• Tidak ada hasil yang ditemukan

ASAM SALISILAT DARI PHENOL DENGAN PROSES KARBOKSILASI.

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "ASAM SALISILAT DARI PHENOL DENGAN PROSES KARBOKSILASI."

Copied!
235
0
0

Teks penuh

(1)

PRA RENCANA PABRIK

Diajukan Untuk Memenuhi Sebagai Persyaratan Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Kimia

Oleh :

CITRA IKA LESTARI

NPM. 0631010091

JURUSAN TEKNIK KIMIA

(2)

dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat

menyelesaikan Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol

dengan Proses Karboksilasi”, dimana Tugas Akhir ini merupakan tugas yang

diberikan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan

kesarjanaan di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas

Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Asam Salisilat dari Phenol dengan

Proses Karboksilasi” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber yang berasal

dari beberapa literatur , data-data , majalah kimia, dan internet.

Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih atas segala

bantuan baik berupa saran, sarana maupun prasarana sampai tersusunnya Tugas

Akhir ini kepada :

1. Bapak Ir. Sutiyono, MT

Selaku Dekan FTI UPN “Veteran” Jawa Timur

2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT

Selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, FTI,UPN “Veteran” Jawa Timur.

3. Bapak Ir. I Wayan Warsa

Selaku Dosen pembimbing.

(3)

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

dorongan dalam penyelesaian tugas akhir ini.

Penyusun menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna,

karena itu segala kritik dan saran yang membangun penyusun harapkan dalam

sempurnanya tugas akhir ini.

Sebagai akhir kata, penyusun mengharapkan semoga Tugas Akhir yang

telah disusun ini dapat bermanfaat khususnya bagi mahasiswa Fakultas Teknologi

Industri jurusan Teknik Kimia.

Surabaya , April 2011

(4)

KATA PENGANTAR ……….……….………. i

DAFTAR ISI ……….……….……….………… iii

DAFTAR TABEL ……….……….……….…… iv

DAFTAR GAMBAR ……….……….……… v

INTISARI ……….……….……….……… vi

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

(5)

DAFTAR TABEL

Tabel I.1. Data impor asam salisilat ………... I-2

Tabel VII.1. Instrumentasi Pada Pabrik...……….………… VII-5

Tabel VII.2. Jenis dan jumlah fire-extinguisher...………… VII-7

Tabel IX.1. Pembagian Luas Pabrik ……….……… IX - 8

Tabel X.1. Jadwal Kerja Karyawan Proses ……….…… X - 10

Tabel X.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja ……….…… X - 11

Tabel XI.1. Biaya Total Produksi dalam Berbagai Kapasitas.. … XI - 8

Tabel XI.2. Modal Pinjaman selama masa konstruksi

……….……….……….…… XI - 8

Tabel XI.3. Modal sendiri selama masa konstruksi

……….……….……….……… XI - 9

Tabel XI.5. Discounted cash flow untuk nilai i...……….. XI – 10

Tabel XI.6. Rate On Equity...……….……….. XI - 11

Tabel XI.7. Perhitungan waktu pengembalian modal... XI – 7

Tabel XI.8 Data untuk Grafik BEP... XI-14

(6)

Gambar II.1 Blok diagram pabrik asam salisilat dari phenol dengan proses karbok

silasi….…………... II-3

Gambar IX.1 Lay Out Pabrik... IX-9

Gambar IX.2 Peta Lokasi Pabrik ……….……….……… IX - 10

Gambar IX.3 Lay Out Alat...……….………. IX - 11

Gambar X.1 Struktur Organisasi Perusahaan ……….………… X - 13

(7)

kapasitas 30.000 ton/tahun dalam bentuk powder. Pabrik beroperasi secara

kontinu selama 330 hari dalam setahun.

Asam salisilat diproduksi dengan cara mereaksikan phenol dan natrium

hidroksida dalam reaktor-1. Produk dari reaktor-1 berupa larutan natrium phenate

kemudian direaksikan dengan gas karbondioksida dalam reaktor-2 untuk

membentuk natrium salisilat. Larutan natrium salisilat kemudian direaksikan

dengan asam sulfat dalam reaktor-3 membentuk endapan asam salisilat yang

selanjutnya dikeringkan dalam rotary dryer dan dihaluskan dalam ball mill.

Pendirian pabrik berlokasi di Driyorejo, Gresik. Bentuk perusahaan

adalah perseroan terbatas. Sistem organisasi yang dipakai adalah Garis dan Staff.

Jumlah karyawan yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik asam salisilat

sebanyak 149 orang. Pabrik beroperasi secara kontinu, dengan waktu operasi 330

hari/tahun ; 24 jam/hari.

Analisa Ekonomi :

* Massa Konstruksi : 2 Tahun

* Umur Pabrik : 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 140.262.162.038

* Working Capital Investment (WCI) : Rp. 24.752.146.242

(8)

- Bahan Bakar = 9.119,3381 liter/hari

* Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 493.480.639.680

* Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 606.000.000.000

* Bunga Bank (Kredit Investasi Bank Mandiri) : 12%

* Internal Rate of Return : 44,98%

* Rate On Equity : 59,05 %

* Pay Out Periode : 2 Tahun 5 Bulan

* Break Even Point (BEP) : 35 %

(9)

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Asam salisilat merupakan bahan kimia yang cukup penting dalam

kehidupan sehari-hari serta memiliki nilai ekonomis yang cukup tinggi karena

dapat digunakan sebagai bahan intermediet dari pembuatan obat-obatan

seperti antiseptik dan analgesik serta pembuatan bahan baku untuk keperluan

farmasi.

Perkembangan konsumsi asam salisilat semakin meningkat dari tahun

ke tahun. Hal ini didukung dengan adanya industri-industri yang

menggunakan asam salisilat sebagai bahan baku utama, misalnya industri

pembuatan aspirin, metil salisilat, salisilamide, dan industri yang

berhubungan dengan pencelupan, pembuatan karet, dan resin kimia.

Perkembangan harga asam salisilat dipasaran semakin meningkat dengan

meningkatnya permintaan yang jauh melebihi kapasitas produksinya. Melihat

perkembangan kebutuhan asam salisilat yang semakin meningkat tidak

menutup kemungkinan industri ini akan menarik minat para investor untuk

(10)

industri yang bergerak di bidang pembuatan asam salisilat masih sedikit.

Sehingga kemungkinan besar industri ini dapat bersaing dengan industri asam

salisilat lainnya dan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri, serta dapat

menghemat devisa yang selama ini digunakan untuk mengimpor asam

salisilat dari negara luar.

I.2 Manfaat

Manfaat didirikannya pabrik ini yaitu diharapkan dapat mendukung

dan mendorong pertumbuhan industri – industri kimia, menciptakan lapangan

pekerjaan, mengurangi pengangguran, dan yang terakhir dapat menumbuhkan

dan memperkuat perekonomian di Indonesia.

I.3 Aspek Ekonomi

Berdasarkan sumber Biro Pusat Statistik selama periode 2003 – 2007

secara umum impor produk asam salisilat cenderung mengalami kenaikan,

seperti disajikan dalam tabel berikut ini.

Tabel I.1 Data Impor Asam Salisilat

Tahun

Kg

(11)

2004

413.332

2005

336.528

2006

304.794

2007

418.945

(Data Impor BPS)

Impor asam salisilat yang semakin meningkat menunjukkan kebutuhan

akan produk ini semakin tahun semakin meningkat. Akan tetapi penyediaan

produk asam salisilat dari dalam negeri masih belum memenuhi. Oleh karena

itu, perencanaan pendirian pabrik asam salisilat di Indonesia cukup penting

untuk menyediakan kebutuhan dalam negeri serta dapat menghemat

pengeluaran devisa negara. Selain itu, dapat juga dijadikan komoditi ekspor

yang cukup menjanjikan karena kebutuhan akan asam salisilat di berbagai

negara juga semakin meningkat sehingga dapat menambah devisa negara.

I.4 Spesifikasi Bahan Baku

I.4.1 Spesifikasi Bahan Baku Utama

A. Phenol

(12)

- SG : 1,071

- titik beku : 40,9oC

- titik didih : 181,4oC

- titik lebur : 42 – 43 oC

- kelarutan dalam air : 8,2 gram/100 gr H2O

B. Asam Sulfat

- rumus molekul : H2SO4

- berat molekul : 98

- densitas : 1,834 kg/L

- titik beku : 3oC

- titik didih : 280oC

C. Natrium Hidroksida

- rumus molekul : NaOH

- berat molekul : 40

- melting point : 318,4oC

(13)

D. Karbon Dioksida

- rumus molekul : CO2

- berat molekul : 44

- densitas : 1,9769 gr/cm3

- melting point : -56,6oC

- sublimation point : -78,5oC

1.4.2 Spesifikasi Bahan Baku pembantu

A. Docolorizing Material

- zat penyusun : karbon aktif, Zn

- bentuk : padat

B. Air

- rumus molekul : H2O

- berat molekul : 18

- densitas : 1 gr/cm3

- titik didih : 100oC

(14)

I.5 Spesifikasi Produk

Produk yang akan dihasilkan adalah asam salisilat yang memiliki

sifat-sifat sebagai berikut :

- Rumus molekul : C7H6O7

- Berat molekul : 138

- Warna : putih

- Bentuk : powder

- Melting point : 159oC

- Boiling point : 211oC

1.6 Kegunaan

1. Aspirin (acetylsalicylic acid) : 60 %

2. Obat-obatan lain

(termasuk methyl salicylate dan salicylamide) : 25 %

(15)

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

II.1 Macam Proses

Proses pembuatan asam salisilat pada umumnya menggunakan bahan baku

utama phenol karena merupakan proses pembuatan yang paling murah dengan

cara memproduksi natrium salisilat sendiri dari phenol dan natrium hidroksida.

Proses yang dikerjakan untuk memproduksi natrium salisilat adalah dengan proses

karboksilasi. Perbedaan hanya pada proses pengendalian produk akhir asam

salisilat yaitu dengan penambahan decolorizing agent atau bahan pemucat agar

produk lebih jernih atau penambahan proses kristalisasi untuk produk kristal.

II.1.1 Proses Karboksilasi

Pada pembuatan asam salisilat dengan proses karboksilasi menggunakan

bahan baku phenol, natrium hidroksida, karbon dioksida, dan asam sulfat dengan

ditambahkan decolorizing material (campuran karbon aktif, Zn).

Larutan NaOH 50 % dicampur dengan phenol didalam mixer dengan suhu

130 oC dan bereaksi menghasilkan natrium phenate. Reaksi yang terjadi sebagai

(16)

Larutan natrium phenate yang terbentuk dimasukkan ke dalam reaktor

berpengaduk dan gas karbon dioksida kering dimasukkan pada kondisi tekanan 6

atm. Setelah gas karbon dioksida diabsorbsi, kemudian dipanaskan hingga

mencapai temperatur 150 sampai 170oC dalam beberapa jam. Reaksi yang terjadi

sebagai berikut :

C6H5ONa + CO2 HOC6H4COONa (Keyes : 646)

Produk yang keluar dari reaktor yaitu natrium salisilat kemudian

didinginkan dan diencerkan. Selanjutnya diitambahkan karbon aktif sebagai

decolorizing material kemudian difiltrasi. Filtrat yang didapat ditambahkan asam

sulfat sehingga terbentuk endapan asam salisilat yang kemudian dimasukkan ke

dalam centrifuge dan dikeringkan di dalam rotary dryer hingga didapat asam

salisilat dengan kualitas yang baik. Reaksi antara natrium salisilat dengan asam

sulfat sebagai berikut :

(17)

II.2 Seleksi Proses

Proses pembuatan asam salisilat dari phenol dengan proses

karboksilasi masih merupakan proses tunggal hingga saat ini karena

merupakan proses pembuatan yang paling murah dengan cara memproduksi

natrium salisilat sendiri dari phenol dan natrium hidroksida. Proses yang

dikerjakan untuk memproduksi natrium salisilat adalah dengan proses

karboksilasi. Perbedaan hanya pada proses pengendalian produk akhir asam

salisilat yaitu dengan penambahan decolorizing agent atau bahan pemucat

agar produk lebih jernih atau penambahan proses kristalisasi untuk produk

kristal. m ixer

reakt or

Treat m ent t ank

filt er

Precipit at ing

t ank cent rifuge

dryer phenol

Caust ic soda

Carbon dioxide

w at er Sulfuric

acid

w ast e

Salicylic acid

(18)

II.3 Uraian Proses

Phenol liquid 89% dari tangki penampung F-110 dialirkan

menggunakan pompa L-111 menuju heater E-112 untuk dipanaskan hingga

suhu 130oC yang selanjutnya diumpankan ke dalam reaktor-1 (R-210), secara

bersamaan NaOH liquid 50% dari tangki F-120 dipompa dengan pompa

L-121 yang sebelumnya dipanaskan menggunakan heater E-122 hingga suhu

130oC juga diumpankan ke dalam reaktor-1. Di dalam reaktor-1 terjadi reaksi

antara phenol dan NaOH membentuk larutan natrium phenate dengan reaksi :

C6H5OH(l) + NaOH(l) C6H5ONa(l) + H2O (l) (Keyes : 646)

Larutan natrium phenate kemudian dipompa menggunakan pompa

L-211 menuju reaktor-2 (R-220), sedangkan gas karbon dioksida dari tangki

F-130 yang sebelumnya dipanaskan dengan heater E-131 hingga suhu 160oC

diumpankan pada bagian bawah reaktor-2 melalui sparger. Pada reaktor ini

terjadi reaksi antara natrium phenate dan gas karbon dioksida membentuk

natrium salisilat dengan reaksi sebagai berikut :

C6H5ONa(l) + CO2(g) HOC6H4COONa(l) (Keyes : 646)

Natrium salisilat yang terbentuk ditampung dalam tangki F-221

kemudian dipompa dengan pompa L-222 dan didinginkan menggunakan

(19)

mengandung zinc. Produk dari tangki bleacher kemudian dipompa dengan

menggunakan pompa L-232 menuju filter press (H-310). Filtrat yang

diperoleh diumpankan ke dalam reaktor-3 (R-240) dan cake dibuang. Secara

bersamaan asam sulfat dari tangki F-140 dialirkan dengan pompa L-141

menuju reaktor-3. Pada reaktor ini terjadi reaksi antara natrium salisilat

dengan asam sulfat membentuk asam salisilat dan natrium sulfat dengan

reaksi sebagai berikut :

2HOC6H4COONa(l) + H2SO4(l) 2HCOC6H4COOH(s) + Na2SO4(l)

(Keyes : 646)

Produk dari reaktor-3 dipompa dengan pompa L-241 menuju

centrifuge H-320 untuk memisahkan padatan asam salisilat dari liquid.

Padatan asam salisilat diangkut dengan screw conveyor J-322 menuju rotary

dryer B-330 untuk dikeringkan dengan bantuan udara panas secara counter

current sedangkan liquid ditampung dalam tangki F-321. Udara panas

dihembuskan dengan blower G-333 dan dipanaskan dengan heater E-331.

Padatan yang terikut udara panas ditangkap oleh cyclone H-332 dimana udara

panas dan uap air dibuang ke udara bebas sedangkan padatan secara

bersamaan dengan poduk dari rotary dryer diumpankan ke screw cooling

conveyor J-334 untuk didinginkan hingga suhu 30oC yang selanjutnya

diumpankan ke dalam ball mill C-340 dengan bantuan buket elevator J-335.

(20)

dan belt conveyor J-341. Sedangkan produk undersize ditampung dalam silo

(21)

BAB III

NERACA MASSA

1. REAKTOR-1

2. REAKTOR-2

= ton/tahun

= hari/tahun ; jam/hari

= kilogram Kapasitas produksi

Waktu operasi Basis perhitungan

24 300000

330

NaOH C6H5ONa

NaOH

C6H5OH

total

2516,9070

kg

3105,9704

masuk kg keluar

Dari tangki penampung NaOH : menuju ke reaktor-2 : 1190,0270

H2O 1190,0270 119,0027

H2O 1983,0663

dari tangki penampung C6H5OH

H2O 311,0784

5208,0394 5208,0394

dari reaktor-1 : produk : C6H5ONa C7H5O3Na

NaOH NaOH

H2O H2O

dari penampung CO2 : ke udara bebas :

CO2 CO2

H2O

total

3105,9704 4284,0971

119,0027 119,0027

1983,0663 1984,3635

1295,9394 117,8127

1,2972

6505,2760 6505,2760

(22)

3. TANGKI BLEACHER

4. FILTER PRESS

C7H5O3Na C7H5O3Na

NaOH NaOH

H2O H2O

dari air proses H2O

karbon aktif karbon aktif

Zn Zn

total

136,2009 136,2009

68,1004 68,1004

8998,7078 8998,7078

kg

4284,0971 4284,0971

119,0027 119,0027

1984,3635 4391,3067

2406,9432

masuk kg keluar

C7H5O3Na

NaOH C7H5O3Na

H2O NaOH

H2O

karbon aktif Zn

cake : karbon aktif Zn

C7H5O3Na

NaOH H2O

11,0581 118,6955 4379,9719

0,3072 11,3349 4391,3067

136,2009 68,1004

136,2009 68,1004

masuk kg keluar kg

4284,0971 filtrat :

119,0027 4273,0389

(23)

5. REAKTOR-3

6. CENTRIFUGE

C7H5O3Na C7H6O3(s)

NaOH C7H6O3(l)

H2O Na2SO4

H2O

H2SO4

H2O H2SO4

4273,0389

masuk kg keluar kg

3685,0083

4379,9719 2106,8456

118,6955

1599,4222

0,4878

4466,0261

145,4020 32,6413

10403,7698 10403,7698

C7H6O3(s) ke rotary dryer

C7H6O3(l) C7H6O3(s)

Na2SO4 C7H6O3(l)

H2O Na2SO4

H2SO4 H2O

H2SO4

ke pengolahan Na2SO4

H2O

H2SO4

C7H6O3(l)

masuk kg keluar kg

3685,0083

2106,8456 0,0141

0,4878 3685,0083

4466,0261 60,8175

145,4020 128,9190

4,1973

2046,0281 4337,1071

10403,7698 10403,7698

(24)

7. ROTARY DRYER

8. CYCLONE

C7H6O3(l) ke screw cooling conveyor

C7H6O3(s)

Na2SO4 C7H6O3

H2O Na2SO4

H2SO4 H2SO4

H2O

ke cyclone C7H6O3

Na2SO4

H2SO4

H2O

4,1973

3,6850 0,0608

masuk kg keluar kg

0,0141

60,8175 3681,3374

128,9190 60,7567

3685,0083

0,0042 91,0398

3878,9561 3878,9561

37,8792 4,1931

C7H6O3 solid yang ke screw cooling conveyor

Na2SO4 C7H6O3

H2SO4 Na2SO4

H2O H2SO4

ke udara bebas C7H6O3

Na2SO4

H2SO4

H2O

total

masuk kg keluar kg

3,6850

3,6482

0,0042 0,0602

91,0398

94,7899 94,7899

91,0398 0,0042

(25)

9. SCREW COOLING CONVEYOR

10. BALL MILL

dari rotary dryer : ke ball mill : C7H6O3 C7H6O3

Na2SO4 Na2SO4

H2SO4 H2SO4

H2O H2O

dari cyclone : C7H6O3

Na2SO4

H2SO4

total

3,6482 0,0602 0,0042

4,1931 4,1972

37,8792 37,8792

60,7567 60,8169

3681,3374 3684,9855

masuk kg keluar kg

3787,8788 3787,8788

dari screw cooling conveyor menuju screen C7H6O3 C7H6O3

Na2SO4 Na2SO4

H2SO4 H2SO4

H2O H2O

dari recycle C7H6O3

Na2SO4

H2O

H2SO4

total

masuk kg keluar kg

3684,9855 3878,9322

60,8169 64,0177

4,1972 4,4181

37,8792 39,8728

193,9466 3,2009

0,2209

3987,2408 3987,2408

(26)

11. SCREEN

dari ball mill menuju silo C7H6O3 C7H6O3

Na2SO4 Na2SO4

H2SO4 H2SO4

H2O H2O

recycle C7H6O3

Na2SO4

H2O

H2SO4

total 3987,2408

4,4181

3987,2408 kg

3878,9322 3684,9855

64,0177 60,8169

masuk kg keluar

4,1972

39,8728 37,8792

(27)

BAB IV

NERACA PANAS

1. NaOH PRE-HEATER

2. PHENOL PRE-HEATER

Satuan : kilo kalori

waktu operasi : 1 jam operasi

Suhu refference : 25 oC = 298,2 K

Dari tangki NaOH ke reaktor-1

NaOH NaOH

H2O H2O

Q supply Q loss

Total Total

Keluar Kkal

57165,9203

64268,4153 3213,4208

67321,1650

330,5630 6941,8240

67321,1650 2722,1867

Masuk Kkal

Dari tangki phenol ke reaktor-1

H2O H2O

Q supply Q loss

Total Total

Kkal

136635,9209

1814,6240

145390,4219

6939,8769

145390,4219

Masuk Kkal Keluar

6506,4724

86,4107

138797,5388

(28)

3. REAKTOR-1

4. CO2 PRE-HEATER

Dari Heater-1 ke reaktor-2

NaOH H2O

Dari tangki phenol

Q terserap

Total 2579546,7078 Total

Masuk

57165,9203

Keluar

NaOH C6H5ONa

H2O

136635,9209 1814,6240

H2O

∆HR 2376988,4187

Kkal

C6H5OH

6941,8240

11567,8866

2415223,9850 2579546,7078

Kkal

5716,5920 147038,2441

Dari tangki CO2 ke reaktor-2

Q supply Q loss

Total Total

-5,8793 CO2

H2O

CO2 H2O

Keluar Kkal

41355,6477 Kkal

-2543,5170 39078,1244

82,2711

43905,0440 2195,2522

Masuk

(29)

5. REAKTOR-2

6. COOLER

Dari reaktor-1 ke cooler

Dari heater CO2 ke udara bebas

CO2

H2O

Q terserap

Total Total

5716,5920

∆HR 1319983,8587

39078,1244 147038,2441

H2O

1523466,9770

189049,1710

11567,8866

1523466,9770

82,2711

C7H5O3Na

NaOH H2O

Masuk Kkal Keluar Kkal

C6H5ONa 7349,9040

14882,7264 NaOH

CO2 3552,5568

1308632,6188

Dari reaktor-2 ke tangki bleacher

H2O H2O

Q terserap

Total Total

Masuk

NaOH

211281,8015

189049,1710 39641,2857

NaOH

165876,5005

Kkal Keluar Kkal

C7H5O3Na C7H5O3Na

3858,4846

211281,8015 14882,7264

(30)

7. TANGKI BLEACHER

8. FILTER PRESS

Dari cooler ke filter press

H2O karbon

zinc Dari tangki penampung karbon aktif H2O

Dari utilitas H2O

Total Total 1001,2258 668,5953 7680,7516 3858,4846 NaOH 1714,0771 NaOH 1905,5307 Kkal 39641,2857 201,1274

C7H5O3Na C7H5O3Na 35658,4238

31,7545

46255,6058 46255,6057

karbon 149,9550

Masuk Kkal Keluar

zinc

Dari tangki bleacher ke reaktor-3

H2O

H2O ke pengolahan

H2O

Qloss

Total Total

C7H5O3Na NaOH

8281,8283 16,2668

Kkal Keluar Kkal

7680,7516

6285,7463 1001,2258

201,1274

C7H5O3Na NaOH karbon zinc 46255,6057 46255,6057 Masuk karbon zinc 75,5196 3,6302 811,9370 195,9028 35658,4238 C7H5O3Na 29182,0145

(31)

9. REAKTOR-3

10. CENTRIFUGE

Dari filter press ke centrifuge

H2O

Dari tangki penampung H2SO4

H2SO4 H2O

Q supply Q loss

Total Total

C7H6O3(l) 7,8434

Kkal Keluar 17,6196 24614,4848 29182,0145 Kkal ∆HR 6285,7463

H2O

8076693,9397 8039789,1808

9,0670

401989,4590

8076693,9397 H2SO4

NaOH 1402,7603 35888,7766 8683,9397 7605491,8166 25,1709 Masuk

Na2SO4

C7H6O3(s)

C7H5O3Na

Dari reaktor-3 ke rotary dryer

ke pengolahan

Q loss

C7H6O3(l) 7,8434 C7H6O3(l) 0,1876

C7H6O3(l) 6,3112

19806,1286 3144,4027 H2SO4

Na2SO4

H2SO4

Na2SO4

Masuk Kkal 588,7302 35888,7766 774,3858 7975,7883 Keluar 17,6196 0,4214 24614,4848

H2SO4 Kkal

8683,9397

36902,1305 Na2SO4

H2O

14,1777 H2O

C7H6O3(s) C7H6O3(s)

(32)

11. ROTARY DRYER

12. HEATER UDARA

Dari centrifuge ke screw cooling conveyor

ke cyclone

Q udara panas Q loss

Total Total

C7H6O3(l) 0,1876

Masuk

7750,9248 Kkal

1,0888

77509,2476

157,8298

H2SO4 0,0014

H2SO4

C7H6O3 99,1131 C7H6O3(s) 774,3858 C7H6O3 76827,9103

H2O 7975,7883

H2O H2SO4

Kkal

588,7302 Na2SO4 1521,0556

1,9623 Na2SO4

86848,7610 86848,7610

H2O 488,8748

Keluar

0,4214 Na2SO4

H udara bebas : H udara ke dryer : Udara + H2O uap Udara + H2O uap

Q supply Q loss

Total Total

kcal Keluar kcal

77509,2476 Masuk

67135,5922

80866,0272

3356,7796

(33)

13. COOLING CONVEYOR

Dari rotary dryer ke ballmill

Dari cyclone

Q terserap

Total 78575,1763 Total 78575,1763

Masuk

H2O

H2SO4

Na2SO4

C7H6O3

73336,1410

C7H6O3 5126,9364

10,5220 157,8298

76827,9103

0,0009

1,3064

Kkal Keluar Kkal

H2SO4 1,0888 H2SO4 0,0727

Na2SO4 1521,0556 Na2SO4 101,5042

C7H6O3 65,9843

(34)

BAB V

SPESIFIKASI ALAT

1. TANGKI PENAMPUNG PHENOL (F-110)

Spesifikasi :

Fungsi : menampung bahan baku phenol liquid 89%

Jenis : tangki vertikal dengan tutup atas dished head dan

tutup bawah plat datar

Kapasitas : 2827,6182 kg/j

Diameter : 16,1970 ft = 4,9 m

Tinggi : 24,2955 ft = 7,4 m

Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup : 5/16 in

Bahan konstruksi : carbon stell SA-285 grade B

Jumlah : 4

(35)

2. TANGKI PENAMPUNG NaOH (F-120)

Spesifikasi :

Fungsi : menampung bahan baku NaOH liquid 50%

Jenis : tangki vertikal dengan tutup atas dished head dan

tutup bawah plat datar

Kapasitas : 2379,7449 kg/j

Diameter : 13,4930 ft = 4,1 m

Tinggi : 20,2395 ft = 6,2 m

Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup : 5/16 in

Bahan konstruksi : carbon stell SA-285 grade B

Jumlah : 4

(36)

3. POMPA PHENOL (L-111)

Spesifikasi :

Fungsi : mengalirkan phenol liquid dari tangki penampung

phenol ke reaktor-1

Tipe : centrifugal pump

Dasar pemilihan : viskositas rendah dan bahan tidak mengandung

solid

Bahan : cost iron

Rate volumterik : 0,0265 ft3/dtk

Total dynamic head : 32,1416 ft.(lbf/lbm)

Effesiensi motor : 80 %

Power : 0,5 hp

(37)

4. POMPA NaOH (L-121)

Spesifikasi :

Fungsi : mengalirkan NaOH liquid dari tangki penampung

NaOH ke reaktor-1

Tipe : centrifugal pump

Dasar pemilihan : bahan tidak mengandung solid

Bahan : cost iron

Rate volumterik : 0,0153 ft3/dtk

Total dynamic head : 35,4754 ft.(lbf/lbm)

Effesiensi motor : 80 %

Power : 0,5 hp

Jumlah : 1 buah

5. PHENOL Pre-HEATER (E-112)

Spesifikasi :

(38)

Type : 1-2 shell and tube heat exchanger (fixed tube)

Dasar pemilihan : umum digunakan dan mempunyai

range perpindahan panas yang besar

Tube : OD = ¾ in 16 BWG

panjang = 16 ft

pitch = 1 in square

jumlah tube, Nt = 245

passes = 4

shell : ID = 21 ¼ in

passes = 2

Heat exchanger area, A = 513,1 ft2 = 47,6 m2

Jumlah exchanger = 1 buah

6. NaOH Pre-HEATER (E-122)

Spesifikasi :

(39)

Type : 1-2 shell and tube heat exchanger (fixed tube)

Dasar pemilihan : umum digunakan dan mempunyai

range perpindahan panas yang besar

Tube : OD = ¾ in 16 BWG

panjang = 8 ft

pitch = 1 in square

jumlah tube, Nt = 20

passes = 6

shell : ID = 8 in

passes = 3

Heat exchanger area, A = 20,94 ft2 = 1,95 m2

Jumlah exchanger = 1 buah

7. REAKTOR-1 (R-210)

Spesifikasi :

(40)

Jenis : reaktor berpengaduk secara continue

dengan jaket

Type : silinder tegak dengan tutup atas dan bawah

berbentuk torispherical dished head

dilengkapi dengan pengaduk dan jaket

pendingin

Suhu operasi : 130 oC

Tekanan operasi : 14,7 psi

Waktu operasi : 1 jam

Jumlah : 1 buah

Dimensi shell :

Tinggi total bejana : 10,4462 ft

Diameter dalam benjana : 5,6718 ft

Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C

Tebal bejana : 3/16 in

Tebal tutup atas : 3/16 in

(41)

Tinggi tutup atas : 0,9693 ft

Tinggi tutup bawah : 0,9693 ft

Pengaduk :

Jenis pengaduk : tipe flat blade turbin dengan

jumlah blade 6 buah

Diameter impeller : 1,8906 ft

Lebar impeller : 0,3781 ft

Panjang impeller : 0,4726 ft

Putaran : 120 rpm

Bahan konstruksi : stainles steel tipe 304

Daya motor : 7,5 hp

Poros :

Bahan : commercial cold rolled steel

Diameter : 3,9624 cm

Panjang : 2,3217 m

(42)

Diameter jaket : 6,4814 ft

Tebal jaket : 3/16 in

8. POMPA REAKTOR-1 (L-211)

Spesifikasi :

Fungsi : mengalirkan larutan natrium phenate ke reaktor-2

Tipe : centrifugal pump

Dasar pemilihan : bahan tidak mengandung solid

Bahan : cost iron

Rate volumterik : 0,0539 ft3/dtk

Total dynamic head : 50,0002 ft.(lbf/lbm)

Effesiensi motor : 80 %

Power : 1 hp

(43)

9. TANGKI PENAMPUNG CO2 (F-130)

Spesifikasi :

Fungsi : menampung gas karbon dioksida dalam bentuk liquid

Type : silinder horizontal dengan tutup dished

Dasar pemilihan : sesuai dengan jenis bahan

Volume : 2216,9057 ft3 = 62,7498 m3

Tekanan : 10 atm

Diameter : 9,801 ft

Panjang : 29 ft

Tebal shell : 1 3/8 in

Tebal tutup : 2 1/2 in

Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C

Jumlah : 4 buah

10. CO2 Pre-HEATER (E-131)

Spesifikasi :

(44)

Type : 1-2 shell and tube heat exchanger (fixed tube)

Dasar pemilihan : umum digunakan dan mempunyai

range perpindahan panas yang besar

Tube : OD = ¾ in 16 BWG

panjang = 16 ft

pitch = 1 in square

jumlah tube, Nt = 97

passes = 1

shell : ID = 13 ¼ in

passes = 1

Heat exchanger area, A = 203,157 ft2 = 45 m2

Jumlah exchanger = 1 buah

11. REAKTOR-2 (R-220)

(45)

12. TANGKI PENAMPUNG REAKTOR-2 (F-221)

Spesifikasi :

Fungsi : menampung produk dari reaktor-2

Jenis : tangki vertikal dengan tutup atas dished head dan

tutup bawah plat datar

Kapasitas : 4402,5280 kg/j

Diameter : 7,3595 ft = 2,2 m

Tinggi : 11,0393 ft = 3,4 m

Tebal shell : 3/16 in

Tebal tutup : 3/16 in

Bahan konstruksi : carbon stell SA-285 grade B

Jumlah : 1 buah

13. POMPA REAKTOR-2 (L-222)

Spesifikasi :

(46)

Tipe : centrifugal pump

Dasar pemilihan : bahan tidak mengandung solid

Bahan : cost iron

Rate volumterik : 0,1512 ft3/dtk

Total dynamic head : 50,0002 ft.(lbf/lbm)

Effesiensi motor : 80 %

Power : 1 hp

Jumlah : 1 buah

14. COOLER (E-223)

Spesifikasi :

Fungsi : mendinginkan bahan sampai dengan suhu 60o C

Type : 1-2 shell and tube heat exchanger (fixed tube)

Dasar pemilihan : umum digunakan dan mempunyai

range perpindahan panas yang besar

(47)

panjang = 16 ft

pitch = 1 in square

jumlah tube, Nt = 97

passes = 1

shell : ID = 13 ¼ in

passes = 1

Heat exchanger area, A = 203,157 ft2 = 45 m2

Jumlah exchanger = 1 buah

15. TANGKI BLEACHER (M-230)

Spesifikasi :

Type : silinder tegak dengan tutup atas berbentuk

torispherical dished head dan tutup bawah

berbentuk conical dilengkapi dengan

pengaduk

Waktu operasi : 1 jam

(48)

Dimensi shell :

Tinggi total bejana : 16,6051 ft

Diameter dalam benjana : 8,6704 ft

Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C

Tebal bejana : 3/16 in

Tebal tutup atas : 3/16 in

Tebal tutup bawah : 3/16 in

Tinggi tutup atas : 16,6397 in

Tinggi tutup bawah : 26,5548 in

Pengaduk :

Jenis pengaduk : tipe flat blade turbin dengan

jumlah blade 6 buah

Diameter impeller : 2,8901 ft

Lebar impeller : 0,5780 ft

Panjang impeller : 0,7225 ft

(49)

Bahan konstruksi : stainles steel tipe 304

Daya motor : 25 hp

Poros :

Bahan : commercial cold rolled steel

Diameter : 5,9348 cm

Panjang : 3,3880 m

16. HOPPER (F-231)

Spesifikasi :

Fungsi : menampung sementara karbon aktif sebelum

masuk ke dalam tangki bleacher

Type : silinder tegak dengan tutup bawah berbentuk

conical dengan posisi vertikal

volume : 330,5828 ft3

Diameter : 6,1735 ft

(50)

Tebal tutup atas : 3/16 in

Tebal tutup bawah : 3/16 in

Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C

Jumlah : 1 buah

17. POMPA TANGKI BLEACHER (L-232)

Spesifikasi :

Fungsi : mengalirkan produk dari tangki bleacher ke filter

press

Tipe : reciprocating pump

Dasar pemilihan : bahan mengandung solid

Bahan : cost iron

Rate volumterik : 0,1780 ft3/dtk

Total dynamic head : 50,0003 ft.(lbf/lbm)

Effesiensi motor : 80 %

(51)

Jumlah : 1 buah

18. FILTER PRESS (H-310)

Spesifikasi :

Fungsi : untuk memisahkan filtrat dari cakenya

Type : plate and frame filter press

Kapasitas : 8997,5392 kg/jam

Berat solid : 226,9720 kg/jam

Tebal frame : 0,1585 in

Ukuran frame : 61 X 71 in

Banyak frame : 47 buah

19.TANGKI PENAMPUNG ASAM SULFAT (F-140)

Spesifikasi :

Fungsi : menampung produk dari reaktor-2

Jenis : tangki vertikal dengan tutup atas dished head dan

(52)

Kapasitas : 1486,4684 kg/j

Diameter : 11,0312 ft = 3,4 m

Tinggi : 16,5468 ft = 5 m

Tebal shell : ¼ in

Tebal tutup : 5/16 in

Bahan konstruksi : carbon stell SA-285 grade B

Jumlah : 4 buah

Volume tiap tangki : 1264,5076 ft3

20. POMPA ASAM SULFAT (L-141)

Spesifikasi :

Fungsi : mengalirkan asam sulfat dari tangki penampung

ke reaktor-3

Tipe : centrifugal pump

Dasar pemilihan : bahan tidak mengandung solid

(53)

Rate volumterik : 0,0084 ft3/dtk

Total dynamic head : 50,0001 ft.(lbf/lbm)

Effesiensi motor : 80 %

Power : 0,5 hp

Jumlah : 1 buah

21. REAKTOR-3 (R-240)

Spesifikasi :

Fungsi : untuk mereaksikan natrium salisilat dengan asam

sulfat menghasilkan asam salisilat

Type : silinder tegak dengan tutup atas berbentuk

torispherical dan tutup bawah berbentuk conical

yang dilengkapi dengan pengaduk dan jaket

pemanas

Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C

Kondisi operasi : - suhu operasi = 60oC = 140oF

(54)

Waktu operasi : 60 menit

Proses operasi : continue

Dimensi reaktor :

- Tinggi bejana : 14,9404 ft

- Diameter dalam bejana : 8,3750 ft

- Tebal bejana : 3/16 ft

Dimensi tutup :

- Tebal tutup atas : 3/16 in

- Tebal tutup bawah : 3/16 in

- Tinggi tutup atas : 0,2503 ft

- Tinggi tutup bawah : 2,1277 ft

Pengaduk :

- Jenis pengaduk : tipe flat blade turbin dengan jumlah

blade 6 buah

- Diameter impeller : 2,7917 ft

- Lebar impeller : 0,5583 ft

- Panjang impeller : 0,6979 ft

- Putaran : 120 rpm

(55)

- Daya motor : 24 hp

Poros :

- Bahan : commercial cold rolled steel

- Diameter : 5,8217 cm

- Panjang : 10,7708 ft

Dimensi jaket pemanas :

- Diameter jaket : 8,9166 ft

- Tebal jaket : 3/8 in

22. POMPA REAKTOR-3 (L-241)

Spesifikasi :

Fungsi : mengalirkan produk dari reaktor-2 menuju ke

centrifuge

Tipe : reciprocating pump

(56)

Bahan : cost iron

Rate volumterik : 0,0775 ft3/dtk

Total dynamic head : 50,0001 ft.(lbf/lbm)

Effesiensi motor : 80 %

Power : 2 hp

Jumlah : 1 buah

23. CENTRIFUGE (H-320)

Spesifikasi :

Type : disk bowl diameter

Kapasitas : 86,89 gallon/menit

Bowl diameter : 13 in

Kecepatan putar : 7500 rpm

Power motor : 6 hp

Bahan konstruksi : carbon steel

(57)

24. TANGKI PENAMPUNG CENTRIFUGE (F-231)

Spesifikasi :

Fungsi : menampung liquid dari centrifuge

Jenis : tangki vertikal dengan tutup atas dished head dan

tutup bawah plat datar

Kapasitas : 6523,4530 kg/j

Diameter : 11,0784 ft = 3,4 m

Tinggi : 16,6176 ft = 5,1 m

Tebal shell : 3/16 in

Tebal tutup : 3/16 in

Bahan konstruksi : carbon stell SA-285 grade B

Jumlah : 1 buah

25. SCREW CONVEYOR (J-322)

Spesifikasi :

(58)

Type : plain spout or chutes

Kapasitas : 95,8115 cuft/jam

Panjang : 20 ft

Diameter : 6 in

Kecepatan putaran : 18 rpm

Power : 1 hp

Jumlah : 1 buah

26. ROTARY DRYER (B-330)

Spesifikasi :

Fungsi : mengeringkan cake asam salisilat

Tipe : single shell direct rotary dryer

Ukuran :

- Diameter = 3,5 ft

- Panjang = 17,0897 ft

(59)

Kecepatan udara : 400 lb/j.ft2

Kecepatan rotary dryer : 100 ft/menit

Time of passage : 3,8692 menit

Jumlah flight : 9 buah

Tinggi radial flight : 0,35 ft

Power : 38 hp

Jumlah : 1 buah

27. CYCLONE (H-322)

Spesifikasi :

Fungsi : memisahkan padatan dari aliran udara panas

Tipe : cyclone separator

Kapasitas : 24325,6823 lb/j

Ukuran :

Bc = 8,8348 ft ; Lc = 70,6786

(60)

De = 17,6696 ft ; Zc = 70,6786 ft

Hc = 17,6696 ft ; Jc = 8,8348 ft

Tebal shell : 3/8 in

Tebal tutup atas : ¼ in

Tebal tutup bawah : ¼ in

Bahan konstruksi : carbon steer SA-283 grade C

Jumlah : 1 buah

28. HEATER UDARA (E-331)

Spesifikasi :

Fungsi : memanaskan bahan sampai dengan suhu 150o C

Type : 1-2 shell and tube heat exchanger (fixed tube)

Tube : OD = ¾ in 16 BWG

panjang = 8 ft

pitch = 1 in square

(61)

passes = 4

shell : ID = 8 in

passes = 2

Heat exchanger area, A = 15,9577 ft2 = 1 m2

Jumlah exchanger = 1 buah

29. BLOWER (G-333)

Spesifikasi :

Fungsi : memindahkan bahan dari udara bebas ke rotary

dryer

Type : centrifugal turbo blower

Bahan : commercial steel

Rate volumetrik : 5548,1870 cuft/menit

Effisiensi motor : 80 %

Power : 30 hp

(62)

30. SCREW COOLING CONVEYOR (J-334)

Spesifikasi :

Fungsi : mendinginkan bahan sampai dengan 30oC

Type : plain spout or chutes

Kapasitas : 95,5943 cuft/jam

Panjang : 30 ft

Diameter : 10 in

Kecepatan putaran : 15 rpm

Power : 1,5 hp

Tebal jaket : ½ in

Jumlah : 1 buah

31. BUCKET ELEVATOR-1 (J-335)

Spesifikasi :

Fungsi : mengangkut produk menuju ball mill

(63)

Kapasitas : 3,7879 ton/jam

Tinggi elevasi : 25 ft

Kecepatan bucket : 60,8766 ft/min

Bucket spasing : 12 in

Ukuran bucket : 6 x 4 x 4,25 in

Power : 6,5 hp

Jumlah : 1 buah

32. BALL MILL (C-340)

Spesifikasi :

Fungsi : menghaluskan bahan hingga 100 mesh

Tipe : marcy ball mill

Kapasitas maksimum : 96 ton/hari

Sieve number : 48

Ukuran sieve : 4 ft x 3 ft

(64)

Power : 20 hp

Mill speed : 30 rpm

Jumlah : 1 buah

32. SCREEN (H-343)

Spesifikasi :

Fungsi : menyaring bahan dari ball mill

Tipe : vibrated screen

Kapasitas : 4 ton/jam

Speed : 50 vibration/dy ; P = 3 hp (Peter’s 4ed ; p.567)

Tyler equivalent design : 100 mesh

Sive no : 100

Sieve design : 0,074

Sieve opening : 0,074 mm

Ukuran kawat : 0,053 mm

(65)

Jumlah : 1 buah

34. BUCKET ELEVATOR-2 (J-342)

Spesifikasi :

Fungsi : mengangkut produk dari screen ke belt conveyor

Tipe : centrifugal bucket elevator

Kapasitas maksimum : 14 ton/jam

Tinggi elevasi : 18 ft

Kecepatan bucket : 32 ft/min

Bucket spasing : 12 in

Ukuran bucket : 6 x 4 x 4,25 in

Power : 2 hp

(66)

35. BELT CONVEYOR (J-341)

Spesifikasi :

Fungsi : memindahkan bahan dari bucket elevator menuju

ball mill

Tipe : troughed belt conveyor

Kapasitas : 439,5181 kg/jam

Bahan : karet

Lebar : 14 in

Panjang : 49,2126 ft

Sudut : 20o

Kecepatan belt : 30,5 m/min

Daya motor : 0,5 hp

(67)

36. SILO ASAM SALISILAT

Spesifikasi :

Fungsi : menampung produk asam salisilat

Tipe : silo penampung (silinder tegak dengan tutup atas

plat dan bawah conis)

Volume : 2762,1292 cuft

Diameter : 12,5263 ft

Tinggi : 22,1148 ft

Tebal shell : 3/8 in

Tebal tutup atas : ¼ in

Tebal tutup bawah : ¼ in

Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C

(68)

BAB VI

PERENCANAAN ALAT UTAMA

VI.1 Keterangan alat

Nama alat : Reaktor berpengaduk

Kode alat : R-220

Fungsi : mereaksikan natrium phenate dengan gas karbon dioksida

membentuk natrium salisilat

Type : silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk dish

(69)

VI.2 Prinsip Kerja

Berdasarkan atas fase zat yang bereaksi, maka reaktor dapat dibedakan

jenisnya yaitu : reaktor berpengaduk (mixed flow) dan reaktor pipa (plug flow).

Pada reaktor ini natrium phenate berbentuk liquid dan karbon diioksida berbentuk

gas maka dipilih jenis reaktor berpengaduk (mixed flow) untuk memudahkan dan

mempercepat kontak reaksi.

Reaktor berpengaduk (mixed flow) ini berbentuk silinder tegak dengan

tutup atas dan bawah berbentuk dishead yang dilengkapi dengan pengaduk, jaket

pendingin, dan sparger. Larutan natrium phenate diumpankan dari atas sedangkan

gas karbon dioksida diumpankan dari bawah melalui sparger dan kemudian terjadi

reaksi antara natrium phenate dengan karbon dioksida membentuk natrium

salisilat.

VI.3 Kondisi operasi

Tekanan operasi : 6 atm (Keyes : 646)

Suhu operasi : 160 oC (Keyes : 646)

(70)

VI.4 Perencanaan Reaktor

VI.4.1 Penentuan volume tangki

massa larutan natrium phenate masuk reaktor

C6H5ONa NaOH H2O

rate massa = kg/jam = lb/jam

ρ campuran = ( Foust 671 )

Σ Fraksi berat

ρ komponen ρ campuran =

= lb/cuft

massa gas CO2 masuk reaktor

CO2

H2O

rate massa = kg/jam = lb/jam

5207,3631 11480,1526

komponen rate (kg/jam) 3105,5670 118,9872 1982,8088 xf 0,5964 0,0228 0,3808

total 1297,0681 1,0000

total

+ + 0,3808

62,4280 1

komponen rate (kg/jam) BM

1

0,5964 0,0228

56,0600 131,0980

59,1300

= = 11480,1526

= 194,1511 cuft/jam 59,1300

1295,7711 0,9990 44

1,0000 5207,3631

ρ (lb/cuft) 56,06 131,098

62,428

xf

1297,0681 2859,5164

rate volumetrik larutan rate massa

1,2971 0,0010 18

(71)

(Himmelblau : 249) T

BM campuran = ( x ) + ( x )

=

= lb/cuft

total rate volumetrik = rate volumetrik larutan + rate volumetrik gas

= +

=

waktu tinggal dalam reaktor = jam

volume bahan dalam reaktor = rate volumetrik total x waktu tinggal

= x

= cuft

bahan mengisi 80 % dari volume reaktor, maka volume reaktor :

x BM

359

0,999 44 0,001 18

ρgas = 492 x P

1 atm

43,974

ρgas = 492 x 6 x 43,974

1 atm 359

779,67

= 1638,5117

80% = 2048,1397 cuft

= 3082,8724 cuft/jam rate volumetrik gas

0,9275

2859,5164 0,9275 = rate gas

ρgas

=

194,1511 3082,8724

3277,0235 cuft/jam

0,5

3277,0235 0,5

(72)

VI.4.2 Penentuan dimensi reaktor

1. Menentukan diameter reaktor

2. Menentukan tinggi liquid pada shell (h liq) Diambil H / D =

volume silinder (Vs) Vs = (π/4) x Ds2 x Hs Vs = (π/4) x 1,5 x Ds3

= Ds3

Vtutup atas = Vtutup bawah =

Vt = Vs + Vtutup atas + Vtutup bawah

= Ds3 + + Ds3

=

Ds = ft = m

H = ft = m

H D

18,0345 5,5

Cek = 18,0345 = 1,5 (memenuhi) 12,0230

1,5

Ds3

12,0230

0,000049 1739,2520

Ds3 0,000049 0,000049 Ds3

0,000049 Ds3 1,1775

2048,1397

3,7 1,1775

Volume liquid pada shell =

π 2 3

4

x 2 x =

-( 3)

0,000049

Volume Total liquid - Volume Tutup Bawah

12,0230 Di x h liq = 97,0755 - 0,000049 Di

(73)

3. Menentukan tekanan design

= ft

h liq 0,8547

ρ x (g/gc) x h liquid

x x

= psi

P operasi bawah = P operasi + P hidrostatis

= +

= psi

Untuk keamanan diambil P design = x

= psi

Bahan yang digunakan = Carbon Steel SA - 283 Grade C

f = psi

Sambungan ( Double Welded Butt Joint ) e =

Faktor korosi ( c ) =

P

1,1 88,5510 97,4061

0,3510

88,2 0,3510

88,5510 P hidrostasik =

144

= 59,1300 1 0,8547

144

12650 B & Y, tabel 13.1, hal 251

0,8

0,125

ts = P . Ri + c B & Y, ASME Code, pers 13-1 f . e - 0,6

Keterangan :

(74)

4. Tebal tutup atas dan bawah P = tekanan design, psi

f = maks allowable stress = psi

Ri = jari-jari dalam, in

e = joint effisiensi =

maka :

x x

x - x

= in

dari tabel 5.7, B & Y dipilih tebal shell in

12650 B & Y, tabel 13.1, hal 251

0,8

ts = 97,4061 6,0115 12 + 0,125

12650 0,8 0,6 97,4061

0,8234

(75)

b icr

sf ID

t

a

r

(76)

VI.5 Sistem Pengaduk

VI.5.1 Perhitungan power pengaduk

Dipilih pengaduk type flat blade turbine dengan jumlah blade 6

Tinggi bahan total, HL = ft = in

Diameter dalam tangki, Dt = ft = in 10,2569

(77)

Ukuran pengaduk diambil dari Mc. Cabe ed 4th, hal 235 :

1 3

1 4

1 5

Keterangan :

= Diameter pengaduk

= Diameter tangki

= Panjang blade

= Lebar blade

= Jarak pengaduk dari dasar tangki

= Lebar baffle Dt

Da

12 1 J

= Dt

Da

L =

Dt

L Da Da

W = Da

E

= 1

W

E

J =

Diameter impeler (Da) = 1/3 diameter shell = x

= ft

Lebar blade (w) = 1/5 diameter impeller = x 0,3333

4,0077

0,2 4,0077

(78)

Panjang blade (L) = 1/4 diameter impeler = x

= ft

Jarak impeler dari dasar (E) = 1/3 diameter shel = x

= ft

Lebar baffle (J) = 1/12 diameter shell = x

= ft

sg bahan =

ρ reference

=

μ berdasarkan sg bahan :

μ bahan =

sg reference

= lb/ft.dt

Dari Joshi hal 389 didapat, kecepatan putaran pengadukan jenis turbin antara 200-250 m/min

Ditetapkan kecepatan pengaduk, (N) = rpm = rps

Putaran pengaduk, (V) = π x N x Da

= π x x ( x )

= m/min (memenuhi)

x x 1,00 in 1 0,9472 1,0019 0,25 0,8015 10

= x = 0,08 ft

4,0077 = 12,0230 12,0230 0,0833 4,0077

Tebal pengaduk 1

62,4280

0,9472 sg reference = 59,1300

ρ bahan x

0,9618 1,0019 0,3333 0,00085 sg bahan x = 0,3048 55 55 4,0077 210,9594 0,9167

μ reference

(79)

Bilangan Reynolds ( Nre ) :

Putaran pengaduk ( N ) = rpm = rps

μ campuran = lb/ft.s

ρ campuran = lb/cuft

x 2 x

μ

=

Perhitungan power pengaduk yang dibutuhkan :

Diperoleh nilai NRe > 10000, sehingga Np = KT

KT = Np = ( McCabe 5ed., tabel 9.2, hal.254 )

( McCabe 5ed., pers.9-24, hal.253 )

x 3 x 5 x

= ft.lbf /s = /

= hp

Power Losses pada Gland 10 % hp = x = hp

0,0008

1081322,0886

4,0077 0,9167

KT n3 Da5 ρ gc 5,75 32,17 4,0077 0,9167 55 0,0008 1,5302 59,1300 15,3022 0,1 15,3022

ρ x D2

x N = 59,1300 0,9167

NRe

P =

8416,2148 8416,2148 550

P =

5,75

59,1300

=

Diambil power = hp

Power input dengan gland losses = +

= hp

Transmission sistem losses 20 % = x 16,8324 = 3,3665 hp 0,5

15,3022 1,5302

16,8324

(80)

VI.5.2 Penentuan poros pengaduk

Power total = + = hp

Efisiensi motor = 85%

Sehingga power motor = 20,1682 = 23,7273 24 hp 0,85

16,8068 3,3614 20,1682

hp ≈

Bahan konstruksi Commercial cold rolled steel (Joshi, hal 413)

Permissible shear stress in shaft = kg/cm2

Elastic limit intension = kg/cm

a. Panjang Poros

Panjang poros = Tinggi bejana + Tinggi poros diatas bejana

-Tinggi poros diatas dasar tangki

Ditetapkan tinggi poros diatas bejana = in

Panjang poros = ( x ) +

( x )

= in

= ft = m

12

180,3220

15,0268 4,5802

18,0345 12 12

4,0077

550

2460

12

b. Diameter Poros

(81)

Torsi maksimum ( Tm ) = 1.5 - 2.5 Tc

Diambil Tm = Tc = x

= kg m

Tm Zp

π x dp3 (Joshi, pers 14-9)

Keterangan :

fs = Shear stress

Zp = Polar atau modulus section

dp = Diameter poros

Tm kg.m cm/m

fs kg/cm2

= cm3

π x dp3

x dp3

dp = cm

16 - fs =

Zp =

Zp = =

Zp

550

309,5988

464,3982

464,3982 100

1,5 1,5

3,14 16 16

7,5478 =

(82)

VI.6 Perancangan Jaket Pendingin

VI.6.1 Penentuan dimensi jaket

Tutup jaket mempunyai bentuk yang sama dengan tutup bawah reaktor

= oC = oF

Q yang dikeluarkan = kcal

= Btu

= =

Densitas air = kg/m3 =

= ft3/jam

= ft3/det

= 3 (Kern : T.12, hal 845)

ft3/det ft/det

= ft2

lb/jam Dari neraca panas, suhu yang dijaga

1308462,6851

5192399,5585

Kebutuhan pendingin

160 320

87230,846 kg/jam 192309,1224

Rate volumetrik = Kebutuhan pendingin

Kecepatan aliran rate volumetrik

lb/ft3

3080,3960

= 0,8557 3 Luas Penampang =

0,8557

0,2852 Densitas air

Asumsi kecepatan aliran ft/det

= 192309,122 lb/jam 62,43

lb/ft3 62,43

(83)

π

4

D2 = diameter jaket

D1 = diameter luar bejana =

D1 = + 2

= ft = in π 4 π 2 4 = -= = ft = in

D2 - D1

2 -2 = ft = in 0,7881 13,7243 12,023 0,785 = 9,4576 12,1480 = 12/16 12 12,1480 145,776

= D22 - 12,1480

164,6912 0,2852

Luas Penampang =

0,2852

D22 147,8591

Spasi

D2 13,7243

D22 - D12

D2 2

147,5739

0,785 dengan :

ID bejana + 2 ts D12

(84)

VI.6.2 Penentuan tebal jaket

Tebal jaket berdasarkan ASME Code untuk cylindrical :

dengan :

t min = , in

P =

R = , in

C = , in = in

e = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint =

f = stress allowable, bahan konstruksi yang dipilih adalah Carbon Steel

SA - 283 Grade C, f = psi (B & Y : T.13-1, hal 251)

( x x )

= in

digunakan tebal jaket = in

+ 0,125 tebal shell minimum

tekanan tangki

(Brownell & Young : Pers. 13-1, hal 254)

= tmin

jari - jari tangki

12650

0,8 ) - ( 0,6 97,4061 x 72,1380

, psig

faktor korosi 1/8

0,8

97,4061

0,8234

7/8

12650

C P e

f R P

t +

− =

6 , 0 .

(85)

VI.7 Penentuan Sistem Sparger

massa gas CO2 masuk reaktor

CO2

H2O

rate massa = kg/jam = lb/jam

ρgas pada P = 6 atm T = 160 o

C = 779,67 R ; suhu udara STP = 492 R

(Himmelblau : 249) T

BM campuran = ( x ) + ( x )

=

= lb/cuft

= cuft/dtk

total 1297,0681 1,0000

1297,0681 2859,5164

ρgas = 492

1295,7711 0,9990 44

1,2971 0,0010 18

komponen rate (kg/jam) xf BM

ρgas = 492 x 6 x 43,974

779,67 1 atm 359

0,9275

rate volumetrik gas = rate gas = 2859,5164

ρgas 0,9275

= 3082,8724 cuft/jam

0,8564

18

43,974

x P x BM

1 atm 359

0,999 44 0,001

kecepatan gas dalam pipa :

30-100 ft/dtk

diambil : 100 ft/dtk

(86)

kecepatan gas dalam pipa (v) :

rate volumetrik gas

π/4 x ID2

ID = ft = in

kecepatan gas melalui satu orifice (vo) :

vo = 3 x v = 3 x

= ft/dtk

diameter orifice (do) = - (Treybal 3rd : 140)

diambil: do = = ft = mm

π/4 x do 2

x n

π/4 x ( )2 x

n = ≈ buah

bentuk sparger : cincin dari pipa, dengan lubang-lubang di bagian atasnya.

Dcincin = x Dimpeler

= x

= ft

n

300 = 0,8564

134,0493 135

vo

v

100

1,2534

100 300

1/16" 1/4" =

flow area pipa

= 0,8564

0,1044

3,2061

rate volumetrik gas luas orifice x jumlah orifice

=

0,0052 300

0,8564 =

1/16" 0,0052

0,8

0,8 4,0077

(87)

VI.8 Perencanaan Kolom Penyangga

VI.8.1 Berat Dished Head dan Dished Bottom

Dipakai lug support dengan penyangga sebanyak 4 .

Beban lug support = beban mati + beban karena angin (asumsi: beban karena angin diabaikan karena dalam gedung). Beban mati terdiri dari :

1. Berat dished head dan dished bottom 2. Berat shell

3. Berat jaket pendingin 4. Berat bahan dalam reaktor 5. Berat air pendingin

6. Berat poros dan pengaduk

A = x L x H

Dengan : A = Luas dished head (ft2)

L = Rc = crown radius head (ft) H = tinggi dished head (ft)

Maka:

A = x x = ft2

ρbahan = lb/ft 3

Tebal dished = in

Berat dished = 2 x A x t x ρ

= 2 x x x

= lb

12 99545,3286

6,28

6,28 144,0000 1,5404 1393,0542

490

0,5

(88)

VI.8.2 Berat Shell

VI.8.3 Berat jaket pendingin

Tinggi shell = ft

ID shell = ft

Tebal shell = in

Berat shell = Volume shell x ρbahan

= ¼ π ( OD2 - ID2 ) x H x ρbahan

= ¼ x ( ( ) 2 - ( ) 2)

x x

= 313155,6243 lb 0,8750

18,0345 12,0230

3,14 13,7730 12,0230

18,0345 490

Tinggi jacket pendingin = ft

ID jacket = in = ft

Tebal jacket =

OD jacket = + 2 x 1

= in = ft

Berat jacket bagian shell = ¼ π ( OD2 - ID2 ) x H x ρbahan

= ¼ x ( ( ) 2

( ) 2 ) x 2 x

= lb 7/8 1,5821 12,1480 490 771,7312 145,7760 12,1480 145,7760 146,4010 12,2001 3,14 12,2001

Rc jacket = D - 6 " = in = ft

h jacket = H dished + spasi jacket

= + ( / ) = ft

A = x Rc x h = x x

= ft2

6,28 6,28 11,6480 1,5821

115,7305

139,7760 11,6480

1,5404 0,5 12 1,5821

Berat jacket bagian bottom = A x t x ρbahan

= x x

= 2362,8308 lb

115,7305 1 490

(89)

VI.8.4 Berat bahan dalam reaktor

VI.8.5 Berat Air Pendingin

VI.8.6 Berat Poros dan pengaduk

Berat jacket pendingin = +

= lb

771,7312314 2362,8308 3134,5621

Dari neraca massa didapatkan berat bahan dalam reaktor = 6504,4312 kg = 14339,5747 lb

Berat air pendingin = 87230,8457 kg = 192309,1224 lb

Berat poros = ¼ x π x d2 x L x ρ

Dimana : d = Diameter poros = in

L = Panjang poros = in

ρ = Densitas stainless steel = lb/in3

Berat poros = ¼ x x 2 x x

= lb

Berat pengaduk = ( volume blade x ρ blade ) x 6

= ( lebar blade x panjang blade x tebal blade x

ρ blade ) x 6

= ( x x x )

x 6

= lb

Beban axial ( Fa )

= berat poros + berat pengaduk

= + = lb

15,5165

348,7177 15,5165 364,2342

3,14 2,9715 180,3220 0,279

348,7177

0,8015 12,0230 0,96184 0,279

2,9715 180,3220

(90)

Berat total = + + +

+ +

= lb

Untuk faktor keamanan, maka dibuat over design , sehingga :

Berat keseluruhan = x = lb

Karena bejana yang digunakan tidak terlalu tinggi dan berada didalam daerah yang pengaruh anginnya diabaikan, Pw = 0 .

Penyangga yang digunakan jenis lug. P = 4 Pw ( H - L ) + ∑ W

π Dbc n ……..(B & Y, pers 10.76)

karena Pw = 0 , maka : P = ∑ W

n

Ditetapkan jumlah penyangga = 4 buah, maka tiap penyangga me -nerima beban eksentrik sebesar

= = lb

4

Tinggi reaktor total = + spasi jacket + t jacket

= + +

= ft

Ditetapkan : L = tinggi reaktor diatas pondasi = 6 ft .

Tinggi kolom penyangga = tinggi total reaktor + L

= x + 6

= 18,2428 ft = 218,9142 in

tinggi bejana

18,0345 0,7881 1,5821

20,4047

60%

60% 20,4047

622848,4463

20%

1,2 622848,4463 685133,2909

685133,2909 85641,6614

99545,3286 313155,6243 3134,5621

14339,5747 192309,1224 364,2342

Jenis penyangga : I - beam 8 " ( 8 " x 4 " ) ……..(B & Y, App 6-item 2)

A = in2

h = 8 in b = 4 in Sumbu 1-1

I1-1 = in4

S1-1 = in2

r1-1 = in

L = = <

r1-1 3,26

5,34

56,9

14,2

3,26

(91)

VI.9 Perancangan Base Plate

Stress maksimum yang diijinkan =

= psi

f = - ( L / r ) 2

= - ( ) 2

= > …..(Memenuhi)

Sumbu 2-2

I2-2 = in4

S2-2 = in

2

r2-2 = in

L = = >

r2-2

f =

1 + ( L / r ) 2

=

1 + 2

= > …..(Memenuhi)

Karena f1 dan f2 > fbeban , maka pemilihan I - beam dengan ukuran

8 " x 4 " cukup memadai. 18.000

18.000 18.000

67,1516 18.000

14394,02806 10691,84287 14812,9725 10691,84287

3,8 1,9 0,84

218,9142 260,6121 120

0,84

85641,6614 5,34 10691,84287 17.000 0,485

17.000 0,485 67,1516

Sebagai pondasi dipakai beton dengan allowable bearing stress ter

-besar psi .

Beban tiap kolom = lb = in2

lb/in2

142,7361 600

600

(92)

Spesifikasi :

Nama alat : reaktor berpengaduk

Jenis : reaktor berpengaduk secara continue dengan jaket

Type : silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk

torispherical dished head dilengkapi dengan pengaduk.

jaket pendingin, dan sparger

Suhu operasi : 160 oC

Tekanan operasi : 6 atm Ditetapkan m = n

A = ( 2 m + d ) ( 2 m + b )

Dengan I - beam ukuran 8 " x 6 " didapat :

0,95 0,8

= [ 2 m + ( x 8 )] [ 2 m + ( x 6 )]

142,7361 0,95 0,8

= 4 m2 + m +

m = in

Diambil m = 5 in agar cukup untuk pemasangan anchor bolt. Panjang base plate = 2 m + d = 2 (1) + 0,95 (8)

= in

Lebar base plate = 2 m + b = 2 (1) + 0,8 (6)

= in

P = = < psi …..(Memenuhi)

x

Diambil tebal base plate (t) =

….(H & R, pers 7.12)

t = ( x x 5 2 ) ½

= in , diambil in

(1½. 10-4. P. n2)½

1,5E-04 328,7840

1,1104 1 1/8

4,66

0,95 17,6

0,8 14,8

85641,6614 328,7840 600

17,6 14,8

(93)

Waktu operasi : 0,5 jam

Jumlah : 1 buah

Dimensi shell :

Tinggi total bejana : 18,0345 ft

Diameter dalam benjana : 12,0230 ft

Bahan konstruksi : carbon steel SA-283 grade C

Tebal bejana : 7/8 in

Tebal tutup atas : 1 3/8 in

Tebal tutup bawah : 1 3/8 in

Tinggi tutup atas : 1,5404 ft

Tinggi tutup bawah : 1,5404 ft

Pengaduk :

Jenis pengaduk : tipe flat blade turbin dengan jumlah blade

6 buah

Diameter impeller : 4,0077 ft

Lebar impeller : 0,8015 ft

(94)

Putaran : 55 rpm

Bahan konstruksi : stainles steel tipe 304

Daya motor : 24 hp

Poros :

Bahan : commercial cold rolled steel

Diameter : 7,5478 cm

Panjang : 4,5802 m

Dimensi jaket pendingin :

Diameter jaket : 13,7243 ft

Tebal jaket : 7/8 in

Sparger :

Diameter lubang : 0,0052 ft

Jumlah lubang : 135

Kolom penyangga :

Jumlah penyangga : 4 buah

(95)

Panjang : 18,2428 ft

Base plate :

Bahan : beton

Beban tiap kolom : 85641,6614 lb

Ukuran : 17,6 in x 14,8 in

(96)

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

(97)

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, s

Gambar

Gambar IX.1 Lay Out Pabrik....................................................................
Tabel I.1 Data Impor Asam Salisilat
Gambar II.1 Blok diagram pabrik asam salisilat dari phenol dengan
Tabel VII.1 Instrumentasi Pada Pabrik
+7

Referensi

Dokumen terkait

Asam salisilat merupakan salah satu bahan kimia yang cukup penting dalam kehidupan sehari-hari serta mempunyai nilai ekonomis yang cukup tinggi karena dapat digunakan sebagai

Asam salisilat merupakan salah satu bahan kimia yang cukup penting dalam kehidupan sehari-hari serta mempunyai nilai ekonomis yang cukup tinggi karena dapat digunakan sebagai

Tujuan lain dari pra rancangan pabrik pembuatan phenol ini adalah untuk memenuhi kebutuhan phenol dalam negeri yang selama ini masih diimpor dari negara lain dan

Tujuan lain dari pra rancangan pabrik pembuatan phenol ini adalah untuk memenuhi kebutuhan phenol dalam negeri yang selama ini masih diimpor dari negara lain dan

Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Illahi Robbi karena berkat rahmat dan hidayah-Nya penyusun dapat menyelesaikan laporan tugas akhir yang berjudul ” Pabrik Metil Salisilat

Hanya dengan Rahmat dan Hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan Tugas Akhir kami yang berjudul Pabrik Trinatrium Fosfat dari Natrium Karbonat, Natrium Hidroksida,

Saat ini untuk memenuhi kebutuhan asam asetil salisilat di dalam negeri, Indonesia masih melakukan impor, karna masih terbatasnya pabrik yang memproduksi asam asetil salisilat di

Bayer Indonesia merupakan satu-satunya perusahaan yang memproduksi asam asetil salisilat di dalam negeri akan tetapi untuk bahan baku yang digunakan seperti asam salisilat, dan asam