BAB VI Analisa Ekonomi
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK ALLYL CHLORIDE DARI PROPYLENE DAN CHLORINE
KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
Disusun Oleh :
1. Ike Widyawati Riyaningrum NIM. I0501026
2. Ricky Aryanto Wijaya NIM. I0501038
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
BAB VI Analisa Ekonomi
Tugas Akhir
Prarancangan Pabrik Allyl Chloride dari Propylene dan Chlorin Kapasitas 10.000 Ton/tahun
oleh :
1. IKE WIDYAWATI RIYANINGRUM I0501026
2. RICKY ARYANTO WIJAYA I0501038
Dosen pembimbing
Ir. Endah Retno D., M.T. NIP. 132 258 055
Dipertahankan di depan Tim Penguji :
1. Ir. Endang Mastuti 1. ... NIP. 130 786 657
BAB VI Analisa Ekonomi Mengetahui
DAFTAR ISI
Halaman Judul i
Lembar Pengesahan ii
Motto dan Persembahan iii
Kata Pengantar vi
Daftar Isi viii
Daftar Tabel x
Daftar Gambar xii
Intisari xiii
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik 1
a.n. Dekan Fakultas Teknik Pembantu Dekan I
Ir. Paryanto, M.S. NIP. 131 569 244
Ketua Jurusan Teknik Kimia
BAB VI Analisa Ekonomi
1.2. Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik 2
1.3. Penentuan Lokasi Pabrik 4
1.4. Tinjauan Pustaka 6
BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 11
2.2. Konsep Proses 12
2.3. Diagram Alir Proses 21
2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas 24
2.4. Lay Out Pabrik dan Peralatan 28
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES 36
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1. Unit Pendukung Proses 67
4.2. Laboratorium 79
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN 5.1. Bentuk Perusahaan 82
5.2. Struktur Organisasi 83
5.3. Tugas dan Wewenang 85
5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan 91
BAB VI Analisa Ekonomi 5.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji 94
5.7. Kesejahteraan Karyawan 97
BAB VI ANALISA EKONOMI
6.1. Penaksiran Harga Peralatan 104
6.2. Penentuan Total Capital Investment (TCI) 106
6.3. Biaya Produksi Total 108
6.4. Keuntungan (profit) 110
6.5. Analisa kelayakan 110
Daftar Pustaka xiv
Lampiran
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Data Impor Allyl Chloride 2
Tabel 2.1 Harga ΔG o
f masing-masing komponen 17
Tabel 2.2 Neraca Massa Total 24
Tabel 2.3 Neraca Massa Reaktor 24
BAB VI Analisa Ekonomi
Tabel 2.5 Neraca Massa MD-02 25
Tabel 2.6 Neraca Massa MD-03 26
Tabel 2.7 Neraca Massa A-01 26
Tabel 2.8 Neraca Panas Reaktor 27
Tabel 2.9 Neraca Panas MD-01 27
Tabel 2.10 Neraca Panas MD-02 27
Tabel 2.11 Neraca Panas MD-03 28
Tabel 2.12 Neraca Panas A-01 28
Tabel 5.1. Jadwal Pembagian Kelompok Shift 93
Tabel 5.2. Penggolongan Jabatan Dalam Suatu Perusahaan 94
Tabel 5.3. Jumlah Karyawan Sesuai Dengan Jabatannya 95
Tabel 5.4. Perincian Golongan dan Gaji Pegawai 97
Tabel 6.1. Indeks Harga Alat 105
Tabel 6.2. Fixed Capital Investment 106
Tabel 6.3. Modal Kerja 107
Tabel 6.4. Direct Manufacturing Cost 108
Tabel 6.5. Indirect Manufacturing Cost 108
Tabel 6.6. Fixed Manufacturing Cost 109
BAB VI Analisa Ekonomi
Tabel 6.8 Analisa Kelayakan Ekonomi 111
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Grafik Impor Allyl Chloride Indonesia 3
Gambar 2.1. Diagram Alir Kualitatif 31
Gambar 2.2. Diagram Alir Kuantitatif 32
Gambar 2.3. Diagram Alir Proses 33
Gambar 2.4. Lay Out pabrik 34
Gambar 2.5. Lay Out peralatan Proses 35
Gambar 4.1. Skema Pengolahan Air 75
Gambar 5.1. Struktur Organisasi Pabrik Allyl Chloride 99
Gambar 6.1. Grafik Analisa Kelayakan 112
INTISARI
Ricky Aryanto & Ike Widyawati, 2007, Prarancangan Pabrik Allyl Chloride Dari Propylene dan Chlorine Kapasitas 10.000 ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Prarancangan pabrik allyl chloride ini dimaksudkan untuk
memenuhi kebutuhan dalam negeri yang semakin bertambah. Allyl chloride
BAB VI Analisa Ekonomi
sebagai dasar epoxy resins. Selain itu allyl chloride juga berperan dalam
pembuatan gliserol sintetis. Bahan baku yang digunakan adalah propylene dan
chlorine.
Allyl chloride dibuat dengan proses klorinasi propylene dengan bantuan
katalis FeCl3 pada suhu 500 oC dan tekanan 10 atm di dalam suatu reaktor fixed
bed multitube dengan kondisi isotermal non adiabatik. Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis, sehingga untuk mempertahankan suhu ditambahkan pendingin jenis
Dowtherm ATM.
Pabrik allyl chloride ini dirancang dengan kapasitas 10.000
ton/tahun. Bahan baku yang dibutuhkan adalah propylene dengan kemurnian
99,5% berat sebanyak 6.824,9982 ton/tahun dengan impuritas propane, dan
chlorine dengan kemurnian 99,7% berat sebanyak 11.755,8548 ton/tahun dengan impuritas asam klorida. Produk yang dihasilkan memiliki kemurnian 99% berat
dengan pengotor adalah hasil reaksi samping, yaitu 2-chloropropene dan
dichloropropene. Selain itu dihasilkan pula hasil samping berupa HCl yang dijual sebagai produk samping.
Kebutuhan utilitas meliputi air sebanyak 3.756,0547 m3/jam, steam
sebanyak 130.042,0319 kg/jam, bahan bakar (solar) sebanyak 7.280,4663 L/jam dan kebutuhan listrik sebesar 278,0423 kW.
Lokasi pabrik direncanakan di Cilegon, Banten, dan dibangun di
atas tanah dengan luas 25.000 m2. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari dan
330 hari per tahun. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 257 orang.
Pabrik direncanakan mulai beroperasi pada tahun 2010. Modal tetap pabrik sebesar Rp 68.224.192.666, sedangkan modal kerjanya sebesar Rp 37.907.597.863. Biaya produksi total per tahun adalah sebesar Rp.
77.260.323.340. Evaluasi ekonomi menunjukkan bahwa Percent Return On
Investment (ROI) sebelum pajak 43,08 %, sesudah pajak 34,46 %, Pay Out Time
(POT) sebelum pajak 1,88 tahun, sesudah pajak 2,25 tahun, Break Event Point
(BEP) 44,72 %, Shut Down Point (SDP) 27,07 % dan Discounted Cash Flow
(DCF) 26,82 %.
Dari hasil evaluasi ekonomi tersebut, pabrik allyl chloride dari
propylene dan chlorine dengan kapasitas 10.000 ton / tahun cukup menarik untuk dipertimbangkan pendiriannya di Indonesia.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan yang Maha Kuasa, hanya karena rahmat dan penyertaan-Nya, penulis akhirnya dapat
menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Allyl Chloride dari Propylene dan
Chlorine dengan 10.000 ton/tahun”. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa
dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima
BAB VI Analisa Ekonomi
1. Ibu Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Ibu Ir. Endah Retno D, M.T., selaku Dosen Pembimbing atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas
akhir.
3. Bp. Bregas Siswahjono TS, S.T, M.T selaku Pembimbing Akademik, atas bimbingan dan arahannya.
4. Seluruh staf dosen Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret atas bimbingan dan
bantuannya selama penulis menempuh pendidikan.
5. Bapak, Ibu dan seluruh keluarga untuk doa, dorongan material dan non material kepada penulis.
6. Teman-teman mahasiswa dan seluruh civitas akademika Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas
Sebelas Maret yang telah memberikan banyak bantuan selama penyusunan tugas akhir ini.
7. Seluruh Staf Administrasi Jurusan Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta terima kasih untuk
kemudahan birokrasinya.
8. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis membuka
diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan
pembaca sekalian.
Surakarta, Januari 2007
Penulis
BAB I
PENDAHULUAN
BAB VI Analisa Ekonomi
Perkembangan industri di Indonesia, khususnya industri kimia mengalami perkembangan yang cukup pesat.
Perkembangan yang cukup pesat ini dapat dilihat dari meningkatnya jenis bahan kimia yang diproduksi dan kuantitasnya.
Dengan peningkatan ini, berarti meningkat pula kebutuhan bahan baku dan bahan penunjang produksinya.
Allyl chloride atau 3-chloropropene, dengan rumus molekul C3H5Cl merupakan senyawa chlorohidrocarbon
yang berupa cairan tak berwarna, berbau tajam dan menyengat, larut dalam alkohol, chloroform, ether, aseton, benzene,
carbon tetrachloride, heptane, serta toluene. Dalam industri kimia, allyl chloride merupakan bahan intermediate. Allyl
chloride sangat penting dalam pembuatan epichlorohydrin, dan glycerin. Allyl chloride merupakan produk yang dihasilkan
dari proses chlorination propylene pada suhu tinggi, cukup potensial untuk dikembangkan di Indonesia mengingat semakin
banyak industri yang menggunakannya. Hingga saat ini di Indonesia belum didirikan pabrik yang memproduksi allyl
chloride, kebutuhan di Indonesia masih dipenuhi dari import.
Dengan semakin meningkatnya perkembangan industri kimia di Indonesia maka permintaan akan allyl chloride
pada tahun-tahun mendatang diperkirakan juga akan mengalami peningkatan. Oleh karena itu pabrik allyl chloride perlu
didirikan di Indonesia dengan pertimbangan sebagai berikut :
· Dapat menghemat devisa negara, dengan adanya pabrik allyl chloride di dalam negeri maka impor dapat
dikurangi dan jika berlebih bisa untuk ekspor.
· Proses alih teknologi, dengan adanya industri dengan teknologi tinggi diharapkan tenaga kerja Indonesia
dapat meningkatkan pengetahuan, kemampuan dan ketrampilannya sehingga dapat mengurangi
ketergantungan kepada tenaga kerja asing.
· Membuka lapangan kerja kepada penduduk di sekitar wilayah industri yang akan didirikan.
BAB VI Analisa Ekonomi
Permintaan allyl chloride di Indonesia dalam empat tahun terakhir relatif
tidak konstan tergantung kebutuhan pabrik di Indonesia. Kebutuhan tersebut dapat
dilihat dalam tabel di bawah ini :
Tabel 1.1 Impor Allyl chloride
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
BAB VI Analisa Ekonomi
Gambar 1.1. Grafik Impor Allyl chloride Indonesia
Kapasitas pabrik yang akan didirikan harus berada di atas kapasitas atau sama dengan kebutuhan impor
maksimum. Berdasarkan hasil regresi di atas pada tahun 2010 perkiraan kebutuhan allyl chloride di Indonesia mencapai
9.526,9965 ton/tahun.
Pabrik allyl chloride yang sudah berproduksi salah satunya adalah Beaumont Texas dengan kapasitas produksi
10.000 ton/tahun. Oleh karena itu berdasarkan data di atas maka ditentukan kapasitas pabrik allyl chloride yang akan
didirikan adalah 10.000 ton/tahun.
1.3 Penentuan Lokasi Pabrik
Lokasi pabrik dapat mempengaruhi kedudukan pabrik dalam persaingan maupun penentuan kelangsungan
produksinya. Pemilihan lokasi pabrik yang tepat, ekonomis dan menguntungkan dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu :
1. Faktor primer
- letak pabrik terhadap pasar
- letak pabrik terhadap bahan baku
- transportasi
- tersedianya tenaga kerja
- tersedianya sumber air dan tenaga
2. Faktor sekunder
- harga tanah dan gedung
- kemungkinan perluasan pabrik
BAB VI Analisa Ekonomi
- peraturan daerah setempat
- keadaan masyarakat setempat
- iklim
- keadaan tanah
Dengan pertimbangan-pertimbangan hal tersebut di atas maka lokasi pabrik direncanakan didirikan di daerah
Cilegon, Provinsi Banten.
Alasan pemilihan lokasi tersebut antara lain :
1. Ketersediaan bahan baku
Bahan baku propylene didapat dari PT. Chandra Asri Petrochemical Centre, Cilegon. Sedangkan bahan baku
chlorine didapat dari PT. Assahimas Subentra Chemical, Cilegon.
2. Daerah pemasaran
Cilegon merupakan kawasan industri, sebagai bahan intermediate banyak dibutuhkan pada kawasan industri.
3. Kebutuhan air dapat terpenuhi
Kebutuhan air dipenuhi oleh industri penyedia air PT. Krakatau Tirta Indonesia, yang terletak dekat dengan
lokasi pabrik.
4. Sumber tenaga
Kebutuhan listrik didapatkan dari PLN unit PLTU Suralaya dan generator sebagai cadangan apabila listrik
dari PLN mengalami gangguan.
BAB VI Analisa Ekonomi
Pajak, karakter tanah, pengolahan limbah, perlindungan terhadap banjir dan pengadaan energi telah
diperhitungkan dan tersedia.
Investasi akan mendapat dukungan dari pemerintah daerah, karena otonomi daerah dan Banten sebagai
provinsi baru.
6. Keadaan lingkungan masyarakat
Masyarakat sudah terbiasa dengan lingkungan industri sehingga dapat beradaptasi.
1.4. Tinjauan pustaka
1.4.1. Macam-macam proses
Ada 3 proses dalam pembuatan allyl chloride, yaitu :
1. Chlorinasi propylene pada suhu tinggi.
Cara ini merupakan cara yang sering digunakan pada pembuatan allyl chloride secara komersial.
Reaksi yang terjadi adalah substitusi Cl dengan atom H pada propylene.
Reaksi utama
C3H6 + Cl2 C3H5Cl + HCl
allyl chloride
Reaksi samping
C3H6 + Cl2 C3H5Cl + HCl
2-chloropropene
C3H6 + 2 Cl2 C3H5Cl2 + 2 HCl
dichloropropene
Proses ini terjadi pada reaktor fixed bed pada suhu 440-520˚C tekanan 1000-1400 kPa.
(www.che.cemr.wvu.edu)
BAB VI Analisa Ekonomi
Cara ini dilakukan dengan cara klorinasi 1,2-dichloropropane pada suhu 500-600 oC. Hasil samping yang
terjadi antara lain 1-chloropropene dan 2-chloropropene. Dari proses ini diperoleh selektivitas allyl chloride
yang rendah yaitu 50-60%.
(Kirk Othmer, hal 59)
3. Oxychlorinasi
Yang dimaksud dengan oxychlorinasi yaitu pembuatan allyl chloride dengan cara mereaksikan propylene
dengan HCl dan O2.
(Kirk Othmer, hal 59)
Pada perancangan ini dipilih proses pertama yaitu chlorinasi propylene pada suhu tinggi. Hal ini disebabkan
karena selektivitas yang diperoleh tinggi, proses lebih sederhana, serta sudah banyak berdiri industri komersial
allyl chloride dengan cara ini di luar negeri.
1.4.2. Kegunaan produk
Dalam industri kimia, allyl chloride merupakan bahan intermediate. Allyl chloride sangat penting dalam
pembuatan epichlorohydryn, yang digunakan sebagai dasar pembuatan epoxy resins, dan juga berperan dalam
pembuatan glycerol sintetis. Selain itu allyl chloride juga berperan sebagai starting material untuk allyl ether
dari phenol, bisphenol A, dan novolak phenolic resins. Allyl chloride juga digunakan dalam pembuatan sodium
allyl sulfonat, poly-allyl chloride, serta katalis Ziegler.
(Kirik Othmer, hal 67)
1.4.3. Sifat-sifat fisik dan kimia bahan baku dan produk
a. Bahan baku
1. Propylene
BAB VI Analisa Ekonomi
§ bentuk @ 25 o
C, 1 atm : gas
§ rumus molekul : C3H6
§ berat molekul (gr/grmol) : 42,081
§ titik didih, K : 225,43
§ temperatur kritis, K : 364,76
§ tekanan kritis, bar : 46,13
§ densitas @ 25˚C, gr/ml : 0,5043
§ impuritas : C3H8 (propana)
2. Chlorine
§ bentuk @ 25 o
C, 1 atm : gas
§ rumus molekul : Cl2
§ berat molekul (gr/grmol) : 70,905
§ titik didih, K : 239,12
§ temperatur kritis, K : 417,15
§ tekanan kritis, bar : 47,1
§ densitas @ 25˚C, gr/ml : 1,3976
§ impuritas : HCl (asam klorida)
b. Bahan pembantu
1. Ferri chloride (sebagai katalis ):
§ bentuk : pellet
§ bulk density, kg/l : 2,0
§ ukuran , diameter, mm : 3,0
BAB VI Analisa Ekonomi c. Produk
1. Allyl Chloride
Sifat fisik allyl chloride:
§ bentuk @ 25 o
C, 1 atm : cair
§ rumus molekul : C3H5Cl
§ berat molekul (gr/grmol) : 76,525
§ titik didih, K : 318,11
§ temperatur kritis, K : 514,15
§ tekanan kritis, bar : 47,1
§ densitas @ 25˚C, gr/ml : 0,9308
2. Asam klorida
Sifat fisik asam klorida :
§ bentuk @ 25 o
C, 1 atm : gas
§ rumus molekul : HCl
§ berat molekul (gr/grmol) : 36,461
§ titik didih, K : 188,15
§ temperatur kritis, K : 324,65
§ tekanan kritis, atm : 83,09
§ densitas @ 25˚C, gr/ml : 0,7961
BAB VI Analisa Ekonomi
Allyl chloride dihasilkan dari proses chlorinasi propylene dengan bantuan katalis ferri chloride. Reaksi ini
mempunyai konversi 100% terhadap gas chlorine sebagai reaktan pembatas, dengan propylene berlebih 100%. Pada reaksi
ini juga terbentuk 2-chloropropene dan dichloropropene. Selekivitas reaksi terbentuknya allyl chloride, 2-chloropropene,
dan dichloropropene terhadap chlorine adalah 79,23%, 2,34%, dan 18,43%.
Reaksi pembentukan allyl chloride berlangsung dalam fase gas. Reaksi bersifat eksotermis sehingga
memerlukan tambahan pendingin dan beroperasi pada kondisi non adiabatis isothermal. Reaktor yang digunakan adalah
reaktor fixed bed multitube. Produk yang dihasilkan terdiri dari allyl chloride dan hasil samping asam klorida.
Reaksi berlangsung pada tekanan 10 atm dan suhu 500 ˚C. Pada suhu tersebut tidak terjadi reaksi pembentukan
karbon yang tidak diinginkan dan katalis aktif secara baik.
(www.che.cemr.wvu.edu)
BAB II
DESKRIPSI PROSES
2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk
2.1.1. Spesifikasi bahan baku
1. Propylene
- Rumus Molekul : C3H6
- Berat Molekul : 42,081
- Wujud : gas
- Titik Didih (°K) : 225,43
- Kemurnian : 99,5 % wt
BAB VI Analisa Ekonomi
2. Chlorine
- Rumus Molekul : Cl2
- Berat Molekul : 70,905
- Wujud : gas
- Titik Didih (°K) : 239,12
- Kemurnian : 99,7 % wt
- Impuritas : 0,3 % HCl
2.1.2. Spesifikasi produk
1. Allyl chloride
- Rumus Molekul : C3H5Cl
- Berat Molekul : 76,525
- Wujud : gas
- Titik Didih (°K) : 318,11
- Kemurnian : 99 % wt
- Impuritas : 0,3% wt C3H5Cl
0,7% wt C3H4Cl2
2. Asam klorida
- Rumus Molekul : HCl
BAB VI Analisa Ekonomi
- Wujud : gas
- Titik Didih (°K) : 188,15
- Kemurnian : 31,5 % wt (dalam air)
2.2. Konsep Proses
2.2.1. Dasar reaksi
Proses pembuatan allyl chloride dengan menggunakan katalis ferri chloride pada fase gas, berlangsung di dalam
reaktor fixed bed multitube pada kondisi suhu 500°C tekanan 10 atm.
(www.che.cemr.wvu.edu)
Pembentukan allyl chloride mengikuti reaksi elementer yang irreversible dan eksotermis dan memberikan hasil
samping asam klorida. Selain itu juga terjadi reaksi samping membentuk 2-chloropropene dan dichloropropene.
Selektivitas reaksi pembentukan allyl chloride, 2-chloropropene, dan dichloropropene berturut-turut adalah 79,23%,
2,34%, dan 18,43%.
Reaksi utama :
C3H6 + Cl2 C3H5Cl + HCl
propylene chorine allyl chloride asam klorida
Reaksi samping :
C3H6 + Cl2 C3H5Cl + HCl
propylene chlorine 2-chloropropene asam klorida
C3H6 + 2 Cl2 C3H4Cl2 + 2 HCl
propylene chlorine dichloropropene asam klorida
(www.che.cemr.wvu.edu)
BAB VI Analisa Ekonomi
Reaksi klorinasi propylene dengan katalis FeCl3 merupakan reaksi heterogen dalam fase gas (pereaktan) dan
fase padat (katalis). Reaksi yang terjadi pada permukaan katalis adalah sebagai berikut :
· Adsorpsi
Mekanisme adsorpsi propylene dan chlorine
A + s As
B + s Bs
Adsorpsi pereaktan pada permukaan katalis dipergunakan oleh difusivitas pereaktan dari bulk ke
permukaan katalis.
Koefisien perpindahan massa sebanding dengan tekanan total reaktor dan berbanding terbalik dengan
suhu.
· Aktivasi
Reaktan yang telah teradsorbsi akan bersifat aktif di permukaan katalis karena melibatkan gaya tarik yang
lebih tinggi dari adsorbsi.
As As*
Bs Bs*
Reaktan yang telah teradsorpsi di permukaan katalis akan bersifat aktif sehingga digunakan suhu tinggi
dalam aktivasi ini, karena dapat memperbanyak tumbukan antara molekul gas yang telah teradsorpsi dan energi yang
dimiliki menjadi lebih besar.
· Reaksi Permukaan
Reaktan-reaktan yang telah teraktivasi akan bereaksi membentuk produk di permukaan aktif katalis.
As* + Bs* Cs* + Ds*
Persamaan kecepatan reaksi permukaan :
BAB VI Analisa Ekonomi
Kecepatan reaksi permukaan ditentukan oleh suhu reaksi sesuai dengan hukum Archenius. Kenaikan suhu
yang tinggi akan mengakibatkan tumbukan semakin besar sehingga kecepatan reaksi permukaan akan bertambah
besar, di mana reaksi akan bergeser ke arah produk dan akan memperbesar produk.
· Deaktivasi
Mekanisme deaktivasi adalah :
Cs* Cs
Ds* Ds
Produk yang telah dihasilkan dari permukaan katalis akan menurunkan energi aktivasi dan melepas situs
aktifnya dari katalis. Kecepatan deaktivasi sama seperti dengan aktivasi tetapi melibatkan produk yang teradsorpsi
pada permukaan katalis.
Agar produk dapat terlepas dari situs aktifnya maka langkah ini diperlukan suhu tinggi. Selain itu suhu
tinggi juga diperlukan untuk mempercepat deaktivasi produk di permukaan katalis.
· Desorpsi
Hasil reaksi yang telah terdeaktivasi kemudian terlepas dari permukaan katalis menuju bulk katalis.
Cs C + s
Ds D + s
Proses desorpsi juga dipengaruhi oleh difusivitas gas zat hasil reaksi dari permukaan katalis ke bulk gas.
Difusivitas zat hasil reaksi ditentukan oleh koefisien perpindahan massa seperti pada proses adsorpsi.
Reaksi akan dipengaruhi oleh reaksi permukaan. Karena itu reaksi dilakukan pada tekanan tinggi untuk
memperbesar konstanta kecepatan reaksi permukaan. Suhu reaksi harus berada pada daerah suhu aktivasi katalis.
BAB VI Analisa Ekonomi
Ditinjau dari segi kinetika, reaksi klorinasi propylene akan bertambah
cepat dengan naiknya temperatur. Berdasarkan persamaan Arhenius :
k = A . e –E/RT
dimana :
k = konstanta kecepatan reaksi
A = faktor frekuensi tumbukan
E = energi aktivasi
R = konstanta gas ( 1,987 kal/mol K )
T = temperatur operasi ( K )
Harga konstanta kecepatan reaksi kimia diperoleh dari www.che.cemr.wvu.edu adalah sebagai berikut :
Reaksi utama :
C3H6 + Cl2 C3H5Cl + HCl (1)
propylene chorine allyl chloride asam klorida
Reaksi samping :
C3H6 + Cl2 C3H5Cl + HCl (2)
propylene chlorine 2-chloropropene asam klorida
C3H6 + 2 Cl2 C3H4Cl2 + 2 HCl (3)
propylene chlorine dichloropropene asam klorida
Konstanta kecepatan reaksi :
k1= 0,322exp(-63.200/(R.T)) kmol/kg cat s kPa2
k2= 1,83x10-5exp(-16.000/(R.T)) kmol/kg cat s kPa2
k3= 1,27x10-3exp(-72.100/(R.T)) kmol/kg cat s kPa3
k1
k2
BAB VI Analisa Ekonomi
(www.che.cemr.wvu.edu)
2.2.4 Tinjauan Termodinamika
Reaksi utama :
C3H6 + Cl2 C3H5Cl + HCl (1)
propylene chorine allyl chloride asam klorida
Reaksi samping :
C3H6 + Cl2 C3H5Cl + HCl (2)
propylene chlorine 2-chloropropene asam klorida
C3H6 + 2 Cl2 C3H4Cl2 + 2 HCl (3)
propylene chlorine dichloropropene asam klorida
Melalui tinjauan termodinamika dapat diketahui apakah reaksi dapat berlangsung atau tidak. Reaksi dapat
berlangsung jika ΔGof ≤ 0. Harga ΔGof masing-masing komponen pada suhu 298,15 K dapat dilihat pada tabel 2.1 di
bawah ini.
Tabel 2.1. Harga ΔGof masing-masing komponen
Komponen Harga ΔGof (kJ/kmol)
Propylene
62,5019
Chlorine 0
Allyl chloride
43,6307 2-Chloropropene
24,5472 Dichloropropene
1,2785 HCl
BAB VI Analisa Ekonomi
Dengan K = konsanta kesetimbangan pada suhu tertentu
T = suhu tertentu
ΔHf = panas reaksi standar pada 298,15 K
Sedangkan harga ΔHof untuk reaksi (1) pada suhu 298,15 K adalah -112 kJ/mol propylene
Pada suhu 500 oC (773,15 K) besarnya konstanta kesetimbangan dapat dihitung sebagai berikut :
BAB VI Analisa Ekonomi
Karena harga K= k1/k2 besar, berarti harga k2 jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan harga k1, sehingga k2
diabaikan terhadap k1 dan reaksi dianggap berjalan satu arah (irreversible).
B. Pada reaksi (2)
Dengan K = konsanta kesetimbangan pada suhu tertentu
T = suhu tertentu
ΔHf = panas reaksi standar pada 298,15 K
Sedangkan harga ΔHof untuk reaksi (1) pada suhu 298,15 K adalah -121 kJ/mol propylene.
Pada suhu 500 oC (773,15 K) besarnya konstanta kesetimbangan dapat dihitung sebagai berikut :
BAB VI Analisa Ekonomi
Karena harga K= k1/k2 besar, berarti harga k2 jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan harga k1 sehingga k2
diabaikan terhadap k1 dan reaksi dianggap berjalan satu arah (irreversible).
C. Pada reaksi (3)
Dengan K = konsanta kesetimbangan pada suhu tertentu
T = suhu tertentu
ΔHf = panas reaksi standar pada 298,15 K
Sedangkan harga ΔHof untuk reaksi (1) pada suhu 298,15 K adalah -222 kJ/mol propylene
Pada suhu 500 oC (773,15 K) besarnya konstanta kesetimbangan dapat dihitung sebagai berikut :
BAB VI Analisa Ekonomi
Karena harga K= k1/k2 besar, berarti harga k2 jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan harga k1 sehingga k2
diabaikan terhadap k1 dan reaksi dianggap berjalan satu arah (irreversible).
2.3. Diagram Alir Proses
2.3.1 Diagram alir proses
Diagram alir proses dapat dilihat pada gambar 2.3
2.3.2 Langkah Proses
Proses pembuatan allyl chloride dengan menggunakan bahan baku
propylene secara garis besar dibagi menjadi 3 tahap, yaitu :
1. Tahap penyiapan bahan baku
Bahan baku dalam pembuatan allyl chloride ini terdiri dari propylene dan
chlorine. Propylene disimpan dalam bentuk cair pada temperatur 30 oC dan
tekanan 13 atm dalam tangki silinder horizontal dengan elliptical head T-01,
komposisi propylene adalah 99,5% wt dengan impuritas propana 0,5% wt.
Sedangkan chlorine disimpan dalam bentuk cair pada temperatur 30 oC dan
tekanan 10 atm dalam tangki silinder horizontal dengan eliptical head T-02,
komposisi chlorine 99,7% wt dengan impuritas asam klorida 0,3% wt.
Cairan propylene dipompa dari tangki T-01 dengan pompa P-01 masuk ke
dalam vaporizer V-01 untuk diuapkan dalam kondisi 13 atm dan suhu
303,2242 K, sehingga didapatkan uap jenuh propylene pada suhu 303,5207 K.
Sebagai media pemanas digunakan steam. Kemudian uap jenuh propylene
tersebut diturunkan tekanannya oleh expander E-01 hingga 10 atm dan suhu
293,7183 K dan dicampur dengan recycle pada mixer tee M-01.
Cairan chlorine dipompa dari tangki T-02 dengan pompa P-02 masuk ke
dalam vaporizer V-02 untuk diuapkan dalam kondisi 10 atm dan suhu
304,0854 K, sehingga didapatkan uap jenuh chlorine pada suhu 307,0213 K.
Sebagai media pemanas digunakan steam. Kemudian uap jenuh chlorine
dicampur dengan hasil mixer tee M-03 pada mixer tee M-04. Hasil campuran
BAB VI Analisa Ekonomi
dengan penukar panas HE-01 hingga suhu 616,6175 K dan dilanjutkan dengan
HE-02 hingga suhu 773,15 K pada tekanan tetap, 10 atm.
2. Tahap pembentukan allyl chloride
Bahan baku propylene dan chlorine yang telah dipanaskan kemudian
diumpankan ke dalam reaktor R-01 yang berisi katalis padat ferri chloride
FeCl3. Di dalam reaktor terjadi proses klorinasi propylene menjadi allyl
chloride, 2-chloropropene, dichloropropene, dan asam klorida.
Reaktor yang digunakan adalah reaktor jenis Fixed Bed (multi tube) dengan kondisi isotermal non adiabatik.
Reaksi yang berlangsung bersifat eksotermis sehingga diperlukan pendingin. Panas yang dihasilkan selama reaksi
diserap oleh media pendingin Dowtherm A ™. Reaktor dioperasikan pada suhu 500 ˚C dengan tekanan 10 atm
Hasil reaksi keluar reaktor pada suhu 773,15 K masuk ekspander E-02 untuk menurunkan tekanan dari 10 atm
menjadi 8 atm. Campuran keluar E-02 dengan suhu 757,2332 K dan tekanan 8 atm masuk ke dalam waste heat boiler
WHB-01 untuk menurunkan suhu dan menghasilkan steam.
3. Tahap pemurnian
a. Tahap Distilasi
Hasil keluar reaktor yang telah didinginkan dalam WHB-01 diumpankan
ke dalam kondenser parsial CP-01 sehingga didapatkan campuran dua fase
pada suhu 323,15 K yang akan dipisahkan pada separator S-03. Hasil bawah
S-03 yang berupa cairan dipompa dengan P-05 masuk ke menara distilasi
MD-01. Hasil atas S-03 yang berupa gas akan bercampur dengan gas hasil
atas MD-01.
Umpan masuk MD-01 dalam kondisi cair jenuh pada suhu 323,15 K
tekanan 8 atm. Hasil atas MD-01 yang suhunya 282,0129 K, tekanan 8 atm,
masuk ke dalam kondenser parsial CD-01, diembunkan hingga suhunya
berubah menjadi 275,3971 K tekanan 8 atm, dua fase, yang akan dipisahkan
dalam separator S-04. Campuran gas keluar S-04 dicampur dengan hasil atas
separator S-03 pada mixer tee M-05, diperoleh suhu campuran 319,0802 K.
Sedangkan campuran cairannya dikembalikan sebagai refluks dengan
BAB VI Analisa Ekonomi
CD-01 menggunakan chilled water dari unit refrigerasi karena pendinginan
dilakukan pada suhu di bawah suhu lingkungan. Chilled water sebanyak
185092,08 kg/jam masuk CD-01 pada suhu 275,15 K tekanan 2 atm dan
keluar pada suhu 278,15 K. Arus atas ini sebagian besar berupa propylene dan
HCl. Sedangkan hasil bawah menara distilasi MD-01 pada suhu 379,6893 K,
tekanan 8 atm, masuk ke dalam reboiler parsial REB-01 untuk diuapkan. Uap
keluar REB-01 pada suhu 415,1675 K tekanan 8 atm, sebagian dikembalikan
ke MD-01 dan cairannya dipompa dengan pompa P-07 untuk mengalirkan
campuran masuk ke dalam MD-02. Arus bawah ini mengandung allyl
chloride dan hidrokarbon lain yang dihasilkan oleh reaksi samping.
Penguapan yang dilakukan di REB-01 menggunakan steam yang keluar dari
REB-02. Steam ini masuk REB-01 pada suhu 484,2069 K, tekanan 2 atm dan
keluar REB-01 pada suhu 463,8172 K tekanan 2 atm. Steam yang digunakan
sebanyak 130042,0319 kg/jam.
Menara distilasi MD-02 memisahkan sebagian hidrokarbon yang masih
terbawa pada produk. Umpan masuk MD-02 berupa cair jenuh pada suhu
379,6833 K tekanan 8 atm. Hasil atas MD-02 yang suhunya 341,8952 K
tekanan 8 atm masuk ke dalam kondenser total CD-02 untuk diembunkan.
Cairan keluar CD-02 suhu 296,5746 K tekanan 8 atm kemudian masuk
akumulator ACC-01. Dari ACC-01 sebagian cairan dimasukkan kembali ke
dalam MD-02 sebagai refluks dan sebagian lagi dialirkan menuju unit
pengolahan limbah. Perbandingan Lo/D ( rasio refluks) ini sebesar 7,509.
Kondensasi yang terjadi dalam CD-02 ini menggunakan chilled water dari
unit refrigerasi. Chilled water masuk CD-02 sebanyak 10709,7153 kg/jam
pada suhu 293,15 K, tekanan 2 atm, dan keluar CD-02 pada suhu 303,15 K.
Hasil bawah menara distilasi MD-02 yang mengandung banyak allylchloride,
masuk ke reboiler parsial REB-02 pada suhu 313,3997 K dan tekanan 8 atm.
REB-02 akan menguapkan sebagian campuran. Uap yang dihasilkan REB-02
dikembalikan ke dalam MD-02 sedangkan cairannya dipompa dengan pompa
P-09 masuk menara distilasi MD-03 untuk pemurnian lebih lanjut. Penguapan
BAB VI Analisa Ekonomi
130042,0319 kg/jam. Steam masuk REB-02 pada suhu 489,3574 K, tekanan 2
atm, dan keluar REB-02 pada suhu 484,2069 K.
Umpan masuk MD-03 dalam kondisi cair jenuh pada suhu 415,6122 K,
tekanan 8 atm. MD-03 merupakan pemurnian akhir produk allyl chloride.
Allyl chloride dihasilkan pada hasil atas yang keluar dari MD-03 pada suhu
412,6305 K, tekanan 8 atm. Hasil atas MD-03 masuk kondenser total CD-03,
diembunkan, dan masuk ke dalam akumulator ACC-02 pada suhu
412,3082 K. ACC-02 beroperasi pada tekanan 8 atm. Cairan keluar ACC-02
sebagian dikembalikan ke dalam MD-03 sebagai refluks, dan sebagian
dialirkan ke dalam tangki penyimpan produk TP-03. Perbandingan Lo/D
(rasio refluks) ini sebesar 1,1637. Kondensasi pada CD-03 dilakukan dengan
menggunakan air pendingin. Air pendingin sebanyak 1398570,33 kg/jam
masuk ke dalam CD-03 pada suhu 303,15 K, tekanan 1 atm dan keluar CD-03
pada suhu 313,15 K. Hasil bawah MD-03 masuk reboiler parsial REB-03
pada suhu 457,0885 K, tekanan 8 atm. Dalam REB-03 terjadi penguapan
sebagian. Gas yang dihasilkan dikembalikan ke dalam MD-03 sedangkan
cairannya dialirkan menuju unit pengolahan limbah. Arus keluar REB-03
pada suhu 456,4421 K. Penguapan di REB-03 dilakukan dengan
menggunakan steam sebanyak 130042,0319 kg/jam yang berasal dari HE-02.
Steam masuk REB-03 pada suhu 898,15 K, tekanan 2 atm, dan keluar REB-03
pada suhu 489,3574 K.
b. Tahap Absorbsi
Absorbsi dilakukan di menara absorber A-01 yang beroperasi pada
tekanan 8 atm dengan tujuan untuk menyerap HCl menggunakan air.
Campuran gas keluar mixer tee M-05 pada suhu 319,0802 K masuk A-01,
sedangkan air masuk A-01 pada suhu 303,15 K. Diasumsi hanya HCl yang
larut dalam air, sehingga diperoleh larutan HCl 31,5 % pada suhu
309,0743 K. HCl yang tidak terlarut bersama dengan komponen lainnya
kemudian dialirkan masuk kompresor C-01 pada suhu 306,5394 K, tekanan
BAB VI Analisa Ekonomi
Dari C-01 campuran gas di-recycle dan dicampur dengan bahan baku
propylene pada mixer tee M-01.
2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas
2.4.1. Neraca massa total
Tabel 2.2 Neraca massa total
Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)
HCl 4,4530 765,4377
Propylene 857,4335 60,0863
Propana 4,3087 4,3087
Chlorine 1479,8722 0
2-Chloropropene 0 37,3737
Allyl chloride 0 1265,4364
Dichloropropene 0 213,4246
Air 1664,5231 1664,5231
Total 4010,5905 4010,5905
2.4.2. Neraca massa alat
1. Reaktor (R-01)
Tabel 2.3. Neraca massa reaktor
Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)
HCl 44,7392 805,7238
Propylene 1756,5616 959,2144
Propana 29,6437 29,6437
Chlorine 1479,8721 0
2-Chloropropene 20,0230 57,3967
BAB VI Analisa Ekonomi
Propylene 171,3963 60,0863 111,3100
Propana 6,1494 4,3087 1,8407
Chlorine 0 0 0
2-Chloropropene 37,3737 37,3737 0
Allyl chloride 1265,4364 1265,4364 0
Dichloropropene 213,4245 213,4245 0
Air 0 0 0
2-Chloropropene 37,3737 3,7374 33,6364
Allyl chloride 1265,4364 1252,7821 12,6544
Dichloropropene 213,4245 213,4245 0
Air 0 0 0
BAB VI Analisa Ekonomi
2-Chloropropene 3,7374 0 3,7374
Allyl chloride 1252,7821 2,7821 1250,0000
Dichloropropene 213,4245 204,5356 8,8889
Air 0 0 0
Propylene 899,1281 0 899,1281
Propana 25,3349 0 25,3349
Chlorine 0 0 0
2-Chloropropene 20,0230 0 20,0230
Allyl chloride 262,9581 0 262,9581
Dichloropropene 11,3255 0 11,3255
BAB VI Analisa Ekonomi
1. Reaktor ( R )
Tabel 2.8. Neraca panas Reaktor
Komponen Keterangan Input (Kj/jam) Output (Kj/jam)
Qin Panas yang dibawa umpan 2,5373E+06
Qout Panas yang dibawa produk 2,5985E+06
QR Panas reaksi 2,3381E+06
QP Panas yang diserap pendingin 2,2769E+06
Total 4,8754E+06 4,8754E+06
2. Menara Distilasi-01 (MD-01)
Tabel 2.9. Neraca panas MD-01
Komponen Keterangan Input (Kj/jam) Output (Kj/jam)
Fhf panas yang dibawa umpan 71140,3006
DHd panas yang dibawa distilat -22908,4807
BHb panas yang dibawa bottom 206087,8459
Qc panas condenser 2332160,2100
Qr panas reboiler -2220121,1455
Total 183179,3652 183179,3652
3. Menara Distilasi-02 (MD-02) Tabel 2.10. Neraca panas MD-02
Komponen Keterangan Input (Kj/jam) Output (Kj/jam)
Fhf panas yang dibawa umpan 206087,995
DHd panas yang dibawa distilat -308,080285
BHb panas yang dibawa bottom 282303,204
BAB VI Analisa Ekonomi
Qr panas reboiler -373900,915
Total 281995,1242 281995,1242
4. Menara Distilasi-03 (MD-03) Tabel 2.11. Neraca panas MD-03
Komponen Keterangan Input (Kj/jam) Output (Kj/jam)
Fhf panas yang dibawa umpan 272851,0862
DHd panas yang dibawa distilat 1121563,3036
BHb panas yang dibawa bottom 21031,1085
Qc panas condenser 58739954,0232
Qr panas reboiler -57870210,6972
Total 1142594,4121 1142594,4121
5. Absorber (A-01)
Tabel 2.12. Neraca panas A-01
Komponen Keterangan Input (Kj/jam) Output (Kj/jam)
Hl Panas dibawa cairan 377,4864 876,4889
Hg Panas dibawa gas 1053,4933 554,4909
Total 1430,9797 1430,9797
2.5. Lay Out Pabrik dan Peralatan 2.5.1. Lay Out Pabrik
Lay out pabrik adalah pengaturan dan penyusunan alat proses dan fasilitas
pabrik lainnya, sedemikian rupa sehingga pabrik dapat beroperasi secara aman,
efektif dan efisien.
Tata letak pabrik perlu disusun dengan baik dengan tujuan :
a. Mempermudah akses keluar masuk pabrik, baik untuk manusia maupun barang.
b. Mempermudah pemasangan, pemeliharaan dan perbaikan peralatan.
c. Membuat proses pengolahan dari bahan baku hingga menjadi produk berlangsung secara efisien.
d. Mengantisipasi dampak yang mungkin timbul apabila terjadi musibah, seperti ledakan, kebakaran, dsb.
BAB VI Analisa Ekonomi
Untuk mencapai tujuan tersebut di atas, maka hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam penentuan tata letak
pabrik yang baik, antara lain :
a. Pabrik allyl chloride akan didirikan di atas tanah yang masih kosong, sehingga tata letak pabrik tidak
dipengaruhi adanya bangunan lain.
b. Perlu disediakan area untuk kemungkinan perluasan.
c. Area utilitas sebaiknya ditempatkan jauh dari area proses, untuk menjaga agar tidak terjadi kontak antara
bahan bakar dengan sumber panas.
d. Fasilitas karyawan seperti masjid, kantin, ditempatkan di lokasi yang mudah terjangkau dan tidak
mengganggu proses.
e. Fasilitas bengkel sebaiknya di lokasi yang strategis
2.5.2. Tata Letak Peralatan
Dalam menyusun tata letak peralatan yang harus diperhatikan adalah :
a. Peralatan yang sejenis ditempatkan secara berkelompok untuk memudahkan pemeliharaan.
b. Alat kontrol diletakkan pada lokasi yang mudah diamati oleh operator.
c. Susunan alat dan pemipaan diusahakan tidak mengganggu operator.
d. Sistem pemipaan sebaiknya diberi warna sedemikian rupa sehingga mempermudah operator untuk
mengidentifikasi apabila terjadi masalah.
e. Tata letak peralatan harus menyediakan minimal dua arah bagi karyawan untuk menyelamatkan diri apabila
terjadi ledakan atau kebakaran.
f. Peralatan yang sekiranya rawan terhadap kebakaran seperti tangki penyimpan, dilengkapi tanggul untuk
mengisolir lokasi apabila terjadi kebakaran.
BAB VI Analisa Ekonomi
Gambar 2-4. Layout Pabrik
Keterangan :
1. Pos keamanan 7. Klinik 13. Safety
2. Taman 8. Laboratorium 14. Gudang
3. Musholla 9. Utilitas 15. Bengkel
4. Kantin 10. Proses 16. Parkir
5. Ruang kontrol 11. Area perluasan
5
8 6
7
3
1 1
2 4
9 10
11
11
12
13
14
15
BAB VI Analisa Ekonomi
6. Kantor 12. Pembangkit listrik
Gambar 2-5. Layout Peralatan Proses
3.1 TANGKI PENYIMPAN PROPYLENE
BAB VI Analisa Ekonomi
Kode : T-01
Fungsi : Menyimpan bahan baku propylene untuk
kebutuhan selama 30 hari.
Tipe : Silinder horisontal dengan head tipe elliptical
dished head
Jumlah : 4 buah
Volume : 25862,5605 ft3
Kondisi penyimpanan : T = 30 °C
P = 13 atm
Bahan konstruksi : Low alloy steel SA-353
Diameter : 25 ft
Panjang : 50 ft
Tebal silinder : 2,75 in
Tebal head : 2,75 in
Tinggi head : 82,25 in
3.2 TANGKI PENYIMPAN CHLORINE
Kode : T-02
Fungsi : Menyimpan bahan baku chlorine untuk kebutuhan
BAB VI Analisa Ekonomi
Tipe : Silinder horisontal dengan head tipe elliptical
dished head
Jumlah : 4 buah
Volume : 17575,8420 ft3
Kondisi penyimpanan : T = 30 °C
P = 10 atm
Bahan konstruksi : Low alloy steel SA-353
Diameter : 22 ft
Panjang : 55,7917 ft
Tebal silinder : 1,25
Tebal head : 1,25 in
Tinggi head : 70,75 in
3.3 TANGKI PENYIMPAN ALLYL CHLORIDE
Kode : T-03
Fungsi : Menyimpan produk allyl chloride.
Tipe : Silinder tegak (vertical cylinder) dengan dasar
datar (flat bottom) dan bagian atas conical.
Jumlah : 1 buah
Volume : 97970,5241 ft3
Kondisi penyimpanan : T = 30 °C
P = 1 atm
BAB VI Analisa Ekonomi
Diameter : 60 ft
Tinggi : 36 ft
Tebal shell
· Course 1 : 1 in
· Course 2 : 0,9375 in
· Course 3 : 0,9375 in
· Course 4 : 0,8750 in
· Course 5 : 0,8750 in
· Course 6 : 0,8125 in
Tebal head : 0,8125 in
Tinggi head : 10,9191 ft
3.4 TANGKI PENYIMPAN PRODUK SAMPING (HCl)
Kode : T-04
Fungsi : Menyimpan produk samping(HCl).
Tipe : Silinder tegak (vertical cylinder) dengan dasar
datar (flat bottom) dan bagian atas conical.
Jumlah : 1 buah
Volume : 164974,6733 ft3
Kondisi penyimpanan : T = 30 °C
P = 1 atm
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-202 grade B
BAB VI Analisa Ekonomi
Tinggi : 60 ft
Tebal shell
· Course 1 : 0,6875 in
· Course 2 : 0,6250 in
· Course 3 : 0,6250 in
· Course 4 : 0,6250 in
· Course 5 : 0,5625 in
· Course 6 : 0,5625 in
· Course 7 : 0,5625 in
· Course 8 : 0,5000 in
· Course 9 : 0,5000 in
· Course 10 : 0,5000 in
Tebal head : 0,5000 in
Tinggi head : 10,9191 ft
3.5 VAPORIZER
Kode : V-01
Fungsi : Menguapkan propylene sebelum masuk reaktor
(R-01)
Jenis : Shell and tube
Tipe HE : 1 - 1
Jumlah : 1 ( satu ) buah
BAB VI Analisa Ekonomi
Luas transfer panas : 95,7944 ft2
Dimensi
shell
· Diameter dalam : 10 in
· Jarak baffle : 7,5 in
tubes
· Diameter luar : 0,75 in
· Diameter dalam : 0,584 in
· shell : 1 in triangle pitch
· Panjang : 8 ft
· Jumlah pipa : 61 buah
Pemanas : steam
Kebutuhan pemanas : 125,9867 kg/jam
Bahan : Carbon steel
3.6VAPORIZER
Kode : V-02
Fungsi : Menguapkan chlorine sebelum masuk reaktor
(R-01)
Jenis : Shell and tube
Tipe HE : 1 - 1
Jumlah : 1 ( satu ) buah
BAB VI Analisa Ekonomi
Luas transfer panas : 30,312 ft2
Dimensi
shell
· Diameter dalam : 8 in
· Jarak baffle : 6 in
tubes
· Diameter luar : 0,75 in
· Diameter dalam : 0,482 in
· shell : 1 in triangle pitch
· Panjang : 8 ft
· Jumlah pipa : 30 buah
Pemanas : steam
Keb. Pemanas : 130042,0319 kg/jam
Bahan : Carbon steel
3.7SEPARATOR 1
Kode : S-01
Fungsi : Memisahkan fase cair dan gas yang dihasilkan dari V-01
Jumlah : 1 buah
1. Kondisi operasi
Suhu = 30,3707 oC
Tekanan = 13 atm
BAB VI Analisa Ekonomi
3. Spesifikasi
· Drum/shell
- Volume = 6,1142 ft3 = 0,1731 m3
- Diameter = 2 ft = 0,6096 m
- Tinggi = 2 ft = 0,6096 m
- Tebal shell = 0,1875 in = 0,0048 m
- Material = Carbon steel SA 285 grade C
· Head
- Tipe = Torrisperical dished head
- Tebal = 0,1875 in = 0,0048 m
- Tinggi = 6,0764 in = 0,1543 m
- Material = Carbon steel SA 285 grade C
3.8SEPARATOR 2
Kode : S-02
Fungsi : Memisahkan fase cair dan gas yang dihasilkan dari V-02
Jumlah : 1 buah
1. Kondisi operasi
Suhu = 33,8713 oC
Tekanan = 10 atm
2. Laju alir umpan = 1855,4064 kg/jam
3. Spesifikasi
BAB VI Analisa Ekonomi
- Volume = 11,1137 ft3 = 0,3147 m3
- Diameter = 2,5 ft = 0,7620 m
- Tinggi = 2,5 ft = 0,7620 m
- Tebal shell = 0,1875 in = 0,0048 m
- Material = Carbon steel SA 285 grade C
· Head
- Tipe = Torrisperical dished head
- Tebal = 0,1875 in = 0,0048 m
- Tinggi = 7,1006 in = 0,1804 m
- Material = Carbon steel SA 285 grade C
3.9SEPARATOR 3
Kode : S-03
Fungsi : Memisahkan fase cair dan gas yang dihasilkan dari CP-01
Jumlah : 1 buah
1. Kondisi operasi
Suhu = 50 oC
Tekanan = 8 atm
2. Laju alir umpan = 3605,1231 kg/jam
3. Spesifikasi
· Drum/shell
BAB VI Analisa Ekonomi
- Diameter = 1,5838 ft = 0,4828 m
- Tinggi = 1,5291 ft = 0,4661 m
- Tebal shell = 0,25 in
- Material = Carbon steel SA 285 grade C
· Head
- Tipe = Torrisperical dished head
- Tebal = 0,1875 in = 0,0048 m
- Tinggi = 4,9141 in = 0,1248 m
- Material = Carbon steel SA 285 grade C
3.10 SEPARATOR 4
Kode : S-04
Fungsi : Memisahkan fase cair dan gas yang dihasilkan oleh
kondenser parsial CD-01
Jumlah : 1 buah
1. Kondisi operasi
Suhu = 2,2471 oC
Tekanan = 8 atm
2. Laju alir umpan = 500,1704 kg/jam
3. Spesifikasi
· Drum/shell
- Volume = 8,9180 ft3 = 0,2525 m3
BAB VI Analisa Ekonomi
- Panjang = 3,9662 ft = 1,2089 m
- Tebal shell = 0,1875 in = 0,0048 m
- Material = Carbon steel SA 285 grade C
· Head
- Tipe = Torrisperical dished head
- Tebal = 0,1875 in = 0,0048 m
- Lebar = 5,3877 in = 0,1368 m
- Material = Carbon steel SA 285 grade C
3.11 KOMPRESOR
Kode : C-01
Fungsi : Menaikkan tekanan gas sebanyak 1259,056 kg/jam dari 8
atm menjadi 10 atm.
Tekanan masuk : 8 atm
Tekanan keluar : 10 atm
Tipe : Single stage compressor
Volume inlet : 656,7955 m3/jam
Suhu masuk : 33,3894 oC
Suhu keluar : 42,0397 oC
BAB VI Analisa Ekonomi
3.12 REAKTOR
Kode : R-01
Fungsi : Sebagai tempat berlangsungnya reaksi chlorinasi
propylene menjadi allyl chloride dengan bantuan
katalis FeCl3
Tipe : Fixed bedmultitube Reaktor
Desain : 1-1 shell and tube
Jumlah : 1 buah
Kondisi operasi
· Suhu : 500 o
C
· Tekanan : 10 atm
· Waktu tinggal : 1,2824 detik
Non adiabatis dan isotermal
Spesifikasi :
a. Katalisator
Bahan : FeCl3
Bentuk : Pellet
Umur : 3-5 tahun
Diameter : 0,003 mm
Porositas : 0,5
Densitas : 2000 kg/m3 (www.che.cemr.wvu.edu)
b. Tube
BAB VI Analisa Ekonomi
IDT : 0,023368 m
ODT : 0,03175 m
at : 4,2903.10-4 m
Jumlah : 1137
Susunan : triangular, dengan pitch 1,5625 in
Jumlah pass : 1
Material : high alloy steel SA 167 grade 5
c. Shell
IDT : 1,524 m
Tebal shell : 0,5 in
Baffle space : 0,381 m
Jumlah : 1
Jumlah pass : 1
Material : High alloy steel SA 167 grade 5
d. Pendingin
Bahan : Dowtherm A TM
Suhu masuk : 623,15 K
Suhu keluar : 673,15 K
e. Head
Bentuk : Torisperical dished head
Tinggi : 0,34735 m
BAB VI Analisa Ekonomi
Volume : 0,29971 m3
f. Reaktor
Tinggi : 7,0247 m
Volume : 12,14042 m3
3.13 POMPA 1
Kode : P-01
Fungsi : Mengalirkan bahan baku propylene ke vaporizer
(V-01)
Tipe : Centrifugal pump
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 285 grade C
Kapasitas : 18,2881 gpm
Daya pompa : 0,25 HP
Pipa yang digunakan
· D nominal size : 1,5 in
· No. Schedule : 40
· ID : 1,61 in
· OD : 1,9 in
3.14 POMPA 2
Kode : P-02
Fungsi : Mengalirkan bahan baku chlorine ke vaporizer
BAB VI Analisa Ekonomi
Tipe : Centrifugal pump
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Stainless steel SA 285 grade C
Kapasitas : 12,5198 gpm
Daya pompa : 0,25 HP
Pipa yang digunakan
· D nominal size : 1,5 in
· No. Schedule : 40
· ID : 1,61 in
· OD : 1,9 in
3.15 POMPA 3
Kode : P-03
Fungsi : Mengalirkan recycle vaporizer (V-01) ke mixer tee
(M-01)
Tipe : Centrifugal pump
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Stainless steel SA 283 grade C
Kapasitas : 4,5720 gpm
Daya pompa : 0,25 HP
Pipa yang digunakan
· D nominal size : 0,75 in
BAB VI Analisa Ekonomi
· ID : 0,824 in
· OD : 1,05 in
3.16 POMPA 4
Kode : P-04
Fungsi : Mengalirkan recycle vaporizer (V-02) ke mixer
tee (M-02)
Tipe : Centrifugal pump
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 285 grade C
Kapasitas : 3,1299 gpm
Daya pompa : 0,25 HP
Pipa yang digunakan
· D nominal size : 0,75 in
· No. Schedule : 40
· ID : 0,824 in
· OD : 1,05 in
3.17 POMPA 5
Kode : P-05
Fungsi : Mengalirkan hasil bawah S-03-01 dipompakan ke
BAB VI Analisa Ekonomi
Tipe : Centrifugal pump
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 285 grade C
Kapasitas : 24,3798 gpm
Daya pompa : 0,25 HP
Pipa yang digunakan
· D nominal size : 2 in
· No. Schedule : 40
· ID : 2,067 in
· OD : 2,375 in
3.18 POMPA 6
Kode : P-06
Fungsi : Mengalirkan hasil atas MD-01 dari separator S-3
dimasukkan ke refluks
Tipe : Centrifugal pump
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 285 grade C
Kapasitas : 7,7154 gpm
Daya pompa : 0,25 HP
Pipa yang digunakan
· D nominal size : 1 in
BAB VI Analisa Ekonomi
· ID : 1,049 in
· OD : 1,315 in
3.19 POMPA 7
Kode : P-07
Fungsi : Mengalirkan hasil bawah MD-01 dari reboiler
diumpankan ke MD-02
Tipe : Centrifugal pump
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 285 grade C
Kapasitas : 22,6987 gpm
Daya pompa : 0,25 HP
Pipa yang digunakan
· D nominal size : 5 in
· No. Schedule : 40
· ID : 5,047 in
· OD : 5,563 in
3.20 POMPA 8
BAB VI Analisa Ekonomi
Fungsi : Mengalirkan hasil atas MD-02 dari separator
diumpankan ke refluks dan unit pengolahan
limbah
Tipe : Centrifugal pump
Jumlah : 2 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 grade C
Kapasitas : 2,0614 gpm
Daya pompa : 0,25 HP
Pipa yang digunakan
· D nominal size : 1,25 in
· No. Schedule : 40
· ID : 1,38 in
· OD : 1,66 in
3.21 POMPA 9
Kode : P-09
Fungsi : Mengalirkan hasil bawah MD-02 dari reboiler
diumpankan ke MD-03
Tipe : Centrifugal pump
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 285 grade C
Kapasitas : 21,3150 gpm
BAB VI Analisa Ekonomi
Pipa yang digunakan
· D nominal size : 1,5 in
· No. Schedule : 40
· ID : 1,61 in
· OD : 1,9in
3.22 POMPA 10
Kode : P-10
Fungsi : Mengalirkan hasil atas MD-03 dari separator
diumpankan ke refluks dan T-03
Tipe : Centrifugal pump
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 285 grade C
Kapasitas : 91,0068 gpm
Daya pompa : 0,25 HP
Pipa yang digunakan
· D nominal size : 3 in
· No. Schedule : 40
· ID : 3,068 in
· OD : 3,5 in
3.23 KONDENSER PARSIAL
BAB VI Analisa Ekonomi
Fungsi : Mengembunkan sebagian hasil dari WHB-01
Tipe : Shellandtube1 –1 heat exchanger
Bahan konstruksi
· Tube : Cast Steel
· Shell : Carbon steel SA 283 grade C
Spesifikasi Tube
· OD tube : 0,75 in
· ID tube : 0,56 in
· BWG : 13
· Susunan : Triangularpitch, Pt = 1
· Jumlah tube : 30
· Passes : 1
· Flow area : 0,0667 ft2
· Panjang tube : 13,7 ft
· Surface per 1 ft : 0,1963 ft2
Spesifikasi Shell
· ID shell : 8 in
· Passes : 2
3.24 HEATER 1
BAB VI Analisa Ekonomi
Fungsi : Memanaskan campuran bahan baku sebanyak
3605,1231 kg/jam dari suhu 33,117 ºC sampai
343,4675 ºC
Tipe : Shell and tube heat exchanger
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi
· Tube : Cast Steel
· Shell : Carbon steel SA 283 grade C
Spesifikasi Tube
· OD tube : 0,75 in
· ID tube : 0,51 in
· BWG : 11
· Susunan : Triangularpitch, Pt = 1
· Jumlah tube : 92
· Passes : 1
· Flow area : 0,1875 ft2
· Panjang tube : 8 ft
· Surface per 1 ft : 0,1335 ft2
Spesifikasi Shell
· ID shell : 12 in
· Passes : 1
3.25 HEATER 2
BAB VI Analisa Ekonomi
Fungsi : Memanaskan campuran bahan baku sebanyak
3605,1231 kg/jam dari suhu 343,4675 ºC sampai
500 ºC
Tipe : Shell and tube heat exchanger
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi
· Tube : Cast Steel
· Shell : Carbon steel SA 283 grade C
Spesifikasi Tube
· OD tube : 0,75 in
· ID tube : 0,482 in
· BWG : 10
· Susunan : Triangularpitch, Pt = 1
· Jumlah tube : 74
· Passes : 1
· Flow area : 0,2286 ft2
· Panjang tube : 8 ft
· Surface per 1 ft : 0,1263 ft2
Spesifikasi Shell
· ID shell : 13,25 in
· Passes : 8
3.26 ACCUMULATOR 1
BAB VI Analisa Ekonomi
Fungsi : Menampung cairan dari produk kondensor parsial
CD-02 dan produk atas menara distilasi MD-02
Jenis : Tangki berbentuk silinder horisontal dengan head
dan bottom berbentuk torisperical.
Bahan Konstruksi : Carbon steel SA 283 grade C
Jumlah : 1 buah
Volume : 3,4669 ft3
Diameter : 1,1376 ft
Panjang : 1,1418 ft
Tebal shell : 0,375 in
Tebal head : 0,3125 in
3.27 ACCUMULATOR 2
Kode : ACC-02
Fungsi : Menampung cairan dari produk kondensor parsial
CD-03 dan produk atas menara distilasi MD-03
Jenis : Tangki berbentuk silinder horisontal dengan head
dan bottom berbentuk torisperical.
Bahan Konstruksi : Carbon steel SA 283 grade C
Jumlah : 1 buah
Volume : 5,0631 ft3
Diameter : 4,2344 ft
BAB VI Analisa Ekonomi
Tebal shell : 0,625 in
Tebal head : 0,4383 in
3.28 KONDENSOR TOTAL
Kode : CD-01
Fungsi : Menurunkan suhu dan mengembunkan hasil atas
MD-01
Tipe : Shell and tube 1-1 horizontal condenser
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi
· Shell : Stainless steel SA 240 grade 304
· Tube : Cast iron
Spesifikasi Shell
· ID Shell : 17,25 in
· Baffle spacing : 12,9375 in
· Passes : 1
Spesifikasi tube
· OD tube : 0,75 in
· ID tube : 0,581 in
· BWG : 14
· Lay out tube : Trianguler pitch ( Pt = 1 in )
· Jumlah tube : 203
BAB VI Analisa Ekonomi
· Flow area per tube : 0,289 in2
· Surface per l ft : 0,1963 ft2
· Panjang tube : 16 ft
3.29 KONDENSOR PARSIAL
Kode : CD-02
Fungsi : Menurunkan suhu dan mengembunkan sebagian
hasil atas MD-02
Tipe : Shell and tube 1-1 horizontal condenser
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi
· Shell : Stainless steel SA 240 grade 304
· Tube : Cast iron
Spesifikasi Shell
· ID Shell : 12 in
· Baffle spacing : 9 in
· Passes : 1
Spesifikasi tube
· OD tube : 0,75 in
· ID tube : 0,62 in
· BWG : 16
· Lay out tube : Trianguler pitch ( Pt = 1 in )
BAB VI Analisa Ekonomi
· Passes : 1
· Flow area per tube : 0,302 in2
· Surface per l ft : 0,1963 ft2
· Panjang tube : 8 ft
3.30 KONDENSOR PARSIAL
Kode : CD-03
Fungsi : Menurunkan suhu dan mengembunkan sebagian
hasil atas MD-03
Tipe : Shell and tube 1-1 horizontal condenser
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi
· Shell : Carbon steel
· Tube : Cast steel
Spesifikasi Shell
· ID Shell : 17,25 in
· Baffle spacing : 12,9375 in
· Passes : 1
Spesifikasi tube
· OD tube : 0,75 in
· ID tube : 0,584 in
· BWG : 14
BAB VI Analisa Ekonomi
· Jumlah tube : 203
· Passes : 1
· Flow area per tube : 0,289 in2
· Surface per l ft : 0,1963 ft2
· Panjang tube : 8 ft
3.31 ABSORBER
Kode : A-01
Fungsi : Menyerap campuran gas keluaran separatorS-03
dan MD-01 dengan menggunakan solvent H2O
Jenis Packing : Ceramic raschig rings
Diameter Packing : 25 mm
Jumlah : 1 buah
Diameter : 0,5642 m
Tinggi Packing : 1,9653 m
Tinggi menara : 4,0222 m
Tinggi head : 0,2503 m
Teball shell : 0,25 in
Tebal head : 0,25 in
3.32 MENARA DISTILASI 1
BAB VI Analisa Ekonomi
Fungsi : Memisahkan propylene dan sebagian HCl dari
campuran.
Jenis : Packed Tower
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 167 grade 5
Jumlah plate : 9
Diameter : 0,2807 m
Tinggi menara : 12,15 ft
Tinggi head : 0,1022 m
Teball shell : 0.25 in
Tebal head : 0,25 in
Kondisi Operasi
· Puncak : T = 275,3971 K
P = 8 atm
· Dasar : T = 379,6832 K
P = 8 atm
3.33 MENARA DISTILASI 2
Kode : MD-02
Fungsi : Memisahkan allyl chloride dari hasil samping
Jenis : Packed Tower
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 167 grade 5
Jumlah plate : 10
BAB VI Analisa Ekonomi
Tinggi menara : 4,3060 m
Tinggi head : 0,0980 m
Teball shell : 0,1875 in
Tebal head : 0,25 in
Kondisi Operasi
· Puncak : 341,8952 K
P = 8 atm
· Dasar : T = 415,6122 K
P = 8 atm
3.34 MENARA DISTILASI 3
Kode : MD-03
Fungsi : Memurnikan produk (Allyl chloride)
Jenis : Packed Tower
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 167 grade 5
Jumlah plate : 19
Diameter : 1,4558 ft
Tinggi menara : 8,0743 m
Tinggi head : 5,1970 m
Tebal shell : 0,25 in
Tebal head : 0,1875 in
Kondisi Operasi
BAB VI Analisa Ekonomi
P = 8 atm
· Dasar : T = 456,4421 K
P = 8 atm
3.35 REBOILER 1
Kode : REB-01
Fungsi : Menguapkan kembali hasil bawah menara distilasi
MD-01 untuk dikembalikan ke menara.
Jenis : Kettle reboiler
Bahan konstruksi : Carbon steel
Spesifikasi :
· OD tube : 0,75 in
· ID tube : 0,482 in
· BWG : 10
· Passes : 1
· Flow area : 0,182 ft2
· Panjang : 8 ft
· Surface per 1ft : 0,1263 ft2
3.36 REBOILER 2