TAHUN

Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat Dari Asam Akrilat dan N-Butanol Kapasitas 60.000 ton/tahun

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK N-BUTIL AKRILAT DARI ASAM AKRILAT DAN N-BUTANOL KAPASITAS 60.000 TON/TAHUN

Oleh : 1. Achmad Nasikhin A.

NIM : I0500008

2. Marjito

NIM : I0598036

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2006 Bab II Deskripsi Proses

23 Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat Dari Asam Akrilat dan N-Butanol Kapasitas 60.000 ton/tahun

TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK N-BUTIL AKRILAT DARI SIKLOHEKSANOL DAN ASAM NITRAT KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN

Disusun Oleh : Achmad Nasikhin A. NIM. I 0500008 Marjito NIM. I0598036

Disetujui Dosen Pembimbing

Ir. Nunik Sri Wahjuni, MSi NIP. 132 258 054 Dipertahankan di depan tim penguji : 1. Ir. H. Rusdiansjah NIP. 131 571 615

1.________________

2. Fadilah, S.T, M.T NIP. 132 258 062

2.________________

Mengetahui a.n. Dekan FT UNS

Disahkan

Pembantu Dekan I,

Ketua Jurusan Teknik Kimia,

Ir. Paryanto, M.S. NIP. 131 569 244

Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si. NIP. 131 569 187

Bab II Deskripsi Proses


MOTTO

“Kemudian, apabila engkau telah membulatkan tekad, maka bertawakallah kepada Allah. Sungguh, Allah mencintai orang yang bertawakal.“

(QS. At-Taubah : 40)

“Ya Tuhan kami, terimalah (amal) dari kami. Sungguh, engkaulah yang Maha Mendengar, Maha mengetahui.“

(QS. Al Insyirah : 5-6)

“Manusia yang paling baik adalah yang paling berguna bagi manusia yang lainnya.”

(Al Hadits)

“Bertanggungjawablah atas segala yang telah kamu lakukan saat hidup, karena kelak dirimu sendirilah yang akan dimintakan pertanggungjawaban.”

PERSEMBAHAN Kepada Allah SWT, Rabb Semesta Alam. Semoga apa yang telah kami kerjakan ini tercatat sebagai amal yang shalih dan turut memberatkan timbangan amal kami di akhirat kelak. Bab II Deskripsi Proses


UCAPAN TERIMA KASIHKU KEPADA · ·

·

·

·

· ·

·

Allah SWT atas segala kenikmatan, kekuatan, karunia, dan hidayah-Nya hingga selama 6 tahun ini bisa meniti hari-hari di Solo. Almarhum Ibu (ma’, semoga semua amal kebaikanku dapat bermanfaat untukmu), bapakku dan ibuku, saudara saudariku (mbak nur, mas muslih, didik, juwanti, rita, sudin, elin, arif), keponakanku (riska, yana, dan hafsah). Doel, mitra yang baik hati dan tidak sombong dan teman-teman yang secara khusus membantu terselesaikannya TA ini (Langgeng, Iwan, Deni, Sheira, Panggih, Aan, Bisri) Allah pasti akan membalas kebaikanmu padaku. Temen-teman yang membantu memberikan inspirasi sebelum pendadaran (langgeng, panggih, sugeng 01, nasikhin, aqom, sheira) Pak Pardi dan Bu mamik yang lebih dari sekedar Pak dan Ibu kost, anik (semoga anakmu jadi anak yang sholeh/sholehah, dan andi, Teman-teman di kost Abu Hurairah, ayo kita pesta bujang lagi, Pak Mraji, Pak Ir. Sugiatno, MT, segenap warga Pucangsawit RW02, tidak lupa adik-adik TPA semoga kamu semua menjadi anak-anak sholeh dan sholehah diberikan hidayah dan kekuatan sehingga dapat melewati ujian kehidupan. Dosen–dosen Teknik Kimia, Pak Bregas terimakasih atas nasehat-nasehatnya, Bu Sperisa terimakasih atas bimbingannya,Panguji TAku, Staf-staf Pengajaran. Laboran (mas rahmat, mbak ana, mbak ima, dan mbak deni (laboran baru) Teman-teman di TPA AL MUHAJIRIN, FORMALIM, HMTK. Bersama kalian semua, kuliah jadi jauh lebih bermakna. Segenap teman-teman angkatan 2000 (Apris, Arin, Yoyok, Nanda, Normen, Doel, Nasikhin, Anatri, Andi, Annais, Ari, Atun, BTJ, Sheira, Febri, Hendrik, Heni, Isak, Jaka, Iik, Lilik, Lukas, Aqom, Priscil, Molgi’, Mumu, Nida, Pambayun, Panggih, Puti, Sigit, Naldi, Sis, Nining, Tux, Yoto, Yulia) dan angkatan 1998-2005 Semua pihak yang selama ini pernah saya kenal, bagaimanapun Anda telah turut memberi warna selama 6 tahun ini

TSB Bab II Deskripsi Proses


DARI RAHMAN, TERIMA KASIH KEPADA :

·

Ayah ku atas semangat, dorongan dan uasaha kerasnya sehingga Insya Allah kuliah ku sebentar lagi selesai. Almarhum Ibu, semoga aku menjadi amal jariyah bagimu. mBak ku terimakasih untuk semuannya, mas Murod, keponakan ku Ridwan, bermain dengan mu membuat pusing TA sedikit terobati.

·

Keluarga besar mBah Mulyodihardjo, keluarga besar Ibu ku atas motivasinya.

·

Pak Be, Aba Hirr, Pak Kucing, TSB, akhirnya garis finish telah terlihat !!!!!!!!!!

·

Langgeng, Mirwan, Panggih, Ceria, Pambayun, atas bantuan konsultasi dan diskusinya. Bisri, A’an, Deni (juru ketik yang handal).

·

Semua “boloh Yoo” (Apris, Nanda, Arin, Langgeng, Anatri, Anna is, Nasikhin, Ari, Atun, BTJ, Heni, Febri, Prisil, Normen, mas Toming, Ceria, Hendrik, Isa, Jaka, Naldi, Iik, Lilik, Lukas, Aqom, Molgi’, Mumu, Sigit, Nida, Pambayun, Panggih, Puti, TSB, Sis, Nining, Tux’s, Yoto, Yulia) berusaha sampai akhir.

·

Saudara seperjuangan di FORMALIM (ayo koordinasi lagi), HMTK, AL ABROR Group, atas semua pelajaran yang tidak akan didapat di bangku kelas.

·

Dosen – dosen Teknik Kimia, Bu Sperisa terimakasih atas bimbingannya, Pak Bregas terimakasih atas nasehat - nasehatnya, Panguji TA ku, Staf - staf Pengajaran spesial Bu Pur, mBak Ana atas kunci Lab.nya untuk lembur penelitian (mas Wardi juga), mas Rahmat, mBak Ima.

·

Mas – mas dan mBak – mBak ’98 dan ’99, teman–teman angkatan ’01 – ’04 atas semua kenangan.

·

Semua pihak yang selama ini telah banyak membantu, karena barang siapa tidak berterima kasih pada manusia, maka hakikatnya ia tidak bersyukur pada ALLAH.



KATA PENGANTAR

Tulus syukur kami haturkan ke hadirat Allah SWT mengiringi terselesaikannya Tugas Akhir Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat dari Asam Akrilat dan N-Butanol Kapasitas 60.000 ton/tahun, yang berarti segera berakhir pula studi kami di Teknik Kimia UNS. Atas pertolongan dan kemurahan-Nya sajalah, tugas akhir ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk memperoleh gelar akademik Sarjana Teknik selama menempuh studi di Jurusan Teknik Kimia UNS. Pada kesempatan ini, kami ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibu Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si sebagai Ketua Jurusan Teknik Kimia UNS. 2. Ibu Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si, atas bimbingan dan arahan selama mengerjakan tugas akhir ini. 3. Segenap pihak yang membantu terselesaikannya tugas akhir ini yang tidak mungkn disebutkan satu persatu. Tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Untuk itu, kritik dan saran yang bersifat konstruktif sangat kami harapkan untuk kesempurnaan tugas akhir ini.

Surakarta, 7 Oktober 2006 Penulis



DAFTAR ISI Halaman Judul.................................................................................................... i Lembar Pengesahan ........................................................................................... ii Motto dan Persembahan..................................................................................... iii Kata Pengantar ................................................................................................... vi Daftar Isi ............................................................................................................ vii Daftar Tabel ....................................................................................................... xi Daftar Gambar....................................................................................................xiii Intisari ................................................................................................................ iv

BAB I

PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ........................................... 1 1.2. Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik ................................ 4 1.3. Lokasi Pabrik ......................................................................... 8 1.4. Tinjauan Pustaka .................................................................. 11 1.4.1. Tinjauan Proses ........................................................ 11 1.4.2. Kegunaan Produk ..................................................... 14 1.4.3. Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk ..........

15 BAB II

DESKRIPSI PROSES 2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk .................................... 22 2.1.1. Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku ............................ 22 2.1.2. Sifat Fisis dan Kimia Produk ..................................... 23 2.1.3. Sifat Fisis dan Kimia Bahan Pembantu .................... 24 2.2. Konsep Proses ...................................................................... 25 2.2.1. Dasar Reaksi ........................................................... 25 2.2.2. Mekanisme Reaksi ................................................... 26 2.2.3. Tinjauan Kinetika ...................................................... 27 2.2.4. Tinjauan Thermodinamika ....................................... 27 2.3

Diagram Alir Proses ............................................................. 33



2.3.1. Diagram Alir Proses ................................................ 33 2.3.2. Langkah Proses .......................................................... 33 2.4

Diagram Alir Neraca Massa dan Neraca Panas ................... 36 2.4.1. Neraca Massa Total.................................................... 36 2.4.2. Neraca Massa Komponen .......................................... 38 2.4.3. Neraca Panas .............................................................. 41

2.5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan ............................................ 49 BAB III

SPESIFIKASI PERALATAN PROSES 3.1. Tangki Penyimpanan N-Butanol............................................ 54 3.2. Tangki Penyimpanan Asam Akrilat ..................................... 55 3.3. Tangki Penyimpanan Asam Sulfat ........................................ 56 3.4

Tangki Penyimpanan MEHQ ................................................ 57

3.5. Tangki Penyimpanan N-Butil Akrilat ................................... 58 3.6. Reaktor 01 ............................................................................ 59 3.7. Reaktor 02 ............................................................................ 60 3.8. Dekanter ................................................................................. 61 3.9. Menara Distilasi ..................................................................... 62 3.10. Accumulator 01...................................................................... 63 3.11. Condensor 01 ......................................................................... 64 3.12. Reboiler 01............................................................................. 65 3.13. Heat Exchanger 1 ................................................................... 66 3.14. Heat Exchanger 2 ................................................................... 67 3.15. Heat Exchanger 3 ................................................................... 69 3.17. Pompa 01................................................................................ 70 3.18. Pompa 02................................................................................ 71 3.19. Pompa 03................................................................................ 72 3.20. Pompa 04................................................................................ 72 3.21. Pompa 05................................................................................ 73 3.22. Pompa 06................................................................................ 73 3.23. Pompa 07................................................................................ 74 3.24. Pompa 08................................................................................ 75 Bab II Deskripsi Proses


3.25. Pompa 09................................................................................ 76 3.26. Pompa 10 .............................................................................. 76 3.27. Ejector 01 ............................................................................. 77 BAB IV

UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1. Unit Pendukung Proses .......................................................... 79 4.1.1

Unit Pengadaan Air .................................................. 80 4.1.1.1 Air Pendingin ................................................. 82 4.1.1.2 Air Umpan Boiler .......................................... 84 4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi................. 86 4.1.1.4 Air Pemadam Kebakaran ............................... 87

4.1.2. Unit Pengadaan Steam ............................................. 87 4.1.3

Unit Pengadaan Udara Tekan .................................. 88

4.1.4

Unit Pengolahan Limbah ........................................... 89

4.1.5

Unit Pengadaan Listrik ............................................. 90

4.1.6

Unit Pengadaan Bahan Bakar ................................... 91

4.2. Laboratorium.......................................................................... 92 4.2.1. Laboratorium Fisik dan Analitik................................ 92 4.2.2. Laboratorium Penelitian dan Pengembangan .......... 94 BAB V

MANAJEMEN PERUSAHAAN 5.1

Bentuk Perusahaan ............................................................... 95

5.2

Struktur Organisasi .............................................................. 96

5.3. Tugas dan Wewenang .......................................................... 98 5.3.1. Pemegang Saham .................................................... 98 5.3.2. Dewan Komisaris .................................................... 98 5.3.3. Dewan Direksi .......................................................... 99 5.3.4. Staf Ahli ..................................................................... 100 5.3.5. Penelitian dan Pengembangan (Litbang) ................... 100 5.3.6. Kepala Bagian .......................................................... 101 5.3.7

Kepala Seksi............................................................... 105

5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan ......................................... 107 5.5

Status Karyawan dan Sistem Upah ...................................... 110



5.6

Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ............ 110 5.6.1. Penggolongan Jabatan ............................................. 110 5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji ...................................... 111

5.7 BAB VI

Kesejahteraan Sosial Karyawan .......................................... 114

ANALISIS EKONOMI 6.1

Penaksiran Harga Peralatan ................................................ 116

6.2

Penentuan Total Capital Investment (TCI) .......................... 118 6.2.1. Modal Tetap / Fixed Capital (FC) ............................. 119 6.2.2. Modal Kerja / Working Capital (WC) ..................... 120

6.3

Biaya Produksi Total (TPC) ................................................. 120 6.3.1. Manufacturing Cost (MC) ....................................... 120 6.3.1.1. Direct Manufacturing Cost (DMC) ............. 120 6.3.1.2. Indirect Manufacturing Cost (IMC) ........... 121 6.3.1.3. Fixed Manufacturing Cost (FMC) ............. 121 6.3.2. General Expense (GE) ............................................. 122

6.4

Keuntungan (Profit) ............................................................. 122

6.5. Analisis Kelayakan .............................................................. 123 Daftar Pustaka .................................................................................................... xv Lampiran



DAFTAR TABEL Tabel 1.1

Data Impor N-Butil Akrilat Di Indonesia tahun 2000-2005

Tabel 1.2

Data Industri yang membutuhkan N-Butil Akrilat di dunia

Tabel 1.3

Data Kapasitas Produksi Pabrik N-Butil Akrilat

Tabel 2.1

Data Entalpi Pembentukan pada Suhu 298 K

Tabel 2.2

Data Energi Bebas Gibbs pada Suhu 298 K

Tabel 2.3

Neraca Massa Keseluruhan

Tabel 2.4

Neraca Massa pada Reaktor 01 (R-01)

Tabel 2.5


Tabel 2.6

Neraca Massa pada Dekanter 01 (D-01)

Tabel 2.7

Neraca Massa pada Menara Distilasi 01 (MD-01)

Tabel 2.8

Neraca Panas pada Reaktor 01 (R-01)

Tabel 2.9


Tabel 2.10

Neraca Panas pada Dekanter 01 (D-01)

Tabel 2.11

Neraca Panas pada Menara Distilasi 01 (MD-01)

Tabel 2.12

Neraca Panas Keseluruhan

Tabel 5.1

Jadwal Pembagian Kelompok Shift

Tabel 6.1

Indeks Harga Alat

Tabel 6.2

Modal Tetap

Tabel 6.3

Modal Kerja

Tabel 6.4

Direct Manufacturing Cost

Tabel 6.5

Indirect Manufacturing Cost

Tabel 6.6

Fixed manufacturing cost

Tabel 6.7

General Expense

Tabel 6.8

Analisis Kelayakan



DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Grafik Impor N-Butil Akrilat Indonesia Tahun 2000-2005 Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif Gambar 2.3 Diagram Alir Proses Gambar 2.4 Tata Letak Pabrik N-Butil Akrilat Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan Proses Pabrik N-Butil Akrilat Gambar 4.1 Skema Penyediaan Air Gambar 4.2 Skema Pengolahan Limbah Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik N-Butil Akrilat Gambar 6.1 Analisis Kelayakan



INTISARI Achmad Nasikhin A, Marjito 2006, Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat dari Asam Akrilat dan n-butanol Kapasitas 60.000 ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. N-Butil Akrilat dibuat dengan cara mereaksikan Asam Akrilat dan n-butanol dengan larutan katalis Asam sulfat pada suhu 80 oC dan tekanan 1 atm di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk. Perbandingan mol asam akrilat dengan n-butanol yang digunakan adalah 1 : 5. Konversi reaksi pembentukan n-butil akrilat dari asam akrilat adalah sebesar 90 % Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis, sehingga untuk mempertahankan suhu reaktor digunakan pendingin. Pendingin yang digunakan adalah model koil dengan media pendingin berupa air. N-Butil Akrilat kemudian dipisahkan dari sisa-sisa bahan baku dan katalis meggunakan dekanter dan Menara Distilasi. N-Butil Akrilat kemudian disimpan dalam tangki penyimpanan. Pabrik N-Butil Akrilat ini dirancang dengan kapasitas 60.000 ton/tahun. Bahan baku yang dibutuhkan adalah Asam akrilat 98% sebanyak 36.141,269 ton/tahun, nbutanol 99% sebanyak 38.252,547 ton/tahun, katalis asam sulfat sebanyak 11.515,69 ton/tahun dan bahan inhibitor MEHQ sebanyak 80,361 ton/tahun. Produk yang dihasilkan berupa N-Butil Akrilat 99,5 % sebanyak 60.000 ton/tahun. Lokasi pabrik direncanakan di Cilegon, Banten dan dibangun di atas tanah dengan luas 30.000 m2. Pemilihan lokasi tersebut didasari pertimbangan penyediaan bahan baku, pemasaran, transportasi, tenaga kerja, dan ketersediaan sarana pendukung yang lain. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari dan 330 hari per tahun dengan asumsi waktu shut down satu bulan. Unit pendukung proses pabrik meliputi unit penyedia air, steam, udara tekan, tenaga listrik, bahan bakar dan unit pengolahan limbah. Kebutuhan air sebanyak 46,5 m3/hari diperoleh dengan cara mengolah air sungai Cidanau, steam sebesar 417,161 kg/hari, listrik sebesar 313,0567 kW dan kebutuhan bahan bakar (solar) sebanyak 52869,089 L/hari. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku dan produk. Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff, dengan pertimbangan kemudahan dalam mendapatkan modal, pengelolaan, dan prospek pengembangan yang lebih menguntungkan. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan nonshift. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 145 orang. Pabrik direncanakan mulai dibangun tahun 2012 dan bisa beroperasi pada awal tahun 2012. Modal tetap pabrik sebesar Rp. 324.661.798.850 sedangkan modal kerjanya sebesar Rp1.608.387.920.867, dan biaya produksi total per tahun adalah sebesar Rp. 6.269.621.293.236. Evaluasi ekonomi menunjukkan bahwa Keuntungan sebelum pajak Rp. 618.378.706.764, sesudah pajak Rp. 494.702.965.411. Percent Return on Investment (ROI) sebelum pajak 190,47 %, setelah pajak 152,37 %. Pay Out Time (POT) sebelum pajak 0,5 tahun, setelah pajak 0,62 tahun. Break Event Point (BEP) 40,58 %, Shut Down Point (SDP) 36,80 % dan Discounted Cash Flow (DCF) 16,65 %.



Dari hasil evaluasi ekonomi tersebut, pabrik N-Butil Akrilat dari Asam Akrilat dan n-butanol kapasitas 60.000 ton/tahun dinilai layak untuk didirikan karena telah memenuhi standar persyaratan pendirian suatu pabrik.

DAFTAR PUSTAKA Aries,R.S. and Newton, R.D, 1955, Chemical Engineering Cost Estimation, McGraw Hill International Book Company, New York. Agra, S.W., 1992, Perpindahan Panas Konduksi dan Radiasi, PAU-Ilmu Teknik UGM, Yogyakarta. Badger, W.L. and Banchero, J.T. 1955. Introduction to Chemical Engineering. McGraw Hill Book Company, Tokyo. Branan, C.R., 1994, Rules of Thumb for Chemical Engineering, Gulf Publishing Company, Texas. Brown, G.G. 1978. Unit Operation. 3rd edtion. McGraw Hill International Book Company. Tokyo. Brownell, L.E. and Young, E.H, 1959, Process Equipment Design. 1st edtion, Wiley Eastern Limited, New York. Chopey, N.P., 1994, Handbook of Chemical Engineering Calculation, 2nd edition, McGraw Hill International Book Company, New York. Coulson, J. M. and Richardson, J.F., 1989, An Introduction to Chemical Engineering, Pergamon Press, Oxford. Geankoplis, C.J.and J.F. Richardson, 1983, Transport Process and Unit Operation, Allyn and Bacon Inc., Massachusetts. Kern, D.Q., 1965, Process Heat Transfer, McGraw Hill International Book Company, New York. Kirk, R.E. & Othmer, D. F. 1978. Encyclopedia of Chemical Technology. Vol 1, 3rd edition. A Wiley Interscience Publisher Inc., New York. Ludwig, E.E 1964, Design for Chemical and Petrochemical Plants, Volume II. Gulf Publishing Inc., Texas.



McAdams, W.H., 1954, Heat Transmission, McGraw-Hill Kogakusha Company Ltd., Tokyo. McCabe, W.I and Smith, J.C. 1987. Unit Operation of Chemical Engineering. 4th edition. McGraw Hill Book Company. Singapore. McKetta, J.J and Cunningham, D.F. 1983, Encyclopedia of Chemical Processing and Design. Vol 1, Marcel Pekker Inc, New York. Perry, R.H. and Green, D.W. 1984. Perry’s Chemical Engineer’s Handbook 6th edition. McGraw Hill Book Company, Singapore. Perry, R.H. and Green, D.W., 1999, Perry’s Chemical Engineer’s Handbook 7th edition, McGraw Hill Book Company, Singapore. Rase, Howard F, 1977, Chemical Reactor Design for Process Plant 3th edtion, John Willey and Sons Inc., Canada. Sherwood and Reid. 1981. Property of Gas and Liquids 3ed edtion. McGraw Hill International Book Company, Tokyo. Smith, J.M and Van Ness, H.C., 1975, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics 3th edition. McGraw Hill International Book Co., New York. Timmerhauss, K.D. and Peters, M.S. 2003, Plant Design and Economics for Chemical Engineering 5th edtion, McGraw Hill International Book Company, New York. Treyball, R.E. 1985, Mass Transfer Operation 3rd edition, International Book Company, New York.

McGraw Hill

Yaws, C.L., 1999, Chemical Properties Handbook, McGraw Hill Company, New York. Wallas, S.M. 1988. Chemical Process Equipment (Selection and Design) 3th edition, Butterworths, United States of America.

www.the-innovation-group.com www.pupukkujang.com

INTISARI



Achmad Nasikhin A, Marjito 2006, Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat dari Asam Akrilat dan n-butanol Kapasitas 60.000 ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Pabrik N-Butil Akrilat ini dirancang dengan kapasitas 60.000 ton/tahun. Bahan baku yang dibutuhkan adalah Asam akrilat 98% sebanyak 36.141,269 ton/tahun, n-butanol 99% sebanyak 38.252,547 ton/tahun, katalis asam sulfat sebanyak 11.515,69 ton/tahun dan bahan inhibitor MEHQ sebanyak 80,361 ton/tahun. Produk yang dihasilkan berupa N-Butil Akrilat 99,5 % sebanyak 60.000 ton/tahun. 2 Lokasi pabrik direncanakan di Cilegon, Banten dan dibangun di atas tanah dengan luas 30.000 m . Pemilihan lokasi tersebut didasari pertimbangan penyediaan bahan baku, pemasaran, transportasi, tenaga kerja, dan ketersediaan sarana pendukung yang lain. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari dan 330 hari per tahun dengan asumsi waktu shut down satu bulan. N-Butil Akrilat dibuat dengan cara mereaksikan Asam Akrilat dan n-butanol dengan larutan katalis Asam sulfat pada suhu 80 o C dan tekanan 1 atm di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk. Perbandingan mol asam akrilat dengan n-butanol yang digunakan adalah 1 : 5. Konversi reaksi pembentukan n-butil akrilat dari asam akrilat adalah sebesar 90 % Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis, sehingga untuk mempertahankan suhu reaktor digunakan pendingin. Pendingin yang digunakan adalah model koil dengan media pendingin berupa air. N-Butil Akrilat kemudian dipisahkan dari sisa-sisa bahan baku dan katalis meggunakan dekanter dan Menara Distilasi. N-Butil Akrilat kemudian disimpan dalam tangki penyimpanan. Unit pendukung proses pabrik meliputi unit penyedia air, steam, udara tekan, tenaga listrik, bahan bakar dan unit pengolahan 3 limbah. Kebutuhan air sebanyak 46,5 m /hari diperoleh dengan cara mengolah air sungai Cidanau, steam sebesar 417,161 kg/hari, listrik sebesar 313,0567 kW dan kebutuhan bahan bakar (solar) sebanyak 52869,089 L/hari. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku dan produk. Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff, dengan pertimbangan kemudahan dalam mendapatkan modal, pengelolaan, dan prospek pengembangan yang lebih menguntungkan. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 145 orang. Pabrik direncanakan mulai dibangun tahun 2008 dan bisa beroperasi pada awal tahun 2010. Modal tetap pabrik sebesar Rp. 324.661.798.850 sedangkan modal kerjanya sebesar Rp1.608.387.920.867, dan biaya produksi total per tahun adalah sebesar Rp. 6.269.621.293.236. Evaluasi ekonomi menunjukkan bahwa keuntungan sebelum pajak Rp. 618.378.706.764 dan sesudah pajak Rp. 494.702.965.411. Percent Return on Investment (ROI) sebelum pajak 190,47 % dan setelah pajak 152,37 %. Pay Out Time (POT) sebelum pajak 0,5 tahun dan setelah pajak 0,62 tahun. Break Event Point (BEP) 40,58 %, Shut Down Point (SDP) 36,80 % dan Discounted Cash Flow (DCF) 16,65 %. Dari hasil evaluasi ekonomi tersebut, pabrik N-Butil Akrilat dari Asam Akrilat dan n-butanol kapasitas 60.000 ton/tahun dinilai layak untuk didirikan karena telah memenuhi standar persyaratan pendirian suatu pabrik.

KATA PENGANTAR Tulus syukur kami haturkan ke hadirat Allah SWT mengiringi terselesaikannya Tugas Akhir Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat dari

Asam Akrilat dan N-Butanol Kapasitas 60.000 ton/tahun, yang berarti segera berakhir pula studi kami di Teknik Kimia UNS. Atas pertolongan dan

kemurahan-Nya sajalah, tugas akhir ini dapat terselesaikan.

Tugas akhir ini merupakan syarat untuk memperoleh gelar akademik Sarjana Teknik selama menempuh studi di Jurusan Teknik Kimia

UNS. Pada kesempatan ini, kami ingin mengucapkan terima kasih kepada :

4.

Ibu Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si sebagai Ketua Jurusan Teknik Kimia UNS.

5.

Ibu Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si, atas bimbingan dan arahan selama mengerjakan tugas akhir ini.

6.

Bapak Adrian Nur, ST., MT. dan Bapak YC. Danarto, ST., MT. Selaku tim penguji tugas akhir.

7.

Segenap pihak yang membantu terselesaikannya tugas akhir ini yang tidak mungkn disebutkan satu persatu.



Tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Untuk itu, kritik dan saran yang bersifat konstruktif sangat kami harapkan untuk

kesempurnaan tugas akhir ini.

Surakarta, 7 Oktober 2006

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman Judul ...................................................................................................................................................................................................... i Lembar Pengesahan .............................................................................................................................................................................................. ii Motto dan Persembahan ........................................................................................................................................................................................ iii Kata Pengantar ...................................................................................................................................................................................................... vi Daftar Isi ............................................................................................................................................................................................................... vii Daftar Tabel .......................................................................................................................................................................................................... xi Daftar Gambar ......................................................................................................................................................................................................xiii Intisari................................................................................................................................................................................................................... iv

BAB I PENDAHULUAN

BAB II

1.1.

Latar Belakang Pendirian Pabrik.......................................................................................................................... 1

1.2.

Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik ............................................................................................................... 4

1.3.

Lokasi Pabrik....................................................................................................................................................... 8

1.4.

Tinjauan Pustaka ................................................................................................................................................ 11 1.4.1.

Tinjauan Proses ............................................................................................................................ 11

1.4.2.

Kegunaan Produk ......................................................................................................................... 14

1.4.3.

Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk ......... ..................................................................... 15

DESKRIPSI PROSES 2.1.

2.2.

2.3

Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ................................................................................................................... 22 2.1.1.

Spesifikasi Bahan Baku Baku ........................................................................................................ 22

2.1.2.

Spesifikasi Produk.......................................................................................................................... 23

2.1.3.

Spesifikasi Bahan Pembantu ......................................................................................................... 24

Konsep Proses .................................................................................................................................................... 25 2.2.1.

Dasar Reaksi ................................................................................................................................ 25

2.2.2.

Mekanisme Reaksi ....................................................................................................................... 26

2.2.3.

Tinjauan Kinetika .......................................................................................................................... 27

2.2.4.

Tinjauan Thermodinamika ............................................................................................................ 27

Diagram Alir Proses ........................................................................................................................................... 33 2.3.1.


Diagram Alir Proses .................................................................................................................... 33


2.3.2. 2.4

2.5. BAB III

Langkah Proses .............................................................................................................................. 33

Diagram Alir Neraca Massa dan Neraca Panas .................................................................................................. 36 2.4.1.

Neraca Massa Total ........................................................................................................................ 36

2.4.2.

Neraca Massa Komponen ............................................................................................................... 38

2.4.3.

Neraca Panas .................................................................................................................................. 41

Tata Letak Pabrik dan Peralatan........................................................................................................................... 48

SPESIFIKASI PERALATAN PROSES 3.1.

Tangki Penyimpanan N-Butanol .......................................................................................................................... 53

3.2.

Tangki Penyimpanan Asam Akrilat .................................................................................................................... 54

3.3.

Tangki Penyimpanan Asam Sulfat ...................................................................................................................... 55

3.4

Tangki Penyimpanan MEHQ .............................................................................................................................. 56

3.5.

Tangki Penyimpanan N-Butil Akrilat .................................................................................................................. 57

3.6.

Reaktor 01 ......................................................................................................................................................... 58

3.7.

Reaktor 02 ......................................................................................................................................................... 59

3.8.

Dekanter .............................................................................................................................................................. 60

3.9. Menara Distilasi .......................................................................................................................................................... 61

BAB IV

3.10.

Accumulator 01 ................................................................................................................................................... 62

3.11.

Condensor 01....................................................................................................................................................... 63

3.12.

Reboiler 01 .......................................................................................................................................................... 64

3.13.

Heat Exchanger 1................................................................................................................................................. 65

3.14.

Heat Exchanger 2................................................................................................................................................. 66

3.15.

Heat Exchanger 3................................................................................................................................................. 68

3.17.

Pompa 01............................................................................................................................................................. 70

3.18.

Pompa 02............................................................................................................................................................. 71

3.19.

Pompa 03............................................................................................................................................................. 72

3.20.

Pompa 04............................................................................................................................................................. 72

3.21.

Pompa 05............................................................................................................................................................. 73

3.22.

Pompa 06............................................................................................................................................................. 73

3.23.

Pompa 07............................................................................................................................................................. 74

3.24.

Pompa 08............................................................................................................................................................. 75

3.25.

Pompa 09............................................................................................................................................................. 75

3.26.

Pompa 10 ........................................................................................................................................................... 76

3.27.

Ejector 01 .......................................................................................................................................................... 77

UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1.

Unit Pendukung Proses ........................................................................................................................................ 79 4.1.1

Unit Pengadaan Air ...................................................................................................................... 80 4.1.1.1 Air Pendingin...................................................................................................................... 82 4.1.1.2 Air Umpan Boiler .............................................................................................................. 84



4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ...................................................................................... 86 4.1.1.4 Air Pemadam Kebakaran .................................................................................................... 87

4.2.

BAB V

Unit Pengadaan Steam .................................................................................................................. 87

4.1.3

Unit Pengadaan Udara Tekan ....................................................................................................... 88

4.1.4

Unit Pengolahan Limbah ................................................................................................................ 89

4.1.5

Unit Pengadaan Listrik ................................................................................................................. 90

4.1.6

Unit Pengadaan Bahan Bakar ........................................................................................................ 91

Laboratorium ....................................................................................................................................................... 92 4.2.1.

Laboratorium Fisik dan Analitik..................................................................................................... 92

4.2.2.

Laboratorium Penelitian dan Pengembangan ................................................................................ 94

MANAJEMEN PERUSAHAAN 5.1

Bentuk Perusahaan ............................................................................................................................................. 95

5.2

Struktur Organisasi ............................................................................................................................................ 96

5.3.

Tugas dan Wewenang ........................................................................................................................................ 98 5.3.1.

Pemegang Saham ........................................................................................................................ 98

5.3.2.

Dewan Komisaris ........................................................................................................................ 98

5.3.3.

Dewan Direksi .............................................................................................................................. 99

5.3.4.

Staf Ahli ......................................................................................................................................... 100

5.3.5.

Penelitian dan Pengembangan (Litbang)......................................................................................... 100

5.3.6.

Kepala Bagian .............................................................................................................................. 101

5.3.7

Kepala Seksi................................................................................................................................... 105

5.4.

Pembagian Jam Kerja Karyawan ........................................................................................................................ 107

5.5

Status Karyawan dan Sistem Upah ..................................................................................................................... 110

5.6

Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ............................................................................................ 110

5.7 BAB VI

4.1.2.

5.6.1.

Penggolongan Jabatan ................................................................................................................. 110

5.6.2.

Jumlah Karyawan dan Gaji ........................................................................................................... 111

Kesejahteraan Sosial Karyawan ........................................................................................................................ 114

ANALISIS EKONOMI 6.1

Penaksiran Harga Peralatan ............................................................................................................................... 116

6.2

Penentuan Total Capital Investment (TCI) ......................................................................................................... 118

6.3

6.2.1.

Modal Tetap / Fixed Capital (FC) .................................................................................................. 119

6.2.2.

Modal Kerja / Working Capital (WC) ........................................................................................... 120

Biaya Produksi Total (TPC) ............................................................................................................................... 120 6.3.1.

Manufacturing Cost (MC)

........................................................................................................... 120

6.3.1.1. Direct Manufacturing Cost (DMC) .................................................................................. 120 6.3.1.2. Indirect Manufacturing Cost (IMC) ................................................................................. 121 6.3.1.3. Fixed Manufacturing Cost (FMC) ................................................................................... 121 6.3.2.


General Expense (GE) .................................................................................................................. 122


6.4

Keuntungan (Profit) ........................................................................................................................................... 122

6.5.

Analisis Kelayakan ............................................................................................................................................ 123

Daftar Pustaka....................................................................................................................................................................................................... xv Lampiran

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1

Data Impor N-Butil Akrilat Di Indonesia tahun 2000-2005

Tabel 1.2

Data Kapasitas Produksi Pabrik N-Butil Akrilat

Tabel 2.1

Data Entalpi Pembentukan pada Suhu 298 K

Tabel 2.2

Data Energi Bebas Gibbs pada Suhu 298 K

Tabel 2.3

Neraca Massa Keseluruhan

Tabel 2.4


Tabel 2.5


Tabel 2.6

Neraca Massa pada Dekanter 01 (D-01)

Tabel 2.7

Neraca Massa pada Menara Distilasi 01 (MD-01)

Tabel 2.8


Tabel 2.9


Tabel 2.10

Neraca Panas pada Dekanter 01 (D-01)

Tabel 2.11

Neraca Panas pada Menara Distilasi 01 (MD-01)

Tabel 2.12

Neraca Panas Keseluruhan

Tabel 5.1

Jadwal Pembagian Kelompok Shift



Tabel 6.1

Indeks Harga Alat

Tabel 6.2

Modal Tetap

Tabel 6.3

Modal Kerja

Tabel 6.4

Direct Manufacturing Cost

Tabel 6.5

Indirect Manufacturing Cost

Tabel 6.6


Tabel 6.7

General Expense

Tabel 6.8

Analisis Kelayakan

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1

Grafik Impor N-Butil Akrilat Indonesia Tahun 2000-2005

Gambar 2.1

Diagram Alir Kualitatif

Gambar 2.2

Diagram Alir Kuantitatif

Gambar 2.3

Diagram Alir Proses

Gambar 2.4

Tata Letak Pabrik N-Butil Akrilat

Gambar 2.5

Tata Letak Peralatan Proses Pabrik N-Butil Akrilat

Gambar 4.1

Skema Penyediaan Air

Gambar 4.2

Skema Pengolahan Limbah

Gambar 5.1

Struktur Organisasi Pabrik N-Butil Akrilat

Gambar 6.1

Analisis Kelayakan



BAB I PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik

Perkembangan industri sebagai bagian dari usaha pembangunan ekonomi jangka panjang diarahkan untuk menciptakan struktur ekonomi

yang lebih kokoh dan seimbang yaitu struktur ekonomi dengan titik berat industri maju yang didukung oleh sektor-sektor lain yang tangguh. Seiring

dengan perkembangan industri tersebut, terjadi pula peningkatan pada kebutuhan bahan baku dan bahan pembantu.

Dengan berkembangnya peradaban manusia, dunia industri dituntut untuk dapat lebih meningkatkan teknologinya, baik dengan

penemuan-penemuan baru maupun pengembangan teknologi sebelumnya.

Industri kimia memegang peran penting dalam rangka turut meningkatkan kemajuan bangsa. Di Indonesia, industri kimia yang kini mulai

berkembang merupakan salah satu tulang punggung dalam mengisi dan menunjang pertumbuhan industri-industri lainnya. Dewasa ini industri kimia di

dalam negeri tumbuh dengan pesat. Salah satu Industri yang mempunyai kegunaan penting dan memiliki prospek cerah adalah polimer. Perkembangan

industri khususnya di bidang polimer sangat pesat mengingat kebutuhan akan bahan-bahan berbasis polimer sangat diperlukan baik bagi rumah tangga

maupun industri.

Untuk menghasilkan suatu produk polimer, tentunya diperlukan suatu bahan dasar yang memungkinkan sehingga bahan tersebut mampu

diolah menjadi produk polimer sesuai dengan yang kita inginkan. Salah satu bahan dasar pembuatan produk polimer adalah ester akrilat yang salah

satunya adalah N- butil akrilat.

Alasan Pemilihan Produk N-Butil akrilat adalah jenis ester akrilat yang paling banyak dipakai. N-butil akrylat mempunyai kelebihan dibanding berbagai

jenis macam ester akrilat yang lain yang lebih rendah misalnya methyl akrylat dan ethyl akrylat, karena n-butil akrilat korosifitasnya

lebih rendah sehingga penanganan dan penyimpanannya lebih mudah.



(UNEP PUBLICATIONS,2002)

Industri polimer cukup banyak di Indonesia, akan tetapi kebanyakan bahan bakunya masih didapatkan dari impor, sehingga adanya industri n-Butil Akrilat monomer sebagai bahan produk intermediet mempunyai prospek yang cukup baik untuk dikembangkan di Indonesia. Disamping untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, industri ini juga dipersiapkan mampu bersaing di pasar bebas untuk memenuhi kebutuhan dunia. Produksi N-butil akrilat ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan di Indonesia. Selama ini untuk memenuhi kebutuhan N-butil akrilat di

Indonesia dilakukan dengan mengimpor dari luar negeri. Pendirian pabrik N-butil akrilat yang merupakan sub sektor industri padat modal dan padat

teknologi diharapkan dapat menstimulasi tumbuhnya industri-industri baru yang berhubungan dengan akrilat.

Berdasarkan beberapa pertimbangan tersebut, maka pabrik ini layak didirikan di Indonesia. Keuntungan pendirian pabrik N-butil akrilat antara

lain:

1.

Menghemat devisa negara, karena untuk memenuhi kebutuhan n-butil akrilat tidak harus mengimpor lagi, dan memberikan imbas positif

berupa menguatnya mata uang rupiah.

2.

Memenuhi kebutuhan n-butil akrilat dalam negeri, dan harganya juga akan lebih murah dari pada mengimpor, dengan demikian harga

produkpun juga akan lebih murah, sehingga akan memberikan andil untuk menekan laju inflasi.

3.

Meningkatkan devisa negara, karena selain untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, sebagian produk juga bisa diekspor.

4.

Memacu tumbuhnya industri baru baik industri yang menghasilkan bahan baku bagi n-butil akrilat seperti asam akrilat, n-butanol, asam

sulfat, sodium hidroksida, propilen dan lain-lain, maupun industri-industri yang memanfaatkan n-butil akrilat sebagai bahan bakunya

terutama industri polimer.

5.

Membuka lapangan kerja baru dan mengurangi pengangguran bagi masyarakat , yang pada akhirnya akan meningkatkan GNP Indonesia.

1.2. Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik Ada beberapa pertimbangan dalam pemilihan kapasitas pabrik n-Butil Akrilat. Penentuan kapasitas pabrik n-butil Akrilat dengan

pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut:



1.

Kebutuhan/pemasaran produk dalam

Kebutuhan

n-butil akrilat selama ini dipenuhi dari import yang sebagian besar berasal dari negara Thailand, China dan Jepang.

Berdasarkan data Departemen Perindustrian dan Perdagangan, perkembangan import n-butil akrilat Indonesia dapat dilihat pada Tabel

1.1.

Tabel 1.1 Import n-butil akrilat di Indonesia tahun 2000-2004

Tahun

Impor (Kg)

2000

7.574.810

2001

8.888.190

2002

11.112.113

2003

15.430.074

2004

22.056.254

(www.dprindag.go.id, 2005)

Tabel 1.1. apabila diplotkan akan didapat grafik seperti pada Gambar 1.1.

2,50E+07 y = 3550477,2000x + 2360856,6000

Import (kg)

2,00E+07 1,50E+07 1,00E+07 5,00E+06 0,00E+00 0

1

2

3

4

5

6

Tahun ke-

Gambar 1.1. Grafik import n-Butil Akrilat dari tahun 2000-2004

Dari Gambar 1.1. di atas, bila dilakukan pendekatan regresi linier, akan diperoleh persamaan : y = 3.550.477,2 x + 2.360.856,6



Dengan :

y = jumlah impor n-butil akrilat

(ton/tahun)

x = tahun ke -

Jadi untuk tahun 2010 (tahun ke-11) diperkirakan Indonesia membutuhkan

n-butil akrilat kurang lebih sebesar 43.517.060 ton/tahun.

Adapun pendirian pabrik n-butil akrilat juga akan diproyeksikan untuk ekspor ke luar negeri. Kebutuhan n-butil akrilat dunia dapat

diperkirakan berdasarkan kapasitas pabrik yang membutuhkan n-butil akrilat. Beberapa industri di dunia yang menggunakan n-butil

akrilat sebagai salah satu bahan bakunya dapat dilihat dalam tabel 1.2.

Tabel 1.2 Data Industri yang membutuhkan n-butil akrilat di dunia.

Perusahaan

Negara

Tongda Jizhuou

China

Kapasitas (Ton per Tahun)

20.000

(www.buyersguide.com)

Parchem Ltd.

Amerika Serikat

45.000

(www.kellysearch.com)

Huntsman Chemical

Australia

100.000

(www.chemlink.com)

2.

Ketersediaan Bahan Baku

Bahan baku pembuatan n-Butil Akrilat adalah asam akrilat dan n-butanol. N-Butanol diperoleh dari PT. Petro Oxo Nusantara, Gresik

Jawa Timur yang memiliki kapasitas produksi 150.000 ton per tahun. (www.cathca.com). Kebutuhan asam akrilat diperoleh dari PT.

Nishoku Tripolyta Acrylindo yang mempunyai kapasitas produksi 60.000 ton per tahun . Sedangkan kebutuhan asam Sulfat sebagai

katalis diperoleh dari PT Indo Lysaght yang mempunyai kapasitas produksi sebesar 30.000 ton per tahun

(Direktori Industri, 2000)

Untuk memproduksi n-butil akrilat dengan kapasitas 60.000 ton per tahun diperlukan bahan baku asam akrilat kira-kira sebanyak 38.000

ton per tahun, n-butanol kira-kira sebanyak 40.000 ton per tahun dan katalis asam sulfat sebanyak 12.000 ton per tahun. Sehingga dengan

kapasitas rancangan 60.000 ton per tahun diperkirakan bahan baku akan dapat terpenuhi dari kapasitas pabrik di atas.

3.

Kapasitas pabrik yang sudah ada

Penentuan kapasitas minimal berdasarkan pada kapasitas pabrik yang telah berproduksi dan layak untuk didirikan. Berikut ini adalah data

dari kapasitas beberapa pabrik n-butil akrilat di berbagai negara dan kapasitasnya yang telah berjalan. Ditunjukkan dalam Tabel 1.3

Tabel 1.3 Data kapasitas produksi pabrik n-Butil Akrilat.



Perusahaan

Negara

BASF Belgium S.A./ N.V.

Belgia

Kapasitas (Ton per Tahun)

50.000


ABCR GmbH & Co. KG

Jerman

100.000


Dalian Guangrong Chemical Co.,Ltd

China

20.000

(www.kellysearch.com)

Thai MMA Co., Ltd

Thailand

15.000

Mitsubhisi Press Release 2005

Sedangkan di Indonesia sendiri sampai saat ini belum ada pabrik yang memproduksi n-butil akrilat.

Berdasarkan pertimbangan di atas maka diambil keputusan bahwa kapasitas pabrik yang akan didirikan sebesar 60.000 ton/tahun dengan

harapan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri dan juga untuk kepentingan ekspor.

I.3. Lokasi Pabrik

Pemilihan lokasi pabrik sangat penting di dalam perancangan pabrik karena hal ini berhubungan langsung dengan nilai ekonomis dari pabrik yang akan dibangun. Pabrik n-Butil Akrilat ini direncanakan akan dibangun di Cilegon, Banten. Ada beberapa faktor yang harus diperhatikan untuk menentukan lokasi pabrik yang kita rancang agar secara teknis dan ekonomis menguntungkan. Adapun faktor-faktor yang harus dipertimbangkan yaitu : 1.

Faktor Primer

a.

Ketersediaan bahan baku

Kriteria penilaian dititikberatkan pada kemudahan memperoleh bahan baku. Bahan baku utama yakni n-Butanol diperoleh dari PT.

Petro Oxo Nusantara yang berlokasi di Kawasan Industri Gresik, Jawa Timur. Sedangkan bahan baku asam akrilat diperoleh dari PT.

Nishoku Tripolyta Acrylindo yang berlokasi di Bogor, Jawa Barat .

b.

Pemasaran produk



Faktor yang perlu diperhatikan adalah letak wilayah pabrik yang membutuhkan n-butil akrilat dan jumlah kebutuhannya. Lokasi pabrik

di daerah Cilegon, Banten sangat strategis dengan adanya pelabuhan laut serta jalan-jalan darat sehingga daerah pemasaran produksi

dapat dijangkau.

c.

Sarana transportasi

Tersedianya jalan raya dan pelabuhan memudahkan dalam distribusi produk baik untuk kebutuhan dalam negeri maupun untuk tujuan

eksport. Dengan adanya fasilitas jalan raya, rel kereta api, dan pelabuhan laut yang memadai, maka pemilihan lokasi di Cilegon sangat

tepat.

d.

Tenaga kerja

Tersedianya tenaga kerja yang terampil mutlak diperlukan untuk menjalankan mesin-mesin produksi. Banten, khususnya Cilegon

merupakan kawasan industri yang sudah mapan. Untuk mendapatkan tenaga kerja ahli maupun tenaga kerja biasa dari daerah sekitar

industri cukup mudah.

e.

Penyediaan utilitas

Perlu diperhatikan sarana-sarana pendukung seperti tersedianya air, listrik, dan sarana lainnya sehingga proses produksi dapat berjalan

dengan baik. Cilegon dengan daerah pantai dialiri sungai Cidanau yang cukup besar sehingga kebutuhan air untuk proses produksi

maupun untuk karyawan akan mudah terpenuhi. Selain itu, sebagai suatu kawasan industri yang telah direncanakan dengan baik dan

tempat industri berskala besar (PT. Krakatau Steel dan PT. Chandra Asri Petrochemical Center), Cilegon telah mempunyai sarana-sarana

pendukung yang memadai.

2.

Faktor Sekunder

a.

Perluasan areal pabrik

Cilegon memiliki kemungkinan untuk perluasan pabrik karena masih mempunyai areal yang cukup luas. Hal ini perlu diperhatikan

karena dengan semakin meningkatnya permintaan produk akan menuntut adanya perluasan pabrik.

b.

Karakteristik lokasi

Karakteristik lokasi ini menyangkut iklim di daerah tersebut, kemungkinan terjadinya banjir, serta kondisi sosial masyarakatnya. Dalam

hal ini, Cilegon sebagai kawasan industri adalah daerah yang telah ditetapkan menjadi daerah industri sehingga pemerintah memberikan

kelonggaran hukum untuk mendirikan suatu pabrik di daerah tersebut.

c.

Kebijaksanaan pemerintah

Dalam hal ini, pendirian pabrik juga perlu memperhatikan beberapa faktor kepentingan yang terkait di dalamnya, kebijaksanaan

pengembangan industri, dan hubungannya dengan pemerataan kesempatan kerja, kesejahteraan, dan hasil-hasil pembangunan.



Disamping itu, pabrik yang didirikan juga harus berwawasan lingkungan, artinya keberadaan pabrik tersebut tidak boleh mengganggu

atau merusak lingkungan sekitarnya.

d.

Kemasyarakatan

Dengan masyarakat yang akomodatif tehadap perkembangan industri dan tersedianya fasilitas umum untuk hidup bermasyarakat, maka

lokasi di Cilegon dirasa tepat.

Dari pertimbangan faktor-faktor di atas, maka dipilih daerah Cilegon, Propinsi Banten sebagai lokasi pendirian pabrik n-Butil Akrilat.

1.4. Tinjauan Pustaka

1.4.1.

Tinjauan Proses

N-Butil Akrilat yang mempunyai nama kimia Butil 2-propeonate, Acrylic acid butyl ester, merupakan suatu senyawa yang berupa

cairan tak berwarna dan sedikit berbahaya. Rumus molekulnya adalah C7H12O3, dengan berat molekul 128.17gram/mol

(www.Chemicalland 21.com, Mei 2006).

Ada beberapa proses yang dikenal dalam pembutan N-butil akrilat, yaitu :

1.

Proses Reppe

Bahan baku yang digunakan adalah Asetilen. Bahan ini direaksikan dengan CO dan senyawa alkohol dalam suasana asam. Reaksi berlangsung o pada suhu 40 C dan tekanan atmosfer.

Reaksi : 4C2H2 + 4C4H9OH + Ni(CO)4 + 2HCl → 4CH2=CHCOOC4H9 + H2 + NiCl2

Asetilen

n-Butanol

Nikel karbonil As.klorida

N-Butil Akrilat

Hidrgen Ni-klorid

Proses ini ditinggalkan karena kesulitan dalam penanganan toxic dan mahalnya Nikel karbonil.

2.

Proses Etilen Sianohidrin

Etilen Sianohidrin dibuat terlebih dahulu dari Etilen oksida dan HCN kemudian dihidrolisa menjadi asam akrilat menggunakan asam sulfat.

Produk ini selanjutnya direaksikan dengan alcohol membentuk ester akrilat.

Proses ini tidak digunakan lagi karena timbul masalah dalam penanganan HCN dan limbah NH4HSO4.

3.

Proses Goodrich (Ketene Process)

Pada proses ini bahan baku yang digunakan adalah asam akrilat yang di dehidrolisa membentuk Ketene. Ketene kemudian direaksikan dengan formaldehid membentuk β-propialaktone, senyawa ini kemudian direaksikan dengan alkohol membentuk ester akrilat.

Reaksi : -H2O


+CH3O


CH2CHCOOH

CH2=C=O

CH2-C=O

CH2-O

Asam Akrilat

b-propialaktone

Ketene

ROH CH2=CHCOOR + H2O H2SO4 Ester Akrilat

Proses ini tidak begitu lama digunakan karena melalui banyak tahapan reaksi dan produk antara β-propialaktone merupakan bahan beracun.

(Ullman’s, 1985)

4.

Proses Esterifikasi Asam akrilat

Pada proses ini Asam akrilat direaksikan dengan N-butanol dengan katalis Asam sulfat membentuk N-butil akrilat. Reaksi tersebut

berlangsung pada reaktor alir tangki berpengaduk.

Reaksi :

CH2=CHCOOH + C4H9OH

Asam akrilat

→

N-butanol

CH2=CHCOOC4H9 + H2O

N-butil akrilat

Air

(Groggins , 1983)

Berdasarkan keempat proses di atas, dipilih proses keempat yaitu proses esterifikasi asan akrilat dengan katalis asam sulfat dengan beberapa pertimbangan sebagai berikut :

1.4.2.

-

mudah dalam penanganan produk

-

katalis yang dipakai yaitu asam sulfat mudah didapat, murah serta mudah dalam penanganannya

-

tidak melalui proses yang panjang

-

secara ekonomis semua bahan bakunya murah

-

konversi hasilnya lebih besar

-

tidak menghasilkan produk samping yang berarti

Kegunaan Produk



N-butil akrilat monomer dipakai sebagai chemical intermediate pada produksi resin polimer (emulsion polymers). N-Butil akrilat juga

digunakan untuk menghasilkan homopolimer dan kopolimer bersama monomer-monomer yang lain misalnya asam akrilat dan garamnya, amida dan

ester; methakrilat, akrilonitril, asam maleat, ester, vinil asetat, vinil klorid, stiren, butadiene, unsaturated polyesters dan drying oils. Polimer dan

kopolimer ini digunakan dalam berbagai macam produk misalnya zat-zat pendispersi atau pelarut

(ECETOC, 1994).

N-Butil akrilat dipergunakan pula dalam industri pelapisan dan tinta, bahan perekat, seal, tekstil, plastik dan elastomer. Aplikasinya

dalam industri pelapisan antara lain pembentukan lateks, pendispersi terhadap air, dan dipakai pada pabrik peralatan otomotif original, serta dalam

refinishing material. Bahan-bahan perekat yang sensitif terhadap tekanan juga mengandung n-butil akrilat. Sebagai bahan perekat, n-butil akrilat

digunakan dalam industri-industri tekstil dan konstruksi. Produk-produk industri tekstil yang mengandung n-butil akrilat antara lain fiber, warp sizings,

thickener, dan back coat formulation (adhesives). Dalam industri plastik, n-butil akrilat merupakan bahan dasar bagi beberapa modifikasi PVC dan

molding atau extrusion additives.

(BAMM, 1993).

Komposisi pemakaian n-butil akrilat adalah sebagai berikut :

Penggunaan

Persen

Pelapisan cat

Bahan perekat/seal

44%

18%

Tekstil

Zat aditif plastik

15%

9%

Kertas

Lain-lain

5%

9% (UNEP PUBLICATIONS,2002)

1.4.3.

Sifat-sifat fisik dan kimia bahan baku dan produk

1.

Bahan Baku Utama Asam Akrilat



Rumus Kimia

: C2H3COOH

Berat Molekul

: 72,0634 g/mol

Titik leleh

: 13 ºC

Titik Didih

: 141 ºC o : 380 C

Suhu kritis o Berat jenis (25 C)

: 1045 kg/m3

o Viskositas(25 C)

: 1,149 mPa.s

Panas penguapan pada 101.3 kPa

: 45,6 kJ/mol

Panas pembakaran

: 1376 kJ/mol

(Perry and Green, 1984)

Beberapa reaksi yang terjadi :

- Reaksi esterifikasi

Reaksi esterifikasi terjadi jika Asam akrilat direaksikan dengan suatu alkohol membentuk ester dari Asam akrilat dan air.

Reaksi :

CH2=CHCOOH +

ROH

As. Akrilat

→

Alkohol

CH2=CHCOOR + H2O

Ester

Air

- Reaksi addisi

Asam akrilat dapat diadisi dengan halogen, hydrogen, dan hydrogen sianida.

Reaksi :

CH2=CHCOOH +

HX

→

H2CX-CH2COOH

( Kirk & Othmer, 1982 )

N-Butanol

Rumus Kimia

: C4H9OH

Berat Molekul

: 74,1224 g/mol

Titik Leleh

: -79.9 ºC

Titik Didih

: 117 ºC

Berat jenis

: 810,5 kg/m3

Kelarutan dalam air pada 25 ºC


: 9,5 g / 100 g H2O


Panas pembakaran

: 1376 kJ/mol



- Reaksi esterifikasi

Reaksi esterifikasi antara N-butanol dengan asam organik akan membentuk ester dan air.

Reaksi : →

C4H9OH + RCOOH

N-Butanol

RCOOC4H9 + H2O

Asam Organik

Ester

Air

- Reaksi subsitusi

Reaksi substitusi antara N-butanol dengan HCl dengan bantuan katalis ZnCl2 menghasilkan Butil klorida.

Reaksi :

C4H9OH

+

→

HCl

N-Butanol

C4H9 Cl

As.Klorida

+ H2O

Butil klorida

Air

(Fessenden&Fessenden, 1982)

2.

Produk : N-Butil Akrilat

Rumus Kimia

: C2H3COO C4H9

Berat Molekul

: 128,1706 g/mol

Titik Beku

: -64 ºC

Titik Didih

: 147 ºC

Berat jenis

: 901,5 kg/m3

Kelarutan dalam air pada 25 ºC

: 0,2 g / 100 g H2O

(www.chemicalland21.com, Mei 2006)


1. 2CH2=CHCOOC4H9

+

H2S

→

N-butil akrilat

2. CH2=CHCOOC4H9

N-butil akrilat

+

S(CH2CH2COOC4H9)

merkaptan

NH3

amonia

→

3-alkoxythiopropionat

H2NCH2CH2COOC4H9

beta-aminopropionat




3.

Bahan Pembantu

a.

Asam Sulfat

Rumus Kimia

: H2SO4

Berat Molekul

: 98,0734 g/mol

Titik leleh

: -38 ºC

Titik Didih

: 290 ºC

Berat jenis

: 1768,1 kg/m3

Kemurnian

: 93 %

Impuritas

: air



1. HO4S- + H+ → H2O4S Reaksi fase gas, ΔHRo 1282kJ/mol, ΔGRo 1251 kJ/mol 2. C12H26 + H2O4S → C12H26O3S + H2O Reaksi fase cair, ΔHRo 290 kJ/mol

3. C3H6 + H2O4S → C3H8O4S Reaksi fase cair, ΔHRo -38 kJ/mol (http://www.webbook.nist.gov)

b.

MEHQ (monomthyl ether of hydroquinone )

Rumus Kimia

: CH3OC6H4OH / C7H8O2

Berat Molekul

: 124,1390 g/mol

Titik Didih

: 243 ºC

Kemurnian

: 100 %



Kenampakan

: Cair, berwarna putih atau merah muda pucat, dengan sedikit bau phenol



1. Br- + C7H8O2 → (Br- • C7H8O2) Reaksi fase gas, ΔHRo 87,9 kJ/mol. 2. C7H7O2- + H+ → C7H8O2 Reaksi fase gas, ΔHRo 1466 kJ/mol. (http://www.webbook.nist.gov)

1.4.4.

Tinjauan proses secara umum

Esterifikasi adalah reaksi antara asam karboksilat dengan alkohol dengan persamaan reaksi sebagai berikut :

+ O

H

R-C

O →

+ R'-OH

R

C

O-H

+ H2O O-R'

As. Karboksilat Alkohol Ester akrilat Air Reaksi esterifikasi ini adalah suatu reaksi substitusi gugus radikal organik dengan ion hidrogen yang berasal dari asam. Dengan putusnya

ikatan karbonil-oksigen atau ikatan alkyl oksigen, maka terbentuklah air.

Dalam hal ini ikatan yang terputus adalah ikatan C-O dari asam karboksilat dan bukan ikatan O-H dari asam atau C-O dari alkohol.

Reaksi esterifikasi ini dapat berjalan bila dalam suasana asam.

(Fessenden&Fessenden, 1982)

N-butil akrilat yang mempunyai nama lain 2 propenoic acid, butil ester; acrylic acid,n-butil ester; butil 2-propenoate merupakan suatu

senyawa yang berupa cairan tak berwarna dan sedikit berbahaya. Rumus molekulnya adalah C2H3COOC4H9, dengan berat molekul 128 g/mol.

(www.Chemicalland.com)

Reaksi pembentukan n-Butil Akrilat adalah reaksi esterifikasi yang merupakan reaksi tidak dapat balik, eksotermal dengan persamaan

reaksi : + O


H

O


CH2

CH-C

+ C4H9-OH

→

CH2 = CH-C

O-H

Asam akrilat

N-butanol

+ H2O

O- C4H9

N-butil akrilat

Air

Untuk mempercepat laju reaksi maka digunakan katalis yang merupakan pemberi suasana asam. Katalis yang diperlukan dalam reaksi ini adalah katalis

asam kuat, seperti asam sulfat, toluene sulfonic acid, dodecyl benzene sulfonic acid, ataupun campuran toluene sulfonic acid dan xylene sulfonic acid.

Katalis yang digunakan adalah asam sulfat karena harganya cukup murah dan kekuatan asamnya tinggi


BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1

Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku 1. Asam Akrilat Rumus molekul CH2== CH

: CH2=CHCOOH C

O OH

Kenampakan/ bau

: Cair dan bening (25 0C, 1 atm), bau menyengat

Stabilitas

: Dapat terbakar, stabil dengan inhibitor UV

Kemurnian

: 98 %

Inhibitor

: 20 ppm

Impuritas

: 2 % air (www.chemicalland21.com)



2. n-Butanol Rumus molekul

: CH3CH2CH2CH2(OH)

Kenampakan

: Cair tidak berwarna (25 0C, 1 atm), dengan bau alkohol yang menyengat

Stabilitas

: Stabil dalam kondisi biasa, dapat terbakar, kontak dengan

oksidator

kuat

dapat

menyebabkan

kebakaran atau ledakan. Kemurnian

: 99 %

Impuritas

: 1 % air (www.chemicalland21.com)

2.1.2

Spesifikasi Produk 1. n-Butil Akrilat Rumus molekul

: CH2=CHCOO(CH2)3CH3

Kenampakan

: Cair dan bening (25 0C, 1 atm)

Stabilitas

: Dapat terbakar, stabil dengan inhibitor atau dengan adanya kandungan oksigen terlarut.

Kemurnian

: 99,5 % (min)

Inhibitor

: 250 ppm MEHQ

Impuritas

: 0,5 % Asam akrilat



(www.Chemicalland21.com)

2.1.3

Spesifikasi Bahan Pembantu 1

Katalisator Asam Sulfat

Rumus molekul

: H2SO4

Kenampakan

: Cairan (25 0C, 1 atm)

Kemurnian

: 98 %

Impuritas

: 2 % air (www.Chemicalland21.com)

2. Inhibitor Methil Ether Hidroquinone ( MEHQ) Rumus molekul

: C7H8O2

Kenampakan

: Cair, putih atau merah muda pucat dengan sedikit bau phenol

Stabilitas

: Dapat terbakar, tidak boleh kontak dengan halogen dan oksidator.



Toksikologi

: Berbahaya bagi pencernaan, menyebabkan iritasi pada kulit dan mata.

Kemurnian

: 100 % (www.ptcm.ox.ac.um/MSDS)

2.2.

Konsep Proses

2.2.1. Dasar Reaksi o Proses pembuatan n-Butil Akrilat berlangsung di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) pada kondisi suhu 80 C dan tekanan

1 atmosfir dengan bantuan katalis Asam sulfat dengan perbandingan asam Akrilat banding n-butanol adalah 1:5, perbandingan mol ( US Patent No

3.875.212 ). Digunakan reaktor alir tangki berpengaduk karena reaksi merupakan reaksi cair-cair dengan katalis cair dan produk cair, sehingga dengan

menggunakan RATB dengan dilengkapi koil diharapkan terjadi pengadukan sempurna sehingga reaksi dapat berjalan isothermal dan komposisi

campuran sama.

Reaksi antara Asam Akrilat dengan n-Butanol adalah suatu reaksi substitusi gugus radikal organik dengan ion hidrogen yang berasal dari asam. Dengan putusnya ikatan karbonil-oksigen atau ikatan alkyl oksigen, maka terbentuklah air. Reaksi yang terjadi :

CH3CH2CH2CH2(OH)+ H2C=CHCOOH

H2C=CHCOO(CH2)3CH3 + H2O

Reaksi di atas adalah reaksi esterifikasi antara alkohol dan asam dan merupakan reaksi yang berlangsung bolak-balik. 2.2.2. Mekanisme Reaksi

Esterifikasi Asam akrilat berlangsung melalui serangkaian tahap protonasi dan deprotonasi. Oksigen Karbonil diprotonasi, alkohol nukleofilik menyerang karbon positif, dan eliminasi air akan menghasilkan ester yang dimaksud.

O Bab II Deskripsi Proses

OH

OH

OH


+

+

H

-H

R’OH

RC – OH

RC – OH

+

O

OH

RC – OH

RC – OH

R’O+ - H

R’O

OH

+

OH

+

-H

-H2O

-H

RC – OR’

RC

RC+

RC – +OH2

R’O

R’O

R’O

Mekanisme tersebut dapat diringkas sebagai berikut : O

OH

O

+ -H

RC – OH + R’OH

R – COH

RCOR’ + H2O

Asam Karboksilat

Ester OR

Dalam reaksi Esterifikasi ikatan yang terputus adalah ikatan C – O dari asam karboksilat bukan ikatan O – H dari asam atau ikatan C – O dari alkohol. ( Fessenden & Fessenden, 1986 ) 2.2.3. Tinjauan kinetika

Reaksi pembentukan n-butil Akrilat dari butanol dan asam Akrilat merupakan reaksi orde 2 total terhadap umpan. Dengan persamaan

reaksi :

CH3CH2CH2CH2(OH)+ H2C=CHCOOH

A

+

B

Dengan persamaan kecepatan reaksi :

(-rA ) = k C AC B Bab II Deskripsi Proses

H2C=CHCOO(CH2)3CH3 + H2O

C

+

D


(Levenspiel, 1975)

Dengan k merupakan konstanta kecepatan reaksi ke kanan dan C merupakan konsentrasi reaktan.

2.2.4. Tinjauan Termodinamika Reaksi pembentukan n-Butil Akrilat jika ditinjau secara termodinamika, dengan harga nilai ΔHf untuk tiap komponen ditunjukan dalam Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Harga ΔHf untuk tiap komponen Komponen

ΔHf ( kJ/mol )

Asam Akrilat

-336,307

n-Butanol

-274,535

n-Butil Akrilat

-395,131

Air

-285,84

(Carl L. Yaws, 1999)

Jika ∆HOR

= bernilai negatif maka reaksi eksotermis

Jika ∆HOR

= bernilai positif maka reaksi endotermis

∆HOR 298

= ∆HOf produk - ∆HOf reaktan

∆HOR 298

= ((-395,131)+(-285,84) ) – ((-336,307)+(-274,535)) = -70,129 J/mol.



Harga ΔHR bernilai negatif berarti reaksi merupakan reaksi eksotermis. Sedangkan nilai ΔHR saat suhu operasi yaitu 80 oC nilai masih negatif yang berarti reaksi merupakan reaksi eksotermis. Sedang konstanta kesetimbangan reaksi pembentukan n-butil Akrilat dari Asam Akrilat dan n-Butanol dapat ditentukan berdasarkan

persamaan berikut :

d ln k DHr = dt RT 2

∆G = - RT ln K

(Smith, 1981)

dari penjabaran didapatkan:

ln

K1 DHr é 1 1 ù = ê - ú K2 R ë T2 T1 û

(Smith,

1981) Tabel 2.2. Harga ∆Gº untuk Beberapa Komponen Komponen

∆GO298 (kJ/mol)

Asam Akrilat

-223,00

n-Butanol

-150,30

n-Butil Akrilat

-286,06

Air

-228,59 (Carl L. Yaws, 1999)

∆GO total = ∆GO produk - ∆GO reaktan = ((-286,06)+(-228,59) – ((-223,00)+(-150,30)) = -25,230 kJ/mol ∆GO298

= -RT ln K298

- 25,230 kJ/mol = - ( 8.314*10-3kj/mol K) (298 K) (ln K298) K298 = 26.459,14 Bab II Deskripsi Proses


ln (K353/K298) = (∆HO298/R) (1/353 – 1/298) = (-70,129/8.314*10-3) (-0,00077838) = 4,41021 K353 = 2,174 . 1006 Harga K yang besar mengindikasikan reaksi pembentukan n-butil Akrilat bersifat searah (irreversible). Perhitungan konversi kesetimbangan (XAe) :

Dari reaksi pembuatan n-butil akrilat diperoleh persamaan :

K=

[C 2 H 3 COOC 4 H 9 ][H 2 O] [C 2 H 3 COOH][C 4 H 9 OH ]

K =

(C Ao ´ X Ae )(C Ao ´ X Ae ) C Ao (1 - X Ae )(C Bo - C Ao ´ X Ae )

dengan :

CAo

= konsentrasi asam akrilat mula-mula

CBo

= konsentrasi n-butanol mula-mula

CAo

= 1,6876

CBo

= 5 CAo

K

= 2,174 . 1006

diketahui:

Sehingga : 2

K =

K =

2

( C Ao X Ae ) C Ao (1 - X Ae )(5C Ao - C Ao X Ae )

C Ao X Ae

2

(1 - X Ae )(1 - 5 X Ae

Manipulasi persamaan diatas, diperoleh :


+ X Ae

2

)


2 K ( 1 - 5 XAe ) + XAe

2,174.10

2 ( 5 K – K XAe – Cao XAe ) = 0

06 2 06 06 2 ( 1 – 5XAe ) + XAe ( 5 x 2,174.10 – 2,174 . 10 XAe – 1,578 x XAe ) = 0

Setelah dilakukan perhitungan diperoleh harga XAe = 0,999988 karena harga XAe mendekati atau sama dengan 1, maka terbukti reaksi pembuatan n-

butil akrilat adalah reaksi irreversible.



2.3. Diagram Alir Proses 2.3.1. Diagram Alir Proses Diagram alir proses pembuatan n-butil akrilat dapat dilihat pada Gambar 2.3. 2.3.2. Langkah Proses Secara garis besar, proses pembuatan N-butil akrilat dari asam akrilat dan metanol dapat dikelompokkan menjadi tiga tahapan, yaitu : 1.

Unit Penyiapan Bahan Baku

2.

Unit Reaksi

3.

Unit Pemurnian Produk

1. Unit Penyiapan Bahan Baku Bahan baku yang dimaksud adalah asam akrilat dan n- butanol. Adapun penyiapan masing-masing bahan baku tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut : a. Penyiapan asam akrilat, asam sulfat dan MEHQ Bahan baku asam akrilat dan asam sulfat yang diperoleh dari PT. Nishoku Tripolyta Acrylindo dan PT. Indo Lysaght diangkut dengan truk tangki, untuk kemudian disimpan dalam tangki penyimpanan TP02 dan TP-03. Kapasitas penyimpanan 30 hari dan disimpan pada tekanan atmosferis dan suhu lingkungan. MEHQ disimpan dalam tanki penyimpanan TP-04 dengan kapasitas penyimpanan selama 4 bulan pada tekanan atmosferis dan suhu lingkungan. Asam akrilat, asam sulfat dan MEHQ dari TP-02, TP-03 dan TP-04 dipompa dengan



pompa P-02, P-03 dan P-04 ke reaktor R-01 dan melalui HE-01 untuk pemanasan sampai suhu 60oC. b. Penyiapan n-Butanol Bahan baku n-Butanol yang diperoleh dari PT. Petro Oxo Nusantara diangkut dengan truk tangki, untuk kemudian disimpan pada tangki penyimpanan TP-01. Kapasitas penyimpanan untuk 30 hari dan disimpan pada tekanan atmosferis dan suhu lingkungan. N-Butanol yang disimpan dalam TP-01 kemudian dipompa dengan pompa P-01 masuk ke reaktor R-01. Kedua arus bahan ini bersama dengan arus recycle dari menara distilasi kemudian masuk sebagai umpan rektor. 2. Unit Reaksi Campuran asam akrilat, asam sulfat, MEHQ, n-butanol dan arus recycle masuk ke reaktor R-01. Reaktor R-01 beroperasi pada suhu 80oC dan tekanan 1 atm. Di dalam reaktor terjadi reaksi esterifikasi asam akrilat dan n-butanol menjadi n-butil akrilat, dan reaksi yang terjadi adalah reaksi eksotermis. Keluar dari reaktor R-01 campuran yang telah bereaksi sebagian dialirkan ke reaktor R-02 untuk direaksikan lagi hingga mencapai konversi total 90 %. Reaktor yang digunakan adalah jenis reaktor alir tangki berpengaduk (RATB) yang dilengkapi dengan koil pendingin. Fungsi pengaduk untuk mencampur dua reaktan dan katalis. Reaktan diumpankan dari atas reaktor dan keluar dari bagian bawah reaktor. Sifat reaksi adalah eksotermis sehingga diperlukan pendingin untuk menjaga supaya suhu reaksi relatif konstan.



Media pendingin yang digunakan adalah air yang dialirkan di dalam koil yang berada di dalam reaktor. 3. Unit Pemurnian Produk Produk reaktor terdiri atas n-butil akrilat, sisa asam akrilat yang tidak bereaksi, sisa butanol yang tidak bereaksi, air, MEHQ, dan asam sulfat. Campuran bersuhu 80 °C ini kemudian digunakan sebagai umpan dekanter dengan bantuan pompa (P-06). Di dalam dekanter (D-01), senyawa-senyawa organik (n-butil akrilat, nbutanol dan asam akrilat) dipisahkan dari senyawa-senyawa anorganik (air dan asam sulfat). Pemisahan ini dapat terjadi karena sifat dari n-butil akrilat n-nutanol dan asam akrilat yang sedikit larut dalam air. Hasil bawah dekanter yang berupa senyawa-senyawa anorganik langsung dialirkan ke unit pengolahan limbah dengan pompa (P-08). Di sisi lain, hasil atas dekanter yang berupa senyawa-senyawa organik diumpankan ke menara distilasi I dengan pompa (P-07) yang sebelumnya dipanaskan di heat exchanger III (HE-02) untuk pemurnian lebih lanjut. Kondisi operasi keluar dekanter adalah suhu 80oC dengan tekanan 1 atm. Pada menara distilasi (MD-01), n-butil akrilat akan terpisahkan pada bagian bawah menara sedangkan asam akrilat akan terpisahkan pada bagian atas menara. N-butil akrilat yang merupakan hasil bawah menara distilasi ditampung dalam tangki penyimpan produk (TP-05) setelah sebelumnya diturunkan suhunya dengan menggunakan heat exchanger I (HE-01) dan IV (HE-03). Produk N-butil akrilat ini disimpan pada kondisi cair tekanan 1 atm dan suhu sekitar 45 – 50 °C. Di sisi lain, asam akrilat dan n-butanol yang Bab II Deskripsi Proses


merupakan hasil atas dialirkan kembali (recycle) dengan bahan baku nbutanol untuk diumpankan kembali ke dalam reaktor.

2.4 Diagram Alir Neraca Massa 2.4.1 Neraca Massa Total

Arus (1)

Arus (2)

P

Arus (7)

R O Arus (3)

S E Arus (4)

S

Tabel 2.3 Neraca Massa Keseluruhan (Overall)


Arus (10)


Masuk

Komponen

H2O

Arus (1)

Arus (2)

91,1539

C4H9OH

Keluar

Arus (3)

45,7880

Arus (4)

29,0800

150,7177

4648,4295

183,4130

C2H3COOC4H9

MEHQ

10,1467

H2SO4

1424,9213

4739,5834 4760,6848

Total

1454,0013

10.964,4162

10,1467

2.4.2 Neraca Massa Komponen Tabel 2.4 Neraca Massa pada Reaktor 01 (R-01)

22,5703

39,8724

7537,8788

8,6247

1,5220

1411,4830

13,4383

3389,0068

7575,4094

10.964,4162

(dalam kg/jam)


Arus (10)

1594,8960

4714,8968

C2H3COOH

Arus (7)


Masuk Komponen

Keluar Arus (1)

H2O

Arus (2)

91,1539

C4H9OH

Arus (3)

45,7880

Arus (4)

29,0800

Arus (5)

164,9758

4714,8968

C2H3COOH

Arus (9)

1507,2659

19813,0609

4648,4295

C2H3COOC4H9

MEHQ

21003,1114

267,4122

1483,8533

396,7305

6177,2961

10,1467

H2SO4

10,1467

1424,9213

4739,5834 4760,6848

1454,0013

Total

31606,5956

1424,9213

10,1467

31606,5956

(dalam kg/jam)

Tabel 2.5 Neraca Massa pada Reaktor 02 (R-02) Masuk

Keluar

Arus (5)

Arus (6)

Komponen



H2O

1509,8889

1759,8717

21003,1080

19963,7786

C2H3COOH

1483,8541

473,3955

C2H3COOC4H9

6177,2992

7974,4817

MEHQ

10,1467

10,1467

H2SO4

1424,9213

1424,9213

C4H9OH

Total

31606,5956

31606,5956

(dalam kg/jam) Tabel 2.6 Neraca Massa pada Dekanter (D-01) Masuk

Keluar

Komponen Arus (6)

H2O

Arus (7)

Arus (8)

1759,8717

1594,8960

164,9758

19963,7786

150,7177

19813,0609

473,3955

183,4130

289,9825

7974,4817

39,8724

7934,6093

MEHQ

10,1467

8,6247

1,5220

H2SO4

1424,9213

1411,4830

13,4383

3389,0068

28217,5888

C4H9OH

C2H3COOH

C2H3COOC4H9

Total

31606,5956

31606,5956

(dalam kg/jam) Tabel 2.7 Neraca Massa pada Menara Distilasi (MD-01) Masuk

Keluar

Komponen Arus (8)

H2O

C4H9OH

C2H3COOH

C2H3COOC4H9


Arus (9)

Arus (10)

164,9758

164,9758

-

19813,0609

19813,0609

-

289,9825

267,4122

22,5703

7934,6093

396,7305

7537,8788


MEHQ

1,5220

-

1,5220

H2SO4

13,4383

-

13,4383

20642,1793

7575,4094

Total

28217,5888

28217,5888

(dalam kg/jam)

2.4.2 Neraca Panas Tabel 2.8 Neraca Panas pada Reaktor I (R-01) Masuk

Keluar

Komponen Umpan

Q reaksi

Arus (5)

H2O

160565,2658

347627,1550

C4H9OH

2981337,0965

2571969,1631

C2H3COOH

557882,1936

174867,6715

C2H3COOC4H9

45925,1341

715078,1775

MEHQ

1075,2572

1075,2572


Q pendingin


H2SO4

101253,9773

101253,9773

3159746,8441

3848036,9246

Total

3159746,8441

3095912,3669

3911871,4018

7007783,7687

3095912,3669

7007783,7687

(dalam kJ/kg)

Tabel 2.9 Neraca Panas pada Reaktor II (R-02) Masuk

Keluar

Komponen Arus (5)

Q reaksi

Arus (6)

H2O

347627,1550

405785,4341

C4H9OH

2571969,1631

2444696,4191

C2H3COOH

174867,6715

55788,2194

C2H3COOC4H9

715078,1775

923118,2731

MEHQ

1075,2572

1075,2572

H2SO4

101253,9773

101253,9773

1017910,9465

Total


3911871,4018

1017910,9465

Q pendingin

998064,7680

3931717,5802

998064,7680


4929782,3482

4929782,3482

(dalam kJ/kg)

Tabel 2.10 Neraca Panas pada Dekanter (D-01) Masuk

Keluar

Komponen Arus (6)

Arus (7)

Arus (8)

H2O

405785,4341

284049,8039

121735,6302

C4H9OH

2444696,4191

48893,9284

2395802,4907

C2H3COOH

55788,2194

22315,2877

33472,9316

C2H3COOC4H9

923118,2731

4615,5914

918502,6818

MEHQ

1075,2572

913,9687

161,2886

H2SO4

101253,9773

100241,4376

1012,5398

461030,0176

3470687,5626

Total

3931717,5802

3931717,5802

(dalam kJ/kg)



Tabel 2.11 Neraca Panas pada Menara Distilasi II (MD-02) Masuk

Keluar

Komponen Arus (8)

H2O

C4H9OH

Arus (11)

Arus (10)

7994,6257

9191,9162

525308,9271

604457,0228

7136,3537

7770,8433

3117,9073

348273,6191

20036,2925

2697202,8792

C2H3COOH

C2H3COOC4H9

Q reboiler

MEHQ

59,2155

481,6215

H2SO4

293,0240

2350,9872

31025575,99

3137007,43

Total

31026842,3832

34162583,4229

Q kondenser

30816528,67

642901,3558

2703153,395

30816528,67

34162583,4229

(dalam kJ/jam)



Tabel 2.12 Neraca Panas Keseluruhan (Overall) INPUT

kJ/jam

OUTPUT

kJ/jam

Q1

48276,40

Q7

438824,53

Q2

53267,35

Q10

77322,76

Q3

9817,61

QCd-01

30816528,67

Q4

94,93

Q pendingin reaktor

3095912,37

QHE4

485939,44

QRb-01

31025575,99

Q reaksi

3159746,84

QHE3

617748,65

TOTAL

34914527,77

1,038E+06

TOTAL

34914527,77

(dalam kJ/jam)


Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat Dari Asam Akrilat dan N-Butanol Kapasitas 60.000 ton/tahun

C2H3COOH H2O H2SO4 H2O

30 oC 1 atm

H2O C4H9OH C2H3COOH C2H3COOC4H9

30 oC 1 atm MEHQ

83,74 oC 0,25 atm

o

30 C 1 atm

C4H9OH H2 O 30 oC 1 atm

60 oC 1 atm

76 oC 1 atm

Reaktor C2H3COOH + C4H9OH à C2H3COOC4H9 + H2O

H2 O C4H9OH C2H3COOH C2H3COOC4H9 H2SO4 MEHQ o

80 C 1 atm

Reaktor C2H3COOH + C4H9OH à C2H3COOC4H9 + H2O

H2O C4H9OH C2H3COOH C2H3COOC4H9 H2SO4 MEHQ

Dekanter

80 oC 1 atm 80 oC 1 atm

Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif


H2 O C4H9OH C2H3COOH C2H3COOC4H9 H2SO4 MEHQ 82,55 oC 0,25 atm

H2O C4H9OH C2H3COOH C2H3COOC4H9 H2SO4 MEHQ

102,66 oC 0,25 atm

MD C2H3COOH C2H3COOC4H9 H2SO4 MEHQ 50 oC 1 atm


C2 H 3COOH = 4648,4295 H 2O = 91,2658 4739,5834

H 2SO 4 = 1424,9213 H 2O = 29,0800 = 1454,0013

H2O C 4 H 9OH C 2 H 3COOH C 2 H 3COOC 4 H 9

MEHQ = 10,1467

C 4 H 9 OH H 2O

= 4714,8968 = 45,7880 = 4760,6848

= 164,9758 = 19813,0609 = 267,4122 = 396,7305 = 20642,1793

H 2O C 4H 9OH C 2H 3COOH C 2H 3COOC 4 H 9 MEHQ H 2SO 4

Reaktor

Reaktor

C 2H 3COOH + C 4H 9OH à C 2H 3COOC 4H 9 + H 2O

H 2O C 4H 9 OH C 2H 3 COOH C 2H 3 COOC 4H 9 MEHQ H 2SO 4

C2H 3COOH + C 4H 9OH à C2H 3COOC4H 9 + H 2O

o

80 C 1 atm = 1507,2659 = 21003,1114 = 1483,8533 = 6177,2961 = 10,1467 = 1424,9213 31606,5956

H 2O C 4H 9OH C 2H 3COOH C 2H 3COOC 4H 9 MEHQ H 2SO 4

= 1759,8717 = 19963,7786 = 473,3955 = 7974,4817 = 10,1467 = 1424,9213 31606,5956

Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif


Dekanter

H2O C 4 H 9OH C 2 H 3COOH C 2 H 3COOC 4 H 9 MEHQ H 2 SO 4

= 164,9758 = 19813,0609 = 289,9825 = 7934,6093 = 1,5220 = 13,4383 28327,6691

83,51 o C 0,25 atm

= 1594,8960 = 150,7177 = 183,4130 = 39,8724 = 8,6247 = 1411,4830 3389,0068

MD

C 2 H 3COOH C 2 H 3COOC 4 H 9 MEHQ H 2 SO 4

= 22,5703 = 7537,8788 = 1,5220 = 13,4383 = 7575,4094


Gambar PFD


1 BPrarancangan Pabrik N-Butil Akrilat Dari Asam Akrilat dan N-Butanol

Kapasitas 60.000 ton/tahun

2.5 Tata Letak Pabrik dan Peralatan Pada bagian ini dibahas lay out pabrik dan lay out peralatan proses. Lay out pabrik adalah tempat kedudukan dan bagian – bagian pabrik yang meliputi tempat bekerja karyawan, tempat peralatan, tempat penimbunan bahan baik bahan baku maupun produk, ditinjau dari hubungan satu dengan yang lainnya. Tata letak pabrik harus dirancang sedemikian rupa sehingga penggunaan area pabrik effisien dan kelancaran proses produksi dapat terjamin. Jadi dalam penentuan tata letak pabrik harus dipikirkan penempatan alat – alat produksi sehingga keamanan, keselamatan dan kenyamanan bagi karyawan dapat terpenuhi. Selain peralatan yang tercantum di dalam flow sheet process, beberapa bangunan lain seperti kantor, bengkel, poliklinik, laboratorium, kantin, pengendali kebakaran (fire safety), pos keamanan dan sebagainya hendaknya dapat ditempatkan pada bagian yang tidak mengganggu, ditinjau dari segi lalu lintas barang, kontrol, dan keamanan. Hal – hal yang harus diperhatikan dalam perancangan tata letak pabrik adalah : 1.

Daerah Proses Daerah proses adalah yang digunakan untuk menempatkan alat – alat yang berhubungan dengan proses produksi. Dimana daerah proses ini diletakkan pada daerah yang terpisah dari bagian lain agar lebih mudah dalam pengontrolan, transportasi bahan baku dan produk.

2.

Keamanan Keamanan terhadap kemungkinan adanya kebakaran, ledakan, asap atau gas beracun benar – benar diperhatikan di dalam tata letak pabrik. Untuk itu harus dilakukan penempatan alat – alat pengaman seperti hidran, penampung air yang cukup, penahan ledakan. Tangki penyimpanan bahan baku ataupun produk berbahaya, harus diletakkan pada tempat yang khusus serta perlu adanya jarak antara bangunan satu dengan yang lainnya guna memberikan pertolongan dan menyediakan jalan bagi karyawan untuk menyelamatkan diri.

3.

Luas Area yang Tersedia Harga tanah menjadi hal yang membatasi kemampuan penyediaan area. Pemakaian tempat sesuai dengan area yang tersedia. Jika harga tanah sangat tinggi, maka diperlukan efisiensi dalam pemakaian ruang hingga peralatan tertentu diletakkan diatas peralatan lain, ataupun lantai ruangan diatur sedemikian hingga agar menghemat tempat.

4.

Instalasi dan Utilitas Pemasangan dan distribusi yang baik dari udara, steam dan listrik akan membantu kemudahan kerja dan perawatannya. Penempatan yang tepat akan menjamin kelancaran operasi serta memudahkan perawatannya.

Secara garis besar, lay out pabrik dapat dibagi dalam beberapa daerah utama yaitu : 1.

Daerah administrasi atau perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol. Daerah administrasi merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendali proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang akan dijual.

2.

Daerah Proses Merupakan daerah tempat alat – alat proses diletakkan dan proses berlangsung.

3.

Daerah Pergudangan Umum, Bengkel dan Garasi

4.

Daerah Utilitas Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan sarana pendukung dipusatkan.

Lampiran B – Neraca Masa



Lay out peralatan proses adalah metoda untuk meletakkan alat-alat proses sehingga diperoleh kinerja yang efisien. Dalam menentukan lay out peralatan proses pada pabrik N-butil akrilat ini ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu : ·

Aliran bahan baku dan produk Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan ekonomis yang sangat besar serta menunjang kelancaran dan keamanan produksi.

·

Aliran udara Aliran udara di dalam dan disekitar area proses perlu diperhatikan agar lancar. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada satu tempat yang dapat mengakibatkan akumulasi bahan kimia berbahaya yang membahayakan keselamatan kerja.

·

Cahaya Penerangan seluruh pabrik harus memenuhi pada tempat – tempat proses yang berbahaya atau berisiko tinggi perlu diberikan penerangan tambahan.

·

Lalu lintas manusia Dalam perancangan lay out peralatan perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dengan cepat dan mudah, sehingga jika terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki, dan juga keamanan pekerja selama bekerja perlu diperhatikan.

·

Pertimbangan ekonomi Dalam perancangan alat proses perlu diusahakan agar dapat menekan biaya operasi, menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik yang akhirnya memberikan keuntungan dari segi ekonomi.

·

Jarak antar alat proses Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan yang tinggi sebaiknya dipisahkan dari alat proses lainnya, sehingga jika terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut tidak membahayakan alat – alat proses lainnya. Tata letak pabrik maupun peralatan proses dapat dilihat pada gambar 2.4 dan gambar 2.5.




Skala 1 : 300

Gambar 2.4 Tata Letak Peralatan Pabrik N-butil akrilat



HE.01 TP.01

Skala: 1:200

TP.01 TP.01

TP.01

U

TP.01

TP.01

TP.03 TP.03

TP.04

HE.02

R.01

R.02

D-01

HE.03

MD.03

HE.04

Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan Proses Pabrik N-Butil Akrilat

TP.05

TP-05

TP-05

TP-05


BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.1. Tangki Penyimpanan N-Butanol

Kode

: TP-01

Fungsi

: Menyimpan bahan baku n-butanol selama satu bulan

Tipe

: Tangki silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dan bagian atas conical.

Jumlah

: 3 buah




Kondisi penyimpanan ·

Suhu

:

30 ° C

·

Tekanan

:

1 atm

Kapasitas

3 : 5489,69 m

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA 283 grade C.

Diameter

: 45 ft

Tinggi

: 42 ft

Tebal shell

§

Course 1

:

1,0625 inchi

§

Course 2

:

1,0000 inchi

§

Course 3

:

0.9375 inchi

§

Course 4

: 0.8750 inchi

§

Course 5

: 0.8125 inchi

§

Course 6

: 0.7500 inchi

§

Course 7

: 0.6875 inchi

Tebal head

: 0,5625 inch

Tinggi head

: 7,3067 ft

Tinggi total

: 49,3067 ft

3.2. Tangki Penyimpanan Asam Akrilat

Kode

: TP-02

Fungsi

: Menyimpan bahan baku asam Akrilat selama satu bulan

Tipe


Jumlah

: 3 buah

Kondisi penyimpanan




·

Suhu

:

30 ° C

·

Tekanan

:

1 atm

Kapasitas

3 : 4698,31 m

Bahan konstruksi


Diameter

: 45 ft

Tinggi

: 36 ft

Tebal shell

§

Course 1

:

1,0625 inchi

§

Course 2

:

1,0000 inchi

§

Course 3

:

0.9375 inchi

§

Course 4

: 0.8750 inchi

§

Course 5

: 0.8125 inchi

§

Course 6

: 0.6875 inchi

Tebal head

: 0,5625 inch

Tinggi head

: 7,3067 ft

Tinggi total

: 43,3067 ft

3.3. Tangki Penyimpanan Asam Sulfat

Kode

: TP-03

Fungsi

: Menyimpan bahan baku asam sulfat selama satu bulan

Tipe


Jumlah

: 2 buah


Suhu


:

30 ° C



·

Tekanan

:

1 atm

Kapasitas

3 : 723,46 m

Bahan konstruksi

: Stainless steel SA 240 grade M.

Diameter

: 30 ft

Tinggi

: 18 ft

Tebal shell

§

Course 1

:

0,875 inchi

§

Course 2

:

0,8125 inchi

§

Course 3

:

0,6875 inchi

Tebal head

: 0,2500 inchi

Tinggi head

: 4,87115 ft

Tinggi total

: 22,87115 ft

3.4. Tangki Penyimpanan MEHQ

Kode

: TP-04

Fungsi

: Menyimpan bahan inhibitor MEHQ selama empat bulan

Tipe


Jumlah

: 1 buah


Suhu

:

30 ° C

·

Tekanan

:

1 atm

Kapasitas

3 : 31,8259 m

Bahan konstruksi


Diameter

: 10 ft




Tinggi

: 18 ft

Tebal shell

§

Course 1

:

0,3125 inchi

Tebal head

: 0,1875 inch

Tinggi head

: 1,62 ft

Tinggi total

: 19,62

3.5. Tangki Penyimpanan n-Butil Akrilat

Kode

: TP-05

Fungsi

: Menyimpan produk n-butil Akrilat selama satu bulan

Tipe


Jumlah

: 4 buah


Suhu

:

30 ° C

·

Tekanan

:

1 atm

Kapasitas

3 : 7810,66 m

Bahan konstruksi


Diameter

: 70 ft

Tinggi

: 18 ft

Tebal shell

Tebal head

§

Course 1

:

1,3750 inchi

§

Course 2

:

1,2500 inchi

§

Course 3

:

1,1875 inchi

: 0,7500 inch




Tinggi head

: 11,37 ft

Tinggi total

: 29,37 ft

3.6.

Reaktor 01

Kode

: R-01

Fungsi

: Mereaksikan n-Butanol dan Asam Akrilat dengan katalis Asam Sulfat

Tipe

: Reaktor Alir Tangki Berpengaduk

Bahan Konstruksi

: Stainless Steel SA-240 Grade 316

Jumlah

: 1 buah

Kapasitas

: 16,1734 m3

Kondisi Operasi ·

Suhu

O = 80 C

·

Tekanan

= 1 atm

·

Waktu tinggal

= 20,7744 menit

·

Diameter

: 2,1758 m

·

Tinggi

: 4,3517 m

·

Tebal shell

: 0,2500 in

·

Jenis head

: Torispherical Dished Head

·

Tebal head

: 0,25 in

Dimensi reaktor

Koil Pendingin ·

Jenis koil

: Single Helix

·

Diameter

: 1,4143 m

·

Panjang koil

·

Jarak antara koil

·

Jumlah lilitan

Pengaduk


: 102,062 m

: 0,1905 m

: 23 lilitan



·

Jenis pengaduk

: Turbine with 6 blades and four

bafles

3.7.

·

Diameter impeller

·

Jarak impeller dengan bottom: 0,72528 m

·

Lebar baffle

·

Motor

: 0,72528 m

: 0,21758 m

: 11 Hp

Reaktor 02

Kode

: R-02

Fungsi

: Mereaksikan n-Butanol dan Asam Akrilat dengan katalis Asam Sulfat

Tipe

: Reaktor Alir Tangki Berpengaduk

Bahan Konstruksi

: Stainless Steel SA-240 Grade 316

Jumlah

: 1 buah

Kapasitas

: 16,1734 m3

Kondisi Operasi ·

Suhu

O = 80 C

·

Tekanan

= 1 atm

·

Waktu tinggal

= 20,7744 menit

·

Diameter

: 2,1758 m

·

Tinggi

: 4,3517 m

·

Tebal shell

: 0,2500 in

·

Jenis head

: Torispherical Dished Head

·

Tebal head

: 0,2500 in

Dimensi reaktor

Koil Pemanas ·

Jenis koil

: Single Helix

·

Diameter

: 1,4143 m




·

Panjang koil

·

Jarak antara koil

·

Jumlah lilitan

·

Jenis pengaduk

: 40,1483 m

: 0,1905 m

: 11 lilitan

Pengaduk

: Turbine with 6 blades and four

bafles

3.8.

·

Diameter impeller

·

Jarak impeller dengan bottom: 0,72528m

·

Lebar baffle

·

Motor

: 0,72528 m

: 0,21758 m

: 11 Hp

Dekanter (D-01)

Kode

: D-01 Fungsi

: Memisahkan fase anorganik (asam sulfat dan air) dari fase

organik (asam akrilat, n-butanol dan n-butil akrilat) Tipe

: Horizontal, Cylindrical Vessel

Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi ·

Tekanan

·

Suhu

: 80 °C

·

Waktu pisah

: 7 menit 9 detik

: 1 atm

Spesifikasi :

Diameter shell

= 1,33 m

Panjang shell

= 3,99 m

Tebal shell

= 3/16 in.

Tipe head

= Torisperical Dished Head

Panjang head

= 0,13 m




Tebal head

Bahan Konstruksi

3.9.

= 3/16 in.

: Stainlees Steel SA 240 Grade 316

Menara Distilasi (MD-01)

Kode

: MD-01

Fungsi

: Memisahkan Asam Akrilat, n-butanol dari produk untuk direcycle reaktor 01 (R-01).

Tipe

: Packing dengan kondensor total dan reboiler total

Jumlah

: 1 buah

Kondisi operasi ·

Tekanan Operasi: 0,25 atm

·

Suhu distilat

: 82,74 °C

·

Suhu bottom

: 102,66 °C

·

Suhu umpan

: 83,51 °C

Jenis packing

: Intalox sadles

Ukuran Packing

: 75 mm

Bahan packing

: ceramic

Feed masuk

: 16,12 m dari bawah

Dimensi menara

atas

·

Diameter kolom

: 3,2460 m

·

Tebal shell

: 0,1875 in

Diameter menara bawah ·

Diameter kolom

: 3,7840 m

·

Tebal shell

: 0,1875 in

Tinggi menara

Bahan Konstruksi

3.10.

: 32,23 m

: Stainlees Steel SA 240 Grade 316

ACCUMULATOR 01




Kode

: AC- 01

Fungsi

: Menampung hasil atas manara distilasi MD 01

Tipe

: Horisontal Drum dengan Torisperical Head

Bahan Konstruksi

: Carbon Steel SA 283 Grade C

Jumlah

: 1 buah

Kondisi Operasi ·

Suhu

O = 81,3035 C

·

Tekanan

= 0,25 atm

·

Waktu tinggal

= 30 menit

·

Diameter

: 2,4932 m

·

Panjang

: 7,4797 m

·

Tebal dinding

: 0,1875 in

·

Tebal head

: 0,1875 in

Dimensi

3.11.

KONDENSOR 01

Kode

:

CD-01

Fungsi

:

Mengkondensasikan hasil atas Menara Distilasi MD-01

Tipe

:

Shell and Tube Heat Exchanger

Jumlah

:

1 buah

Spesifikasi ·

Beban

·

Luas area transfer

·

Susunan

·

Shell

:

:

30816528,670 Kj/jam

2 96,8392 m

:

triangular pitch

§

Fluida

:

Hasil atas Menara Distilasi MD-01

§

Suhu

:

o 82,74 C




·

§

Kapasitas

: 49886,0368 kg/jam

§

Dimeter

:

0,9906 m

§

Bahan konstruksi

:

Cast Steel

§

Fluida

:

Air pendingin

§

Suhu

:

30 °C

§

Kapasitas

:

§

Dimensi :

ID : 0,532 in

Tube

733726,8731 kg/jam

OD : 0,75 in BWG : 12

L : 1,2192 m n : 290

Bahan konstruksi

3.12.

:

Cast Steel

REBOILER 01

Kode

:

RB-01

Fungsi

:

Menguapkan sebagian hasil bawah Menara Distilasi MD-01.

Tipe

:

Ketle Reboiler

Jumlah

:

1

Spesifikasi ·

Beban

·

Luas area transfer

·

Susunan

·

Shell

·

:

:

31025575,99 Kj/jam

2 136,7269 m

:

triangular pitch

§

Fluida

:

Hasil bawah Menra Distilasi MD 01

§

Suhu

:

o 102,66 C

§

Kapasitas

: 99458,1307 kg/jam

§

Dimeter

:

0,9398 m

§

Bahan konstruksi

:

Carbon Steel

Tube




§

Fluida

:

Steam

§

Suhu

:

176,67 °C

§

Kapasitas

:

§

Dimensi :

ID : 0,782 in

15314,05774 kg/jam

OD : 1 in

BWG : 12

L : 2,7432 m n : 60

Bahan konstruksi

3.13.

:

Cast Steel

HEAT EXCHANGER 1

Kode

: HE-01

Fungsi

:

Tipe

:

Memanaskan umpan asam akrilat, asam sulfat dan MEHQ dari Tangki TP-02, TP-03 dan TP-04

Double pipe

Spesifikasi ·

Beban

:

374177,61 Kj/jam

·

Luas area transfer

:

2 5,393 m

·

Hairpin

·

·

§

Jumlah hairpin

:

4

§

Panjang

:

2,4384 m

Pipa Luar (Annulus)

§

Fluida

:

Fluida dingin, umpan masuk reaktor

§

Suhu masuk

:

30°C

§

Suhu keluar

: 60 °C

§

Kapasitas

:

6277,4395 kg/jam

§

Pressure drop

:

2,263

§

Bahan konstruksi

:

Stainless steel

:

Fluida panas (produk / hasil bawah MD-01)

Pipa dalam (inner pipe)

§

Fluida




§

Suhu masuk

:

102,66°C

§

Suhu keluar

: 80,16 °C

§

Kapasitas

:

7575,7576 Kg/jam

§

Pressure drop

:

0,08

§

Bahan konstruksi

:

Carbon steel

·

Clean Overall Coefficient (Uc)

: 524,50

·

Dirt Overall Coefficient (Ud)

: 73,30

·

Dirt Factor (Rd)

: 0,0117

·

Rd required

: 0,001

3.14.

HEAT EXCHANGER 2

Kode

: HE-03

Fungsi

:

Memanaskan umpan masuk MD-01

Tipe

:

Double pipe

Spesifikasi ·

Beban

:

218213,34 Kj/jam

·

Luas area transfer

:

2 2,0225 m

·

Hairpin

·

§

Jumlah hairpin

:

2

§

Panjang

:

1,8288 m

Pipa Luar (Annulus)

§

Fluida

:

Fluida panas, saturated steam

§

Suhu masuk

:

177 °C

§

Suhu keluar

: 177 °C

§

Kapasitas

:


113,6331 kg/jam



·

§

Pressure drop

:

0,001

§

Bahan konstruksi

:

Stainless steel


§

Fluida

:

Fluida dingin, umpan MD

§

Suhu masuk

:

80 °C

§

Suhu keluar

: 83,51 °C

§

Kapasitas

:

20751,9115 Kg/jam

§

Pressure drop

:

0,38

§

Bahan konstruksi

:

Stainless steel

·


: 184,79

·


: 58,48

·

Dirt Factor (Rd)

: 0,0117

·

Rd required

: 0,001

3.15.

HEAT EXCHANGER 3

Kode

:

HE 04

Fungsi

:

Mendinginkan hasil bawah Menara Distilasi MD –01 dari HE-01 sebelum disimpan di Tangki TP

05

Tipe

:

Double pipe

Jumlah

:

1

Spesifikasi ·

Beban

·

Luas area transfer

·

Hairpin

·

:

:

485939,44 Kj/jam 2 6,7410 m

§

Jumlah hairpin

:

§

Panjang

: 3,048 m

Pipa Luar (Annulus)


4



·

§

Fluida

:

Fluida panas, hasil bawah Menara Distilasi MD-01

§

Suhu masuk

:

80,16 °C

§

Suhu keluar

: 50 °C

§

Kapasitas

: 7575,7576 kg/jam

§

Pressure drop

:

1,647

§

Bahan konstruksi

:

Stainless steel


§

Fluida

:

Fluida dingin, air pendingin

§

Suhu masuk

:

35 °C

§

Suhu keluar

: 45 °C

§

Kapasitas

:

9661,14 Kg/jam

§

Pressure drop

:

0,18

§

Bahan konstruksi

:

Carbon steel

·


: 245,62

·


: 149,02

·

Dirt Factor (Rd)

: 0,0026

·

Rd required

: 0,001

3.16.

POMPA 01

Kode

: P-01

Fungsi

: Memompa bahan baku n-Butanol dari Tangki TP-01 ke reaktor

Tipe

: Centrifugal pump

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA 268

Kapasitas

3 : 5,9515 m /j

Daya pompa

: 0,75 KW

Pipa yang digunakan




3.17.

§

D nominal size

:

6 in

§

No. Schedule

:

40

§

ID

: 6,065 in

§

OD

:

6,625 in

POMPA 02

Kode

: P-02

Fungsi

: Memompa bahan baku Asam Akrilat dari Tangki TP-02 ke reaktor

Tipe

: Centrifugal pump

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi


Kapasitas

3 : 5,6230 m /j

Daya pompa

: 0,75 KW

Pipa yang digunakan

3.18.

§

D nominal size

:

2 1/5 in

§

No. Schedule

:

40

§

ID

:

2,469 in

§

OD

:

2,88 in

POMPA 03

Kode

: P-03

Fungsi

: Memompa bahan baku Asam Sulfat dari Tangki TP-03 ke reaktor

Tipe

: Centrifugal pump

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Stainless steel SA 213

Kapasitas

3 : 1,7917 m /j

Daya pompa

: 0,75 KW




Pipa yang digunakan

3.19.

§

D nominal size

:

2 ½ in

§

No. Schedule

:

40

§

ID

:

2,469 in

§

OD

:

2,88 in

POMPA 04

Kode

: P-04

Fungsi

: Memompa bahan baku MEHQ dari Tangki TP-04 ke reaktor

Tipe

: Centrifugal pump

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi


Kapasitas

3 : 5,6230 m /j

Daya pompa

: 0,75 KW

Pipa yang digunakan

3.20.

§

D nominal size

:

2 1/2 in

§

No. Schedule

:

40

§

ID

:

2,469 in

§

OD

:

2,88 in

POMPA 05

Kode

: P-05

Fungsi

: Memompa produk Reaktor R-01 ke Reaktor R-02

Tipe

: Centrifugal pump

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi


Kapasitas

3 : 38,9497 m /j




Daya pompa

: 0,75 HP

Pipa yang digunakan

3.21.

§

D nominal size

:

6 in

§

No. Schedule

:

40

§

ID

:

6,065 in

§

OD

:

6,625 in

POMPA 06

Kode

: P-06

Fungsi

: Memompa produk Reaktor R-02 ke dekanter

Tipe

: Centrifugal pump

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi


Kapasitas

3 : 38,9497 m /j

Daya pompa

: 0,75 KW

Pipa yang digunakan

3.22.

§

D nominal size

:

6 in

§

No. Schedule

:

40

§

ID

:

6,065 in

§

OD

:

6,625 in

POMPA 07

Kode

: P-07

Fungsi

: Memompa produk ringan Dekanter ke Menara Distilasi MD-01

Tipe

: Centrifugal pump

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi


Kapasitas

3 : 4,1993 m /j




Daya pompa

: 0,75 KW

Pipa yang digunakan

3.23.

§

D nominal size

:

1 ¼ in

§

No. Schedule

:

40

§

ID

:

1,38 in

§

OD

:

1,66 in

POMPA 08

Kode

: P-08

Fungsi

: Memompa produk berat Dekanter ke IPAL

Tipe

: Centrifugal pump

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi


Kapasitas

3 : 3,1682 m /j

Daya pompa

: 0,75 KW

Pipa yang digunakan

3.24.

§

D nominal size

:

3/4 in

§

No. Schedule

:

40

§

ID

:

0,824 in

§

OD

:

1,05 in

POMPA 09

Kode

: P-09

Fungsi

: Memompa produk akumulator ke MD-01 dan Reaktor R-01

Tipe

: Centrifugal pump




Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbom steel SA 268

Kapasitas

3 : 65,0101 m /j

Daya pompa

: 1,5 KW

Pipa yang digunakan

3.25.

§

D nominal size

:

6 in

§

No. Schedule

:

40

§

ID

:

6,065 in

§

OD

: 6,625 in

POMPA 10

Kode

: P-10

Fungsi

: Memompa hasil bawah menara distilasi MD-01 ke tangki produk TP-05

Tipe

: Centrifugal pump

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi


Kapasitas

3 : 538,9242 m /j

Daya pompa

: 1,50 KW

Pipa yang digunakan

3.26.

§

D nominal size

:

1 1/4 in

§

No. Schedule

:

40

§

ID

:

1,66 in

§

OD

:

1,442 in

EJECTOR Ej-01




Kode

: Ej-01

Fungsi

: Menjaga kondisi operasi Menara Distilasi MD-01 tetap vakum.

Tipe

: Steam Jet Ejector

Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Carbom steel SA 268

P Steam

: 125 psig

Kebutuhan Steam

: 180 lbm/jam

Diameter

: 2 inch

BAB IV

UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1. Unit Pendukung Proses

Unit pendukung proses atau yang lebih dikenal dengan sebutan utilitas merupakan unit penunjang proses produksi yang merupakan bagian

penting untuk menunjang berlangsungnya proses suatu pabrik. Utilitas di pabrik N-Butil Akrilat dirancang antara lain meliputi unit pengadaaan air, unit

pengadaan steam, unit pengadaan udara tekan, unit pengadaan listrik, unit pengadaan bahan bakar dan unit pengolahan limbah.

1.

Unit pengadaan air

Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air sungai untuk memenuhi kebutuhan air sebagai berikut : a.

Air pendingin

b.

Air umpan boiler

c.

Air konsumsi umum dan sanitasi

d.

Air pemadam kebakaran

2. Unit pengadaan steam Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steam sebagai media pemanas untuk alat–alat heat exchanger dan reboiler




3.

Unit pengadaan udara tekan.

Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan instrumentasi pneumatic ,untuk penyediaan udara tekan di bengkel, dan

untuk keperluan back wash.

4.

Unit pengadaan listrik

Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk peralatan proses, peralatan utilitas, peralatan elektronik atau listrik, AC, maupun untuk penerangan. Listrik disuplai dari PLN dan dari generator sebagai cadangan bila listrik dari PLN mengalami gangguan. 5. Unit pengadaaan bahan bakar. Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan boiler dan generator. 6.

Unit pengolahan limbah

Unit ini bertugas untuk pengolahan bahan-bahan buangan atau hasil samping reaksi contohnya : Air, Asam Sulfat, Asam akrilat, N-Butil Akrilat, nButanol, dan MEHQ.

4.1.1. Unit Pengadaan Air Air yang berasal dari sungai pada umumnya belum memenuhi persyaratan yang diperlukan, biasanya mengandung lumpur atau padatan

serta material penyebab foaming, oksigen bebas dan kadang mengandung asam, sehingga harus menjalani proses pengolahan terlebih dahulu. Tahapan

pengolahan air sungai menjadi air baku meliputi :

1. Penyaringan awal, pada bagian suction pompa dipasang screen ukuran 4 mesh, penyaringan ini bertujuan untuk memisahkan benda-benda besar yang mungkin terikut oleh air, jika tidak dilakukan penyaringan dikhawatirkan akan terjadi penyumbatan sistem pemipaan dan kerusakan impeller pada pompa.




2. Pengendapan, merupakan proses mekanis untuk memisahkan padatanpadatan atau lumpur yang terdapat di dalam air dengan menggunakan gaya gravitasi, pada bak pengandapan dilengkapi dengan penyekat yang berfungsi untuk memisahkan padatan atau lumpur yang telah jatuh sehingga tidak terikut oleh aliran air. 3. Aerasi, merupakan proses mekanis penghembusan air dengan udara. Proses ini bertujuan untuk menghilangkan besi yang terlarut dalam air. Terjadi proses oksidasi yang menjadikan besi terlarut menjadi endapan yang tidak larut. Proses aerasi dilakukan dalam suatu unit yang disebut aerator. Untuk menaikkan pH air ditambahakan NaOH sehingga air pada keadaan netral. Pada waktu penghisapan air dari bak pengendapan ke aerator, dilakukan penginjeksian : a.

Alum, yang berfungsi sebagai flokulan.

b.

Kalsium hipoklorit yang berfungsi sebagai disinfektan. Konsentrasi

kalsium hipoklorit dijaga sekitar 0,8 – 1 ppm.

Aerator ini sekaligus berfungsi sebagai clarifier untuk mengendapkan floc-floc yang terbentuk. Lumpur yang diendapkan di blow down,

sedangkan air keluar dari bagian atas.

4. Filtrasi, Air ini dilewatkan melalui sand filter (pada tangki penyaring), untuk menyaring partikel-partikel kotoran halus yang masih ada. Kemudian air tersebut ditampung dalam tangki penampungan TU-01. Dari sini, air mengalami perlakuan didasarkan pada penggunaannya.




Skema pengolahan air ditunjukan pada gambar 4.1 Jumlah air sungai yang dibutuhkan sebagai media pendingin, kebutuhan umpan air boiler dan sanitasi adalah sebesar 24181,66 kg/jam atau 24,3285 m3/jam. Air Sungai

Bak Pengendapan

Air Umpan Boiler

Aerator

Ion Exchanger

Filter Sand

TU-01

Air Pendingin dan Air Konsumssi umum dan sanitasi

Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air 4.1.1.1. Air pendingin Air yang telah mengalami tahap pengolahan air awal dipompa ke unit penyediaan air pendingin untuk digunakan sebagai air pendingin.

Alasan digunakannya air sebagai media pendingin adalah karena faktor-faktor sebagai berikut :

a.

Air dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah.

b.

Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya.

c.

Dapat menyerap sejumlah panas per satuan volume yang tinggi.

d.

Tidak terdekomposisi.

Air pendingin ini digunakan sebagai pendingin pada kondensor, heat exchanger dan cooler. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam

pengolahan air pendingin :

a.

kesadahan (hardness), yang dapat menyebabkan kerak.

b.

Adanya zat besi, yang dapat menimbulkan korosi.

Disini air pendingin dari tangki penampungan air pendingin dipompa ke cooler dan condenser, setelah terjadi transfer panas air

didinginkan kembali dengan menggunakan cooling tower. Pada saat pendinginan di cooling tower terjadi penguapan sehingga diperlukan make up 3 water sebesar 16,5812 m /jam.




Spesifikasi lengkap cooling tower :

1.

Tipe

: Inducted Draft Cooling Tower

2.

Jumlah

: 1 buah

3.

Jumlah air yang didinginkan

3 : 847,5910 m /jam

4.

Tenaga fan

: 2,92 KW

5.

Tenaga motor

: 4,75 KW

6. Jumlah fan

: 3 buah

4.1.1.2. Air umpan boiler

Untuk kebutuhan umpan boiler air yang digunakan air yang kualitasnya lebih baik dari pada air untuk pendingin. Beberapa hal yang perlu

diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah sebagai berikut :

a.

Kandungan zat yang dapat menyebabkan korosi.

Korosi yang terjadi di dalam boiler disebabkan karena air mengandung larutan-larutan asam dan gas-gas yang terlarut.

b.

Kandungan zat yang menyebabkan kerak (scale forming ).

Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan yang biasanya berupa garam-garam karbonat dan silikat.

c.

Kandungan zat yang menyebabkan pembusaan ( foaming ).

Air yang digunakan pada proses pemanasan bisa menyebabkan foaming pada boiler karena adanya zat-zat organik, anorganik, dan zat-zat

yang tidak larut dalam jumlah besar. Efek pembusaan terjadi pada alkalinitas tinggi dan adanya gas CO2.

Ø Jumlah air sebagai umpan boiler 3 Jumlah air yang digunakan adalah sebesar 17381,714 kg/jam atau laju alir sebanyak 17,487 m /jam. Jumlah air ini digunakan hanya

pada awal start up pabrik, untuk kebutuhan selanjutnya hanya air make up saja yang diperlukan. Jumlah air untuk keperluan make up air umpan boiler 3 adalah sebesar 3476,343 kg/jam atau laju alir 3,49745 m /jam. Air umpan boiler biasanya digunakan lagi setelah digunakan dan terkondensasi.

Ø

Pengolahan air sebagai umpan boiler.

Air yang telah mengalami pengolahan tahap awal yang ditampung dalam TU-01 perlu mengalami pengolahan lebih lanjut agar dapat

digunakan sebagai air umpan boiler. Tahapan pengolahan air menjadi air umpan boiler meliputi :




a.

Demineralisasi, merupakan unit penukar ion atau ion exchanger untuk menghilangkan kesadahan pada air yang akan memungkinkan + terjadinya kerak pada boiler. Kesadahan ini umumnya disebabkan adanya ion Ca

+ dan Mg . Proses ini dilakukan dengan ion

+ + exchanger yang berisi natrium resin (NaR), selama proses pelunakan ion Ca dan Mg dalam air diikat oleh natrium resin membentuk + CaR2 dan MgR2, dan digantikan oleh ion Na . Setelah digunakan untuk jangka waktu tertentu maka daya serap NaR akan turun

sehingga perlu diaktifkan lagi dengan menggunakan larutan NaCl, dan CaCl2 dan MgCl2 yang terbentuk dibuang. Sehingga perlu

digunakan 2 buah ion exchanger, agar pada saat salah satu diregenerasi ion exchanger lainya digunakan untuk proses.

b. Deaerator, merupakan unit untuk menghilangkan gas-gas yang terlarut terutama O2 yang dapat menyebabkan korosi dan CO2 yang dapat

menyebabkan foaming. Proses deaerasi dilakukan dengan cara: ·

Menambahkan Na2SO3 untuk mengikat O2 yang masih terlarut.

·

Dengan pemanasan awal, sehingga diharapkan kelarutan gas-gas dalam air akan berkurang.

4.1.1.3. Air konsumsi umum dan sanitasi Air dari TU-01 yang telah mengalami pengolahan tahap awal dipompa ke unit penyediaan air konsumsi umumdan sanitasi. Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum, laboratorium, kantor, perumahan dan pertamanan. Air konsumsi dan sanitasi harus memenuhi beberapa syarat, yang meliputi syarat fisik, syarat kimia, dan syarat bakteriologis. Syarat fisik:

a.

suhu di bawah suhu udara luar

b.

warna jernih

c.

tidak mempunyai rasa dan tidak berbau.

Syarat kimia:

a.

tidak mengandung zat organik maupun anorganik

b.

tidak beracun




Syarat bakteriologis :

Tidak mengandung bakteri-bakteri, terutama bakteri yang patogen.

Ø Jumlah air untuk konsumsi dan sanitasi Jumlah yang dibutuhkan adalah sebesar 1925,81 kg/jam atau laju alir sebesar 1,9375 m3/jam. Ø Pengolahan air untuk konsumsi dan sanitasi. Ke dalam air dari tangki TU-01 yang telah mengalami pengolahan air tahap awal selanjutnya diinjeksikan larutan kalsium hipoklorit untuk mematikan kandungan biologis air. Konsentrasi kalsium hipoklorit dijaga sekitar 0,8–1,0 ppm. Untuk menjaga pH air minum, ditambah larutan Ca(OH)2 sehingga pHnya sekitar 6,8 – 7,0.

4.1.1.4. Unit Penyediaan Air Pemadam Kebakaran. Air untuk keperluan pemadam kebakaran diambil dari unit penyediaan air pendingin, karena kebutuhan air pemadam kebakaran merupakan suatu kebutuhan yang tak terduga namun harus selalu siap. Air diambil dari kolam penampungan air pendingin dan dari tangki air pendingin yang dihubungkan ke hydrant di sekitar areal pabrik untuk mencegah kebakaran.

4.1.2. Unit Pengadaan Steam Steam yang diproduksi pada pabrik n-N-Butil Akrilat ini digunakan untuk memenuhi kebutuha, reboiler, heat exchanger dan ejector. Untuk




memenuhi kebutuhan steam digunakan boiler. Kebutuhan steam pada pabrik n-N-Butil Akrilat ini adalah Tekanan

= 9,160 atm

Suhu

= 177 oC

Jumlah

= 15801,56 kg/jam

Untuk menjaga kemungkinan kebocoran steam pada saat distribusi, jumlah steam dilebihkan sebanyak 20 %. Jadi jumlah steam yang dibutuhkan adalah sebanyak 17381,71 kg/jam. Ø Boiler yang dibutuhkan. Spesifikasi Boiler

:

1. Tipe

: Fire Tube Boiler

2. Jumlah

: 2 buah

3. Heating surface : 6334,48 ft2 4. Rate of steam

: 19159,9 lb/jam

5. Tekanan steam : 9,160 atm 6. Bahan bakar

: Solar

4.1.1.3. Unit Pengadaan Udara Tekan Kebutuhan udara tekan untuk prarancangan pabrik N-Butil Akrilat ini diperkirakan sebesar 200 m3/jam, tekanan 124 psi dan suhu 30 °C. Alat untuk menyediakan udara tekan berupa kompresor yang dilengkapi dengan pendingin untuk mengkondensasikan air yang masih terikut dan water trap




yang berisi silica gel untuk menyerap kandungan air sampai diperoleh kandungan air maksimal 84 ppm. Ø Kompresor yang dibutuhkan Kapasitas

: 200 m3/jam

Tekanan suction

: 1 atm

Tekanan discharge: 6,8027 atm Suhu udara

: 30 °C

Jenis

: Single Stage Reciprocating Compressor

Efisiensi

: 80 %

Daya kompresor

: 24 HP

Jumlah

: 1 buah

4.1.1.4. Unit Pengadaan Listrik Kebutuhan tenaga listrik di pabrik n-N-Butil Akrilat ini dipenuhi oleh PLN dan generator pabrik, hal ini bertujuan agar pasokan tenaga listrik dapat berlangsung kontinyu meskipun ada gangguan pasokan dari PLN. Generator yang digunakan adalah generator arus bolak-balik dengan pertimbangan : 1. Tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar. 2. Tegangan dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai kebutuhan dengan transformer. Kebutuhan listrik di pabrik ini antara lain terdiri dari : 1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas

= 132,269 kW

2. Listrik untuk penerangan

= 93,176 kW




3. Listrik untuk AC

= 15 kW

4. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi.

= 10 kW

Jumlah kebutuhan listrik total

= 313,0567 kW

Jumlah kebutuhan listrik sebesar ini disuplai oleh PLN. Jika diasumsikan kapasitas generator = 75 % dari kapasitas total sehingga spesifikasi generator yang dibutuhkan untuk menyuplai kebutuhan listrik diatas jika terjadi gangguan listrik dari PLN adalah sebagai berikut : Tipe

: AC generator

Kapasitas

: 400 kW

Tegangan

: 220/380 volt

Efisiensi

: 80 %

Jumlah

: 1 buah

Bahan bakar : Solar

4.1.1.5. Unit Pengadaan Bahan Bakar Unit pengadaan bahan bakar mempunyai tugas untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar pada boiler dan generator. Jenis bahan bakar yang digunakan adalah solar yang diperoleh dari Pertamina dan distributornya. Pemilihan bahan bakar cair tersebut didasarkan pada alasan : 1. mudah didapat 2. pasokan terjamin 3. mudah dalam penyimpanan Sifat fisik solar adalah sebagai berikut : Lampiran B – Neraca Masa



-

Heating Value : 18.800 Btu/lb

-

Specific gravity : 0,8691

-

Efisiensi

: 80 %

Ø Kebutuhan bahan bakar 1. Untuk Boiler

= 1225 L/jam

2. Untuk Generator

= 47,3084 L/jam

Total kebutuhan

= 1272,3 L/jam

= 52869,089 L/hari

4.1.1.6. Unit Pengolahan Limbah

Limbah cair yang dibuang masih mengandung Asam Sulfat, Asam akrilat dan n-butanol dalam jumlah cukup besar, sehingga sebelum

dibuang ke lingkungan perlu dinetralkan terlebih dahulu dengan menggunakan NaOH dan diendapkan, air yang dipisahkan dapat dibuang ke

lingkungan . Kemudian limbah yang mengandung n-butanol dan asam

akrilat direaksikan dengan bahan lumpur aktif di dalam sebuah bak, selanjutnya hasil keluaran dari bak lumpur aktif dialirkan ke bak

pengendap untuk memisahkan limbah yang sudah diolah dengan lumpur aktif yang terikut, kemudian lumpur aktif yang terendapkan dipompa kembali

ke bak lumpur aktif.

Skema pengolahan limbah yang digunakan di pabrik n-N-Butil Akrilat dapat dilihat pada Gambar 4.2.

Bak Penampung

Bak Lumpur Aktif

Limbah Sanitasi

Bak Penampung

Bak Pengendapan

Gambar 4.2 Skema Pengolahan Limbah

4.2. Laboratorium

Laboratorium merupakan bagian yang sangat penting dalam menunjang kelancaran proses produksi dan menjaga mutu produk. Dengan

data yang diperoleh dari laboratorium maka proses produksi akan selalu dapat dikontrol dan dijaga mutu produk sesuai dengan spesifikasi yang

diharapkan. Disamping itu juga berperan dalam pengendalian pencemaran lingkungan.

Laboratorium berada dibawah bidang produksi yang mempunyai tugas pokok antara lain :

1.

Sebagai pengontrol kualitas bahan baku dan pengontrol kualitas produk.




2.

Sebagai pengontrol terhadap proses produksi dengan melakukan analisa terhadap pencemaran lingkungan.

3.

Sebagai pengontrol terhadap mutu air pendingin, air umpan boiler dan lain-lain yang berkaitan langsung dengan proses produksi.

Laboratorium melaksanakan kerja 24 jam sehari dalam kelompok kerja shift dan non shift :

1.

Kelompok shift

Kelompok ini melaksanakan tugas pemantauan dan analisa–analisa rutin terhadap proses produksi. Dalam melaksanakan tugasnya,

kelompok ini menggunakan sistem bergilir, yaitu sistem kerja shift selama 24 jam dengan dibagi menjadi 4 shift. Masing-masing shift

bekerja selama 8 jam.

2.

Kelompok non shift

Kelompok ini mempunyai tugas melakukan analisa khusus yaitu analisa yang sifatnya tidak rutin dan menyediakan reagen kimia yang

diperlukan di laboratorium. Dalam rangka membantu kelancaran pekerjaan kelompok shift, kelompok ini melaksanakan tugasnya di

laboratorium utama dengan tugas antara lain :

a.

menyediakan reagen kimia untuk analisa laboratorium

b.

melakukan analisa bahan buangan penyebab polusi

c.

melakukan penelitian atau percobaan untuk membantu kelancaran produksi.

Dalam melaksanakan tugasnya, bagian laboratorium dibagi menjadi :

4.2.1.

a.

Laboratorium fisik

b.

Laboratorium analitik

c.

Laboratorium penelitian dan pengembangan

Laboratorium Fisik dan Analitik

Bagian ini bertugas mengadakan pemeriksaan atau pengamatan terhadap sifat-sifat bahan baku dan produk. Pengamatan yang dilakukan

yaitu antara lain :

-

specific gravity,dengan menggunakan hidrometer

-

viskositas, dengan menggunakan viskometer

-

kandungan air, dengan menggunakan water content tester

-

kandungan MEHQ, dengan menggunakan spectofotometri UV




4.2.2.

Laboratorium Penelitian dan Pengembangan

Bagian ini bertujuan untuk mengadakan penelitian, contohnya perlindungan terhadap lingkungan. Disamping mengadakan

penelitian rutin, laboratorium ini juga mengadakan penelitian yang sifatnya non rutin, misalnya penelitian terhadap produk di unit tertentu

yang tidak biasanya dilakukan penelitian guna mendapatkan alternatif lain terhadap penggunaan bahan baku.

Alat analisa penting yang digunakan antara lain :

1.

Water content tester, untuk menganalisa kadar air.

2.

Hydrometer, untuk mengukur specific gravity.

3.

Viscometer, untuk mengukur viskositas.

4.

Atomic Absorbtion Spectrophotometer (AAS), untuk menganalisa kadar bahan baku dan produk.

BAB V

MANAJEMEN PERUSAHAAN

5.1. Bentuk Perusahaan

Pabrik n-butil akrilat yang akan didirikan direncanakan mempunyai : ·

Bentuk

·

Lapangan usaha

: Industri n-butil akrilat

·

Lokasi perusahaan

: Cilegon, Banten

: Perseroan Terbatas (PT)

Alasan dipilihnya bentuk perusahaan ini adalah didasarkan atas beberapa faktor berikut :

1.

Mudah untuk mendapatkan modal, yaitu dengan menjual saham perusahaan kepada publik.

2.

Tanggung jawab pemegang saham terbatas, sehingga kelancaran produksi hanya dipegang oleh pimpinan perusahaan.

3.

Pemilik dan pengurus perusahaan terpisah satu sama lain, pemilik perusahaan adalah para pemegang saham dan pengurus perusahaan

adalah direksi beserta stafnya yang diawasi oleh dewan komisaris.

4.

Kelangsungan perusahaan lebih terjamin, karena tidak berpengaruh dengan berhentinya:

a.

pemegang saham




5.

b.

direksi beserta stafnya

c.

karyawan perusahaan.

Efisiensi segi manajemen

Para pemegang saham dapat memilih orang yang ahli sebagai dewan 95

komisaris dan direktur utama yang cukup cakap dan berpengalaman. 6.

Lapangan usaha lebih luas

Suatu Perseroan Terbatas dapat menarik modal yang sangat besar dari masyarakat, sehingga dengan modal ini PT dapat memperluas usahanya.

5.2. Struktur Organisasi

Salah satu faktor yang menunjang kemajuan perusahaan adalah struktur organisasi yang terdapat dan dipergunakan oleh perusahaan

tersebut. Untuk mendapatkan suatu sistem yang terbaik, maka perlu diperhatikan beberapa pedoman antara lain : ·

Perumusan tujuan perusahaan dengan jelas

·

Pendelegasian wewenang

·

Pembagian tugas kerja yang jelas

·

Kesatuan perintah dan tanggung jawab

·

Sistem pengontrol atas pekerjaan yang telah dilaksanakan

·

Organisasi perusahaan yang fleksibel

Dengan berpedoman pada pedoman tersebut maka dipilih struktur organisasi yang baik yaitu sistim line and staff. Pada sistem ini garis kekuasaan lebih

sederhana dan praktis. Demikian pula kebaikan dalam pembagian tugas kerja seperti yang terdapat dalam sistem, organisasi fungsional, sehingga

seorang karyawan hanya akan bertanggung jawab pada seorang atasan saja. Sedangkan untuk mencapai kelancaran produksi maka perlu dibentuk staf

ahli yang terdiri dari orang-orang ahli di bidangnya. Staf ahli akan memberi bantuan pemikiran dan nasehat kepada tingkat pengawas, demi tercapainya

tujuan perusahaan.

Ada 2 kelompok orang yang berpengaruh dalam menjalankan organisasi garis dan staf ini, yaitu:

1.

Sebagai garis atau lini yaitu orang-orang yang melaksanakan tugas pokok organisasi dalam rangka mencapai tujuan.




2.

Sebagai staf yaitu orang-orang yang melakukan tugas sesuai dengan keahliannya dalam hal ini berfungsi untuk memberi saran-saran kepada

unit operasional.

Pemegang saham sebagai pemilik perusahaan dalam pelaksanaan tugas sehari-harinya diwakili oleh dewan komisaris, sedangkan tugas

untuk menjalankan perusahaan dilaksanakan oleh direktur utama dibantu oleh direktur produksi dan teknik, direktur keuangan dan umum, selain itu

masih terdapat staff ahli dan litbang yang berada langsung dibawah (bertanggung jawab langsung) direktur utama. Direktur produksi dan teknik

membawahi bidang produksi, dan teknik, sedangkan direktur keuangan dan umum membawahi bidang keuangan dan umum., dan direktur pemasaran

dan logistik membawahi bidang pemasaran dan logistik. Direktur-direktur ini membawahi beberapa kepala bagian yang akan bertanggung jawab

membawahi atas bagian dalam perusahaan, sebagai bagian dari pendelegasian wewenang dan tanggung jawab. Masing-masing kepala bagian

membawahi beberapa seksi dan masing-masing seksi akan membawahi beberapa karyawan perusahaan pada masing-masing bidangnya. Karyawan

perusahaan akan dibagi dalam beberapa kelompok regu yang setiap kepala regu akan bertanggung jawab kepada pengawas masing-masing seksi. Bagan

struktur organisasi dapat dilihat pada Gambar 5.1

5.3. Tugas dan Wewenang

5.3.1.Pemegang Saham

Pemegang saham adalah beberapa orang yang mengumpulkan modal untuk kepentingan pendirian dan berjalannya operasi perusahaan

tersebut. Kekuasaan tertinggi pada perusahaan yang mempunyai bentuk PT (Perseroan Terbatas) adalah Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS). Pada

RUPS tersebut para pemegang saham berwenang: ·

Mengangkat dan memberhentikan dewan komisaris

·

Mengangkat dan memberhentikan direktur

·

Mengesahkan hasil-hasil usaha serta neraca perhitungan untung-rugi tahunan dari perusahaan.

5.3.2.Dewan Komisaris

Dewan komisaris merupakan pelaksana tugas sehari-hari dari pemilik saham, sehingga dewan komisaris akan bertanggung jawab kepada

pemilik saham.

Tugas-tugas dewan komisaris meliputi: ·

Menilai dan menyetujui rencana direksi tentang kebijakan umum, target perusahaan, alokasi sumber-sumber dana dan pengarahan

pemasaran. ·

Mengawasi tugas-tugas direksi




·

Membantu direksi dalam tugas-tugas penting.

5.3.3.Dewan Direksi

Direktur utama merupakan pimpinan tertinggi dalam perusahaan dan bertanggung jawab sepenuhnya terhadap maju mundurnya

perusahaan. Direktur utama bertanggung jawab terhadap dewan komisaris atas segala tindakan dan kebijaksanaan yang diambil sebagai pimpinan

perusahaan. Direktur utama membawahi direktur produksi dan teknik dan direktur keuangan dan umum. ·

Melaksanakan kebijakan perusahaan dan mempertanggungjawabkan pekerjaannya pada pemegang saham pada akhir jabatannya.

·

Menjaga stabilitas organisasi perusahaan dan membuat kontinuitas hubungan yang baik antara pemilik saham, pimpinan, konsumen dan

karyawan. ·

Mengangkat dan memberhentikan kepala bagian dengan persetujuan rapat umum pemegang saham.

·

Mengkoordinasikan kerja sama dengan direktur produksi dan teknik dan direktur keuangan dan umum.

Tugas direktur produksi dan teknik: ·

Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang produksi, teknik dan pemasaran.

·

Mengkoordinasikan, mengatur dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepala-kepala bagian yang menjadi bawahannya.

Tugas direktur keuangan dan umum: ·

Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang keuangan, logistik dan pelayanan umum.

·


Tugas direktur pemasaran: ·

Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang pemasaran.

·


5.3.4. Staf Ahli

Staf ahli terdiri dari tenaga-tenaga ahli yang bertugas membantu direktur dalam menjalankan tugasnya baik yang berhubungan dengan

teknik maupun administrasi. Staf ahli bertanggung jawab kepada direktur utama sesuai dengan bidang keahliannya masing-masing.

Tugas dan wewenang staf ahli : ·

Memberikan nasehat dan saran dalam perencanaan pengembangan perusahaan.

·

Mengadakan evaluasi bidang teknik dan ekonomi perusahaan.

·

Memberikan saran-saran dalam bidang hukum.

5.3.5.Penelitian dan Pengembangan (Litbang)




Penelitian dan pengembangan terdiri dari ahli-ahli atau sarjana-sarjana sebagai pembantu direksi dan bertanggung jawab kepada direksi.

Litbang membawahi 2 (dua) departemen:

1.

Departemen penelitian

2.

Departemen pengembangan

Tugas dan wewenang Litbang: ·

Mempertinggi mutu suatu produk

·

Memperbaiki proses dari pabrik / perencanaan alat untuk pengembangan produksi

·

Mempertinggi efisiensi kerja

5.3.6. Kepala Bagian

Secara umum tugas kepala bagian adalah mengkoordinasi, mengatur dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan dalam lingkungan bagiannya

sesuai dengan garis-garis yang diberikan oleh perusahaan. Kepala bagian bertanggung jawab kepada direktur utama yang terdiri dari:

a. Kepala bagian produksi. Bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang mutu dan kelancaran produksi.

Kepala bagian produksi membawahi:

1.

2.

Seksi proses, bertugas: ·

Mengawasi jalannya proses dan produksi

·

Menjalankan tindakan seperlunya pada peralatan produksi yang mengalami kerusakan, sebelum diperbaiki oleh seksi yang berwenang.

Seksi pengendalian, bertugas: ·

3.

Menangani hal-hal yang dapat mengancam keselamatan kerja dan mengurangi potensi bahaya yang ada.

Seksi laboratorium, bertugas: ·

Mengawasi dan menganalisis mutu bahan baku dan bahan pembantu

·

Mengawasi dan menganalisis mutu produksi

·

Mengawasi hal-hal tentang buangan pabrik

b. Kepala bagian teknik Bertanggung jawab kepada direktur produksi dan teknik dalam bidang pemeliharaan peralatan dan utilitas.

Kepala bagian teknik membawahi:

1.

Seksi pemeliharaan, bertugas:




2.

·

Melaksanakan pemeliharaan fasilitas gedung dan peralatan pabrik

·

Memperbaiki kerusakan peralatan pabrik

Seksi utilitas ·

Melaksanakan dan mengatur sarana utilitas untuk memenuhi kebutuhan proses, kebutuhan uap, air dan tenaga listrik.

c. Kepala bagian keuangan Kepala bagian keuangan bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang administrasi dan keuangan.

Kepala bagian keuangan membawahi :

1.

Seksi administrasi, yang bertugas : ·

2.

Menyelenggarakan pencatatan hutang piutang, administrasi persediaan kantor dan pembukuan serta masalah pajak.

Seksi kas, yang bertugas : ·

Menghitung penguanaan uang perusahaan, mengamankan uang dan membuat prediksi keuangan masa depan.

·

Mengadakan perhitungan tentang gaji dan insentif karyawan.

d. Kepala bagian umum Bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang personalia, hubungan masyarakat dan keamanan.

Kepala bagian umum membawahi :

1.

Seksi personalia, dengan tugas : ·

Membina tenaga kerja dan menciptakan suasana kerja yang baik antara pekerja dan pekerjaannya serta lingkungannya supaya tidak

terjadi pemborosan waktu dan biaya.

2.

·

Mengusahakan disiplin kerja yang tinggi dalam menciptakan kondisi kerja yang dinamis.

·

Melaksanakan hal-hal yang berhubungan dengan kesejahteraan karyawan.

Seksi humas, yang bertugas : ·

3.

Mengatur hubungan perusahaan dengan masyarakat luar.

Seksi keamanan, yang bertugas : ·

Menjaga semua bangunan pabrik dan fasilitas yang ada di perusahaan.

·

Mengawasi keluar masuknya orang-orang, baik karyawan maupun yang bukan dari lingkungan perusahaan.

·

Menjaga dan memelihara kerahasiaan yang berhubungan dengan intern perusahaan.

e. Kepala bagian logistik, bertugas :




Bertanggungjawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang logistik.

Seksi logistik, bertugas: ·

Melaksanakan pembelian barang dan peralatan yang dibutuhkan perusahaan.

·

Mengetahui harga pasaran dan mutu bahan baku serta mengatur keluar masuknya bahan dan alat dari gudang.

f. Kepala bagian pemasaran Bertanggung jawab kepada direktur pemasaran dalam bidang pemasaran hasil produksi.

Kepala bagian ini membawahi :

1.

2.

Seksi pemasaran, bertugas: ·

Merencanakan strategi penjualan hasil produksi

·

Mengatur distribusi barang dari gudang

Seksi pengembangan pemasaran, bertugas : ·

Melaksanakan penelitian yang berkaitan dengan pengembangan pemasaran.

5.3.7. Kepala Seksi

Merupakan pelaksana pekerjaan dalam lingkungan bagiannya sesuai dengan rencana yang telah diatur oleh kepala bagian masing-masing,

agar diperoleh hasil yang maksimum dan efektif selama berlangsungnya proses produksi. Setiap kepala seksi bertanggung jawab terhadap kepala bagian

masing-masing sesuai dengan seksinya.

Struktur organisasi perusahaan dapat dilihat pada gambar 5.1







5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan.

Pabrik n-butil akrilat direncanakan beroperasi selama 330 hari dalam satu tahun dan proses produksi berlangsung 24 jam per hari. Sisa

hari yang bukan hari libur digunakan untuk perbaikan dan perawatan (shut down pabrik). Sedangkan pembagian jam kerja karyawan digolongkan dalam

dua golongan, yaitu :

1.

Karyawan non shift / harian.

Karyawan non shift adalah para karyawan yang tidak menangani proses. Yang termasuk karyawan harian adalah direktur, staf ahli,

kepala bagian, kepala seksi serta bawahan yang ada di kantor. Karyawan harian dalam satu minggu akan bekerja selama 6 hari dengan jadwal

jam kerja sebagai berikut :

jam kerja : ·

Hari senin – jumat

: jam 07.30 – 15.30

·

Hari sabtu

: jam 08.00 – 12.00

jam istirahat: ·

2.

Hari senin – jum’at

: jam 11.30 – 12.30

Karyawan shift

Karyawan shift adalah karyawan yang secara langsung menangani proses produksi atau mangatur bagian-bagian tertentu dari pabrik yang

mempunyai hubungan dengan masalah keamanan dan kelancaran produksi. Yang termasuk karyawan shift antara lain: operator produksi, sebagian dari

bagian teknik, laboratorium dan bagian-bagian keamanan.

Para karyawan shift akan bekerja bergantian sehari semalam, dengan pengaturan sebagai berikut: ·

shift pagi

: jam 07.00 – 15.00

·

shift sore

: jam 15.00 – 23.00

·

shift malam

: jam 23.00 – 07.00

Untuk karyawan shift ini dibagi dalam 4 regu (A, B, C, D) dimana 3 regu bekerja dan 1 regu istirahat dan dikenakan secara bergantian. Tiap

regu akan mendapat giliran 3 hari kerja dan 1 hari libur tiap-tiap shift dan masuk lagi untuk shift berikutnya. Jumlah karyawan shift sebanyak 56 orang.

Tiap regu terdiri dari 14 orang karyawan. Jadwal pembagian kelompok shift dapat dilihat pada Tabel 5.1.

Kelancaran produksi dari suatu pabrik sangat dipengaruhi oleh faktor kedisiplinan karyawannya. Untuk itu kepada seluruh karyawan

diberlakukan absensi dan masalah absensi ini akan digunakan pimpinan perusahaan sebagai dasar dalam mengembangkan karier para karyawan dalam

perusahaan.







Keterangan: Jadwal untuk hari selanjutnya berulang ke susunan awal

Tabel 5.1 Jadwal pembagian kelompok shift




5.5. Status Karyawan dan Sistem Upah

Pada pabrik n-butil akrilat ini sistim upah karyawan berbeda-beda tergantung pada status karyawan, kedudukan, tanggung jawab dan

keahlian.

Menurut statusnya karyawan dibagi menjadi 3 golongan sebagai berikut :

1.

Karyawan tetap

Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan dengan Surat Keputusan (SK) direksi dan mendapat gaji bulanan sesuai dengan kedudukan, keahlian dan masa kerja. 2.

Karyawan harian

Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan direksi tanpa Surat Keputusan (SK) direksi dan mendapat upah harian yang dibayar tiap akhir pekan. 3.

Karyawan borongan

Yaitu karyawan yang digunakan oleh pabrik bila diperlukan saja. Karyawan ini menerima upah borongan untuk suatu perusahaan.

5.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji 5.6.1. Penggolongan Jabatan

1.

Direktur utama

: S-1 semua jurusan

2.

Direktur produksi

: S-1 Teknik Kimia

3.

Direktur keuangan dan umum

: S-1 Ekonomi

4.

Direktur pemasaran dan logistik

: S-1 Ekonomi

5.

Kepala bagian produksi

: S-1 Teknik Kimia

6.

Kepala bagian teknik

7.

Kepala bagian keuangan

8.

Kepala bagian umum

9.

Kepala bagian pemasaran

10.

Kepala bagian logstik

: S-1 Teknik Kimia

11.

Kepala seksi

: ahli madya

12.

Operator

: STM/SLTA/SMU

13.

Sekretaris

: Akademi Sekretaris

14.

Dokter


: S-1 Teknik Mesin

: S-1 Ekonomi

: S-1 Hukum

: S-1 Teknik Kimia/Ekonomi

: S-1 Kedokteran



15.

Perawat

: Sekolah Perawat

16.

Lain-lain

: SMP/sederajat

5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji

Jumlah karyawan harus ditentukan secara tepat sehingga semua pekerjaan yang ada dapat diselesaikan dengan baik dan efisien. Perincian

jumlah karyawan adalah :

1.

Direktur utama

2.

Direktur produksi dan teknik

1 orang

3.

Direktur keuangan dan umum

1 orang

4.

Staf ahli

1 orang

5.

Litbang

2 orang

6.

Sekretaris

3 orang

7.

Kepala bagian produksi

1 orang

8.

Kepala bagian teknik

1 orang

9.

Kepala bagian umum

1 orang

10.

Kepala bagian keuangan

1 orang

11.

Kepala bagian pemasaran

1 orang

12.

Kepala bagian logistik

13.

Kepala seksi proses

1 orang

14.

Kepala seksi pengendalian

1 orang

15.

Kepala seksi laboratorium

1 orang

16.

Kepala seksi pemeliharaan

1 orang

17.

Kepala seksi utilitas

1 orang

18.

Kepala seksi administrasi

1 orang

19.

Kepala seksi kas

1 orang

20.

Kepala seksi personalia

21.

Kepala seksi humas

22.

Kepala seksi keamanan


1 orang

1 orang

1 orang

1 orang

1 orang



23.

Kepala seksi penjualan

1 orang

24.

Kepala seksi pengembangan pemasaran

1 orang

25.

Kepala seksi logistik

1 orang

26.

Karyawan proses

20 orang

27.

Karyawan pengendalian

8 orang

28.

Karyawan laboratorium

29.

Karyawan pemeliharaan

5 orang

30.

Karyawan utilitas

8 orang

31.

Karyawan administrasi

32.

Karyawan kas

33.

Karyawan personalia

34.

Karyawan humas

35.

Karyawan keamanan

36.

Karyawan penjualan

5 orang

37.

Karyawan pengembangan pemasaran

5 orang

38.

Karyawan logistik

5 orang

39.

Dokter

1 orang

40.

Perawat

3 orang

41.

Sopir

42.

Pesuruh

4 orang

TOTAL

145 orang

8 orang

5 orang

5 orang

7 orang

5 orang

20 orang

3 orang

Adapun besarnya gaji karyawan tiap bulan adalah :

1.

Direktur utama

S1

Rp. 20.000.000

2.

Direktur

S1

Rp. 15.000.000

3.

Litbang dan staf ahli

S1

Rp. 6.000.000-Rp. 7.000.000

4.

Kepala bagian

S1

Rp. 8.000.000

5.

Kepala seksi


S1/D3

Rp. 3.500.000-Rp.5.000.000



6.

Karyawan biasa

SLTA/D1/D3 Rp. 750.000-Rp 3.000.000

5.7. Kesejahteraan Sosial Karyawan

Kesejahteraan yang diberikan oleh perusahaan pada karyawan antara lain:

1.

2.

3.

Tunjangan ·

Gaji pokok yang diberikan berdasarkan golongan karyawan yang bersangkutan dan bonus bagi karyawan berprestasi.

·

Tunjangan jabatan yang diberikan berdasarkan jabatan yang dipegang karyawan

·

Tunjangan lembur yang diberikan kepada karyawan yang bekerja di luar jam kerja berdasarkan jumlah jam kerja

Cuti ·

Cuti tahunan diberikan kepada setiap karyawan selama 12 hari kerja dalam 1 tahun

·

Cuti sakit diberikan pada karyawan yang menderita sakit berdasarkan keterangan dokter.

Pakaian kerja

Pakaian kerja diberikan pada setiap karyawan sejumlah 3 pasang untuk setiap tahunnya

4.

Pengobatan

a.

Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit yang diakibatkan oleh kerja ditanggung oleh perusahaan sesuai dengan undang-

undang yang berlaku

b.

Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit tidak disebabkan oleh kecelakaan kerja diatur berdasarkan kebijaksanaan

perusahaan.

BAB VI

ANALISA EKONOMI

Pada perancangan pabrik N-Butil Akrilat ini dilakukan evaluasi atau penilaian investasi dengan maksud untuk

mengetahui apakah pabrik yang dirancang ini dapat menguntungkan atau tidak. Yang terpenting dari perancangan ini




adalah estimasi harga dari alat – alat, karena harga ini dipakai sebagai dasar untuk melakukan analisa ekonomi. Analisa

ekonomi dipakai untuk mendapatkan perkiraaan/estimasi tentang kelayakan investasi modal dalam suatu kegiatan produksi

suatu pabrik dengan meninjau kebutuhan modal investasi, besarnya laba yang diperoleh, lamanya modal investasi dapat

dikembalikan dan terjadinya titik impas . Selain itu analisa ekonomi dimaksudkan untuk mengetahui apakah pabrik yang

akan didirikan dapat menguntungkan atau tidak.

Untuk itu pada perancangan pabrik N-Butil Akrilat ini, kelayakan investasi modal yang akan dianalisa meliputi

:

a.

Profitability

Adalah selisih antara total penjualan produk dengan total biaya produksi yang dikeluarkan

b.

% Return of Investement (ROI)

Adalah persen keuntungan jika dibandingkan dengan investasi (modal).

c.

Pay Out Time (POT)

Adalah waktu yang diperlukan untuk mengembalikan investasi (modal).

d.

Break Even Point (BEP)

Adalah Titik (kapasitas) dimana suatu proses produksi tidak mengalami kerugian dan juga tidak mengalami keuntungan. e.

Shut Down Point (SDP)

Adalah titik dimana pabrik tersebut mengalami kerugian sebesar fixed cost. f.

Discounted Cash Flow (DCF)

Untuk meninjau faktor-faktor tersebut di atas perlu diadakan penaksiran terhadap beberapa faktor, yaitu :




I.

Penaksiran modal industri (Total Capital Investment) yang terdiri atas : a. Modal Tetap b. Modal Kerja

II.

Penentuan Biaya Produksi Total (TPC) a. Manufacturing cost b. General Expense

III.

Total pendapatan penjualan produk N-Butil Akrilat Yaitu keuntungan yang di dapat selama satu periode produksi.

6.1

Penaksiran Harga Peralatan

Harga peralatan pabrik bisa diperkirakan dengan metode yang dikonversikan dengan keadaan yang ada sekarang

ini. Penentuan harga peralatan dilakukan dengan menggunakan data indeks harga.

Penentuan harga dengan indeks dilakukan untuk alat dengan kapasitas yang sama dan jenis yang sama namun berbeda tahunnya. Tabel 6.1. Indeks harga alat Cost Index, tahun

Chemical Engineering Plant Index

1991

361.3

1992

358.2

1993

359.2

1994

368.1

1995

381.1

1996

381.7

1997

386.5




1998

389.5

1999

390.6

2000

394.1

2001

394.3

2002

390.4

Sumber : Peters Timmerhause, 2003 Ex = Ey.

Nx Ny

Dengan :

6.2

Ex

: Harga pembelian pada tahun 2012

Ey

: Harga pembelian pada tahun 2002

Nx

: Indeks harga pada tahun 2012

Ny

: Indeks harga 2002

Penentuan Total Capital Investment (TCI)

Asumsi-asumsi dan ketentuan yang digunakan dalam analisa ekonomi :

1.

Pembangunan fisik pabrik akan dilaksanakan pada tahun 2012 dengan masa konstruksi dan instalasi selama 2

tahun dan pabrik dapat beroperasi secara komersial pada awal tahun 2014.

2.

Proses yang dijalankan adalah proses kontinyu.

3.

Kapasitas produksi adalah 60.000 ton/tahun.

4.

Jumlah hari kerja adalah 330 hari per tahun

5.

Modal kerja yang diperhitungkan selama 1 bulan.

6.

Shut down pabrik dilaksanakan selama 35 hari dalam satu tahun untuk perbaikan alat-alat pabrik.

7.

Umur alat-alat pabrik diperkirakan 10 tahun kecuali alat-alat tertentu (umur pompa adalah 5 tahun).




8.

Nilai rongsokan (salvage value) 0 % dari FCI

9.

Situasi pasar, biaya dll diperkirakan stabil selama pabrik beroperasi.

10. Upah buruh asing US$ 20 per manhour

11. Upah buruh lokal Rp. 20.000,00 permanhour

12. Perbandingan jumlah tenaga asing : lokal = 5 % : 95 %

13. Harga produk N-Butil Akrilat US$ 6.38 / kg

Harga bahan baku: n-Butanol US$ 0.55 / kg

Harga bahan baku: Asam akrilat US$ 2.07 / kg

Harga katalis: Asam Sulfat US$ 0,07 / kg

Harga inhibitor: MEHQ US$ 0,85 / kg

14. Kurs dollar yang dipakai, 1 US $ = Rp. 10.000,00

6.2.1

Modal Tetap (Fixed Capital Invesment)

Tabel 6.2. Modal Tetap No.

Jenis

1.

Harga pembelian peralatan

2.

Instalasi alat-alat

3.

Harga US $

Harga (Rp)

7.489.295,95

823.822,44

1.119.828.724

Pemipaan

1.572.751,94

16.850.914.125

4.

Instrumentasi

1.797.430,79

2.563.821.882

5.

Isolasi

224.678,85

564.580.598

6.

Listrik

674.036,55

3.370.182.735

7.

Bangunan

3.370.182,73

0




8.

Tanah & Perbaikan lahan

748.939,50

2.700.000.000

9.

Utilitas

223.250,26

9.254.738.259

10.

Engineering&Construction

5.646.292,15

2.614.524.761

11.

Contractor’s fee

1.411.573,04

522.904.952

12.

Contingency

2.823.146,08

1.307.262.380

Fixed Capital Invesment (FCI) Total Fixed Capital Investment (FCI)

6.2.2

28.600.586,28

38.655.936.056,54

=Rp. 324.661.798.850

Modal Kerja ( Working Capital Invesment )

Tabel 6.3. Modal Kerja No.

Jenis

1.

Persediaan Bahan baku

2.

Harga US $

Harga (Rp)

9.271.385,67

0

Persediaan Bahan dalam proses

10.463.045,16

0

3.

Persediaan Produk

41.852.180,63

0

4.

Extended Credit

57.400.000

0

5.

Available Cash

41.852.180,63

8.5953.375.616

Working Capital Investment (WCI)

160.838.792.09

20.145.095.137

Total Working Capital Investment (WCI)


= Rp 1.608.387.920.867



TOTAL CAPITAL INVESMENT( TCI ) TCI

= FCI + WCI = Rp.

324.661.798.850

+

Rp.

1.608.387.920.867

= Rp. 1.933.049.719.737

6.3

Biaya Produksi Total (Total Production Cost)

6.3.1

Manufacturing Cost

6.3.1.1 Direct Manufacturing Cost Tabel 6.4. Direct Manufacturing Cost No.

Jenis

1.

Harga Bahan Baku

2.

Harga US $

Harga (Rp)

111.256.628,01

0

Gaji Pegawai

0

3.780.000.000

3.

Supervisi

0

1.200.000.000

4.

Maintenance

973.985,40

0

5.

Plant Supplies

146.097,81

0

6.

Royalty & Patent

6.886.000

0




7.

Utilitas

Total Direct Manufacturing Cost (DMC)

Total Direct Manufacturing Cost (DMC)

0

2.892.382.545.871

119.262.711,22

2.897.362.545.871

= Rp. 4.085.027.259.921

6.3.1.1 Indirect Manufacturing Cost Tabel 6.5. Indirect Manufacturing Cost No.

Jenis

Harga US $

Harga (Rp)

1.

Payroll Overhead

0

567.000.000

2.

Laboratory

0

378.000.000

3.

Plant Over Head

0

1.890.000.000

4.

Packaging & Shipping

89.544.000

0

89.544.000

2.835.000.000

Total Indirect Manufacturing Cost (IMC)

Total Indirect Manufacturing Cost (IMC) = Rp. 898.275.000.000

Fixed Manufacturing Cost Tabel 6.6. Fixed Manufacturing Cost No.

Jenis

Harga (Rp)

Harga US $

1.

Depresiasi

0

32.466.179.885

2.

Property Tax

0

3.246.617.989

3.

Asuransi

0

3.246.617.989

0

38.959.415.863

Total Fixed Manufacturing Cost (FMC)

Total Fixed Manufacturing Cost (FMC) Lampiran B – Neraca Masa

= Rp 38.959.415.863



Total Manufacturing Cost (TMC) = DMC + IMC + FMC = Rp. 4.085.027.259.921 + Rp.

898.275.000.000 +

Rp 38.959.415.863 = Rp. 5.022.261.675.784

General Expense Tabel 6.7. General Expense No.

Jenis

Harga US $

Harga (Rp)

1.

Administrasi

0

5.326.800.000

2.

Sales

0

753.339.251.368

3.

Riset

0

401.780.934.063

4.

Finance

0

86.912.632.021

0

1.247.359.617.452

General Expense (GE)

General Expense (GE)

= Rp 1.247.359.617.452

Biaya Produksi Total (TPC) = TMC + GE = Rp. 5.022.261.675.784 + Rp 1.247.359.617.452 = Rp. 6.269.621.293.236 6.4

Keuntungan (Profit)

Penjualan selama 1 tahun : N-Butil Akrilat

= Rp. 6.888.000.000.000

Total Penjualan

= Rp. 6.888.000.000.000

Biaya Produksi Total


= Rp. 6.269.621.293.236



Keuntungan Sebelum Pajak = Rp. 618.378.706.764 Pajak 20 %

= Rp. 123.675.741.353

Keuntungan Setelah Pajak = Rp. 494.702.965.411 6.5

Analisa Kelayakan

1.

% Return of Investmen (% ROI)

=

Keuntungan Sebelum Pajak x100% FCI

=

Rp.618.378.706.764 x100% Rp. 324.661.798.850

ROI sebelum pajak

= 190,47 %

Keuntungan Setelah Pajak x100% FCI

ROI setelah pajak =

=

Rp. 123.675.741.353 x100% Rp. 324.661.798.850

= 152,37 % 2.

Pay Out Time (POT)

POT sebelum pajak

=

=

FCI Keuntungan Sebelum Pajak + Depresiasi Rp. 324.661.798.850 Rp. 618.378.706.764 + Rp32.466.179.885

= 0,50 tahun POT setelah pajak


=

FCI Keuntungan Setelah Pajak + Depresiasi



=

Rp. 324.661.798.850 Rp. 494.702.956.411 + Rp.32.466.179.885

= 0,62 tahun

3.

Break Even point (BEP)

-

Fixed manufacturing cost (Fa)

Fa

-

-

Rp. 38.959.415.862

Variabel Cost (Va) Raw material

Rp 1.112.566.280.128

Packaging and transport

Rp. 895.440.000.000

Utilities

Rp. 2.892.380.147.733

Royalti

Rp.

Total

Rp 4.969.266.427.861

68.880.000.000

Regulated Cost (Ra) Labor

Rp.

3.780.000.000

Payroll Overhead

Rp

567.000.000

Supervisi

Rp.

1.200.000.000

Laboratorium

Rp.

378.000.000

General Expense

Rp. 1.247.359.617.451

Maintenance

Rp.

9.739.853.966

Plant Supplies

Rp.

1.460.978.095

Plant Overhead

Rp.

1.065.000.000

Total


Rp. 1.266.375.449.512



BEP = =

Fa + 0 . 3 Ra x100 % Sa - Va - 0 . 7 Ra

Rp.38.989.415.682 + 0,3xRp.1.266.375.449.512 Rp.6.888.000.000.000 - Rp.4.969.266.427.861 - 0,7 xRp. 1.266.375.449.512

= 40,58 %

4.

Shut Down Point (SDP)

SDP = =

0 . 3 Ra x100 % Sa - Va - 0 . 7 Ra 0,3xRp.1.266.375.449.512 Rp. 6.888.000.000.000 - Rp.4.969.266.427.861 - 0,7Rp.2.266.375.449.512

= 36,80 %

5.

Discounted Cash Flow (DCF)

Umur pabrik (n) = 10 tahun

FC I

= Rp 324.661.798.850

WC

= Rp. 1.608.387.920.887

SV

= 0

C

= Keuntungan setelah pajak + depresiasi

= Rp. 494.702.965.412 + Rp.32.466.179.885

= Rp. 527.169.145.297 n n-1 n-2 (FCI + WC) (1 + i) = Wc + Sv + C {(1+i) + (1+i) + …+ (1+i) + 1}

Dengan trial and error diperoleh i = 16,65




Tabel 6.8. Kelayakan Ekonomi Hasil

Kelayakan

Prarancangan ROI

Untuk high risk, minimum 32-48

- Sebelum pajak

190,47 %

- Setelah pajak

152,37 %

POT

Maksimum 2 tahun

- Sebelum pajak

0,50 tahun

- Setelah pajak

0,62 tahun

BEP

40,58 %

SDP

36,80 %

DCF

16,65 %


%.

40-60 %

6%



Dari analisa ekonomi yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan bahwa pendirian pabrik N-Butil Akrilat

dengan kapasitas 60.000 ton/tahun layak dipertimbangkan untuk direalisasikan pembangunannya.

800

700

Nilai x Rp 1.000.000.000

600

Error!

Ra

500 Sa

400 BEP

300

SDP Va

200

100

0 0

10

20

30

40 50 60 kapasitas (%)

70

80

90

100

Gambar 6.1 Grafik Analisis Kelayakan Ekonomi

Keterangan : Fa

=


Va

=

Variabel cost

Ra

=

Regulated cost

Sa

=

Penjualan ( sales )

SDP

=

Shut down point

BEP

=

Break even point


Fa



DAFTAR PUSTAKA

Aries,R.S. and Newton, R.D. 1955. Chemical Engineering Cost Estimation. McGraw Hill International Book Company. New York ed Brown, G.G. 1978. Unit Operation. 3 edtions. McGraw Hill International Book Company. Tokyo st Brownell, L.E. and Young, E.H. 1959. Process Equipment Design. 1 edtions. John Wiley & Sons Inc. New York

Coulson, J.M. and Richardson, J.F. 1983. An Introduction to Chemical Engineering. Allyn and Bacon Inc. Massachusets

Evans, F.C. 1994. Equipment Design Handbook for Refineries and Chemical Plants. Gulf Publishing Inc. Houston

Geankoplis, C.J.and J.F. Richardson. Design Transport Process and Unit Operation. 1989. Pegamon Press. Singapore

Kern, D.Q. 1983. Process Heat Transfer. McGraw Hill International Book Company. Tokyo rd Kirk, R.E. & Othmer, D. F. 1983. Encyclopedia of Chemical Technology. Vol…3

edition. A Wiley Interscience Publisher Inc. New York

nd Levenspiel, O. 1972. Chemical Reaction Engineering. 2

edition. John Wiley and Sons Inc. Singapore th

Mc Cabe, W.I and Smith, J.C. 1985. Unit Operation of Chemical Engineering. 4

edition. McGraw Hill Book Company. Singapore

th Morrison, R.T. and Boyd, R.N. , 1983, Organic Chemistry ,4

Edition, Allyn and Bacon Inc. Singapore th

Perry, R.H. and Green, D.W. 1984. Perry’s Chemical Engineer’s Handbook. 3

edition. McGraw Hill Book Company. Singapore th

Perry, R.H. and Green, D.W. 1984. Perry’s Chemical Engineer’s Handbook. 7

edition. McGraw Hill Book Company. Singapore

ed Rase, Howard F. 1981. Chemical Reactor Design for Process Plant. 3

edtions. McGraw Hill International Book Company. Tokyo ed

Sauselein, Theodore B. 1981. Boiler Operaotor’s Exam Preparation Guide. 3

edtions. McGraw Hill International Book Company. Tokyo

ed Sherwood and Reid. 1981. Property of Gas and Liquids. 3

edtions. McGraw Hill International Book Company. Tokyo th

Smith, J.M and Van Ness, H.C. 1987. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics. 4

edition. McGraw Hill International Book Company.

Tokyo

ed Timmerhauss, K.D. and Peters, M.S. 1991. Plant Design and Economics for Chemical Engineering.3

edtions. McGraw Hill International Book

Company. Singapore ed Treyball, R.E. 1978. Mass Transfer Operation. 2 edition. McGraw Hill International Book Company. Singapore

Ulrich, G.D 1984. A Guide To Chemical Engineering Process Design and Economics. John Wiley and Sons Inc. Kanada th Vilbrandt, F.C and Dryden, C.E. 1959. Chemical Engineering Plant Design. 4 Tokyo


edition. McGraw Hill International Book Company. Kogakusha ltd.


Kapasitas 60.000 ton/tahun ed Wallas, S.M. 1988. Chemical Process Equipment (Selection and Design). 3

editions. Butterworths. United States of America

Winarto, F.G., 1986, Air Untuk industri pangan, P.T. Gramedia, Jakarta

Yaws, C.L. 1999. Chemical Properties Handbook. McGraw Hill Company. New York

www. Chemistrystore.com , 2003, The chemistrystore.com Inc., Florida

www. Ccr.com.cn, 2003, Annual export import data.

www. Eng-tips.com, 2003.

NERACA MASSA PRARANCANGAN PABRIK N-BUTIL AKRILAT DARI ASAM AKRILAT DAN N-BUTANOL DENGAN KATALIS ASAM SULFAT

Kapasitas produksi

= 60.000 ton/tahun

Basis

`

1 tahun

= 1 jam operasi = 330 hari

Kemurnian produk

= 99,5 % berat ( minimal )

Konversi

= 90 %

Kapasitas prarancangan

= 60.000

ton 1thn 1hari 1000kg x x x thn 330hari 24 jam 1ton




= 7575,4094

Nama

kg jam Simbol

BM (kg/kmol)

Air

H2O

Rumus Kimia

A

18,0152

N-Butanol

C4H9OH

B

74,1224

Asam Akrilat

C2H3COOH

N-Butil Akrilat

C2H3COOC4H9

Asam Sulfat

H2SO4

AS

98,0734

Mono metil eter of hiroquinone

MEHQ

MEHQ

124,1390

AA

72,0634

NBA

128,1706

NERACA MASSA DI REAKTOR

A B

(9)

A

AA

AA

NBA MEHQ

(1)

A

AS A

(6) (2)

A B

AA

(3)

NBA

Reaktor

AS

MEHQ

MEHQ

Arus 1

B

AS

(4)

: Merupakan umpan fresh feed Asam Akrilat yang mengandung

AA dan A. Arus 2

: Merupakan umpan fresh feed N-Butanol yang mengandung B dan A.

Arus 3

: Merupakan umpan fresh feed Asam Sulfat yang mengandung AS dan A

Arus 4

: Merupakan umpan fresh feed MEHQ yang mengandung MEHQ.

Arus 6

: Merupakan Produk keluar reaktor yang terdiri dari A, B, AA,

NBA, SA, dan MEHQ. Asumsi Kandungan NBA dalam produk

= 7575,4094 kg/jam x 99,5% = 7537,8788 kg/jam = 58,8113 kmol / jam

Perbandingan Asam Akrilat / N-Butanol

=5

Konversi 90 %

Reaksi:

Asam Akrilat

+

N-Butanol

N-Butil Akrilat + Air

mula

65,6915

328,4577

3,0953

38,7114

bereaksi

59,1224

59,1224

59,1224

59,1224




akhir

6,5691

269,3353

62,2177

Dari US Patent 3.875.212 (1975), untuk dapat menjalankan reaksi tersebut diatas membutuhkan katalis Asam Sulfat sebanyak 5 % dari bahan baku yang masuk reaktor. Asam Sulfat yang dibutuhkan

=

5 x(65,6915 x72,0634 + 328,4577 x74,1224 ) 100 = 1454,0013 kg/jam

Asam Sulfat yang digunakan

= 98 % berat

Neraca Massa Reaktor a.

Neraca Massa A A(6)

= A ( 1 ) + A(2) + A(3) + Areaksi + Arecycle = Adalam Asam Akrilat + Adalam n-butanol +A dalam Asam Sulfat + AReaksi + Arecycle = (2/98)4472,0257 + (1/99)4781,5684 + (2/100)1454,0013 + 1065,1015 + 528,7483 = 1762,4944 kg/jam = 97,8337 kmol/jam

b.

Neraca Massa B B(6) = B(2) + BReaksi + Brecycle = 64,5091 kmol/jam + -59,1224 kmol/jam + 263,9486 kmol/jam = 269,3353 kmol/jam = 19.963,7786 kg/jam

c.

Neraca Massa AA AA(7) = AA(1) + AAReaksi + AArecycle = 62,0568 kmol/jam + -59,1224 kmol/jam + 3,6347 kmol/jam = 6,5692 kmol/jam = 473,3955 kg/jam

d. Neraca Massa NBA NBA(6)

= NBAReaksi + NBArecycle = 59,1224 kmol/jam + 3,0953 kmol/jam = 62,2117 kmol/jam = 7974,4817 kg/jam

d.

Neraca Massa SA SA(6) = SA(3) = SAfresh feed = 14,5291 kmol/jam = 1424,9213 kg/jam

e.

Neraca Massa MEHQ MEHQ(6)

= MEHQ(4) = MEHQfresh feed = 0,0817 kmol/jam = 10,1467 kg/jam

Dengan menyusun program komputer dapat diperoleh volum dan jumlah reactor yang optimum, yaitu 2 reaktor dengan konversi pada reaktor pertama 0,6865509 dan masuk reaktor kedua sampai konversi 0,9.


97,8338



Neraca Massa Reaktor R-01 Tabel 1. Neraca Massa Reaktor R-01 Komponen

Input (kg/jam) Arus (1)

A

Arus (2)

91,1539

Arus (3)

45,7880

B

Output (5) kg/jam Arus (4)

Arus (9)

29,0800

164,9758

4714,8968

AA

19813,0609

4648,4295

1507,2659 21003,1114

-

267,4122

1483,8533

NBA

-

396,7305

6177,2961

MEHQ

10,1467

10,1467

1424,9213

-

1424,9213

1454,0013

10,1467

AS Total

4739,5834 4760,6848

20.642,1794

31606,5956

Neraca Massa Reaktor R-02 Tabel 2. Neraca Massa Reaktor R-02 Komponen

Input (5)

Output (6)

kg/jam

kg/jam

A

1507,2659

1759,8717

B

21003,1114

19963,7786

AA

1483,8533

473,3955

NBA

6177,2961

7974,4817

MEHQ

10,1467

AS

1424,9213

Total

31606,5956

10,1467 1424,9213 31606,5956

NERACA MASSA DECANTER A A

(6)

(8)

B

AA

Decanter

AA

B

NBA

NBA

MEHQ A

MEHQ AS

(7)

B AA

Data Kelarutan masing-masing dalam 100 g H2O : 1.

N-Butil akrilat

= 2,5 g

2.

N-Butanol

= 9,5 g

3.

Asam Akrilat

4.

Asam Sulfat

5.

MEHQ

NBA MEHQ AS

= 11,5 g = 87,5 g

Kelarutan air dalam H2SO4 (kg air/100kgH2SO4):


= 0,7 g 87,5

AS

31606,5956



Diinginkan : 99% H2SO4 ke bawah, sehingga: H2SO4 (7)

=

99

kg kg H2O

99

kg

100

kg H2O

=

1411,4830

kg/jam

H2SO4 (6)

-

H2SO4 (7)

=

1424,9213

- 1411,4830

=

13,4383

kg/jam

87,5

kg

=

H2SO4 (8)

H2O (7)

=

=

kg H2SO4

87,5

kg

100

kg H2SO4

=

=

1594,8960

kg/jam

H2O (6)

-

H2O (7)

=

1759,8717

-1594,8960

=

164,9758

C4H9OH (7) =

kg/jam

9,5

kg

=

= C4H9OH (8) =

C2H3COOOH (7)

kgH2O

9,5

kg

100

kgH2O

150,7177

kg/jam

C4H9OH (6) -

19963,7786 - 150,7177

=

19813,0609 kg/jam

=

11,5

kg 100

=

C2H3COOOH (8)

=

C2H3COOC4H9 (7)

kg/jam

1411,4830

kg/jam

x

1594,8960

kg/jam

x

H2O (7)

x

1411,4830

x

H2O (7)

1411,4830

kg/jam

H2SO4 (7)

H2O (7)

C4H9OH (7)

=

=

1424,9213

x

x

100

H2SO4 (6)

x

x

100 =

H2O (8)

x

100

11,5

kg

100

kgH2O

183,4130

kg/jam

kgH2O kg/jam

C2H3COOOH (6)-C2H3COOOH (7) =

473,3955

- 183,4130

=

289,9825

kg/jam

=

2,5

kg

=

=

100

kgH2O

2,5

gr NBA

x

100

gr H2O

39,8724

kg/jam

C2H3COOC4H9 (8) MEHQ (7) =

MEHQ (8) =

=

7934,6093

0,7

kg

=

7974,4817

kg/jam x

100

kgH2O

=

0,7

kg

=

8,6247

10,1467

-

H2O (7)

x

1411,4830

kg/jam

kg/jam

8,6247

= Tabel 3. Neraca Massa Decanter Komponen


Input (6)

Output(kg/jam)



kg/jam

Hasil Bawah(7)

Hasil Atas (8)

A

1759,8717

1594,8960

164,9758

B

19963,7786

150,7177

19813,0609

473,3955

183,4130

289,9825

7974,4817

39,8724

7934,6093

AA NBA MEHQ AS

10,1467

8,6247

1,5220

1424,9213

1411,4830

13,4383

3389,0068

28217,5888

Total 31606,5956

31606,5956

NERACA MASSA MENARA DISTILASI MD A B (9)

AA NBA

A B AA

(8)

NBA MD

MEHQ

AA

AS

NBA (10)

MEHQ AS

Komponen LK : Asam Akrilat Komponen HK : N-Butil Akrilat Diinginkan 1. 92,22 % mol Asam Akrilat terikut distilat 2. 95% mol N-Butil Akrilat terikut botom

Neraca massa disekitar Menara Distilasi a.

Neraca Massa AA AA(9) = 0,9222 x AA(8) = 0,9222 x 3,9415 kmol/jam = 3,6347 kmol/jam = 261,9297 kg/jam AA(10)

= AA(8) – AA(9) = 3,9415 – 3,6347 kmol/jam = 0,3068 kmol/jam = 22,1076 kg/jam

b.

Neraca Massa NBA NBA(10)

= 0,95 NBA(8) = 0,95 x 61,9066 kmol/jam = 58,8113 kmol/jam = 7537,8788 kg/jam

NBA(9)

= NBA(8) - NBA(10) = 61,9066 - 58,8113 kmol/jam = 3, 0953 kmol/jam = 396,7305 kg/jam




Tabel 4. Neraca Massa Menara Distilasi MD Komponen

Input (8)

Output(kg/jam)

kg/jam

Distilat(9)

Bottom(10)

A

164,9758

164,9758

B

19813,0609

19813,0609

-

289,9825

267,4122

22,5703

7934,6093

396,7305

7537,8788

1,5220

-

1,5220

13,4383

-

13,4383

20642,1793

7575,4094

AA NBA MEHQ AS Total

28217,5888


28217,5888

-



NERACA MASSA KESELURUHAN KOMPONEN

INPUT (kg/jam) Arus (1)

H2O

Arus (2) 91,2658

C4H9OH C2H3COOH

Arus (3)

Arus (4)

48,2987

Total

29,0800

Arus (7) 168,6445

4714,8968

4714,8968

4648,4295

4648,4295

C2H3COOC4H9 MEHQ

10,1467

H2SO4

10,1467

1424,9213

1424,9213 10964,4162

LAMPIRAN NERACA PANAS PRARANCANGAN PABRIK BUTIL AKRILAT DARI ASAM AKRILAT DAN N-BUTANOL DENGAN KATALIS ASAM SULFAT




1.

NERACA PANAS REAKTOR o Menghitung Panas Reaksi Pada 298 K

a.

Panas reaksi : (298 K) DHf DHf DHf DHf

0 asam akrilat = - 336,23

kJ/mol

n-butanol

kJ/mol

0 = - 274,6

0 n-butil akrilat = - 395,05

kJ/mol

air

= - 285,84

0 kJ/mol (Carl L Yaws, 1999)

DHR

0

= DHf

0

produk - DHf

0 reaktan

= (- 395,05 - 285,84) - (- 336,23 - 274,6) = - 70,06 kJ/mol Harga DHR b.

0 negatif berarti reaksi esterifikasi ini bersifat eksotermis.

Neraca Panas Reaktor R-01

T1= 388 K

T2= 388 K

DH1

DH2

ΔHR 298 K

Reaktor bekerja secara isotermal pada suhu 388 K

Referensi : Entalpi cairan pada 298 K = 0 Menghitung enthalpi umpan ( ΔH1 ) Komponen

m (kmol/jam)

ΔH ( kJ/jam )

298

ò

388

Cp dT kJ/kmol

Air

11,4484

-6779,4533

-77614,2169

Butanol

59,1930

-15120,6175

-895034,8903

Butil Akrilat

4,4562

-27141,5071

-120947,1698

Asam Akrilat

88,7895

-16526,3533

-1467366,9550




Asam Sulfat

2,6088

-13118,5985

-34223,9385

Hidroquinone

0,0188

-21826,5720

-411,4033

Total

-2595598,5743

Menghitung entalpi produk reaktor R-01 ( ΔH2 ) Komponen

m (kmol/jam)

ΔH ( kJ/jam )

388

ò Cp

dT kJ/kmol

298

Air

53,5873

6779,4533

363292,4985

Butanol

17,0542

15120,6175

257869,6658

Butil Akrilat

46,5950

27141,5071

1264658,705

Asam Akrilat

46,6507

16526,3533

770965,6526

Asam Sulfat

2,6088

13118,5985

34223,9385

Hidroquinone

0,0188

21826,5720

411,4033

Total

2691421,861

Panas reaksi Butanol yang bereaksi sebesar 42,1388 kmol/jam 0 DHR

= 42,1388 kmol/jam x 43,86 kJ/mol = 1848209,376 kJ/jam

Panas yang hilang ke lingkungan

: 13701,3858 kJ/jam

Panas yang ditambahkan

o : ΔH1 + ΔHR + ΔH2 + Panas yang hilang : 1957734,0489 kJ.jam Keterangan

Panas yang dibawa umpan

Input (kJ/jam)

Output (kJ/jam)

2595598,5734

Panas yang dibawa produk

2691421,8610

Panas reaksi

1848209,3760


Panas yang ditambahkan koil

1957734,0489

Total

c.

13701.3858



4553332,621

4553332,621



T1= 388 K

T2= 388 K

DH1

DH2

ΔHR 298 K


Referensi : Entalpi cairan pada 298 K = 0 Menghitung enthalpi umpan ( ΔH1 ) Komponen

m (kmol/jam)

ΔH ( kJ/jam )

298

ò Cp

dT

388

kJ/kmol

Air

53,5873

-6779,4533

-363292,4953

Butanol

17,0542

-15120,6175

-257869,6658

Butil Akrilat

46,5950

-27141,5071

-1264658,705

Asam Akrilat

46,6507

-16526,3533

-770965,6526

Asam Sulfat

2,6088

-13118,5985

-34223,9385

Hidroquinone

0,0188

-21826,5720

-411,4033

Total

-2691421,861

Menghitung entalpi produk reaktor R-02 ( ΔH2 ) Komponen

m (kmol/jam)

ò

298

Air

ΔH ( kJ/jam )

388

Cp dT

kJ/kmol

64,7222

6779,4533

438780,8579

5,9193

15120,6175

89503,4890

Butil Akrilat

57,7299

27141,5071

1566875,981

Asam Akrilat

35,5158

16526,3533

586946,9385

Asam Sulfat

2,6088

13118,5985

34223,9385

Hidroquinone

0,0188

21826,5720

411,4033

Butanol

Total

2716742,453

Panas reaksi Butanol yang bereaksi sebesar 11,1349 kmol/jam 0 DHR

= 11,1349 kmol/jam x 43,86 kJ/mol = 488375,5969 kJ/jam


: 13701,3858 kJ/jam



Kapasitas 60.000 ton/tahun o : ΔH1 + ΔHR + ΔH2 + Panas yang hilang


: 527397.5738 kJ/jam Keterangan

Input (kJ/jam)


Output (kJ/jam)

2691421,8610

Panas yang dibawa produk

2716742,452

Panas reaksi

488375,5963


13701.3858

Panas yang ditambahkan koil

527397,5738 Total

2.

3218819,435

NERACA PANAS MENARA DISTILASI MD-01, MD-02, MD-03 a.

Neraca Panas di Kondenser Neraca Massa di Sekitar condenser

V, Y1

QC

V

=L

+D

Dengan R =

L0 D

= 2,3587

V

= ( R + 1) D = 3,3587 D

Neraca Panas di sekitar condenser V.HV + QC = L0h0 + D hD

L0

D, XD

(R+1)DHV + QC = (R+1)DhD QC


= (R+1)(hD-HV)D

3218819,435



Dimana :

R = 2.3587 D = 46,733 kmol/jam

b.

Menentukan Kondisi Distilat

Distilat berada pada kondisi buble point, ΣY=1, dengan menggunakan persamaan antoine didapat: Kondisi Distilat :

P = 0,17 atm T = 343,5862 K Komponen

Po

ki

Xi

Air

0,3136

1,8447

0,4616

0,8516

Butanol

0,1359

0,7998

0,0422

0,0337

Butil Akrilat

0,0397

0,2335

0,4829

0,1127

AsamAkrilat

0,0237

0,1394

0.0132

0,0018

Asam Sulfat

8,26E-6

4,86E-5

0

0

MEHQ

4,02E-5

0,0002

0

0

1,0000

0,9999

Total

c.

Yi

Menentukan Kondisi Vapor

Vapor berada pada kondisi dew point, ΣX=1, dengan menggunakan persamaan antoine didapat:

Kondisi Distilat :

P = 0,17 atm T = 363,7136 K Komponen

Po

ki

Yi

Air

0,7076

4,1573

0,4616

0,1111

Butanol

0,3433

2,0199

0,0422

0,0209

Butil Akrilat

0,0984

0,5790

0,4829

0,8340

AsamAkrilat

0,0658

0,3874

0.0132

0,0340

Asam Sulfat

4,55E-5

0,0002

0

0

0,0001

0,0008

0

0

1,0000

1,0000

MEHQ Total

d.

Xi

Menentukan Entalpi Distilat

Suhu Distilat pada buble point,

T = 343,5862 K

Referensi : Entalpi cairan pada

T = 298 K

Komponen

343, 5862

ò CpdT

298


Xi kj/kmol

ΔH



Air

3429,1555

0,4616

1583,0495

Butanol

7464,0505

0,0422

315,1437

Butil Akrilat

13424,7155

0,4829

6483,3371

Asam Akrilat

8169,4054

0.0132

107,7867

Asam Sulfat

6524,4951

0

0

10821,9457

0

0

MEHQ Total

8489,3171

Entalpi distilat ( hD )

= 8489,3171 kJ/kmol = 8,4893 MJ/kmol

e.

Menentukan Entalpi Vapor

Suhu Vapor pada dew point,

T = 363,7136 K

Referensi : Entalpi uap pada

T = 298 K

Komponen

363, 7136

ò CpdT

ΔH

Yi kj/kmol

298 Air

1837,2082

0,4616

848,1363

Butanol

7962,9152

0,0422

336,2078

Butil Akrilat

19999,9816

0,4829

9658,7987

Asam Akrilat

6803,5161

0.0132

89,7652

Asam Sulfat

5697,3780

0

0

MEHQ

9592,3985

0

0

Total

f.

10932,9082

Menentukan Panas Kondensasi Komponen

Hvap(kJ/mol)

Yi

Hvap(kJ/mol)

Air

40.8235

0.4616

18.85

Butanol

46.7024

0.0422

1.97

Butil Akrilat

44.0867

0.4829

21.29

Asam Akrilat

36.0898

0.0131

0.48

Asam Sulfat

42.0086

0

0.00

MEHQ

66.4860

0

0.00

Total


42.59



HV

= 10932,9082 kJ/kmol + 42,59 kJ/mol = 52,53 MJ/kmol

g.

Menentukan Beban Kondensor

QC = ( R+1) ( hD-HV ) D = ( 3,3587 ) ( 8,4893-52.53 ) MJ/kmol 46,733 Kmol/jam = -7076,7741 MJ/jam h.

Menentukan Entalpi Umpan

Suhu Umpan pada buble point,

T = 348.5977 K


T = 298 K

348 , 5977

Komponen

ò CpdT

ΔH

Xi kj/kmol

298 Air

3805,5933

0,3565

1356,7874

Butanol

8306,8885

0,0326

270,8661

Butil Akrilat

14938,3862

0,3926

5864,8341

Asam Akrilat

9092,5687

0,2037

1852,9916

Asam Sulfat

7257,8789

0,0143

104,3010

12041,9997

0,0001

1,2503

MEHQ Total

9451,0307

Entalpi umpan ( hF )

= 9451,0307 kJ/kmol = 9,4510 MJ/kmol

i.

Menentukan Kondisi Bottom

Hasil bawah berada pada kondisi buble point, ΣY=1, dengan menggunakan persamaan antoine didapat: Kondisi Bottom :

P = 0,17 atm T = 343,5862 K Komponen

Po

ki

X

Air

1.5463

9.0963

4.27E-16

3.88E-15

Butanol

0.8269

4.8642

3.85E-12

1.87E-11

Butil Akrilat

0.2349

1.3822

0.0862

0.1191

Asam Akrilat

0.1761

1.0360

0.8502

0.8808

Asam Sulfat

0.0002

0.0014

0.0631

9.06E-05

MEHQ

0.0004

0.0027

0.0004

1.23E-06


Y



Total

j.

1

1.000

Menentukan Entalpi Bottom

Suhu Bottom pada buble point,

T = 385,8655 K


T = 298 K

348 , 5977

ò CpdT

Xi

ΔH

kj/kmol

298

Komponen Air

6617.2908

4.27E-16

2.82E-12

Butanol

14742.1328

3.85E-12

5.68E-08

Butil Akrilat

26465.5781

0.0862

2281.5353

Asam Akrilat

16115.3924

0.8502

13701.7210

Asam Sulfat

12797.0984

0.0631

807.6333

MEHQ

21288.0043

0.0004

9.7068

Total

Entalpi Bottom

16790.8897

= 16790,8897 kJ/kmol = 16,7909 MJ/kmol

Neraca Panas di sekitar Menara Distilasi : FhF + QC + QR = DhD + BhB Dengan:

F

= 60,5121 kmol/jam

D

= 46,7330 kmol/jam

B

= 13,7807 kmol/jam

QC

= -7076,7741 MJ/jam

hD

= 8489,3171 kJ/kmol

hB

= 16790,8897 kJ/kmol

hF

= 9451,0307 kJ/kmol

Sehingga didapat QR

= 7123994,335 kJ/jam = 7123,9943 MJ/jam

Resume Neraca Panas Menara Distilasi MD-01, MD-02, MD-03 Keterangan


Input (kJ/jam)

Output (kJ/jam)




571901,8661

Panas yang dibawa destilat

396732,0034

Panas yang dibawa bottom

231390,125

Panas pada kondensor

3.

7067774,0733

Panas pada reboiler

7123994,335

Total

7695896,201

7695896,201

NERACA PANAS MENARA DISTILASI MD-04, MD-05 a.


V, Y1

V

=L

+D

Dengan R =

L0 D

= 1,2199

V

= ( R + 1) D = 2,2199 D

Neraca Panas di sekitar condenser

QC

V.HV + QC = L0h0 + D hD L0

D, XD

(R+1)DHV + QC = (R+1)DhD QC Dimana :

= (R+1)(hD-HV)D R = 1,2199 D = 62,5888 kmol/jam

b.



P = 0,17 atm T = 341,5673 K

Komponen

Po

ki

X

Air

0.2873

1.6900

0.5170

0.8738

Butanol

0.1229

0.7232

0.0472

0.0342

Butil Akrilat

0.0359

0.2116

0.4327

0.0915

Asam Akrilat

0.0212

0.1248

0.0029

0.0004

Total

c.



Y

1,0000

1,0000




Kondisi Distilat :

P = 0,17 atm T = 361,2732 K

Komponen

Po

ki

Y

Air

0.6439

3.7881

0.5170

0.1364

Butanol

0.3090

1.8179

0.0472

0.0260

Butil Akrilat

0.0887

0.5220

0.4327

0.8289

Asam Akrilat

0.0585

0.3446

0.0029

0.0085

Total

d.

X

1,0000

1.0000



T = 341,5673 K


T = 298 K

341, 5673

ò CpdT

kJ/kmol

298

Komponen

Xi

ΔH(kj)

Air

3277.5432

0.5170

1694.6279

Butanol

7125.8738

0.04728

336.9624

Butil Akrilat

12817.1839

0.4327

5546.1907

Asam Akrilat

7798.8983

0.0029

23.0492

Total

7600.8304


= 7600,8304 kJ/kmol = 7,6008 MJ/kmol

e.



T = 324,5830 K


T = 298 K

324 , 5830

ò CpdT

Komponen

kJ/kmol

298

Yi

ΔH(kj)

Air

767.192839

0.5170

396.6710

Butanol

3075.535519

0.0472

145.4333

Butil Akrilat

7804.278193

0.4327

3377.0300

Asam Akrilat

2607.979195

0.00295

7.7077

Total


3926.8422



f.


Hvap(kJ/mol)

Yi

Hvap(kJ/mol)

Air

40.9104

0.5170

21.1524

Butanol

46.8386

0.04728

2.2148

Butil Akrilat

44.1613

0.4327

19.1092

Asam Akrilat

36.1367

0.0029

0.1068

Total

HV

42.5833


g.


QC = ( R+1) ( hD-HV ) D = ( 2,2199 ) ( 7,6008-46,5102 ) MJ/kmol 62,5888 Kmol/jam = -5406,2050 MJ/jam

h.



T = 343,5862 K


T = 298 K

343, 5862

ò CpdT

kj/kmol

298

Komponen

Yi

Air

3429.1555

0.4616

1583.0495

Butanol

7464.0505

0.0422

315.1437

Butil Akrilat

13424.7154

0.4829

6483.3371

Asam Akrilat

8169.4053

0.0131

107.7867

Total

8489.3171


= 8489,3171 kJ/kmol = 8,4893 MJ/kmol

i.

ΔH(kj/kmol)



P = 0,17 atm T = 377,9761 K




Komponen

Po

Ki

X

Air

1.1842

6.9659

5.19E-07

3.6E-06

Butanol

0.6139

3.6115

8.56E-06

3.0E-05

Butil Akrilat

0.1748

1.0282

0.9015

0.9270

Asam Akrilat

0.1260

0.7412

0.0985

0.0730

Total

j.

Y

1,0000

1,0000



T = 377,9761 K


T = 298 K

377 , 9761

ò CpdT

kJ/kmol

298

Komponen

Xi

ΔH(kJ/kmol)

Air

6019.2637

5.19E-07

0.0031

Butanol

13353.1453

8.56E-06

0.1143

Butil Akrilat

23982.8449

0.9015

21619.9917

Asam Akrilat

14604.8688

0.0985

1438.7776

Total Entalpi Bottom

23058.8868 = 23058,8868 kJ/kmol = 23,0589 MJ/kmol


F

= 70,0996 kmol/jam

D

= 62,5888 kmol/jam

B

= 7,5107 kmol/jam

QC

= -5406,2050 MJ/jam

hD

= 7600,8304 kJ/kmol

hB

= 23058,8868 kJ/kmol

hF

= 8489,3171 kJ/kmol

Sehingga didapat QR

= 5460024,36 kJ/jam = 5460,02436 MJ/jam

Resume Neraca Panas Menara Distilasi MD-04, MD-05 Keterangan



Input (kJ/jam)

595098,0051

Output (kJ/jam)




475727,328


173189,981


5406205,054

Panas pada reboiler

5460024,36

Total

4.

6055122,3651

6055122,3651

NERACA PANAS MENARA DISTILASI MD-06 a.


V, Y1

V

=L

+D

Dengan R =

L0 D

= 2,0086

V

= ( R + 1) D = 3,0086 D


QC


D, XD



b.



P = 0,25 atm T = 339,8096 K

Komponen

Po

Ki

X

Air

0.2659

1.0638

0.9038

0.9615

Butanol

0.1125

0.4500

0.0810

0.03646

Butil Akrilat

0.0329

0.1319

0.0151

0.0019

Asam Akrilat

0.0192

0.0770

8.54E-06

Total

c.

Y

6.58E-07 1



Kondisi Distilat :

P = 0,25 atm T = 343,7945 K


0.9999



Komponen

Po

Ki

Y

Air

0.3164

1.2657

0.9038

0.7140

Butanol

0.1373

0.5495

0.0810

0.1474

Butil Akrilat

0.0400

0.1603

0.0151

0.0943

Asam Akrilat

0.0239

0.0958

8.54E-06

Total

d.

X

8.91E-05

1,0000

1,0000



T = 339,8096 K


T = 298 K

339 ,8096

ò CpdT

kJ/kmol

298

Komponen

Xi

ΔH(kj/kmol)

Air

3145.5562

0.9038

2843.0626

Butanol

6832.0738

0.0810

553.57098

Butil Akrilat

12289.2912

0.0151

185.95605

Asam Akrilat

7476.9758

8.54E-06

0.0638812

1,0000

3582,6535

Total Entalpi distilat ( hD )

= 3582,6535 kJ/kmol = 3,5826 MJ/kmol

e.



T = 324,5830 K


T = 298 K

324 , 5830

ò CpdT

Komponen

kJ/kmol

298

ΔH(kj/kmol)

Air

767.192839

0,9038

639,4145

Butanol

3075.535519

0.0810

249,1962

Butil Akrilat

7804.278193

0.0151

118,0908

Asam Akrilat

2607.979195

8.54E-06

0,0222

Total f.

Yi

1,0000

1060,7248


Hvap(kJ/mol)

Yi

Air

40.9858

0.9038

37.0444

Butanol

46.9566

0.0810

3.8046


Hvap(kJ/mol)



Butil Akrilat

44.2259

0.01513

0.6692

Asam Akrilat

36.1774

8.54E-06

0.0003

Total

HV

41.5186


g.


QC = ( R+1) ( hD-HV ) D = ( 3,0085 ) ( 3,5826-42,5794) MJ/kmol 71,5938 Kmol/jam = -8399,6746 MJ/jam

h.



T = 350,5163 K


T = 298 K

350 , 5163

ò CpdT

kJ/kmol

298

Komponen

ΔH(kj/kmol)

Xi

Air

3949.7544

0.5170

2042.1895

Butanol

8630.8574

0.0472

408.1288

Butil Akrilat

15520.01433

0.4327

6715.7466

Asam Akrilat

9447.2931

0.0029

27.9209

Total

9193.986


= 9093,986 kJ/kmol = 9,0939 MJ/kmol

i.



P = 0,25 atm T = 387,4288 K

Komponen

Po

ki

X

Air

1.6275

6.5102

0.00024

0.0015

Butanol

0.8752

3.5011

0.0022

0.0077

Butil Akrilat

0.2486

0.9947

0.9906

0.9854


Y



Asam Akrilat

0.1877

0.7511

0.0068

Total

j.

0.0051 1

1



T = 387,4288 K


T = 298 K

350 , 5163

ò CpdT

kJ/kmol

298

Komponen

Xi

ΔH(kj/kmol)

Air

6736.0451

0.00024

1.6537

Butanol

15019.2266

0.0022

33.1828

Butil Akrilat

26960.4607

0.9906

26708.442

Asam Akrilat

16416.2907

0.0068

113.1547

Total

26856.434

Entalpi Bottom

= 26856,434 kJ/kmol = 26,8564 MJ/kmol


F

= 125,1777 kmol/jam

D

= 71,5938 kmol/jam

B

= 53.5838 kmol/jam

QC

= -8399,6746 MJ/jam

hD

= 3582,6534 kJ/kmol

hB

= 26856,4337 kJ/kmol

hF

= 9193,9859 kJ/kmol

Sehingga didapat QR

= 8944359,952 kJ/jam = 8944,3599 MJ/jam

Resume Neraca Panas Menara Distilasi MD-06 Keterangan


Input (kJ/jam)

Output (kJ/jam)

1150882,245


256495,9786


1439071,6





8399674,615

Panas pada reboiler

8944359,952

Total

5.

10095242,1974

10095242,1974

NERACA PANAS MENARA DISTILASI MD-07 a.


V, Y1

V

=L

+D

Dengan R =

L0 D

= 1,0773

V

= ( R + 1) D = 2,0773 D


QC


D, XD



b.



P = 0,25 atm T = 338,4448 K

Komponen

Po

ki

Yi

Air

0.2503

1.0013

0.9979

0.9991

Butanol

0.1049

0.4197

0.0020

0.0008

Butil Akrilat

0.0308

0.1233

0.0002

0.0000

Asam Akrilat

0.0179

0.0714

0.0000

0.0000

Total

c.

Xi

1.0000

1.0000



Kondisi Distilat :

P = 0,25 atm T = 338,5021 K Komponen


Po

ki

Y

X



Air

0.2510

1.0039

0.9979

0.9940

Butanol

0.1052

0.4210

0.0020

0.0047

Butil Akrilat

0.0309

0.1237

0.0002

0.0012

Asam Akrilat

0.0179

0.0716

0.0000

0.0000

Total

d.

1.0000

1.0000



T = 338,4448 K


T = 298 K

338 , 4448

ò CpdT

kJ/kmol

298

Komponen

Xi

ΔH(kj/kmol)

Air

3043.0771

0.9979

3036.5582

Butanol

6604.3448

0.0020

13.1286

Butil Akrilat

11880.0620

0.0002

1.8336

Asam Akrilat

7227.4309

0.0000

0.0000

Total

3051.5204


= 3582,6535 kJ/kmol = 3,5826 MJ/kmol

e.



T = 338,5021 K


T = 298 K

338 , 5021

ò CpdT

Komponen

kJ/kmol

298

ΔH(kj/kmol)

Air

1156.5833

0.9979

1154.1057

Butanol

4765.6741

0.0020

9.4735

Butil Akrilat

12048.2963

0.0002

1.8596

Asam Akrilat

4053.0975

0.0000

0.0000

Total

f.

Yi

1165.4388



Hvap(kJ/mol)

Yi

Hvap(kJ/mol)



Air

41.0442

0.9979

40.9563

Butanol

47.0478

0.0020

0.0935

Butil Akrilat

44.2759

0.0002

0.0068

Asam Akrilat

36.2089

0.0000

0.0000

Total

HV

41.0567


g.


QC = ( R+1) ( hD-HV ) D = ( 2,0773 ) ( 3,0515-42,2221) MJ/kmol 58,3631 Kmol/jam = -4749,0405 MJ/jam

h.



T = 339,8096 K


T = 298 K

339 ,8096

ò CpdT

kJ/kmol

298

Komponen

Xi

Air

3145.5572

0.9038

2843.0633

Butanol

6832.0758

0.0810

553.5711

Butil Akrilat

12289.2947

0.0151

185.9561

Asam Akrilat

7476.9779

0.0000

0.0639

Total

3582.6545


= 3582,6545 kJ/kmol = 3,5826 MJ/kmol

i.

ΔH(kj)



P = 0,25 atm T = 346,9806 K




Komponen

Po

ki

X

Air

0.3624

1.4496

0.4891

0.7090

Butanol

0.1605

0.6420

0.4297

0.2758

Butil Akrilat

0.0467

0.1867

0.0812

0.0152

Asam Akrilat

0.0284

0.1137

0.0000

0.0000

Total

j.

Y

1.0000

1.0000



T = 346,9806 K


T = 298 K

346 , 9806

ò CpdT

kJ/kmol

298

Komponen

Xi

air (LK)

3684.1031

0.4891

1801.8257

butanol (HK)

8034.3798

0.4297

3452.1626

but. Met.

14449.0601

0.0812

1173.2454

as. Met.

8794.1344

0.0000

0.4066

as Sul

Entalpi Bottom

6427.6402

= 6427,6402 kJ/kmol = 6,4276 MJ/kmol


ΔH(kj/kmol)

F

= 71,5939 kmol/jam

D

= 58,3631 kmol/jam

B

= 13,2307 kmol/jam

QC

= -4749,0405 MJ/jam

hD

= 3051,5204 kJ/kmol

hB

= 6427,6402 kJ/kmol

hF

= 3582,6545 kJ/kmol

Sehingga didapat QR

= 4755683,0530 kJ/jam = 4755,6830 MJ/jam

Resume Neraca Panas Menara Distilasi MD-06




Keterangan

Input (kJ/jam)


Output (kJ/jam)

256496,0499


178096,277


85042,354


4749040,472

Panas pada reboiler

4755683,053

Total

6.

5012179,1029

5012179,1029

NERACA PANAS EVAPORATOR EV-01 UMPAN

KOMPONEN

(kg/hr)

HASIL ATAS (kmol/hr)

(kg/hr)

HASIL BAWAH

(kmol/hr)

(kg/hr)

(kmol/hr)

Butil Akrilat

258.04

1.82

232.24

1.64

25.80

0.18

Asam Akrilat

1541.32

17.92

1387.19

16.13

154.13

1.79

Asam Sulfat

130.37

1.33

0.00

0.00

130.37

1.33

1.19

0.01

0.00

0.00

1.19

0.01

1930.93

21.08

1619.43

17.77

311.50

3.31

MEHQ Total Hasil atas pada kondisi uap jenuh, ΣX=1, Kondisi operasi

T

= 387,1491 P Komponen

= 0,19 atm Yi

Ki

xi = yi/Ki

Butil Akrilat

0.0921

1.296009959

0.071033073

Asam Akrilat

0.9079

0.97736595

0.92896671

Asam Sulfat

0.0000

0.001409214

0

MEHQ

0.0000

0.002592169

0

Total

1.0000

Suhu Umpan

:

ΔHV 385,8655 Butil Akrilat

= 5,40 kJ/mol

ΔHV 385,8655 Asam Akrilat

= 4,50 kJ/mol

Maka panas untuk menguapkan ( Q1 )

0.999999782

T = 385,8655 K

= 81478,6878kJ/jam

Panas Untuk menaikan Suhu :

387 ,1491

ò CpdT kJ/kmol

KOMPONEN


kmol/jam

385 ,8655

387 ,1491 m

ò CpdT

385 ,8655



Butil Akrilat

1.8172

97.49805631

177.1750

Asam Akrilat

17.9223

227.4650135

4076.7067

Asam Sulfat

1.3303

406.2571402

540.4610

MEHQ

0.0096

247.0172886

2.3743

Total

4796.7269

Panas untuk menaikan suhu ( Q2 )

= 4796,7269 kJ/jam

Panas total yang ditambahkan

= Q1 + Q2 = 81478,6878 kJ/jam + 4796,7269 kJ/jam = 86275,4048

Keterangan

Input (kJ/jam)

Output (kJ/jam)

Panas untuk Penguapan

81478,6878

Panas untuk menaikan suhu

4796,7269


86275,4048

Total

7.

86275,4048

86275,4048

NERACA PANAS VAPORIZER V-01 a.

Preheating

Memanaskan umpan,

Tin

= 347,6078 K Tout

= 350,5163 K

350 , 5163

ò CpdT

Komponen

kmol/hr

350 , 5163 kJ/kmol

347 , 6078

m

ò CpdT

347 , 6078

Air

68.26118872

218.5304204

14917.14627

Butanol

6.523762471

490.8387807

3202.115617

Butil Akrilat

79.650996

881.2563197

70192.9436

Asam Akrilat

0.591780112

537.464066

318.0605452

Total


155.0277273

88630.26603



Panas untuk memenaskan umpan ( Q1)

b.

= 88630,26603 kJ/jam

Vaporizing

Panas untuk menguapkan, pada suhu

= 364,0247 K

Komponen

kmol/hr

Hvap

Q

Air

64.7221588

39.9202038

2583.721769

Butanol

5.91930124

45.2721323

267.9793888

Butil Akrilat

54.1663083

43.3063119

2345.743038

Asam Akrilat

0.36995633

35.6016121

13.17104168

Total

125.177725

5210615.238

Panas untuk manaikan suhu hasil cair pada suhu 364,0247 K Komponen

kmol/hr

Cpdt

mCpdT

Air

3.539029908

1016.262791

3596.584411

Butanol

0.604461229

2302.378432

1391.698497

Butil Akrilat

25.48468774

4129.948496

105250.4478

Asam Akrilat

0.221823784

2518.183249

558.5929384

Total

29.85000266

110797.3236

Panas pada bagian Vaporizing = 5321412,5614 kJ/jam

Panas ditambahkan pada vaporizing

= Q1 + Q2 =(88630,266+5321412,5614) kJ/jam = 5410468,8495 kJ/jam

Keterangan

Input (kJ/jam)

Panas untuk Penguapan

Output (kJ/jam)

5321412,5614

Panas untuk menaikan suhu

88630,266


5410468,8495

Total


5410468,8495

5410468,8495



REAKTOR

Kode

:

Tugas

:

R-01 dan R-02 Mereaksikan Asam Akrilat sebanyak 4733,95542 kg/jam dan n-Butanol sebanyak 24346,07145 kg/jam menjadi n-Butil Akrilat dengan katalisator Asam Sulfat sebanyak 1424.92132 kg/jam

Jenis Alat

:

Alasan Pemilihan :

Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) 1.

Reaksi dijalankan dalam kondisi Isothermal sehingga suhu dan komposisi campuran yang harus selalu sama dapat dipenuhi dengan pemakaian reactor RATB karena adanya pengadukan.

2.

reaksi dijalankan dalam kondisi cair sehingga memungkinkan penggunaan jenis reactor RATB. 0

Kondisi Operasi

:

Isotermal pada suhu 80

C dan tekanan 1 atm

Reaksi : H2SO4

CH2=CHCOOH + C4H9OH

CH2CHCOOC4H9 + H2O

Reaksi di atas adalah reaksi esterifikasi antara alkohol dan asam dan merupakan reaksi yang berlangsung bolak-balik.

Konstanta Kesetimbangan Reaksi Konstanta kesetimbangan reaksi pembentukan n-Butil

Akrilat dari Asam Akrilat dan Butanol dapat di tentukan berdasarkan

persamaan berikut :

d ln k DHr = dt RT 2 ∆G = - RT ln K

(Smith, 1981)

dari penjabaran didapatkan:

ln

K1 DHr é 1 1 ù = ê - ú K2 R ë T2 T1 û

(Smith,

1981) Tabel 1. Harga ∆Gº untuk Beberapa Komponen Komponen N-Butanol


∆GO298 (kJ/mol) -150,30



Asam Akrilat

-223,00

N-Butil Akrilat

-286,06

Air

-228,59 (Carl L. Yaws, 1999)

∆GO total

= ∆GO produk - ∆GO reaktan = ((-286,06)+(-228,59) – ((-223,00)+(-150,30)) = -25,230 kJ/mol

∆GO298

= -RT ln K298

- 25,230 kJ/mol = - ( 8.314*10-3 kj/mol K) (298 K) (ln K298) K298 ln (K353/K298)

= 26.459,14 = (∆HO298/R) (1/353 – 1/298) = (-70,129/8.314*10-3) (-0,00077838) = 4,41021

K353

= 2,174 . 1006

Karena harga K yang besar maka reaksi pembentukan n-Butil Akrilat dapat dianggap bersifat searah (irreversible).

Konstanta Kecepatan Reaksi Nilai konstanta kecepatan berdasarkan US Patent no 3,875,212 diperoleh nilai k = 0.01254L/gmol menit 0 T = 80 C P = 1 atm Perbandingan umpan

: Nbutanol / asam Akrilat = 5 (% mol)

Katalis (H2SO4)

: 5 % (massa) x umpan reaktan masuk reactor

Menentukan Kondisi Operasi reaktor 1.

Neraca Massa Overall di sekitar Reaktor R-01 dan R-02 Dari perhitungan neraca massa diperoleh :




Komponen

Input (kg/jam)

Output (6) kg/jam

Arus (1)

Arus (2)

Arus (3)

Arus (4)

Arus (9)

A

91,2658

48,2987

29,0800

528,7483

1762,4944

B

-

4781,5684

-

19564,503

19963,7786

AA

4472,0257

-

-

-

261,9297

473,3955

NBA

-

-

-

-

396,7305

7974,4817

MEHQ

-

-

-

10,1467

-

10,1467

AS

-

-

1424,9213

-

-

1424,9213

Total

4563,2915

4829,8671

1454,0013

10,1467

20751,9115 31609,2182

31609,2182

2.

P operasi

= 1 atm

T operasi

o = 80 C

Menghitung FA0, Fi, FV dan CA0 a.)

Kecepatan umpan asam akrilat (FA0, kgmol/jam)

b.)

FA0

= 65,6915 kgmol/jam

FA0

= 0,0182 kgmol/detik

Kecepatan umpan volumetrik (Fi, kg/jam)

F FV = å- (1-i T TC ) n r = A.B r i Densitas (gr/cc atau kg/liter)

Komponen

BM

A

B

n Tc

H2O

18,0152

0,3471

0,2740

0,2857

647,1

C4H9OH

74,1224

0,2689

0,2667

0,2457

562,9

C2H3COOH

72,0634

0,3465

0,2582

0,3070

615,0

C2H3COOC4H9

128,1706

0,2995

0,2584

0,3084

598,0

MEHQ

124,139

0,3630

0,2652

0,1345

758,0

H2SO4

98,0734

0,4217

0,1936

0,2857

925,0

ρ, kg/liter

Fi / ρ

xi

xi / ρ

H2O

0,9755

714,9126

0,0221

0,0226

C4H9OH

0,7584

32100,1738

0,7702

1,0155

C2H3COOH

0,9819

4821,3310

0,1498

0,1525

Komponen




C2H3COOC4H9

0,8368

474,1262

0,0126

0,0150

MEHQ

1,2294

8,2536

0,0003

0,0003

H2SO4

1,7645

807,5501

0,0451

0,0255

Fv

= 38926,3473 liter/jam

ρ camp = 0,8120 kg/liter c.)

Konsentrasi Asam Akrilat mula-mula (CA0, kgmol/liter)

FA0 = FV .C A0 ¾ ¾® C A0 = CA0

FA0 FV

= 0,00169 kgmol/liter = 1,6876 gmol/liter

3.

Menghitung Volume Reaktor a.)

Persamaan reaksi kimia Dari US Patent no 3,875,212 diperoleh nilai k = 0,01254 L/gmol.menit Reaksi yang terjadi : H2SO4 CH2=CHCOOH + C4H9OH

CH2CHCOOC4H9 + H2O

Sehingga persamaan reaksi kimia pembentukan n-butyl akrilat : Dianggap reaksi elementer

(-rA ) = k C A C B Skema reaktor menghitung

-rA

:

CA0, FA0 CB0 R

-rA, τ , CA, V

CA, FA Jika :

C A = C Ao (1 - X A ) C B = C Bo - C Ao X A Maka

- rA = k .C A0 (1 - X A ).(C B 0 - C A0 X A ) Dengan: CA0

= konsentrasi asam akrilat mula-mula (mol/liter)




CB0

= konsentrasi n-butanol mula-mula (mol/liter)

FA0

= molar flowrate asam akrilat masuk (mol/detik)

FA

= molar flowrate asam akrilat keluar (mol/detik)

V

= volume reaktor (liter)

-rA

= kecepatan reaksi (mol/liter.detik)

τ

= waktu tinggal (detik)

CA

= konsentrasi akhir asam akrilat (mol/liter)

CB

= konsentrasi akhir n-butanol (mol/liter)

XA

= konversi asam akrilat menjadi n-butyl akrilat

Kondisi operasi : P operasi

= 1 atm

T operasi

o = 80 C

CA0

= 1,6876 gmol/liter

CB0

= 5 x CA0

k

= 0,01254 L/gmol.menit = 0,7524 L/gmoljam

XA

= 0,9

Sehingga persamaan -rA menjadi :

( - rA ) = k C A0 (1 - x A ) C A0 (5 - x A ) ( - rA ) = k (C A0 ) 2 (1 - x A ) (5 - x A ) diperoleh : -rA

b.)

= 0,8785 mol/liter detik

Neraca Massa RATB Neraca massa asam akrilat di sekitar RATB :

Rin - Rout - Rreaksi = Racc

FV .C A0 - FV .C A - (- rA ).V = 0 V C .X = t = A0 A FV (- rA ) V

=

C A0 . X A .Fv - rA

= 1,6876 gmol/liter x 0,9 x 38926,3473 liter/jam 0,8785 mol/liter detik = 67295,77 liter




τ

= 1,73 jam = 1 jam 44 menit

Dari Tabel 8.8 Rase (1987) tidak dapat digunakan dengan satu vessel sehingga dilakukan optimasi untuk menentukan jumlah reaktor yang digunakan.

Optimasi Jumlah Reaktor Tujuan

: menentukan jumlah reaktor dan volum yang optimum.

Langkah-langkah : 1.

Menentukan jumlah reaktor (N) dan konversi akhir yang diinginkan

2.

Trial waktu tinggal (t)

3.

Hitung xi sampai xN dengan persamaan (1)

4.

Bila xN terhitung nilainya sama dengan xN diinginkan maka trial waktu tinggal (t) benar. Jika tidak, kembali trial waktu tinggal (t) dari tahap no.2

5.

Hitung volume tiap reaktor,

V = t . Fv

6.

Hitung volume total reaktor,

Vt = N.V

7.

Hitung konstanta harga total reaktor, dengan

H = N.K

K = V 0, 6 , karena jumlah reaktor yang dipakai berdasarkan harga total reaktor yang harganya dipengaruhi oleh volume

reaktor (six tenth factor)

Dengan algoritma di atas maka dapat disusun program optimasi reaktor. Dari hasil optimasi didapat hasil sebagai berikut : Tabel Hasil Perhitungan Optimasi Reaktor ========================================================== JUMLAH

VOL TIAP

REAKTOR

REAKTOR

VOL TOTAL REAKTOR

(M3)

WAKTU TINGGAL

(M3)

(JAM)

HARGA REAKTOR (RP*KONSTANTA)

========================================================== 1

67.29577

67.29577

1.73

15.33656

13.45246

26.90491

0.34624

12.93565

8.248267

24.74480

0.18374

13.26711

5.00535

20.02142

3.60262

18.01310

XA( 1 ) = .8999999 2 XA( 1 ) = .6865509 XA( 2 ) = .8999997 3 XA( 1 ) = .5417956 XA( 2 ) = .7867266 XA( 3 ) = .899999 4

0.12345

13.93440

XA( 1 ) = .4455003 XA( 2 ) = .6886155 XA( 3 ) = .8238915 XA( 4 ) = .8999977 5 XA( 1 ) = .3777865


0.09257

14.65462

(BUAH)



XA( 2 ) = .6089177 XA( 3 ) = .752629 XA( 4 ) = .8429034 XA( 5 ) = .89998

Konversi dan Jumlah Reaktor Asumsi yang digunakan : §

Reaksi berlangsung secara isotermal

§

Pengadukan berjalan sempurna, sehingga kondisi di dalam reaktor seragam

§

Sifat fisis cairan dalam reaktor tetap

§

Reaksi berjalan steady state

Reaksi :

k A

+

B

(-rA ) = k C A C B (-rA ) = k C A 0 (1 - x A )(C B 0 - C A 0 x A ) ( - rA ) = k C A0 (1 - x A ) C A0 (5 - x A ) ( - rA ) = k (C A0 ) 2 (1 - x A ) (5 - x A )


C

+

D



Fv.Ci-1

Fv.Ci

i+1

i

Neraca Massa Asam Akrilat (A) pada reaktor ke – i : Fv.Ci-1 – Fv.Ci – (-rA)i.V

=0

V C i -1 - C i = Fv (- rA ) t= =

=

C i -1 - C i (- rA ) C 0 ( x i - x i -1 ) k C 0 (1 - x i )(5 - x i ) 2

( x i - x i -1 ) k C 0 (1 - x i )(5 - x i )

k C 0t (5 - 6 x i + x i ) = x i - x i -1 2

Diperoleh,

xi =

(6 kC 0t + 1) ± (6 kC 0t + 1) 2 - 4( kC 0t )(5kC 0t + x i -1 ) 2 kC 0t

Konversi optimum ditentukan dengan mencari konversi optimum pada single reaktor, di mana dipilih konversi sebesar 0,9 dengan waktu tinggal 1.73 jam. Dengan algoritma di atas maka dapat disusun program optimasi reaktor. Dari hasil optimasi didapat hasil sebagai berikut :




Tabel Hasil Perhitungan Optimasi Reaktor

=============================================================

JUMLAH

VOL TIAP

VOL TOTAL

WAKTU

REAKTOR

REAKTOR

REAKTOR

TINGGAL

(BUAH)

(M3)

(M3)

(JAM)

HARGA REAKTOR

(RP*KONSTANTA)

============================================================= 1

67.30682

67.30682

1.73

15.33656

22.45246

44.90491

0.34624

12.93565

11.91493

35.74480

0.18374

13.26711

8.00535

32.02142

0.12345

13.93440

6.00262

30.01310

0.09257

14.65462

XA( 1 ) = .9 2 XA( 1 ) = .6865509 XA( 2 ) = .8999999 3 XA( 1 ) = .5417906 XA( 2 ) = .7867266 XA( 3 ) = .899999 4 XA( 1 ) = .4455003 XA( 2 ) = .6886155 XA( 3 ) = .8238915 XA( 4 ) = .8999977 5 XA( 1 ) = .3777865 XA( 2 ) = .6089177 XA( 3 ) = .752629 XA( 4 ) = .8429036 XA( 5 ) = .89998

Atau dinyatakan dalam grafik :




Hubungan Volum dan Jumlah Reaktor

Volum Total, Liter

80000 60000 40000 20000 0 0

1

2

3 4 Jumlah Reaktor

5

6

Gambar 1 Grafik Hubungan Jumlah Reaktor dan Volum Total Reaktor

Hubungan Jumlah Reaktor dan Waktu tinggal

Waktu tinggal, menit

2 1.5 1 0.5 0 0

1

2

3 4 Jumlah Reaktor

5

Gambar 2. Grafik Hubungan Jumlah Reaktor dan Waktu Tinggal

Faktor hargar

Hubunganan Jumlah Reaktor dan Faktor Harga 16 15 14 13 12 0

1

2

3

4

Jumlah Reaktor Gambar 3. Grafik Hubungan Jumlah Reaktor dan Faktor Harga

Dari grafik didapat jumlah reaktor yang optimum adalah 2 (dua) pada konversi 90%. Volume masing-masing reaktor adalah 22.45246 m3.= 45817.83 liter Konversi reaktor pertama : XA1 = 0.6865509 = 0.69

Konversi reaktor kedua :


5

6

6



XA2 =0.8999999 = 0.90

Neraca Massa Reaktor Umpan Reaktor R-01 dalam kg/jam

Tabel . Umpan Reaktor R-01 Komponen

TP-01

TP-02

TP-03

H2O

45.6

96.6

29.1

C4H9OH

TP-03

Recycle MD-01

Total

529.2

700.5 19564.5

24346.1

268.812

4733.9554

396.7305

396.7305

4781.6 4472.0257

C2H3COOH C2H3COOC4H9

10.1475

MEHQ

10.1475

1424.9213

H2SO4 4517.6586

Total

4878.1658

1424.9213

1454.0013

10.1475

31612.3363

20759.2275

Neraca Massa Reaktor Overall Tabel . Neraca Massa Overall Reaktor Neraca Massa Reaktor R-01 Tabel 5. Neraca Massa Reaktor R-01

komponen

BM

Input(kmol)

Reaksi (kmol)

Output (kmol)

Input(kg/hr)

H2O

18.0152

38.88440

45.10104

83.98543

700.51018

C4H9OH

74.1224

328.45768

-45.10104

283.35664

24346.07145

Reaksi (kg/hr)

Input (Arus 5) Komponen

Output(kg/hr

812.50419

1513.01437

-3342.99705

21003.07440

Output (Arus 6)

BM

kgmol/jam

kg/jam

kgmol/jam

kg/jam

H2O

18.0152

38.88440

700.51018

98.00678

1765.61172

C4H9OH

74.1224

328.45768

24346.07145

269.33530

19963.77859

C2H3COOH

72.0634

65.69154

4733.95542

6.56915

473.39554

C2H3COOC4H9

128.1706

3.09533

396.73046

62.21771

7974.48166

MEHQ

124.139

0.08174

10.14749

0.08174

10.14749

H2SO4

98.0734

14.52913

1424.92132

14.52913

1424.92132

450.73982

31612.33632

450.73982

31612.33632

Jumlah C2H3COOH

72.0634

65.69154


-45.10104

20.59050

4733.95542

-3250.13402

1483.82140



C2H3COOC4H9

128.1706

3.09533

45.10104

MEHQ H2SO4

124.139

0.08174

0.00000

98.0734

14.52913

0.00000

Total

450.73982

0.00000

48.19637

396.73046

5780.62688

0.08174

10.14749

0.00000

10.14749

14.52913

1424.92132

0.00000

1424.92132

450.73982

31612.33632

0.00000

Neraca Massa Reaktor R-02

Tabel 5. Neraca Massa Reaktor R-02 komponen

BM

Input(kmol)

Reaksi (kmol)

Output

Input(kg/hr)

Reaksi (kg/hr)

Output(kg/hr

H2O

18.0152

83.98543

14.02135

98.00678

1513.01437

252.59735

1765.611723

C4H9OH

74.1224

283.35664

-14.02135

269.33530

21003.07440

-1039.296

19963.77859

C2H3COOH

72.0634

20.59050

-14.02135

6.56915

1483.82140

-1010.426

473.3955417

C2H3COOC4H9

128.1706

48.19637

14.02135

62.21771

6177.35734

1797.1243

7974.481659

MEHQ

124.139

0.08174

0.00000

0.08174

10.14749

0.00000

10.14749033

H2SO4

98.0734

14.52913

0.00000

14.52913

1424.92132

0.00000

1424.921316

450.73982

0.00000

450.73982

31612.33632

0.00000

31612.33632

Total

NERACA PANAS REAKTOR Tujun = Menentukan jumlah panas yang harus diambil pendingin sehingga reaktor beroperasi secara isotermal Neraca Panas : panas masuk -panas keluar - panas reaksi + Q = 0 delHreaktan -delHproduk - delHreaksi standar + Q = 0 Suhu operasi = 80 C = 353,15 K dan P= 1 atm


6177.35734

31612.33632



DHReaktan reaktan

produk

80 C

80 C

DHReaktan DHProduk

reaktan

produk

25 C

25 C

D H Reaksi Standar

Panas Reaksi pada

25 C

(Dari NIST.GOV)

DHf as.akrlt =

-336.23

kJ/mol

DHf butanol =

-274.6

DHf n-but akr

=

-395.05

DHf air

=

-285.84

kJ/mol

DHreaksi

= DHf produk =

-70.06

-

kJ/mol kJ/mol

DHf reaktan kJ/mol

= -16.8144 kcal/mol

Harga DHr negatif berarti reaksi esterifikasi ini bersifat eksotermis Sehingga dibutuhkan pendingin untuk menyerap panas

Menghitung Cp dengan menggunakan persamaan : 2 3 Cp = A + BT + CT + DT (kJ/kmol K) cp dalam J/mol.K, T dalam K, Tref = 25 °C=298 K Komponen

A

B

C

D

92.0530

-0.0400

-2.110E-04

5.347E-07

C4H9OH

83.8770

0.5663

-1.721E-03

2.278E-06

C2H3COOH

-18.2420

1.2106

-3.116E-03

3.141E-06

C2H3COOC4H9

101.2390

1.1519

-3.241E-03

3.946E-06

MEHQ

30.6130

1.2814

-2.728E-03

2.320E-06

26.0040

0.7034

-1.386E-03

5.347E-07

H2O

H2SO4 (Sumber : yaws (1999))




8.

o Menghitung Panas Reaksi standar Pada 298 K

o Panas rekasi standar pada suhu 25 C ( 298 K) reaksi yang terjadi : C4H9OH +

C2H3COOH ----------->

C2H3COOC4H9

+

H2O

Enthalpi pembentukan (ΔHf) komponen pada 25 °C (298 K): H2O

=

-285.84

Joule/gmol

C4H9OH

=

-274.60

Joule/gmol

C2H3COOH

=

-336.23

Joule/gmol

C2H3COOC4H9

=

-395.05

Joule/gmol

MEHQ

=

0

Joule/gmol

H2SO4

=

0

Joule/gmol

Panas rekasi standar pada suhu 298 K ( DHf 298 ) DHf298 =

9.

DHf produk - DHf reaktan =

{ DHf C2H3COOC4H9 + 2DHf H2O } - { DHf C2H3COOH + DHf C4H9OH }

=

{ -865205 - 2*241800 + 82100 } - { -294801 - 2*135100 }

=

-70.0600

J/gmol

=

-70.0600

kJ/kgmol

( eksothermis )


T1= 353 K

T2= 353 K

DH1

DH2

ΔHR 298 K


Referensi : Entalpi cairan pada 298 K = 0 Menghitung enthalpi umpan ( ΔH1 )

komponen

BM

Input(kmol)

Cpdt(80-25)

ΔH1=mCpdt

H2O

18.0152

38.88439674

4061.261027

157919.6851

C4H9OH

74.1224

328.4576787

8881.894593

2917326.481

C2H3COOH

72.0634

65.69153574

8309.718587

545878.1756

C2H3COOC4H9

128.1706

3.095331242

14517.90117

44937.71305

MEHQ

124.139

0.081742968

12873.50795

1052.318751




H2SO4

98.0734

14.52913141

6825.067332

Total

99162.30014 3766276.6733

Menghitung entalpi produk reaktor R-01 ( ΔH2 ) komponen

BM

Output(kmol)

Cpdt(25-80)

ΔH2=mCpdt

H2O

18.0152

83.985433

-4061.261027

-341086.7659

C4H9OH

74.1224

283.3566425

-8881.894593

-2516743.831

C2H3COOH

72.0634

20.59049949

-8309.718587

-171101.2563

C2H3COOC4H9

128.1706

48.1963675

-14517.90117

-699710.1

MEHQ

124.139

0.081742968

-12873.50795

-1052.318751

H2SO4

98.0734

14.52913141

-6825.067332

-99162.30014

Total

ΔH =

-3828856.572

ΔH Reaktan + ΔHReaksi + ΔH Produk

= -3222358.4987

kJ/jam

Panas yang harus ditambahkan = 3222358.499

kJ/jam = 3054206.553 Btu/jam

10.


T1= 353 K

T2= 353 K

DH1

DH2

ΔHR 298 K


Referensi : Entalpi cairan pada 298 K = 0 Menghitung enthalpi umpan ( ΔH1 ) komponen

BM

Input(kmol)

Cpdt

mCpdt

H2O

18.0152

83.985433

4061.261027

341086.7659

C4H9OH

74.1224

283.3566425

8881.894593

2516743.831

C2H3COOH

72.0634

20.59049949

8309.718587

171101.2563

C2H3COOC4H9

128.1706

48.1963675

14517.90117

699710.1

MEHQ

124.139

0.081742968

-12873.50795

-1052.318751

H2SO4

98.0734

14.52913141

6825.067332

99162.30014

Total

3826751.934

Menghitung entalpi produk reaktor R-02 ( ΔH2 ) komponen

BM


Output(kmol)

Cpdt

mCpdt



H2O

18.0152

98.00677891

-4061.261027

-398031.1116

C4H9OH

74.1224

269.3352966

-8881.894593

-2392207.714

C2H3COOH

72.0634

6.569153574

-8309.718587

-54587.81756

C2H3COOC4H9

128.1706

62.21771341

-14517.90117

-903270.6142

MEHQ

124.139

0.081742968

-12873.50795

-1052.318751

98.0734

14.52913141

-6825.067332

-99162.30014

H2SO4

Total

-3848311.876

ΔH Reaktan + ΔHReaksi + ΔH Produk

H=

= -1003895.437

kJ/jam

Panas yang harus ditambahkan = -1003895.437

kJ/jam = -951509.2819 Btu/jam

PERANCANGAN REAKTOR R-01 Dari data sebelumnya diketahui : Volum cairan

=

22908.915

Liter

Waktu Tinggal

=

20.9574

menit

Konversi

=

0.6865578

Neraca Massa : komponen

BM

Input(kmol)

H2O

18.0152

38.88440

45.10104

83.98543

700.51018

812.50419

1513.01437

C4H9OH

74.1224

328.45768

-45.10104

283.35664

24346.07145

-3342.99705

21003.07440

C2H3COOH

72.0634

65.69154

-45.10104

20.59050

4733.95542

-3250.13402

1483.82140

C2H3COOC4H9

128.1706

3.09533

45.10104

48.19637

396.73046

5780.62688

6177.35734

MEHQ

124.139

0.08174

0.00000

0.08174

10.14749

0.00000

10.14749

H2SO4

98.0734

14.52913

0.00000

14.52913

1424.92132

0.00000

1424.92132

Total

Reaksi (kmol)

450.73982

Output (kmol)

450.73982

Menentukan & Cek Volum Reaktor Flow Rate Flow rate

Komponen H2O C4H9OH C2H3COOH C2H3COOC4H9 MEHQ H2SO4

ρ 0.975493784

718.1083016

24346.07145

0.758440486

32100.17383

4733.95542

0.836761382

5657.47359

396.73046

0.981877282

404.0530012

10.14749

1.229373101

8.254199091

1424.92132

1.764498936

807.5501138

31612.33632 Volum Volum ops

= =

Volum

700.51018

Flow rate*Waktu tinggal

22965.28068 Liter


39695.61304

Input(kg/hr)

31612.33632

Reaksi (kg/hr)

0.00000

Output(kg/hr

31612.33632



22.96528068 m^3 811.0112333 ft^3 6066.785331 gallon 144.4472697 barrel Over Desig 20%: Volume R-01 =

27558.33681 Liter 27.55833681 m^3 973.2134799 ft^3 7280.142397 gallon 173.3367237 barrel

A.

Menghitung Dimensi Utama Reaktor

1. Menentukan diameter (IDs) dan tinggi reaktor (H) Bentuk :

Silinder tegak dengan alas dan head "torisperical dished head"

Alasan :

1. Pengeluaran mudah 2. Jenis head ini dapat digunakan hingga tekanan 200 psi

Volume cairan = 22965.28068 liter = 811.0112333 ft^3 = 6066.785331 gallon P Operasi

= 1 atm

Diambil over design 20%, sehingga : V design

= 27558.33681

liter = 973.2134799

= 7280.142397

gallon

ft^3

(dari Rase,Tabel 8.8 bisa digunakan 1 buah tangki ) P design

=

1.2

atm

= 17.64

psi

3 V head

=

0.000049 IDs 3

Dengan V

=

volume head, ft

IDs

=

diameter tangki, ft

H

=

Vreaktor

=

(Brownell, eq.5.11)

2D (Vol. < 400 bbl)

V silinder + 2 V head =

2 3 1/4. π.IDs . 2 IDs + 2 *0.000049 IDs

=

3 3 1.57 IDs + 0.000098 IDs

973.2134799 =

1.570098

IDs

IDs

=

8.5263

H

=

17.0526 ft = 204.6311258 in =

3

2.Menentukan tebal reaktor Tebal dinding reaktor


ft

=

102.3155629 in = 5.1976

2.5988 m

m



t

= p*ri/(f*E-0.6*p) + c

(Brownell, eq.13.1)

dengan :

perancangan, psia ri = jari-jari dalam reaktor, in f = maximum allowable stress , psia E = effisiensi pengelasan c = corrosion allowance , in Dipilih bahan konstruksi Stainless Steel SA 240 Grade316 karena tahan korosi H2SO4

Maka P

=

17.64

psia

f

=

17900

psia

E

=

0.8

ri

=

51.68

inch

c

=

0.12500

inch

inch

0.479320259 cm

Sehingga diperoleh : t shell = 0.18871

=

Dari Brownell p.90, dipilih / digunakan tebal standar 1/4 : t shell

=

ODshell =

0.25

inch

IDs + 2.ts

=

=

=

8.567963573

0.635

cm

102.8155629 in =2.611515297 m ft

Tebal alas dan head reaktor untuk head jenis torisperical : t = p*rc*W/((2*f*E)-(0.2*p)) + c dengan :

(Brownell,eq.7.77)

W = stress-intensification factor for torispherical dished heads rc = radius of crown,in

Asumsi : OD head =

ID shell + 2*tshell

=

102.8155629 in

Dipakai standar OD =

108 in

(Brownell, p.90)

Dari tabel 5.7 Brownell untuk : OD = 108 t = 0.375 icr = 6.5 r=

102

in in in

W = 1/4(3+((r/icr)^0.5)) =

1.7403

in

(Brownell, p.90 ) (Brownell, eq. 7.76)

in


p = tekanan



Sehingga t =

0.2343485

in

Dari Brownell p.90, dipilih / digunakan tebal standar 1/4 : t head

= 0.25

in

=

0.635

cm

3.Menentukan tinggi reaktor Untuk tebal head 0,25 in maka standard straight flange (sf) = 1.5-3 in Dipilih

sf = icr =

2

in

6.5

in

Dari gambar : BC = r - icr =

95.5 in

AB = (IDs/2)-icr = 44.65778144 in AC = (BC^2-AB^2)^0.5 b

=

= r - AC =

17.58476 in

Tinggi head (OA) =

t head+b+sf =

84.41523889 in

19.83476 in

= 0.50380 m

Tinggi reaktor total = H + 2*OA =

244.300648 in

=

Menghitung Dimensi Pengaduk dan Daya Pengaduk 1. Menentukan dimensi pengaduk V cairan

Fv

=

=

22965.28

liter

=

6066.79

38929.5437 liter/jam


galon

20.35839 ft

= 6.20524 m



=

171.4203

galon/min

Menghitung viscositas cairan dalam reaktor / Arus(6) : T operasi

=

80

°C =

P operasi

=

1.20

atm

353.15

Kelvin

Ln( m ) = A + B / T + C.T + D.T 2

Persamaan viskositas cairan :

Komponen

A

B

C

D

H2O

-10.2058

1792.50

0.0177

-1.26E-05

C4H9OH

-5.3970

1325.60

0.0062

-5.51E-06

C2H3COOH

-15.9215

2440.00

0.0344

-2.77E-05

C2H3COOC4H9

-6.9308

1170.00

0.0135

-1.23E-05

MEHQ

-16.2546

3320.80

0.0271

-1.72E-05

H2SO4

-18.7045

3496.62

0.0331

-1.70E-05

(Sumber: Carl. L. Yaws (1999)) Arus(5), kg/jam

xi

µ, cP

xi / µ

H2O

1513.0144

0.0479

0.6415

0.0746

C4H9OH

21003.0744

0.6644

0.8758

0.7586

C2H3COOH

1483.8214

0.0469

0.7272

0.0645

C2H3COOC4H9

6177.3573

0.1954

0.6810

0.2870

MEHQ

10.1475

0.0003

1.7850

0.0002

H2SO4

1424.9213

0.0451

2.1309

0.0212

Komponen

31612.3363

1.2061

µ campuran

=

1 / Σ (xi/µ)

µ campuran

=

0.8291

cP =

5.574E-04

lbm/ft.s

Dari volume cairan dan viskositas cairan, dari fig. 8.4 dan Tabel 8.3 Rase diperoleh jenis pengaduk yang dapat

digunakan adalah jenis flat

turbin yang dilengkapi dengan baffle. Alasan pemilihan jenis impeller : 1. Range viskositas pengaduk jenis ini sesuai dengan viskositas bahan di reaktor

(Rase, fig. 8.4)

2. Baffle dapat memperbaiki transfer panas di dalam reaktor Jenis ; Turbin dengan 6 blade dan 4 baffle Pertimbangan : ** Pengaduk jenis ini bisa digunakan untuk kapasitas > 2000 galon (volume reaktor =

7280.142397 galon

** Untuk Nre>10000 sebaiknya digunakan baffle (4 baffle atau lebih) (Perry, 7th ed.) Dari Brown p.507, untuk turbin dengan 6 blade diperoleh persamaan ;


Dt/Di =

3



Zi/Di =

0.75-1.30

w/Dt =

0.1

L/Di

0.25

=

Zi=Di=1.0

dengan, Di = diameter pengaduk Dt = diameter dalam reaktor Zi = jarak pengaduk dari dasar reaktor w = lebar baffle L = panjang blade sehingga : Dt =

8.5263

ft

=

2.59882

m

=

102.3156 in

Di =

2.8421

ft

=

0.86627

m

=

34.1052 in

Zi =

2.8421

ft

=

0.86627

m

=

34.1052 in

L =

0.7105

ft

=

0.21657

m

=

8.5263

w =

0.8526

ft

=

0.25988

m

=

10.2316 in

in

Tinggi cairan (z) dicari dengan persamaan ; V cairan

=

811.0112 ft^3

1/4*3.14^Dt^2*z+0.000049*(Dt/12)^3 =

z

57.06772507 z + =

14.21138

ft

1.75766E-05 =

4.33163 m

=170.5365787

in

2.Menghitung daya pengaduk (P) Persamaan kecepatan pengadukan : WELH/2*Di = (3.14*Di*N/600)^2

(Rase, eq. 8.8)

dengan : WELH = water equivalent liquid height, ft Di = diameter pengaduk, ft N = kecepatan pengadukan, rpm Densitas campuran dalam reaktor pada 80 C : xi/ρi

komponen

xi(kg/j)

H2O

0.04786

0.975493784

0.04906389

C4H9OH

0.66439

0.758440486

0.87600134

C2H3COOH

0.04694

0.836761382

0.0560949

C2H3COOC4H9

0.19541

0.981877282

0.19901642

MEHQ

0.00032

1.229373101

0.00026111

H2SO4

0.04507

1.764498936

0.02554541

Total

1.00000

Densitas campuran

densitas (g/cm^3)

1.20598

= 829.19904 kg/m^3 =

Densitas air pada 80 C Specific gravity

=

60.81228

lb/ft^3

=

0.85126


51.76690

lb/ft^3



WELH = z x specific gravity

=

12.09754147 ft

Jumlah turbin = WELH / D

=

1.418850599

N =

=

2

=

600(WELH/2*Di)^0.5/(3.14*Di)

98.08359

rpm

= 1.63473 rps

= 5885.015609

rpj

Bilangan Reynold ;

N RE = NRe

N .Di2 . r m

=

1226424.17

Fig. 8.8 Rase, diperoleh harga Np = 5.5 Besarnya daya yang dibutuhkan untuk pengadukan ;

æ r ö æ N ö æ Di ö dengan P :=P 3,52.10 . N P .ç ÷.ç ÷ .ç ÷ è 62,4 ø è 60 ø è 12 ø dens = densitas, lb/ft^3 3

(Rase, fig.8.8)

5

= daya, hp - 3

N

= kecepatan putar, rpm

Di

= diameter pengaduk, in

maka, P =

13.01081

hp

Efisiensi motor = 85 %, sehingga daya aktual yang dibutuhkan : P=

15.3068315 = 16

hp

Jadi daya yang dibutuhkan untuk pengadukan sebesar 16

hp

3. Cek : V cairan + V pengaduk harus < V vessel V cairan

=

22965.28

liter =

1401341.43 in3

V vessel

=

27558.34

liter =

1681609.71 in3

Diamt Pengaduk

=

34.11

in

Tinggi pengaduk

=

8.53

in

Tebal pengaduk

=

1/4 in

=

Dia. Shaft

4

in

Misal :

=

0.25

in

a. Volume daun pengaduk V

=

3.P.L.T

V

=

218.09

in3

karena digunakan 2 buah pengaduk, maka : 436.19

in3


V

=



b. Volume shaft Tinggi shaft =

tinggi vessel - tinggi pengaduk dari dasar vessel =

170.53

in 2

V

V

=

1/4 π D t

=

2141.81

3 in

Dengan demikian, V pengaduk =

V daun pengaduk + V shaft

=

2577.99

in3

V vessel

>

V pengaduk + V cairan

1681609.71 >

1403919.42

V pengaduk + V cairan tidak melebihi V vessel.

Menentukan lubang pemasukan dan pengeluaran, dan manhole 1. Menentukan lubang pemasukan 0.45 Di opt

=

3.9 × Q

×ρ

0.13

Dengan Q

= debit aliran ,

ft3/s

ρ

= densitas,

3 lb/ft

Di opt = diameter pipa optimum, in Pipa pemasukan reaktan - Umpan asam akrilat (fresh feed) Kecepatan massa =

4359.8918

kg/jam =

Densitas(ρ)

=

836.7614

kg/m3

Debit ( Q )

=

F/ ρ

9611.7544

=

184.0021

ft3/jam

=

0.0511

ft3/s

maka diameter pipa optimum =

1.7109

in

dipakai diameter pipa standar IPS =

2.0000

SN

40

=

in

OD =

2.880

in

ID

2.469

in

=

=


9611.7544 =

lb/jam 52.24

lb/ft3

52.24

lb/ft3

lb/jam



- Umpan n-butanol (fresh feed) Kecepatan massa =

4829.3032

kg/jam =

Densitas(ρ)

=

758.4405

kg/m3

Debit ( Q )

=

F/ ρ

10646.6120 lb/jam

=

=

224.8598

ft3/jam

=

0.0625

ft3/s

10646.6120 lb/jam =

47.35

lb/ft3

47.3478

lb/ft3

maka diameter pipa optimum Di opt =

3.9 x 0.0330.45 x 65.170.13

=

1.8487

in


2

SN

40

=

in

OD =

2.880

in

ID

2.469

in

=

- Umpan Asam sulfat (fresh feed) Kecepatan massa =

1564.8654

kg/jam =

Densitas(ρ)

=

1764.4989

kg/m3

Debit ( Q )

=

F/ ρ

3449.8796

=

=

31.3187

ft3/jam

=

0.0087

ft3/s

3449.8796

lb/jam

=

110.15

lb/ft3

110.1538

lb/ft3

lb/jam


3.9 x 0.01950.45 x 59.450.13

=

0.8498

in


1

SN

40

=

in

OD =

1.050

in

ID

0.824

in

=

- Umpan dari recycle komponen

massa

C4H9OH

22152.1332


ρ ( gr/cc)

Xi 0.9436

0.7584

Xi/ρ 1.2442



C2H3COOC4H9

1323.5294

0.0564

0.9819

0.0000

0.0000

0.9755

H2O

23475.6626

0.0574 0.0000 768.2974

Kecepatan massa = 23475.6626

kg/jam = 51754.1062

lb/jam

Densitas(ρ)

= 768.2974

kg/m3

lb/ft3

Debit ( Q )

=

F/ ρ

= 47.96 =

51754.1062 lb/jam 47.9631

=

1079.0393

ft3/jam

=

0.2997

ft3/s

lb/ft3

maka diameter pipa optimum 0.45 Di opt =

3.9 x 0.0588

=

3.7507

0.13 x 46.44

in


4

SN

40

=

in

OD =

6.625

in

ID

6.065

in

=

- Pipa keluaran komponen

C4H9OH

ρ ( gr/cc)

Xi

massa

H2O

Xi/ρ

1233.4725

0.0359

0.9755

0.0368

22552.0187

0.6571

0.7584

0.8663

104.7399

0.0031

0.8368

0.0036

8899.2606

0.2593

0.9819

0.2641

1533.5681

0.0447

1.7645

C2H3COOH C2H3COOC4H9 H2SO4

34323.0598

Kecepatan massa =

34323.0598 kg/jam =

Densitas(ρ)

835.9856

kg/m3

F/ ρ

75668.1212 lb/jam

=

Debit ( Q )

=

=

=

1449.8931

ft3/jam

=

0.4027

ft3/s


3.9 x 0.164960.45 x 520.13

=

4.3313

in


5

SN

40

=

in


0.0253 835.9856

75668.1212 lb/jam =

52.19

lb/ft3

52.1888

lb/ft3



OD =

8.625

in

ID

7.981

in

=

3. Man Hole Dipilih Diameter Standart D

24

inchi

t

0.25

inchi

]

1

3

2

4

1

Motor Pengaduk

2

Lubang Pemasukan Butanol

3

Lubang Pemasukan Asam Metakrilat danAsam Sulfat

4

Lubang pemasukan air pendingin

5

Lubang Pengeluaran air pendingin

6

Man Hole

7

Koil pendingin

8

Bafle

9

Pengaduk

10

Penyangga Koil

11

Lubang Pengeluaran Hasil

6

7




Menghitung tebal isolasi dinding Reaktor Isolator yang digunakan asbestos dengan ε Suhu isolator bagian luar T3

= 45

= 0.93

oC =

113 oF = 573 R

oC =

86 oF

Suhu udara luar Tu

= 30

Suhu film tf =

T3 + Tu = 2

= 546

R

113 + 86 99.5 2

=

oF = 559.5

R

Sifat fisis udara pada tf : ρ =

0.0719

3 lb/ft

cp =

0.2406

o BTU/lb F

ω =

0.0467

lb/hr ft

k =

0.0152

2 o BTU/ (hr ft ) ( F/ft)

Asumsi : Sifat – sifat fisis udara tetap Di sekeliling reaktor terjadi konveksi bebas Koefisien panas radiasi (hr) :

0,173 e hr = =

4 4 æ æ T3 ö - æ Ta ö ö÷ çç ç 100 ÷ø çè 100 ÷ø ÷ èè ø (T3 - Ta )

1.127825956 BTU/ (hr ft2 ) oF/ft)

Untuk konveksi bebas digunakan pendekatan


=

(

) (

)

4 4 ö 0,173 x0.93æç 573 - 546 100 100 ÷ø è (573 - 546)


Kapasitas 60.000 ton/tahun 3 X = ψ L Δt

(MC Adams, fig 7-7)

Hubungan persamaan dimensional (X) dan Koefisien panas konveksi (hc) udara pada tekanan atmosfer o hc (BTU/ hr ft F )

X 9 12 10 - 10

0,19 (td – ts)

1/3

4 9 10 - 10

0,29 ((td – ts) / L)

0,25

(MC Adams, p.7-5a,7-5b) Δt = 27oF, ψ Fig 7-8 Mc Adam pada tf = 559,50R adalah :

1.20E+06

L = tinggi total reaktor = X1 =

20.35838733 ft 3

ψ L1 Δt =

1,2.106 x 8,79541783 x 27

= 2.73E+11 hc = 0,19 (td – ts)1/3 = 0,19 ( 27 )1/3 = hc + hr =

0.57

BTU/ (hr ft2) (oF/ft)

1.697825956 BTU/ (hr ft2) (oF/ft)

Penentuan tebal isolasi dilakukan dengan cara coba – coba

Dinding reaktor

R1 = jari – jari dalam reaktor = 4.263148453 ft R2 = jari – jari luar reaktor

= 4.283981787 ft

R3 = jari – jari reaktor setelah diisolasi, ft T1 = suhu dinding dalam reaktor

= 239

oF

T3 = suhu dinding luar reactor

= Tw = 113

oF

Tu = suhu udara luar

=

86 oF

Tf = suhu film

=

99.5 oF




k1 = konduktivitas dinding rektor = 26 BTU/ (hr ft2) (oF/ft) k2 = konduktivitas panas isolator

= 0.111

(Kern tabel 2)

BTU/ (hr ft2) (oF/ft)

(Kern tabel 2)

Pada dinding reaktor berlaku persamaan :

2p L(T1 - Tw ) R ln 3 1 R1 R2 + + k1 k2 (hr + hc ) R3

ln R2

Qloss =

1 Q loss = Pada keadaan ajeg :

( hr + hc )p 2 R3 L(Tw - Tu ) Qloss Q1loss = 2pL 2pL

(T1 - Tw ) = ( hr + hc ) R3 (Tw - Tu) R R ln 2 ln 3 1 R1 R2 + + k1 k2 ( hc + hr ) R3

Trial R3 didapat

= 4.85731374

Tebal isolasi =

ft = 0.573331953 ft

= 6.879983438 in = 17.47515793 cm

kiri

kanan

kiri-kanan

111.3327098

111.3327902

-0.000080

Tebal IsolatorDiambil = 7 inchi maka R3 =

4.86731512 ft

Trial Tw sehingga Qloss=Q1loss Trial Tw = 101.6539151 oF = 38.69661949

hr

= 1.093447783 BTU/ (hr ft2) (oF/ft)

dt

= 15.65391508

X1

= 1.59E+11

hc

= 0.475292826 BTU/ (hr ft2) (oF/ft)

hr+hc

= 1.568740609 BTU/ (hr ft2) (oF/ft)

Qloss Q1loss = 2pL 2pL


C = 561.6539151 R



kiri

kanan

kiri-kanan

119.4155661

119.5263278

-0.110761671

Q yang hilang pada dinding reaktor = 15281.52138

Btu/jam

Menentukan Panas yang Hilang Pada Head

(hr + hc ) A(Tw - Tu )

Q=

A= Luas Silinder Dengan R=R3 = 74.38897534 ft2 Q = 2x

(hr + hc ) A(Tw - Tu )

= 3653.53006 Btu/jam

Total Panas Yang Hilang dari Isolator Q loss = Qloss dari dinding + Qloss Dari Head = 18935.05144 Btu/jam

PERANCANGAN REAKTOR R-02 1.

Menentukan Volum Reaktor R-02. Volume reaktor R-02, sama dengan reaktor R-01

2.

Menghitung Dimensi Utama Reaktor R-02. Dimensi utama R-02, sama dengan reaktor R-01

3.

Menghitung Dimensi dan Daya Pengaduk a. Menghitung Dimensi Pengaduk Dimensi pengaduk reaktor R-02 sama dengan reaktor R-01.

b. Menghitung Daya Pengaduk (P) perhitungan identik dengan R-01 dan diperoleh : no

Keterangan

R-01

R-02

DESIGN REAKTOR 3 1

volume reaktor, ft

973.2134799

973.2134799

2

diameter reaktor (D), ft

8.5263

8.5263

3

tinggi reaktor (H), ft

17.0526

17.0526

4

Tebal dinding reaktor, in

0.25

0.25

5

Tebal alas dan head reaktor, in

0.25

0.25

6

Tinggi head, in

19.83476

19.83476

7

Tinggi Total, ft

20.35839

20.35839




AGIGATOR 1

Jenis AGIGATOR

2

diameter pengaduk, ft

8.5263

8.5263

3

jarak pengaduk dari dasar reaktor, ft

2.8421

2.8421

4

lebar baffle, ft

0.8526

0.8526

5

panjang blade, ft

0.7105

0.7105

6

Tinggi cairan, ft

14.21138

14.21138

51.76690

52.43764

60.81228

60.81228

0.85126

0.86229

12.09754147

12.28169888

2

2

0.00056

0.00055

7

Turbin dengan 6 blade dan 4 baffle

Densitas campuran, lb/ft3

Turbin dengan 6 blade dan 4 baffle

O 8

Densitas air pada 80 C, lb/ft3

9

Specific gravity

10

WELH, ft

11

Jumlah turbin

12

Viskositas campuran, lb / ft s

13

Bilangan Reynold

1226424.17

1266728.57

14

daya MOTOR, hp

16

16


TAHUN

Recommend Documents