalam pabrik ini dipakai untuk : 1 Air sanitasi.

2 Air umpan boiler. 3 Air proses.

VIII.2.1. Air Sanitasi

Air sanitasi untuk ke perluan minum, masak, c uci, mandi, da n lain-lain. Pada umumnya air sanitasi harus memenuhi syarat kualitas yang terdiri dari : a. Syarat fisik.

(69)

Utilitas VIII- 5

c. Syarat mikroor ganisme ( bakteriologi )

Tidak mengandung kuman maupun bakteri terutama bakteri patogen. Kebutuhan air sanitasi untuk pa brik ini adalah untuk :

- Karyawan, asumsi kebutuhan air untuk ka ryawan = 27 liter / hari per orang = 27 liter / hari per orang x = m3 / hari

- Keperluan laboratorium = m3 / hari

- Untuk menyiram kebun dan kebersihan pabrik = m3 / hari

- Cadangan dan lain-lain = m3 / hari

Total kebutuhan air sanitasi = m3 / hari

2.214 20 10 8 40.214 82

VIII.2.2. Air Proses

Kebutuhan air proses untuk pa brik :

No Nama Alat Kode Alat Air ( kg / hari ) Air ( lb / hari )

1 Pelarut scrubbe D-220 2140.4423 4717.534829

Total kebutuhan air proses = lb/hari

= cuft/jam

Jadi total kebutuhan air proses = m3/jam

= m3/hari

4717.5348 75.56519

2.1158253

50.779808

VIII.2.3. Air Umpan Boiler

Air ini digunakan untuk menghasilkan steamdi dalam boiler. Air umpan boiler harus memenuhi persyaratan yang sangat ketat, ka rena kelangsungan ope rasi boiler sangat tergantung pada kondisi air umpannya.

Beberapa persyaratan yang harus dipenuhi antara lain :

a. Bebas dari zat penyebab korosi seperti asam dan gas-gas terlarut. b. Bebas dari zat penyebab kerak yang disebabkan oleh kesadahan yang

tinggi, yang biasanya berupa garam-garam karbonat dan silika.

Kesadahan maksimum ppm

c. Bebas dari zat peyebab timbulnya buih ( busa ) seperti zat-zat orga-nik, a norganik da n minyak.

d. Kandungan logam dan impuritis seminimal mungkin. 550

(70)

Dianggap ke hilangan air kondesat =

maka air yang ditambahkan sebagai make up water adalah :

= x

= 96.75898 m3 / hari

20%

0.2 483.7949

VIII.3. Unit Pengolahan Air ( Water Treatment )

Air untuk ke perluan industri harus terbebas dari kontaminan-konta-minan yang merupakan faktor penyebab terbentuknya endapan, korosi pada logam, kerusakan pada struktur bahan pada menara pendingin,serta memben-tuk buih.Unmemben-tuk mengatasi masalah ini maka dari sumber air tetap memerlukan pengolahan sebelum dipergunakan.

Proses Pengolahan Air Sungai :

Air sungai dipompakan ke bak pe nampung yg terlebih dahulu dilaku-kan penyaringan dengan cara memasang serat kayu agar kotoran bersifat ma-kro akan terhalang dan tidak ikut masuk dalam bak koagulasi.Selanjutnya air sungai dipompakan ke bak pengendapan.Pada bak pengendapan ini kotoran-kotoran akan mengendap membentuk flok-flok yang sebelumnya pada koagu-lasi diberikan koa gulan Al2(SO4)3

Air bersih kemudian pada bak air jernih yang selanjutnya dilewatkan sand filter untuk menyaring kot oran yang masih terikat oleh air.Air yg keluar ditampung ke bak pe nampung air bersih. Air yang sudah ditampung dipompa-kan ke bak penampung air sanitasi dengan penambahan kaporit untuk membe-baskan dari kuman. Maka air selanjutnya dapat dimanfaatkan sesuai kebutu-han. Dari perincian di atas, dapat disimpulkan kebutuhan air dalam pabrik :

- Air umpan boiler = m3 / hari

- Air proses = m3 / hari

- Air sanitasi = m3 / hari +

Total = m3 / hari → 574.8 m3 / hari

50.7798

40.214

574.78872 483.7949

Total air yang harus disupply dari water treatment = m3 / hari Kehilangan akibat jalur pipa dalam perjalanan, untuk faktor keamanan maka direncanakan kebutuhan air sungai 20% lebih besar :

= x kebutuhan normal = 1.2 x

= m3 / hari

= m3 / jam

= kg / jam

1.2

28.73943578 28553.532

574.7887

574.78872

(71)

Utilitas VIII- 7

Pra Rencana Pabrik Ethylne Dichloride VIII.3.1. Spesifikasi Peralatan Pengolahan Air

1. Bak Penampung Air Sungai

Fungsi : Menampung air sungai sebelum diproses menjadi air bersih. Bak berbentuk persegi panjang, terbuat dari beton.

Rate volumetrik : m3 / jam = m3 / jam

Ditentukan : Waktu tinggal = 1 hari

Volume air total : m3

Dimisalkan : Panjang = Lebar = 2 x m

Tinggi = x m

28.739436 689.7

689.74646

Volume bak penampung ( direncanakan 80% terisi air ) :

= /

= m3

Volume bak penampung = 2 p x 2 l x t

= 2 X x 2 X x 1 X

= 4 X3

X = m

Panjang = 2 X m = 2 x = m

Lebar = 2 X m = 2 x = m

Tinggi = 1 X m = 1 x = m

Check volume :

Volume bak = p x l x t

= x x

= m3 = m3 ( memenuhi )

11.992 11.992 5.996

862.183 862.183

5.996 11.992

5.996

689.7465 80%

862.183

862.1831

5.996

Spesifikasi :

Fungsi : Menampung air sungai sebelum diproses menjadi air bersih.

Kapasitas : m3

Bentuk : Empat persegi panjang terbuka.

Ukuran : Panjang = m

Lebar = m

Tinggi = m

Bahan konstruksi : Beton

Jumlah : 1 buah

862.183

(72)

2. Tangki Koagulasi

Fungsi : Tempat terjadinya koa gulasi dengan penambahan Al2(SO4)3 untuk

destabilisasi kotoran dalam air yang tidak dikehendaki. Bak tuk lingkaran yang terbuat dari beton dan dilengkapi pengaduk.

Perhitungan :

Rate volumetrik = m3/jam = liter / jam

Dosis Alum = 20 mg / liter

Kebutuhan Alum = 20 x = mg / jam