BAB II DISKRIPSI PROSES

(1)

Bab II DESKRIPSI PROSES

BAB II

DISKRIPSI PROSES

2.1 Spesifikasi Bahan Baku, Bahan Pembantu, dan Produk 2.1.1 Spesifikasi bahan baku

a. N-Butanol (PT. Petro Oxo Nusantara)  Rumus molekul : C4H9OH

 Fase : Cair

 Berat Molekul : 74,122 g/gmol

 Spesific Gravity : 0,810 (pada T = 20 0C, Tair = 4 0C)

 Titik didih : 117 0C  Titik lebur : -79,9 0C

 Warna : Tidak berwarna  Kelarutan

- air : 9 mL dalam 100 mL ( pada T = 45 0_C)

 Kemurnian : 99,5 % berat

 Air : 0,5 % berat

b. Asam Oleat (Jinan ZZ International Trade Co.Ltd)  Rumus molekul : C17H33COOH

 Fase : Cair

 Spesific Gravity : 0,854 (pada T = 78 0_{C, T}

air = 4 0C)

 Titik didih : 285 0C  Titik lebur : 14 0C

 Warna : Tidak berwarna atau kuning pucat  Kelarutan

- air : Tidak larut

 Kemurnian : 99 % berat (asam oleat) 1 % berat (asam palmitat)

(2)

Bab II DESKRIPSI PROSES 2.1.2 Spesifikasi katalis

Asam sulfat (PT. Indonesian Acid Industry)  Rumus molekul : H2SO4

 Fase : Cair (25 0C, 1,013)  Berat Molekul : 98 g/gmol

 Spesific Gravity : 1,839  Titik didih : 340 0C

 Warna : Tidak berwarna  Kelarutan : 9,5% etil alkohol

 Kemurnian : 98 % berat (asam sulfat) 2 % berat (air)

2.1.3 Spesifikasi produk

N-Butil Oleat (Zengzhou Yi Bang Industry CO., Ltd.)  Rumus molekul : C17H33COOC4H9

 Fase : Cair

 Spesific Gravity : 0,8704 (pada T = 15 0C)  Titik didih : 228 0C

 Titik lebur : -26,4 0_C

 Warna : light-colored

 Larut dalam alkohol, eter, vegetable and mineral oil  Tidak larut dalam air

 Kemurnian : 99 % berat

2.1.4 Spesifikasi impuritas

Asam Palmitat (Perry, 2008)

 Rumus molekul : C15H31COOH

 Fase : Cair

(3)

 Spesific Gravity : 0,849 (pada T = 70 0C, Tair = 4 0C)

 Titik didih : 271,5 0C  Titik lebur : 63 0_C

 Warna : Tidak berwarna  Kelarutan

air : Tidak larut

eter : Larut

2.2 Konsep Proses 2.2.1 Dasar Reaksi

Proses pembuatan butil oleat dari asam oleat dan n-butanol berdasarkan reaksi esterifikasi :

C17H33COOH + C4H9OH C17H33COOC4H9 + H2O

Pembentukan butil oleat dengan esterifikasi asam oleat dan n-butanol dilangsungkan secara kontinyu di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB). Reaksi berlangsung pada suhu 100 °C dan tekanan 1,013 bar.

Reaksi esterifikasi merupakan reaksi bolak-balik (reversible). Untuk memperoleh konversi yang tinggi, maka reaksi harus digeser ke arah pembentukan produk (ester), yaitu dengan cara membuat berlebihan salah satu reaktan. Untuk itu digunakan perbandingan mol asam oleat dengan n-butanol sebesar 1:5.

Untuk mempercepat reaksi esterifikasi digunakan katalis asam sulfat. Kebutuhan asam sulfat sebagai katalis adalah sebanyak 0,9365 % berat dari jumlah umpan (Othmer and Rao, 1950).

(100-150 °C)

Asam Oleat Butanol Butil Oleat Air

(4)

Untuk mengetahui nilai konstanta kesetimbangan (K) optimum dilakukan penelitian pada suhu 100-150 o_{C. Selanjutnya nilai konstanta kesetimbangan (K)}

yang dipakai berdasarkan hasil penelitian yaitu sebesar 1,0260 pada (Othmer and Rao, 1950)

2.2.2 Mekanisme Reaksi

Mekanisme reaksi yang terjadi pada proses eterifikasi terhadap Asam Oleat dan n-butanol adalah esterifikasi katalis yaitu esterifikasi dengan menggunakan katalis asam kuat untuk menghasilkan ion H+ pada fase cair.

Pada reaksi esterifikasi terjadi pemutusan ikatan karbonil oksigen dari asam karboksilat , dalam reaksi ini asam oleat. Proses pemutusan ikatan tersebut dapat diketahui dari struktur elektron reaktan dan produk. Karena oksigen lebih elektronegatif dari karbon, maka karbon karbonil lebih positif daripada oksigen karbonil, sehingga dapat dituliskan sebagai berikut:

Mekanisme reaksi yang terjadi adalah sebagi berikut:

1. Katalis asam, gugus karbonil pada asam diprotonasi. Protonasi akan mengikat muatan positif pada atom karbon karbonil dan menjadikannya sasaran terbaik bagi serangan nukleofil.

2. Audisi nukleofil yaitu alkohol pada asam yang telah terprotonasi, sehingga ikatan C-O yang baru terbentuk.

3. Tahap kesetimbangan, oksigen-oksigen melepaskan atau mendapatkan proton.

4. Salah satu gugus hidroksil diprotonasi (kedua gugus hidroksil identik). 5. Pemutusan ikatan C-O dan lepasnya air (kebalikan tahap 2).

(5)

Bab II DESKRIPSI PROSES 2.2.3 Kondisi Operasi

Kondisi operasi pada perancangan pabrik butil oleat ini adalah sebagai berikut :

Temperatur reaksi : 100 °C

Tekanan : 1,013 bar

Perbandingan mol asam oleat dengan n-butanol : 1 : 5

Pemilihan operasi tersebut berdasarkan nilai K yang optimum yaitu 1,0260 (Othmer and Rao, 1950).

2.2.4 Tinjauan Termodinamika

Tinjauan secara termodinamika ditujukan untuk mengetahui sifat reaksi (endotermis/eksotermis) dan arah reaksi (reversible/irreversible). Penentuan panas reaksi berjalan secara eksotermis atau endotermis dapat diketahui dengan perhitungan panas pembentukan standar (ΔHf°) pada P= 1,013 dan T= 298 K.

Pada proses pembentukan butil oleat terjadi reaksi sebagai berikut : Reaksi : Asam oleat + n-butanol n-butil oleat + H2O

Harga ΔHf° masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat pada tabel

2.1.

Tabel 2.1 Harga ΔHf° Masing-masing Komponen

Komponen Harga ΔHf° ( kJ/mol)

Asam oleat -671,780

n-Butanol -274,430

Butil oleat -819,270

H2O -241,800

(Yaws, 1999)

(6)

ΔHf°298 K= ΔHf°produk - ΔHf°reaktan

= (ΔHf° Butil oleat + ΔHf°H2O) - (ΔHf°Asam oleat + ΔHf°n-butanol)

= -1.061,07 – (-946,21) = -114,86 kJ/mol

Karena harga ΔHf0298 K negatif maka, reaksi bersifat eksotermis.

Nilai konstanta keseimbangan (K) pada suhu reaksi 100 °C adalah 1,026 dengan perbandingan mol n-butanol dengan asam oleat untuk reaksi adalah 5,0759 dan persentase katalis asam sulfat 0,9047%.

Nilai konstanta kesetimbangan (K) dapat diturunkan untuk mencari konversi kesetimbangannya (Xe). Penurunannya adalah sebagai berikut :

K = konsentrasi butil oleat × konsentrasi air konsentrasi asam oleat × konsentrasi butanol Reaktan pembatasnya adalah asam oleat (A)

K =Cc × Cd Ca × Cb=

(𝐶𝑎0. 𝑋)(𝐶𝑎0. 𝑋) 𝐶𝑎0 (1 − 𝑋). (𝐶𝑏0 − 𝐶𝑎0. 𝑋) Nilai B/A = 5,0759, maka persamaannya menjadi,

K =_{Ca ×Cb}Cc ×Cd= _{(1−𝑋)(5,0759−𝑋)}𝑥2 = 1,026 1,026 (5,0759 – 6,0759x + x2) = x2 5,208 – 6,234x + 1,026x2 = x2 0,026x2 – 6,234x + 5,208 = 0

(7)

Bab II DESKRIPSI PROSES 2.2.5 Tinjauan Kinetika

Secara umum derajat kelangsungan reaksi ditentukan oleh kecepatan reaksi dan konsentrasi reaktan. Harga konstanta kecepatan reaksi diperoleh dari jurnal Othmer and Rao tahun 1950, dengan konsentrasi reaksi pembentukan n-butil oleat adalah reaksi reversibel. Dijelaskan pada jurnal ada tiga faktor yang menentukan laju reaksi. Pertama pengaruh jumlah konsentrasi katalis terhadap laju reaksi, dimana katalis yang digunakan adalah H2SO4, ditampilkan pada gambar berikut.

Gambar 2.1. Grafik Laju Reaksi vs % Berat Katalis Dengan fungsi liniernya sebagai berikut :

k = a + bC dimana :

k = konstanta laju reaksi a, b = konstanta

(8)

Faktor kedua yang mempengaruhi adalah rasio laju reaksi konstan dengan konsentrasi katalis dan rasio molar dari n-butanol dengan asam oleat. Grafik antara keduanya ditampilkan pada gambar 2.2. dibawah.

Gambar 2.2. Grafik Rasio Laju Reaksi dengan Konsentrasi Katalis vs Rasio Molar Asam Oleat dengan n-Butanol

Dengan fungsi linier sebagai berikut : k = (a’ + b’ + B/A)m

dimana :

k = konstanta laju reaksi a’, b’, m = konstanta

A = asam oleat (molar) B = n-butanol (molar)

Faktor ketiga yang mempengaruhi laju reaksi adalah suhu operasi. Berikut ditampilkan grafik antara persamaan antara laju reaksi dengan suhu pada gambar 2.3. berikut.

(9)

Gambar 2.3. Grafik log 104_{k vs 1/T Absolut}

Dengan fungsi linier sebagai berikut : log k = g + h/T

dimana :

k = konstanta laju reaksi g, h = konstanta

T = suhu (K)

Setelah ketiga persamaan diatas disubstitusi dan dimasukkan nilai konstantanya diperoleh persamaan untuk menghitung laju reaksi adalah sebagai berikut : 𝑘 = (0,0007 − 0,048𝐶 + 0,05435𝐶𝐵 𝐴) (7,522 − 1583,57 𝑇 ) dimana:

(10)

C = konsentrasi asam sulfat (% berat) B = butanol (molar)

A = asam oleat (molar) T = suhu (K)

Reaksi pembentukan n-butil oleat orde 2 terjadi pada perbandingan molar butanol terhadap molar oleat B/A = 5,1424,, konsentrasi katalis H2SO4 0,9365%

dan pada saat suhu 100 °C.

Turunan persamaan empiris akan memprediksi laju reaksi dengan akurasi ± 4% untuk rasio molar butanol/asam oleat tidak lebih dari 10, untuk konsentrasi katalis asam sulfat 0,5%-1,2% dan suhu reaksi 100°C.

2.3. Langkah Proses 2.3.1 Diagram Alir Proses

a. Diagram alir proses (gambar 2.4) b. Diagram alir kualitatif (gambar 2.5) c. Diagram alir kuantitatif (gambar 2.6)

(11)

Bab II DESKRIPSI PROSES T - 02 T - 03 T - 01 R - 01 MD - 01 35 1,87 2 100 1,22 4 114 1,21 11 35 1,14 3 DC - 01 MD - 02 TP 45 1,18 7 Keterangan : A : Air B : n-Butanol C : n-Butil Oleat D : Asam Palmitat E : Asam Oleat F : Asam Sulfat Nomor Arus Tekanan Temperatur 119 1,18 5 35 1,26 12 A B D E A F A B C D E F B C D E A B F A B F A B F 45 1,18 6 45 1,18 8 B C C D 35 1,58 1 292 1,23 10 118 1,19 9 B_C D D E

(12)

Bab II DESKRIPSI PROSES T - 02 T - 03 T - 01 R - 01 1 3 4 2 7 5 MD - 02 TP 12 11 Keterangan : A : Air B : n-Butanol C : n-Butil Oleat D : Asam Palmitat E : Asam Oleat F : Asam Sulfat Satuan (kg/jam) 9 6 D : 21,14 E : 2.092,43 A : 0,99 F : 48,71 A : 151,93 B : 2.899,99 C : 2.509,28 D : 26,42 E : 523,11 F : 53,88 B : 2.891,16 C : 2.509,28 D : 26,42 E : 523,11 A : 151,93 B : 8,83 F : 53,88 A : 137,36 B : 7,98 F : 48,71 A : 14,57 B : 0,85 F : 5,17 10 D : 5,28 E : 523,11 B : 2.891,16 C : 2.509,28 D : 21,14 B : 2.891,16 C : 1,34 C : 2.507,95 D : 21,14 8 IPAL A : 2,80 B : 557,06 Jumlah : 559,86 Jumlah : 2.113,56 Jumlah : 49,70 Jumlah : 2.892,49 Jumlah : 6.164,60 Jumlah : 20,59 Jumlah : 214,63 Jumlah : 194,04 Jumlah : 5.949,97 Jumlah : 528,39 Jumlah : 5.421,58 Jumlah : 2.529,08 MD - 01 DC - 01

(13)

Bab II DESKRIPSI PROSES 2.3.2 Tahapan Proses

Proses pembuatan n-butil oleat secara garis besar dapat dibagi dalam empat tahap, yaitu :

1. Tahap Penyimpanan Bahan Baku

Bahan baku pembuatan n-butil oleat yaitu n-butanol yang disimpan pada kondisi suhu 35 oC dan tekanan 1,013 bar serta asam oleat disimpan pada suhu 35 oC dan tekanan 1,013 bar untuk menjaga agar bahan baku tersimpan pada fase cair. 2. Tahap Penyiapan Bahan Baku

Asam oleat dengan impuritas asam palmitat dari T-03 dialirkan langsung menuju reaktor. Begitu pula dengan n-butanol dengan impuritas air dari T-02 dialirkan langsung menuju reaktor. Kemudian arus recycle hasil bawah MD-01 yang mengandung asam palmitat, asam oleat, dan asam sulfat serta hasil atas MD-02 yang mengandung n-butanol dan n-butil oleat dialirkan masuk ke dalam reaktor menggunakan pompa. Sehingga di dalam reaktor didapatkan perbandingan mol asam oleat dan n-butanol sebesar 1 : 5. Di dalam reaktor terjadi esterifikasi yang bersifat eksotermis.

3. Tahap Esterifikasi dalam Reaktor

Reaksi dalam reaktor berjalan pada suhu 100 oC dan reaksi berjalan secara isothermal. Reaktan yang sudah siap selanjutnya dialirkan menuju reaktor (R-01) sehingga terjadilah reaksi esterifikasi. Reaksi pembentukan n-butil oleat yang terjadi di dalam reaktor adalah sebagai berikut :

C17H33COOH + C4H9OH C17H33COOC4H9 + H2O

(14)

Reaksi terjadi di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) dengan bantuan katalis H2SO4. Reaktor dirancang untuk beroperasi pada suhu 100 oC dan

tekanan 1,013 bar. Besarnya konversi asam oleat mencapai 80%. Karena reaksi berjalan secara eksotermis maka untuk menjaga suhu operasi diperlukan air sebagai pendingin. Reaksi di dalam reaktor dibantu dengan katalis H2SO4.

4. Tahap Pemurnian Produk

Hasil keluaran reaktor yang terdiri atas air, n-butanol, n-butil oleat, asam palmitat, asam oleat, dan asam sulfat bersuhu 100 oC yang kemudian dialirkan masuk ke MD-01 untuk menghilangkan katalis yang terkandung dengan produk. Hasil atas MD-01 bersuhu 113,879 oC berupa air, n-butanol, n-butil oleat, sebagian asam palmitat dan asam oleat yang langsung dialirkan menuju dekanter (DC-01), sedangkan hasil bawah MD-01 bersuhu 315 o_{C berupa asam palmitat, asam oleat,}

dan asam sulfat di recycle kembali ke dalam reaktor.

Hasil atas MD-01 dialirkan menuju dekanter yang sebelumnya didinginkan hingga suhu operasi dekanter yaitu 45 oC. Fungsi dekanter ini untuk menghilangkan kandungan air yang menjadi impuritas bagi produk. Hasil dari dekanter pada suhu 45 o_{C berupa n-butanol, n-butil oleat, asam palmitat dan asam oleat dialirkan}

melewati penukar panas hingga suhunya mencapai 119 oC sebagai umpan masuk MD-02. MD-02 berfungsi untuk memurnikan produk n-butil oleat dari bahan baku berlebih.

Hasil atas MD-02 bersuhu 111,26 oC berupa n-butanol dan n-butil oleat langsung di recycle menuju reaktor, sedangkan hasil bawah MD-02 bersuhu 235,99 o_{C berupa}

(15)

sebelumnya didinginkan terlebih dahulu hingga suhu 35 oC. Hasil bawah MD-02 didapatkan produk n-butil oleat dengan kemurnian sebesar 99,17% yang ditampung dalam tangki produk (T-04) pada suhu 35 oC.

(16)

2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas

Produk : n-Butil Oleat

Kapasitas perancangan : 20.000 ton/tahun Waktu operasi selama 1 tahun : 330 hari

Waktu operasi selama 1 hari : 24 jam 2.4.1. Neraca Massa

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan : kg/jam

 Neraca Massa Reaktor - 01

Jenis : Reaktor Alit Tangki Berpengaduk Temperatur : 100 oC

Tekanan : 1,23 bar

Konversi Reaktor : 80 %

Tabel 2.2 Neraca Massa Reaktor - 01

Komponen

Input Output

Arus 1 Arus 2 Arus 3 Arus 7 Arus 10 Arus 11 Arus 4 kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam

Air 2,80 - 0,99 14,57 - - 151,93 n-Butanol 557,06 - - 0,85 - 2.891,16 2.899,99 n-BO - - - - - 1,34 2.509,28 AP - 21,14 - - 5,28 - 26,42 AO - 2.092,43 - - 523,11 - 523,11 AS - 0,000 48,71 5,17 - - 53,88 Jumlah 559,86 2.113,56 49,70 20,59 528,39 2.892,49 6.164,60 6.164,60 6.164,60

 Neraca Massa Dekanter - 01

Asumsi : 1. Air yang berada di lapisan bawah 100 % 2. Asam Sulfat terlarut sempurna pada air

(17)

sebesar 9 gr/100 gr H2O

Asumsi : 1. Penentuan recycle (arus 7) dan purging (arus 8) menggunakan asumsi perbandingan 1 : 9 dari arus 6

Tabel 2.3 Neraca Massa Dekanter – 01

Komponen

Input Output

Arus 4 Arus 5 Arus 6 Arus 7 Arus 8 kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam

Air 151,93 - 151,93 14,58 137,36 n-Butanol 2.899,99 2.891,16 8,83 0,85 7,98 n-BO 2.509,28 2.509,28 - - - AP 26,42 26,42 - - - AO 523,11 523,11 - - - AS 53,88 - 53,88 5,17 48,71 Jumlah 6.164,60 6.164,60

 Neraca Massa Menara Distilasi - 01 Asumsi : 1. LK = Asam palmitat

2. HK = Asam oleat

3. 79% Asam palmitat di umpan akan menjadi hasil atas 4. 99,99% Asam oleat di umpan akan menjadi hasil bawah Tabel 2.4 Neraca Massa Menara Distilasi - 01

Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam) Arus 5 Arus 9 Arus 10

Air - - -n-Butanol 2.891,16 2.891,16 -n-BO 2.509,28 2.509,28 -AP 26,42 21,14 5,28 AO 523,11 - 523,11 AS - - - Jumlah 5.949,97 5.949,97

(18)

 Neraca Massa Menara Distilasi - 02 Asumsi : 1. LK = n-Butanol

2. HK = n-Butil oleat

3. 99,99 % n-Butanol di umpan akan menjadi hasil atas 4. 99,94 % Butil oleat di umpan akan menjadi hasil bawah Tabel 2.5 Neraca Massa Menara Distilasi - 02

Komponen

Input (kg/jam) Output (kg/jam) Arus 9 Arus 11 Arus 12

Air - - - n-Butanol 2.891,16 2.891,16 0,003 n-BO 2.509,28 1,34 2.507,95 AP 21,14 - 21,14 AO - - -AS - - -Jumlah 5.421,58 5.421,58

 Neraca Massa Total

Tabel 2.6. Neraca Massa Total Komponen

Input (kg/jam) Output (kg/jam) Arus 1 Arus 2 Arus 3 Arus 8 Arus 12

Air 2,80 - 0,99 137,36 - n-Butanol 557,06 - - 7,98 0,003 n-BO - - - - 2507,95 AP - 21,14 - - 21,14 AO - 2.092,43 - - - AS - - 48,71 48,71 - Jumlah 559,86 2.113,56 49,70 194,04 2.529,08 2.723,13 2.723,13

(19)

Bab II DESKRIPSI PROSES 2.4.2 Neraca Panas

Satuan : kJ/jam

T,reff : 25 o_{C = 298,15 K}

Basis : 1 jam operasi  Reaktor - 01

Tabel 2.7. Neraca Panas Reaktor - 01

Komponen Q in (kJ/jam) Q out (kJ/jam)

Arus fresh feed Arus 7 Arus 10 Arus 11 Arus 4

Air 111,99 12.220,50 - - 47.638,06 n-Butanol 8531,72 57,31 - 564.031,49 489.350,04 n-Butil Oleat - - - 267,04 433.735,24 Asam Palmitat 375,90 - 4.166,82 - 5.218,92 Asam Oleat 35.654,61 - 388. 796,04 - 98.219,66 Asam Sulfat 488,75 149,16 - - 5.975,81 Q Reaksi 850.516,46 - Q Pendingin - 774.230,04 Total 1.854.367,78 1.854.367,78  Dekanter - 01

Tabel 2.8 Neraca Panas Dekanter - 01 Komponen Q in (kJ/jam) Q out (kJ/jam)

Arus 4 Arus 5 Arus 6

Air 12.723,28 - 12.723,28 n-Butanol 126.693,45 126.095,98 597,47 n-Butil Oleat 112.683,70 112.683,70 - Asam Palmitat 1.352,59 1.352,59 - Asam Oleat 25.611,84 25.611,84 - Asam Sulfat 1.554,95 - 1.554,95 Jumlah 280.619,80 280.619,80

(20)

Bab II DESKRIPSI PROSES  Menara Distilasi - 01

Tabel 2.9 Neraca Panas Menara Distilasi - 01 Komponen Input (kJ/jam) Output (kJ/jam)

Q masuk arus 5 1.307.098,32 - Q keluar arus 9 - 1.155.956,36 Q keluar arus 10 - 404,844,28 Q kondenser - 3.150.753,70 Q reboiler 3.404.455,99 - Jumlah 4.711.554,32 4.711.554,32  Menara Distilasi - 02

Tabel 2.10 Neraca Panas Menara Distilasi - 02

Komponen Input Output

Q masuk arus 9 1.166.435,01 - Q keluar arus 11 - 564.298,53 Q keluar arus 12 - 1.309.789,34 Q kondenser - 293.974,69 Q reboiler 1.001.627,55 - Jumlah 2.168.062,56 2.168.062,56  Heat Exchanger – 01

Tabel 2.11 Neraca Panas Heat Exchanger - 01

Komponen Q in Q out

Q masuk arus 4 1.080.137,74 -

Q keluar arus 4 - 280.619,78

Q pendingin - 799.517.94

(21)

Bab II DESKRIPSI PROSES  Heat Exchanger – 02

Tabel 2.12 Neraca panas Heat Exchanger - 02

Komponen Q in Q out Q masuk arus 9 265.744,10 - Q keluar arus 9 - 1.307.098,32 Q pemanas 1.041.354,22 Jumlah 1.307.098,32 1.307.098,32  Heat Exchanger – 03

Tabel 2.13 Neraca panas Heat Exchanger - 03

Komponen Q in Q out

Q masuk arus 12 1.309.789,34 -

Q keluar arus 12 - 56.562,08

Q pendingin - 1.253.227,27

Jumlah 1.309.789,34 1.309.789,34  Neraca Panas Total

Tabel 2.14 Neraca panas Total

Input (kJ/jam) Output (kJ/jam) Arus Fresh Feed 45.162,96

Q reaksi 850.516,46 Q jaket 774.230,04 Qcd MD 1 3.150.753,70 Qrb MD 1 3.404.455,99 HE 01 (Pendingin) 799.517,94 Arus 8 13.448,73 HE 02 (Pemanas) 1.041.354,22 Qcd MD 2 293.974,69 Qrb MD 2 1.001.627,55 HE 03 (Pendingin) 1.253.227,27 Arus 12 56.562,08 Jumlah 6.343.117,18 6.343.117,18

(22)

2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses

2.5.1 Lay Out Pabrik

Menurut (Vilbrant, 1959), lay out atau tata letak pabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari seperangkat fasilitas-fasilitas dalam pabrik. Tata letak yang tepat sangat penting untuk mendapatkan efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja dari para karyawan serta keselamatan proses.

Pada prarancangan pabrik n-butil oleat ini, tata letak dari pabrik dapat dilihat pada gambar 2.4. Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik ini adalah :

1. Pabrik n-butil oleat merupakan pabrik baru (bukan pengembangan) sehingga penentuan lay out tidak dibatasi oleh bangunan yang ada.

2. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa mendatang.

3. Fakor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan ledakan, maka perencanaan lay out selalu diusahakan jauh dari sumber api, bahan panas, bahan yang mudah meledak dan jauh dari asap atau gas beracun.

4. Sistem konstruksi yang direncanakan adalah outdoor untuk menekan biaya bangunan dan gedung, dan juga iklim Indonesia memungkinkan konstruksi secara outdoor.

5. Lahan terbatas sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian pengaturan ruangan/lahan.

(23)

Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu : 1. Daerah administrasi/perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol.

Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang dijual. 2. Daerah proses

Merupakan daerah di mana alat proses diletakkan dan proses berlangsung. 3. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk

Merupakan daerah untuk tempat bahan baku dan produk. 4. Daerah gudang, bengkel dan garasi.

Merupakan daerah yang digunakan untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses. 5. Daerah utilitas

Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung proses berlangsung dipusatkan.

(24)

Bab II DESKRIPSI PROSES 15 15 14 6 5 4 3 2 1 1 7 8 9 12 11 10 13 16 17 18 SKALA 1 : 1000 Keterangan :

1. Pos Keamanan 8. Kantor dan Aula 15. Area produksi

2. Kantin 9. Klinik 16. IPAL

3. Musholla 10. Laboratorioum 17. Coal Storage

4. Garasi 11. Safety 18. Area perluasan

5. Area bongkat muat 12. Bengkel 19. Pintu keluar

6. Gudang 13. Utilitas

7 Parkir 14. Ruang kontrol

19

126 mm

135 mm

(25)

2.5.2 Lay Out Peralatan Proses

Menurut (Vilbrant, 1959), lay out peralatan proses adalah tempat di mana alat-alat yang digunakan dalam proses produksi. Tata letak peralatan proses pada prarancangan pabrik ini dapat dilihat pada Gambar 2.5. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out peralatan proses pabrik n-butil oleat ini, antara lain :

1. Aliran Bahan Baku dan Produk

Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan ekonomi yang besar serta menunjang kelancaran dan keamanan proses produksi.

2. Aliran Udara

Kelancaran aliran udara di dalam dan di sekitar peralatan proses. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan pekerja.

3. Cahaya

Penerangan sebuah pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat proses yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan tambahan.

4. Lalu Lintas Manusia

Dalam perancangan lay out peralatan perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dengan cepat dan mudah. Hal ini bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki. Keamanan pekerja selama menjalankan tugasnya juga diprioritaskan.

(26)

Bab II DESKRIPSI PROSES 5. Pertimbangan Ekonomi

Dalam menempatkan alat-alat proses diusahakan dapat menekan biaya operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik.

6. Jarak antar Alat Proses

Alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan operasi tinggi sebaiknya dipisahkan dengan alat proses lainnya, sehingga apabila terjadi ledakan atau kebakaran maka kerusakan dapat diminimalkan.

Tata letak alat-alat proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga : 1. Kelancaran proses produksi dapat terjamin.

2. Dapat mengefektifkan luas lahan yang tersedia.

3. Karyawan mendapat kepuasan kerja agar dapat meningkatkan produktivitas kerja disamping keamanan yang terjadi.

(27)

Bab II DESKRIPSI PROSES 30 mm T-02 T-01 T-03A T-03B DC -01 HE - 02 HE - 01 R-01 CD-01 CD-01 RB-01 RB-02 30 mm MD-02 MD-01 T-04C T-04B T-04A HE - 03 Skala 1:200 Keterangan Layout: T-01 : Tangki As Sulfat T-02 : Tangki N-Butanol T-03 : Tangki As Sulfat R-01 : Reaktor MD-01 : Menara Distilasi -01 MD-02 : Menara Distilasi -02 DC-01 : Dekanter CD-01 : Kond. Parsial -01 CD-02 : Kond. Parsial -02 RB-01 : Reboiler -01 RB-02 : Reboiler -02 HE-01 : HE double pipe HE-02 : HE double pipe HE-03 : HE double pipe

30 mm