PRA RANCANGAN PABRIK POLYURETHANE DARI METHYLENE DIPHENIL DIISOCYANATE (MDI) DAN POLY TETERAMETHYLENE ETER GLYCOL (POLYOL) DENGAN PROSES ONE SHOT KAPASITAS 60.000 TON/TAHUN

(1)

i

PRA RANCANGAN PABRIK POLYURETHANE

DARI METHYLENE DIPHENIL DIISOCYANATE (MDI) DAN POLY TETERAMETHYLENE ETER GLYCOL (POLYOL)

DENGAN PROSES ONE SHOT KAPASITAS 60.000 TON/TAHUN

MAKALAH SKRIPSI

UNIVERSITAS JAYABAYA Oleh

MUHAMMAD ARIYANDRA MURTIN 2018710450209

GYMNASTIAR IQMALIA MOHAMAD 2018710450250

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

JAKARTA

NOVEMBER 2019

(2)

ii

PRA RANCANGAN PABRIK POLYURETHANE

DARI METHYLENE DIPHENIL DIISOCYANATE (MDI) DAN POLY TETERAMETHYLENE ETER GLYCOL (POLYOL)

DENGAN PROSES ONE SHOT KAPASITAS 60.000 TON/TAHUN

MAKALAH SKRIPSI

UNIVERSITAS JAYABAYA

Diajukan sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik OLEH:

MUHAMMAD ARIYANDRA MURTIN 2018710450209

GYMNASTIAR IQMALIA MOHAMAD 2018710450250

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

JAKARTA NOVEMBER 2019

(3)

iii

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar.

Nama : MUHAMMAD ARIYANDRA MURTIN No. Pokok : 2018710450209

Tanda Tangan : ……….

Nama : GYMNASTIAR IQMALIA MOHAMAD No. Pokok : 2018710450250

Tanda Tangan : ……….

Tanggal : ……….

(4)

iv

HALAMAN PENGESAHAN

Proposal ini diajukan oleh :

Nama : Muhammad Ariyandra Murtin

No. Pokok : 2018710450209

Nama : Gymnastiar Iqmalia Mohamad

No. Pokok : 2018710450250 Program Studi : Teknik Kimia

Judul Skripsi : Pra Rancangan Pabrik Polyurethane dari Methylene Diphenyl Diisocyanate (MDI) dan Poly Tetramethylene Eter Glycol (Polyol) dengan Proses One Shot Kapasitas 60.000 Ton/Tahun.

Telah diperiksa oleh dosen pembimbing sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk mendaftar Seminar Skripsi Tugas Akhir pada Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik Industri, Universitas Jayabaya.

Disetujui di : Jakarta Tanggal : 2 November 2019

Pembimbing I

(Ir. Neneng Ratnawati, M.Si)

Pembimbing II

(Rinette Visca, S.T., M.Si)

(5)

v PRAKATA

Puji Syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, atas segala anugerah, rahmat dan hidayah-Nya yang telah diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan proposal tugas akhir ini. Proposal tugas akhir ini berjudul “Pra Rancangan Pabrik Polyurethane dari Methylene Diphenyl Diisocyanate (MDI) dan Poly Tetramethylene Eter Glycol (Polyol) dengan Proses One Shot Kapasitas 60.000 Ton/ Tahun”.

Penulisan proposal tugas akhir ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat dalam pengajuan pembuatan tugas akhir, Penulis menyadari dalam penyusunan proposal skripsi ini tidak akan selesai tanpa bantuan dari berbagai pihak. Karena itu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ibu Ir. Neneng Ratnawati, M.Si selaku Pembimbing I dan Ibu Rinette Visca, S.T., M.Si selaku Pembimbing II.

2. Seluruh Dosen dan Staff Tata Usaha Program Studi Teknik Kimia Universitas Jayabaya.

3. Seluruh keluarga atas doa dan dukungan yang telah diberikan kepada penulis.

4. Teman-teman seperjuangan “Teknik Kimia 2018” yang telah berjuang bersama dalam menggapai mimpi dan cita-cita.

5. Semua pihak yang telah membantu kelancaran proses penyusunan proposal ini, yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Penulis berharap agar tulisan ini dapat bermanfaat khususnya bagi penulis dan bagi pembaca pada umumnya.

Jakarta, November 2019

Penulis

(6)

vi ABSTRAK

Polyurethane merupakan senyawa polimer yang memiliki wujud padatan semi liquid. Ployurethane banyak digunakan sebagai bahan baku dalam industri pembuatan plastik. Kebutuhan polyurethane di Indonesia masih dicukupi dengan mengimpor dari luar negeri, hal ini disebabkan belum banyaknya pabrik polyurethane di dalam negeri. Dengan didirikan pabrik polyurethane diharapkan dapat memacu perkembangan industri polyurethane dan mengurangi impor polyurethane di Indonesia. Untuk memenuhi kebutuhan di dalam negeri maka dirancang pabrik polyurathane dengan kapasitas produksi 60.000 ton/tahun yang direncanakan akan didirikan di Krakatau Industrial Estate Cilegon (PT. KIEC) pada tahun 2024. Pemilihan lokasi tersebut didasarkan pertimbangan penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja, dan ketersediaan sarana-sarana pendukung lain.

Produksi polyurathane dilakukan menggunakan Batch Reactor dengan bantuan katalis Dimetilsikloheksilamin dengan bahan baku Methylene Diphenyl Diisocyanate (MDI) dan Poly tetramethylene Eter Glycol (Polyol). Polyurathane dibuat dengan proses One Shot. Kelebihan proses One Shot dibandingkan proses lainnya yakni dapat menghasilkan faktor konversi sebesar 80%, kemurnian produk poliuretan sebesar 99,9% dan dengan menggunakan peralatan utama yang lebih sedikit.

Kata kunci : Polyurathane, Dimetilsikloheksilamin, MDI, Polyol.

(7)

vii DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN...... iv

PRAKATA... v

ABSTRAK... vi

DAFTAR ISI... vii

DAFTAR GAMBAR... ix

DAFTAR TABEL... x

BAB I... 1

PENDAHULUAN... 1

1.1 Latar Belakang... 1

1.2 Maksud dan Tujuan Prarancangan Pabrik... 2

1.3 Penentuan Kapasitas... 2

1.4 Pemilihan Lokasi Pabrik... 6

BAB II... 9

TINJAUAN PUSTAKA... 9

2.1 Bahan Baku Pembuatan Polyurethane... 9

2.1.1 Bahan Baku Methyelene Dyphenyl Diisocyanate... 9

2.1.2 Bahan Baku Poly Tetramethylene Ether Glycol... 10

2.1.3 Bahan Pembantu Katalis DCA... 11

2.1.4 Surfaktan... 12

2.1.5 Produk Rigid Polyurethane... 12

2.2 Kegunaan Produk... 13

(8)

viii

2.3 Macam-macam Proses Pembuatan Polyurethane... 13

2.3.1 One Shot Process... 13

2.3.2 Double Mixer Process... 14

2.4 Pemilihan Proses... 15

BAB III... 17

RANCANGAN PABRIK... 17

3.1 Deskripsi Proses... 17

3.1.1 Persiapan Bahan Baku... 17

3.1.2 Tahap Pencampuran Bahan... 18

3.1.3 Tahap Reaksi di Dalam Reaktor... 18

3.1.4 Tahap Pemisahan Produk... 19

3.1.5 Tahap Penyimpanan Produk... 20

3.2 Blok Diagram dan Flowsheet... 21

3.3 Neraca Massa dan Neraca Panas... 22

3.3.1 Neraca Massa... 22

3.3.2 Neraca Massa Alat... 23

3.3.3 Neraca Panas... 28

DAFTAR PUSTAKA... 34

(9)

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Official Map of KIEC... 8

Gambar 2. Diagram Alir Proses Secara One Shoot Process... 14

Gambar 3. Diagram Alir Proses Secara Double Mixer Process...15

Gambar 4. Blok Diagram Alir Proses………..21

(10)

x

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Kapasitas Produksi Pabrik Polyurethane di Indonesia... 3 Tabel 2. Data Kebutuhan Polyurethane... 3 Tabel 3. Perhitungan Persamaan Kebutuhan Polyurethane di Indonesia... 4 Tabel 4. Proyeksi Kebutuhan Polyurethane Dalam Negeri dari Tahun 2019 –

2030... 5 Tabel 5. Perbandingan Proses Pembuatan Polyurethane... 16

(11)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pembangunan industri nasional diarahkan guna meningkatkan daya saing agar mampu menerobos pasar internasional dan mempertahankan pasar dalam negeri. Perkembangan yang pesat dalam pembangunan industri yang dialami oleh bangsa Indonesia, berpengaruh pada pembangunan di sub sektor industri. Dari krisis ekonomi yang terjadi industri poliuretan termasuk salah satu industri yang cepat pulih dari keterpurukan seiring dengan perekonomian yang mulai membaik.

Kondisi ini tentunya ikut mendorong kinerja industri pemakai produk poliuretan seperti industri kasur busa, furniture, otomotif dan lain–lain.

Poliuretan ditemukan pada tahun 1967 oleh Prof. Otto Bayer sebagai pembentuk serat yang didesain untuk menandingi serat nylon. Tetapi penelitian lebih lanjut poliuretan bukan saja digunakan sebagai serat tetapi dapat juga digunakan untuk membuat busa (foam), bahan elastomer (karet/plastik), lem, pelapis (coating), dan lain-lain. Aplikasi poliuretan paling banyak (sekitar 70%) adalah sebagai bahan busa, kemudian di ikuti dengan elastomer, lem dan pelapis.

Pembuatan busa dari poliuretan dengan menggunakan agen pengembang (blowing agent) akan menghasilkan gas pada saat terjadi reaksi sehingga poliuretan dapat membentuk busa. Poliuretan terdapat dua macam yaitu busa lunak (flexible foam) seperti pada kasur busa, alas kursi dan jok mobil dan juga jenis busa kaku (rigid foam) , seperti pada isolasi dinding, isolasi lemari es dan isolasi kedap suara.

Busa poliuretan bersifat ulet dan tidak mudah putus. Dalam aplikasi sebagai isolasi dinding, poliuretan juga dibuat tahan api dengan penambahan senyawa halogen. ( Duraposita,1998 ).

Jenis poliuretan ini dibedakan menjadi dua yaitu fleksibel dan rigid. Jenis PU fleksibel adalah polimer yang mempunyai densitas rendah dan mempunyai sifat lunak dan lentur, sedangkan PU jenis rigid adalah polimer yang mempunyai densitas tinggi dan mempuyai sifat keras dan kuat. ( Kirk & Othmer, 1992).

(12)

2 1.2 Tujuan Pendirian Pabrik

Kebutuhan akan bahan kimia dari tahun ke tahun semakin meningkat sejalan dengan berkembangnya industri di Indonesia, demikian pula dengan kebutuhan polyurethane. Adapun tujuan pra rancangan pabrik polyurethane dari Methylene Diphenyl Diisocyanate (MDI) dan Poly tetramethylene Eter Glycol (Polyol) adalah sebagai berikut :

1) Bahan–bahan yang terbuat dari plastik semakin banyak digunakan sebagai pengganti bahan konvensional sehingga kebutuhan akan rigid polyurethane sebagai bahan baku pun meningkat.

2) Keberadaan industri rigid polyurethane akan mengurangi kebutuhan impor yang setiap tahun cenderung meningkat sehingga dapat menghemat devisa negara dan mengurangi ketergantungan terhadap negara lain.

3) Keberadaan industri rigid polyurethane membuka peluang bagi pengembangan industri–industri dengan bahan baku rigid polyurethane sehingga tercipta diversifikasi produk yang memiliki nilai ekonomi yang lebih tinggi.

4) Pendirian pabrik rigid polyurethane akan menciptakan lapangan kerja dalam rangka turut mengurangi jumlah pengangguran.

5) Pendirian pabrik rigid polyurethane akan menarik minat investor yang menanamkan modalnya pada industri polimer yang memang menjanjikan keuntungan yang cukup besar.

1.3 Penentuan Kapasitas Prarancangan Pabrik

Penentuan kapasitas rancangan pabrik polyurethane didasarkan pada pertimbangan-pertimbangan, yaitu :

1) Kapasitas pabrik polyurethane yang sudah berjalan.

2) Kebutuhan polyurethane di Indonesia.

3) Ketersediaan bahan baku.

1) Kapasitas pabrik polyurethane yang sudah berjalan

Data kapasitas produksi dan lokasi beberapa produsen Polyurethane di beberapa industri di Indonesia dapat dilihat pada Tabel 1.

(13)

3

Tabel 1. Kapasitas Produksi Pabrik Polyurethane di Indonesia Nama Perusahaan Lokasi Kapasitas (ton/tahun)

PT. Serim Indonesia Tangerang 10500

PT. Desa Windu Agung Jakarta 4000

PT. IRC Inoac Indonesia Tangerang 3200

PT. Seminco Semarang 2510

PT. Positive Foam Industry Surabaya 4000 (Sumber : www.foamextechnicalproduct.com)

2) Kebutuhan Polyurethane di Indonesia

Kebutuhan Polyurethane di Indonesia berdasarkan data kebutuhan dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Data Kebutuhan Polyurethane Tahun Kebutuhan (kg) Kebutuhan (ton)

2014 32479159 3247,92

2015 34815180 3481,52

2016 39904117 3990,41

2017 39520931 3952,09

2018 45622956 4562,30

Jumlah 192342343 19234,23

(Sumber : Badan Pusat Statistik, 2018)

3) Ketersediaan bahan baku

Bahan baku yang digunakan dapat diperoleh dari dalam maupun luar negeri.

Bahan baku tersebut adalah Methylene Diphenyl Diisocyanate (MDI), diperoleh dari Zhejiang Xianglong Cina yang kapasitas produksinya 25.000 ton/tahun. Bahan baku lainnya polyol dapat diperoleh dari PT. Bayer Material Science Indonesia, Cilegon, Banten yang kapasitas produksinya 35.000 ton/tahun.

(14)

4

Selain pertimbangan di atas, perencanaan kapasitas produksi juga dilihat berdasarkan perhitungan proyeksi kebutuhan polyurethae di tahun pembangunan pabrik. Berdasarkan data kebutuhan polyurethane pada Tabel 2 kita dapat menentukan jumlah kebutuhan polyurethane di indonesia pada tahun 2024 dengan metoda Least Square Analysis:

y = a + b𝑥 (Henseler, J., dkk, 2010)

Metode Least Square Time (Σx = 0) : a = ^Σy

n …….……….(1) (Henseler, J., dkk, 2010) b = ^𝛴^𝑥^𝑦

Σ𝑥² ………. (2) (Henseler, J., dkk, 2010) Tabel 3. Perhitungan Persamaan Kebutuhan Polyurethane di Indonesia

Tahun Kebutuhan (kg) (y) x x² Xy

2014 32479159 -2 4 -64958318

2015 34815180 -1 1 -34815180

2016 39904117 0 0 0

2017 39520931 1 1 39520931

2018 45622956 2 4 91245912

Jumlah 192342343 0 10 30993345

Dari perhitungan Tabel 3 diperoleh data sebagai berikut : a =∑ y

n b =∑ 𝑥𝑦

∑ x² a =^192342343

5 = 38468468,6 a = 38468468,6

b = ^30993345

10 =3099334,5 b = 3099334,5

Dari persamaan y = a + b (𝑥 – 𝑥̅ ) maka dapat diketahui proyeksi kebutuhan polyurethane di Indonesia tahun 2019 sebagai berikut :

Y = 38468468,6 + 3099334,5 x

Pada tahun 2019 nilai x (periode waktu) adalah 3 Y = 38468468,6 + (3099334,5 x 3) = 47766472,1 kg

Dengan menggunakan cara yang sama, maka data proyeksi kebutuhan polyurethane pada tahun 2020-2029 bisa dilihat pada Tabel 1.4 berikut :

(15)

5

Tabel 4. Proyeksi Kebutuhan Polyurethane Dalam Negeri dari Tahun 2019 – 2030

Tahun Number Data kebutuhan (Kg) Data kebutuhan (Ton)

2019 3 47766472,1 47766,4721

2020 4 50865806,6 50865,8066

2021 5 53965141,1 53965,1411

2022 6 57064475,6 57064,4756

2023 7 60163810,1 60163,8101

2024 8 63263144,6 63263,1446

2025 9 66362479,1 66362,4791

2026 10 69461813,6 69461,8136

2027 11 72561148,1 72561,1481

2028 12 75660482,6 75660,4826

2029 13 78759817,1 78759,8171

2030 14 81859151,6 81859,1516

Berdasarkan pertimbangan dan perhitungan proyeksi kebutuhan polyurethane di atas, dapat disimpulkan bahwa prarancangan pabrik polyurethane direncanakan dengan kapasitas produksi 10.000 ton/tahun pada tahun 2024 dengan pertimbangan:

1) Berdasarkan perhitungan pada Tabel 4 diperoleh bahwa prediksi total kebutuhan polyurethane di Indonesia tahun 2024 sebesar 63263,15 ton/tahun, maka perancangan pabrik polyurathane ini mampu memenuhi pasar Indonesia dan untuk kebutuhan export.

2) Kapasitas pabrik yang ingin didirikan paling tidak sama dengan atau lebih besar dari kapasitas minimum pabrik yang telah beroperasi. Dilihat dari data Tabel 1 maka dipilih kapasitas perancangan pabrik dengan kapasitas melebihi kapasitas maksimum pabrik yang telah beroperasi, yaitu sebesar 60.000 ton/tahun.

3) Disesuaikan dengan ketersediaan bahan yang digunakan yaitu Methylene Diphenyl Diisocyanate (MDI), diperoleh dari Zhejiang Xianglong Cina yang kapasitas produksinya 25.000 ton/tahun. Bahan baku lainnya polyol dapat diperoleh dari PT. Bayer Material Science Indonesia, Cilegon, Banten yang kapasitas produksinya 35.000 ton/tahun, sehingga ada kerjasama antar industri di Indonesia.

(16)

6 1.4 Pemilihan Lokasi Pabrik

Pemilihan lokasi merupakan hal yang penting dalam perancangan suatu pabrik, karena berhubungan langsung dengan nilai ekonomis dari pabrik yang akan didirikan. Kriteria yang harus dipertimbangkan dalam menentukan lokasi pabrik agar pabrik yang dirancang bisa mendatangkan keuntungan yang besar antara lain, penyediaan bahan baku, pemasaran produk, fasilitas transportasi, dan tenaga kerja.

Alasan pemilihan lokasi untuk lokasi pendirian pabrik polyurethane yang sesuai dengan studi kelayakan antara lain:

1. Penyedia Bahan Baku

Bahan baku polyol (Poly tetramethylene ether glycol) diperoleh dari PT. Bayer Material Science Indonesia, Ciwadan, Cilegon, Banten. Bahan baku lainnya Methylene Diphenyl Diisocyanate (MDI), katalis dan surfaktan diimport dari Cina, Korea dan Jepang.

2. Pemasaran Produk

Daerah kawasan industri Krakatau Industrial Estate Cilegon (PT. KIEC), propinsi Banten berdekatan dengan kawasan Jakarta yang merupakan area industri yang potensial sebagai daerah pemasaran. Kawasan Ibu Kota Jakarta memiliki beberapa industri seperti industri furniture, industri otomotif dan industri elektronik yang menggunakan poliuretan. PT Astra Honda Motor, Tbk menggunakan poliuretan sebagai bahan baku pembuatan body-body motor,dash board dll. PT. Sanyo menggunakan poliuretan untuk bahan baku cashing electronik dan industri-industri lain yang memakai bahan poliuretan dalam produknya.

3. Transportasi

Daerah kawasan industri Krakatau Industrial Estate Cilegon (PT. KIEC), propinsi Banten dekat dengan pelabuhan untuk keperluan tranportasi impor serta jalan raya dan jalan tol yang memadai sehingga memudahkan pengangkutan bahan baku dan produk.

(17)

7 4. Tenaga Kerja

Menurut data Statistik Provinsi Banten dan Jawa Barat termasuk ke dalam provinsi dengan kepadatan penduduk yang tinggi di Indonesia. Berdasarkan data Badan Statistik 2017, jumlah penduduk Provinsi Banten sebanyak 10,08 juta jiwa dan Provinsi Jawa Barat sebanyak 46.5 juta jiwa. Prarancangan pabrik polyurethane ini akan merekrut orang-orang sekitar maupun orang luar provinsi atau luar pulau sebagai tenaga kerja.

5. Ketersediaan Utilitas

Kebutuhan air untuk pabrik ini dapat dipenuhi dari sungai, bendungan, ataupun air laut yang terletak di sekitar pabrik. Sedangkan untuk kebutuhan listrik dipasok dari PT. Indonesia Power Cilegon.

Dari pertimbangan dan analisa maka ditetapkan lokasi pabrik Polyurethane berdiri di Krakatau Industrial Estate Cilegon (KIEC), Banten. Adapun yang menjadi bahan pertimbangan pemilihan lokasi pabrik Polyurathane di Cilegon anatara lain sebagai berikut :

 Untuk menekan biaya penyediaan dan pengiriman bahan baku, maka pabrik polyurathane didirikan berdekatan dengan pabrik penyedia polyol (Poly tetramethylene ether glycol) diperoleh dari PT. Bayer Material Science Indonesia, Ciwadan, Cilegon, Banten yang mempunyai kapasitas produksi polyol terbesar di Indonesia. Pemasokan air sebagai bahan tambahan yaitu bersumber dari air laut.

 Cilegon adalah daerah kawasan industri yang besar dan terus berkembang.

Produk polyurethane ini akan dengan mudah di pasarkan ke perusahaan/pabrik-pabrik penghasil elektronik dan otomotif.

 Untuk tenaga kerja dengan kualitas tertentu dapat dengan mudah diperoleh meski tidak dari daerah setempat, sedangkan untuk tenaga buruh diambil dari daerah setempat atau dari para pendatang pencari kerja.

 Krakatau Industrial Estate Cilegon (KIEC) merupakan lokasi industri yang strategis dengan infrastruktur yang modern dan fasilitas yang lengkap, seperti rumah sakit dan perumahan. Faktor – faktor seperti iklim, karakter

(18)

8

tempat atau lingkungan, kebijaksanaan pemerintah, dan sarana komunikasi bukanlah merupakan suatu kendala karena semua itu telah dipertimbangkan pada kawasan tersebut sebagai kawasan industri. Berikut adalah gambar peta wilayah Krakatau Industrial Estate Cilegon (KIEC).

Gambar 1. Official Map of KIEC

(19)

9

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bahan Baku Pembuatan Polyurethane

Polyurethane adalah bahan kimia murni yang berasal dari monomer- monomer urethane. Bahan baku pembuatan polyurethane adalah Methylene Diphenyl Diisocyanate (MDI) dan Poly tetramethylene Eter Glycol (Polyol).

Berikut keterangan mengenai bahan baku tersebut :

2.1.1 Bahan Baku Methylene Diphenyl diisocyanate ( MDI )

a. Sifat fisis

- Rumus molekul : C15H10N2O2

- Bentuk : Cairan ( pada suhu ruangan ).

- Warna : Jernih kekuningan.

- Bau : Tidak berbau, bau tajam/pedas (pada temperatur tinggi).

- Berat molekul (gr/mol) : 250,25 gr/mol.

- Kemurnian (%) : 99, 99 % berat MDI ; 0,01 % berat H2O - Boiling point (760 mmHg) : 156 ⁰C (1 atm).

- Spesific gravity (25⁰C ) : 1,23 (pd 25 ⁰C).

- Densitas : 1,183 (gram/cm³).

(www.chemicalland21.com)

a. Sifat Kimia

- Reaksi dengan alkohol membentuk urethane.

R-N=C=O + R’OH → R- NH-CO-O-R’

(20)

10 - Reaksi dengan amine membentuk urea.

R-N=C=O + R’NH2 → R- NH-CO-NH-R’

- Reaksi dengan asam karboksilat menjadi amida.

R-N=C=O + R’COOH → R-NH-CO-O-CO-R’ → R-NH-CO-R’ + CO2

- Reaksi dengan air membentuk asam karbamat

R-N=C=O + H2O → R-NH-COH → R- NH –CO-NH-R - Bereaksi dengan polyol membentuk urethane

R-N=C=O + R”OH → R- NH-CO-O-R”

(Sen, 2001) 2.1.2 Bahan Baku Poly tetramethylene ether glycol (Polyol)

a. Sifat Fisis

- Rumus molekul : H[OCH2CH2CH2CH2]n OH

- Wujud : Cairan (pada suhu ruangan)

- Berat Molekul (gr/mol) : 1244, 82

- Water content : Maks 0,05 % ; 99,95 % Polyol - Density (gr/ml ) : 2,621

- Flash point (ÔC) : > 160 - Boiling point (ÔC) : > 140 - Melting Point (ÔC) : 24

- Viskositas ( at 40^oC ) : 310 cps (www.chemicalland21.com)

b. Sifat Kimia - Anhidrasi

Polyol bisa kehilangan satu atau dua molekul air dengan adanya panas terutama dengan adanya katalis.

(21)

11 - Oksidasi

Polyol bisa teroksidasi oleh beberapa oksidator seperti permanganate, kromat, dan asam nitrat yang menyebabkan degradasi polyol menjadi karbon dioksida.

- Reduksi

Polyol asiklis bisa direduksi oleh asam hidrat pekat dengan tekanan hidrogenasi yang besar dan adanya katalis (hydrogen). Produk utama yang dihasilkan adalah alkyl iodide dan alkene tanpa penambahan rantai karbon.

- Pembentukan asetal

Seperti alkohol pada umumnya, polyol bereaksi dengan aldehid dan keton menghasilkan asetal dan ketal.

- Esterifikasi

Ester dengan asam organik bisa dibuat dengan mereaksikan asam anhidrat atau asam klorida.

- Esterifikasi

Eter dari polyol dibuat dari reaksi metal atau etil sulfat dengan alkyl atau aralkil klorida.

( www.chemicalland21.com ) 2.1.3 Bahan Pembantu Katalis DCA (2,3 Dimethylcyclohexylamine)

Sifat Fisis

- Rumus molekul : C6H11N(CH3)2

- Bentuk : Cairan

- Warna : Kuning sangat jernih.

- Berat Molekul (gr/mol) : 127,23 - Densitas (pada 20 ôC, gr/cm³) : 0,835 - Flash Point (ôC) : 40 - Boiling Point (pada 1 atm, ôC) : 154 ÔC

- Kelarutan : Agak sukar larut - Kemurnian (%) : ± 99.9 % berat DCA

- Impuritas : Air, maks. 0.1

(22)

12

(www.chemicalland21.com) 2.1.4 Surfaktan (Dimethylsiloxane)

Sifat Fisis

- Rumus molekul : [(CH3)2SiO]4

- Berat Molekul (gr/mol) : 296,61 - Melting point (⁰C)

- Kemurnian

: 17, 4 : 99,9 %

- Wujud : Cairan

- Boiling point (⁰C) : 160^OC - Density (gr/cc) : 0,996

(www.chemicalland21.com) 2.1.5 Produk Rigid Polyurethane Foam ( PU Foam )

a. Sifat Fisis

- Wujud : Padatan

- Warna : Kuning Jernih

- Ukuran butiran : 10 mm

- Densitas (kg/m³) : ±1500 - Tensile strength (Kpa) : 42- 64 - Elongation at break (%) : 80 - Tear strength (N/m) : 200-300 - Specific grafity (g/cm³) : 1, 05

- Kemurnian (%) : 99.9 % berat poliuretan ; 0,01 % H2O - Identation hardness at 40 % (N) :150-300

(Clemitson, 2008) b. Sifat Kimia

- Terbakar sempurna menjadi CO2

- Tahan terhadap asam dan basa - Larut dalam solvent organik

(www.wikipedia.com)

(23)

13 2.2 Kegunaan Produk

Produk poliuretan atau rigid polyurethane ini berbentuk padat dengan densitas antara 400 – 2000 kg/m3 yang biasa digunakan sebagai :

1. Casing TV, 2. Bemper mobil, 3. Dashboard mobil, 4. Travelling bag, 5. Housing computer,

6. Isolator panas dan peredam suara. (Duraposita, 1998) 2.3 Macam-Macam Proses Pembuatan Polyurethane

Metode pembuatan polyurethane berbeda–beda tergantung dari proses mekanisme reaksinya yaitu One Shot Process dan Proses dengan double mixer (Double Mixer Process).

2.3.1. One Shot Process

Proses dengan menggunakan reaksi bebas pelarut umumnya berlangsung sangat cepat, khususnya dengan adanya katalis. Poliuretan dibuat secara spesifik dengan one shot process selama mixing dengan co reactant dan penambahan secara simultan dari blowing agent, katalis, foam stabilizer dan aditif lain. Reaksi yang terjadi adalah eksoterm dan tergantung dari katalis yang digunakan, reaksi yang sempurna biasa membutuhkan waktu 1-3 jam.

Penyiapan bahan baku berupa Poly tetramethylene Eter Glycol (Polyol), Dimetilsikloheksilamin (katalis) dan Dimetilsiloxan (surfactan) dimasukan dalam premix tank sebelum direaksikan dalam Reaktor. Tahap reaksi pembentukan Polyurethane merupakan reaksi adisi yang berlangsungkan di dalam reaktor batch.

Reaksi berlangsung pada suhu 55⁰C dan tekanan 1 atm pada fase cair dengan katalis Dimetilsikloheksilamin. Pada reaktor terjadi reaksi antara Poly tetramethylene Eter Glycol (Polyol) dengan Methylene Diphenyl Diisocyanate (MDI) menjadi Polyurethane, dengan konversi reaksi sebesar adalah 80%. Tahapan pemurnian produk meliputi pengurangan kandungan cairan yang dilakukan dalam centrifuge

(24)

14

98% berat kemudian sisa cairan yang masih ada dalam produk dihilangkan kembali dengan rotary dryer hingga didapat produk Polyurethane 99,9% berat.

Gambar 2. Diagram Alir Proses Secara One Shoot Process 2.3.2 Double Mixer Process

Proses pembuatan Polyurethane dengan mereaksikan Polyol dan Methylene Diphenyl Diisocyante. Pertama-tama bahan Polyol dan Dimethyl Cyclohexylamine dicampur dalam Mixer (M-01) dengan suhu 400⁰C dan tekanan 1 atm, sedangkan Methylene Diphenyl Diisocyanate dicampur dengan Dimethyl siloxane dalam Mixer (M-02) suhu 400⁰C dan tekanan 1 atm. Hasil campuran larutan dari Mixer (M-01 dan M-02) dimasukkan dalam reaktor batch tangki berpengaduk dan di tambahkan dengan air (sebesar dua kali umpan bahan baku) pada saat suhu mencapai suhu operasi (80ôC). Reaksi yang terjadi merupakan reaksi eksotermis sehingga suhu pada reaktor akan meningkat dan pada saat suhu 80ôC dan tekanan 1 atm keadaan operasi dijaga dengan menggunakan jaket pendingin. Produk keluar Reaktor berupa slurry campuran polyurethane, polyol, methylene diphenyl isocyanate, dimethyl cyclohexylamine, dimethyl siloxane, dan air dengan suhu 80°C diumpankan menuju Rotary Drum Vacuum Filter (RDVF) untuk dipisahkan antara cake dan filtrat nya dimana filtrat dialirkan menuju UPL sedangkan cake di umpankan ke Peletizer (PZ) untuk di cetak berupa pelet dengan ukuran diameter 0,2 inch dan panjang 0,25 inch. Kemudian hasil keluaran peletizer dikeringkan di Pneumatic Conveying Dryer (PCD) hingga mencapai kemurnian 99,5% berat, lalu dimasukkan ke dalam cyclone untuk memisahkan kandungan udara yang terdapat di pelet pada saat pengeringan dan ke cyclone cooler untuk menurunkan suhu pelet menjadi 63ôC. Kemudian hasil keluaran dari cycolne cooler disimpan di Silo (SL) dan dilakukan packing sebagai produk utama.

(25)

15

Gambar 3. Diagram Alir Proses Secara Double Mixer Process

2.4 Pemilihan Proses

Dari beberapa proses pembuatan polyurethane di atas, proses One Shot merupakan proses yang paling banyak digunakan dalam industri.

Tabel 5. Perbandingan Proses Pembuatan Polyurethane PROSES

One Shoot Process Double Mixer Process PARAMETER

Bahan baku MDI, Polyol MDI, Polyol

Bahan pembantu

Dimetilsikloheksilamin, Dimetilsiloxan

Bahan tambahan

Air Air

Kondisi operasi Fase: cair T: 55 ⁰C P: 1 atm

Fase: cair T: (80-400)⁰C P: 1 atm

Konversi (%) 80 -

Kemurnian produk (%wt)

99.9 99.5

Hasil samping - -

Limbah Cairan Cairan

(26)

16 Alat utama Premix tank, Reaktor,

Sentrifugasi, Rotary dryer, Menara Destilasi, Melter, Peletizer, Pneumatic Conveyor, Silo.

Premix tank, Reaktor, Peletizer, Pneumatic

Conveying Dryer,Rotary Drum Vacuum filter, Cylone, Cylone Cool, Silo

Jumlah alat utama

9 9

Pada tabel 5 terlihat jelas perbandingan antara kedua proses, maka dipilih proses One shot dengan pertimbangan sebagai berikut :

1. Aspek teknis, dimana menggunakan suhu dan tekanan operasi rendah 55°C dan 1 atm. Menghasilkan konversi yang tinggi sekitar 80% dan memiliki kemurnian produk yang tinggi sekitar 97-99.9%.

2. Aspek lingkungan, limbah (produk samping) yang dihasilkan hanya H2O (air), sehingga aman untuk dan lingkungan.

3. Aspek ekonomi, alat yang digunakan lebih sedikit sehingga lebih menghemat biaya energi.

(27)

17

BAB III

RANCANGAN PABRIK

3.1 Diskripsi Proses

Proses pembuatan poliuretan dari bahan baku polyol dan MDI dengan proses One Shot secara garis besar dibagi menjadi 5 tahap, yaitu :

1. Tahap penyimpanan bahan baku 2. Tahap pencampuran bahan 3. Tahap reaksi di dalam reaktor 4. Tahap pemisahan produk 5. Tahap penyimpanan produk 3.1.1 Persiapan Bahan Baku

a. Menyiapkan umpan MDI

MDI berbentuk cair dengan kemurnian 99,99% disimpan dalam tangki penyimpanan (T-02) pada kondisi P = 1 atm dan T = 32⁰C. MDI dipompa dengan menggunakan pompa centrifugal (P-03) menuju reaktor (R-01).

b. Menyiapkan umpan polyol

Polyol dengan kemurnian 99,95% disimpan dalam keadaan cair dalam tangki penyimpanan (T-01) pada kondisi P = 1 atm dan T = 32^oC. Polyol dipompa dengan menggunakan pompa centrifugal (P-02) menuju premix tank ( PT -01).

c. Menyiapkan umpan aditif

Aditif terdiri dari Dimetilsikloheksilamin dan Dimetilsiloxan dengan kemurnian masing-masing 99,9% ; 99,8% disimpan dalam keadaan cair dalam tangki penyimpanan (T-03, T-04 ) pada kondisi P = 1 atm dan T = 32⁰C. Zat aditif yang terdiri dari Dimetilsikloheksilamin (katalis) dan Dimetilsiloxan (surfaktan)

(28)

18

dialirkan menuju premix tank (PT-01) dengan menggunakan pompa centrifugal (P- 04) dan pompa centrifugal (P-05).

3.1.2 Tahap Pencampuran Bahan

Tahap ini bertujuan untuk mencampur bahan baku seperti Polyether polyol, Dimetilsikloheksilamin (katalis) dan Dimetilsiloxan (surfaktan) agar tercampur sempurna dalam premix tank (PT-01) yang beroperasi pada T= 32°C dan P= 1 atm, waktu tinggal 1 jam. Hasil dari premix tank (PT-01) ditampung dahulu dalam tangki penampung (TP-01) sebelum diumpankan menuju reaktor (R-01) dengan menggunakan pompa centrifugal (P-07).

3.1.3 Tahap Reaksi di dalam Reaktor

Tahap ini bertujuan untuk mereaksikan campuran (polyol, katalis dan surfaktan) dari premix tank (PT-01) dengan MDI menjadi poliuretan. Reaksi dilakukan dalam reaktor Batch Berpengaduk (R-01) yang beroperasi pada T = 55⁰C dan P = 1 atm. Untuk menjadikan proses ini kontinyu maka pada penerapannya, proses ini mengunakan 4 buah reaktor Batch berpengaduk yang dilakukan dengan penjadwalan waktu secara bergantian. Umpan masuk dari puncak reaktor. Masing- masing umpan yaitu MDI dan campuran dari premix tank-01 dinaikkan suhunya sampai T = 55^oC dengan heat exchanger (HE-01) dan (HE-02) untuk bereaksi membentuk produk poliuretan. Pembuatan poliuretan merupakan reaksi polimerisasi adisi dengan konversi produk 99,95% terhadap Polyol. (Jurnal Polyurethane,1977). Reaksi pembentukan poliuretan adalah :

Reaksi tersebut merupakan reaksi orde 1 yang berlangsung pada fase cair- cair dan bersifat eksotermis, sehingga perlu pendinginan. Pendingin yang digunakan yaitu jaket pendingin dengan media pendingin air yang masuk pada suhu 32⁰C dan keluar pada suhu 42⁰C.

(29)

19 3.1.4 Tahap Pemisahan Produk

Tahap pemisahan produk dimaksudkan untuk memisahkan produk keluar reaktor, sisa reaktan, katalis, surfaktan dengan menggunakan centrifuge. Produk dari reaktor merupakan campuran poliuretan, sisa reaktan dan katalis dipompa dengan pompa slurry (P-08) menuju centrifuge (CF-01) yang beroperasi pada T = 55^OC dan P = 1 atm. Produk keluar centrifuge (CF-01) terdiri dari poliuretan yang berupa slurry dan cairan sisa reaktan, katalis, surfaktan.

Cairan sisa reaktan yaitu MDI, Polyol, katalis, dan surfaktant dipisahkan dengan MDI dalam menara destilasi (D-01) sehingga diperoleh MDI dengan kemurnian 97.8% berat, sedangkan produk poliuretan, cairan sisa reaktan, katalis, surfaktant dialirkan menggunakan pompa slurry (P-08) menuju rotary dryer (RD- 01) untuk mendapatkan kemurnian poliuretan min. sebesar 99.9 %. Hasil produk dari rotary dryer ( RD-01) diumpankan menuju melter (MT-01) yang berfungsi untuk melelehkan plastik poliuretan, kemudian hasil dari melter (MT-01) diumpankan menuju extruder pelletizer ( EX-01). Screw pada extruder akan membuat lelehan polimer menjadi halus dalam waktu singkat, kemudian polimer yang telah dilelehkan tadi diinjeksikan dalam lubang-lubang cetakan (pelletizer) setelah itu polimer yang sudah diinjeksikan kedalam lubang-lubang cetakan dilakukan proses pemotongan. Proses pemotongan poliuretan dilakukan di dalam air, hal ini berfungsi agar hasil potongan poliuretan (pellet) tidak menyatu / lengket kembali. Air dalam proses pemotongan juga berfungsi sebagai pendingin pellet poliuretan untuk mencapai suhu konstan sehingga cukup keras dan dapat mempertahankan bentuknya setelah dikeluarkan dari pelletizer. Hasil keluaran dari pelletizer berupa padatan pellet.

(30)

20 3.1.4 Tahap Penyimpanan Produk

Produk poliuretan yang telah dicetak diangkut masuk ke silo dengan menggunakan penumatis conveyor (PC-01) untuk disimpan dengan bantuan blower.

Produk poliuretan berbentuk pellet kemudian dikemas dalam kantong dan siap untuk dipasarkan.

(31)

21 3.2 Blok Diagram dan Flowsheet

Dimetilsikloheksamin Dimetilsiloxan MDI

Polyol, H2O Polyol, H2O Dimetilsikloheksamin Dimetilsikloheksamin, MDI

Dimetilsiloxan MDI

Polyol, MDI

MDI MDI, Polyurethane Dimetilsikloheksamin Dimetilsiloxan, H2O

Polyol, H2O Polyol, H2O Polyol, H2O

Dimetilsikloheksamin Dimetilsikloheksamin Dimetilsikloheksamin Dimetilsikloheksamin Polyol, H2O Dimetilsiloxan Dimetilsiloxan Dimetilsiloxan Dimetilsiloxan, MDI Polyurethane

H2O

Polyurethane Polyurethane Dimetilsikloheksamin Dimetilsikloheksamin Polyurethane

Dimetilsiloxan, MDI Dimetilsiloxan, MDI

Polyol, H2O Polyol, H2O

Polyurethane Polyurethane Dimetilsikloheksamin Polyol, H2O

H2O Dimetilsiloxan, MDI

Gambar 4. Blok Diagram Alir Proses Premix

Tank

Tangki

Penampung Reaktor Centrifuge

Menara Destilasi

Rotary Dryer Melter

Extruder Pelletizer Pneumatic

Conveyor

Silo

(32)

22 3.3 Neraca Massa dan Neraca Panas

3.3.1 Neraca Massa

Basis perhitungan : 1 jam operasi Kapasitas/Tahun : 60.000 ton/tahun Kapasitas produksi/jam : 60.000 ^𝑡𝑜𝑛

𝑡𝑎ℎ𝑢𝑛 × ^{1 𝑡𝑜𝑛}

330 ℎ𝑎𝑟𝑖 × ^{1 ℎ𝑎𝑟𝑖}

24 𝑗𝑎𝑚 × 1000 ^𝑘𝑔

𝑡𝑜𝑛

: 7575,7576 kg/jam

Tabel A1. Neraca Massa Total

Komponen

INPUT (kg/jam) OUTPUT (kg/jam)

F5 F6 F7

C15H10N2O2 - 6622,4286 5355,6468 H[OCH2CH2CH2CH2]nOH 6304,5522 - 3,1524

R2NHCO2H 0 - 7568,1816

C⁶H¹¹N(CH³)² 126,0282 - 126,0282

H2O 3,4692 0,6624 4,1316

[(CH3)2SiO]4 94,4262 - 94,4262

Subtotal 6528,4758 6623,091 13151,5668

Total 13151,5668 13151,5668

(33)

23 3.3.2 Neraca Massa Alat

Tabel A2. Neraca massa Premix Tank (PT-01)

Komponen

F1 F2 F3 F4

H[OCH2CH2CH2CH2]nOH 6304,5522 - - 6304,5522 C⁶H¹¹N(CH³)² - 126,0282 - 126,0282

[(CH3)2SiO]4 - - 94,4262 94,4262

H2O 3,1536 0,126 0,189 3,4692

Subtotal 6307,7058 126,1542 94,6152 6528,4758

Total 6528,4758 6528,4758

Tabel A3. Neraca massa Tangki Penampung-01

Komponen

F4 F5

H[OCH2CH2CH2CH2]nOH 6304,5522 6304,5522 C⁶H¹¹N(CH³)² 126,0282 126,0282

H2O 94,4262 94,4262

[(CH3)2SiO]4 3,4692 3,4692

Total 6528,4758 6528,4758

(34)

24

Tabel A4. Neraca massa Reaktor (R-01)

Komponen

F5 F6 F7

R2NHCO2H 0 - 7568,1816

C⁶H¹¹N(CH³)² 126,0282 - 126,0282

H2O 3,4692 0,6624 4,1316

[(CH3)2SiO]4 94,4262 - 94,4262

Subtotal 6528,4758 6623,091 13151,5668

Total 13151,5668 13151,5668

Tabel A5. Neraca massa centrifuge (CF-01)

Komponen

F7 F8 F9

C15H10N2O2 5355,6468 148,1526 5207,4942 H[OCH2CH2CH2CH2]nOH 3,1524 0,087 3,0648

R2NHCO2H 7568,1816 7568,1816 0

C⁶H¹¹N(CH³)² 126,0282 3,4866 122,5416

H2O 4,1316 0,114 4,017

[(CH3)2SiO]4 94,4262 2,6124 91,8144 Subtotal 13151,5668 7722,6348 5428,9320

Total 13151,5668 13151,5668

(35)

25

Tabel A6. Neraca massa Rotary Dryer (RD-01)

Komponen

F8 F10 F13

C¹⁵H¹⁰N²O² 148,1526 140,8860 7,2666 H[OCH2CH2CH2CH2]nOH 0,0870 0,0828 0,0042

R²NHCO²H 7568,1816 - 7568,1816 C⁶H¹¹N(CH³)² 3,4866 3,3156 0,1710

H²O 0,1140 0,1086 0,0054

[(CH3)2SiO]4 2,6124 2,4840 0,1284 Subtotal 7722,6348 146,8770 7575,7578

Total 7722,6348 7722,6348

Tabel A7. Neraca massa Cyclone (CY-01)

Komponen

F10 F12 F11

C¹⁵H¹⁰N²O² 140,8860 0,01409004 140,8722 H[OCH2CH2CH2CH2]nOH 0,0828 8,29E-06 0,0828

C⁶H¹¹N(CH³)² 3,3156 0,0003 3,3153

H2O 0,1086 0,1086 0

[(CH3)2SiO]4 2,4840 2,48E-04 2,484

Subtotal 146,8770 0,1236 146,7534

Total 146,8770 146,8770

(36)

26

Tabel A8. Neraca massa Melter (MT-01)

Komponen

F13 F14

C¹⁵H¹⁰N²O² 7,2666 7,2666

H[OCH2CH2CH2CH2]nOH 0,0042 0,0042

R²NHCO²H 7568,1816 7568,1816

C⁶H¹¹N(CH³)² 0,1710 0,1710

H2O 0,0054 0,0054

[(CH3)2SiO]4 0,1284 0,1284

Subtotal 7575,7578 7575,7578

Total 7575,7578 7575,7578

Tabel A9. Neraca massa Extruder Pelletizer ( EP-01)

Komponen

F14 F15 F16

C¹⁵H¹⁰N²O² 7,2666 - 7,2666

H[OCH2CH2CH2CH2]nOH 0,0042 - 0,0042

R²NHCO²H 7568,1816 - 7568,1816

C⁶H¹¹N(CH³)² 0,1710 - 0,1710

H2O 0,0054 - 0,0054

[(CH3)2SiO]4 0,1284 - 0,1284

Air Pendingin - 9741,1578 9741,1578

Subtotal 7575,7578 9741,1578 17316,9156

Total 17316,9156 17316,9156

(37)

27

Tabel A10. Neraca massa Screen Shaker ( SC-01)

Komponen

F16 F17 F18

C¹⁵H¹⁰N²O² 7,2666 - 7,2666

H[OCH2CH2CH2CH2]nOH 0,0042 - 0,0042

R²NHCO²H 7568,1816 - 7568,1816

C⁶H¹¹N(CH³)² 0,1710 - 0,1710

H²O 0,0054 - 0,0054

[(CH3)2SiO]4 0,1284 - 0,1284

Air Pendingin 9741,1578 8899,4070 841,7508 Subtotal 17316,9156 8899,4070 8417,5080

Total 17316,9156 17316,9156

Tabel A11. Neraca massa Menara Destilasi (D-01)

Komponen

F9 F19 F20

C15H10N2O2 5207,4942 0,0030 5207,4912 H[OCH2CH2CH2CH2]nOH 3,0648 3,0648 0

C6H11N(CH3)2 121,9476 106,2612 16,2804

H2O 4,0170 4,0170 0

[(CH3)2SiO]4 91,8144 0 91,8144

Subtotal 5428,9320 113,3466 5315,5854

Total 5428,9320 5428,9320

(38)

28 3.3.3 Neraca Panas

Tabel B1. Neraca panas Premix tank (PT -01)

Komponen INPUT (kJ/jam) OUTPUT

(kJ/jam)

F1 F2 F3 F4

H[OCH2CH2CH2CH2]nOH 4237,9332 - - 4237,9332

C6H11N(CH3)2 - 1495,0344 - 1495,0344

[(CH3)2SiO]4 - - 3792,1932 3792,1932

H2O 92,5716 3,7026 5,5542 101,8284

Sub total 4330,5042 1498,737 3797,7474 9626,9892

Total 9626,9892 9626,9892

Tabel B2. Neraca panas HE (HE-01)

Komponen INPUT (kJ/jam) OUTPUT (kJ/jam)

ΔHin 64135,3650 -

Δhout - 278073,8424

ΔH Steam 213938,4774 -

Total 278073,8424 278073,8424

ΔHin 9626,9892 -

ΔHout - 42200,5824

ΔH Steam 32573,5932 -

Total 42200,5824 42200,5824

(39)

29

Tabel B4. Neraca panas Reaktor (R-01)

F5 F6 F7

C6H11N(CH3)2 6485,4078 - 6485,4078

H2O 435,3246 83,1072 518,4324

[(CH3)2SiO]4 16866,675 - 16866,675

R2NHCO2H - - 183108,3744

ΔH Reaksi 317483,1750 -

ΔH Air Pendingin - 205954,6776

Total 637757,5998 637757,5998

Tabel B5. Neraca panas centrifuge (CF-01)

Komponen

INPUT (kJ/jam) OUTPUT (kJ/jam)

F7 F8 F9

C15H10N2O2 224814,8256 6219,033 218595,7926 H[OCH2CH2HC2CH2]nOH 9,2064 0,042486 8,952

R2NHCO2H 183108,375 183108,375 0

C6H11N(CH3)2 6485,4078 179,4054 6306,003

H2O 518,4324 14,3412 504,0906

[(CH3)2SiO]4 16866,675 466,5816 16400,094 Sub Total 431802,9222 189987,9906 241814,9316

Total 431802,9222 431802,9222

(40)

30

Tabel B6. Neraca Panas Rotary Dryer (RD-01)

INPUT kJ/jam OUTPUT kJ/jam

ΔHin (F8) 189987,9906 ΔH out (F10) 22312,4196 ΔH steam udara 3613530,667 ΔH out (F13) 789097,9728

ΔH steam out (F10) 2959725,497

ΔH loss 32382,7674

Total 3803518,657 3803518,657

Tabel B7. Neraca panas Cyclone (CY-01)

Komponen

F10 F11 F12

C15H10N2O2 20061,4098 20059,404 2,0064 H[OCH2CH2HC2CH2]nOH 0,8364 0,8364 1,03E-04

C6H11N(CH3)2 583,5894 583,5174 0,072

H2O 44,9172 0 44,9172

[(CH3)2SiO]4 1621,6662 1621,4664 0,2004 Sub Total 22312,4196 22265,2236 47,1954

Total 22312,4196 22312,4196

(41)

31

Tabel B8. Neraca panas Melter (MT-01)

Komponen

F13 F14

C15H10N2O2 1012,9044 1584,7752 H[OCH2CH2CH2CH2]nOH 0,042 0,0678

C6H11N(CH3)2 29,4534 46,743

H2O 2,2692 0,585586

R2NHCO2H 787971,5994 1540019,5

[(CH3)2SiO]4 81,7038 134,8626

ΔH Peleburan - 20,8818

ΔH Steam 752712,3702 -

Total 1541810,343 1541810,343

Tabel B9. Neraca panas Extruder Pelletizer ( EP-01)

Komponen INPUT (kJ/jam) OUTPUT

(kJ/jam)

F14 F15 F16

C15H10N2O2 1584,7752 - 398,0382

H[OCH2CH2HC2CH2]nOH 0,0678 - 0,0162

C6H11N(CH3)2 46,743 - 11,4882

H2O 0,585586 - 0,9132

R2NHCO2H 1540019,5 - 240120,2562

[(CH3)2SiO]4 134,8626 - 30,1596

ΔH Panas pembekuan 20,8818 - -

ΔH Air Pendingin - 285921,2226 1587170,694 Subtotal 1541810,343 285921,2226 1827731,566

Total 1827731,566 1827731,566

(42)

32

Tabel B10. Neraca panas Screen Shaker (SC-01)

Komponen

INPUT

(kJ/jam) OUTPUT (kJ/jam)

F16 F17 F18

C15H10N2O2 398,0382 - 398,0382

H[OCH2CH2HC2CH2]nOH 0,0162 - 0,0162

C6H11N(CH3)2 11,4882 - 11,4882

H2O 0,9132 - 0,9132

R2NHCO2H 240120,2562 - 240120,2562

[(CH3)2SiO]4 30,1596 - 30,1596

ΔH Air Pendingin 1587170,694 1587170,694 0 Subtotal 1827731,566 1587170,694 240560,8716

Total 1827731,566 1827731,566

ΔH (F9) 241814,931 2378462,152

ΔH (F20) 2877980,524 741333,303

Total 3119795,455 3119795,455

Tabel B12. Neraca panas Menara Destilasi (D-01)

Komponen INPUT

(kJ/jam)

OUTPUT (kJ/jam) Destilat Bottom

Feed 2378462,152 - -

Destilat - 22405,746 -

Bottom - - 2877980,524

ΔH Kondenser - 2139,4836 -

ΔH Reboiler 524063,601 - -

Subtotal 2902525,753 24545,22931 2877980,524

Total 2902525,753 2902525,753

(43)

33

ΔHin 741333,3 -

ΔHout - 24353,3

ΔH Pendingin - 716980

Total 741333,3 741333,3

(44)

34

DAFTAR PUSTAKA

Ashida, K., 1989, Polyurethane and Related Foam, CRC Press, Boca Ranton

Badan Pusat Statistik. Statistik Kebutuhan Polyurethane (Plastik) tahun 2016. 15 Maret 2019. https://www.bps.go.id

Brownell, L. E. (1959). Process Equipment design. United State: John Wiley &

Sons, Inc.

Clemitson I.R., 2008, Castable Polyurethane Elastomers, CRC Press., Boca Ranton Coulson, J. M. (1983). Chemical Engineering Volume 6. New York: Pergamon

Press.

Duraposita., 1998, Busa Polyurethane Teknologi Manufakturing dan Aplikasinya, UI press., Jakarta.

Geankoplis, C.J., 2003, Transport Processes and Unit Operations, 4^nded., Prentice- Hall International, Tokyo

Henseler, J. 2010. Handbook of Partial Least Square: Concepts, Methods and Aplications. Berlin: Springer.

Kern, D. Q. (1965). Process Heat Transfer. Tokyo: McGraw-Hill.

Kirk - Othmer. 2007. Encyclopedia of Chemical Technology. NewYork : John Wiley and Sons,Inc.

(45)

22

PRA RANCANGAN PABRIK POLYURETHANE DARI METHYLENE DIPHENIL DIISOCYANATE (MDI) DAN POLY TETERAMETHYLENE ETER GLYCOL (POLYOL) DENGAN PROSES ONE SHOT KAPASITAS 60.000 TON/TAHUN