PRARANCANGAN PABRIK ASETANILIDA DARI ANILIN DAN ASAM ASETAT DENGAN KAPASITAS 186.000 TON/TAHUN

PRARANCANGAN PABRIK ASETANILIDA DARI ANILIN DAN ASAM ASETAT DENGAN KAPASITAS 186.000 TON/TAHUN

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Disusun Oleh :

Meti Sonda (4518044003)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BOSOWA

MAKASSAR 2023

ii

iii

iv

v

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga penyusunan dapat menyelesaikan Skripsi Prarancangan Pabrik Kimia yang berjudul “Prarancangan Pabrik Asetanilida dari Anilin dan Asam Asetat dengan Kapasitas 186.000 Ton/Tahun”, dapat diselesaikan dengan baik dan lancar. Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terimakasih atas segala bantuan baik berupa bimbingan, dorongan, serta semangat yang sebesar-besarnya kepada :

1. Teristimewa, Orang Tua dan keluarga besar yang tak pernah lelah memberikan semangat dan motivasi.

2. Bapak Dr. H. Nasrullah, ST.,MT.,IAI selaku Dekan Teknik Universitas Bosowa, Sulawesi Selatan .

3. Bapak Dr. Ir. A. Zulfikar Syaiful, M.T Selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, Universitas Bosowa Makassar, Sulawesi Selatan.

4. BapakDr. Ir. A. Zulfikar Syaiful, M.T, selaku dosen pembimbing I 5. Ibu Hermawati,S.Si.,M.Eng, selaku dosen pembimbing II

6. Bapak Dr. Ridwan, S.T.,M.Si, Selaku dosen penguji I 7. Bapak M. Tang, S.T.,M.Pkim, Selaku dosen penguji II

8. Dosen Jurusan Teknik Kimia, Universitas Bosowa,Sulawesi Selatan.

9. Teman-teman seperjuangan atas dukungan yang telah diberikan.

10. Semua pihak yang telah membantu

Penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini masih ada kekurungan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun sehingga skripsi ini dapat bermanfaat bukan hanya semata untuk penulis namun untuk pembaca pula.

Makassar, 20 Februari, 2023

Penyusun

vi

DAFTAR ISI SAMPUL ... i

HALAMAN PERSETUJUAN ... ii

HALAMAN PENGESAHAN ... iii

SURAT PERNYATAAN ... iv

KATA PENGANTAR ... v

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... viii

ABSTRAK ... ix

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Penentuan Kapasitas ... 2

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik ... 3

1.4 Tinjauan Pustaka ... 5

BAB II URAIAN PROSES ... 12

2.1 Deskripsi Proses ... 12

2.2 Diagram Alir ... 14

BAB III SPESIFIKASI BAHAN BAKU ... 16

3.1 Spesifikasi Bahan Baku ... 16

3.2 Spesifikasi Produk ... 17

BAB IV NERACA MASSA ... 19

BAB V NERACA PANAS ... 22

BAB VI SPESIFIKASI ALAT ... 25

BAB VII UTILITAS ... 34

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... 54

BAB IX STRUKTUR ORGANISASI PERUSAHAAN ... 60

BAB X ANALISA EKONOMI ... 74

BAB XI KESIMPULAN ... 91

DAFTAR PUSTAKA ... 92

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ... 95

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ... 105

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT ... 134

LAMPIRAN D PERHITUNGAN UTILITAS ... 206

vii

DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Grafik Impor Asetanilida ... 2

Gambar 1.2 Peta Lokasi Pabrik ... 3

Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif Pabrik Asetanilida ... 14

Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif Pabrik Asetanilida ... 15

Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Asetanilida ... 58

Gambar 8.2 Tata Letak Peralatan Alat Proses ... 59

Gambar 9.1 Struktur Organisasi Perusahaan ... 73

Gambar 10.1 Grafik BEP dan SDP ... 90

viii

DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Kebutuhan Asetanilida di Indonesia ... 2

Tabel 1.2 Nilai pasar dan massa molar bahan baku pabrik asetanilida ... 8

Tabel 1.3 Seleksi Proses ... 9

Tabel 4.1 Neraca Massa Reaktor ... 20

Tabel 4.2 Neraca Massa Evaporator ... 20

Tabel 4.3 Neraca Massa Kristalizer ... 20

Tabel 4.5 Neraca Massa Rotary Dryer... 21

Tabel 5.1 Neraca Panas Heater Anilin ... 22

Tabel 5.2 Neraca Panas Heater Asam Asetat ... 22

Tabel 5.3 Neraca Panas Reaktor ... 22

Tabel 5.4 Neraca Panas Evaporator ... 23

Tabel 5.5 Neraca Panas Kriztalizer ... 23

Tabel 5.6 Neraca Panas Rotary Dryer ... 23

Tabel 5.7 Neraca Panas Heater Udara ... 24

Tabel 5.8 Neraca Panas Blow Box ... 24

Tabel 7.1 Kebutuhan Uap sebagai Media Pemanas ... 34

Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat ... 35

Tabel 7.3 Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan ... 37

Tabel 7.4 Karakteristik air Sungai Bengawan Solo ... 37

Tabel 7.5 Kebutuhan Daya pada Unit Proses ... 43

Tabel 7.6 Kebuthan Daya pada Unit Utilitas ... 44

Tabel 7.7 Spesifikasi Pompa Utiitas ... 49

Tabel 7.8 Spesifikasi Tangki Pelarutan ... 50

Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ... 57

Tabel 9.1 Jadwal Kerja Masing-Masing Regu... 68

Tabel 9.2 Jabatan dan Prasyarat ... 69

Tabel 9.3 Jumlah Karyawan ... 70

Tabel 9.4 Penggolongan Gaji... 71

Tabel 10.1 Biaya Operasi Untuk Kapasitas 60%, 80% dan 100% ... 75

Tabel 10.2 Defresiasi harga untuk menentukan Internal Rate of Return ... 76

Tabel 10.3 Penaksiran indeks harga dengan least square ... 77

Tabel 10.4 Harga Alat-alat Proses (Purchased Equipment Cost, PEC) ... 79

Tabel 10.5 Harga Peralatan Utilitas ... 80

Tabel 10.6 Harga Peralatan yang dibuat di Lokasi Pabrik ... 81

Tabel 10.7 Biaya Bahan Baku ... 85

Tabel 10.8 Biaya Utilitas ... 86

ix ABSTRAK

Prarancangan Pabrik Asetanilida dari Anilin dan Asam Asetat dengan Kapasitas 186.000 Ton/Tahun, didirikan di Desa Brangsi, Kecamatan Laren, Kabupaten Lamongan, Jawa Timur, Indonesia. Prarancangan pabrik pembuatan Asetanilida dari Anilin dan Asam Asetat dilakukan dengan reaksi asilasi amida face cair. Reaksi bersifat eksotermis dan dijalankan dalam reaktor Continous Stired Tank Reactor (CSTR), fase cair-cair, reversible serta kondisi operasi dijaga isothermal (150^oC) dan tekanan 2,5 atm dengan konversi reaksi mencapai 99,5%. Produk dalam keadaan panas dikristalisasi dengan menggunakan kristalizer untuk membentuk butiran (Kristal). Prarancangan pabrik Asetanilida memiliki utilitas yang terdiri dari steam dengan kapasitas 13.588,260 kg/jam, air yang diperoleh dari sungai bengawan solo diolah sebanyak 16.726,390 kg/jam, 121,430 KW/jam Listrik dari PLN dan bahan bakar solar dengan 607,871 liter/jam. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis dan staf. Pabrik ini didirikan di Desa Brangsi, Kecamatan Laren, Kabupaten Lamongan, Jawa Timur, Indonesia.

dengan luas tanah 12.632 m². Bahan baku Anilin diimpor dari Nanjing, China melalui Pelabuhan, sedangkan bahan baku Asam Asetat diperoleh dari PT. Indo Acidatama yang terletak di Surakarta. Kedua bahan baku didistribusian dengan truk tangki. Pabrik beroperasi secara kontinu selama 330 hari efektif dalam satu tahun dengan jumlah tenaga kerja sebanyak 95 orang.

Berdasarkan perhitungan evaluasi ekonomi untuk pendirian Pabrik Pembuatan Asetanilida dibutuhkan total capital investment Rp. 771.115.492.189,73 terdiri Fixed Capital Investment Rp. 655.448.168.361 dan Working Capital Investment sebesar Rp.

115.667.323.828 dan harga jual produksi sebesar Rp. 781.200.000.000,00 pertahun.

Hasil anilisa ekonomi prarancangan pabrik Pembuatan Asetanilida diperoleh Rate of Investment sebelum dan sesudah pajak sebesar 23,27% dan 18,61%, Pay Out Time sebelum dan sesudah pajak 4,30 tahun dan 5,37 tahun dan Break Event Point sebesar 49,75%, serta Shut Down Point sebesar 20,20%. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa pabrik ini menguntungkan dan layak untuk didirikan.

Kata Kunci : Asetanilida, Asam Asetat, Anilin, Prarancangan Pabrik

1

BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang

Dalam era industrialisasi, pertumbuhan sektor industri kimia di Indonesia berkembang pesat. Industri kimia sangat diperlukan karena hampir setiap kebutuhan manusia baik primer maupun sekunder dipasok dan dihasilkan dari proses sektor ini.

Maraknya industri kimia dewasa ini, secara otomatis akan meningkatkan kebutuhan baha-bahan penunjang guna menjamin keberlangsungan proses produksi. Bahan-bahan penunjang yang digunakan dalam industri kimia sangat beragam dan salah satunya yang paling banyak digunakan adalah asetanilida. Kebutuhan asetanilida di Indonesia masih mengandalkan impor, maka perlu dibangun pabrik asetanilida untuk mencakupi kebutuhan asetanilida dalam negeri.

Pendirian pabrik asetanilida di Indonesia dapat dilakukan karena didukung oleh beberapa alasan, antara lain:

a. Pabrik-pabrik industri kimia seperti, pabrik cat, pabrik karet dan pabrik farmasi semakin berkembang yang memungkinkan kebutuhan akan asetanilida semakin meningkat pula.

b. Indonesia sampai saat ini masih mengimpor asetanilida dari negara lain, dengan mendirikan pabrik asetanilida maka kebutuhan akan bahan ini dapat dipenuhi sehingga dapat menghemat devisa Negara.

c. Dapat membuka lapangan pekerjaan baru sehingga dapat menyerap tenaga kerja.

Negara-negara di dunia produsen asetanilida antara lain China, Jerman, Amerika Serikat, Korea, India dan Swiss. Sehubungan dengan hal tersebut sangat tepat jika diambil kebijakan untuk mengurangi ketergantungan terhadap negara lain dengan membangun industri-industri yang dapat mengganti peranan bahan impor, dan tidak menutup kemungkinan untuk diekspor.

2 I.2. Penentuan Kapasitas Pabrik

Tabel 1.1 Kebutuhan Asetanilida di Indonesia

Tahun ke- Tahun Kapasitas (ton)

1 2017 23,086

2 2018 37,237

3 2019 45,664

4 2020 62,441

5 2021 94,111

Sumber : Badan Pusat Statistik Indonesia, 2022

Gambar I.1 Grafik Impor Asetanilida Dari data diatas diperoleh persamaan regresi linear yaitu :

Y = b x + a

Dimana : y = kebutuhan (ton/tahun)

b = koefisien regresi (kemiringan)

x = tahun perencanaan berdirinya pabrik (2027) a = Koefisien

Sehingga, y = 16.725,40x - 33.716.074,80

y = 16.725,40x - 33.716.074,80 R² = 0,94

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000

2017 2018 2019 2020 2021

Kebutuhan Asetanilida (ton)

Tahun

Data Impor Asetanilida

Series1 Linear (Series1)

3

Maka didapatkan kapasitas pabrik yang akan beroperasi pada tahun 2027 ialah : y = 16.725,40x - 33.716.074,80

= 186.311 ton/tahun 186.000 ton/tahun I.3. Pemilihan Lokasi Pabrik

Pemilihan lokasi pabrik merupakan salah satu yang paling penting untuk kelangsungan operasi suatu pabrik yang akan didirikan. Lokasi pabrik sangat berpengaruh untuk suatu industri baik terhadap faktor produksi maupun distrib usi serta kemungkinan pengembangan dimasa yang akan datang. Pemilihan lokasi pabrik harus tepat berdasarkan perhitungan biaya produksi dan distribusi yang akan minimal serta pertimbangan sosiologi dan budaya masyarakat di sekitar lokasi pabrik ( Peters, 2004).

Berdasarkan berbagai faktor yang harus dipertimbangkan maka lokasi Pabrik Pembuatan Asetanilida dari Anilin dan Asam Asetat ini direncanakan berlokasi di Desa Brangsi, Kecamatan Laren, Kabupaten Lamongan, Jawa Timur, Indonesia.

Gambar 1.2 Peta Lokasi Pabrik

Pemilihan lokasi tersebut berdasarkan atas pertimbangan yang secara praktis menguntungkan dari segi ekonomis dan segi teknisnya. Banyak faktor yang harus dipertimbangkan dalam memilih lokasi pabrik. Pertimbangan-pertimbangan yang diambil untuk lokasi ini adalah sebagai berikut :

4 1. Sumber Bahan Baku

Lokasi pabrik didirikan berdekatan dengan sumber bahan baku utama berupa anilin dan asam asetat. Anilin dapat di impor dari Nanjing Linghao Chemical Tranding Co.Ltd, Provinsi Jiangsu, China atau Shreya Aniline Industries Pvt.Ltd, Mumbai, India. Sedangkan asam asetat dapat diperoleh dari PT. Indo Acidatama Chemical di daerah Surakarta. Ketersediaan bahan baku yang dekat dengan lokasi pabrik dapat mengurangi biaya transportasi dan meminimalisir tingkat kerusakan bahan baku.

2. Transportasi

Transportasi darat dan laut memadai, sehingga akan mempermudah pengangkutan bahan baku dan produk.

3. Pemasaran

Pabrik asetanilida dapat diharapkan industri-industri lain yang membutuhkan.

Industri-industri besar maupun menengah yang membutuhkan asetanilida tersebar di pulau jawa, kalimantan, sumatera, dan daerah lain, sebagai contohnya yaitu PT Konimex Pharma yang berada di Surakarta dan PT Bhakti Persada Saudara Pharma yang berada di Surabaya, Jawa Timur.

4. Utilitas

Pemenuhan kebutuhan air untuk utilitas, kebutuhan proses, pemadam kebakaran, dan rumah tangga pabrik asetanilida dapat diperoleh dari sungai yang ada di dekat pabrik yaitu Sungai Bengawan Solo. Sedangkan penyuplai utama seluruh kebutuhan listrik yaitu PLN dan jika terjadi gangguan pada PLN digunakan generator cadangan.

5. Tenaga Kerja

Agar suatu pabrik berjalan dengan baik disamping tersedianya alat-alat proses yang lengkap dan bahan baku yang dipergunakan diperlukan juga tenaga kerja guna menjalankan proses mulai dari pengolahan bahan baku sampai dengan diperolehnya produk akhir. Oleh karena itu pendirian pabrik dirancang tidak jauh (tetapi tidak terlalu dekat) dari lokasi pemukiman tenaga kerja tersebut, agar tidak susah dalam mencari tenaga kerja. Hal ini juga berdampak positif bagi negara Indonesia karena dapat memberikan lapangan kerja baru untuk Alumni Teknik

5

Sipil, Teknik Kimia dan Teknik Mesin dan mengurangi jumlah pengangguran yang ada di negara ini.

6. Iklim

Kabupaten lamongan provinsi jawa timur, musim hujan biasanya mendung, musim kering biasanya sebagaian berawan dan umumnya panas dan menyengat sepanjang tahun. Sepanjang tahun, biasanya bervariasi dari 24^oC hingga 34^oC dan jarang dibawah 22^oC atau diatas 36^oC.

7. Perluasan Pabrik

Perluasan pabrik haruslah memperhitungkan rencana perluasan pabrik tersebut dalam jangka waktu 10 atau 20 tahun kedepan (jangka panjang). Karena apabila suatu saat nanti akan memperluas area dari pabrik tidak kesulitan dalam mencari lahan perluasan. Lokasi pabrik yang berada di Desa Brangsi, Kecamatan Laren, Kabupaten Lamongan, Jawa Timur, Indonesia. termasuk bukan lokasi padat penduduk, sehingga masih memungkinkan untuk melakukan perluasan area pabrik, hal ini penting karena seiring berjalannya waktu pabrik akan membutuhkan area tambahan untuk melakukan penambahan unit produksi, kebutuhan utilitas, maupun tempat penyimpanan produk dan bahan baku.

8. Kemungkinan Perluasan dan Ekspansi

Dalam mendirikan suatu bangunan (pabrik) haruslah dilengkapi dengan surat- surat dari instansi yang terkait, baik itu pemda ataupun dari badan pertanahan setempat serta dari instansi lainnya yang terkait. Lahan yang akan didirikan pabrik harus bebas dari sengketa kasus-kasus yang lain, agar pendirian pabrik tidak mengalami kesulitan pada saat membangun maupun pada saat mendatang.

I.4 Tinjauan Pustaka I.4.1 Asetanilida

Asetanilida merupakan senyawa turunan asetil amina aromatis yang digolongkan sebagai amida primer, dimana satu atom hidrogen pada anilin digantikan dengan satu gugus asetil. Asetanilida berbentuk butiran berwarna putih (kristal) yang tidak larut dalam minyak paraffin dan larut dalam air ddengan bantuan kloral anhirat. Asetanilida atau sering disebut N-phenylacetamide mempunyai rumus molekul C6H5NHCOCH3 dan berat molekul 135,16 g/mol. (Wikipedia, 2020)

6

Asetanilida salah satu produk kimia yang memiliki beragam manfaat, baik sebagai bahan baku maupun bahan penunjang industri kimia, seperti :

1. Sebagai bahan tambahan dalam sintesis obat-obatan.

2. Sebagai bahan baku pembuatan sintesa penicillin.

3. Sebagai bahan pembantu pada industri cat, karet dan kapur barus.

4. Sebagai inhibitor hidrogen peroksida.

5. Stabilizer untuk pernis dari ester selulosa.

6. Sebagai inhibitor hidrogen peroksida.

Asetanilida pertama kali ditemukan oleh Friedel Kraft pada tahun 1872 dengan cara mereaksikan asethopenon dengan NH2OH sehingga terbentuk asethopenon oxime yang kemudian dengan bantuan katalis dapat diubah menjadi asetanilida. Pada tahun 1899 Beckmand menemukan asetanilida dari reaksi benzilsianida dan H2O dengan katalis HCl. Lalu pada tahun 1950 Weaker menemukan asetanilida dari anilin dan asam asetat.

I.4.2 Proses Pembuatan Asetanilda

1. Pembuatan Asetanilida dari Anilin dan Asam Asetat Anhidrid

Pada proses ini, asam asetat anhidrid direaksikan dengan anilin pada temperature 30-110^oC dan tekanan 1 atm dengan yield 65% dan konversi 90% menghasilkan asetanilida. Larutan benzene dalam 1,4 bagian asam asetat dan 1 bagian anilin direfluk di dalam kolom dengan dilengkapi jaket pendingin hingga anilin tidak bersisa. (Kirk Orthmer, 1981).

Reaksinya yaitu:

C₆H₅NH_{2 (l)} + (CH₂CO)₂O _(l) 2C₆H₅NHCOCH₃ (_s) + H₂O _(l) ...(1) (anilin) (asam asetat anhidrid) (asetanilida) (air)

Hasil reaksi kemudian disaring dan kristalnya dipisahkan dengan cara pendinginan, sedangkan filtrat di recycle kembali. Asam asetat anhidrid sebagai bahan baku dapat digantikan dengan asetil klorida. (Kirk-Orthmer,1981)

2. Pembuatan Asetanilida dari Anilin dan Asam Asetat

Pada proses ini, anilin dan asam asetat direaksikan dalam Continuous Stirred Tank Reaktor (CSTR) selama 6 jam dengan suhu 100-160^oC dan tekanan 2,5 atm. Konversi dapat mencapai 99% dan yield mencapai 90%. Produk dikristalisasi

7

dengan kritalizer membentuk Kristal (butiran) asetanilida. (Faith, and Keys., 1975) C₆H₅NH_{2 (l)} + CH₃COOH (l) C₆H₅NHCOCH_{3 (l)} + H₂O _(l) ...(2) (anilin) (asam asetat) (asetanilida) (air)

Metode ini merupakan metode yang masih banyak digunakan karena lebih ekonomis dibandingkan metode-metode pembuatan asetanilida yang lain.

3. Pembuatan Asetanilida dari Anilin dan Keten

Proses ini dilakukan dengan mereaksikan anilin dengan ketena (gas) dalam reaktor packed tube. Reaksi berlangsung pada temperatur antara 400-625^oC dan tekanan 2,5 atm membentuk asetanilida dengan konversi sebesar 90%. Reaksi antara anilin dengan ketena membentuk asetanilida adalah sebagai berikut :

C6H5NH2 (l) + H2C=C=O (g) C6H5NHCOCH3 (s) ...(3) (anilin) (ketena) (asetanilida)

(Kirk & Orthmer, 1981) Kandungan air dalam asetanilida dihilangkan dengan proses pengeringan menggunakan Spray Dryer sehingga diperoleh asetanilida serbuk dengan kandungan air hingga 4%.

Sebagaimana telah dicatat, mengingat bahwa tujuannya adalah untuk memproduksi produk tertentu, sering ada sejumlah jalur reaksi alternatif untuk produk tersebut. Jalur reaksi yang menggunakan bahan baku termurah dan menghasilkan produk sampingan dengan jumlah terkecil harus dipilih.

Jalur reaksi yang menghasilkan produk sampingan yang tidak diinginkan dalam jumlah besar harus dihindari, karena dapat menimbulkan masalah lingkungan yang signifikan. (Robin Smith, 2005)

Mengingat bahwa tujuannya adalah untuk memproduksi asetanilida, terdapat tiga reaksi yang dapat dipilih yaitu :

 Reaksi 1, Pembuatan Asetanilida Menggunakan Anilin dan Asam Asetat Anhidrid:

C6H5NH2(l) + (CH2CO)2O (l) 2C6H5NHCOCH3(s) + H2O (l) ...(4)

 Reaksi 2, Pembuatan Asetanilida Menggunakan Anilin dan Asam Asetat:

C₆H₅NH_2(l) + CH₃COOH _(l) C₆H₅NHCOCH_3(s) + H₂O _(l) ...(5)

8

 Reaksi 3, Pembuatan Asetanilida Menggunakan Anilin dan Ketena:

C6H5NH2 (l) + H2C=C=O (g) C6H5NHCOCH3(s) ...(6) Nilai pasar dan massa molar dari bahan yang terlibat diberikan pada Tabel 1.2

Tabel 1.2 Nilai pasar dan massa molar bahan baku pabrik asetanilida

Bahan Molar Mass

(kg/kmol)

Harga ($/kg) Harga ($/ton)

Asetanilida 135,16 4 4.000

Asam Asetat 60,052 0,6 600

Anilin 93,12 0,88 880

Ketena 42 20,43 20.430

Asam asetat anhidrid 60,052 0,58 580

Sumber : www.alibaba.com

Keputusan dapat dibuat berdasarkan potensi ekonomi dari proses tersebut. Pada tahap ini, dalam hal memilih yang terbaik bisa dilakukan dengan mendefinisikan potensi ekonomi (EP) :

EP = (nilai produk) – (biaya bahan baku)

(Robin Smith, 2005) Dengan persamaan tersebut dapat diketahui nilai EP pada tiap reaksi :

 Reaksi 1 :

EP = (135,16 x 14) – ((60,052 x 0,58) + (93,12 x 0,88)) = 423,864 $/kmol

 Reaksi 2 :

EP = (135,16 x 14) – ((60,052 x 0,6) + (93,12 x 0,88)) = 422,663 $/kmol

 Reaksi 3 :

EP = (135,16 x 14) – ((693,12 x 0,88) + (42 x 20,43)) = -399,366 $/kmol

Dari hasil tersebut dapat dilihat bahwa reaksi 1 dan 2 menunjukkan hasil positif, sehingga proses tersebut layak dipilih sedangkan reaksi 3 menunjukkan hasil negative sehingga tidak layak untuk dipilih

9 Kinetika Reaksi:

Reaksi: C₆H₅NH_2(l) + CH₃COOH_(l) C₆H₅NHCOCH_3(s) + H₂O_(l) a + b c + d Persamaan Laju Reaksi

Reaksi dianggap berorde 2 masing-masing terhadap a dan b (-ra) = k . Ca . Cb

(-ra) = k . Ca0² (1-X) . (M-X)

Dengan: (-ra) = laju reaksi C6H5NHCOCH3, kmol/m³.jam Ca = konsentrasi C6H5NH2, kmol/m³

Cb = konsentrasi CH3COOH, kmol/m³

Ca = ^m

v total

M = Cb0/Ca

X = konversi reaktor

k = konstanta laju reaksi, m³/kmol.jam

(Kirk.,and Othmer, 1981) Tabel 1.3. Seleksi Proses

Parameter yang Ditinjau

Jenis Proses yang Ditinjau Asetanilida dari

anilin dan asam asetat anhidrid

Asetanilida dari anilin dan asam

asetat

Asetanilida dari anilin dan

ketena Sumber bahan

baku

Asam asetat anhidrat (impor), anilin

(local)

Asam asetat (local), anilin

(local)

Ketene ( impor), anilin (local)

Reaktor - CSTR Packed Tube

Temperature 30-110^oC 100-160^oC 400-625^oC

Tekanan 1 atm 2,5 atm 2,5 atm

Konversi 90% 99% 90%

Yield 65% 90% -

Nilai EP 423,864 $/kmol 422,663 $/kmol -399,366 $/kmol

10

Adapun kelebihan dan kekurangan masing-masing reaksi sebagai berikut : 1. Asetanilida dari anilin dan asam asetat

Kelebihan :

 Reaksi terjadi pada kondisi operasi yang rendah sehingga biaya operasionalnya rendah

 Konversi cukup tinggi yaitu mencapai 90%

 Nilai EP (Economic Potential) bernilai positif sehingga pendirian pabrik asetanilida layak didirikan dan memberikan keuntungan

Kekurangan:

 Bahan baku impor sehingga lebih mahal dan sulit didapatkan

 Yield rendah

2. Asetanilida dari anilin dan asam asetat Kelebihan:

 Konversi reaksi tinggi dibandingkan proses lainnya yaitu dapat mencapai 99%.

 Proses dan penanganannya lebih mudah karena kondisi operasinya rendah sehingga membutuhkan biaya operasional yang lebih rendah.

 Bahan baku lebih murah dan lebih mudah diperoleh karena diproduksi di dalam negeri.

 Nilai EP (Economic Potential) bernilai positif sehingga pendirian pabrik asetanilida layak didirikan dan memberikan keuntungan.

Kekurangan:

 Penggunaan CSTR memerlukan pengaduk 3. Asetanilida dari anilin dan ketene

Kelebihan:

 Konversi cukup tinggi yaitu mencapai 90%

Kekurangan:

 Bahan baku impor sehingga lebih mahal dan sulit didapatkan

 Nilai EP (Economic Potential) bernilai negative sehingga pendirian pabrik asetanilida tidak layak didirikan dan memberikan kerugian.

11

 Reaksi terjadi pada kondisi operasi yang tinggi sehingga biaya operasionalnya mahal.

Berdasarkan beberapa proses yang dapat digunakan untuk membuat asetanlida di atas, maka dipilih proses menggunakan anilin dan asam asetat dengan mempertimbangkan kelebihan serta meminimalisir kekurangganya.

12

BAB II URAIAN PROSES 2.1 Tahap Persiapan Bahan Baku

Bahan baku asetanilida adalah asam asetat dan anilin dengan fasa cair. Masing- masing bahan baku disimpan di dalam tangki penyimpanan, terdapat dua tangki penyimpanan (T-01 dan T-02) untuk memenuhi kebutuhan produksi. Pada temperatur 30^oC dan tekanan 1 atm bahan baku diumpankan ke reaktor. Sebelum memasuki reaktor (R-01) asam asetat dan anilin masing-masing dialirkan melalui pompa sentrifugal (P-01 dan P-02) untuk menaikkan tekanan hingga 2,5 atm sesuai dengan kondisi operasi pembentukan asetanilida dan dipanaskan pada heater (HE-01 dan HE-02) hingga suhu mencapai 150^oC.

2.2 Tahap Reaksi

Bahan baku yang telah dipanaskan disesuaikan kondisi operasinya diumpankan ke reaktor (R-01). Tipe reaktor yang digunakan adalah tipe continues stirred tank reactor (CSTR) karena reaksi berlangsung pada fasa cair, reaktor dilengkapi dengan pengaduk dan jaket pendingin.

Adapun fungsi dari pengaduk adalah untuk membuat seluruh umpan yang masuk dapat bercampur dengan sempurna. Faktor tumbukan dipengaruhi oleh sifat pencampuran pereaksi. Jika pereaksi-pereaksi tidak saling melarutkan atau tidak dapat bercampur dengan sempurna maka pengaduk sangat dibutuhkan. Sedangkan jaket pendingin yang digunakan pada reaktor ini adalah sebagai penyerap panas, dan juga sebagai penstabil suhu reaktor karena reaksi antara asam asetat dan anilin bersifat eksotermis.

Reaktor (R-01) beroperasi pada suhu 150^oC dan tekanan 2,5 atm (untuk mempertahankan fasa cair) serta berlangsung selama 8 jam. Dalam Reaktor (R-01) ini asam asetat akan terkonversi menjadi asetanilida sebanyak 99,5%. Produk keluaran R- 01 yang terdiri dari asetanilida selanjutnya diumpankan ke evaporator.

2.3 Tahap Pemisahan dan Kristalisasi

Dari R-01, anilin, asam asetat, asetanilida dan air dialirkan ke evaporator (E-01) untuk mendapatkan konsentrasi asetanilida yang lebih baik dengan cara menguapkan reaktan yang tersisa (anilin dan asam asetat) juga untuk mengurangi kandungan air pada

13

asetanilida. Kondisi operasi dari evaporator (E-01) adalah 225^oC dan tekanan 2,5 atm, disesuaikan dengan kondisi bahan baku dan air, agar dapat menguap tanpa mempengaruhi produk asetanilida.

Setelah melalui proses evaporasi, asetanilida, asam asetat, anilin dan air dialirkan menuju pompa sentrifugal (P-04) untuk mengembalikan tekanan menjadi 1 atm dan selanjutnya ke kristalizer untuk dikristalkan. Pembentukan butir-butir kristal asetanilida terjadi pada temperatur 60^oC, yang merupakan temperatur terendah untuk pembentukan kristal asetanilida. Keluaran kristalizer akan berbetuk magma yang merupakan kombinasi antara kristal asetanilida yang telah terbentuk dan kandungan larutan induk yang tersisa.

2.4 Tahap Pemisahan dan Pemurnian

Setelah kristal asetanilida dipisahkan dari kadar air yang terkandung dalam produk masih cukup tinggi, sehingga kandungan air tersebut harus dikurangi dengan bantuan rotary dryer (RD-01). Media pemanas yang digunakan adalah udara panas dengan temperatur 100^oC. Selanjutnya produk dialirkan menuju blow box (BB-01) untuk menurunkan panas produk dengan cara mengalirkan udara pendingin hingga panas produk menurun menjadi 30^oC. Ketika produk sudah memenuhi spesifikasi yang diinginkan maka, produk dapat disimpan didalam silo (S-01). Untuk kemudian dapat dikemas, disimpan dalam gudang dan siap dipasarkan.

14

2.5 Diagram Kualitatif Diagram Alir Kualitatif

Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif Pabrik Asetanilida Tangki

Anilin

Tangki Asam Asetat

Heater

Heater

Reaktor Evaporator

Kristalizer

Rotary Dryer

Blow

Box Silo

C₆H₅NH_2(l) H₂O_(l)

CH3COOH(l)

H₂O_(l)

C₆H₅NHCOCH_3(l) C6H5NH2 (l)

CH₃COOH_(l) H₂O_(l)

C6H5NHCOCH3(g)

C₆H₅NH_{2 (g)} CH₃COOH_(g)

H₂O_(g)

C₆H₅NHCOCH_3(s) C₆H₅NH_{2 (I)} CH₃COOH_(I)

H₂O_(I) C₆H₅NHCOCH_3(l)

C₆H₅NHCOCH_3(s) C6H5NH2 (I)

CH₃COOH_(I) H₂O_(I) C₆H₅NHCOCH_3(l)

C6H5NHCOCH3(s)

C₆H₅NH_{2 (I)} CH₃COOH_(I)

H₂O_(I) C₆H₅NHCOCH_3(l) C₆H₅NHCOCH_3(I)

C₆H₅NH_{2 (I)} CH₃COOH_(I)

H₂O_(I)

C₆H₅NH_2(l) H₂O_(l)

CH₃COOH_(l) H₂O_(l)

15

2.6 Diagram Kuantitatif Diagram Alir Kualitatif

Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif Pabrik Asetanilida Tangki

Anilin

Tangki Asam Asetat

Heater

Heater

Reaktor Evaporator

Kristalize r

Rotary Dryer

Blow Box Silo

C6H5NH2(l) 17.569,072 H₂O_(l) 177,465

CH₃COOH_(l) 17.569,072 H2O(l) 177,465

C6H5NHCOCH3(l) 25.375,975

C₆H₅NH_{2 (l)} 87,845

CH3COOH(l) 6.290,861 H₂O_(l) 3.738,394

C₆H₅NHCOCH_3(g) 1.268,799

C6H5NH2 (g) 83,453

CH3COOH(g) 5.976,318 H2O(g) 3.551,474

C₆H₅NHCOCH_3(s) 23.142,889

C6H5NH2 (I) 4,392

CH₃COOH_(I) 314,543

H2O(I) 186,920

C₆H₅NHCOCH_3(l) 964,287

C₆H₅NHCOCH_3(s) 23.142,889 C6H5NH2 (I) 4,392

CH₃COOH_(I) 314,543

H2O(I) 3,738

C₆H₅NHCOCH_3(l) 19,286

C₆H₅NHCOCH_3(s) 23.142,889 C6H5NH2 (I) 4,392

CH3COOH(I) 314,543

H2O(I) 3,738

C₆H₅NHCOCH_3(l) 19,286 C₆H₅NHCOCH_3(I) 24.107,176

C6H5NH2 (I) 4,392

CH3COOH(I) 314,543 H2O(I) 186,920

C6H5NH2(l) 17.569,072 H₂O_(l) 177,465

CH3COOH(l) 17.569,072 H₂O_(l) 177,465

16

BAB III SPESIFIKASI BAHAN 3.1 Spesifikasi Bahan Baku

a. Anilin

Sifat – sifat fisis:

Rumus Molekul : C₆H₅NH₂ Berat Molekul : 93,12 g/gmol

Titik Didih Normal : 184,4^oC (1 atm) ; 221,793^oC (2,5 atm)

Wujud : Cair

Warna : Jernih (tidak berwarna) Spesifik Graviti : 1,024 g/cm3

(Priyatmono, 2010) Sifat – sifat kimia :

1. Halogenasi senyawa anilin dengan brom dalam larutan sangat encer menghasilkan endapan 2, 4, 6 tribromo anilin.

2. Pemanasan anilin hipoklorid dengan senyawa anilin sedikit berlebih pada tekanan sampai 6 atm menghasilkan senyawa dipenilamin.

3. Hidrogenasi katalitik pada fase cair pada suhu 135 – 170^oC dan tekana 50–500 atm menghasilkan 80% sikloheksamin (C6H11NH2). Sedangkan hidrogenasi anilin pada fase uap dengan menggunakan katalis nikel menghasilkan 95% sikloheksamin.

C₆H₅NH₂ + 3H₂ →C₆H₁₁NH₂

4. Nitrasi anilin dengan asam nitrat pada suhu -20^oC menghasilkan mononitroanilin, dan nitrasi anilin dengan nitrogen oksida cair pada suhu 0^oC menghasilkan 2, 4 dinitrophenol.

(Priyatmono, 2010) b. Asam Asetat

Sifat – sifat fisis:

Rumus Molekul : CH3COOH Berat Molekul : 60,53 g/gmol

Titik Didih Normal : 117,9^oC (1 atm) ; 151,606^oC (2,5 atm) Titik Leleh : 16,7^oC (1 atm)

17 Berat Jenis : 1,051 gr/ml

Wujud : Cair

Warna : Jernih (tidak berwarna)

(Priyatmono, 2010) Sifat – sifat kimia:

1. Dengan alkohol menghasilkan proses esterifikasi

 R-OH + CH3COOH → CH3COOR + H2O 2. Pembentukan garam keasaman

 2CH₃COOH + Zn → (CH₃COO)₂Zn²⁺ + H 3. Konversi ke klorida – klorida asam

 3CH3COOH + PCl3 → 3CH3COOCl + H3PO3

4. Pembentukan ester

 CH3COOH + CH3CH2OH → ^H+ CH3COOC2H5 + H2O

(Priyatmono, 2010)

3.2 Spesifikasi Produk a. Asetanilida

Sifat – sifat fisis:

Rumus Molekul : C₆H₅NHCOCH₃ Berat Molekul : 135,16 g/gmol

Titik Didih Normal : 305^oC (1 atm) ; 415,212^oC (2,5 atm) Berat Jenis : 1,21 gr/ml

Titik Kristalisasi : 113-60^oC (1 atm)

Wujud : Padat

Warna : Putih

(Priyatmono, 2010) Sifat – sifat kimia:

1. Pirolisa dari asetanilida menghasilkan N–diphenil urea, anilin, benzen dan asam hidrosianik.

18

2. Asetanilida merupakan bahan ringan yang stabil dibawah kondisi biasa, hydrolisa dengan alkali cair atau dengan larutan asam mineral cair dalam kedaan panas akan kembali ke bentuk semula.

3. Adisi sodium dlam larutan panas Asetanilida didalam xilena menghasilkan C6H5NH2.

C6H5NHCOCH3 + HOH → C6H5NH2 + CH3COOH

(Priyatmono, 2010) b. Air

Rumus Molekul : H2O Berat Molekul : 18

Wujud : Cairan bening tak berwarna Titik didih : 100^oC (1 atm)

Titik leleh : 0^oC (1 atm)

Viskositas : 0.85 cp (pada 30^oC)

Densitas : 0.995647 g/cm³ (pada 30^oC)

(Priyatmono, 2010)

19

BAB IV NERACA MASSA

Prarancangan pabrik pembuatan Asetanilida dilaksanakan untuk kapasitas produksi dengan basis sebesar 186.000 ton/tahun dengan ketentuan sebagai berikut:

Basis perhitungan = 100 kg/jam Kapasitas produksi = 186.000 ton/tahun 1 tahun operasi = 330 hari/tahun 1 hari kerja = 24 jam

Maka kapasitas produk Asetanilida tiap jam:

= ^186.000

1 Tahun

x

^{1000 kg}_{1 Ton}

x

_{330 Hari}^{1 Tahun}

x

_{24 Jam}^{1 Hari}

= 23.484,848 kg/jam

Perhitungan neraca massa dilakukan dengan alur mundur, dimana perhitungan dimulai dari alur produk sampai ke alur bahan baku untuk menghasilkan Asetanilida 186.000 ton/tahun, maka diperlukan Asetanilida sebanyak 23.484,848 kg/jam kapasitas produksi.

Faktor pengali (FP) = Kapasitas Produk Asetanilida Asetanilida yang dihasilkan

= 23.484,848 kg/jam 132,335 kg/jam

= 177,465 kg/jam

20 4.1 Reaktor

Tabel 4.1 Neraca Massa Reaktor

Komponen Masuk (Kg/Jam) Keluar (Kg/Jam)

Arus 3 Arus 4 Arus 5

C₆H₅NHCOCH_3(l) - - 25.375,975

C₆H₅NH_2(l) 17.569,072 - 87,845

CH3COOH (l) - 17.569,072 6.290,861

H2O(l) 177,465 177,465 3.738,394

TOTAL 17.746,538 17.746,538

35.493,076 35.493,076

4.2 Evaporator

Tabel 4.2 Neraca Massa Evaporator

Komponen Masuk (Kg/Jam) Keluar (Kg/Jam)

Arus 5 Arus 6 Arus 7

C₆H₅NHCOCH_3(l) 25.375,975 1.268,799 24.107,176

C₆H₅NH_2(l) 87,845 83,453 4,392

CH3COOH (l) 6.290,861 5.976,318 314,543

H2O (l) 3.738,394 3.551,474 186,920

TOTAL 35.493,076 10.880,045 24.613,031

35.493,076 4.3 Kristalizer

Tabel 4.3 Neraca Massa Kristalizer

Komponen Masuk (Kg/Jam) Keluar (Kg/Jam)

Arus 7 Arus 8

C6H5NHCOCH3(s) - 23.142,889

C₆H₅NH_2(l) 4,392 4,392

CH3COOH (l) 314,543 314,543

H₂O _(l) 186,920 186,920

C6H5NHCOCH3(l) 24.107,176 964,287

TOTAL 24.613,031 24.613,031

21 4.4 Rotary Dryer

Tabel 4.5 Neraca Massa Rotary Dryer

Komponen Masuk (Kg/Jam) Keluar (Kg/Jam)

Arus 8 Arus 9 Arus 10

C6H5NHCOCH3(s) 23.142,889 - 23.142,889

C6H5NH2(l) 4,392 - 4,392

CH₃COOH_(l) 314,543 - 314,543

H2O(l) 186,920 0,183,181 3,738

C₆H₅NHCOCH_3(l) 964,287 945,001 19,286

TOTAL 24.613,031 1.128,183 23.484,848

24.613,031

22

BAB V NERACA PANAS 5.1 Heater Anilin

Tabel 5.1 Neraca Panas Heater Anilin

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam) C₆H₅NH_2(l) 199.230,828 7.588.923,460

H2O(l) 3.014,741 115.234,744

Q steam 12.252.628,100 4.750.715,466 Total 12.454.873,670 12.454.873,670

5.2 Heater Asam Asetat

Tabel 5.2 Neraca Panas Heater Asam Asetat Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam) CH₃COOH_(l) 138.901,568 6.623.084,235 H2O(l) 3.014,741 115.234,744 Q steam 10.773.688,345 4.177.285,675 Total 10.915.604,654 10.915.604,654

5.3 Reaktor

Tabel 5.3 Neraca Panas Reaktor

Q Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 14.442.477,183 -

Produk - 8.808.242,800

r x ∆Hr - 24.705.836,072

Air Pendingin 19.071.601,689 -

Total 33.514.078,872 33.514.078,872

23 5.4 Evaporator

Tabel 5.4 Neraca Panas Evaporator

Q Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 8.808.242,800 -

Produk - 1.545.854,147

Uap - 9.570.127,156

Steam 3.769.153,682 1.461.415,179 Total 12.577.396,482 12.577.396,482

5.5 Kriztalizer

Tabel 5.5 Neraca Panas Kriztalizer

Q Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 9.570.127,156 -

Produk - 919.272,248

Panas kristalizer 1.959.549,213 -

Air Pendingin - 10.611.809,151

Total 11.531.081,399 11.531.081,399

5.6 Rotary Dryer

Tabel 5.6 Neraca Panas Rotary Dryer

Q Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 919.272,248 -

Produk - 1.960.152,232

Uap Air - 79.794,118

Steam 1.120.674,102 -

Total 2.039.946,350 2.039.946,350

24 5.7 Heater Udara

Tabel 5.7 Neraca Panas Heater Udara

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

Umpan 19.136,351 -

Produk - 1.120.674,102

Steam 1.799.105,516 697.567,765 Total 1.818.241,867 1.818.241,867

5.8 Blow Box

Tabel 5.8 Neraca Panas Blow Box

Q Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Umpan 1.960.152,232 -

Produk - 106.835,375

Udara Pendingin - 1.853.316,857

Total 1.960.152,232 1.960.152,232

25

BAB VI SPESIFIKASI ALAT A. Tangki C6H5NH2 (T-01)

Fungsi : Menyimpan C₆H₅NH₂ sebelum masuk reaktor

Jenis : Tangki silinder tegak dengan flat bottomed dan elliptical

dished head

Bahan konstruksi : Stainless steel SA – 167 tipe 316

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : P = 1 atm ; T = 30^oC Spesifikasi tangki :

Volume tangki : 3.467,333 m³

Diameter : 73 ft

Tinggi : 91 ft

Tebal shell : 0,021 m

Bentuk head : elliptical dished head

Tebal head : 0,011 m

B. Tangki CH₃COOH (T-02)

Fungsi : Menyimpan CH3COOH sebelum masuk reaktor

Jenis : Tangki silinder tegak dengan flat bottomed dan elliptical

dished head

Bahan konstruksi : Stainless steel SA – 167 tipe 316

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : P = 1 atm ; T = 30^oC Spesifikasi tangki :

Volume tangki : 3.378,056 m³

Diameter : 72 ft

Tinggi : 90 ft

Tebal shell : 0,019 m

Bentuk head : elliptical dished head

Tebal head : 0,010 m

Jumlah : 1

26 C. Pompa Anilin (P-01)

Fungsi : Memompa anilin dari tangki penyimpanan ke heater dan reaktor juga untuk menaikkan tekanan dari 1 atm menjadi 2,5 atm.

Jenis Pompa : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 unit

Daya motor : 2 hp

D. Pompa Asam Asetat (P-02)

Fungsi : Memompa asam asetat dari tangki penyimpanan ke heater dan reactor juga untuk menaikkan tekanan dari 1 atm menjadi 2,5 atm.

Jenis Pompa : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 unit

Daya motor : 2 hp E. Heater Anilin (HE-01)

Fungsi : Menaikkan suhu temperatur anilin dari 30^oC menjadi 150^oC

Bentuk : Double pipe heat exchanger

Bahan Konstruksi : Stainless Steel (austenitic) AISI tipe 316

Jumlah : 1

Dimensi pipa : Annulus

IPS : 2 in

Sch. No. : 40

OD : 2,38 in

ID : 2,067 in

a’ : 0,622 ft²/ft Inner pipe

IPS : 1 ¼ in

Sch. No. : 40

27

OD : 1,66 in

ID : 1,38 in

Jumlah hairpin : 4 buah Panjang 1 pipa : 20 ft F. Heater Asam Asetat (HE-02)

Fungsi : Menaikkan suhu temperatur asam asetat dari 30°C menjadi 150°C

Bentuk : Double pipe heat exchanger

Bahan Konstruksi : Stainless Steel (austenitic) AISI tipe 316

Jumlah : 1 unit

Dimensi pipa : Annulus

IPS : 2 in Sch. No. : 40

OD : 2,38 in

ID : 2,067 in

a’ : 0,622 ft²/ft Inner pipe

IPS : 1 ¼ in

Sch. No. : 40

OD : 1,66 in

ID : 1,38 in

Jumlah hairpin : 4 buah Panjang 1 pipa : 20 ft G. Reaktor (R-130)

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi pembentukan asetanilida Jenis : Reaktor tangki berpengaduk

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C

Kapasitas : 329,165 m³

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

- Temperatur : 150°C

28 - Tekanan : 2,5 atm Spesifikasi :

Silinder

- Diameter : 7,110 m - Tinggi : 7,110 m - Tebal : 3/16 in Tutup

- Diameter : 7,110 m - Tinggi : 1,777 m - Tebal : 3/16 in Jaket pendingin

- Diameter : 7,373 m - Tinggi : 7,110 m - Tebal : 3/16 in Pengaduk

- Jenis : Six Blade Open Turbin - Baffle : 4 buah

Daya motor : 32 hp H. Pompa Reaktor (P-03)

Fungsi : Memompa campuran dari reaktor ke evaporator Jenis Pompa : Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 unit

Daya motor : 3 hp

I. Evaporator (E-01)

Fungsi : Mengurangi kandungan anilin dan asam asetat

dalam larutan asetanilida dengan cara memekatkan produk pada suhu 225^oC

Jenis : Long Tube Vertikal Evaporator

Jumlah : 1 unit

Diameter luar tube (OD) : 0,75 in

29

Jenis tube : 16 BWG

Pitch (PT) : 1 in triangular pitch Panjang tube : 9,84 ft = 3 m Temperatur umpan masuk : 150^oC Temperatur umpan keluar : 250^oC Temperatur steam masuk : 250^oC Temperature steam keluar : 250^oC

Tekanan : 2,5 atm

J. Pompa Evaporator (P-04)

Fungsi : Memompa campuran dari evaporator ke kristalizer dan menurunkan tekanan dari 2.5 atm menjadi 1 atm.

Jenis : Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 unit

Daya motor : 2 Hp

K. Kriztalizer (K-01)

Fungsi : Tempat terbentuknya kristal asetanilida.

Tipe : Continous Stired Tank Crystallizer (CSTC) Kondisi operasi : Temperatur = 60^oC

Tekanan = 2,5 atm

Kondisi fisik : Silinder

- Diameter : 0,389 m

- Tinggi : 0,389 m

- Tebal : 1/4 in Tutup

- Diameter : 0,389 m - Tinggi : 0,097 m - Tebal : 1/4 in

Pengaduk : six blade open turbine (turbin datar enam daun) Diameter pengaduk (Da) = 0,117 m

30

Lebar daun pengaduk (W) = 0,039 m Tinggi pengaduk dari dasar (C) = 0,117 m Panjang daun pengaduk (L) = 0,024 m Lebar baffle (J) = 0,023 m

Daya motor : 0,25 Hp

L. Pompa Kriztalizer (P-05)

Fungsi : Memompa campuran dari kristalizer ke sentrifuse

Jenis : Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 unit

Daya motor : 3 Hp

M. Rotary Dryer (RD-01)

Fungsi : Mengurangi kadar air didalam asetanilida dengan cara pengeringan pada suhu 100^oC.

Jenis : Steam Tube Dryer

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : T =100^oC ; P = 1 atm

Volume : 24,484 m³

Luas permukaan : 31,704 ft²

Panjang : 4,572 m

Diameter : 0,965 m

Putaran : 6 rpm

Tube steam OD : 114 mm Jumlah tube steam : 14 N. Blower (B-01)

Fungsi : Mengalirkan udara pemanas ke Rotary Dryer.

Jenis : Centrifugal Blower

Bahan kontruksi : Carbon Steel SA-285 Grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur = 30^oC

Tekanan = 1 atm

31 Daya motor : 0,5 Hp

O. Heater Udara (HE-03)

Fungsi : Menaikkan suhu udara dari 30°C menjadi 100°C Bentuk : Double pipe heat exchanger

Bahan Konstruksi : Stainless Steel (austenitic) AISI tipe 316

Jumlah : 1 unit

Dimensi pipa : Annulus

IPS : 2 in

Sch. No. : 40

OD : 2,38 in

ID : 2,067 in

a’ : 0,622 ft²/ft Inner pipe

IPS : 1 ¼ in

Sch. No. : 40

OD : 1,66 in

ID : 1,38 in

Jumlah hairpin : 2 buah Panjang 1 pipa : 20 ft

P. Screw Conveyor Rotary Dryer (SC-01)

Fungsi : Mengangkut bahan asetanilida padat menuju blow box Jenis : Horizontal Screw Conveyor

Bahan konstruksi : Carbon Steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur = 100^oC

Tekanan = 1 atm

Jarak angkut : 10 m

Daya motor : 7 Hp

32 Q. Blower (B-02)

Fungsi : Mengalirkan udara pendingin ke blow box.

Jenis : Centrifugal Blower

Bahan kontruksi : Carbon Steel SA-285 Grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur = 30^oC

Tekanan = 1 atm

Daya motor : 9 Hp

R. Blow Box (BB-01)

Fungsi : Untuk menurunkan temperatur padatan asetanilida dengan cara mengontakkannya dengan udara pendingin yang berasal dari blower.

Bentuk : Box vertical dengan tutup datar bagian atas Bahan kontruksi : Carbon Steel SA-285 Grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur = 30^oC

Tekanan = 1 atm

Dimensi

• Tinggi box = 2,181 m • Panjang box = 3,271 m • Lebar box = 3,271 m S. Bucket Elevator (BE-01)

Fungsi : Mengangkut produk asetanilida ke silo Jenis : Centrifugal-discharge spaced buckets

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur = 30^oC

Tekanan = 1 atm

Jarak angkut : 5 m

Daya motor : 28 Hp

33 T. Silo (S-01)

Fungsi : Menampung produk asetanilida

Jenis : Tangki Silinder Vertikal dengan Conical Bottom Head

Jumlah : 1

Kondisi operasi : Temperatur = 30^oC

Tekanan = 1 atm

Tinggi silo : 15,731 m Diameter silo : 5,244 m Tebal shell : 1,841 in

34

BAB VII UTILITAS

Utilitas merupakan unit penunjang utama dalam memperlancar jalannya proses produksi suatu pabrik . Oleh karena itu, segala sarana dan prasarana harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin kelangsungan operasi suatu pabrik.

Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan asetanilida adalah sebagai berikut :

1. Kebutuhan uap (steam) 2. Kebutuhan air

4. Kebutuhan listrik 5. Kebutuhan bahan bakar 6. Unit pengolahan limbah 7.1 Kebutuhan Uap (Steam)

Total kebutuhan steam pada pabrik pembuatan asetanilida adalah sebesar kg/jam, 10.452,508 untuk menyuplai stea lima alat yaitu : heater anilin, heater asam asetat, evaporator, rotary dryer dan heater udara. Rincian kebutuhan uap pada pabrik pembuatan asetanilida dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 7.1 Kebutuhan Uap sebagai Media Pemanas

No Nama Alat Jumlah Uap (kg/jam)

1 Heater Anilin 4.375,314

2 Heater Asam Asetat 3.847,196

3 Evaporator 1.345,934

4 Rotary Dryer 241,618

5 Heater Udara 642,446

Total 10.452,508

Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 20% dan faktor kebocoran sebesar 10% (Perry, 1997)

Jadi total steam yang dibutuhkan :

= (1+(0,2 + 0,1) x 10.452,508 kg/jam

= 13.588,260 kg/jam

35 Total steam yang berubah menjadi kondensat :

= 10.452,508 kg/jam

Diperkirakan 80% kondensat yang dihasilkan dapat digunakan kembali, sehingga kondensat yang digunakan kembali :

= 80% x 10.452,508 kg/jam

= 8.362,006 kg/jam 7.2 Kebutuhan Air

Dalam proses produksi, air memegang peranan yang sangat penting, baik untuk kebutuhan proses, kebutuhan domestik maupun kebutuhan laboratorium dan pengolahan limbah. Kebutuhan air pada pabrik pembuatan asetanilida adalah sebagai berikut : 1. Kebutuhan air untuk ketel

Air untuk umpan ketel uap

= 20% x Total steam yang berubah menjadi kondensat

= 20% x 10.452,508 kg/jam

= 2.090,502 kg/jam 2. Kebutuhan air pendingin

Kebutuhan air pendingin pada keseluruhan pabrik pembuatan asetanilida ditunjukkan pada tabel berikut.

Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat

No Nama Alat Jumlah Air Pendingin (kg/jam)

1 Reaktor 15.674,317

2 Kristalizer 8.721,494

Total 24.395,811

Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara pendingin air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi, maka air tambahan yang diperlukan adalah jumlah air yang hilang karena penguapan, drift loss, dan blowdown. (Perry, 1997)

Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan:

W_c = 0,00085 W_c (T₂-T₁) (Pers, 12-10, Perry, 1997)

36 Dimana :

W_c = jumlah air pendingin yang diperlukan

T₁ = temperatur air pendingin masuk = 20^oC = 68^oF T₂ = temperatur air pendingin keluar = 50^oC = 122^oF Maka :

W_c = 0,00085 x 24.395,811 x (122-86) = 11.197,677 kg/jam

Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1-0,2% dari air pendingin yang masuk ke menara air (Perry, 1997). Ditetapkan drift loss 0,2%, maka:

Wd = 0,002 x 24.395,811 = 48,792 kg/jam

Air yang hilang karena blowdown bergantung pada jumlah siklus air pendingin, biasanya antara 3-5 siklus (Perry, 1997). Ditetapkan 5 siklus,

maka:

Wb = ^Wc

S-1

= ^11.197,677

5-1

= 2.799,419 kg/jam

Sehingga total air tambahan yang diperlukan:

= Wc + Wd + Wb

= 11.197,677 + 48,792 + 2.799,419

= 14.045,888 kg/jam

3. Air untuk berbagai kebutuhan

Menurut standar WHO, kebutuhan air untuk satu orang ± = 145 - 150 L/hari. Dalam perhitungan kebutuhan air domestik digunakan jumlah karyawan

= 95 orang.

Kebutuhan air domestik = 95 orang x 150 L/hari x 1 orang

= 14.250 L/hari

37

Tabel 7.3 Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan

No. Kebutuhan Jumlah air (kg/jam)

1 Kantor 150

2 Laboratorium 150

3 Kantin dan tempat ibadah 190

4 Poliklinik 100

Total 590

Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan awal adalah:

= air untuk ketel + air tambahan yang diperlukan + air untuk berbagai kebutuhan

= 2.090,502 + 14.045,888 + 590

= 16.726,390 kg/jam

Sumber air bagi pabrik pembuatan asetanilida ini diperoleh dari Sungai Bengawan Solo, Kecamatan Laren, Kabupaten Lamongan. Kualitas air Sungai Bengawan Solo dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

Tabel 7.4 Karakteristik air Sungai Bengawan Solo

Parameter Satuan Kadar

Suhu ^oC 28-32,2

PH mg/L 6,89

Oksigen Terlarut mg/L 5,824

COD mg/L 36,85

Ca mg/L 93,5

Fe mg/L 2,193

Zn mg/L 1,954

Cu mg/L 0,526

Pb mg/L 0,089

Cl mg/L 13,29

NH3 mg/L 1,75

CO2 mg/L 5,215

SO4 mg/L 18,5

NO3 mg/L 0,515

PO4 mg/L 0,28

Sumber : Astuti (2015); Wibowo, Dkk (2014);Mulyani (2013)