SKRIPSI PRA RENCANA PEMBUATAN PABRIK ETILEN OKSIDA KAPASITAS TON/TAHUN

(1)

SKRIPSI

PRA RENCANA PEMBUATAN PABRIK ETILEN OKSIDA KAPASITAS 86.000 TON/TAHUN

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Kimia

pada

Universitas Sriwijaya

Serly Anggraini NIM 03031381821007 M. Firdaus Kusuma Putra

NIM 03031381821018

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA

(2)

SKRIPSI

PRA RENCANA PEMBUATAN PABRIK ETILEN OKSIDA KAPASITAS 86.000 TON/TAHUN

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Kimia

pada

Universitas Sriwijaya

Serly Anggraini NIM 03031381821007 M. Firdaus Kusuma Putra

NIM 03031381821018

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA

(3)

(4)

(5)

ii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur atas ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa berkat rahmat, nikmat, dan hidayah-Nya sehingga tugas akhir yang berjudul “Pra Rencana Pabrik Pembuatan Etilen Oksida Kapasitas 86.000 Ton/Tahun” ini dapat diselesaikan.

Tugas akhir ini dibuat sebagai syarat akhir mengikuti ujian sidang sarjana di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Universitas Sriwijaya. Tugas akhir ini tidak dapat terselesaikan tanpa bantuan, bimbingan, serta dorongan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, melalui laporan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Dr. Ir. H. Syaiful, DEA, selaku ketua Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya.

2. Dr. Hj. Leily Nurul Komariah, S.T., M.T., selaku sekretaris Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya.

3. Dr. Ir. H. Syaiful, DEA., selaku dosen pembimbing Tugas Akhir. 4. Orang tua dan keluarga.

5. Seluruh Dosen Teknik Kimia Universitas Sriwijaya. 6. Seluruh Karyawan Teknik Kimia Universitas Sriwijaya.

7. Teman-teman seperjuangan D3 Alih Jenjang 2018 serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan kesalahan, untuk itu diharapkan saran dan kritik yang membangun demi kesempurnaan laporan ini. Akhir kata penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca dan semua pihak.

Palembang, 23 Juli 2020

(6)

(7)

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PENGESAHAN ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PERNYATAAN INTEGRITAS... iv

KATA PENGANTAR ... …. vi

UCAPAN TERIMA KASIH ... vii

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR TABEL ... x

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR NOTASI ... xii

DAFTAR LAMPIRAN ... xix

ABSTRAK ... xx

BAB I PEMBAHASAN UMUM 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Sejarah dan Perkembangan ... 1

1.3 Proses-proses Pembuatan Etilen Oksida ... 2

1.4 Sifat-sifat Fisika dan Kimia ... 5

BAB II PERENCANAAN PABRIK 2.1 Alasan Pendirian Pabrik ... 12

2.2 Kapasitas Rancangan ... 13

2.3 Pemilihan Proses ... 14

2.4 Pemilihan Bahan Baku ... 15

2.5 Uraian Proses ... 15

BAB III LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK 3.1 Lokasi Pabrik ... 18

3.2 Tata Letak Pabrik ... 20

(8)

ix

BAB IV NERACA MASSA DAN NERACA PANAS

4.1 Neraca Massa ... 23

4.2 Neraca Panas ... 31

BAB V UTILITAS 5.1 Unit Pengolahan Air (Water Treatment Plant) ... 41

5.2 Unit Pengadaan Steam... 46

5.3 Unit Pengadaan Listrik ... 46

5.4 Unit Pengadaan Bahan Bakar... 49

BAB VI SPESIFIKASI PERALATAN ... 51

BAB VII ORGANISASI PERUSAHAAN 7.1 Bentuk Perusahaan ... 90

7.2 Struktur Organisasi ... 91

7.3 Tugas dan Wewenang ... 92

7.4 Sistem Kerja ... 96

7.5 Penentuan Jumlah Karyawan ... 98

BAB VIII ANALISA EKONOMI 8.1 Keuntungan (Profitabilitas) ... 105

8.2 Lama Waktu Pengembalian Pinjaman ... 106

8.3 Total Modal Akhir... 108

8.4 Laju Pengembalian Modal ... 110

8.5 Break Even Point (BEP)... 112

BAB IX KESIMPULAN ... 114

DAFTAR PUSTAKA ... 115

(9)

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Data Kebutuhan Impor Etilen Oksida di Indonesia ... 13

Tabel 2.2. Perbandingan Beberapa Proses Pembuatan Etilen Oksida ... 15

Tabel 4.1. Neraca Massa Mix Point-01 (MP-01) ... 23

Tabel 4.5. Neraca Massa Reaktor-01 (R-01) ... 25

Tabel 4.6. Neraca Massa Absorber-01 (AB-01) ... 26

Tabel 4.7. Neraca Massa Stripperr-01 (STP-01) ... 27

Tabel 4.8. Neraca Massa Evaporator-01 (EV-01) ... 27

Tabel 4.10. Neraca Massa Absorber-02 (AB-02) ... 28

Tabel 4.11. Neraca Massa Stripper-02 (STP-02) ... 30

Tabel 4.12. Neraca Massa Stripper-03 (STP-03) ... 30

Tabel 4.13. Neraca Panas Mix Point-01 (MP-01) ... 31

Tabel 4.16. Neraca Panas Heat Exchanger-01 (HE-01) ... 33

Tabel 4.17. Neraca Panas Heater-01 (H-01) ... 33

Tabel 4.18. Neraca Panas Reaktor-01 (R-01) ... 33

Tabel 4.19. Neraca Panas Cooler-01 (C-01) ... 34

Tabel 4.20. Neraca Panas Absorber-01 (AB-01) ... 34

Tabel 4.22. Neraca Panas Stripper-01 (STP-01) ... 35

Tabel 4.23. Neraca Panas Evaporator-01 (EV-01) ... 35

(10)

xi

Tabel 4.30. Neraca Panas Stripper-02 (STP-02) ... 38

(11)

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Grafik Kebutuhan Etilen Oksida ... 14

Gambar 3.1. Tata Letak Lokasi Pabrik ... 21

Gambar 3.2. Lokasi Pabrik Etilen Oksida dan Sumber Bahan Baku ... 22

(12)

xii

DAFTAR NOTASI

1. COOLER, HEAT EXCHANGER, HEATER, PARTIAL CONDENSER, REBOILER

Ao : Area perpindahan panas, m2 As : Area cross flow, m2

Ab : Area clearance antara bundle dan shell, m2 Asb : Area clearance antara shell dan baffle, m2 Atb : Area clearance antara tube dan baffle, m2 AL : Area leakage, m2

a” : External surface area, m2 βL : Faktor leakage, tak berdimensi Bc : Baffle cut, %

BCH : Baffle Cut Height, m Db : Diameter bundle, m Drb : Diameter reboiler, m DS : Diameter shell, m

σ : Tegangan permukaan N/m2 Fb : Bypass correction

Fn : Tube row correction Fw : Window correction FL : Leakage correction

F’b : Bypass correction untuk pressure drop F’L : Leakage correction untuk pressure drop g : Percepatan gravitasi lokal

Gs : Laju alir massa shell, kg/(m2.s) Hb : Jarak baffle chord ke tube bundle, m Hf : Tinggi freeboard, m

HBBT : Height Between Baffle Tips, m

hi : Koefisien perpindahan panas bagian dalam, W/m2.oC ho : Koefisien perpindahan panas bagian luar, W/m2.oC hoc : Koefisien perpindahan panas ideal bagian luar, W/m2.oC

(13)

xiii jf : Faktor friksi

jH : Faktor perpindahan panas k : Konduktivitas termal, W/m.oC lb : Baffle spacing, m

L : Panjang tube pipa, m λ : Panas laten, kJ/kg

LMTD : Logaritmic Mean Temperature Difference, oC N : Jumlah Baffle

Nc : Jumlah tube di area cross flow Ncv : Jumlah konstriksi

Np : Jumlah pass Nt : Jumlah tube

Nw : Jumlah tube di area window

Nwu : Jumlah restriksi cross flow di area window Nu : Bilangan Nusselt, tak berdimensi

PT : Tube pitch, m

P’T : Vertical tube pitch, m

∆P : Penurunan tekanan total shell, bar

∆Pc : Penurunan tekanan cross flow area pada shell, bar ∆Pe : Penurunan tekanan end area pada shell, bar ∆Pi : Penurunan tekanan ideal pada shell, bar ∆Pt : Penurunan tekanan pada tube, bar

∆Pw : Penurunan tekanan window area pada shell, bar ID : Inside diameter, m

OD : Outside diameter, m

Pr : Bilangan Prandtl, tak berdimensi q : Fluks panas, W/m2

qcb : Fluks panas maksimal, W/m2 Q : Beban panas heat exchanger, W Ra : Rasio area window terhadap area total

R’a : Rasio area bundle cross-section di area window terhadap total RD : Fouling total, m2.oC/W

(14)

xiv RDI : Fouling dalam, m2.oC/W RD O : Fouling luar, m2.oC/W

Re : Bilangan Reynold, tak berdimensi S : Specific gravity

T1, T2 : Temperatur fluida panas inlet, outlet, oC t1, t2 : Temperatur fluida dingin inlet, outlet, oC θb : Sudut baffle chord, rad

U : Overall coefficient, W/m2.oC

UC, Uo : Clean overall coefficient, Calculated overall coefficient, W/m2.oC uT : Kecepatan alir di tube, m/s

uS : Kecepatan alir di shell, m/s uv : Kecepatan alir vapour, m/s uw : Kecepatan alir window, m/s

uz : Kecepatan alir geometrik rata-rata, m/s μ : Viskositas, Ns/m2

2. FLASH DRUM A : Area, m2

a : Luas permukaan demister, m2/m3 D, DV : Diameter, m

Dd : Diameter target, m

DW : Diameter wire demister, m FDP : Faktor pressure drop H : Tinggi demister, m HV : Tinggi vessel, m

HLN : Jarak top liquid ke nozzle, m HTN : Jarak top vessel ke nozzle, m HL : Tinggi liquid, m

K : Faktor kecepatan

Lv : Panjang vessel horizontal, m NS : Bilangan separasi

QG , QV : Laju alir uap, m3/jam QL : Laju alir liquid, m3/jam

(15)

xv t : Waktu tinggal, s u : Kecepatan minimun, m/s VS : Volume shell, m3 VH : Volume head, m3 VV : Volume vessel, m3 WG : Laju alir uap, kg/jam WL : Laju alir liquid, kg/jam ρG : Densitas uap, kg/m3 ρL : Densitas liquid, kg/m3 ρW : Densitas demister, kg/m3 ηW : Fractional collection 3. KOLOM DESTILASI P : Tekanan, atm T : Temperatur, oC α : Relatif volatilitas Nm : Stage minimum L/D : Refluks N : Stage/tray m : Rectifying section p : Stripping section

FLV : Liquid-vapor flow factor Uf : Kecepatan flooding, m/s Uv : Volumetric flowrate, m3/s An : Net area, m2

Ac : Cross section/luas area kolom, m2 Dc : Diameter kolom, m Ad : Downcomer area, m2 Aa : Active area, m2 lw : Weir length, m Ah : Hole area, m2 hw : Weir height, mm

(16)

xvi dh : Hole diameter, mm

Lm : Liquid rate, kg/det

how : Weir liquid crest, mm Liquid

Uh : Minimum design vapor velocity, m/s Co : Orifice coefficient

hd : Dry plate drop, mm Liquid hr : Residual Head, mm Liquid ht : Total pressure drop, mm Liquid hap : Downcomer pressure loss, mm Aap : Area under apron, m2

Hdc : Head loss in the downcomer, mm hb : Backup di Downcomer, m

tr : Check resident time, s

θ : Sudut subintended antara pinggir plate dengan unperforated strip Lm : Mean length, unperforated edge strips, m

Aup : Area of unperforated edge strip, m2 Lcz : Mean length of calming zone, m Acz : Area of calming zone, m2

Ap : Total area perforated, Ap Aoh : Area untuk 1 hole, m2 t : Tebal dinding, cm D : Diameter tanki, m r : Jari-jari tanki, m

S : Tekanan kerja yang diizinkan, atm Cc : Korosi yang diizinkan, m

Ej : Efisiensi pengelasan OD : Diameter luar, m ID : Diameter dalam, m EmV : Efisiensi tray, % ρ : Densitas, kg/m3 μ : Viskositas, N.s/m2 FA : Fractional Area

(17)

xvii He : Tinggi tutup elipsoidal, m Ht : Tinggi vessel, m

4. KOMPRESOR

C : Kapasitas kompresor, m3/menit HP : Kerja, hp

k : Eksponen isentropik Ns : Jumlah stage

n : Eksponen politropik

qfm : Umpan volumetrik, ft3/menit P1 : Tekanan masuk, bar

P2 : Tekanan keluar, bar T1 : Temperatur masuk, oC T2 : Temperatur masuk, oC W : Laju alir massa, kg/jam ηs : Efisiensi isentropik, % ηp : Efisiensi politropik, % 5. POMPA

A : Area alir pipa, in2

Dopt : Diameter optimum pipa, in f : Faktor friksi

g : Percepatan gravitasi, ft/s2

gc : Konstanta percepatan gravitasi, ft/s2 Hf : Total friksi, ft

Hfs : Friksi pada permukaan pipa, ft Hfc : Friksi karena kontraksi tiba-tiba, ft Hfe : Friksi karena ekspansi tiba-tiba, ft Hff : Friksi karena fitting dan valve, ft Hd, Hs : Head Discharge, suction, ft ID : Inside diameter, in

OD : Outside diameter, in

Kc, Ke : Contaction, ekspansion contraction, ft L : Panjang pipa, m

(18)

xviii Le : Panjang ekuivalen pipa, m

NPSH : Net Positive Suction Head, ft . lbf/ lb P uap : Tekanan uap, psi

Qf : Laju alir volumetrik, ft3/s

Re : Reynold Number, dimensionless Vs : Suction velocity, ft/s

Vd : Discharge velocity, ft/s BHP : Brake Horse Power, HP MHP : Motor Horse Power, HP ΔP : Differential pressure, psi ε : Equivalent roughness, ft η : Efisiensi pompa

μ : Viskositas, kg/m.hr ρ : Densitas, kg/m3

6. PRESSURE SWING ADSORBER D : Diameter, m

H : Tinggi, m ε : Porositas εp : Porositas luar

f : Fanning friction factor

Re : Bilangan Reynold, tak berdimensi x : Diameter adsorben, m

Vv : Volume vessel, m3 t : Siklus, s

u : Kecepatan superfisial, m/s QA : Laju alir adsorbat, m3/s Qf : Laju alir total, m3/s

ρp : Densitas partikel kering, kg/m3 ρf : Densitas fluida, kg/m3

m : Jumlah adsorben minimal, kg Vp,wet : Volume packing basah, m3 Vp,dry : Volume packing kering, m3

(19)

xix Vtotal : Volume total, m3

-∆P/h : Pressure drop over bed 7. REAKTOR

ATCS : Tube cross sectional area, m2 AT : Tube area, m2

a" : Flow area, m2

C : Corrosion maksimum, m

CAO : Konsentrasi reaktan mula-mula, kmol/m3 -dP/dL : Pressure drop across tube, Pa/m

DS : Diameter shell, m Db : Diameter bundle, m Dsb : Diameter clearance, m dP : Diameter katalis, m EJ : Joint effisiensi E : Energi aktivasi

FAO : Jumlah feed mula-mula, kmol/jam G : Tube side mass velocity, kg/(m2.s) Head : Tinggi Head, m

ID : Diameter dalam, m OD : Diameter luar, m

k : Konstanta kecepatan reaksi, m3/kmol s K : Konstanta Boltzmann = 1,30 x 10-26 kJ/K L : Tinggi reaktor, m

LT : Tinggi tube, m MA : Berat molekul A MB : Berat molekul B

N : Bilangan avogadro = 6,203 . 1023 molekul/mol Nu : Bilangan Nusselt, tak berdimensi

NT : Jumlah tube

P : Tekanan desain, bar

Pr : Bilangan Prandtl, tak berdimensi Qf : Volumetrik flowrate, m3/jam

(20)

xx ri : Jari-jari Vessel, m

R : Konstanta umum gas = 8,314 kJ/kmol.K Re : Bilangan Reynold, tak berdimensi S :Working stress Allowable, N/m2 t : Tebal dinding tanki, m

T : Temperatur operasi, K Vk : Volume katalis, m3 VR : Volume reaktor, m3 VT : Volume tube, m3 Vt : Volume tanki, m3 vT : Kecepatan linier, m/s W : Laju alir massa, kg/jam Wk : Massa katalis, kg X : Konversi μ : Viskositas, kg/m.hr ρ : Densitas, kg/m3 t : Waktu tinggal, s ϕ : porositas katalis

A : Diameter molekul A, cm B : Diameter molekul B, cm 8. STRIPPER

Aa : Area aktif, m2 Ad : Area downspout, m2 Ada : Area downspout apron, m2 An : Area flooding, m2 Ao : Area lubang, m2 At : Area tray, m2 CF : Konstanta flooding Co : Konstanta orifice do : Diameter lubang, m E : Entrainment E0 : Efisiensi pelat, %

(21)

xxi E/D : Rasio ke halusan pipa per diameter f : Fanning friction factor

h1 : Weir crest, m

h2 : Pressure loss at liquid entrance, m h3 : Backup in downspout, m

hD : Dry pressure drop, m hFlooding : Flooding pressure drop, m hG : Gas pressure drop, m hL : Hydraulic head, m

hR : Residual Pressure Drop, m hw : Weir height, m

l : Tebal pelat, m L : Tinggi stripper, m Lo : Area per lubang, m2 M : Berat molekul, kg/kmol m : Laju alir massa, kg/jam No : Jumlah lubang

Np : Jumlah equilibrium tray NTS : Jumlah tray nyata p’ : Sudu lubang, m Q : Umpan gas, m3/s q : Umpan liquid, m3/s

Reo : Bilangan Reynold di lubang, tak berdimensi t : Jarak antar tray, m

T : Diameter tray, m

VF : Kecepatan flooding, m/s Vo : Kecepatan di lubang, m/s Vow : Kecepatan weeping, m/s Va : Kecepatan di area aktif, m/s W : Panjang weir, m

Weff : Weir effective, m z : Mean weir, m

(22)

xxii ρ : Densitas, kg/m3 μ : Viskositas, kg/m.s σ : Tegangan permukaan, N/m 9. TANKI C : AllowableCorrosion, m D : Diameter tanki, m E : Joint effisiensi h : Tinggi Head, m

H : Tinggi silinder tanki, m Ht : Tinggi total tanki, m P : Tekanan, atm S : Allowable stress, psi t : Tebal dinding tanki, m Vh : Volume Head, m3 Vs : Volume silinder, m3 Vt : Volume tanki, m3 W : Laju alir massa, kg/jam ρ : Densitas, kg/m3

9. Dimensionless Number

NRe : Reynold Number Sc : Schmidt

jH : Faktor perpindahan panas f : Friction factor

(23)

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Indonesia merupakan suatu negara yang memiliki sumber daya alam yang sangat melimpah. Adapun upaya untuk mengelola sumber daya alam tersebut adalah dengan mendirikan berbagai industri dan manufaktur yang mampu menghasilkan produk-produk berkualitas agar dapat dimanfaatkan secara maksimal untuk memenuhi kebutuhan masyarakat di dalam negeri. Industri kimia menjadi salah satu sektor industri yang semakin meningkat perkembangannya karena sangat dibutuhkan dalam pengelolaan industri dan penyediaan kebutuhan bahan baku kimia bagi industri lainnya.

Salah satu senyawa kimia yang banyak digunakan sebagai bahan baku dalam industri kimia adalah etilen oksida (C2H4O). Etilen Oksida sebagai bahan baku etilen glikol juga sebagai bahan insektisida, bahan intermediate pembuatan etanol amine, glikol eter dan poli etilen oksida (Othmer, 1979). Namun, disebabkan minimnya pabrik etilen oksida di Indonesia untuk mencukupi kebutuhan produksinya, bahan baku etilen oksida harus diperoleh dari luar negeri, sehingga diinginkan adanya pabrik bahan baku yang dapat diperoleh secara lokal. Dengan pendirian pabrik etilen oksida di Indonesia maka dapat meningkatkan lapangan pekerjaan untuk masyarakat. Pendirian pabrik juga dapat dilakukan dengan adanya keterjangkauan bahan baku yang cukup memadai dari dalam negeri dan kestrategisan lokasi pabriknya.

1.2. Sejarah dan Perkembangan

Etilen oksida atau dapat disebut dengan oksirana yang pertama kali ditemukan oleh John Wurtz pada tahun 1859 dan diperoleh melalui proses klorohidrin, yaitu dengan cara mereaksikan etilen klorohidrin (2-kloroetanol) dengan larutan kalsium hidroksida. Etilen Oksida mulai diproduksi secara komersil pada tahun 1914 oleh BASF melalui proses klorohidrin. Pada saat itu, proses klorohidrin merupakan metode utama yang digunakan dalam skala industri pada proses pembuatan etilen oksida hingga tahun 1937. Namun, dari adanya

(24)

2

proses tersebut, dapat diketahui bahwa proses klorohidrin dalam pembuatan etilen oksida berlangsung secara tidak efisien, karena klorin yang digunakan kebanyakan hilang sebagai kalsium klorida. Sejak tahun 1931, proses klorohidrin mulai perlahan digantikan dengan proses oksidasi direct vapour-phase yang ditemukan oleh Robert Lefort, dimana etilen dioksidasi menjadi etilen oksida dengan udara atau oksigen dengan adanya katalis perak. Pada tahun 1937, Union Carbide pertama kali menerapkan proses oksidasi tersebut dalam pembuatan etilen oksida pada skala industri.

Union Carbide membuka pabrik pertama menggunakan proses ini . Proses itu lebih ditingkatkan pada tahun 1958 oleh Shell Oil Co dengan mengganti udara dengan oksigen dan menggunakan suhu tinggi 200-300°C dan tekanan (1-3 MPa). Rutinitas yang lebih efisien ini menyumbang sekitar setengah dari produksi etilen oksida pada tahun 1950 di AS, dan produksinya sekitar 11% dari permintaan Etilena oksida di seluruh dunia.

1.3. Proses-Proses Pembuatan Etilen Oksida A) Proses Oksidasi Etilen dengan Oksigen

Pada saat ini, kebanyakan etilen oksida diproduksi dengan proses oxygen-based dengan katalis perak. Tube reaktor yang berisi katalis dikelilingi oleh pendingin yang dapat menghilangkan panas reaksi dan menjaga temperatur pada reaktor. Keluaran reaktor yang telah didinginkan kemudian akan melalui proses absorbsi, dimana etilen oksida dan sebagian kecil pengotornya yang terikut (CO2, N2, dan C2H6) akan larut dalam zat pelarut. Etilen oksida kemudian akan diperoleh setelah melalui proses stripping untuk memisahkannya dengan zat pelarut dan konstituen fraksi ringan.

ReaksiUtama :

C2H4(g) + ½ O2(g) C2H4O(g) ReaksiSamping :

C2H4(g) + 3O2(g) 2CO2(g) + 2H2O(g)

Sejumlah gas yang keluar dari absorber kemudian akan di-combust untuk mencegah terjadinya penumpukan senyawa inert (N2, Ar, dan C2H6) yang terdapat

(25)

3

pada bahan baku etilen dan oksigen. Aliran yang terdiri dari karbondioksida akan melalui proses absorbsi dengan Larutan Benfield (K2CO3) panas untuk menghilangkan kandungan CO2-nya. Larutan yang kaya akan CO2 akan melalui proses stripping untuk memisahkan CO2 dari larutannya. CO2 yang telah terpisah dapat dilepaskan menuju atmosfer atau di-recycle kembali.

B) Proses Oksidasi Etilen dengan Udara

Proses oksidasi etilen dengan udara terdiri dari tiga bagian, yaitu system reaksi, recovery oksida dan pemurnian oksida. Udara yang sudah dinaikkan tekanannya kemudian disaring dan dipisahkan lalu diumpankan secara terpisah dengan etilen kedalam aliran gas recycle. Etilen kemudian dioksidasi dengan bantuan katalis menjadi etilen oksida, dengan produk samping berupa karbon dioksida dan air. Inhibitor oksidasi dalam fase uap ditambahkan ke dalam masukan reaktor untuk menghambat terjadinya pembentukan CO2, misalnya senyawa halida organik, seperti etilen diklorida atau vinil klorida.

Tahap kedua, yaitu recovery etilen oksida dari gas mentah. Etilen Oksida diabsorbsi dengan air dalam absorber dan gas sisa dibuang ke vent dari reaktor utama untuk mencegah akumulasi dari gas inert, terutama nitrogen dan karbondioksida. Reaksi oksidasi etilen dengan udara sebagai oxidizing agent berlangsung pada temperatur 220–280 oC dan tekanan 10–30 atm dengan selektivitas sebesar 63-75%. Selektivitas yang dihasilkan lebih rendah dibandingkan dengan selektivitas dari oksidasi etilen dengan oksigen sebagai oxidizing agent. Rendahnya selektivitas dapat mempengaruhi terhadap besarnya volume alat-alat yang digunakan karena adanya aliran purging untuk mencegah akumulasi nitrogen dalam reaktor, sehingga berpengaruh pula terhadap tingginya biaya produksi dan pengendalian proses yang lebih kompleks.

C) Proses Oksidasi Etilen dari Etana dengan Oksigen

Terdapat dua tahapan proses dalam proses pembuatan etilen oksida dari reaksi oksidasi etilen yang dihasilkan dari etana, yaitu:

1. Proses Produksi Etilen

Proses pembuatan etilen dibentuk dari etana yang mengalami reaksi oxydehidrogenation, dimana oksigen berperan sebagai oxidizing agent. Pada

(26)

4

reaksi ini, dibutuhkan adanya katalis pada temperatur 200-500oC dan pada tekanan 1- 10 atm.

C2H6(g)+ ½ O2(g) C2H4(g) + H2O(g) 2. Proses Produksi Etilen Oksida

Proses pembuatan etilen oksida dengan bahan baku etilen yang diproses dari etana tidak membutuhkan adanya tambahan gas inert karena etana yang tidak terkonversi menjadi etilen dapat berperan sebagai gas inert, menggantikan nitrogen atau metana. Selama reaksi, zat berupa etilen klorida ditambahkan ke dalam reaktor untuk menjaga kinerja katalis yang digunakan (perak). Reaksi berlangsung pada temperatur 200–300 oC dan tekanan 10–30 atm. Dalam proses ini, selectivity etilen oksida didalam produk hasil reaksi sebesar 88,9%. Mekanisme reaksi didalam proses ini meliputi :

Reaksi Utama :

C2H4(g)+ ½ O2(g) C2H4O(g) Reaksi Samping :

C2H4(g) + 3O2(g) 2CO2(g) + 2H2O(g)

D) Proses Klorohidrin

Proses Klorohidrin terdiri atas dua reaksi utama yaitu reaksi pembentukan etilen klorohidrin dan reaksi pembentukan etilen oksida dari etilen klorohidrin. Reaksi klorohidrin berlangsung di dalam reaktor packed tower yang terbuat dari material tahan korosi.Pada tahap reaksi pertama, etilen akan bereaksi dengan asam hipoklorit dan menghasilkan etilen klorohidrin. Reaktor pertama dikondisikan pada temperatur sebesar 27–43°C dan tekanan 2-3 bar dengan selektivitas sebesar 85-90%. Berikut adalah reaksi pertama:

C2H4(g) + HOCl(g) HOCH2-CH2Cl(l)

Produk dari reaktor pertama berupa etilen klorohidrin yang berada dalam fase liquid selanjutnya direaksikan di reaktor kedua dengan slurry Ca(OH)2 dalam reaktor hidrolisa pada temperatur 100 oC. Selektivitas pada reaksi kedua sebesar

(27)

5

90-95%. Hasil reaktor kedua berupa uap etilen oksida kemudian dikondensasi, dan selanjutnya dialirkan ke unit purifikasi. Pada proses klorohidrin terdapat beberapa kekurangan jika dibandingkan dengan proses oksidasi langsung, salah satunya adalah terdapatnya kandungan klor, sehingga dibutuhkan material tahan korosi pada alat-alat yang harganya mahal. Berikut adalah reaksi kedua:

2HOCH2-CH2Cl(l)+ Ca(OH)2(aq) 2C2H4O(g) + CaCl2(l) +2H2O(l) 1.4. Sifat-Sifat Fisika dan Kimia

1.4.1. Bahan Baku A) Etilen

Rumus Kimia C2H4

Berat Molekul (kg/kmol) 28,054 Densitas gas (kg/m3) 1,18

Wujud Gas

TitikDidih(˚C) -103,8

TitikLeleh(˚C) -169,2

TemperaturKritis (K) 282,4 Tekanan Kritis (bar) 50,4 Tekanan Uap (atm) 40,478 Volume Kritis(m3/mol) 0,129

KapasitasPanas (Cp) 3,806 T + 15,659 x 10-2 T2 + - 8,348 x 10-5 T3 + 17,551 x 10-9 T4

(Richardson C. a., 2005) Etilen bersifat mudah terbakar dan meledak. Etilen tidak mudah terlarut dalam air, namun dapat larut dalam alkohol dan eter. Reaksi-reaksi umum yang dapat terjadi pada etilen adalah reaksi polimerisasi, oksidasi, hidrogenisasi, dan adisi.

(28)

6

B) Oksigen

Rumus Kimia O2

Berat Molekul (kg/kmol) 31,999 Densitas gas (kg/m3) 1,331

Wujud Gas

Titik Didih(˚C) -183

Titik Leleh(˚C) -218,8

Temperatur Kritis (K) 154,6 Tekanan Kritis (bar) 50,5 Volume Kritis (m3/mol) 0,073

Kapasitas Panas (Cp) 26,621 T + 72,808 x 10-3 T2 + - 5,778 x 10-5 T3 + 18,301 x 10-9 T4

(Richardson C. a., 2005) Oksigen biasanya dikenal dengan nama oksida. Kehadiran oksigen juga dapat mendukung adanya proses pembakaran sebagai unsur pembakar. Oksigen secara aktif dapat mengoksidasi logam, dan menimbulkan karat.

C) Klorin Rumus Kimia Cl2 Berat Molekul (kg/m3) 70,09 Densitas(kg/kmol) 0,573 Wujud Gas Titik Didih(˚C) -34,02 Titik Leleh(˚C) -101,03 Temperatur Kritis (K) 417,15 Tekanan Kritis (bar) 77,11 Volume Kritis (m3/mol) 0,0123

Kapasitas Panas (Cp) 27,213 T + 3,043 x 10-2 T2 + -3,335 x 10-5 T3 + 1,596 x 10-8 T4 + -2,702 x 10 -12

T5

(29)

7

Klorin berwujud gas diatomik hijau. Gas klorin memiliki bau menyengat dan sangat beracun. Dalam bentuk cair dan padat , klorin merupakan oksidator kuat, pemutih dan agen disinfektan kuat.

1.4.2. Produk A) Etilen Oksida

Rumus Kimia C2H4O

Berat Molekul (kg/kmol) 44,054

Densitas(kg/m3) 1,52

Wujud Gas

Titik Didih(˚C) 10,3

Temperatur Kritis (K) 469,0 Tekanan Kritis (bar) 55,7

Tekanan Uap (atm) 1,46

Volume Kritis (m3/mol) 0,140

Kapasitas Panas (Cp) -7,519 T + 22,224 x 10-2 T2 + - 1,256 x 10-4 T3 + 25,916 x 10-9 T4

(Richardson C. a., 2005)

Etilen oksida adalah gas tak berwarna yang reaktif dan dapat larut dalam air, alkohol, eter dan pelarut organik. Gas etilen oksida sangat mudah terbakar dan meledak. Reaksi etilen oksida pada umumnya bersifat eksotermis. Etilen oksida dapat mudah meledak apabila berkontak dengan panas yang berlebihan.

B) Karbon Dioksida

Rumus Kimia CO2

Berat Molekul (kg/kmol) 44,010 Densitas(kg/m3) 1,977

Wujud Gas

(30)

8

Temperatur Kritis (K) 304,2 Tekanan Kritis (bar) 73,8 Tekanan Uap (atm) 34,449 Volume Kritis (m3/mol) 0,094

Kapasitas Panas (Cp) 19,795 T + 73,436 x 10-3 T2 + - 5,602 x 10-5 T3 + 17,153 x 10-9 T4

(Richardson C. a., 2005) Karbon dioksida adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Karbondioksida dapat larut dalam air dan membentuk asam karbonat (H2CO3) yang merupakan asam lemah karena ionisasinya yang belum terjadi secara sempurna.

C) Air

Rumus Kimia H2O

Densitas(kg/m3) 998

Wujud Cair

Titik Didih(˚C) 100

Titik Leleh(˚C) 0

Temperatur Kritis (K) 647,3 Tekanan Kritis (bar) 220,5 Volume Kritis (m3/mol) 0,056 Kapasitas Panas (Fase Uap)

(Cp)

33,393 T –8,419x 10-3 T2+2,001x 10-5 T3 – 1,783x 10-8 T4+ 3,693 x 10-12 T5 Kapasitas Panas (Fase Cair)

(Cp)

92,053 T –0,039 T2+2,110x 10-4 T3 – 5,346 x 10-7 T4

(Yaws, 1999) Air membutuhkan panas berlebih untuk menaikkan temperatur dibandingkan senyawa lain untuk memutuskan ikatan hidrogennya, sehingga

(31)

9

memiliki kapasitas panas yang tinggi. Air dapat bereaksi dengan senyawa organik dan membentuk berbagai jenis produk.

1.4.3. Impurities A) Nitrogen

Rumus Kimia N2

Wujud Gas

Titik Didih(˚C) -195,8

Temperatur Kritis (K) 126,2 Tekanan Kritis (bar) 33,9 Volume Kritis (m3/mol) 0,09

Kapasitas Panas (Cp) 29,342 T – 3,540x 10-3 T2 – 1,008x 10-5 T3– 4,312x 10-9 T4+ 2,594 x 10-13 T5

(Yaws, 1999) Nitrogen merupakan gas yang tidak berbau, dan berasa. Nitrogen biasanya digunakan sebagai bahan baku dalam proses pembuatan ammonia dan asam nitrat. Nitrogen dapat pula digunakan sebagai pendingin (refrigerant).

C) Argon

Rumus Kimia Ar

Wujud Gas

Titik Didih(˚C) -185,9

Temperatur Kritis (K) 150,8 Tekanan Kritis (bar) 48,7

(32)

10

Volume Kritis(m3/mol) 0,075

Kapasitas Panas (Cp) 20,804 T – 3,211 x 10-5 T2 + 51,665 x 10-9 T3

(Yaws, 1999) Argon termasuk ke dalam golongan gas mulia yang dapat ditemukan di atmosfer bumi dengan kandungan 0,94%. Argon bersifat inert dan tidak memiliki warna ataupun bau dalam wujud gas maupun cair.

D) Propilen Karbonat

Rumus Kimia C4H6O3

Densitas(kg/m3) 1205

Wujud Cair

Titik Didih(˚C) 242

Titik Leleh(˚C) -48.8

Kapasitas Panas (Fase Cair) (Cp)

2,9899 T + 0,9104x 10-4 T2 – 0,0036 x 10-6 T3+7,230 x 10-6x 10-9 T4

(Yaws, 1999) Propilen karbonat merupakan cairan yang tidak berwarna, tidak berbau, dan dapat larut dalam aseton, benzena, dan eter. Propilen karbonat biasanya digunakan sebagai pelarut, pengekestrasi, dan pelunak. Propilen karbonat biasanya sangat stabil dalam berbagai kondisi dan tidak bersifat korosif sehingga sangat cocok digunakan dalam proses purifikasi.

E) Kalium Karbonat

Rumus Kimia K2CO3

Densitas(g/cm3) 2,43

Wujud Padat

(33)

11

(Yaws, 1999) Larutan Kalium karbonat atau dikenal sebagai Larutan Benfield memiliki sifat alkali yang kuat. Kalium karbonat tidak dapat larut dalam etanol, aseton, dan eter. Kalium karbonat memiliki sifat higroskopis yang kuat dan dapat menyerap karbon dioksida dan air dengan adanya kontak udara dan dapat diubah menjadi kalium bikarbonat, sehingga kegunaannya umum diaplikasikan dalam absorpsi karbon dioksida.

1.4.5. Katalis A) Perak

Rumus Kimia Ag

Berat Molekul (kg/kmol) 107,88 Densitas(kg/m3) 10,49 Wujud Padatan Titik Didih(˚C) 1950 Titik Leleh(˚C) Specific gravity Kapasitas panas (Cp) 960,5 10,5 pada 20 0C 5,6 + 0,0015 T (J/mol.K) (Yaws, 1999) Perak merupakan unsur logam yang tidak reaktif. Logam tidak teroksidasi pada udara, namun dapat bereaksi dengan hidrogen sulfida yang ada di udara dan membentuk perak sulfida (tarnish), sehingga memerlukan pembersihan yang teratur. Perak juga memiliki kestabilan yang tinggi dalam air.

(34)

115

DAFTAR PUSTAKA

Alibaba, Alibaba : Global Products. (online) Retrieved from 1 (diakses 10 mei 2020)

Aini, A. N., Sularso, A., Ardhining, F., dan Hardiansyah, M. F. 2015. Makalah Reaktor Fixed Bed Teknik Reaksi Kimia. (Online). https://docplayer.info/38 19215-Makalah-reaktor-fixed-bed-teknik-reaksi-kimia.html. (Diakses pada tanggal 30 Mei 2020)

Aji. 2017. Struktur Organisasi. Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada.

Badan Pusat Statistik. 2019. Tabel Impor Menurut Komoditi. (Online). https://www.bps.go.id/all_newtemplate.php. (Diakses pada tanggal 5 Januari 2020)

Badan Standarisasi Nasional. 2011. Konsevarsi Energi Sistem Pencahayaan. (Online). https://www.philips.co.id/id/c-p/8718696715185/led-bohlam-lam pu/spesifikasi. (Diakses pada tanggal 09 Mei 2020)

Badan Standarisasi Nasional. 2011. Konsevarsi Energi Sistem Pencahayaan. (Online). https://www.philips.co.id/id/c-p/8727900808575/lampu-linier-ha logen/spesifikasi. (Diakses pada tanggal 9 Mei 2020)

Badan Standarisasi Nasional. 2019. Penyusunan Neraca Sumber Daya – Bagian 1 : Sumber Daya Air Spasial. (Online). http://big.go.id/assets/download/sni/ SNI/SNI%2019-6728.1-2002.pdf. (Diakses pada tanggal 9 Mei 2020) Budiaman, G. S. 2007. Perancangan Reaktor. Yogyakarta: Universitas Veteran. Chandra Asri, Operational and Financial Performance. Volume and Price by

Product. (Online). Retrived from www. Chandra asri.com (diakses pada 27 januari 2020)

Comtrade. Retrieved From UN Comtrade Database. (Online). https://comtrade.un.org/ (diakses pada tanggal 7februari 2020).

Coulson, J. M., dan Richardson, J. F. 2005. Coulson & Richardson's Chemical Engineering Design 4th Edition Volume VI. Swansea: University Wales. Eigenberger, G. 1992. Fixed Bed Reactors. Jerman: Universitas Stuttgart. Febriantri, P. 2014. Reaktor Fixed Bed. Jakarta: Universitas Jayabaya.

(35)

116

Felder, R. M., dan Rousseau, R. W. 1978. Elementary Principles of Chemical

Processes 3rd Edition. New York: John Wiley & Sons.

Fernandes. 2000. Fluidized Bed Reactor for Polyethlene Production. Brazil: Universitas Estadual de Campinas.

Fogler, H. S. Elements of Chemical Reaction Engineering 3rd Edition. 1990. New Delhi: Prentice Hall International Series.

Hanif, K. 2017. Jenis-Jenis Reaktor. Bandung: Politeknik Bandung. Ismail, S. 1999. Alat Industri Kimia. Inderalaya: Universitas Sriwijaya.

Ivana, M. 2017. Teknik Reaksi Kimia 2. (Online). https://id.scribd.com/document/ HYPERLINK "https://id.scribd.com/document/341047645/Tugas-TRK-2-Kelompok-8-Jenis-Reaktor" 341047645/Tugas-TRK-2-Kelompok-8-Jenis-Reaktor . (Diakses pada tanggal 30 April 2020)

Kartawijaya. 2018. Chemical Reactor. (Online). http://www.

HYPERLINK "http://www.essentialchemicalindustry.org/processes/chemical-reactors.html" essentialchemicalindustry.org/processes/chemical-reactors.html . (Diakses pada tanggal 30 April 2019)

Kern, D. Q. 1957. Process Heat Transfer. Auckland: McGraw-Hill International Edition.

Levenspiel, O. 1999. Chemical Reaction Engineering 2nd Edition. New York: Johw Wiley and Sons.

Ludwig, E. Ernest. (1999) Applied Process Design: For Chemical and

Petrochemical Plants. Oxford. Butterworth- heinemann

McCabe, W. L., Smith, J. C., dan Harriot, P. 1993. Unit Operations of Chemical Engineering. New York: McGraw-Hill International .

Perry, R. H., Green, D. W., dan Maloney, J. O. 1999. Perry's Chemical Engineers'

Handbook 7th Edition. New York: McGraw-Hill Company.

Peter, M. S., dan Timmerhaus, K. D. 1991. Plant Design and Economics For

Chemical Engineers 4th Edition Volume IV. New York: McGraw-Hill

Book Company.

(36)

117

Rumah.com. Situs properti terdepan diindonesia. (Online) Retrivied from www.rumah.com. (diakses pada 10 mei 2020).

Safety School. 2019. Tugas dan Tanggung Jawab HSE. (Online). www.indonesiasafetycenter.ord/component/content/article. (Diakses pada tanggal 10 Mei 2020)

Sanusi. 2017. Tugas Direktur Utama. (Online). https://id.scribd.com/document/35 8626342/Tugas Direktur Utama. (Diakses pada tanggal 12 Mei 2020) Smith, J. M., Van Ness, H. C., dan Abbot, M. M. 2001. Introduction Chemical

Engineering Thermodynamics 6th Edition. Boston: McGraw Hill.

Syarifudin, 1. (1999). Alat industri kimia. Palembang. Universitas Sriwidjaja Thomas, S., Balakrishnan, P., dan Sreekala, M.S. 2018 Fundamental

Biomaterials: Ceramics. India: Mathew Deans.

Treybal, R. E. 1981. Mass-Transfer Operation. New York: McGraw-Hill.

Vilbrandt, F. C., dan Dryden, C. E. 1959. Chemical Engineering Plant Design 4th Edition Volume IV. New York: McGraw-Hill International Edition.

Vannes dan J. M. Smith. (2001). Introduction to chemical engineering Thermodynamics. Sixth Edition. McGraw – HillBOOK CO: New York.

Walas, S. M. 1990. Chemical Process Equipment. Boston: Butterworth-Heinemann Series in Chemical Engineering.