PERANCANGAN ULANG UNIT RECOVERY TOLUEN PADA PROSES PEROLEHAN KINA DARI KULIT KINA
DI PT SINKONA INDONESIA LESTARI
Re-Design Toluene Recovery Unit Quinine Obtaining Process from
Quinine’s Wood at PT Sinkona Indonesia Lestari
TUGAS AKHIR
Oleh:
Helmi Mauluddin Alrasyid
NIM. 08414014
Muhammad Iqbal
NIM. 08414020
PROGRAM STUDI DIV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012 i
PERANCANGAN ULANG UNIT RECOVERY TOLUEN PADA PROSES PEROLEHAN KINA DARI KULIT KINA
DI PT SINKONA INDONESIA LESTARI
Re-Design Toluene Recovery Unit Obtaining Quinine from
Quinine’s Wood at PT Sinkona Indonesia Lestari
TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan program Diploma IV Jurusan Teknik Kimia
Oleh:
Helmi Mauluddin Alrasyid
NIM. 08414014
Muhammad Iqbal
NIM. 08414020
PROGRAM STUDI DIV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012 ii
iii
KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT
yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya kepada kita semua. Berkat rahmat dan hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan tepat waktu. Laporan Tugas Akhir ini disusun sebagai bukti dari pelaksanaan Tugas Akhir dan merupakan
salah satu syarat untuk menyelesaikan mata kuliah Tugas Akhir semester VIII pada Program Studi Teknik Kimia Produksi Bersih Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.
Penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-
besarnya atas segala bantuan, saran, dukungan, dan kerjasama yang telah diberikan,
antara lain kepada: 1. Ir. Mukhtar Ghozali. MSc dan Ir. Iwan Ridwan MT, selaku dosen pembimbing kami yang telah membimbing selama melakukan Tugas Akhir dan menyusun laporan ini. 2. Ir. Ahmad Rifandi. MT, selaku Koordinator Tugas Akhir yang senantiasa memberikan pengarahan selama pelaksanaan kegiatan Tugas Akhir. 3. Ir. Ninik Lintang, M.T, selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia Produksi Bersih yang telah memberikan dukungan dan bimbingan. 4. Ir. Dwi Nirwantoro Nur, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia. 5. Rekan-rekan seperjuangan kami dari D4 Teknik Kimia Produksi Bersih 2008 yang memberikan warna dalam perjalanan selama melaksanakan kehidupan di dalam kampus. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan, oleh karena itu kami dengan segala kerendahan hati dan tangan terbuka menerima kritik dan saran agar laporan ini menjadi lebih baik. Akhir kata kami berharap semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan wawasan di masa yang akan datang. Bandung, Juli 2012
Penyusun
iv
ABSTRAK
PT Sinkona Indonesia Lestari merupakan salah satu perusahaan yang bergerak
pada bidang industri obat farmasi yang menghasilkan produk utama berupa kina sulfat
(Quinidine Sulfat). Kina sulfat dibuat dari beberapa tahapan proses dengan bahan baku
berupa serbuk kina yang diambil dari kulit kina dengan proses utama yaitu ekstraksi,
evaporasi, dan kristalisasi. Tepung kulit kina dicampur dengan toluen sebagai pelarut (solvent). Produk kina yang dihasilkan saat ini sekitar 100 ton/tahun dan akan dikembangkan hingga mencapai 150 ton/tahun. Evaporator digunakan untuk
memisahkan campuran kina dengan toluen. Uap toluen dicairkan dengan menggunakan
kondensor, toluen cair yang dihasilkan direcovery untuk digunakan sebagai pelarut di unit ekstraktor. Suhu uap toluen yang keluar dari evaporator sekitar 111 0C, suhu air pendingin masuk dalam kondensor dengan suhu sekitar 25 0C, dan suhu toluen cair yang diinginkan sebesar 350C dengan suhu air pendingin yang keluar kondensor belum diketahui. Tujuan perancangan ini yaitu untuk memekatkan larutan kina dan untuk mendapatkan kembali (recovery) pelarut toluen. Kondensor dirancang untuk merecovery uap toluen menjadi cair dengan suhu yang diinginkan 35 0C dan laju alir 3843 kg/jam, serta mendapatkan penghematan biaya yang dikeluarkan untuk membeli toluen. Perancangan ini dilakukan dengan merancang alat dengan spesifik, melakukan perhitungan neraca massa dan neraca energi, serta melakukan perhitungan analisis ekonomi. Hasil perancangan dengan mengganti kondensor yang ukurannya lebih besar dari sebelumnya, maka didapatkan recovery toluen sebesar 20.323 ton/tahun. Hasil ini jauh lebih besar dan lebih ekonomis dari jumlah recovery toluen yang dihasilkan sebelum dilakukan perancangan.
Kata Kunci: evaporator, kondensor, neraca massa, neraca energi, analisis ekonomi, recovery toluen
v
ABSTRACT
PT Sinkona Indonesia Lestari is one of the companies engaged in pharmaceutical
industries that produce primary products such as quinine sulfate (quinidine sulfate).
Quinine sulfate is made from several stages of the process with the raw material powder
kina kina taken from the skin of the main processes of extraction, evaporation, and
crystallization. Quinine flour mixed with toluene as the solvent (solvent). Quinine products currently produced about 100 tons / year and will be developed to reach 150 tons / year. Evaporator is used to separate mixtures of quinine with toluene. Diluted
with toluene vapor condenser, the resulting liquid toluene recovered for use as a solvent
in the extractor unit. Toluene vapor temperature is out of the evaporator of about 111oC, the temperature of cooling water into the condenser with a temperature of about 25oC, and the desired temperature of liquid toluene at 35oC with a temperature of condenser cooling water that comes out is unknown. The purpose of this design is to concentrate a solution of quinine and to get back (recovery) solvent toluene. The condenser is designed to recover the toluene vapor into a liquid with the desired temperature is 35 0C and the flow rate of 3843 kg / h, as well as a cost saving to buy toluene. The design is done by designing a specific tool, perform the calculation of mass balance and energy balance, and perform calculations of economic analysis. The results of the design by replacing the condenser whose size is greater than ever, the toluene recovery obtained for 20.323 ton/year. These results are much larger and more economical recovery of the amount of toluene produced prior to design. Keywords: evaporator, condenser, mass balance, energy balance, the economic analysis, toluene recovery
vi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL…………………………………………………………….. LEMBAR PENGESAHAN……………………………………………………… KATA PENGANTAR…………………………………………………………… ABSTRAK………………………………………………………………………... DAFTAR ISI……………………………………………………………………... DAFTAR TABEL………………………………………………………………... DAFTAR GAMBAR…………………………………………………………….. DAFTAR LAMPIRAN…………………………………………………………..
i ii iii iv vi viii x xi
BAB I PENDAHULUAN Belakang Perancangan..………………………………………………. 1.1 Latar 1.2 Tujuan Perancangan…...……………………………………………………. 1.3 Ruang Lingkup Perancangan…...…………………………………………... 1.4 Kapasitas Perancangan Unit………………………………………………... 1.5 Lokasi Perancangan Unit………..………………………………………….. 1.6 Sistematika Penulisan Laporan……………………………………………..
1 3 3 3 6 7
BAB II DASAR-DASAR PERANCANGAN 2.1 Kondensor……………………………………………………………………. 2.2 Evaporator…………………………………………………………………… 2.3 Cooling Tower……………………………………………………………….. 2.4 Pompa………………………………………………………………………… 2.5 Kulit Kina dan Toluen………………………..………..………………………
1 2 3 4 5
BAB III KAJIAN PUSTAKA 3.1 Evaporasi…………….……….……………………………………………… 3.2 Evaporator…………………………………………………………………… 3.3 Kondensor…………………..……………………………………………….. 3.4 Cooling Tower………………………………………………………………. 3.5 Jenis-jenis Pelarut…………………………………………………………… 3.6 Proses Pelarutan…………………………………………………………….. 3.7 Spesifikasi Toluen dan Kina………………………………………………... 3.8 Analisis Ekonomi…………………………………………………………….
1 2 4 6 9 11 12 13
BAB IV NERACA MASSA DAN NERACA ENERGI 4.1 Neraca Massa.................................................................................................... 4.2 Neraca Energi...................................................................................................
1 6
BAB V PERANCANGAN ALAT DAN DIAGRAM ALIR PROSES 5.1 Evaporator…….……………………………………………………………... 5.2 Kondenser………………………………………………………………...…..
1 11
BAB VI UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH 6.1 Utilitas………………………………………………………………………... 6.2 Pengolahan Limbah Unit Ekstraksi………………………………………..
1 3
vii
BAB VII TATA LETAK UNIT PROSES 7.1 LayOut Unit Proses dan Peralatan………………………………………….
1
BAB VIII MANAJEMEN, K3, DAN LINGKUNGAN 8.1 Struktur Organisasi…………………………………………………………. 8.2 K3 dan Lingkungan.......................………………………………………….
1 4
BAB IX ANALISIS EKONOMI 9.1 Dasar Analisis Ekonomi……………………………………………………... 9.2 Keuntungan (Profitability)……………………………...…………………... 9.2 Analisis Kelayakan…………………………………………………………...
1 2 3
BAB X KESIMPULAN 10.1 Kesimpulan………………………………………………………………….
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
viii
1
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1
Angka Kebutuhan Impor Toluen di Indonesia ..................................
I-5
Tabel 2.1
Perbedaan Temperatur Wet Bulb dan Keluar ....................................
II-3
Tabel 3.1
Jenis-jenis Pelarut ..............................................................................
III-10
Tabel 3.2
Sifat Fisika Toluen ............................................................................. III-12
Tabel 3.3
Sifat Fisika Kina ................................................................................
III-13
Tabel 4.1
Neraca massa di Ekstraktor ...............................................................
IV-3
Tabel 4.2
Perhitungan neraca massa screw press ..............................................
IV-4
Tabel 4.3
Perhitungan neraca massa evaporator ...............................................
IV-5
Tabel 4.4
Perhitungan neraca massa kondensor ................................................
IV-6
Tabel 4.5
Perhitungan neraca energi di evaporator ...........................................
IV-8
Tabel 4.6
Perhitungan neraca energi di kondenser ............................................
IV-8
Tabel 5.1
Kondisi Operasi Evaporator ..............................................................
V-7
Tabel 5.2
Design Base Evaporator ....................................................................
V-8
Tabel 5.3
Equipment Material Spesification .....................................................
V-9
Tabel 5.4
Spesifikasi Permukaan Bejana ........................................................... V-9
Tabel 5.5
Construction Detail ............................................................................
V-10
Tabel 5.6
Electrical ............................................................................................
V-10
Tabel 5.7
Hasil Spesifikasi Alat Kondensor ......................................................
V-14
Tabel 6.1
Persyaratan Air Blowdown ................................................................ VI-2
Tabel 6.2
Persyaratan dan Spesifikasi Air Demineralisasi ................................
ix
VI-3
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1
Kebutuhan Toluen Dunia ................................................................... I-4
Gambar 3.1
Skema Proses Evaporasi ....................................................................
III-1
Gambar 3.2
Evaporator .......................................................................................... III-2
Gambar 3.3
Grafik suhu Penguapan Toluen .........................................................
Gambar 3.4
Kondensor .......................................................................................... III-5
Gambar 3.5
Skema Cooling Tower .......................................................................
III-7
Gambar 3.6
Proses Pelarutan Secara Umum .........................................................
III-11
Gambar 4.1
Aliran ekstraktor ................................................................................
IV-3
Gambar 4.2
Aliran screw press .............................................................................. IV-4
Gambar 4.3
Aliran evaporator ...............................................................................
IV-5
Gambar 4.4
Aliran kondensor ...............................................................................
IV-6
Gambar 4.5
Aliran dan input-output kalor di evaporator ......................................
IV-7
Gambar 4.6
Aliran kondensor ...............................................................................
IV-8
Gambar 5.1
Evaporator .........................................................................................
V-1
Gambar 5.2
Sumberged Combustion Evaporator .................................................. V-2
Gambar 5.3
Direct Fired Evaporator .....................................................................
V-2
Gambar 5.4
Steam Head Evaporator .....................................................................
V-3
Gambar 5.5
Falling Film Evaporator ..................................................................... V-4
Gambar 5.6
Rising Film Evaporator ...................................................................... V-5
Gambar 7.1
LayOut Unit Process .......................................................................... VII-3
x
III-4
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A
PERHITUNGAN NERACA MASSA DAN ENERGI
LAMPIRAN B
PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT
LAMPIRAN C
GAMBAR ALAT
LAMPIRAN D
PERHITUNGAN ANALISIS KEEKONOMIAN
LAMPIRAN E
DATA PENDUKUNG
LAMPIRAN F
DAFTAR KEGIATAN BIMBINGAN
LAMPIRAN G
LEMBAR REVISI
xi
