TAHUN

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK VINYL ACETATE MONOMER DARI ETHYLENE, ACETIC ACID DAN OXYGEN KAPASITAS 100.000 TON / TAHUN

Oleh :

FERRY SASMITA

I 0506021

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit to user 2012


digilib.uns.ac.id

commit to user


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR

Puji Syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat dan kasih-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen dengan kapasitas 100.000 ton/tahun”. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun material dari berbagai pihak. Oleh karena itu sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr. Sunu Herwi Pranolo. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta 2. Bapak Ir. Samun Triyoko dan Bapak Ir. Arif Jumari, M.Sc. selaku dosen pembimbing yang telah bersedia membimbing dalam penyusunan tugas akhir. 3. Segenap Civitas Akademika, yang turut membantu dalam penyusunan laporan tugas akhir ini, yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya. Surakarta,

Februari 2012 Penulis

commit to user

iii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

Halaman Judul ...............................................................................................

i

Lembar Pengesahan ........................................................................................ ii Kata Pengantar................................................................................................ iii Daftar Isi ......................................................................................................

iv

Daftar Tabel ................................................................................................... ix Daftar Gambar .............................................................................................

xi

Intisari ..........................................................................................................

xii

BAB I PENDAHULUAN...........................................................................

1

1.1

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

1

1.2

Kapasitas Perancangan ..........................................................

2

1.2.1 Kebutuhan VAM di Dalam Negeri .............................

2

1.2.2 Kapasitas Pabrik yang sudah ada ...............................

3

1.2.3 Ketersediaan Bahan Baku ..........................................

4

1.3

Pemilihan Lokasi Pabrik ………….. . .....................................

5

1.4

Tinjauan Pustaka ...................................................................

9

1.4.1 Proses ........................................................................

9

1.4.2 Alasan Pemilihan Proses ............................................

11

1.4.3 Kegunaan Produk .......................................................

12

1.4.4 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk ............

13

1.4.5 Tinjauan Proses ..........................................................

19

BAB II DESKRIPSI PROSES ..................................................................... commit to user

20

iv


2.1

digilib.uns.ac.id

Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ......................................

20

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku .............................................

20

2.1.2 Spesifikasi Produk ......................................................

21

Konsep Proses .......................................................................

21

2.2.1 Dasar Reaksi ..............................................................

21

2.2.2 Mekanisme Reaksi ....................................................

22

2.2.3 Kondisi Operasi ..........................................................

22

2.2.4 Tinjauan Termodinamika ...........................................

24

2.2.5 Tinjauan Kinetika .......................................................

27

Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ..............................

28

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

28

2.3.2 Langkah Proses...........................................................

32

Neraca Massa dan Neraca Panas ............................................

34

2.4.1 Neraca Massa .............................................................

34

2.4.2 Neraca Panas .............................................................

39

Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses ......................................

42

2.5.1 Lay Out Pabrik ...........................................................

42

2.5.2 Lay Out Peralatan Proses ............................................

45

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES .........................................

48

3.1 Reaktor ...................................................................................

48

3.2 Separator ..................................................................................

49

3.3 Absorber ...................................................................................

50

3.4 Menara Distilasi ....................................................................... commit to user

51

2.2

2.3

2.4

2.5

v


digilib.uns.ac.id

3.5 Decanter ...................................................................................

52

3.6 Vaporizer .................................................................................

53

3.7 Tangki Penyimpanan ...............................................................

54

3.8 Akumulator ..............................................................................

56

3.9 Kondensor ................................................................................

57

3.10 Reboiler ....................................................................................

60

3.11 Heat Exchanger ........................................................................

62

3.12 Pompa ......................................................................................

66

3.13 Compressor ..............................................................................

69

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ............

70

4.1

4.2

Unit Pendukung Proses .........................................................

70

4.1.1 Unit Pengadaan Air ....................................................

71

4.1.1.1 Air Pendingin ................................................

71

4.1.1.2 Air Umpan Boiler..........................................

72

4.1.1.3 Air Konsumsi umum dan Sanitasi ................

75

4.1.1.4 Pengolahan Air ...............................................

75

4.1.1.5 Kebutuhan Air.................................................

79

4.1.2 Unit Pengadaan Steam ................................................

80

4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan ......................................

81

4.1.4 Unit Pengadaan Listrik ...............................................

82

4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar .....................................

88

Laboratorium ........................................................................

89

4.2.1 Laboratorium Fisik .................................................. commit to user

90

vi


digilib.uns.ac.id

4.2.2 Laboratorium Analitik .............................................

91

4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan ............

91

4.2.4 Analisa Air ..............................................................

92

4.3 Unit Pengolahan Limbah ........................................................

93

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ...................................................... 95 5.1

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

5.2

Struktur Organisasi ................................................................ 97

5.3

Tugas dan Wewenang ........................................................... 100 5.3.1 Pemegang Saham ...................................................... 100 5.3.2 Dewan Komisaris ....................................................... 100 5.3.3 Dewan Direksi ........................................................... 101 5.3.4 Staf Ahli .................................................................... 102 5.3.5 Penelitian dan Pengembangan .................................... 103 5.3.6 Kepala Bagian ............................................................ 103

5.4

Pembagian Jam Kerja Karyawan ........................................... 107 5.4.1 Karyawan Non Shift ................................................... 107 5.4.2 Karyawan Shift ........................................................... 107

5.5

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

5.6

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

5.7

Kesejahteraan Sosial Karyawan ............................................. 113

5.8

Manajemen Perusahaan ......................................................... 114 5.8.1 Perencanaan Produksi ............................................... 115 5.8.2

Pengendalian Produksi ............................................. 116 commit to user vii


digilib.uns.ac.id

BAB VI ANALISIS EKONOMI ................................................................... 118 6.1

Pensksiran Harga Peralatan ................................................... 118

6.2

Dasar Perhitungan ................................................................. 120

6.3

Penentuan Total Capital Investment (TCI) ............................. 121

6.4

Hasil Perhitungan .................................................................. 122 6.4.1 Fixed Capital Investment (FCI) ............................. 122

6.5

6.4.2 Working Capital Investment (WCI) ........................

123

6.4.3 Total Capital Investment (TCI) ...............................

123

6.4.4

Manufacturing Cost................................................... 123

6.4.5

General Expense ...................................................... 124

6.4.6

Analisa Kelayakan ................................................... 124

Kesimpulan .............................................................................. 132

Daftar Pustaka .............................................................................................. xiii Lampiran

commit to user viii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1

Data Impor Vinyl Acetate Monomer di Indonesia ........................ 2

Tabel 1.2

Kapasitas Pabrik VAM Yang Sudah Berdiri ............................... 4

Tabel 1.3

Kelebihan dan kekurangan pemilihan proses pembuatan vinyl acetate monomer................................................................. 11

Tabel 2.1

Harga ∆Hfo dan ∆Gf0 masing-masing komponen ......................... 24

Tabel 2.2

Nilai Konstanta Kinetika ............................................................. 27

Tabel 2.3

Neraca Massa di Tee-01............................................................... 34

Tabel 2.4


Tabel 2.5


Tabel 2.6

Neraca Massa di Reaktor.............................................................. 36

Tabel 2.7

Neraca Massa di Separator........................................................... 36

Tabel 2.8

Neraca Massa di Absorber 1........................................................ 37

Tabel 2.9

Neraca Massa di Absorber 2........................................................ 37

Tabel 2.10

Neraca Massa di Regenerator MEA............................................ 38

Tabel 2.11

Neraca Massa di Menara Distilasi............................................... 38

Tabel 2.12

Neraca Massa di Dekanter........................................................... 38

Tabel 2.13

Neraca Massa Total..................................................................... 39

Tabel 2.14

Neraca Panas Reaktor ................................................................. 39

Tabel 2.15

Neraca Panas Separator .............................................................. 40

Tabel 2.16

Neraca Panas Absorber 1 .......................................................... 40

Tabel 2.17

Neraca Panas Absorber 2 .......................................................... 40 commit to user ix


digilib.uns.ac.id

Tabel 2.18

Neraca Panas Menara Distilasi ................................................... 41

Tabel 2.19

Neraca Panas Regenerator MEA ................................................ 41

Tabel 2.20

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

Tabel 2.21

Neraca Panas Vaporizer .............................................................. 42

Tabel 3.1

Spesifikasi Reaktor ...................................................................... 48

Tabel 3.2

Spesifikasi Separator ................................................................... 49

Tabel 3.3

Spesifikasi Absorber .................................................................... 50

Tabel 3.4

Spesifikasi Menara Distilasi.......................................................... 51

Tabel 3.5

Spesifikasi Dekanter..................................................................... 52

Tabel 3.6

Spesifikasi Vaporizer.................................................................... 53

Tabel 3.7

Spesifikasi Tangki Penyimpan...................................................... 54

Tabel 3.8

Spesifikasi Akumulator................................................................. 56

Tabel 3.9

Spesifikasi Kondensor................................................................... 57

Tabel 3.10

Spesifikasi Reboiler...................................................................... 60

Tabel 3.11

Spesifikasi Heat Exchanger........................................................... 62

Tabel 3.12

Spesifikasi Pompa......................................................................... 66

Tabel 3.13

Spesifikasi Kompresor.................................................................. 69

Tabel 4.1

Kebutuhan Air Pendingin ............................................................ 79

Tabel 4.2

Kebutuhan Air Untuk Steam ........................................................ 79

Tabel 4.3

Kebutuhan Air Konsumsi dan Sanitasi ........................................ 80

Tabel 4.4

Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas.............. 83

Tabel 4.5

Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan ............................... 85

Tabel 4.6

Total Kebutuhan Listrik Pabrik ................................................... 87 commit to user x


digilib.uns.ac.id

Tabel 5.1

Jadwal Pembagian Kelompok Shift ............................................ 108

Tabel 5.2

Jumlah Karyawan menurut Jabatannya ......................................110

Tabel 5.3

Perincian Golongan dan Gaji Karyawan ................................... 112

Tabel 6.1

Data Cost Index Chemical Plant ............................................... 119

Tabel 6.2

Fixed Capital Investment ........................................................... 122

Tabel 6.3

Working Capital Investment ...................................................... 123

Tabel 6.4

Manufacturing Cost ................................................................... 123

Tabel 6.5

General Expense .........................................................................124

Tabel 6.6

Analisis Kelayakan ................................................................... 132

commit to user xi


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1

Grafik Data Impor Vinyl Acetate monomer di Indonesia ..........

3

Gambar 1.2

Lokasi Pendirian Pabrik.............................................................

5

Gambar 2.1

Diagram Alir Kualitatif ............................................................. 29

Gambar 2.2

Diagram Alir Kuantitatif ........................................................... 30

Gambar 2.3

Diagram Alir Proses .................................................................. 31

Gambar 4.1

Diagram Alir Pengolahan Air waduk ....................................... 76

Gambar 5.1

Struktur Organisasi Pabrik Vinyl Acetate monomer................... 99

Gambar 6.1

Chemical Engineering Cost Index ............................................ 119

Gambar 6.2

Grafik Analisa Kelayakan ........................................................ 131

commit to user xii


digilib.uns.ac.id

INTISARI Ferry Sasmita, 2012, Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen, Kapasitas 100.000 ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta Vinyl acetate monomer merupakan salah satu jenis bahan kimia antara yang dipakai dalam pembuatan polyvinyl acetate, vinyl acetate copolymer dan polyvinyl alcohol.Vinyl acetate monomer dihasilkan dari reaksi gas-gas antara ethylene, acetic acid dan oxygen. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, maka dirancang pabrik vinyl acetate monomer dengan kapasitas 100.000 ton/tahun dengan bahan baku ethylene 36.675,53 ton/tahun, acetic acid 71.673,81 ton/tahun dan oxygen 32.474,65 ton/tahun. Dengan memperhatikan faktor ketersediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja, pemasaran, dan utilitas, maka lokasi pabrik yang dipilih adalah di Cilegon, Banten. Peralatan utama untuk pabrik yang digunakan antara lain reaktor, separator, absorber, menara distilasi, regenerator, vaporizer dan decanter. Reaktor yang digunakan adalah reaktor fixed bed multitube pada tekanan 10 atm dan suhu 1500C. Dari reaktor masuk ke dalam separator memisahkan condensable gas yang meliputi asam asetat, air, dan vinyl acetate monomer dari campuran gas keluar dari reaktor. Produk atas separator dialirkan ke absorber I untuk mengambil VAM yang masih terikut di fase gas. Hasil atas absorber I masuk ke absorber II untuk diambil gas karbondioksidanya sebelum di umpankan kembali ke reaktor. Hasil bawah dari separator dan absorber I dialirkan ke menara distilasi untuk memurnikan vinyl acetate monomer. Hasil atas menara distilasi dialirkan ke decanter untuk memurnikan produk sampai 99,9 % vinyl acetate monomer, dan hasil bawahnya berupa asam asetat dan air dialirkan ke vaporizer untuk di uapkan bersama umpan asam asetat fresh sebelum masuk reaktor. Sementara, fraksi berat dari decanter berupa air,asam asetat dan sedikit vam akan diproses di Unit Pengolahan Limbah. Utilitas terdiri dari unit penyediaan air untuk konsumsi sebanyak 1275 kg/jam, steam sebanyak 7798,96 kg/jam, air pendingin sebanyak 48.920,4 kg/jam, udara tekan sebanyak 100 m3/jam, tenaga listrik sebesar 1550 kW, bahan bakar batubara sebanyak 5152,13 kg/jam, dan unit pengolahan limbah. Terdapat tiga buah laboratorium, yaitu laboratorium fisik, laboratorium analitik, dan laboratorium penelitian dan pengembangan. Bentuk perusahaan adalah PT (Perseroan Terbatas), struktur organisasi adalah line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non shift. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari dan 330 hari per tahun. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 200 orang. Hasil analisa ekonomi terhadap prarancangan pabrik vinyl acetate monomer diperoleh total investasi sebesar US$ 45.775.154,49 dan total biaya produksi US$ 120.392.663,61. Hasil analisa kelayakan menunjukkan ROI sebelum pajak 48,67% dan setelah pajak 36,50%. POT sebelum pajak 20 bulan dan setelah pajak 26 bulan, BEP 45,44%, SDP 29,75% dan DCF sebesar 34,02%. Berdasar analisis ekonomi dapat disimpulkan bahwa pendirian pabrik vinyl acetate monomer dengan kapasitas 100.000 ton/tahun layak commit to user dipertimbangkan untuk direalisasikan pembangunannya.

Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun

1 digilib.uns.ac.id

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik Perkembangan industri kimia di Indonesia saat ini terus mengalami peningkatan, baik industi yang menghasilkan produk jadi maupun industri antara. Salah satu diantaranya adalah vinyl asetat. Kebutuhan bahan ini dari tahun ke tahun terus meningkat. Vinyl asetat merupakan bahan kimia produk antara (intermediate product) yang dipakai dalam pembuatan polyvinyl acetate, vinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol dan vinyl chloride. Vinyl asetat dalam bentuk polimer sangat luas kegunaannya antara lain dalam induarti cat, sebagai adhesive, pelapis, lem, film, tinta, tekstil dan industri kertas. Sedangkan bentuk kopolimernya misalnya dengan acrylonitrile dipakai untuk industri acrylic fibers (Othmer,1992). Sampai saat ini kebutuhan vinyl asetat dan kopolimernya masih dipenuhi dengan impor. Oleh karena itu dengan didirikannya pabrik ini di Indonesia diharapkan dapat memberikan keuntungan antara lain: 1.

Dapat mengurangi impor vinyl asetat sehingga kebutuhan dalam negeri dapat dipenuhi.

2.

Membuka peluang didirikannya pabrik dengan bahan baku vinyl asetat antara lain dalam induarti cat, sebagai adhesive, pelapis, lem, film, tinta, tekstil dan industri kertas.

3.

commit to user Membuka kesempatan kerja dengan menciptakan lapangan kerja baru.

Bab I Pendahuluan 1


2 digilib.uns.ac.id

1.2 Kapasitas Perencanaan Di dalam menentukan kapasitas produksi pabrik vinyl asetat monomer yang akan didirikan ada beberapa faktor yang menjadi pertimbangan, diantaranya yaitu: jumlah konsumsi produk (kebutuhan dalam negeri), kebutuhan impor, kapasitas pabrik yang sudah ada, pasokan bahan baku yang akan digunakan. Karena di Indonesia belum dibangun pabrik vinyl acetate monomer, maka kebutuhan akan bahan ini dipenuhi dengan impor. Untuk menyusun kapasitas perencanaan pabrik vinyl acetate dilakukan dengan data impor. 1.2.1 Kebutuhan Vinyl Asetat di Dalam Negeri Berdasarkan data Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia impor, kebutuhan vinyl asetat di Indonesia cukup besar. Dari tabel di bawah ini dapat diketahui kebutuhan vinyl asetat dalam negeri. Tabel 1-1 Data impor vinil asetat di Indonesia Tahun

Impor vinil asetat (ton)

2004

28.775,030

2005

24.784,807

2006

26.889,462

2007

30.315,766

2008

30.382,311

2009

35.217,874

2010

42.003,992 (Sumber : Biro Pusat Statistik,2010)

Dari data impor tabel 1.1 diatas, kemudian dilakukan regresi secara polinomial untuk mendapatkan commit tren kenaikan to user impor vinyl asetat dan untuk Bab I Pendahuluan


3 digilib.uns.ac.id

memperkirakan impor vinyl asetat pada tahun 2015 di Indonesia. Data impor dan regresi secara polinomial untuk data impor ditunjukkan dalam gambar 1.1

45000 40000

y = 724.01x2 - 2,903,883.39x + 2,911,779,920.98 R² = 0.95

Impor VAM, ton

35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

Tahun

Gambar 1.1 Grafik Data Impor Vinyl Acetate Monomer di Indonesia Dengan membuat grafik kebutuhan vinyl asetat per tahun dapat diperoleh persamaan yang mengikuti persamaan garis polinomial yaitu: Impor = 724,01*tahun2 – 2.903.883,39*tahun + 2.911.920.98 Pabrik vinyl asetat ini akan didirikan pada tahun 2015, dengan prediksi kebutuhan vinyl asetat pada tahun tersebut sekitar 93.118,52 ton. 1.2.2 Kapasitas Pabrik yang Sudah Ada Penentuan kapasitas minimal berdasar pada kapasitas pabrik yang telah berproduksi dan layak untuk didirikan. Berikut ini adalah tabel industri vinyl acetate monomer di berbagai negara dan kapasitas produksinya. commit to user Bab I Pendahuluan


4 digilib.uns.ac.id

Tabel 1-2 Kapasitas pabrik VAM yang sudah Berdiri Negara

Perusahaan

Kapasitas (ton/tahun)

Amerika Serikat

Celanese

285.000

Kanada

Celanese

86.000

Meksiko

Celanese

100.000

Amerika Serikat

Du Pont

260.000

Amerika Serikat

Union Carbide

325.000

Inggris

BP Amoco

250.000

Jepang

Showa Denko

120.000

(Olsen, 2001) 1.2.3 Ketersediaan Bahan Baku Persediaan bahan baku utama pembuatan vinyl acetate monomer yaitu etilena diperoleh dari PT Chandra Asri, Cilegon yang memiliki kapasitas 625.000 ton/tahun, asam asetat dipasok dari Celanese Chemical Co,Ltd., China dengan kapasitas total 600.000 ton/tahun dan oksigen dipasok dari PT Air Liquide, Cilegon dengan kapasitas 100.000 ton/tahun. Semua produk VAM yang dihasilkan akan diprioritaskan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Berdasarkan faktor-faktor diatas, maka akan direncanakan pendirian pabrik vinyl acetate monomer. Dengan kapasitas produksi vinyl asetat monomer 100.000 ton/tahun, diperlukan bahan baku etilena kurang lebih sebanyak 36.000 ton/tahun, asam asetat sebanyak 71.500 ton/tahun, dan oksigen 32.500 ton/tahun. Pemilihan kapasitas tersebut diharapkan dapat memenuhi kebutuhan vinyl acetate monomer dalam negeri.

commit to user Bab I Pendahuluan


5 digilib.uns.ac.id

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik Lokasi suatu pabrik akan sangat mempengaruhi dalam penentuan kelangsungan produksi serta laba yang diperoleh. Idealnya, lokasi yang dipilih harus dapat memberikan kemungkinan memperluas atau memperbesar pabrik dan memberikan keuntungan untuk jangka panjang. Beberapa faktor yang harus dipertimbangkan untuk menentukan lokasi pabrik agar secara teknis dan ekonomis pabrik yang didirikan akan menguntungkan. Faktor tersebut antara lain: sumber bahan baku, pemasaran, penyediaan tenaga listrik, penyediaan air, jenis transportasi, kebutuhan tenaga kerja, tinggi rendahnya pajak, keadaan masyarakat, karakteristik lokasi, kebijaksanaan pemerintah. Pabrik vinyl asetat direncanakan akan didirikan di Krakatau Industrial Estate Cilegon (KIEC), Banten. Pemilihan ini dimaksudkan untuk mendapatkan keuntungan secara teknis maupun ekonomis.

commit to user Gambar 1.2 Lokasi pendirian pabrik Bab I Pendahuluan


6 digilib.uns.ac.id

Adapun keuntungan dipilihnya lokasi di Cilegon adalah adanya faktorfaktor berikut: 1.

Faktor Primer a. Bahan Baku Bahan baku pabrik vinyl asetat yaitu etilena (C2H4) disuplai dari PT Chandra Asri Petrochemical Center ( PT CAPC), yang terletak di desa Sugih, Cilegon. Asam asetat diperoleh dengan cara impor dari Celanese Chemical Co., Ltd, yang terletak di Nanjing, China. Sedangkan oksigen diperoleh dari PT Air Liquide, Cilegon. Pabrik ini direncanakan didirikan di Kawasan Industri Cilegon mendekati bahan baku dan dekat dengan pelabuhan sehingga mempermudah proses transportasi bahan baku. Untuk meningkatkan efektifitas kerja dan menekan biaya produksi maka kota Cilegon sebagai lokasi pendirian pabrik adalah lokasi yang tepat. b. Pemasaran Cilegon berada di kawasan indusri Tangerang, Serang dan Merak yang padat dengan industri kimia sebagai pasar potensial. Mengingat bahan yang diproduksi merupakan bahan antara, yang merupakan bahan baku polimer, maka Cilegon dirasa merupakan tempat yang strategis. c. Utilitas Utilitas yang dibutuhkan adalah keperluan tenaga listrik, air dan bahan bakar. Karena daerah Cilegon merupakan kawasan industri maka kebutuhan utilatas dapat dipenuhi dengan mudah dan disediakan oleh kawasan. Air yang dibutuhkan diperoleh dari waduk Krenceng yang lokasinya tidak jauh dari pabrik untuk proses, sarana utilitas, dan commit to user

Bab I Pendahuluan


7 digilib.uns.ac.id

kebutuhan domestik. Dan apabila tidak mencukupi dapat menggunakan air dari pabrik penyedia air di kawasan industri yaitu PT Krakatau Tirta Industri. Untuk kebutuhan daya listrik, disuplai dari PT Krakatau Daya Listrik dan bila kurang memenuhi menggunakan daya tambahan dari PLN. Sedangkan untuk kebutuhan bahan bakar dipenuhi dari PT Pertamina depot Banten. d. Tenaga Kerja Tenaga kerja dapat dipenuhi dengan mudah dari daerah sekitar lokasi pabrik maupun luar lokasi pabrik sesuai dengan kebutuhan dan kriteria perusahaan. Saat ini banyak tenaga kerja terampil dan terdidik yang membutuhkan lapangan pekerjaan. Hal ini juga dapat mengurangi jumlah pengangguran yang ada. e. Transportasi dan Telekomunikasi Sarana transportasi dan telekomunikasi sangat penting untuk proses penyediaan bahan baku dan pemasaran produk. Transportasi bahan baku menuju Cilegon cukup mudah karena adanya fasilitas jalan tol selain itu juga cukup dekat dengan pelabuhan sehingga arus transportasi juga lancar. Letak Cilegon dengan kawasan industri Merak dan Tangerang juga memudahkan dalam pemasaran produk.

2. Faktor Sekunder a. Buangan Pabrik Buangan limbah cair yang mengandung larutan kimia diolah terlebih commit to user dahulu di Water Waste Treatment sebelum dialirkan ke sungai. Bab I Pendahuluan


8 digilib.uns.ac.id

b. Kebijakan Pemerintah Saat ini pemerintah sedang giat-giatnya meningkatkan iklim investasi di Indonesia sehingga dengan pendirian pabrik ini akan membantu pemerintah dalam meningkatkan kondisi perindustrian di Indonesia. Oleh karena itu maka pendirian pabrik ini akan mendapat dukungan dari pemerintah baik pusat maupun daerah, sehingga fasilitas dan perijinan pendirian pabrik akan dipermudah. c. Tanah dan Iklim Di Krakatau Industrial Estate Cilegon (KIEC) telah disediakan tanah yang relatif cukup luas sehingga memungkinkan adanya perluasan pabrik di masa yang akan datang. Data menyebutkan masih tersedia lahan sebesar 200 hektar yang telah dipersiapkan untuk pembangunan pabrik baru. Lahan ini disebutkan dapat dibeli ataupun disewa dengan masa sewa minimal 20 tahun. Kondisi iklim di Cilegon seperti iklim di Indonesia pada umumnya dan tidak membawa pengaruh yang besar terhadap jalannya proses produksi. d. Keadaan Masyarakat Masyarakat di daerah industri akan terbiasa untuk menerima kehadiran suatu pabrik di daerahnya, selain itu masyarakat juga akan dapat mengambil keuntungan dengan pendirian pabrik ini, antara lain dengan adanya lapangan kerja yang baru maupun membuka usaha kecil di sekitar lokasi pabrik



9 digilib.uns.ac.id

1.4 Tinjauan Pustaka 1.4.1 Macam-macam Proses Ada beberapa kemungkinan jalannya proses pembuatan vinyl asetat antara lain: a. Reaksi asam asetat dengan asetilen pada fase cair Reaksi: CH3CO2H + CH=CH

CH3CO2CH=CH2

∆H= -117 kJ/mol

Proses ini sudah lama tidak digunakan karena asetilen mahal sehingga cara ini dianggap kurang ekonomis. (Ullman’s, 1989). b. Reaksi asam asetat dengan asetilen pada fase gas. Reaksi: CH3CO2H + CH =CH

CH3CO2CH=CH2

∆H= -117 kJ/mol

Reaksi terjadi dengan katalis zinc asetat pada activated charcoal pada suhu 160-2100 C dan tekanan 40 KPa. Asetilen dipanaskan dan dicampur dengan uap asam asetat kemudian diumpankan ke dalam reaktor (reaktor pipa atau fixed bed). Hasil reaksi di quenching dan produk lain dipisahkan. Aliran keluar reaktor berupa vinyl asetat, asam asetat, asetilen, asetaldehid, crotonaldehid, aseton, metil asetat, ethylidene diacetat dan acetit anhidrit. Masing-masing komponen dipisahkan dengan menara distilasi. Proses ini digunakan sampai tahun 1968, setelah itu jarang digunakan bahkan hanya sekitar 20 % kapasitas dunia yang diproduksi dengan proses ini. Hal ini dikarenakan mahalnya asetilen serta diperlukan biaya yang commit to user Bab I Pendahuluan


10 digilib.uns.ac.id

cukup besar untuk memisahkan hasil samping yang banyak (Ullman, 1989). c. Reaksi asam asetat dengan etilen dan oksigen pada fase cair Pembentukan vinyl asetat dari etilen dan asam asetat dengan adanya palladium chloride dan alkali asetat dalam asam asetat glasia dengan reaksi: C2H4 + PdCl2 + CH3CO2H

CH3CO2CH=CH2 + 2HCl + Pd

Reaksi terjadi pada tekanan 3-4 MPa dan suhu 110-130 C. Proses ini sekarang sudah tidak digunakan. (Ullman’s, 1989). d. Reaksi etilen dengan asam asetat dan oksigen pada fase gas Reaksi utama adalah reaksi oksidasi antara etilen dan asam asetat yang menghasilkan vinyl asetat dan air, dengan persamaan reksi sebagai berikut: C2H4 + CH3CO2H + ½ O2

C2H3OOCH=CH2 + H2O

...(1)

Terjadi reaksi samping antara etilen dan oksigen menghasilkan carbon dioksida dan air dengan reaksi: C2H4 + 3O2

2CO2 + 2H2O

...(2)

Reaksi pada fase gas tejadi pada 150-160 0C dan tekanan 0,8-1,0 MPa, dengan katalis heterogen yang mengandung Palladium dengan lifetime 1-5 tahun. Tidak terbentuk asam asetat, produk samping berupa air, karbondioksida dan sedikit residu (etil asetat, ethylidene, diacetat dan glikol asetat) (Dimian & Bildea, 2008). Residu dipisahkan dengan menggunakan distilasi. Dengan ini diperoleh kemurnian vinyl asetat yang tinggi. commit to user Bab I Pendahuluan



Setelah tahun 1968, proses ini paling banyak digunakan bahkan sekitar 80% kapasitas dunia diproses dangan cara ini. Karena bahan baku etilen lebih murah sehingga proses ini dinilai lebih ekonomis.

1.4.2 Alasan Pemilihan Proses Dalam proses pembuatan vinyl acetate monomer dipilih proses dengan reaksi antara ethylene, acetic acid dan oxygen pada fase gas. Proses ini dipilih dengan alasan : 1. Tekanan operasi tidak terlalu tinggi antara 0,8 – 1,0 Mpa dan suhu operasi mulai 150 – 160 oC 2. Kemurnian produk yang dihasilkan cukup tinggi, mencapai 99,9 %. 3. Produk samping berupa air dan CO2

Perbandingan proses-proses pembuatan n-butanol yang mencakup kelemahan dan kelebihan dapat dilihat pada Tabel 1.5 Tabel 1.3

Kelebihan dan kekurangan pemilihan proses pembuatan vinyl acetate monomer

No.

Macam Proses

Kelebihan

1.

Reaksi Asam

reaksi berlangsung pada fase

asetat dengan

cair

Kekurangan

1. Proses lama yang sudah tidak digunakan lagi

asetilen pada

2. Harga bahan baku

fase cair

asetilen yang mahal

3. Kurang ekonomis commit to user Bab I Pendahuluan

Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun 2.

Reaksi Asam

Katalis yang digunakan

asetat dengan

mudah didapat dan murah


1. Harga Asetilen mahal 2. Biaya memurnikan

Asetilen pada

produk mahal

fase gas

3. Hasil samping terlalu banyak

3.

Reaksi Asam

Suhu operasi rendah antara

asetat dengan

110-130 C

Oksigen dan

1.

Kemurnian Produk kurang tinggi

2.

Etilen fase

Proses sudah tidak digunakan lagi

cair

3.

Tekanan operasi sangat tinggi 3-4 Mpa

4.

Reaksi Asam

1. Tekanan tidak terlalu

Reaksi memerlukan katalis

asetat dengan

tinggi 0,8-1,0 Mpa, Suhu

palladium dengan harga

Oksigen dan

antara 150 – 160 Celcius

yang cukup mahal

Etilen fase

2. Produk samping berupa air

gas*

dan CO2

3. Diperoleh Kemurnian VAM yang tinggi

1.4.3 Kegunaan Vinyl Asetat Vinyl asetat merupakan monomer yang sangat penting, kegunaan ini antara lain: a. Merupakan produk antara untuk pembuatan polyvinyl asetat dan kopolimer vinyl asetat serta polyvinyl alcohol. b. Merupakan bahan pendukung dalam pembuatan cat, adhesive, dan industri kertas serta tekstil. c. Bentuk kopolimernya dengan acrilonitrile dipakai untuk industry acrylic fiber. commit to user Bab I Pendahuluan

(Othmer, 1992)

Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun 1.4.4


Sifat Fisik dan Kimia

a. Bahan Baku  Etilen Sifat Fisik - Rumus molekul

:

CH2=CH2

- Berat molekul

:

28,05 gr/mol

- Titik Didih

:

-103,9 0C

- Titik kritis

:

169 0C

- Mudah terbakar - Bentuk gas yang tidak berwarna (Chandra Asri PC) Sifat Kimia Reaksi-reaksi etilen - Polimerisasi Etilen murni (>99,9%) bereaksi pada kondisi dan tekanan tertentu dengan bantuan katalis membentuk polyetilen. CH2=CH2 + 0,5O2

-(-CH2-CH2-)-n

Reaksi eksotermik - Oksidasi Oksidasi etilen membentuk etilen oxide dengan reaksi: CH2=CH2 + 0,5O2

CH2 - CH2 O

Reaksi berlangsung pada 250-300 0C dan tekanan 1-2 MPa dengan katalis metallic silver.commit to user Bab I Pendahuluan



Oksida etilen denagn bantuan asam asetat membentuk vinyl asetat dengan katalis palladium pada karbon, alumina atau silika alumina pada suhu 175-200 0C dan tekanan 0,4-1,0 MPa. Reaksi: CH2=CH2 + CH2CO2H + 1/2 O2

CH3CO2CH=CH2 + H2O

- Halogenasi Halogenasi etilen membentuk etilen dichloride, etilen dibromide ethyl chloride dan sebagainya. Pembentuk etilen dichloride, dengan reaksi: CH2=CH2 + HCl

ClCH2 - CH2Cl + H2O……….( 1 )

CH2=CH2 + O2 + 4 HCl

2ClCH2 - CH2Cl + H2O……...( 2 )

Untuk pembentukan ethyl chloride sebagai berikut : ClCH2 – CH2Cl + HCl

CH3CH2Cl

Reaksi tersebut terjadi pada fase cair ( T = 30-90 0C ) dan pada fase gas

( T = 130 – 250 0C ) dengan tekanan 300 – 500 KPa dan katalis

AlCl3 atau FeCl3 - Alkilasi Reaksi antara etilen dan benzene menghasilkan ethyl benzene dengan katalis AlCl3, BF3 atau FeCl3 - Hidrasi Hidrasi etilen menghasilkan etanol ClCH2 – CH2Cl + H2O

C2H5OH

Reaksi terjadi pada suhu 300 0C dan tekanan 7 MPa dengan katalis H3PO4-SiO2. Bab I Pendahuluan

commit to user

( Othmer, 1992 )



 Asam Asetat Sifat fisik - Rumus molekul

: CH3COOH

- Berat molekul

: 60,05 gr/mol

- Titik didih

: 111,1 0C

- Titik leleh

: 16, 7 0C

- Berupa cairan tidak berwarna dengan bau yang sangat menyengat - Mudah larut dalam air maupun pelarut organic lain ( Celanese China ) Sifat kimia Reaksi pada asam asetat: - Esterifikasi Hampir 93 % asam asetat digunakan untuk memproduksi ester asetat, reaksi esterifikasi atau olefin, baik dengan asam asetat dalam bentuk cair maupun gas. Dengan reaksi: ROH + CH3COOH

R-CH2COOH + H2O

- Dehidrasi Reaksi dehidrasi sangat penting untuk sintesa selulosa asetat dengan rayon Reaksi : CH3COOH

CH2 = CO + CO

- Klorinasi Reaksi klorinasi merupakan reaksi antara asam asetat anhidrid dengan gas klor dengan menggunakan katalis asetil klorida pada titik didih commit to user Bab I Pendahuluan



campuran. Reaksi ini akan menghasilkan monoklor asam asetat sebagai hasil samping. Reaksi : CH3COOH + Cl2

ClCH2 – COOH + HCl

ClCH2 – COOH + Cl2

Cl2CH – COOH + HCl

- Adisi Asam asetat ditambahkan dengan asetilen membentuk vinyl asetat Reaksi : CH3COOH + CH=CH

CH3COOCH=CH2 ( Othmer, 1992)

 Oksigen Sifat fisik - Rumus molekul

: O2

- Berat molekul

: 32,0 gr/mol

- Titik didih

: -183,0 0C ( Air Liquide )

Sifat kimia Bereaksi hampir dengan semua zat, apabila reaksi melibatkan panas disebut reaksi pembakaran. Merupakan penyusun udara bersama nitrogen.




b. Produk  Vinyl asetat Sifat fisik - Rumus molekul

: C4H6O2

- Berat molekul

: 86,09 gr/mol

- Titik didih

: 72,3 0C

- Titik leleh

: < -60 0C

- Berupa cairan tidak berwarna dengan bau yang khas ( Perry, 1999 ) Sifat kimia Reaksi pada vinyl asetat : - Polimerisasi Merupakan reaksi terpenting pada vinyl asetat sebagai monomer, salah satunya adalah pembentukan polyvinyl asetat. Reaksi : nCH3CO2CH=CH2

-(-CH2 – CH -) – n O – C – CH3 O

- Hidrolisa Vinyl asetat terhidrolisa dengan katalis asam atau basa membentuk vinyl alcohol tidak stabil, kemudian membentuk asetaldehid. Reaksi : CH3CO2CH=CH2 CH2OH Bab I Pendahuluan

CH2CHOH CH3to OHuser commit



- Halogenasi Penambahan chloride dan bromidepada vinyl asetat akan membentuk 1,2 dikloro etil asetat yang dapat didistilasi tanpa terdekomposisi dalam kondisi vakum. - Hidrogenasi Asam asetat dan ethylidene diasetat akan terbentuk jika hydrogen ditambahkan pada vinyl asetat pada suhu 82 0C dengan adanya 10 % platinum, sedangkan pada 53

0

C dengan 5 % platinum akan

menghasilkan etil asetat - Hidroalkilasi katalitik Hydrogen peroksida akan bereaksi dengan vinyl asetat pada 0 0C, dengan menggunakan katalis ossanium tetra oksida menghasilkan glikoaldehid dengan yield 50%. Reaksi: CH2=CHOOCH3 + H2O2

CH2 – CH = COOCH3 OH

OH

 Karbon dioksida Sifat fisik - Rumus molekul

: CO2

- Berat molekul

: 44,01 gr/mol

- Titik didih

: -56,6 0C

- Titik leleh

: subl -78,5 0C ( Perry, 1999 ) commit to user

Bab I Pendahuluan



Sifat kimia Stabil pada suhu normal, di dalam air akan membentuk asam karbonat (H2CO3). Bereaksi membentuk carbon monoksida ( CO ) pada suhu diatas 1700 0C 2CO2

2CO + C2

Karbon dioksida bereaksi dengan ammonia pada stage pertama pada proses produksi urea menghasilkan ammonium karbonat CO2 + 2NH3

NH2COONH4 ( Othmer, 1992 )

1.4.5 Tinjauan Proses Secara Umum Vinyl asetat dapat dihasilkan dari reaksi oksidasi antara etilen, asam asetat dan oksigen dengan katalis palladium. Etilena direaksikan secara eksotermik dengan asam asetat dan oksigen dalam reaktor fixed bed multitube berkatalis, menghasilkan vinyl asetat dan air. Reaksi terjadi pada fase gas berlangsung pada 150-160 0C dan tekanan 0,8-1,0 MPa, dengan katalis heterogen yang mengandung Palladium dengan lifetime 1-5 tahun. Tidak terbentuk asam asetat, produk samping berupa air, karbondioksida dan sedikit residu (etil asetat, ethylidene, diacetat dan glikol asetat). Tidak ada asetaldehid yang terbentuk meskipun asam asetat sebagai bahan baku yang mengandung air. Residu dipisahkan dengan menggunakan distilasi. Dengan ini diperoleh kemurnian vinyl asetat yang tinggi. Yield yang diperoleh adalah 94 % berdasarkan etilena dan 98 – 99 % berdasarkan asam asetat (Dimian & to Bildea, commit user 2008). Bab I Pendahuluan



BAB II DESKRIPSI PROSES

2.1.

Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.1.1.

Spesifikasi bahan baku a.

b.

c.

Ethylene o Bentuk

: gas

o Berat molekul

: 28,05 g/mol

o Titik didih

: -103,9 ˚C

o Titik kritis

: 169 ˚C

o Kemurnian

: 99,99 %

o Impuritas

: Etana ( 80 ppm )

o Kelarutan

: tidak larut dalam air

Asam asetat o Bentuk

: cairan tidak berwarna

o Berat molekul

: 60,05 g/mol

o Titik didih

: 111,1 ˚C

o Titik leleh

: 16,7 ˚C

o Kemurnian

: 99,85 %

o Impuritas

: H2O ( 0,15 % )

o Kelarutan

: terlarut sempurna dalam air

Oksigen o Bentuk

: gas commit to user

Bab II Deskripsi Proses 20


2.1.2.


o Berat molekul

: 32,01 g/mol

o Titik didih

: -183 ˚C

o Kemurnian

: 100 %

o Impuritas

:-

o Kelarutan

: terlarut sempurna dalam air

Spesifikasi produk Vinil asetat monomer o Bentuk

: cairan

o Berat molekul

: 86,09 g/mol

o Titik didih

: 72,3 ˚C

o Titik leleh

: < -60 ˚C

o Kemurnian

: 99,9 %

o Impuritas

: H2O ( 0,1% )

o Kelarutan

: terlarut dalam asam asetat, dan

sangat sedikit larut dalam air ( maks. 1%wt )

2.2.

Konsep Proses

2.2.1.

Dasar Reaksi Reaksi utama adalah reaksi oksidasi antara etilena dan asam asetat yang

menghasilkan vinyl asetat dan air, dengan persamaan reaksi sebagai berikut: C2H4 + CH3CO2H + ½ O2

C2H3OOCH=CH2+ H2O

...(1)

Terjadi reaksi samping antara etilena dan oksigen menghasilkan karbondioksida dan air dengan reaksi: C2H4+ 3O2 Bab II Deskripsi Proses

2CO O commit to 2user 2 + 2H

...(2)

Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun 2.2.2.


Mekanisme Reaksi

Reaksi tersebut berjalan dengan mekanisme sebagai berikut. 2CH3COOH + ½ O2 + Pd ↔ Pd-(CH3COOH)2 Pd-(CH3COOH)2 + CH3COO-↔ Pd-(OCOCH3)3-

+ H2O

…..(3) …..(4)

Pd-(OCOCH3)3-+C2H4 ↔ C2H3OOCH=CH2+ CH3COOH +CH3COO- + Pd..(5) (Dimian,2008) Reaksi samping : CH3COOH + Pd  Pd-OCOCH3- + H+

…..(6)

Pd-OCOCH3- + 3O2 + C2H4 ↔ 2Pd-CO2 ed + CH3COO- + 2H2O

…..(7)

2Pd-CO2 ed↔ 2Pd + 2CO2

…..(8)

2.2.3.

Kondisi Operasi

a. Temperatur Penentuan suhu operasi harus mempertimbangkan fase reaksi dan batasan reaksi serta tinjauan secara termodinamika.Suhu operasi harus berada di bawah 200oC karena pada suhu ini,katalis akan mengalami kerusakan. Selain itu, katalis Palladium baru teraktivasi pada suhu di atas 140oC (Contreras,2008). Oleh karena itu, suhu operasi ditentukan pada 150oC. Hal ini didasarkan pada suhu tersebut, reaktan berfase gas dan pada suhu tersebut didapatkan kecepatan reaksi yang optimum (Han et al,2005). Selain itu, katalis Palladium sudah teraktivasi dan dapat bekerja dengan maksimal.

commit to user Bab II Deskripsi Proses



b. Tekanan Tekanan yang umum digunakan adalah antara 5 atm sampai 12 atm. Tekanan operasi yang direkomendasi yaitu antara 8 atm sampai 10 atm, karena tekanan yang lebih tinggi memberikan produktivitas lebih tetapi berakibat buruk terhadap selektivitas adsorpsi etilena ke permukaan aktif katalis yang mengakibatkan terjadinya reaksi pembakaran yang tak diinginkan (Dimian,2008). Oleh karena itu, diambil tekanan operasi sebesar 10 atm. c.

Perbandingan mol umpan Mol umpan yang dimasukkan ke reaktor terdiri dari umpan segar dan

recycle. Etilena yang diumpankan lebih banyak dari asam asetat. Umpan dirancang dengan rincian 50% etilena, 16,67% asam asetat, 6% oksigen, 0,01% vinil asetat, 2% air dan 25,32% karbondioksida (%mol). Rasio mol reaktan harus menjamin excess etilen terhadap asam asetat dengan perbandingan 2 : 1 sampai 3 : 1. Konsentrasi oksigen dijaga di bawah 8% mol untuk menghindari terjadinya resiko ledakan (Dimian,2008). d. Pemakaian katalis Dalam reaksi heterogen gas-padat, meskipun katalis tidak berubah pada akhir reaksi, tetapi katalis tetap ikut aktif di dalam reaksi. Katalis dapat memperbesar kecepatan reaksi karena dimungkinkan terjadinya mekanisme alternatif di mana energi aktivasi tiap langkah reaksi akan lebih rendah dibandingkan tanpa katalis. Konversi kesetimbangan tidak dipengaruhi katalis, tetapi selektivitasnya dapat ditingkatkan dengan adanya katalis. Permukaan yang luas lebih baik Karena laju reaksi setara dengan luas permukaan yang ditempati, yaitu dengan adanya struktur porous, commit padatan to user terdiri dari banyak pori. Luas Bab II Deskripsi Proses



permukaan yang besar disebabkan karena adanya pori (situs aktif) ini sehingga menaikkan kecepatan reaksi dan menyebabkan berkurangnya aktivasi sehingga kecepatan reaksi bertambah besar. Pada reaksi pembuatan vinyl asetat dari etilena dan asam asetat digunakan katalis Palladium yang merupakan katalis padat dengan diameter 5 mm. Katalis ditempatkan di dalam reaktor fixed bed di dalam sisi tubenya. Umur dari katalis Palladium adalah 3 tahun lebih (Rase,2000).

2.2.4.

Tinjauan Termodinamika Tinjauan secara termodinamika ditujukan untuk mengetahui sifat reaksi

(eksotermis/endotermis) dan arah reaksi (reversible /irreversible). Untuk menentukan reaksi eksotermis/endotermis panas reaksi dapat dihitung dengan perhitungan panas pembentukan standar ( ∆Hfo ) pada P=1 atm dan T=25 oC. Tabel 2.1 Harga ∆Hfo dan ∆Gfo masing-masing komponen Komponen

∆Hfo, kJ/mol

∆Gfo, kJ/mol

Ethylene

52,3

68,12

Acetic acid

-434,84

-376,69

Water

-241,8

-228,6

Vinyl acetate monomer

-315,7

-228,97

Carbondioxide

-393,5

-243 ( Sumber : Yaws, 1999 )

Perhitungannya adalah sebagai berikut : Reaksi 1 : C2H4 + CH3CO2H + ½ O2

C2H3OOCH=CH2+ H2O


Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun ΔHRo 1


= ΔHfo produk – ΔHfo reaktan = ( ΔHfo VAM+ ΔHfo H2O) – (ΔHfo C2H4+ ΔHfo AcOH) = (-315,7 – 241,8) – (52,3 – 434,84) = -174,96 kJ/mol

Karena ∆HRo reaksi 1 bernilai negatif maka reaksi bersifat eksotermis.

Perubahan energi Gibbs dapat dihitung dengan persamaan : ∆G298 = -RT ln K

( Smith Van Ness,1987 )

Dimana : ∆G298 = Energi bebas Gibbs standar suatu reaksi pada 298 K ( kJ/mol ) R

= konstanta gas ( R = 8,314. kJ/kmol.K )

T

= temperatur ( K )

K

= konstanta kesetimbangan

∆Go(298 K)

= ∆Goproduk - ∆Goreaktan

= ( ΔGfo VAM+ ΔGfo H2O) – (ΔGfo C2H4+ ΔGfo AcOH) = -228,97 – 228,6 – (68,12 – 376,69) = -149 kJ/mol ∆Go(298 K) ln K

ln

K K

= - R.T. ln K298 K =−

=

∆ .

= −

∆H

(−149000) = 60,14 8,314 .298 1

R

T

1 T

−174960 8,314

1 1 − 423 298

ln K

− ln K

ln K

− 60,14 = 20,87commit to user

Bab II Deskripsi Proses

=

−

Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun ln K

= 81,01

K423 K

= 1,5212 . 1035


Karena harga konstanta kesetimbangan relatif besar, maka reaksi berlangsung searah ke arah kanan (irreversible). Reaksi 2 : C2H4 + 3 O2 ΔHRo 2

2 CO2+

2 H2O

= ΔHfo produk – ΔHfo reaktan = ( 2.ΔHfo CO2+ 2.ΔHfo H2o) – (ΔHfoC2H4 ) = ((2.-393,5) +(2.-241,8) – (52,3 ) = -1322,9 kJ/mol

Karena ∆HRo reaksi 2 bernilai negatif maka reaksi bersifat eksotermis.

∆Go(298 K)

= ∆Goproduk - ∆Goreaktan

= ( 2. ΔGfo CO2+ 2. ΔGfo H2O) – (ΔGfo C2H4 ) = ((2. -243)+(2. - 228,6 ) – 68,12 = -1011,32 kJ/mol ∆Go(298 K) ln K

ln

K K

= - R.T. ln K298 K =−

=

∆ .

= −

∆H

(−1011320) = 408,19 8,314 .298 1

R

T =

−

1 T

1322900 8,314

ln K

− ln K

ln K

− 408,19 = 157,79

1 1 − 423 298


Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun ln K

= 565,98

K423 K

= e565,98


Karena harga konstanta kesetimbangan sangat besar, maka reaksi berlangsung searah ke arah kanan (irreversible). 2.2.5.

Tinjauan Kinetika Reaksi pembentukan vinyl asetat dari asam asetat dan etilena dengan katalis

Palladium merupakan reaksi heterogen dalam fase gas (pereaktan) dan fase padat (katalis). Persamaan kecepatan reaksi pembentukan vinyl asetat dapat dirumuskan sebagai berikut : =

.

.

Di mana PEt merupakan tekanan parsial dari etilen dan POx adalah tekanan parsial dari oksigen dan nilai k dapat didefinisi dengan : =

. exp(− /

)

Nilai dari energi aktivasi E1, A1, α, β, dan E1 dapat dilihat pada Tabel 2-2. Pada reaksi samping (2), kecepatan reaksinya hampir sama, yaitu : = =

.

.

. exp(−

/

)

Nilai dari energi aktivasi E2, A2, α, β, dan E2 dapat dilihat pada Tabel 2-2. Tabel 2- 2 Nilai konstanta kinetika α

Β

A (molVA/liter-cat/s)

E (kJ/mol)

Utama (1)

0,36

0,20

9,7.10-3

15

Samping (2)

-0,29

0,85

5,13.10-4

21

Reaksi

(Dimian, 2008) commit to user Bab II Deskripsi Proses

Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun = ln


−

= ln 0,0097 −

= −4,6356 − = ln

15000 8,314.

1804,1857

−

= ln 0,000513 −

= −7.5752 −

21000 8,314.

2525.8599

2.3.

Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses

2.3.1.

Diagram Alir Proses Diagram alir Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer yaitu : a. Diagram Alir Kualitatif

( Gambar 2.1 )

b. Diagram Alir Kuantitatif

( Gambar 2.2 )

c. Diagram Alir Proses

( Gambar 2.3 )


Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun

29

Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif



No 1 2 3 4 5 6 7

KOMPONEN C2H4 CH3COOH O2 VAM H2O CO2 MEA ∑

Arus 1 0,00 9036,15 0,00 0,00 13,57 0,00 0,00 9049,72

Arus 2 4630,75 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 4630,75

Arus 3 Arus 4 Arus 5 0,00 46307,49 41676,74 0,00 33045,34 24222,23 4100,96 6341,40 2245,91 0,00 28,43 12677,57 0,00 1189,63 4490,86 0,00 36810,24 38409,21 0,00 0,00 0,00 4100,96 123722,53 123722,53

Arus 6 41676,74 2957,82 2245,91 4060,85 922,97 38409,21 0,00 90273,50

Arus 7 0,00 21264,41 0,00 8616,72 3567,90 0,00 0,00 33449,02

Arus 8 41676,74 2957,82 2245,91 28,43 922,97 38409,21 0,00 86241,08

30

Arus 9 0,00 6392,55 0,00 4032,43 76,86 0,00 0,00 10501,83

Arus 10 0,00 27656,96 0,00 12649,14 3644,75 0,00 0,00 43950,85

Laju Alir Massa Overall ( kg/jam ) Arus 11 Arus 12 Arus 13 0,00 0,00 0,00 27443,91 213,04 6392,55 0,00 0,00 0,00 0,00 12649,14 0,00 329,95 3314,80 76,86 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 27773,86 16176,99 6469,40

Arus 14 Arus 15 0,00 0 21051,37 30087,5146 0,00 0 0,00 0 253,09 266,666408 0,00 0 0,00 0 21304,46 30354,181

Arus 16 0,00 0,00 5,47 0,00 11602,63 1614,96 4972,56 18195,62

Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif


Arus 17 0,00 0,00 0,00 0,00 11383,85 15,99 4972,56 16372,39

Arus 18 0,00 0,00 0,00 0,00 218,79 0,00 0,00 218,79

Arus 19 Arus 20 41676,74 41676,74 2957,82 33045,34 2241,07 2241,07 28,43 28,43 922,97 1189,63 36810,24 36810,24 0,00 0,00 84637,26 114991,44

Arus 21 Arus 22 0,00 0,00 0,00 0,00 5,47 0,00 0,00 12613,64 218,79 12,63 1598,97 0,00 0,00 0,00 1823,23 12626,26

Arus 23 0,00 213,04 0,00 35,51 3302,18 0,00 0,00 3550,73


No

KOMPONEN

1

C2H4

2

CH3COOH

3 4 5

O2 VAM H2 O

6 7

CO2 MEA ∑

Arus 1 0,000

Arus 3 0,000

Arus 4 4630,749

Arus 5 0,000

30087,515 30087,515

0,000

0,000

0,000 0,000 266,666

0,000 0,000 0,000

4100,959 0,000 0,000

0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 9049,723 30354,181 30354,181

0,000 0,000 4630,749

0,000 0,000 4100,959

9036,148 0,000 0,000 13,575

Arus 2 0,000 0,000 0,000 266,666


31

Laju Alir Massa Overall ( kg/jam ) Arus 6 Arus 7 Arus 8 Arus 9 Arus 10 Arus 11 Arus 12 Arus 13 Arus 14 Arus 15 Arus 16 4630,749 41676,744 46307,494 41676,744 0,000 41676,744 0,000 0,000 41676,744 0,000 0,000 0,000 33045,336 33045,336 24222,231 21264,410

2957,821

6392,547 27656,957

2957,821 27443,914

0,000 0,000 0,000

2245,913 4060,850 922,966

0,000 0,000 4032,425 12649,144 76,857 3644,752

2245,913 28,425 922,966

2240,444 28,425 1189,632

6341,403 2245,913 28,425 12677,569 1189,632 4490,861

0,000 8616,718 3567,895

0,000 0,000 329,948

0,000 36810,239 36810,239 38409,210 0,000 38409,210 0,000 0,000 38409,210 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 4630,749 114990,82 123722,53 123722,53 33449,024 90273,505 10501,829 43950,853 86241,079 27773,862

Arus 17 Arus 18 Arus 19 0,000 0,000 0,000

6392,547 21051,366 0,000 0,000 76,857

213,044

0,000

Arus 20 Arus 21 Arus 22 0,000 0,00 41676,744

Arus 23 Arus 24 Arus 25 0,00 0,000 0,000

0,000

0,00

2957,821

0,000

213,044

0,000 0,000 5,470 0,000 0,000 12649,144 0,000 0,000 253,092 3314,804 11602,633 11383,846

0,00 0,00 218,79

2240,444 28,425 922,966

5,47 0,000 0,00 12613,636 218,79 12,626

0,000 35,507 3302,177

0,00 36810,239 0,00 0,000 218,79 84636,639

1598,97 0,000 0,00 0,000 1823,227 12626,263

0,000 0,000 3550,728

0,000 0,000 0,000 1614,960 15,990 0,000 0,000 0,000 4972,557 4972,557 6469,404 21304,458 16176,991 18195,621 16372,393

0,00

Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun 2.3.2.


Langkah Proses Reaksi pembentukan vinyl asetat dapat dilakukan pada fase cair dan fase

gas. Namun, reaksi fasa gas lebih baik dari pada fase cair karena menghasilkan produk dengan kemurnian yang lebih baik dan tidak banyak masalah korosi pada proses (Dimian,2008). Pada proses pembuatan vinyl asetat, umpan berupa etilena, oksigen, dan asam asetat (99,85%wt) yang masing-masing disimpan di dalam tangki TT-01, TT-02 dan TT-03. Asam asetat fresh dicampur dengan asam asetat recycle kemudian diumpankan ke vaporizer (VP-01) untuk mengubah fase menjadi fase gas. Setelah itu, ketiga bahan baku dicampur dengan arus recycle gas. Pada pencampuran gas ini, konsentrasi oksigen dikontrol dengan mengatur aliran oksigen masuk. Hal ini dilakukan agar konsentrasi oksigen yang masuk ke dalam reaktor tidak melebihi 8% mol campuran untuk menghindari resiko ledakan. Rasio mol reaktan harus menjamin excess etilena terhadap asam asetat dengan perbandingan 2 : 1 sampai 3 : 1. Setelah itu, campuran gas etilena, asam asetat, dan oksigen dipanaskan dengan heater (E-102) sampai suhu 150oC. Hal ini dilakukan untuk menyesuaikan dengan kondisi operasi reaktor (R-01). Reaktor yang digunakan adalah reaktor fixed bed multitube, dengan menggunakan katalis Palladium. Reaktor ini beroperasi pada tekanan 10 atm dan 150oC, dengan konversi per pass etilen sebesar 10% . Reaksi yang terjadi dalam reaktor : C2H4 + CH3CO2H + ½ O2 C2H4+ 3O2

C2H3OOCH=CH2 + H2O 2CO2 + 2H2O




Produk keluaran reaktor adalah etilena, oksigen, nitrogen, karbondioksida, vinyl asetat, asam asetat dan air. Selanjutnya, produk keluaran reaktor dialirkan ke unit pemisahan untuk pemurnian produk. Produk keluaran reaktor dialirkan dan didinginkan dengan heat exchanger (E-201) hingga temperatur 127oC. Setelah didinginkan, produk terdiri atas 2 fase, yaitu fase gas (etilena, oksigen, karbondioksida) dan fase cair (vinyl asetat, asam asetat dan air). Campuran produk ini kemudian dialirkan ke separator (FG-01) untuk memisahkan fase gas dan fase cair. Produk atas dari FG-01 ini adalah etilena, oksigen, karbondioksida dan sedikit vinyl asetat, sedangkan produk bawahnya merupakan campuran vinyl asetat, asam asetat, dan air. Produk atas yang merupakan campuran gas etilena, oksigen, karbondioksida dan sedikit vinyl asetat dimasukkan absorber (T-101) untuk mengambil vinyl asetat yang masih terikut dalam fasa gas. Selanjutnya, campuran gas ini dimasukkan ke absorber (T-102) untuk mengambil sebagian jumlah gas karbondioksida agar tidak terjadi akumulasi di reaktor dan kemudian gas direcycle kembali. Produk bawah Separator (FG-01) dicampur dengan arus hasil absorber T101 yang kemudian dialirkan ke menara destilasi (T-201). Produk atas merupakan vinyl asetat, air dan sedikit asam asetat, sedangkan produk bawah merupakan asam asetat dengan sedikit campuran air. Asam asetat yang diperoleh sebagai produk bawah, direcycle kembali dan dicampurkan dengan asam asetat fresh. Produk atas kolom destilasi didinginkan dengan condensor (E-202). Kemudian dialirkan ke dalam decanter (FL-01) untuk dipisahkan dengan prinsip perbedaan massa jenis komponen. Produk commit atas keluaran to userdecanter merupakan vinyl asetat Bab II Deskripsi Proses



99,9%wt yang kemudian akan dialirkan ke tangki penyimpanan produk (TT-04). Produk bawah decanter (FL-01) merupakan campuran air dan sedikit asam asetat yang kemudian akan diolah di unit pengolahan limbah.

2.4.

Neraca Massa dan Neraca Panas Produk

: Vinil asetat monomer 99,9% berat

Kapasitas

: 100.000 ton/tahun

Satu tahun produksi

: 330 hari

Waktu operasi selama 1 hari : 24 jam

2.4.1 Neraca Massa Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan

: kg/jam

a. Neraca massa di Tee-01 Tabel 2.3 Neraca Massa di Tee-01 Komponen

Masuk (kg/jam) Arus 1

CH3COOH H2O Total

Arus 17

Arus 2

9036,15

21051,37

30087,51

13,58

253,09

266,67

9049,73

21304,46

30354,18

30354,18


Keluar (kg/jam)

30354,18



b. Neraca massa di Tee-02 Tabel 2.4 Neraca Massa di Tee-02 Komponen C2H4

Masuk (kg/jam) Arus 2

Arus 22

-

Arus 7

41676,74

41676,74

30087,51

2957,82

33045,34

O2

-

2240,44

2240,44

VAM

-

28,43

28,43

922,97

1189,63

-

36810,24

36810,24

30354,18

84636,64

114990,82

CH3COOH

H2O CO2 Total

c.

Keluar (kg/jam)

266,67

114990,82

114990,82

Neraca massa di Tee-03 Tabel 2.5 Neraca Massa di Tee-03 Masuk (kg/jam) Komponen

Arus 7

Keluar (kg/jam)

Arus 5

Arus 6

Arus 8

C2H4

41676,74

-

4630,75

46307,49

CH3COOH

33045,34

-

-

33045,23

O2

2240,44

4100,96

-

6341,40

VAM

28,43

-

-

28,43

H2O

1189,63

-

-

1189,63

CO2

36810,24

-

-

36810,24

Total

114990,82

4100,96 123722,53


4630,75

123722,53 123722,53

Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun d.


Neraca massa di reaktor (R-01) Tabel 2.6 Neraca Massa di Reaktor Komponen

e.

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Arus 8

Arus 9

C2H4

46307,49

41676,74

CH3COOH

33045,23

24222,23

O2

6341,40

2245,91

VAM

28,43

12677,57

H2O

1189,632

4490,86

CO2

36810,24

38409,21

Total

123722,53

123722,53

Neraca massa di Separator (FG-01) Tabel 2.7 Komponen

Neraca Massa di Separator Masuk (kg/jam) Arus 9

Keluar (kg/jam) Arus 10

Arus 11

C2H4

41676,74

-

CH3COOH

24222,23

21264,41

2957,82

O2

2245,91

-

2245,91

VAM

12677,57

8616,72

4060,85

H2O

4490,86

3567,90

922,97

CO2

38409,21

Total

123722,53 123722,53


41676,74

-

38409,21

33449,02

90273,50

123722,53

Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun f.

Neraca massa di Absorber 1 (T-101) Tabel 2.8 Komponen

Neraca Massa di Absorber 1 Masuk (kg/jam) Arus 11

C2H4

41676,74

CH3COOH

2957,82

O2

2245,91

VAM

4060,85

H2O

922,97

CO2

38409,21

Total

g.


Keluar (kg/jam)

Arus 16

Arus 12

-

-

6392,55

41676,74

6392,55

2957,82

-

-

2245,91

-

4032,43

28,43

76,86

922,97

76,857 -

90273,50

Arus 14

-

6469,41

38409,21

10501,83

96742,91

86241,08

96742,91

Neraca massa di Absorber 2 (T-102) Tabel 2.9 Komponen

Neraca Massa Absorber-02 Masuk (kg/jam) Arus 14

Keluar (kg/jam)

Arus 20

Arus 21

Arus 19

Arus 22

C2H4

41676,74

-

-

-

41676,74

CH3COOH

2957,82

-

-

-

2957,82

O2

2245,91

-

-

28,43

-

-

VAM H2O CO2 MEA Total

922,97 11383,85 38409,21 -

28,43

11602,63

922,97 36810,24

-

1614,96

4972,56

-

4972,56

86241,08 16372,39 102832,26

218,79

2240,44

-

15,99


218,79

5,47

18195,62

84636,64

102832,26

Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun h.

Neraca massa di Regenerator MEA (T-202) Tabel 2.10 Komponen

Neraca Massa di Regenerator MEA Masuk (kg/jam) Arus 19 5,47

Arus 23

-

5,47

H2O

11602,63

11383,85

218,79

CO2

1614,96

15,99

1598,97

MEA

4972,56

4972,56

-

18195,62

16372,39

1823,23

Total

18195,62

18195,62

Neraca massa di Menara Distilasi(T-201) Tabel 2.11 Komponen

Neraca Massa di Menara Destilasi Masuk (kg/jam) Arus 13


Arus 18

CH3COOH

27656,96

VAM

12649,14

H2O

3644,75

329,95

3314,81

43950,85

27773,86

16176,99

Total

j.


O2

i.


27443,91 -

213,04 12649,14

43950,85

43950,85

Neraca massa di Dekanter(FL-01) Tabel 2.12 Neraca Massa di dekanter Komponen CH3COOH VAM H2O


Masuk (kg/jam) Arus 18 213,04 12649,14 3314,81 commit to user

Keluar (kg/jam) Arus 24 -

Arus 25 213,04

12613,64

35,51

12,62

3302,18

Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun 16176,99

Total

k.


12626,26

16176,99

3550,73

16176,99

Neraca massa overall Tabel 2.13 Neraca Massa Total INPUT ( kg/jam )

komponen Arus 4

C2H4

4630,75

CH3COOH

Arus 1

Arus 5

OUTPUT ( kg/jam ) Arus 21

Arus 23

Arus 24

Arus 25

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00 9036,15

0,00

0,00

0,00

0,00

213,04

O2

0,00

0,00 4100,96

0,00

5,47

0,00

0,00

VAM

0,00

0,00

0,00

0,00 12613,64

35,51

H2O

0,00

13,57

CO2

0,00

0,00

TOTAL

0,00

0,00 218,79 0,00

0,00

4630,75 9049,72 4100,96 218,79 18000,22

218,79

12,63

3302,18

1598,97

0,00

0,00

1615,12 12626,26

3550,73

18000,22

2.4.2. Neraca Panas Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan

: kJ/jam

a. Neraca Panas di reaktor (R-01) Tabel 2.14 Neraca panas Reaktor Komponen

Qinput ( kJ/jam )

Qoutput ( kJ/jam )

Q umpan

20.332.062,04

-

Q produk

-

22.670.537,81

Q pengendali

-

47.391.876,28

Q reaksi

49.730.352,06

-

TOTAL

70.062.414,10

70.062.414,10




b. Neraca Panas di separator (FG-01) Tabel 2.15 Neraca Panas separator Komponen

Q input ( kJ/jam )

Q output ( kJ/jam )

Q umpan

20.280.175,13

-

Q produk atas

-

12.114.427,41

Q produk bawah

-

8.165.747,72

TOTAL

20.280.175,13

20.280.175,13

c. Neraca Panas di absorber 1(T-101) Tabel 2.16 Neraca Panas di Absorber 1 Komponen

Q input ( kJ/jam )

Q output ( kJ/jam )

Q umpan gas

6.752.505,81

-

Q umpancair

500.209,18

-

Q Pelarutan

78,70

-

Q produk gas

-

6.053.360,76

Q produk cair

-

852.914,93

Q laten terserap

-

346.517,99

TOTAL

7.252.793,69

7.252.793,69

d. Neraca Panas di absorber 2(T-102) Tabel 2.17 Neraca Panas di Absorber 2 Komponen

Q input ( kJ/jam )

Q output ( kJ/jam )

Q umpan gas

6.053.360,76

-

Q umpancair

3.557.556,37

Q produk gas

-

5.974.533,19

Q produk cair

-

3.636.383,94

TOTAL

9.610.917,13

9.610.917,13




e. Neraca Panas di menara distilasi(T-201) Tabel 2.18 Neraca Panas Menara Distilasi Komponen

Q input ( kJ/jam )

Q output ( kJ/jam)

Q umpan

9.018.662,65

-

Q condensor

-

140.303.746,59

Q reboiler

141.007.965,60

-

Qdistilat

-

2.822.236,19

Qbottom

-

6.900.645,47

TOTAL

150.026.628,25

150.026.628,25

f. Neraca Panas di regenerator MEA (T-202) Tabel 2.19 Neraca Panas Regenerator Komponen

Q input ( kJ/jam )

Q output ( kJ/jam)

Q umpan

6.594.786,23

-

Q condensor

-

1.061.268,53

Q reboiler

1.036.315,82

-

Qdistilat

-

81.707,84

Qbottom

-

6.488.125,67

TOTAL

7.631.102,05

7.631.102,05

g. Neraca Panas di dekanter(FL-01) Tabel 2.20 Neraca Panas Dekanter Komponen

Q input ( kJ/jam )

Q output ( kJ/jam)

Q umpan

561741,62

-

Q fase berat

-

215199,61

Q fase ringan

-

346542,01

TOTAL

561741,62

561741,62




h. Neraca Panas di vaporizer(VP-01) Tabel 2.21 Neraca Panas Vaporizer

2.5.

Komponen

Q input ( kJ/jam )

Q output ( kJ/jam)

Q umpan

5429721,97

-

Q pemanas

25787651,31

-

Q uap keluar

-

6816733,65

Q cair keluar

-

3209353,95

Q penguapan

-

21191285,68

TOTAL

31217373,28

31217373,28

Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses

2.5.1. Lay Out Pabrik Lay out

pabrik merupakan suatu pengaturan atau penyusunan

peralatan proses dan fasilitas pabrik lainnya, sedemikian rupa sehingga pabrik dapat berfungsi dengan efektif, efisien, dan aman. Tata letak pabrik yang baik bertujuan agar : o

Mempermudah arus masuk dan keluar area pabrik.

o

Proses pengolahan bahan baku menjadi produk lebih efisien.

o

Mempermudah penanggulangan bahaya yang mungkin terjadi seperti kebakaran, ledakan dll.

o

Mencegah terjadinya polusi.

o

Memudahkan pemasangan, pemeliharaan, dan perbaikan.

o

Menekan biaya produksi serendah mungkin dengan hasil yang maksimum. commit to user




Untuk mencapai hasil yang optimal, maka hal –hal yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan tata letak pabrik adalah : o

Pabrik Vinyl Acetate Monomer ini merupakan pabrik baru sehingga dalam tata letak pabrik tidak dibatasi oleh bangunan yang ada.

o

Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa mendatang.

o

Faktor keamanan, terutama bahaya kebakaran sangat penting maka dalam merencanakan lay out selalu diusahakan untuk memisahkan sumber api dan panas dari sumber bahan baku yang mudah meledak. Unit

–

unit

yang

ada

dikelompokkan

agar

memudahkan

pengalokasian bahaya kebakaran yang mungkin terjadi. o

Sistem konstruksi yang direncanakan adalah out door untuk menekan biaya bangunan gedung, sedangkan jalannya proses dalam pabrik tidak dipengaruhi oleh perubahan musim.

o

Fasilitas untuk karyawan seperti masjid, kantin, parkir, dan sebagainya diletakkan strategis sehingga tidak mengganggu jalannya proses.

o

Lahan terbatas sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian pengaturan ruangan/lahan. Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberapa bagian utama,

yaitu (Vilbrandt, 1959) : 1. Daerah administrasi/perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendalian commit to user Bab II Deskripsi Proses



proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang dijual. 2. Daerah proses Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses berlangsung. 3. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk Merupakan daerah untuk tempat bahan baku dan produk. 4. Daerah gudang, bengkel dan garasi Merupakan daerah yang digunakan untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses. 5. Daerah utilitas Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung proses berlangsung dipusatkan.




Gambar 2-4 Lay out pabrik vinil asetat monomer 2.5.2. Layout Peralatan Proses Lay out peralatan proses adalah tempat dimana alat-alat yang digunakan dalam proses produksi. Tata letak peralatan proses pada prarancangan pabrik ini dapat dilihat pada Gambar 2.4. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out peralatan proses pada pabrik Vinyl Acetate Monomer, antara lain (Vilbrandt, 1959) : commit to user Bab II Deskripsi Proses



Aliran udara Aliran udara di dalam dan di sekitar peralatan proses perlu

diperhatikan kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan pekerja. 2.

Cahaya Penerangan sebuah pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat

prose yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan tambahan. 3.

Lalu lintas manusia Dalam perancangan lay out peralatan perlu diperhatikan agar pekerja

dapat mencapai seluruh alat proses dengan cepat dan mudah. Hal ini bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki. Keamanan pekerja selama menjalankan tugasnya juga diprioritaskan. 4.

Pertimbangan ekonomi Dalam menempatkan alat-alat proses diusahakan dapat menekan biaya

operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik. 5.

Jarak antar alat proses Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan operasi tinggi

sebaiknya dipisahkan dengan alat proses lainnya, sehingga apabila terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut maka kerusakan dapat diminimalkan.



Gambar 2.5 Layout peralatan proses





BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.1. Reaktor Tabel 3.1 Spesifikasi Reaktor Kode

R-01

Fungsi

Mereaksikan

Etilen,

asam

asetat

dan

oksigen, menghasilkan produk utama Vinyl acetate serta karbondioksida dan air sebagai produk samping. Tipe

Fixed Bed Multitube

Jumlah

1 buah

Kondisi operasi - Tekanan

10 atm

- Suhu umpan

150 oC

- Suhu produk

162 oC

- Pengendali panas (air)

T = 142,5 oC P = 387,69 kPa m = 22146,4 kg/jam

Spesifikasi tube - Jumlah

1476

- Panjang

4,76 m

- IDT

1,33 in

- ODT

1,5 in

- Susunan

Triangular dengan pitch 1 7/8 in

- Jumlah pass

1

- Material

Cast steel

Spesifikasi shell - IDs - Tebal

2,058 m commit to user 0,75 in

Bab III Spesifikasi Peralatan Proses 48



- Baffle space

0,515 m

- Jumlah pass

1

- Material

Stainless Steel SA 167 grade 3

Bentuk head

Torisperical dished head

Tebal head

1,25 in

Tinggi head

0,4006 m

Tinggi total reaktor

5,5612 m

Waktu tinggal

1,73 detik

Pipa reaktan

( masuk dan keluar sama )

IPS

26 in

OD

26 in

ID

25,25 in

SN

20

Pipa air

Masuk

Keluar

(sebagai pengendali panas)

IPS = 2,5 in

IPS = 22 in

OD = 2,88 in

OD = 22 in

ID = 2,323 in

ID = 21,25 in

SN = 80

SN = 20

3.2. Separator Tabel 3.2 Spesifikasi Separator Kode

FG-01

FG-01

Memisahkan fase uap dan

Memisahkan fase uap dan

cair dari condenser parsial

cair dari vaporizer

Tipe

Vertical drum

Vertical drum

Jumlah

1 buah

1 buah

Carbon Steel SA 285 grade

Carbon Steel SA 285

C

grade C

8,56 atm

8,09 atm

Fungsi

Material Kondisi operasi - Tekanan

commit to user Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun - Suhu

127


o

C

o

201

C

Dimensi shell/kolom - Diameter

1,85 m

1,07 m

- Tinggi

6,46 m

4,51 m

- Tebal

0,625 in

0,5 in

- Tipe



- Tinggi

0,3953 m

0,24 m

- Tebal

0,875 in

0,875 in

Tinggi total drum

7,2537 m

5,00 m

Dimensi head

3.3. Absorber Tabel 3.3 Spesifikasi Absorber Kode

T-101

T-102

Menyerap Fungsi

vinil

asetat Menyerap

dengan solvent asam asetat

dengan

gas

CO2

larutan

MEA

30% Tipe Material Jumlah

Packed tower

Packed tower

Carbon Steel SA 285

Carbon Steel SA 285

grade C

grade C

1 buah

1 buah

Non-isothermal Kondisi operasi - Tekanan - Suhu

8,56 atm Gas masuk

: 84 oC

Cairan masuk

: 60 oC

Gas keluar Cairan keluar

Isothermal 8,09 atm o

: 80,07 C

80,07 oC

: 64,10 oC

Kolom/shell - Diameter

1,85 m

1,86 m

- Tinggi

16,31 m

9,663 m commit to user

Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun - Tebal shell


0,625 in

0,75 in

- Tipe

Torisprerical dished

Torisprerical dished

- Tebal atas

1,25 in

1,00

in

- Tebal bawah

1,25 in

1,00

in

- Tinggi atas

15,93

in

15,72 in

- Tinggi bawah

15,93

in

15,72 in

Head

Packing - Tipe

Raschig ring 2 in

Raschig ring 2 in

- Material

Ceramic

Ceramic

Tinggi total

17,11 m

10,463 m

3.4. Menara Distilasi Tabel 3.4 Spesifikasi Menara Distilasi Kode

T-201

T-202

Fungsi

Memurnikan vinil asetat

Meregenerasi larutan MEA

Tipe

Plate to plate sieve tray Plate to plate sieve tray dengan condensor total dengan dan reboiler parsial

condensor

parsial dan

reboiler

parsial Jumlah

1 buah

1 buah

P = 1,48 atm

P = 1,2 atm

T = 113,5 oC

T = 124,17 oC

P = 1,2 atm

P = 1,17 atm

T = 98,4 oC

T = 69,52 oC

P = 1,59 atm

P = 1,35 atm

Kondisi operasi - Umpan

- Atas

- Bawah

o

T = 133 C Dimensi shell commit to user Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

T = 126,13 oC



- Diameter atas

2,87 m

0,55 m

- Diameter bawah

2,89 m

0,55 m

- Tebal

0,375 in

0,25 in

- Tinggi

23,565 m

11,61 m

Seksi atas

9,78 m

2,52 m

Seksi bawah

10,74 m

9,10 m

- tipe

Torispherical dished

Torispherical dished

- Tebal

0,375 in

0,3125 in

- Tinggi atas

0,57 m

0,194 m

- Tinggi bawah

0,57 m

0,198 m

Material

Carbon Steel SA 283

Carbon Steel SA 283

grade C

grade C

- Tipe

Sieve tray

Sieve tray

- Tebal plate

5 mm

5 mm

- Diameter hole

7 mm

5 mm

- Plate spacing

0,5 m

0,5 m

- Jumlah total plate

32 ( tanpa reboiler )

20 ( tanpa reboiler )

- Plate umpan masuk

22 ( dari bawah )

17 ( dari bawah )

Tinggi menara

26,613 m

12 m

- Bahan

Asbestos

Asbestos

- Tebal

0,163 m

0,036 m

Dimensi head

Spesifikasi plate

Isolasi

3.5. Decanter Tabel 3.5 Spesifikasi Decanter Kode

FL-01

Fungsi

Memurnikan vinil asetat

Tipe Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

Horizontal drum commit to user



Jumlah

1 buah

Material

Carbon Steel SA 283 grade C


1 atm

- Suhu

40

- Fase ringan

Vinil asetat

- Fase berat

Air dan asam asetat

o

C

Dimensi shell/kolom - Diameter

1,80 m

- Panjang

5,40 m

- Tebal

0,25 in

- Tinggi fase berat

0,44 m

- Tinggi fase ringan

0,96 m

Dimensi head - Tipe


- panjang

0,36 m

- Tebal

0,25 in

Panjang total drum

6,13 m

3.6. Vaporizer Tabel 3.6 Spesifikasi Vaporizer Kode

VP-01

Fungsi

Mengubah fase asam asetat menjadi gas

Tipe

shell and tube

Jumlah

1 buah

Kondisi operasi - Hot Fluid

210 – 160 oC

- Cold fluid

126,90 – 201,68 oC

Spesifikasi tube Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

Hot Fluid commit to user

Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun - Kapasitas

11836,60 kg/jam

- Fluida

Superheated steam

- Panjang

20 ft

- Jumlah

1330

- OD

3.7


0,75 in

- BWG

16

- Pitch

15/16 in

- passes

2

- Pressure drop

0,0001 psi

Spesifikasi shell

Cold Fluid

- Kapasitas

37942,73 kg/jam

- Fluida

Asam asetat

- IDs

39 in

- Baffle space

10,63 in

- passes

1

- Pressure drop

0,07 psi

Dirt factor

0,0011 hr.ft2.oF / Btu

Luas transfer panas

5201,90 ft2

Tangki Penyimpan Tabel 3.7 Spesifikasi Tangki penyimpan Kode

T - 01

T - 02

Fungsi

Menyimpan oksigen

Menyimpan etilen

selama 2 jam

selama 2 jam

Horizontal drum dengan


Elliptical dished Head

Elliptical dished Head

Tipe

Material

Jumlah

Carbon Steel SA 283 Carbon Steel SA 283 grade C

grade C

2 buah commit to user

2 buah


Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun Kondisi simpan

Gas

Kapasitas

350,77


Gas m3

354,46

m3


10 atm

10 atm

- Suhu

32 oC

32 oC

Dimensi - Diameter

4,132

m

4,146

m

- Panjang total

26,56

m

26,66

m

- Tebal silinder

1,125

in

1,125

in

- Tebal head

1,25

in

1,25

in

Kode

T-03

T-04

Fungsi

Menyimpan asam asetat

Menyimpan VAM selama

selama 30 hari

30 hari

Silinder vertikal dengan flat

Silinder vertikal dengan flat

bottom dan conical roof

bottom dan conical roof

Material

Plate Steel SA 240 grade C

Plate Steel SA 240 grade C

Jumlah

2 buah

2 buah

- Tekanan

1 atm

1 atm

- Suhu

32 oC

40 oC

Kapasitas

3.923,799 m3

6.485,08 m3

- Diameter

21,34 m

27,43 m

- Tinggi total

10,97 m

10,97 m

Tipe

Kondisi operasi

Dimensi

- Tebal silinder Course 1

1,063

in

1,250

in

Course 2

1,00

in

1,250

in

Course 3

0,875

in

1,063

in

Course 4

0,875

1,063

in


in commit to user


3.8


Course 5

0,750

in

0,875

in

Course 6

0,750

in

0,750

in

- Tebal head

0,375

in

0,375

in

- Tinggi head

2,373

m

3,381

m

- Tinggi total

13,346

m

14,354

m

Accumulator Tabel 3.8 Spesifikasi akumulator Kode

D - 01

D - 02

Fungsi

Menampung destilat

Menampung kondensat

menara distilasi ( T-201)

dari E-203


Vertical drum dengan

Torisperical dished

Torisperical dished

Head

Head

Tipe

Material

Carbon Steel SA 283 Carbon Steel SA 283 grade C

grade C

Jumlah

1 buah

1 buah

Waktu tinggal

5 menit

5 menit

Kapasitas

6,61

m3

0,509 m3


1,2 atm

1,17 atm

- Suhu

99,9 oC

70 oC

Dimensi - Diameter

1,39

m

0,528

m

- Panjang total

4,4

m

2,32

m

- Tebal silinder

0,1875

in

3/16

in

- Tebal head

0,25

in

3/16

in


Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun 3.9


Condensor Tabel 3.9 Spesifikasi kondensor Kode

E - 201

Fungsi

Mengembunkan sebagian condensable gas umpan separator

Tipe

Shell and tube Horizontal partial condensor

Jumlah

1 buah

Panjang kondensor

12 ft

Beban panas

16998057,75 kJ/jam

Kondisi operasi o

- Hot Fluid

150,4 - 127

- Cold fluid

35 -

Spesifikasi tube

Cold Fluid

- Kapasitas

271103,94 kg/jam

- Fluida

Air

- susunan

Triangular pitch

- ODT

0,75

- IDT

0,584 in

- Jumlah tube

420

- Tube pass

2

- Material

Cast Steel

- Pressure drop

0,96 psi

Spesifikasi shell

Hot Fluid

- Kapasitas

123722,53 kg/jam

- Fluida

Keluaran reaktor

- IDs

19 23,25

50

C

o

C

in

in

- Passes

1

- Material


- Pressure drop

1,36 psi

Dirt factor Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

0,004 hr.ft2.oF / Btu commit to user



ft2

Luas transfer panas

989,29

Kode

E – 202

Fungsi

Mengembunkan hasil atas menara distilasi (T-201)

Tipe

Shell and tube Horizontal condensor

Jumlah

2 buah

Panjang kondensor

16 ft

Beban panas

35075936,65 kJ/jam


103,72 - 98,41

C

o

- Cold fluid

35 -

Spesifikasi tube

Cold Fluid

- Kapasitas

559896,3 kg/jam

- Fluida

Air

- Susunan

Triangular pitch

- IDT

0,62 in

- ODT

0,75 in

- Jumlah tube

692

- Tube pass

2

- Material

Cast Steel

- Pressure drop

1,44 psi

Spesifikasi shell

Hot Fluid

- Kapasitas

27991,06 kg/jam

- Fluida

Hasil atas menara distilasi (T-201)

- IDs

19 29

50

o

C

in

- Passes

1

- Material


- Pressure drop

3,66 . 10-5 psi

Dirt factor


Luas transfer panas Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

2162,63 ft2 commit to user



Kode

E - 203

Fungsi

Mengembunkan hasil atas menara distilasi (T-202)

Tipe

Shell and tube Horizontal condensor

Jumlah

1 buah

Panjang kondensor

12 ft

Beban panas

1314648,57 kJ/jam


69,52

o

- Cold fluid

35 -

50

Spesifikasi tube

Cold Fluid

- Kapasitas

20967,48 kg/jam

- Fluida

Air

- Susunan

Triangular pitch

- IDT

0,62 in

- ODT

0,75 in

- Jumlah tube

114

- Tube pass

2

- Material

Cast Steel

- Pressure drop

0,43 psi

Spesifikasi shell

Hot Fluid

- Kapasitas

1823,23 kg/jam

- Fluida

Hasil atas menara distilasi (T-201)

- IDs

19 13,25

C o

C

in

- Passes

1

- Material


- Pressure drop

3,12. 10-5 psi

Dirt factor


Luas transfer panas

268,21 commit to user


ft2



Reboiler Tabel 3.10 Spesifikasi reboiler Kode

E-301

Fungsi

Menguapkan sebagian hasil bawah menara destilasi(T-201)

Tipe

Kettle Reboiler

Jumlah

2 buah

Panjang HE

12 ft

Beban panas

25103900,61 kJ/jam


210 – 160 oC

- Cold fluid

130,39 – 133,01 oC

Spesifikasi tube

Hot fluid

- Kapasitas

11517,31 kg/jam

- Fluida

Superheated steam

- Susunan

Triangular pitch

- IDT

0,62

in

- ODT

0,75

in

- Jumlah tube

822

- Tube pass

2

- Material

Cast Steel

- Pressure drop

0,01 psi

Spesifikasi shell

Cold fluid

- Kapasitas

56221,37 kg/jam

- Fluida

hasil bawah menara destilasi(T-201)

- IDs

19 31

in

- Passes

1

- Material


UD

138 Btu/ft2.oF .hr

Dirt factor


Luas transfer panas Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

2 1936,30 commit to user ft



Kode

E-302

Fungsi

Menguapkan sebagian hasil bawah Regenerator (T-202)

Tipe

Kettle Reboiler

Jumlah

1 buah

Panjang HE

12 ft

Beban panas

1036315,82 kJ/jam


142,5 oC

- Cold fluid

125,36 – 126,13oC

Spesifikasi tube

Hot fluid

- Kapasitas

485,48 kg/jam

- Fluida

Saturated steam

- Susunan

Triangular pitch

- ODT

0,75

- IDT

0,62 in

- Jumlah tube

in

98

- Tube pass

2

- Material

Cast Steel

- Pressure drop

0,0001 psi

Spesifikasi shell

Cold fluid

- Kapasitas

16372,39 kg/jam

- Fluida

hasil bawah menara destilasi(T-201)

- IDs

19 12

in

- Passes

1

- Material


UD

115 Btu/ft2.oF .hr

Dirt factor


Luas transfer panas

283,25 ft2 commit to user




3.11 Heat Exchanger Tabel 3.11 Spesifikasi heat exchanger Kode

E-101

Fungsi

Memanaskan umpan fresh etilen

Tipe

Double Pipe

Jumlah

1 buah

Beban Panas

443616,18 kJ/jam

Ukuran HE

2 ½ x 2 in

Kondisi operasi o

- Hot Fluid

142,5

C

- Cold fluid

25-54,8 oC

Spesifikasi Annulus

Hot Fluid

- Kapasitas

207,647 kg/jam

- Fluida

Saturated steam

- Pressure drop

3,8.10-8 psi

- Material


Spesifikasi inner pipe

cold Fluid

- Kapasitas

9261,49 kg/jam

- Fluida

Etilen

- Pressure drop

0,212 psi

- Material

Cast Steel

Dirt factor

0,00112 hr.ft2.oF / Btu

UD

123 Btu/ft2.oF .hr

Luas transfer panas

18,62 ft2

Kode

E-102

E-103

Fungsi

Memanaskan output

Mendinginkan umpan

kompresor (JC-01)

gas absorber 1(T-101)

Tipe

Shell and tube

Shell and tube

Jumlah

1 buah commit to user

1 buah




Panjang HE

12 ft

12 ft

Beban panas

15538272,83 kJ/jam

5362471,30 kJ/jam

- Hot Fluid

210 - 160 oC

127 - 84 oC

- Cold fluid

122,58 -

Spesifikasi tube

Hot Fluid

Cold Fluid

- Kapasitas

1243,99 kg/jam

85526,66 kg/jam

- Fluida

Superheated steam

Air

- Susunan

Triangular pitch

Triangular pitch

- OD

0,75 in

0,75 in

- ID

0,62 in

0,62 in

- Jumlah tube

160

224

- Tube pass

2

2

Kondisi operasi

- Material - Pressure drop

150

o

C

Cast Steel 2,2.10

-6

psi

35 - 50

o

C

Cast Steel 1,2 psi

Spesifikasi shell

Cold Fluid

Cold Fluid

- Kapasitas

123722,53 kg/jam

90273,505 kg/jam

- Fluida

Keluaran kompresor

Umpan gas T-101

- IDs

15,25 in

17,25 in

- Passes

1

1

- Material

Carbon Steel SA 283

Carbon Steel SA 283

grade C

grade C

- Pressure drop

0,14 psi

1,18 psi

Dirt factor



UD

140 Btu/ft2.oF .hr

90 Btu/ft2.oF .hr

Luas transfer panas

374,28

Kode

E-104

E-105

Fungsi

Mendinginkan umpan

Memanaskan umpan

ft2

526,0029

ft2

cair absorber 1(T-101) regenerator(T-202) Tipe

Shell and tube commit to user


Shell and tube



Jumlah

1 buah

1 buah

Panjang HE

10 ft

12 ft

Beban panas

1065799,57 kJ/jam

2958402,29 kJ/jam

- Hot Fluid

130,4 – 60 oC

142,5 oC

- Cold fluid

35 -

Spesifikasi tube

cold Fluid

Hot Fluid

- Kapasitas

16998,56 kg/jam

2182,61 kg/jam

- Fluida

Air

Saturated steam

- Susunan

Triangular pitch

Triangular pitch

- OD

0,75 in

0,75 in

- ID

0,62 in

0,62 in

- Jumlah tube

114

160

- Tube pass

2

2

Kondisi operasi

- Material

o

50

C

80 -

124

o

C

Cast Steel

Cast Steel

- Pressure drop

0,173 psi

0,002 psi

Spesifikasi shell

Hot Fluid

Cold Fluid

- Kapasitas

6469,404 kg/jam

18195 kg/jam

- Fluida

Umpan cair T-101

Umpan T-202

- IDs

19 13,25

in

19 15,25

in

- Passes

1

1

- Material

Carbon Steel SA 283

Carbon Steel SA 283

grade C - Pressure drop

6,6.10-5 psi 2 o

grade C 0,004 psi

Dirt factor

0,0036 hr.ft . F / Btu


UD

56 Btu/ft2.oF.hr

115 Btu/ft2.oF.hr

Luas transfer panas

222,2 ft2

372,58

Kode

E-106

E-107

Fungsi

Mendinginkan umpan

Mendinginkan umpan

decanter(FL-01) commit to user

cair absorber2 (T-102)


ft2



Tipe

Shell and tube

Shell and tube

Jumlah

1 buah

1 buah

Panjang HE

12 ft

12 ft

Beban panas

2369167,26 kJ/jam

2980871,16 kJ/jam

- Hot Fluid

100 – 40 oC

126 – 80 oC

- Cold fluid

35 -

Spesifikasi tube

cold Fluid

cold Fluid

- Kapasitas

37787,12 kg/jam

47542,25 kg/jam

- Fluida

Air

Air

- Susunan

Triangular pitch

Triangular pitch

- OD

0,75 in

0,75 in

- ID

0,62 in

0,62 in

- Jumlah tube

420

114

- Tube pass

2

2

Kondisi operasi

- Material - Pressure drop

o

50

C

35 -

Cast Steel

50

o

C

Cast Steel

0,089 psi

1,8606 psi

Spesifikasi shell

Hot Fluid

Hot Fluid

- Kapasitas

16176,99 kg/jam

16372,39 kg/jam

- Fluida

Umpan decanter

Umpan cair T-102

- IDs

19 19,25

in

19 13,25

in

- Passes

1

1

- Material

Carbon Steel SA 283

Carbon Steel SA 283

grade C

grade C

- Pressure drop

0,0268 psi

0,0068 psi

Dirt factor



UD

79 Btu/ft2.oF.hr

98 Btu/ft2.oF.hr

Luas transfer panas

981,053

ft2


267,28

ft2



3.12 Pompa Tabel 3.12 Spesifikasi pompa Kode

J – 01

J - 02

J - 03

Fungsi

Mengalirkan fresh

Mengalirkan

CH3COOH dari

menaikan tekanan umpan ke T-201

TT-01 ke VP-01

hasil bawah

dan Mengalirkan

T-201 ke VP-01 Tipe

Material

Single stage

Single stage

Single stage

centrifugal

centrifugal

centrifugal

Commercial steel

Commercial steel

Commercial steel

Kapasitas

46,16

gpm

Jumlah

2

2

Tenaga pompa

6,06 HP

10,1

HP

4

HP

Tenaga motor

7,25 HP

11,5

HP

5

HP

Head pompa

240,31

Kecepatan putar

3500 rpm

3500 rpm

3500 rpm

NPSH required

3,65 ft

6,97

ft

11,48 ft

NPSH available

41,51 ft

19,99 ft

70,48 ft

- IPS

2,5 in

4 in

5 in

- OD

2,875 in

4,5 in

5,568 in

- ID

2,469 in

4,17 in

5,047 in

- SN

40 ST

40 ST

40 ST

Kode

J – 04

J - 05

J - 06

Fungsi

Mengalirkan dan

Mengalirkan

Mengalirkan

menaikan tekanan

umpan cair ke

refluk ke T-201

ft

158,69

gpm

257,19

gpm

2

244,9

ft

48,453

ft

Pipa

umpan cair T-101 T-102 commit to user Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun Tipe

Material


Single stage

Single stage

Single stage

centrifugal

centrifugal

centrifugal

Commercial steel

Commercial steel

Commercial steel

Kapasitas

33,99

gpm

Jumlah

2

2

2

Tenaga pompa

1 HP

7,1 HP

6

HP

Tenaga motor

1,5

8,25

7

HP

Head pompa

59,06

Kecepatan putar

3500 rpm

3500 rpm

3500 rpm

NPSH required

2,98

ft

5,38 ft

11,22 ft

NPSH available

244,27 ft

55,0 ft

28,39 ft

- IPS

3 in

3 in

5 in

- OD

3,5 in

3,5 in

5,568 in

- ID

3,068 in

3,068 in

5,047 in

- SN

10 ST 40 s

40 ST

40 ST

Kode

J – 07

J - 08

J - 09

Fungsi

Mengalirkan output Mengalirkan VAM Mengalirkan

HP ft

82,43

gpm

248,57

HP

220,46

ft

gpm

75,48

ft

Pipa

D-01 ke FL-01

dari

FL-01

ke refluk ke T-201

tangki TT-04 Tipe

Material

Single stage

Single stage

Single stage

centrifugal

centrifugal

centrifugal

Commercial steel

Commercial steel

Commercial steel

Kapasitas

92,02

Jumlah

2

2

Tenaga pompa

0,47 HP

1,1

HP

0,15

HP

Tenaga motor

1 HP

1,5

HP

0,25

HP

Head pompa

17,22

4,45

ft


gpm

73,49

ft 33,45 commit to user

gpm

18,51

gpm

2

ft



Kecepatan putar

3500 rpm

3500 rpm

3500 rpm

NPSH required

5,79 ft

4,98 ft

1,99 ft

NPSH available

55,26 ft

60,75 ft

28,07 ft

- IPS

3 in

3 in

2 in

- OD

3,5 in

3,5 in

2,375 in

- ID

3,068 in

3,25 in

2,067 in

- SN

10 ST 40 s

40 ST

Kode

J-10

J - 11

Fungsi

Mengalirkan refluk

Mengalirkan VAM

ke VP-01

dari

Pipa

40 ST

FL-01

ke

tangki TT-04 Tipe

Single stage

Single stage

centrifugal

centrifugal

Material

Commercial steel

Commercial steel

Kapasitas

38,65 gpm

2

Jumlah

2

2

Tenaga pompa

0,15

Tenaga motor

1

Head pompa

10,37

Kecepatan putar

3500 rpm

3500 rpm

NPSH required

3,25 ft

0,42 ft

NPSH available

299 ft

3,38 ft

- IPS

0,25 in

0,25 in

- OD

0,405 in

0,405 in

- ID

0,269 in

0,269 in

HP HP ft

gpm

0,25

HP

0,25

HP

29

ft

Pipa

- SN

40 ST


40 ST



3.13 Kompresor Tabel 3.13 Spesifikasi Kompresor Kode

JC-01

Fungsi

Menaikan tekanan umpan reaktor

Tipe

Centrifugal single stage

Jumlah

1 buah

Material

Low Alloy SA - 353

Kondisi operasi - Tekanan masuk

8,09 atm

- Suhu masuk

112,15

- Tekanan keluar

10

- suhu keluar

129,26

Kerja

106,72 kJ/kmol

Power

121,26 hp

o

C

atm o

C



digilib.uns.ac.id 70

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1

Unit Pendukung Proses Unit pendukung proses atau sering disebut unit utilitas merupakan bagian

yang penting untuk menunjang berlangsungnya proses dalam suatu pabrik. Unit pendukung proses meliputi : unit pengadaan air, unit pengadaan steam, unit pengadaan udara tekan, unit pengadaan listrik, unit pengadaan bahan bakar. Unit pendukung proses yang terdapat dalam pabrik Vinyl Acetate Monomer adalah: 1.

Unit pengadaan air Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan air sebagai berikut :

2.

a.

Air pendingin

b.

Air umpan boiler

c.

Air konsumsi umum dan sanitasi

Unit pengadaan steam Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steam sebagai media pemanas di vaporizer, heater 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 kebutuhan umum yang lain.to user commit

Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 70



Unit pengadaan listrik Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk peralatan proses, keperluan pengolahan air, peralatan-peralatan elektronik atau listrik AC, maupun untuk penerangan. Lisrik di-supply dari PT Krakatau Daya Listrik(PT KDL) dan dari generator sebagai cadangan bila listrik dari PT KDL mengalami gangguan.

5.

Unit pengadaan bahan bakar Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan boiler dan generator.

4.1.1. Unit Pengadaan Air Air pendingin, air umpan boiler, air konsumsi umum dan sanitasi yang digunakan adalah air dari Sungai Brantas yang tidak jauh dari lokasi pabrik. 4.1.1.1 Air Pendingin Air pendingin yang digunakan adalah air waduk yang diperoleh dari waduk krenceng yang lokasinya tidak jauh dari lokasi pabrik. Alasan digunakannya air waduk sebagai media pendingin adalah karena faktor-faktor sebagai berikut : a.

Air waduk dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah.

b.

Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pengolahan air waduk sebagai

pendingin

adalah

partikel-partikel

besar/makroba

dan

partikel-partikel

kecil/mikroba waduk yang dapat menyebabkan fouling pada alat-alat proses.

commit to user Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium



Adapun persyaratan air yang akan digunakan sebagai pendingin adalah : •

Kekeruhan maksimal 3 ppm

•

Bukan air sadah

•

Bebas bakteri

•

Bebas mineral

4.1.1.2 Air Umpan Boiler Sumber air untuk keperluan ini adalah air waduk. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah: a. Kandungan yang dapat menyebabkan korosi Korosi yang terjadi di dalam boiler disebabkan karena air mengandung larutan - larutan asam dan gas - gas yang terlarut. b. Kandungan yang dapat menyebabkan kerak (scale forming) Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan dan suhu tinggi, yang biasanya berupa garam - garam karbonat dan silikat. c. Kandungan yang dapat menyebabkan pembusaan (foaming) Air yang diambil dari proses pemanasan bisa menyebabkan foaming pada boiler dan alat penukar panas karena adanya zat - zat organik, anorganik, dan zat - zat yang tidak larut dalam jumlah besar. Efek pembusaan terjadi pada alkalinitas tinggi. Tahapan pengolahan air agar dapat digunakan sebagai air umpan boiler meliputi:

commit to user

Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium



Kation Exchanger Kation exchanger berfungsi untuk mengikat ion-ion positif yang terlarut dalam air lunak. Alat ini berupa silinder tegak yang berisi tumpukan butirbutir resin penukar ion. Resin yang digunakan adalah jenis C-300 dengan notasi RH2. Adapun reaksi yang terjadi dalam kation exchanger adalah: 2NaCl + RH2 --------> RNa2 + 2 HCl CaCO3 + RH2 --------> RCa + H2CO3 BaCl2 + RH2 --------> RBa + 2 HCl Apabila resin sudah jenuh maka pencucian dilakukan dengan menggunakan larutan H2SO4 2%. Reaksi yang terjadi pada waktu regenerasi adalah: RNa2 + H2SO4 --------> RH2 + Na2SO4 RCa + H2SO4 --------> RH2 + CaSO4 RBa + H2SO4 --------> RH2 + BaSO4

2.

Anion Exchanger Alat ini hampir sama dengan kation exchanger namun memiliki fungsi yang berbeda yaitu mengikat ion-ion negatif yang ada dalam air lunak. Dan resin yang digunakan adalah jenis C - 500P dengan notasi R(OH)2. Reaksi yang terjadi di dalam anion exchanger adalah: R(OH)2 + 2 HCl --------> RCl2 + 2 H2O R(OH)2 + H2SO4 --------> RSO4 + 2 H2O R(OH)2 + H2CO3 --------> RCO3 + 2 H2O commit to user




Pencucian resin yang sudah jenuh digunakan larutan NaOH 4%. Reaksi yang terjadi saat regenerasi adalah: RCl2 + 2 NaOH --------> R(OH)2 + 2 NaCl RSO4 + 2 NaOH --------> R(OH)2 + 2 Na2SO4 RCO3 + 2 NaOH --------> R(OH)2 + 2 Na2CO3 3.

Deaerasi Merupakan proses penghilangan gas-gas terlarut, terutama oksigen dan karbon dioksida dengan cara pemanasan menggunakan steam. Oksigen terlarut dapat merusak baja.Gas–gas ini kemudian dibuang ke atmosfer.

4.

Tangki Umpan Boiler Unit ini berfungsi menampung air umpan boiler dengan waktu tinggal 24 jam. Ke dalam tangki ini ditambahkan bahan-bahan yang dapat mencegah korosi dan kerak, antara lain: a.

Hidrazin (N2H4) Zat ini berfungsi untuk menghilangkan sisa-sisa gas terlarut terutama gas oksigen sehingga dapat mencegah korosi pada boiler. Adapun reaksi yang terjadi adalah: N2H4(aq) + O2(g)

N2(g) + 2 H2O (l)

b. NaH2PO4 Zat ini berfungsi untuk mencegah timbulnya kerak. Reaksi yang terjadi adalah: commit to user Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun 2 NaH2PO4 + 4 NaOH + 3 CaCO3


Ca3(PO4)2 + 3 Na2CO3 + 4 H2O (Powell,1954)

4.1.1.3 Air konsumsi umum dan sanitasi Sumber air untuk keperluan konsumsi dan sanitasi juga berasal dari air waduk. 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 b. Tidak beracun Syarat bakteriologis : Tidak mengandung bakteri – bakteri, terutama bakteri yang pathogen. 4.1.1.4 Pengolahan Air Air yang digunakan adalah air waduk krenceng yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Untuk menghindari fouling yang terjadi pada alat-alat penukar panas maka perlu diadakan pengolahan air waduk. Pengolahan dilakukan secara fisis dan kimia. Pengolahan tersebut antara lain meliputi screening, pengendapan, commit to user Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium



penggumpalan, klorinasi, demineralisasi, dan deaerasi. Diagram alir dari pengolahan air waduk dapat dilihat pada gambar 4.1

Gambar 4.1 Diagram Alir Pengolahan Air waduk Keterangan : AE

: Anion Exchanger

BU

: Bak Utilitas

CL

: Clarifier

KE

: Kation Exchanger

PU

: Pompa Utilitas

TU

: Tangki Utilitas

FLO

: Tangki Flokulator




Air waduk dialirkan ke kolam penampungan dengan menggunakan pompa. Sebelum masuk pompa, air dilewatkan pada traveling screen untuk menyaring partikel dengan ukuran besar. Pencucian dilakukan secara kontinyu. Setelah dipompa kemudian dialirkan ke strainer yang mempunyai saringan stainless steel 0,4 mm dan mengalami pencucian balik secara periodik. Air kemudian dialirkan ke flokulator. Di dalam flokulator ditambahkan larutan tawas 5%, larutan kapur 5%. Dari flokulator air sungai kemudian dialirkan ke dalam clarifier untuk mengendapkan gumpalan partikel-partikel halus. Endapan kemudian dikeluarkan sebagai blowdown, melalui bagian bawah clarifier. Air kemudian dialirkan ke saringan pasir untuk menghilangkan partikel-partikel yang masih lolos di clarifier. Air waduk yang sudah bersih kemudian dialirkan ke bak penampung air bersih. Dari bak penampung air bersih sebagian dipompa ke kation exchanger yang berfungsi untuk menukar ion-ion positif/kation (Ca2+, Mg 2+, K+, Fe2+, Al3+) yang ada di air umpan. Alat ini sering disebut softener yang mengandung resin jenis hydrogen-zeolite dimana kation-kation dalam umpan akan ditukar dengan ion H+ yang ada pada resin. Akibat tertukarnya ion H+ dari kation-kation yang ada dalam air umpan, maka air keluaran kation exchanger mempunyai pH rendah (3,7) dan Free Acid Material (FMA) yaitu CaCO3 sekitar 12 ppm. FMA merupakan salah satu parameter untuk mengukur tingkat kejenuhan resin. Pada operasi normal FMA stabil sekitar 12 ppm, apabila FMA turun berarti resin telah jenuh sehingga perlu diregenerasi dengan H2SO4 dengan konsentrasi 4%. Air keluaran kation exchanger kemudian diumpankan ke anion exchanger. Anion exchanger berfungsi sebagai alat penukar anion-anion (HCO3 -, SO42-, Cl-, NO3+, dan CO3-) yang terdapat di dalam air umpan. Di dalam anion exchanger commit to user Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium



mengandung resin jenis Weakly Basic Anion Exchanger (WBAE) dimana anionanion dalam air umpan ditukar dengan ion OH- dari asam-asam yang terkandung di dalam umpan exchanger menjadi bebas dan berkaitan dengan OH- yang lepas dari resin yang mengakibatkan terjadinya netralisasi sehingga pH air keluar anion exchanger kembali normal dan ada penambahan konsentrasi OH- sehingga pH akan cenderung basa. Batasan yang diijinkan pH (8,8-9,1), kandungan Na+ = 0,082,5 ppm. Kandungan silika pada air keluaran anion exchanger merupakan titik tolak bahwa resin telah jenuh (12 ppm). Resin digenerasi menggunakan larutan NaOH 4%. Air keluaran cation dan anion exchanger ditampung dalam tangki air demineralisasi sebagai penyimpan sementara sebelum dipakai sebagai air pendingin dan sebelum diproses lebih lanjut di unit deaerator Air yang sudah diolah di unit demineralisasi masih mengandung sedikit gasgas terlarut terutama O2. Gas tersebut dihilangkan dari unit deaerator karena menyebabkan korosi. Pada deaerator kadarnya diturunkan sampai kurang dari 5 ppm. Proses pengurangan gas-gas dalam unit deaerator dilakukan secara mekanis dan kimiawi. Proses mekanis dilakukan dengan cara mengontakkan air umpan boiler dengan uap tekanan rendah, mengakibatkan sebagian besar gas terlarut dalam air umpan terlepas dan dikeluarkan ke atmosfer. Selanjutnya dilakukan proses kimiawi dengan penambahan bahan kimia hidrazin (N2H4).




4.1.1.5 Kebutuhan Air a.

Kebutuhan Air Pendingin Kebutuhan air pendingin dapat dilihat pada tabel 4.1. Tabel 4.1 Kebutuhan air pendingin No.

Alat

Kebutuhan ( kg/jam )

1

Condensor E-201

375021,11

2

Condensor E-202

1119792,54

3

Condensor E-202

20967,48

4

Cooler E-103

85526,66

5

Cooler E-104

17658,35

6

Cooler E-106

47542,25

7

Cooler E-107

36053,84

kebutuhan make up air pendingin = 48920,4 kg/jam b.

Kebutuhan Steam Kebutuhan steam dapat dilihat pada tabel 4.2. Tabel 4.2 Kebutuhan Air untuk Steam No.

Alat

Kebutuhan ( kg/jam )

1.

Heater E-101

207,01

2.

Heater E-102

1243,99

3.

Heater E-105

2182,61

4.

Reboiler E-301

23034,62

5

Reboiler E-302

485,48

6

Vaporizer

11841,12

Jumlah make up air yang digunakan adalah sebesar 7798,96 kg/jam commit to user Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium

Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun c.


Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi dapat dilihat pada tabel 4.3. Tabel 4.3 Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi No

Nama Unit

Kebutuhan ( L/hari)

1.

Perkantoran

12.000

2.

Laboratorium

1.600

3.

Kantin

6.000

4.

Hidran/Taman

9.000

5.

Poliklinik

2.000

Jumlah air

30600

Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi = 30600 kg/hari = 1275 kg/jam Jadi, total kebutuhan air waduk adalah 69593,24 kg/jam 4.1.2 Unit Pengadaan Steam Steam yang diproduksi pada pabrik Vinyl Acetate Monomer ini digunakan sebagai media pemanas heater, vaporizer dan reboiler. Untuk memenuhi kebutuhan steam digunakan 1 buah boiler. Steam yang dihasilkan dari boiler ini mempunyai suhu 210 oC dan tekanan 6,10 atm. Jumlah steam yang dibutuhkan sebesar 36119,72 kg/jam. Untuk menjaga kemungkinan kebocoran steam pada saat distribusi maka, jumlah steam dilebihkan sebanyak 10%. Jadi jumlah steam yang dibutuhkan adalah 39731,69 kg/jam. commit to user Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium



Perancangan boiler : Dirancang untuk memenuhi kebutuhan steam Steam yang dihasilkan :

T = 410 °F P= 89,67 psia

Untuk tekanan < 200 psia, digunakan boiler jenis fire tube boiler. Spesifikasi boiler yang dibutuhkan : Kode

: B-01

Fungsi

: Memenuhi kebutuhan steam

Jenis

: Fire tube boiler

Jumlah

: 1 buah

Heating surface : 29634,36 ft2 Rate of steam : 39731,69 kg/jam Tekanan steam: 89,67 psia (6,10 atm) Suhu steam

: 410 oF (210 oC)

Efisiensi

: 80 %

Bahan bakar

: Batubara

Heating value

: 6322 kkal/k (berau coal)

Kebutuhan bahan bakar : 5152,13 kg/jam 4.1.3

Unit Pengadaan Udara Tekan Kebutuhan udara tekan untuk prarancangan pabrik Vinyl Acetate Monomer

ini diperkirakan sebesar 100 m3/jam, tekanan 100 psi dan suhu 35oC. Alat untuk




menyediakan udara tekan berupa kompresor yang dilengkapi dengan dryer yang berisi silica gel untuk menyerap kandungan air sampai maksimal 84 ppm. Spesifikasi kompresor yang dibutuhkan : Kode

: KU-01

Fungsi

: Memenuhi kebutuhan udara tekan

Jenis

: Single Stage Reciprocating Compressor

Jumlah

: 1 buah

Kapasitas

: 100 m3/jam

Tekanan suction

: 14,7 psi (1 atm)

Tekanan discharge

: 100 psi (6,8 atm)

Suhu udara

: 35 oC

Efisiensi

: 80 %

Daya kompresor

: 11 HP

4.1.4 Unit Pengadaan Listrik Kebutuhan tenaga listrik di pabrik Vinyl Acetate Monomer ini dipenuhi oleh PT Krakatau Daya Listrik(PT.KDL) dan generator pabrik. Hal ini bertujuan agar pasokan tenaga listrik dapat berlangsung kontinyu meskipun ada gangguan pasokan dari PT KDL. Generator yang digunakan adalah generator arus bolakbalik dengan pertimbangan : a. Tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar b. Tegangan dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai kebutuhan Kebutuhan listrik di pabrik ini antara lain to terdiri commit userdari : Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium



1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas 2. Listrik untuk penerangan 3. Listrik untuk AC 4. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi 5. Listrik untuk alat-alat elektronik

Besarnya kebutuhan listrik masing – masing keperluan di atas dapat diperkirakan sebagai berikut : a.

Listrik untuk keperluan proses dan utilitas Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan keperluan pengolahan air

dapat dilihat pada tabel berikut Tabel 4.4

Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan utilitas

Nama Alat

Jumlah

HP

Total HP

J-01

1

7,25

7,25

J-02

1

11,5

11,5

J-03

1

5

5

J-04

1

5

5

J-05

1

8,25

8,25

J-06

1

7

7

J-07

1

1

1

J-08

1

1,5

1,5

J-09

1

0,25

0,25

J-10

1

1

1




JC-01

1

121,25

121,25

PWT-01

1

1,5

1,5

PWT-02

1

4

4

PWT-03

1

0,05

0,05

PWT-04

1

0,05

0,05

PWT-05

1

2,5

2,5

PWT-06

1

0,5

0,5

PWT-07

1

0,3

0,3

PWT-08

1

3

3

PWT-09

1

1

1

PWT-10

1

0,5

0,5

PU-01

1

10

10

FL

1

30

30

FN

5

28,36

141,79

KU-01

1

11

11

Jumlah

374,2

Jadi jumlah listrik yang dikonsumsi untuk keperluan proses dan utilitas sebesar 374,2 HP. Diperkirakan kebutuhan listrik untuk alat yang tidak terdiskripsikan sebesar ± 20 % dari total kebutuhan. Maka total kebutuhan listrik adalah 449,04 HP atau sebesar 669,7 kW.

b.

Listrik untuk penerangan Untuk menentukan besarnya tenaga listrik digunakan persamaan:

L = a.F/U.D

commit to user




dengan : L

: Lumen per outlet

a

: Luas area, ft2

F

: foot candle yang diperlukan (tabel 13 Perry 6th ed)

U

: Koefisien utilitas (tabel 16 Perry 6th ed)

D

: Efisiensi lampu (tabel 16 Perry 6th ed)

Tabel 4.5 Jumlah Lumen berdasarkan luas bangunan Luas, m2

Luas, ft2

F

U

D

F/U.D

50

538,18

20

0,42

0,75

63,49

1.000

10.763,65

10

0,49

0,75

27,21

Musholla

300

3.229,09

20

0,55

0,75

48,48

Kantin

300

3.229,09

20

0,51

0,75

52,29

Kantor

3.000

32.290,95

35

0,6

0,75

77,78

Poliklinik

400

4.305,46

20

0,56

0,75

47,62

Ruang kontrol

400

4.305,46

40

0,56

0,75

95,24

Laboratorium

400

4.305,46

40

0,56

0,75

95,24

Proses

15.000

161454,73

30

0,59

0,75

67,80

Utilitas

4.000

43054,59

10

0,59

0,75

22,60

Ruang generator

400

4305,46

10

0,51

0,75

26,14

Bengkel

1000

10763,65

40

0,51

0,75

104,58

Garasi

600

6458,19

10

0,51

0,75

26,14

Gudang

400

4.305,46

10

0,51

0,75

26,14

Pemadam

250

2.690,91

20

0,51

0,75

52,29

Tangki bahan baku

7.500

91491,01

10

0,51

0,75

26,14

Tangki produk

5.000

53818,24

10

0,51

0,75

26,14

Jalan dan taman

5.000 43054,59 commit to user

5

0,55

0,75

12,12

Bangunan Pos keamanan Parkir


Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun Area perluasan

15.000

161454,73

Jumlah

60.000

645818,9

5


0,57

0,75

11,70

Jumlah lumen : •

untuk penerangan dalam ruangan

= 21.285.965,83 lumen

•

untuk penerangan bagian luar ruangan = 2.540.701,75 lumen Untuk semua area dalam bangunan direncanakan menggunakan lampu

fluorescent 40 Watt dimana satu buah lampu instant starting daylight 40 W mempunyai 1.920 lumen (Tabel 18 Perry 6th ed.). Jadi jumlah lampu dalam ruangan

= 21.285.965,83 / 1.920 = 11086 buah

Untuk penerangan bagian luar ruangan digunakan lampu mercury 100 Watt, dimana lumen output tiap lampu adalah 3.000 lumen (Perry 6th ed.).

Jadi jumlah lampu luar ruangan= 2.540.701,75 / 3.000 = 847 buah Total daya penerangan = ( 40 W x 11086 + 100 W x 847 ) = 528.147,68 W = 528,15 kW c.

Listrik untuk AC Diperkirakan menggunakan tenaga listrik sebesar 20.000 Watt atau 20 kW


Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun d.


Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi Diperkirakan menggunakan tenaga listrik sebesar 10.000 Watt atau 10 kW. Tabel 4.6 Total kebutuhan listrik pabrik No.

Kebutuhan Listrik

Tenaga listrik, kW

1.

Listrik untuk keperluan proses dan utilitas

669,7

2.

Listrik untuk keperluan penerangan

528,15

3.

Listrik untuk AC

20

4.

Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi

10

TOTAL

1227,84

Generator yang digunakan sebagai cadangan sumber listrik mempunyai efisiensi 80%, sehingga generator yang disiapkan harus mempunyai output sebesar 1534,8 kW. Dipilih menggunakan generator dengan daya 1550 kW, sehingga masih tersedia cadangan daya sebesar 15,2 kW. Spesifikasi generator yang diperlukan : Jenis

: AC generator

Jumlah

: 1 buah

Kapasitas / Tegangan

: 1550 kW ; 220/360 Volt

Efisiensi

: 80 %

Bahan bakar

: IDO




4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar Unit pengadaan bahan bakar mempunyai tugas untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar boiler dan generator. Jenis bahan bakar yang digunakan adalah batubara untuk boiler dan IDO (Industrial Diesel Oil) untuk generator. IDO diperoleh dari Pertamina dan distributornya. Pemilihan IDO sebagai bahan bakar didasarkan pada alasan : 1. Mudah didapat 2. Lebih ekonomis 3. Mudah dalam penyimpanan Bahan bakar batubara yang digunakan mempunyai spesifikasi sebagai berikut : Heating Value

: 11371,89 Btu/lb

Efisiensi bahan bakar

: 80%

Bahan bakar solar yang digunakan mempunyai spesifikasi sebagai berikut : Specific gravity

: 0,8124

Heating Value

: 16.779 Btu/lb

Efisiensi bahan bakar

: 80%

Densitas

: 50,5664 lb/ft3

a. Kebutuhan bahan bakar untuk boiler Kebutuhan bahan bakar

= 5152,13 kg/jam batubara

b. Kebutuhan bahan bakar untuk generator Kapasitas generator

= 1550 kW = 5.288.834,84 Btu/jam

Kebutuhan bahan bakar

= 220,64 L/jam commit to user




Laboratorium Laboratorium memiliki peranan sangat besar di dalam suatu pabrik untuk

memperoleh data – data yang diperlukan. Data – data tersebut digunakan untuk evaluasi unit-unit yang ada, menentukan tingkat efisiensi, dan untuk pengendalian mutu. Pengendalian mutu atau pengawasan mutu di dalam suatu pabrik pada hakekatnya dilakukan dengan tujuan mengendalikan mutu produk yang dihasilkan agar sesuai dengan standar yang ditentukan. Pengendalian mutu dilakukan mulai bahan baku, saat proses berlangsung, dan juga pada hasil atau produk. Pengendalian rutin dilakukan untuk menjaga agar kualitas dari bahan baku dan produk yang dihasilkan sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan. Dengan pemeriksaan secara rutin juga dapat diketahui apakah proses berjalan normal atau menyimpang. Jika diketahui analisa produk tidak sesuai dengan yang diharapkan maka dengan mudah dapat diketahui atau diatasi. Laboratorium berada di bawah bidang teknik dan perekayasaan yang mempunyai tugas pokok antara lain : a.

Sebagai pengontrol kualitas bahan baku dan pengontrol kualitas produk

b.

Sebagai pengontrol terhadap proses produksi

c.

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.




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 3 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 reagent kimia untuk analisa laboratorium

b.

Melakukan analisa bahan pembuangan penyebab polusi

c.

Melakukan penelitian atau percobaan untuk membantu kelancaran produksi

Dalam menjalankan tugasnya, bagian laboratorium dibagi menjadi : 1.

Laboratorium fisik

2.

Laboratorium analitik

3.

Laboratorium penelitian dan pengembangan

4.2.1 Laboratorium Fisik Bagian ini bertugas mengadakan pemeriksaan atau pengamatan terhadap sifat – sifat bahan baku dan produk. Pengamatan yang dilakukan meliputi specific gravity, viskositas, dan kandungan air. commit to user Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium



4.2.2 Laboratorium Analitik Bagian ini mengadakan pemeriksaan terhadap bahan baku dan produk mengenai sifat – sifat kimianya. Analisa yang dilakukan, yaitu : •

Analisa komposisi bahan baku

•

Analisa komposisi produk utama

•

Analisa komposisi produk samping

4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan Bagian ini bertujuan untuk mengadakan penelitian, misalnya : •

diversifikasi produk

•

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. Hidrometer, untuk mengukur specific gravity. 2. Viscometer, untuk mengukur viskositas cairan. 3. X-Ray Defragtometer (XRD), alat yang diguanakan untuk analisa kuantitatif untuk material padat. 4. Gas Liquid Chromathogarphy, alat yang digunakan untuk analisa konsentrasi material cair.

commit to user




5. Water content tester, untuk menganalisa kadar air.

4.2.4 Analisa Air Air yang dianalisis antara lain: 1. Air baku 2. Air pendingin 3. Air demineralisasi 4. Air umpan boiler 5. Air limbah Parameter yang diuji antara lain warna, pH, kandungan Klorin, tingkat kekeruhan, total kesadahan, jumlah padatan, total alkalinitas, sulfat, silika, dan konduktivitas air. Alat-alat yang digunakan dalam laboratorium analisa air ini antara lain: 1.

pH meter, digunakan untuk mengetahui tingkat keasaman/kebasaan air.

2.

Spektrofotometer, digunakan untuk mengetahui konsentrasi suatu senyawa terlarut dalam air.

3.

Spectroscopy, digunakan untuk mengetahui kadar silika, sulfat, hidrazin, turbiditas, kadar fosfat, dan kadar sulfat.

4.

Peralatan titrasi, untuk mengetahui jumlah kandungan klorida, kesadahan dan alkalinitas.

5.

Conductivity meter, untuk mengetahui konduktivitas suatu zat yang terlarut dalam air.




Air umpan boiler yang dihasilkan unit demineralisasi juga diuji oleh laboratorium ini. Parameter yang diuji antara lain pH, konduktivitas dan kandungan silikat (SiO2), kandungan Mg2+, Ca2+. 4.3 Unit Pengolahan Limbah Limbah yang dihasilkan dari pabrik Vinyl Acetate Monomer dapat diklasifikasi : 1. Pengolahan bahan buangan cair Pengolahan limbah ini didasarkan pada jenis buangannya : a. Pengolahan air buangan sanitasi Air buangan sanitasi yang berasal dari seluruh toilet di kawasan pabrik dikumpulkan dan diolah dalam unit stabilisasi. Campuran yang berupa padatan dan cairan terlebih dahulu dipecah bahan-bahan organiknya dengan menggunakan lumpur aktif dan sistem aerasi yang terdiri dari bak bersistem overflow dan desinfektan klorin ditambahkan untuk membunuh mikroorganisme yang menimbulkan penyakit. Air yang telah diolah dan memenuhi syarat pembuangan dialirkan ke kolam penampungan. b. Pengolahan air buangan proses Air yang berasal dari proses yaitu campuran dari air, VAM dan asam asetat. Kadar maksimum VAM yang boleh dibuang di lingkungan adalah 1 kg/ton atau 0,001% berat VAM dalam air. c. Pengolahan limbah minyak dari pompa Limbah cair yang mengandung minyak-minyak berasal dari buangan pelumas pada pompa, dan alat-alat lainnya. Pemisahan dilakukan commitjenisnya. to user Minyak dialirkan ke tungku berdasarkan perbedaan berat Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium



pembakaran, sedangkan air di bagian bawah dialirkan ke penampungan akhir, kemudian di buang. 2. Pengolahan bahan buangan padatan Limbah padat yang dihasilkan berasal dari limbah domestic dan kebutuhan pendukung proses. Limbah domestik berupa sampah – sampah dari keperluan sehari – hari seperti kertas dan plastik, sampah tersebut ditampung di dalam bak penampungan dan selanjutnya dikirim ke Tempat Pembuangan Akhir (TPA). Limbah yang berasal dari IPAL dan kebutuhan pendukung proses diurug didalam tanah yang dindingnya dilapisi dengan clay (tanah liat) agar bila limbah yang dipendam termasuk berbahaya tidak menyebar ke lingkungan sekitarnya. 3.

Pengolahan limbah gas Limbah gas yang berasal dari alat – alat produksi berupa CO2 dan O2

dibuang ke udara melalui stack yang mempunyai tinggi minimal 1 kali tinggi bangunan,


perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun


BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN

5.1 Bentuk Perusahaan Bentuk perusahaan yang direncanakan pada pra-rancangan pabrik Vinyl Acetate Monomer ini adalah Perseroan Terbatas (PT). PT merupakan bentuk perusahaan yang mendapatkan modalnya dari penjualan saham, tiap sekutu turut mengambil bagian sebanyak satu saham atau lebih. Saham adalah surat berharga yang dikeluarkan dari perusahaan atau PT tersebut dan orang yang memiliki saham berarti telah menyetorkan modal ke perusahaan, yang berarti pula ikut memiliki perusahaan. Dalam PT, pemegang saham hanya bertanggung jawab menyetor penuh jumlah yang disebutkan dalam tiap saham. Pabrik yang akan didirikan, direncanakan mempunyai : Bentuk

: Perseroan Terbatas (PT)

Lapangan Usaha

: Industri Vinyl Acetate Monomer

Lokasi Perusahaan

: KIEC, Cilegon, Banten

Alasan dipilihnya bentuk perusahaan ini didasarkan atas beberapa faktor yaitu : 1. Mudah mendapatkan modal dengan cara menjual saham di pasar modal atau perjanjian tertutup dan meminta pinjaman dari pihak yang berkepentingan seperti badan usaha atau perseorangan.

commit to user Bab V Manajemen Perusahaan 95

perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun 2. Tanggung

jawab pemegang saham


bersifat

terbatas,

artinya

kelancaran produksi hanya akan ditangani oleh direksi beserta karyawan sehingga gangguan dari luar dapat dibatasi. 3. Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin karena tidak terpengaruh dengan berhentinya pemegang saham, direksi berserta stafnya, dan karyawan perusahaan. 4. Mudah mendapat kredit bank dengan jaminan perusahaan. 5. 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. 6. Efisiensi dari manajemen, para pemegang saham dapat memilih orang yang ahli sebagai dewan komisaris dan direktur utama yang cukup cakap dan berpengalaman. 7. Lapangan usaha lebih luas, suatu PT dapat menarik modal yang sangat besar dari masyarakat, sehingga dengan modal ini PT dapat memperluas usahanya. 8. Merupakan bidang usaha yang memiliki kekayaan tersendiri yang terpisah dari kekayaan pribadi 9. Mudah bergerak di pasar modal (Widjaja, 2003)

commit to user Bab V Manajemen Perusahaan



5.2 Struktur Organisasi Struktur

organisasi

dapatmenunjang berhubungandengan

merupakan

kelangsungan

dan

komunikasi

yang

salah

satu

kemajuan terjadi

faktor

penting

perusahaan,

dalam

perusahaan

yang karena demi

tercapainyakerjasama yang baik antar karyawan. Struktur organisasi terdiri dari 3 macam yaitu : 1.

Line System Sistem ini digunakan pada perusahaan kecil dimana pemilik perusahaan sebagai pemegang komando tertinggi dan memberi perintah secara langsung kepada bawahannya.

2.

Line and Staff System Sistem ini digunakan pada sebagian besar perusahaan.Garis wewenang lebih sederhana, praktis dan tegas. Seorang karyawan hanya akan bertanggung jawab pada seorang atasan saja. 3.

Functional System Sistem ini menempatkan setiap karyawan pada bidangnya masing – masing sesuai keahlian. Wewenang karyawan terbatas pada bidang keahliannya. Biasanya struktur ini digunakan pada perusahaan besar dan kompleks.

Untuk mendapatkan sistem organisasi yang baik maka perlu diperhatikan azas-azas, antara lain: pendelegasianwewenang, perumusan tujuan perusahaan dengan jelas, pembagian tugas kerja yang jelas, kesatuan commit to user Bab V Manajemen Perusahaan



perintah dan tanggung jawab, sistem kontrol atas kerja yang telah dilaksanakan, dan organisasi perusahaan yang fleksibel. (Widjaja, 2003) Dengan berpedoman terhadap azas-azas tersebut, maka dipilih organisasi kerja berdasarkan sistem line and staff. Pada sistem ini, garis wewenang lebih sederhana, praktis dan tegas. Untuk kelancaran produksi, perlu dibentuk staf ahli yang terdiri dari orang-orang yang ahli di bidangnya. Bantuan pikiran dan nasehat akan diberikan oleh staf ahli kepada tingkat pengawas demi tercapainya tujuan perusahaan. Menurut Djoko (2003), ada 2 kelompok orang yang berpengaruh dalam menjalankan organisasi kerja berdasarkan sistem garis dan staff ini, yaitu: 1. Sebagai garis atau lini, yaitu orang-orang yang melaksanakan tugas pokok organisasi untuk mencapai tujuan. 2. Sebagai staff, yaitu orang-orang yang melakukan tugas sesuai dengan keahliannya, dalam hal ini berfungsi untuk memberi saran kepada unit operasional. Struktur organisasi pabrik Sabun disajikan pada Gambar 5.1 berikut:



Gambar 5.1

Bab V Manajemen Perusahaan

99

Struktur Organisasi Pabrik Vinyl Acetate Monomer



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: 1. Mengangkat dan memberhentikan Dewan Komisaris 2. Mengangkat dan memberhentikan Direktur 3. Mengesahkan hasil-hasil usaha serta neraca perhitungan untung rugi tahunan dari perusahaan. (Widjaja, 2003) 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 : 1. Menilai dan menyetujui rencana direksi tentang kebijakan umum, target perusahaan, alokasi sumber - sumber dana dan pengarahan pemasaran 2. Mengawasi tugas - tugas direksi 3. Membantu direksi dalam tugas - tugas penting (Widjaja, 2003)




5.3.3 Dewan Direksi Direksi Utama merupakan pimpinan tertinggi dalam perusahaan dan bertanggung jawab sepenuhnya terhadap maju mundurnya perusahaan. Direktur utama bertanggung jawab kepada dewan komisaris atas segala tindakan dan kebijakan yang telah diambil sebagai pimpinan perusahaan. Direktur utama membawahi direktur produksi dan direktur keuangan-umum. Tugas direktur umum antara lain : 1. Melaksanakan

kebijakan

perusahaan

dan

mempertanggung

jawabkan

pekerjaannya secara berkala atau pada masa akhir pekerjaannya pada pemegang saham. 2. Menjaga kestabilan organisasi perusahaan dan membuat kelangsungan hubungan yang baik antara pemilik saham, pimpinan, karyawan, dan konsumen. 3. Mengangkat dan memberhentikan kepala bagian dengan persetujuan rapat pemegang saham. 4. Mengkoordinir kerja sama antara bagian produksi (direktur produksi) dan bagian keuangan dan umum (direktur keuangan dan umum). Tugas dari direktur komersil antara lain: 1. Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang keuangan perusahaan dan pemasaran produk. 2. Mengkoordinir, mengatur, dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepalakepala bagian yang menjadi bawahannya.




Tugas direktur teknik dan produksi antara lain: 1. Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang teknik dan kelangsungan proses produksi. 2. Mengkoordinir, mengatur, serta mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepalakepala bagian yang menjadi bawahannya. Tugas direktur SDM dan umum antara lain: 1. Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang personalia, relasi perusahaan, dan pelayanan umum. 2. Mengkoordinir, mengatur, serta mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepalakepala bagian yang menjadi bawahannya. (Djoko, 2003)

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 keahlian masing - masing. Tugas dan wewenang staf ahli meliputi : 1. Mengadakan evaluasi bidang teknik dan ekonomi perusahaan. 2. Memberi masukan - masukan dalam perencanaan dan pengembangan perusahaan. 3. Memberi saran - saran dalam bidang hukum. commit to user Bab V Manajemen Perusahaan



5.3.5 Penelitian dan Pengembangan (Litbang) Litbang terdiri dari tenaga-tenaga ahli sebagai pembantu direksi dan bertanggung jawab kepada direksi dalam hal pengembangan dan rekayasa produk. Tugas dan wewenangnya meliputi : 1. Memperbaiki mutu produksi 2. Memperbaiki dan melakukan inovasi terhadap proses produksi 3. Meningkatkan efisiensi perusahaan di berbagai bidang

5.3.6 Kepala Bagian Secara umum tugas kepala bagian adalah mengkoordinir, mengatur, dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan dalam lingkungan bagiannya sesuai dengan garis wewenang yang diberikan oleh pimpinan perusahaan. Kepala bagian dapat juga bertindak sebagai staf direktur. Kepala bagian bertanggung jawab kepada direktur utama. (Zamani, 1998) Kepala bagian terdiri dari: 1. Kepala Bagian Keuangan Kepala bagian keuangan bertanggung jawab kepada direktur komersil dalam bidang keuangan perusahaan,Kabag Keuangan membawahi dua Kepala Seksi (Kasi), yaitu Kepala Seksi Akuntansi dan Kepala Seksi Administrasi. Tugas Kasi Akuntansi adalah: a. Mencatat utang piutang perusahaan. b. Mengatur administrasi kantor dan pembukuan. c. Mengaudit masalah perpajakan. commit to user Bab V Manajemen Perusahaan



Tugas Kasi administrasi antara lain: a. Menghitung penggunaan uang perusahaan, mengamankan uang, dan membuat ramalan tentang keuangan masa depan. b. Mengadakan perhitungan tentang gaji dan insentif karyawan. 2. Kepala Bagian Pemasaran Kepala bagian pemasaranbertanggung jawab kepada direktur komersil dalam bidang pemasaran produk dan pembelian alat dan bahan yang diperlukan untuk proses produksi,Kabag Pemasaran membawahi dua Kepala Seksi (Kasi), yaitu Kepala Seksi Penjualan dan Kepala Seksi Pembelian. Tugas Kasi penjualan, antara lain: a. Merencanakan strategi penjualan hasil produksi. b. Mengatur distribusi hasil produksi. Tugas Kasi Pembelian, antara lain: a. Melaksanakan pembelian

barang

dan peralatan

yang dibutuhkan

perusahaan dalam kaitannya dengan proses produksi. b. Mengetahui pasar dan mutu bahan baku serta mengatur keluar masuknya bahan dan alat dari gudang. 3. Kepala Bagian Produksi Bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang mutu dan kelancaran produksi serta mengkoordinir kepala-kepala seksi yang menjadi bawahannya.Kepala bagian produksi membawahi Kepala Seksi Proses, Kepala SeksiPengendalian, dan Kepala SeksiLaboratorium.




Tugas KasiProses adalah mengawasi jalannya proses produksi dan bertanggung jawab terhadap kelancaran proses. Tugas Kasi Pengendalian adalah mengendalikan laju produksi pabrik sesuai dengan kebutuhan pasardan bertanggungjawab terhadap kuantitas hasil produksi, serta jumlah pemakaian bahan baku dan bahan penunjang lainnya. Tugas seksi laboratorium, antara lain: a. Mengawasi dan menganalisa mutu bahan baku dan bahan pembantu. b. Mengawasi dan menganalisa mutu produksi. c. Mengawasi hal-hal yang berhubungan dengan buangan pabrik. d. Membuat laporan berkala kepada Kepala Bagian Produksi. 4. Kepala Bagian Teknik Bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang peralatan dan utilitas. Kabag Teknik membawahi Kepala Seksi Pemeliharaan, Kepala Seksi Utilitas, dan Kepala Seksi K3 & Lingkungan. Tugas KasiPemeliharaan, antara lain: a. Melaksanakan pemeliharaan fasilitas gedung dan peralatan pabrik. b. Memperbaiki kerusakan peralatan pabrik. Tugas Kasi Utilitas, antara lain melaksanakan dan mengatur sarana utilitas untuk memenuhi kebutuhan proses, air, steam, udara tekan dan tenaga listrik. Tugas KasiK3 & Lingkungan antara lain: a. Mengatur, menyediakan, dan mengawasi hal-hal yang berhubungan dengan keselamatan kerja. b. Melindungi pabrik dari resiko kecelakaan kerja. commit to user Bab V Manajemen Perusahaan



5. Kepala Bagian Sumber Daya Manusia Bertanggung jawab kepada direktur SDM & Umum dalam bidang personalia dan pendidikan.Kabag SDM membawahi Kepala Seksi personalia dan KepalaSeksi Pendidikan & Pelatihan. Tugas Kasi Personalia antara lain: a. Menciptakan suasana kerja yang baik antara pekerja, pekerjaan, dan lingkungannya supaya tidak terjadi pemborosan waktu dan biaya. b. Mengusahakan disiplin kerja yang tinggi dalam menciptakan kondisi kerja yang tenang dan dinamis. c. Melaksanakan hal-hal yang berhubungan dengan kesejahteraan karyawan. Tugas Kasi Pendidikan & Pelatihan adalah mendidik dan melatih karyawan baru (on the job training) ataupun mahasiswa kerja praktek tentang perusahaan. 6. Kepala Bagian Umum Bertanggung jawab kepada direktur SDM & umum dalam bidang hubungan masyarakat, dan pelayanan umum.KabagUmum membawahi Kepala Seksi Humas dan Kepala Seksi Pelayanan Umum. Kasi Humas bertugas mengatur hubungan antara perusahaan dengan masyarakat di luar lingkungan perusahaan, serta menjalin relasi atau kerja sama dengan instansi lain. Kasi Pelayanan Umum dan keamanan bertugas menjaga keamanan dan kebersihan pabrik, serta memberikan pelayanan umum kepada pegawai. . commit to user Bab V Manajemen Perusahaan



5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan Pabrik ini direncakan beroperasi 330 hari dalam satu tahun dan proses produksi berlangsung 24 jam per hari. Sisa hari yang bukan hari libur digunakan untuk perawatan, perbaikan, dan shutdown. Sedangkan pembagian jam kerja karyawan digolongkan dalam dua golongan yaitu karyawan shift dan non shift 5.4.1 Karyawan non shift Karyawan non shift adalah karyawan yang tidak menangani proses produksi secara langsung. Yang termasuk karyawan harian adalah direktur, staf ahli, kepala bagian, kepala seksi serta karyawan yang berada di kantor. Karyawan harian dalam satu minggu akan bekerja selama 5 hari dengan pembagian kerja sebagai berikut : Jam kerja : 

Hari Senin – Kamis

: Jam 08.00 – 17.00



Hari Jum’at

: Jam 08.00 – 17.30

Jam Istirahat : 

Hari Senin – Kamis

: Jam 12.00 – 13.00



Hari Jum’at

: Jam 11.30 – 13.00

5.4.2 Karyawan Shift / Ploog Karyawan shift adalah karyawan yang secara langsung menangani proses produksi atau mengatur bagian - bagian tertentu dari pabrik yang mempunyai hubungan dengan masalah keamanan dan kelancaran produksi. Yang termasuk karyawan shift ini adalah operator produksi, sebagian dari bagian teknik, bagian gedung dan bagian - bagian yang harus selalu siaga untuk menjaga keselamatan commit to user serta keamanan pabrik. Bab V Manajemen Perusahaan



Para karyawan shift akan bekerja secara bergantian selama 24 jam sebagai berikut : Shift Pagi ( Day shift )

: Jam 07.00 – 15.00

Shift Sore ( Swing shift )

: Jam 15.00 – 23.00

Shift Malam ( Night shift )

: Jam 23.00 – 07.00

Untuk karyawan shift ini dibagi menjadi 4 regu (A / B / C / D) dimana tiga regu bekerja dan satu regu istirahat serta dikenakan secara bergantian. Untuk hari libur atau hari besar yang ditetapkan pemerintah, regu yang bertugas tetap harus masuk. Tabel 5.1

Jadwal Pembagian Kelompok Shift

Shift

Senin

Selasa

Rabu

Pagi

D

D

A

A

Siang

C

C

D

Malam

B

B

Libur

A

Shift

Kamis Jumat

Sabtu

Minggu

B

B

C

D

A

A

B

C

C

D

D

A

A

B

B

C

C

D

Senin

Selasa

Rabu

Sabtu

Minggu

Pagi

C

C

D

D

A

A

B

Siang

B

B

C

C

D

D

A

Malam

A

A

B

B

C

C

D

Libur

D

D

A

A

B

B

C

Kamis Jumat




Shift

Senin

Selasa

Rabu

Kamis

Pagi

B

B

C

C

D

D

A

Siang

A

A

B

B

C

C

D

Malam

D

D

A

A

B

B

C

Libur

C

C

D

D

A

A

B

Shift

Senin

Selasa

Rabu

Sabtu

Minggu

Pagi

A

A

B

B

C

C

D

Siang

D

D

A

A

B

B

C

Malam

C

C

D

D

A

A

B

Libur

B

B

C

C

D

D

A

Jumat Sabtu

Kamis Jumat

Minggu

Jadwal untuk tanggal selanjutnya berulang ke susunan awal. Kelancaran produksi dari suatu pabrik sangat dipengaruhi oleh faktor kedisiplinan para karyawannya dan akan secara langsung mempengaruhi kelangsungan dan kemajuan perusahaan. Untuk itu kepada seluruh karyawan perusahaan dikenakan absensi. Disamping itu masalah absensi digunakan oleh pimpinan perusahaan sebagai salah satu dasar dalam mengembangkan karier para karyawan di dalam perusahaan.(Djoko, 2003)




5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah Pada pabrik ini sistem upah karyawan berbeda - beda tergantung pada status, kedudukan, tanggung jawab, dan keahlian. Menurut status karyawan dapat dibagi menjadi tiga 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 kerjanya. 2. Karyawan Harian Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan direksi tanpa 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 pekerjaan.

5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji Jumlah karyawan harus ditentukan secara tepat sehingga semua pekerjaan yang ada dapat diselesaikan dengan baik dan efisien. Tabel 5.2 Jumlah Karyawan menurut Jabatannya No

Jabatan

Jumlah

Pendidikan

1

Direktur Utama

1

Magister Ekonomi/ Teknik

2

Direktur Komersil

1

Magister Ekonomi/ Akuntansi

3

Direktur Produksi

1

Magister Teknik Kimia

4

Direktur SDM dan Umum

5

Staff Ahli


1 commit to 2user

Magister komonikasi/ Psikologi Sarjana Teknik / Ekonomi



6

Litbang

3

Sarjana Teknik / MIPA

7

Sekretaris

8

Sarjana/Akademi Sekretaris

8

Kepala Bagian Keuangan

1

Sarjana Ekonomi/Akuntansi

9

Kepala Bagian Pemasaran

1

Sarjana Ekonomi / Teknik

10

Kepala Bagian Teknik

1

Sarjana Teknik Kimia/Mesin

11

Kepala Bagian Produksi

1

Sarjana Teknik Kimia

12

Kepala Bagian SDM

1

Sarjana Komunikasi/ Psikologi

13

Kepala Bagian Umum

1

Sarjana Komunikasi / Hukum

14

Kepala Seksi Proses

1

Sarjana Teknik Kimia

15

Kepala Seksi Pengendalian

1

Sarjana Teknik

16

Kepala Seksi Laboratorium

1

17

Kepala Seksi K3 & lingkungan

1

18

Kepala Seksi Pemeliharaan

1

Sarjana Teknik / MIPA Sarjana Teknik Kimia / Lingkungan Sarjana Teknik Mesin

19

Kepala Seksi Utilitas

1

Sarjana Teknik Kimia / Mesin

20

Kepala Seksi Administrasi

1

Sarjana Ekonomi

21

Kepala Seksi Akuntansi

1

Sarjana Akuntansi

22

Kepala Seksi Pembelian

1

Sarjana Ekonomi

23

Kepala Seksi Penjualan

1

Sarjana Ekonomi

24

Kepala Seksi Personalia

1

Sarjana Komunikasi / Psikologi

25

Kepala Seksi Diklat

1

Sarjana Teknik

26

Kepala Seksi Humas

1

Sarjana Komunikasi

1

Sarjana

27

Kepala Seksi Umum & Keamanan

28

Karyawan Proses

24

Sarjana /Ahli Madya

29

Karyawan Pengendalian

12

Sarjana /Ahli Madya

30

Karyawan Laboratorium

8

Sarjana /Ahli Madya

31

Karyawan Utilitas

30

Sarjana /Ahli Madya

32

Karyawan Pemeliharaan

12

Sarjana /Ahli Madya

33

Karyawan K3& Lingkungan

8

Sarjana /Ahli Madya

34

Karyawan Penjualan


commit to 4user

Sarjana /Ahli Madya



35

Karyawan Administrasi

5

Sarjana /Ahli Madya

36

Karyawan Personalia

5

Sarjana /Ahli Madya

37

Karyawan Humas

5

Sarjana /Ahli Madya

38

Karyawan Pembelian

4

Sarjana /Ahli Madya

39

Karyawan Akuntansi

5

Sarjana /Ahli Madya

40

Karyawan Diklat

5

Sarjana /Ahli Madya

41

Karyawan Keamanan

18

SMA/SMK/Sederajat

41

Dokter

1

40

Perawat

3

Akademi Keperawatan

41

Sopir

6

SMA/SMK/Sederajat

42

Pesuruh

6

SMA/SMK/Sederajat

TOTAL

200

Tabel 5.3 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan Gol.

Jabatan

Gaji/Bulan

Kualifikasi minimal

I

Direktur Utama

50.000.000

S2 Pengalaman 10 tahun

II

Direktur

30.000.000

S2 Pengalaman 10 tahun

III

Staff Ahli

20.000.000

S1 pengalaman 4 tahun

IV

Litbang

15.000.000

S1 pengalaman

V

Kepala Bagian

12.000.000


VI

Kepala Seksi

9.000.000


VII

Karyawan K3 &L,

4.000.000

S1/D3

3.500.000

S1/ D3

proses, pengendalian, laboratorium, utilitas dan pemeliharaan VIII Karyawan pembelian, penjualan, administrasi, humas,


commit to user



akuntansi, diklat, personalia dan sekretaris VIII Karyawan keamanan X

Karyawan Lain- lain

2.500.000

SMA/ SMK/ Sederajat

1.500.000 –

S1/D3/D1/SMA/SMK

6.000.000

5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan Kesejahteraan yang diberikan oleh perusahaan pada karyawan antara lain: 1. Tunjangan 

Tunjangan berupa gaji pokok yang diberikan berdasarkan golongan karyawan yang bersangkutan



Tunjangan jabatan yang diberikan berdasarkan jabatan yang dipegang karyawan



Tunjangan lembur yang diberikan kepada karyawan yang bekerja diluar jam kerja berdasarkan jumlah jam kerja

2. 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. 3. Pakaian Kerja Pakaian kerja diberikan pada setiap karyawan sejumlah 3 pasang untuk setiap tahunnya




4. Pengobatan Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit yang diakibatkan oleh kerja ditanggung oleh perusahaan sesuai dengan undang-undang yang berlaku Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit tidak disebabkan oleh kecelakaan kerja diatur berdasarkan kebijaksanaan perusahaan 5. Asuransi Tenaga Kerja Asuransi tenaga kerja diberikan oleh perusahaan bila jumlah karyawan lebih dari 10 orang atau dengan gaji karyawan lebih besar dari Rp. 1.000.000,00 per bulan.

5.8 Manajemen Perusahaan Manajemen produksi merupakan salah satu bagian dari manajemen perusahaan yang fungsi utamanya adalah menyelenggarakan semua kegiatan untuk memproses bahan baku menjadi produk dengan mengatur penggunaan faktor - faktor produksi sedemikian rupa sehingga proses produksi berjalan sesuai dengan yang direncanakan. Manajemen

produksi

meliputi

manajemen

perancangan

dan

pengendalian produksi. Tujuan perencanaan dan pengendalian produksi mengusahakan perolehan kualitas produk sesuai target dalam jangka waktu tertentu. Dengan meningkatnya kegiatan produksi maka selayaknya diikuti dengan kegiatan perencanaan dan pengendalian agar penyimpangan produksi dapat dihindari. Perencanaan sangat erat kaitannya dengan pengendalian dimana commit to user perencanaan merupakan tolak ukur bagi kegiatan operasional sehingga Bab V Manajemen Perusahaan



penyimpangan yang terjadi dapat diketahui dan selanjutnya dikembalikan pada arah yang sesuai.

5.8.1.Perencanaan Produksi Dalam menyusun rencana produksi secara garis besar ada direktur keuangan dan umum. Hal yang perlu dipertimbangkan yaitu faktor internal dan faktor eksternal. Faktor internal adalah kemampuan pabrik sedangkan faktor eksternal adalah faktor yang menyangkut kemampuan pasar terhadap jumlah produk yang dihasilkan. Dipengaruhi oleh keandalan dan kemampuan mesin yaitu jam kerja efektif dan beban yang diterima. 1. Kemampuan Pasar Dapat dibagi menjadi 2 kemungkinan, yaitu : 

Kemampuan pasar lebih besar dibandingkan kemampuan pabrik, maka rencana produksi disusun secara maksimal.



Kemampuan pasar lebih kecil dari kemampuan pabrik.

Ada tiga alternatif yang dapat diambil : 

Rencana prduksi sesuai kemampuan pasar atau produksi diturunkan sesuai dengan kemampuan pasar, dengan mempertimbangkan untung dan rugi.



Rencana produksi tetap dengan mempertimbangkan bahwa kelebihan produksi disimpan dan dipasarkan tahun berikutnya.



Mencari daerah pemasaran baru. commit to user




2. Kemampuan Pabrik Pada umumnya kemampuan pabrik ditentukan oleh beberapa faktor, antara lain 

Bahan Baku Dengan pemakaian yang memenuhi kualitas dan kuantitas, maka akan mencapai jumlah produk yang diinginkan.



Tenaga kerja Kurang terampilnya tenaga kerja akan menimbulkan kerugian, sehingga

diperlukan

pelatihan

agar

kemampuan

kerja

keterampilannya meningkat dan sesuai dengan yang diinginkan. 

Peralatan (Mesin) Ada

dua hal yang mempengaruhi kehandalan dan kemampuan

mesin, yaitu jam kerja mesin efektif dan kemampuan mesin. Jam kerja mesin efektif adalah kemampuan suatu alat untuk beroperasi pada kapasitas yang diinginkan pada periode tertentu. Kemampuan mesin adalah kemampuan mesin dalam memproduksi.

5.8.2.Pengendalian Produksi Setelah perencanaan produksi disusun dan proses produksi dijalankan, perlu adanya pengawasan dan pengendalian produksi agar proses berjalan baik. Kegiatan proses produksi diharapkan menghasilkan produk dengan mutu sesuai dengan standard dan jumlah produk sesuai dengan rencana dalam jangka waktu sesuai jadwal. commit to user Bab V Manajemen Perusahaan



a. Pengendalian Kualitas Penyimpangan kualitas terjadi karena mutu bahan baku tidak baik, kerusakan alat, dan penyimpangan operasi. Hal - hal tersebut dapat diketahui dari monitor atau hasil analisis laboratorium. b.

Pengendalian Kuantitas Penyimpangan kuantitas terjadi karena kesalahan operator, kerusakan mesin, keterlambatan bahan baku serta perbaikan alat yang terlalu lama. Penyimpangan perlu diketahui penyebabnya, baru dilakukan evaluasi. Kemudian dari evaluasi tersebut diambil tindakan seperlunya dan diadakan perencanaan kembali dengan keadaan yang ada.

c.

Pengendalian Waktu Untuk mencapai kuantitas tertentu perlu adanya waktu tertentu pula.

d.

Pengendalian Bahan Proses Bila ingin dicapai kapasitas produksi yang diinginkan maka bahan proses harus mencukupi sehingga diperlukan pengendalian bahan proses agar tidak terjadi kekurangan.




BAB VI ANALISA EKONOMI

Pada perancangan pabrik sodium bicarbonat ini dilakukan evaluasi atau penilaian investasi dengan maksud untuk mengetahui apakah pabrik yang dirancang menguntungkan atau tidak. Komponen terpenting dari perancangan ini adalah estimasi harga alat - alat, karena harga ini dipakai sebagai dasar untuk estimasi analisa ekonomi. Analisa ekonomi dipakai untuk mendapatkan perkiraan/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 dirancang dapat menguntungkan atau tidak jika didirikan.

6.1.

Penaksiran Harga Peralatan Harga peralatan proses tiap alat tergantung pada kondisi ekonomi yang sedang terjadi. Untuk mengetahui harga peralatan yang pasti setiap tahun sangat sulit sehingga diperlukan suatu metoda atau cara untuk memperkirakan harga suatu alat dari data peralatan serupa tahun-tahun sebelumnya. Penentuan harga peralatan dilakukan dengan menggunakan data indeks harga.

commit to user Bab VI Analisa Ekonomi

118



Tabel 6.1. Data Cost Index Chemical Plant

No

Tahun 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Chemical Eng. Plant Cost Index 359,2 368,1 381,1 381,7 386,5 389,5 390,6 394,1 394,3 390,4

(Peters & Timmerhaus, 2003)

405 400 395

indeks

390 385 380

y = 3,6077x - 6823,2

375 370 365 360 355

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

tahun

Gambar 6,1

Chemical Engineering Cost Index

Dengan asumsi kenaikan indeks linear, maka dapat diturunkan persamaan least square sehingga didapatkan persamaan berikut: Y = 3,6077 X - 6823,1744 Tahun 2014 adalah tahun ke 24, sehingga indeks tahun 2014 adalah 446,34. Harga alat dan yang lainnya diperkirakan pada tahun evaluasi commit to user Bab VI Analisa Ekonomi



(2014) dan dilihat dari grafik pada referensi. Untuk mengestimasi harga alat tersebut pada masa sekarang digunakan persamaan (Peters & Timmerhaus, 2003) : Ey Ny = Ex Nx Ex

= Harga pembelian pada tahun referensi

Ey

= Harga pembelian pada tahun 2014

Nx

= Indeks harga pada tahun referensi

Ny

= Indeks harga pada tahun 2014 (Peters & Timmerhaus, 2003)

6.2.

Dasar Perhitungan

1. Kapasitas produksi

: 100.000 ton/tahun

2. Satu tahun operasi

: 330 hari

3. Pabrik didirikan

: 2014

4. Harga bahan baku tahun 2010 a. Ethylene

: US $ 0.90 / kg

b. Asam Asetat

: US $ 0.36 / kg

c. Oksigen

: US $ 0.24 / kg

5. Harga produk Vinyl Acetate Monomer

: US $ 1.30 / kg (www.icis.com)


Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun 6.3.


Penentuan Total Capital Investment (TCI) Asumsi dan ketentuan yang digunakan dalam analisa ekonomi : 1.

Pembangunan fisik pabrik akan dilaksanakan pada tahun 2014 dan pabrik dapat beroperasi secara komersial pada awal tahun 2015.

2.

Proses yang dijalankan adalah proses kontinyu.

3.

Kapasitas produksi adalah 100.000 ton/tahun.

4.

Jumlah hari kerja adalah 330 hari per tahun.

5.

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

6.

Modal kerja yang diperhitungkan selama 1 bulan.

7.

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

8.

Nilai rongsokan (Salvage Value) adalah nol.

9.

Situasi pasar, biaya dan lain-lain diperkirakan stabil selama pabrik beroperasi.

10. Upah buruh asing U$ 8,5 per man hour. 11. Upah buruh local Rp.10.000,00 per man hour. 12. Satu man hour asing = 1,8 man hour Indonesia. 13. Semua produk Vinyl Acetate Monomer habis terjual. 14. Nilai Kurs (Indonesian Rupiah Exchange Rates (31 Desember 2010) 1 $ = Rp. 9.100,-

Bab VI Analisa Ekonomi

commit to user



Diambil 1$ = Rp.10.000,15. Harga tanah 1.000.000/m 2 16. Evaluasi analisa kelayakan pendirian pabrik menggunakan kriteria : 1.

Bunga pinjaman

= 14,47% , pada 18 April 2011

2.

Bunga deposit

= 6,75 % , pada 9 Juni 2011 ( www.bi.go.id )

6.4.

Hasil Perhitungan

6.4.1. Fixed Capital Invesment (FCI) Tabel 6,2 Fixed Capital Invesment No

Type of Capital

Rp

1

Purchase equipment cost (EC)

2

Instalasi

4.768.994.250,64

3

Pemipaan

6.056.286.729,12

4

Instrumentasi

6.389.603.531,59

5

Isolasi

1.016.748.866,93

6

Listrik

2.770.272.275,12

7

Bangunan

5.010.066.880,54

8

tanah dan perbaikan

62.505.033.440,27

9

Utilitas

10.391.102.470,09 PPC

10

134.103.828.280,11

Engineering and construction DPC

11

Contractor's Fee

12

Contingency

20.115.574.242,02 154.219.402.522,13 6.168.776.100,89 15.421.940.252,21

Fixed Capital Investment (FCI)


35.195.719.835,80

309.913.947.155,34



6.4.2. Working Capital Investment (WCI) Tabel 6.3

Working Capital Investment

No

Type of Capital

Rp

1

Persediaan bahan baku

25.902.541.694,67

2

Bahan baku dalam proses

1.807.831.358,41

3

Penyimpanan produksi

3.615.662.716,81

4

Biaya sebelum terjual

5

Persediaan uang

112.895.903.758,50 3.615.662.716,81

Working Capital (WC)

147.837.602.245,20

6.4.3. Total Capital Investment (TCI) TCI

= FCI + WCI ……………….……………………………(6-7) = Rp. 309.913.947.155,34 + Rp. 147.837.602.245,20 = Rp. 457.751.549.400,54

6.4.4. Manufacturing Cost (MC) Tabel 6.4 No

Manufacturing Cost Type of Manufacturing Cost

Rp

1

Bahan baku

732.271.257.323,99

2

Gaji karyawan

4.176.000.000,00

3

Supervisi

2.376.000.000,00

4

Perawatan

18.594.836.829,32

5

Plant supplier

6

Royalties and patent

7

Utilitas

2.789.225.524,40 13.547.508.451,02 5.108.001.783,19

Direct Manufacturing Cost

778.862.829.911,91

8

Payroll & overhead

626.400.000,00

9

Laboratorium

417.600.000,00

10

Plant overhead


commit to user

2.088.000.000,00

Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun 11

Package & transport


135.475.084.510,20

Indirect Manufacturing Cost

138.607.084.510,20

12

Depreciation

30.991.394.715,53

13

Pajak pendapatan

6.198.278.943,11

14

Asuransi

6.198.278.943,11

Fixed Manufacturing Cost

43.387.952.601,75

Total Manufacturing Cost

960.857.867.023,86

6.4.5. General Expense (GE) Tabel 6.5

General Expense

No

Type of General Expenses

Rp

1

Administrasi

5.870.000.000,00

2

Penjualan

162.570.101.412,24

3

Financial

20.438.633.868,04

4

Penelitian

54.190.033.804,08

Total General Expenses

243.068.769.084,36

6.4.6. Analisa Kelayakan Total cost= manufacturing cost + general expenses ........ (6-8) = Rp. 960.857.867.023,86 + Rp. 243.068.769.084,36 = Rp. 1.203.926.636.108,21 Keuntungan Harga jual

= Rp. 1.354.750.845.101,96

Total cost

= Rp. 1.203.926.636.108,21

Keuntungan sebelum pajak

= Rp. 150.824.208.993,75

Pajak 25 % dari keuntungan = Rp. 37.706.052.248,44 commit to user Bab VI Analisa Ekonomi

(Dirjen Pajak, 2011)

Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun Keuntungan sesudah pajak


= Rp. 113.118.156.745,31

A. Percent Return On Investment (% ROI) Yaitu kecepatan tahunan dimana keuntungan –keuntungan akan mengembalikan investasi (modal). Dalam bentuk dasar ROI dapat didefinisikan sebagai rasio (perbandingan) yang dinyatakan dalam prosentase dari keuntungan ta hunan dengan investasi modal.

P rb 

P

ra



P b ra IF P a ra IF

Prb

= % ROI sebelum pajak

Pra

= % ROI setelah pajak

Pb

= Keuntungan sebelum pajak

Pa

= Keuntungan setelah pajak

ra

= Annual production rate

IF

= Fixed Capital Investment

Untuk industri dengan resiko tinggi. ROI sebelum pajak = 44 % ( Aries & Newton. 1955) ROI sebelum pajak

=

150.824.208.993,75 309.913.947.155,34

= 48,67 % ROI setelah pajak

=

113.118.156.745,31 309.913.947.155,34

= 36,50 % commit to user Bab VI Analisa Ekonomi



B. Pay Out Time (POT) Yaitu jumlah tahun yang diperlukan untuk mengembalikan Fixed Capital Investment berdasarkan profit yang diperoleh.

D

IF Pb ra  0,1 IF

Untuk industri kimia dengan resiko rendah max accetable POT = 5 tahun. ( Aries & Newton. 1955) POT sebelum pajak

=

309.913.947.155,34 150.824.208.993,75 + 30.991.394.715,53

= 20 bulan POT setelah pajak

=

309.913.947.155,34 113.118.156.745,31 + 30.991.394.715,53

= 26 bulan

C. Break Even Point (BEP) Yaitu titik impas. besarnya kapasitas produksi dapat menutupi biaya keseluruhan. dimana pabrik tidak mendapatkan keuntungan namun tidak menderita kerugian. BEP 

Fa  0,3 Ra Sa  Va  0,7 Ra

ra

= Annual Production Rate

Fa

= Annual fixed expense at max production

Ra

= Annual regulated expense at max production

Sa

to user = Annual sales value commit at max production


Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun Va


= Annual variable expense at max production ( Aries & Newton. 1955)

1. Fixed Cost (Fa) No

Fixed Cost (Fa)

Rp

1

Depresiasi

30.991.394.715,53

2

Pajak

6.198.278.943,11

3

Asuransi

6.198.278.943,11 Total

43.553.990.971,10

2. Variable Cost (Va) No

Variable cost (Va)

1

Bahan baku

2

Royalties and patents

3

Utilitas

4

Packaging and transport

Rp 732.271.257.323,99 13.547.508.451,02 5.108.001.783,19

Total

135.475.084.510,20 886.401.852.068,39

3. Regulated Cost (Ra) No

Regulated Cost (Ra)

Rp

1

Labor

4.176.000.000,00

2

Supervisi

2.376.000.000,00

2

Maintenance

18.594.836.829,32

3

Plant supplies

2.789.225.524,40

4

Laboratory

417.600.000,00

5

Payroll Overhead

626.400.000,00

6

Plant overhead

7

General expenses commit to user Total


2.088.000.000,00 243.068.769.084,36 274.136.831.438,08



4. Penjualan (Sa) Total penjualan produk selama 1 tahun Sa

=

Rp. 1.354.750.845.101,96

BEP 

Fa  0,3 Ra Sa  Va  0,7 Ra

BEP =

43.387.952.601,75+(0,3*274.136.831.438,08) 1.354.750.845.101,96–886.401.852.068,39 - (0,7*274.136.831.438,08)

( Aries & Newton. 1955)

= 45,44 % D. Shutdown Point (SDP) Yaitu suatu titik dimana pabrik mengalami kerugian sebesar Fixed cost yang menyebabkan pabrik harus tutup. SDP 

0,3 Ra Sa  Va  0,7 Ra

SDP =

0,3*274.136.831.438,08 1.354.750.845.101,96–886.401.852.068,39 - (0,7*274.136.831.438,08)

( Aries & Newton. 1955)

= 29,75 % E. Discounted Cash Flow (DCF) Discounted Cash Flow adalah interest rate yang diperoleh ketika seluruh modal yang ada digunakan semuanya untuk proses produksi. DCF dari suatu pabrik dinilai menguntungkan jika melebihi satu setengah kali bunga pinjaman bank. DCF(i) dapat dihitung dengan metode Present Value Analysis. Present Value Analysis : commit to user Bab VI Analisa Ekonomi

Prarancangan Pabrik Vinyl Acetate Monomer perpustakaan.uns.ac.id dari Ethylene, Acetic Acid dan Oxygen Kapasitas 100.000 Ton / Tahun (FC+WC) =


C C C C WC SV    .....    1  i (1  i) 2 (1  i) 3 (1  i) n (1  i) n (1  i) n

Future Value Analysis : (FCI + WC) (1 + i)n = Wc + Sv + C {(1+i)n-1 + (1+i)n-2 + …+ (1+i) + 1} dengan trial solution diperoleh nilai i (%). (Peters & Timmerhause. 2003) Future Value Analysis : Persamaan : (FCI + WC) (1 + i)n = Wc + Sv + C {(1+i)n-1 + (1+i)n-2 + …+ (1+i) + 1} dengan : FCI

= Fixed capital = Rp. 309.913.947.155,34

C

= Annual cost = Profit after tax + depreciation + finance = Rp. 164.548.185.328,89

SV

= Salvage value = Rp. 0.-

WC

= Working capital = Rp. 147.837.602.245,20

Diperkirakan umur pabrik (n) = 10 tahun Diperoleh nilai i

= 0,3402 = 34,02 % commit to user




F. INVESTASI Modal ( Manufacturing Cost dan General Expense )yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1 kg produk Vinyl Acetate Monomer ( VAM ) adalah : =

$

. . , / 12626,26 kg/jam

×

1 tahun 1 hari × 330 hari 24 jam

= $ 1,204 / kg VAM G. ENERGI YANG DIBUTUHKAN Energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1 kg produk Vinyl Acetate Monomer ( VAM ) adalah : Energi yang dibutuhkan

= 1550 kW = 1550 kWh x 3.600.000 J/kWh = 5.580.000.000 J/jam

1 J = 0,24 kalori Energi yang dibutuhkan ( kalori )

= 5.580.000.000 J/jam x 0,24 kalori/J = 1.339.200.000 kalori/jam

Jadi, banyaknya energy yang dibutuhkan tiap kg produk adalah =

1.339.200.000 kalori/jam 12626,26 kg/jam

= 106.064,66 kalori/kg VAM = 106,06 kkal/kg VAM




Grafik hasil analisa ekonomi dapat digambarkan sebagai berikut :

1,600 1,400

Harga (Milyar, Rp)

1,200

Ra

1,000 800

Sa

600

Va 400

BEP 200

SDP

0,3 Ra

Fa

0 0

10

20

30

40

50

60

70

Kapasitas Produksi (%) Keterangan gambar : Fa

: Fixed Cost

Ra

: Regulated Cost

Sa

: Sales

Va

: Variable Cost

Gambar 6.2

Grafik Analisa Kelayakan


80

90

100



6.5 Kesimpulan Pabrik vinyl acetate monomer ( VAM ) ini merupakan industri dengan resiko yang tinggi. Dari analisa ekonomi yang dilakukan diperoleh hasil sebagai berikut : Tabel 6.6

Analisis Kelayakan

No. Keterangan

Perhitungan

Batasan

1. Percent Return On Investment (%ROI) ROI sebelum pajak

48,67 %

ROI setelah pajak

36,50 %

min 44 % (resiko tinggi)

2. Pay Out Time (POT) POT sebelum pajak

20 bulan

POT setelah pajak

26 bulan

3. Break Even Point (BEP)

45,44 %

4. Shut Down Point (SDP)

29,75 %

5.Discounted Cash Flow (DCF)

34,02 %

maks. 2 tahun (resiko tinggi)

40 – 60 %

Diatas bunga pinjaman bank di Indonesia ( 14,47 % )

Dai hasil analisa yang dilakukan diatas dapat dihitung bahwa Pabrik vinyl acetate monomer (VAM) dengan kapasitas 100.000 ton/tahun layak untuk didirikan.



digilib.uns.ac.id

DAFTAR PUSTAKA

Adrian Nur, Danarto., Bregas, Paryanto, 2005, Buku Pemrograman Komputer, Jurusan Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Alie, C., 2004, CO2 Capture with MEA : Integrating the Absorption Process and Steam Cycle of an Existing Coal-Fired Power Plant, Ontario, Canada. Aries, R.S and Newton, R.D., 1955, Chemical Engineering Cost Estimation, McGraw-Hill Book Company, New York Branan, C., 2002, Rules of Thumb for Chemical Engineers, Gulf Publication, New York, USA. Brown, G.G., 1950, Unit Operation, John Wiley & Sons, New York Brownell, L.E and Young, E.H., 1979, Process Equipment Design, 3rd ed., John Wiley & Sons, New York Contreras, J.P., Naranjo, J.C., Ramirez, S., and Martinez, M., Vinyl acetate from ethylene, acetic acid, and oxygen Industrial Plant Simulation, Los Andes University, Bogota. Coulson, J.M and Richardson, J.F., 1989, Chemical Engineering, vol. 6, Pergamon Press, Inc., New York Dimian, A.C., and Bildea, C.S., 2008, Chemical Process Design : A Computer Aided Case Studies, Wiley VCH Verlag GmbH, Weinheim Djoko, P., 2003, Komunikasi Bisnis, edisi 2, Erlangga, Jakarta Geankoplis, C.J., 1983, Transport Processes and Unit Operations, 2nd ed., Allyn and Bacon Inc., Boston commit to user


digilib.uns.ac.id

Han, Y.F., Wang, J.H., Kumar, D., and Goodman, D.W., 2005, A kinetic study of vinyl acetate synthesis over Pd-based catalyst : kinetics of vinyl acetate synthesis over Pd-Au/SiO2 and Pd/SiO2 catalysts, Journal of Catalyst, Texas Holman, J.P., 1981, Heat Transfer, 5th ed., McGraw-Hill Book Company, New York Kern, D.Q., 1983, Process Heat Transfer, McGraw-Hill Book Company, New York Kirk, and Othmer, 1992, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Vol 24, 4th edition, A Wiley Interscience Publisher Inc., New York Levenspiel, 1999, Chemical Reaction Engineering, John Wiley and Sons, New York. Ludwig, G.E., 1997, Applied Design for Chemical and Petrochemical Plants, vol. 2, 3rd ed., Gulf Publishing Co., Houston Luyben and Tyreus, 1997, An Industrial Design/ Control Study for Vinyl Acetate Monomer Process, Du Pont Research Center, Denver. Nakamura, S., Yasui, T., 1970, The mechanism of the Palladium-catalyzed synthesis of vinyl acetate from ethylene in a heterogeneous gas reaction, Journal of Catalysts, Texas Olsen, D.G., 2001, A Study in Plant Wide Control of A Vinyl Acetate Monomer Process Design, University of Calgary, Alberta. Perry, R.H., and Green, D., 1999, Perry’s Chemical Engineers Handbook, 4th edition, McGraw Hill, New York commit to user


digilib.uns.ac.id

Peter, M.S. and Timmerhaus, K.D., 2003, Plant Design and Economic for Chemical Engineers, 5th ed., McGraw-Hill Book Company, New York Rase, H.F., 2000, Handbook of Commercial Catalyst : Heterogeneous Catalysts, John Wiley and Sons, New York Roscher, G., 2002, Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, Germany Smith, J.M., Van Ness, H.C., and Abott, M., 1993, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 6th edition, McGraw Hill, New York Smith, R., 2005, Chemical Process Design and Integration, John Wiley and Sons, New York, USA. Treybal, R.E., 1984, Mass Transfer Operation, 3rd ed., McGraw-Hill Book Company, Tokyo Ulrich, G.D., 1987, A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics, John Wiley & Sons Inc., New York Vilbrandt , F.C and Dryden,C.E., 1959, Chemical Engineering Plant Design, 4th ed., McGraw Hill Kogakusha Company Limited, Tokyo Walas, S.M., 1990, Chemical Process Equipment : Design and Selection, Butterworth Publishers, Stoneham, MA, USA Wankat, P.C., 1988, Equilibrium Staged Separations, Prentice Hall, New York. Widjaja, G., 2003, Tanggung Jawab Direksi atau Kepailitan Perseroan, Raja Grafindo Persada, Jakarta Yaws, C.L., 1999, Chemical Properties Handbook, McGraw Hill, New York

commit to user

digilib.uns.ac.idA-1 LAMPIRAN


DATA-DATA SIFAT FISIS Data-data untuk menghitung sifat-sifat fisis bahan baku maupun produk diperoleh dari beberapa sumber. 1. Critical properties BM

Tc

Pc

( kg/kmol )

(K)

(bar)

Ethylene

28,05

282,36

50,32

0,0850

Asam Asetat

60,05

592,71

57,86

0,4620

Oksigen

32,01

154,58

50,43

0,0220

Vinyl Acetate Monomer

86,09

524,00

42,50

0,3380

Air

18,015

647,13

220,55

0,3450

Karbondioksida

44,025

304,19

73,82

0,2280

Monoethanolamine

61,00

638

68,7

0,797

Komponen

2. Konduktivitas gas k = A + BT + CT2 T dalam Kelvin ( K ) k dalam W/m.K Nilai konstanta masing-masing komponen Komponen

A

B

C

Ethylene

-1,23E-03

3,62E-05

1,25E-07

Asam Asetat

2,34E-03

-6,60E-06

1,16E-09

Oksigen

1,21E-03

8,62E-05

-1,33E-08


-8,46E-03

5,87E-05

1,77E-08

Air

5,30E-04

4,71E-05

4,96E-08

Karbondioksida

-1,18E-02

1,02E-04

-2,22E-08

8,78E-03

-2,95E-05

Monoethanolamine

commit to user

8,61E-08

Ω



3. Viskositas cairan log µ = A + B/T + C.T + D.T2 dengan :

µ = viskositas cairan, cp T = suhu, K A,B,C,D = konstanta

Komponen

A

B

C

D

Ethylene

-4,5611

3,08E+02

1,80E-02

-3,82E-05

Asam Asetat

-3,8937

7,85E+02

6,67E-03

-7,56E-06

Oksigen

-5,0957

1,80E+02

3,98E-02

-1,47E-04

-9,0671

1,19E+03

2,27E-02

-2,32E-05

Air

-10,2158

1,79E+02

1,78E-02

-1,26E-05

Karbondioksida

-17,9151

1,46E+02

7,31E-02

-1,12E-04

Monoethanolamine

-13,182

2,86E+03

2,08E-02

-1,42E-05


4. Viskositas gas µ = A + B.T + C.T2 dengan :

µg = viskositas gas, mp T = suhu, K A,B,C,D = konstanta

Komponen

A

B

C

Ethylene

-3,985

3,87E-01

-1,12E-04

Asam Asetat

-28,66

2,35E-01

2,21E-04

Oksigen

44,224

5,62E-01

-1,13E-04


-7,462

3,05E-01

-5,75E-05

Air

-36,826

4,29E-01

-1,62E-05

Karbondioksida

11,336

4,99E-01

-1,09E-04

Monoethanolamine

-12,592

2,90E-01

-3,95E-05

commit to user



5. Kapasitas panas Cairan Cp = A + BT + CT2 + DT3 Dengan

Cp = kapasitas panas cairan , J/mol.K T = suhu, Kelvin A,B,C,D = konstanta

Komponen

A

B

C

D

Ethylene

25,597

5,71E-01

-3,36E-03

8,41E-06

Asam Asetat

-18,944

1,10E+02

-2,89E-03

2,93E-07

Oksigen

46,432

3,95E-01

-7,05E-03

3,99E-06

63,91

7,07E-01

-2,28E-03

3,18E-06

Air

92,053

-3,99E-02

-2,11E-04

5,35E-06

Karbondioksida

-3981,02

5,25E+01

-2,27E-01

3,29E-06

1,23E+00

-3,12E-03

3,07E-06


Monoethanolamine 23,111

6. Kapasitas panas Gas Cp = A + BT + CT2 + DT3+ET4 Dengan

Cp = kapasitas panas cairan , J/mol.K T = suhu, Kelvin A,B,C,D,E = konstanta

Komponen

A

B

C

D

32,083

-1,48E-02

2,48E-04

-2,38E-07

6,83E-11

3,76E-02

2,83E-04

-3,08E-07

9,27E-11

29,526 -8,90E-03

3,81E-05

-3,26E-08

8,86E-12

Monomer

27,664

2,34E-01

6,21E-05

-1,70E-07

5,79E-11

Air

33,933 -8,42E-03

2,99E-05

-1,78E-08

3,69E-12

Karbondioksida

27,437

4,23E-02 -1,96E-05

3,40E-09

-2,99E-13

Monoethanolamine

-0,555 3,70E-01 -3,20E-04 commit to user

1,58E-07

-3,23E-11

Ethylene Asam Asetat Oksigen

34,85

E

Vinyl Acetate



7. Entalpi Penguapan Hvap = A(1-(T/Tc))n

(Hvap =KJ/mol.K dan T = K)

Komponen

A

Ethylene

19,986

282,36

0,431

Asam Asetat

11,575

592,71

-0,65

8,04

154,58

0,201


45,805

524

0,353

Air

52,053

647,13

0,321

18,26

304,19

0,24

74,042

638

0,304

Oksigen

Karbondioksida Monoethanolamine

Tc

n

8. Tekanan uap murni log Po = A + B/T + C log T + DT + ET2 dengan Po = tekanan uap murni, mmHg T = suhu operasi, Kelvin A,B,C,D = konstanta

Komponen

A

B

C

D

E

Ethylene

18,7964

-1,00E+03

-4,58E+00

9,97E-11

6,79E-06

Asam Asetat

28,3756

-2,97E+03

-7,03E+00

-1,51E-09

2,18E-06

Oksigen

20,6695

-5,27E+02

-6,71E+00

1,29E-02

-9,88E-13

Monomer

12,722

-2,18E+03

-9,15E-01

-4,57E-03

2,97E-06

Air

29,8605

-3,15E+03

-7,30E+00

2,42E-09

1,81E-06

Karbondioksida

35,0187

-1,51E+03

-1,13E+01

9,34E-03

7,76E-10

Monoethanolamine

72,913

-5,86E+03

-2,19E+01

-7,15E-10

5,98E-06

Vinyl Acetate

commit to user

digilib.uns.ac.id B-1 LAMPIRAN


LAMPIRAN B NERACA MASSA

Satuan

: kg/jam

Basis

: 1 jam operasi

1. Kapasitas Produksi Kapasitas produksi

= 100.000 ton/tahun

Jumlah hari kerja dalam satu tahun

= 330 hari

Jumlah jam kerja dalam satu hari

= 24 jam

Maka produksi dalam satu jam = 100000

ton kg th hari x 1000 x x th ton 330hari 24 jam

= 12.626,26 kg/jam

2. Spesifikasi Produk Spesifikasi produk 99,9%

= 0,999 x 12.626,26 kg/jam = 12.613,64 kg/jam commitkmol/jam to user = 146,52



3. Basis Perhitungan Basis perhitungan : Ethylene masuk reaktor = AA = 20.000 kg/jam.

4. Notasi Etilen (C2H4)

= 1

Asam asetat (CH3COOH)

= 2

Oksigen (O2)

= 3

Vinil asetat monomer (VAM) = 4 Air (H2O)

= 5

Karbondioksida (CO2)

= 6

Monoethanolamine (MEA)

= 7

5. Dasar Perhitungan a. Komposisi umpan : Arus A :

C2H4

Arus B:

Arus C :

= 100 % berat

(xA1

= 1)

CH3COOH = 99,85 % berat

(xB2

= 0,9985)

H2O

= 0,15 % berat

(xB3

= 0,0015)

O2

= 100% berat

(xC3

=1)

b. x merupakan fraksi berat. c. Reaksi yang terjadi : C2H4 + CH3COOH + ½ O2 → C2H4

+

3 O2

C2H3OOCCH3 + H2O

→ 2 CO2 +

2 H2O

Rasio mol C2H4/CH3COOH masuk reaktor 3/1. (Dimian, 2008) Komposisi reaktan masuk reaktor : -

C2H4

-

:

50 % mol

=

37,43 % berat

CH3COOH :

16,67% mol

=

26,71 % berat

-

O2

:

6 % mol

=

5,13 % berat

-

VAM

:

0,01 %mol

=

0,02 % berat

-

H2O

:

2 % mol

=

0,96 % berat

-

CO2

:

25,32 % mol = commit to user

29,75 % berat



d. Spesifikasi produk Kemurnian produk VAM minimal 99,9% berat dan H2O 0,1 % wt. e. Asumsi Arus W mempunyai komposisi : 87,7% CO2, 0,3% O2, dan 12% H2O. Arus Y mempunyai komposisi : 93% H2O, 6% CH3COOH, dan 1% VAM.

Rasio mol C2H4/CH3COOH masuk reaktor = 3/1 (mol) = 1/1,4 (berat), jadi CH3COOH yang masuk ke dalam reaktor = 14.272,13 kg/jam. C2H4 + CH3COOH + C2H4

+

3 O2

½ O2 →

C2H3OOCCH3 + H2O ……..(I)

→ 2 CO2 +

2 H2O …………………..(II)

Diketahui konversi VAM terhadap etilen = 10%, dengan 89% etilen bereaksi di reaksi I dan selebihnya bereaksi di reaksi II (Dimian, 2008). Reaksi berdasarkan basis perhitungan di atas disajikan di bawah ini. # Etilen yang digunakan untuk bereaksi Reaksi I

= 0,89*0,1*20000/28,05 = 63,46 kmol/jam = 1780 kg/jam

Reaksi II

= 0,11*0,1*20000/28,05 = 7,84 kmol/jam = 220 kg/jam + 2000 kg/jam

# Asam asetat yang digunakan untuk reaksi = mol C2H4 di reaksi I = 63,46 kmol/jam = 3810,66 kg/jam # Oksigen teoritis = ( 0,5*mol C2H4 di reaksi I ) + ( 3*mol C2H4 di reaksi II ) = ( 0,5 * 63,46 ) + ( 3 * 7,84 ) = 31,73 + 23,53 = 55,26 kmol/jam = 1768,82 kg/jam # H2O yang terbentuk dari reaksi = ( mol C2H4 di reaksi I ) + ( 2*mol C2H4 di reaksi II ) = ( 63,46 ) + ( 2 * 7,84 ) = 79,14 kmol/jam = 1425,79 kg/jam # CO2 yang terbentuk dari reaksi = ( 2 * mol C2H4 di reaksi II ) = ( 2 * 7,84 ) commit= to user kg/jam = 15,69 kmol/jam 690,59



6. Neraca Massa Overall (loop 1) Neraca massa total disekitar loop 1 A+B +C+D = W+X+Y

.................................... (1)

Neraca massa komponen C2H4 disekitar loop 1 In = out + reaction A = reaction = 2000 kg/jam

.................................... (2)

Neraca massa komponen CH3COOH disekitar loop 1 In = out + reaction xB2*B = xY2*Y + reaction 0,9985*B = 0.06*Y + 3810,65

.................................... (3)

Neraca massa komponen O2 disekitar loop 1 In = out + reaction C = reaction + 0,003*W C = 1768,82 + 0,003*W

.................................... (4)

Neraca massa komponen VAM disekitar loop 1 In + regenerasi = out 0 + 5463,11 = 0,999*X + 0,01*Y

.................................... (5)

Neraca massa komponen H2O disekitar loop 1 In + regenerasi = out 0,0015*B + 1425,79 = 0,001*X + 0,93*Y .................................. (6) Neraca massa komponen CO2 disekitar loop 1 In + regenerasi = out 0 + 690,59 = 0,877*W

.................................... (7)

Dari persamaan (7) didapatkan, W = 787,44 kg/jam Dengan mensubstitusikan W = 787,44 kg/jam ke persamaan (4) didapatkan, C

= 1768,82 + 0,003*787,44 = 1771,19 kg/jam

Dengan memanipulasi persamaan (5) menjadi Y

= 546310,9 – 99,9*X

.................................... (8)

to user (6) didapatkan, Mensubstitusikan persamaan (8)commit ke persamaan



0,0015*B + 1425,79 = 0,001*X + 508069,1 – 92,907*X 0,0015*B = 506643,3 – 92,906*X

.................................... (9)

Mensubstitusikan persamaan (8) ke persamaan (3) didapatkan, 0,9985*B = 32778,65 – 5,994*X + 3810,66 0,9985*B = 36589,31 – 5,994*X

.................................... (10)

Mengeliminasi B pada persamaan (9) dan (10) 0,001498*B = 505883,36 - 92,76*X 0,001498*B = 92,757*X X

54,88 - 0,008*X -

= 505828,48

= 5453,23 kg/jam

Memasukkan nilai X ke persamaan (8) dan (9), Y

= 546310,9 – 99,9*5453,23 = 546310,9 – 544777,3 = 1533,54 kg/jam

0,0015*B = 506643,3 – 92,906*5453,23 B

= 3908,53 kg/jam

D

= 0,12*787,44 = 94,49 kg/jam

Cek di persamaan (1) A+B +C+D = W+X+Y 2000 + 3908,53 + 1771,19 + 94,49 = 787,44 + 5453,23 + 1533,54 7774,21 = 7774,21



Balance

7. Neraca Massa di sekitar Reaktor (loop 2)

Berdasarkan Tabel 10.3 Dimian (2008), umpan reaktor diset sebagai berikut.

commit to user



Komponen

% mol

C2H4

50,00

CH3COOH

16,67

O2

6,00

VAM

0,01

H2O

2,00

CO2

25,32

Dari basis perhitungan etilen masuk reaktor = 20000 kg/jam = 713,01 kmol/jam, maka : Komponen

Masuk

% mol input

(kmol/jam)

(kg/jam)

C2H4

50,00

713,01

20000,00

CH3COOH

16,67

16,67/50*713,01 = 237,67

14272,13

O2

6,00

6/50*713,01 = 85,56

2738,82

VAM

0,01

0,01/50*713,01 = 0,14

12,28

H2O

2,00

2/50*713,01 = 28,52

513,80

CO2

25,32

25,32/50*713,01 = 361,12

15898,18

Reaksi

Keluar reaktor

(kg/jam)

(kg/jam)

Komponen C2H4

2000,00

18000,00

CH3COOH

3810,66

10461,47

O2

1768,82

970,00

VAM

5463,11

5475,39

H2O

1425,79

1939,58

CO2

690,59

16588,77

commit to user



8. Neraca Massa di Separator (loop 3)

Arus-arus yang keluar dari separator berada dalam keadaan setimbang. Komposisi arus-arus yang keluar dari separator dapat dihitung dengan flash calculation. Separator bertujuan untuk memisahkan gas (etilen, oksigen dan karbondioksida) untuk direcycle. Dalam perhitungan separator ini, terdapat non-condensable gas (etilen, oksigen, karbondioksida) dan condensable gas (asam asetat, VAM, air). Semua non-condensable gas diharapkan naik ke atas. Karena hasil atas separator berkesetimbangan dengan hasil bawah, dilakukan trial and error untuk menentukan banyaknya asam asetat, VAM dan air yang terikut hasil atas separator. Perhitungan flash calculation Neraca massa total H=I+J Neraca massa komponen H.zi = I.yi + J.xi Keseimbangan komponen i Ki = f(T,P)

commit to user



Hasil manipulasi neraca massa dan keseimbangan :

Zi

xi 

1  (ki  1)

V F

;

ki.Zi

yi 

1  (ki  1)

V F

c

(1  ki)Zi 0 V i 1 1  (ki  1) F



Algoritma perhitungan E, zi, T, G/E Tebak P

Ki = f(T,P) Not Ok c

(1ki)Zi 0 V i1 1(ki1) F



Ok Input separator : HCG =

345,48 kmol/jam

10461,47 kg/jam =

174,21 kmol/jam =

0,5043 (fraksi mol)

VAM =

5475,39 kg/jam =

63,60 kmol/jam =

0,1841 (fraksi mol)

H2O =

1939,58 kg/jam =

107,66 kmol/jam =

0,3116 (fraksi mol)

CH3COOH =

17876,44 kg/jam

Diambil : T

Trial

= 127 oC

P

= 8,56 atm

Pi

= 2,121 atm

: V/FCG

345,48 kmol/jam

= 400 K

commit to user = 0,1846

1



Komponen

zi

Pi

Ki = Pi/P

xi

c

yi

 i 1

(1  ki)Zi 0 V 1  (ki 1) F

CH3COOH

0,5043

1,3034

0,61452 0,54289

0,3336

0,20927

VAM

0,1841

4,4160

2,08206 0,15345

0,3195

-0,16604

H2O

0,3116

2,4240

1,14286 0,30363

0,3470

-0,04338

0,99997

1,0001

-0,00014

1

Output separator : VCG =

63,77 kmol/jam

CH3COOH =

0,3336 (fraksi mol)=

21.2734 kmol/jam = 1277.47 kg/jam

VAM =


20.3724 kmol/jam = 1753.86 kg/jam

H2O =


22.1274 kmol/jam =

LCG =

974.16 kg/jam

281,71 kmol/jam

CH3COOH =


152,9393 kmol/jam = 9184,00 kg/jam

VAM =


43,2283 kmol/jam = 3721,52 kg/jam

H2O =


85,5375 kmol/jam = 1540,96 kg/jam

Jadi, hasil atas separator = GNC + VCG = 

C2H4

= 641,71 kmol/jam

= 18000,00 kg/jam



CH3COOH

= 21,27 kmol/jam

= 1277,47 kg/jam



O2

= 30,30 kmol/jam

= 970,00 kg/jam



VAM

= 20,37 kmol/jam

= 1753,86 kg/jam



H2O

= 22,13 kmol/jam

= 398,62 kg/jam



CO2

= 376,80 kmol/jam

= 16588,77 kg/jam

Hasil bawah separator = LCG = 

CH3COOH

= 152,94 kmol/jam

= 9184,00 kg/jam



VAM

= 43,23 kmol/jam

= 3721,52 kg/jam



H2O

= 85,54 kmol/jam = 1540,96 kg/jam commit to user



9. Neraca Massa Absorber T-101 (loop 4)

Neraca massa total disekitar loop 4 I+L = K+M 38988,72 + L = K + M

.................................... (11)

Neraca massa C2H4 disekitar loop 4 I.xI1 + L.xL1 = K.xK1 + M.xM1 18000

+ L.xL1 = K.xK1 + M.xM1

.................................... (12)

Neraca massa CH3COOH disekitar loop 4 I.xI2 + L.xL2 = K.xK2 + M.xM2 1277,47 + L.xL2 = K.xK2 + M.xM2

.................................... (13)

Neraca massa O2 disekitar loop 4 I.xI3 + L.xL3 = K.xK3 + M.xM3 970,00 + L.xL3 = K.xK3 + M.xM3

.................................... (14)

Neraca massa VAM disekitar loop 4 I.xI4 + L.xL4 = K.xK4 + M.xM4 1753,86 + L.xL4 = K.xK4 + M.xM4

.................................... (15)

Neraca massa H2O disekitar loop 4 I.xI5 + L.xL5 = K.xK5 + M.xM5 398,62 + L.xL5 = K.xK5 + M.xM5

.................................... (16)

Neraca massa CO2 disekitar loop 4 I.xI6 + L.xL6 = K.xK6 + M.xM6 16588,77 + L.xL6 = K.xK6 + M.xM6

.................................... (17)

VAM di arus masuk T-101 = 1753,86 kg/jam Gas masuk bebas solute

= 37234,86 kg/jam

Direncanakan 99,3 % VAM di gas masuk terserap, sehingga, commit to user VAM di arus gas keluar = 12,28 kg/jam



VAM di arus cairan keluar = 1741,59 kg/jam Yin

= 0,04710

Xin

= 0

Yout

= 0,00033

Xout

= 0,630801

G*Yin + L*Xin = G*Yout + L*Xout L*xL2

= 2760,91 kg/jam

L*xL5

= 33,19 kg/jam ; sehingga,

L

= 2794,11 kg/jam

Maka, arus K 

K.xK1 = I.xI1

= 18000,00 kg/jam



K.xK2 = I.xI2

= 1277,47 kg/jam



K.xK3 = I.xI3

= 970,00 kg/jam



K.xK4

= 12,28 kg/jam



K.xK5 = I.xI5

= 398,62 kg/jam



K.xK6 = I.xI6

= 16588,77 kg/jam

Arus M 

M.xM2

= 2760,91 kg/jam



M.xM4

= 1741,59 kg/jam



M.xM5

= 33,19 kg/jam

10. Neraca Massa Loop 5 Neraca massa total disekitar loop 5 D + K = P + W

.................................... (18)

Neraca massa C2H4 disekitar loop 5 K.xK1 = P.xP1 P.xP1 = 18000,00 kg/jam

.................................... (19)

Neraca massa CH3COOH disekitar loop 5 P.xP2 = K.xK2 P.xP2 = 1277,47 kg/jam

.................................... (20)

Neraca massa O2 disekitar loop 5 K.xK3

= P.xP3 + W.xW3

970,00 = P.xP3 + 2,36

commit to user



P.xP3

= 967,64 kg/jam

.................................... (21)

Neraca massa VAM disekitar loop 5 P.xP4 = K.xK4 P.xP4 = 12,28 kg/jam

.................................... (22)

Neraca massa H2O disekitar loop 5 D

+ K.xK5 = P.xP5 + W.xW5 ; air arus D = air arus W,

P.xP5 = K.xK5 = 398,62 kg/jam

.................................... (23)

Neraca massa CO2 disekitar loop 5 K.xK6 = P.xP6 + W.xW6 16588,77 = P.xP6 + 690,59 P.xP6 = 15898,18

.................................... (24)

11. Neraca Massa Absorber T-102 (loop 6)

Neraca massa total disekitar loop 6 D + K + Q = P + R 94,49 + 37247,14 + Q = 36554,19 + R R = Q + 787,44

.................................... (25)

Neraca massa O2 disekitar loop 6 K.xK3 = P.xP3 + R.xR3 970,00 = 967,64 + R.xR3 R.xR3 = 2,36 kg/jam

.................................... (26)

Neraca massa H2O disekitar loop 6 D + K.xK5 + Q.xQ5 = P.xP5 + R.xR5 94,49 + 398,62 + Q.xQ5 = 398,62 + R.xR5 94,49 + Q.xQ5 = R.xR5

commit to user

.................................... (27)



Neraca massa CO2 disekitar loop 6 K.xK6 + Q.xQ6 = P.xP6 + R.xR6 16588,77 + 6,91 = 15898,18 + R.xR6 R.xR6 = 697,49 kg/jam

.................................... (28)

Neraca massa MEA disekitar loop 6 Q.xQ7 = R.xR7

.................................... (29)

Kelarutan CO2 dalam 1 mol MEA = 0,45 mol CO2 (CO2 Removal, 1997) Maka, MEA yang dibutuhkan = 1/0,45*15,84 = 35,21 kmol/jam = 2147,63 kg/j. Digunakan larutan MEA 30%, sehingga banyaknya air : R.xR5

= 0,7/0,3*2147,63 = 5011,13 kg/jam.

Dengan demikian, persamaan (29) menjadi Q.xQ7 = R.xR7 = 2147,63 kg/jam Memasukkan R.xR5 ke persamaan (27) didapatkan, 94,49 + Q.xQ5 = 5011,13 Q.xQ5 = 4916,63 kg/jam Sehingga, arus Q : 

H2O

= 4916,63 kg/jam = 272,92 kmol/jam



CO2

= 6,91 kg/jam = 0,16 kmol/jam



MEA = 2147,63 kg/jam = 35,21 kmol/jam

Arus R 

O2

= 2,36 kg/jam = 0,07 kmol/jam



H2O

= 5011,13 kg/jam = 278,16 kmol/jam



CO2

= 697,49 kg/jam = 15,84 kmol/jam



MEA = 2147,63 kg/jam = 35,21 kmol/jam

commit to user



12. Neraca Massa di sekitar Regenerator MEA (loop 7)

Neraca massa total disekitar loop 7 R = Q + W

................................... (30)

Neraca massa O2 disekitar loop 7 R.xR3

= Q.xQ3 + W.xW3

................................... (31)

Neraca massa H2O disekitar loop 7 R.xR5 = Q.xQ5 + W.xW5

................................... (32)

Neraca massa CO2 disekitar loop 7 R.xR6 = Q.xQ6 + W.xW6

.................................... (33)

R

Komponen kmol/j O2

Q kg/j

kmol/j

0.07

2.36

H2O

278.16

5011.13

272,92

CO2

15.84

697.49

MEA

35.21

2147.63 7858.61

7858.61

W kg/j

kmol/j

kg/j

0.07

2.36

4916,63

0.27

94,49

0.16

6.91

15.69

690.59

35.21

2147.63 7071,16

787,44

7858.61

13. Neraca Massa di Mixing Point sebelum T-201 (loop 8)

Neraca massa total disekitar loop 8 J + M = N

.................................... (34)

Untuk semua arus J dan M sudah terhitung di perhitungan sebelumnya jadi commit to user tinggal menghitung arus N.



J

komponen

M

kmol/j CH3COOH

kg/j

kmol/j

N kg/j

kmol/j

kg/j

152.94

9184.00

45.98

2760.91

198.92

11944.92

VAM

43.23

3721.52

20.23

1741.59

63.46

5463.11

H2O

85.54

1540.96

1.84

33.19

87.38

1574.15

14446.48 Total

18982.18

14. Neraca Massa di sekitar Loop 9

Neraca massa total disekitar loop 9 N = V + X + Y 18982,18 = V + 5453,23 + 1533,54 V = 11995,41 kg/jam Neraca massa CH3COOH disekitar loop 9 N.xN2 = V.xV2 + Y.xY2 11944,92 = V.xV2 + 92,01 V.xV2 = 11852,90 kg/jam Neraca massa VAM disekitar loop 9 N.xN4 = X.xX4 + Y.xY4 5463,11 = 5447,77 + 15,34 5463,11 = 5463,11  Balance Neraca massa H2O disekitar loop 9 N.xN5 = V.xV5 + X.xX5 + Y.xY5 1574,15 = V.xV5 + 5,45 + 1426,20 V.xV5 = 142,50 kg/jam commit to user

4535.69

18982.18 18982.18



RESUME Arus A

Arus B

Arus C

Arus D

2000,00 kg/jam

3908,53 kg/jam

1771,19 kg/jam

94,49 kg/jam

xA1 =

xB2

=

0,9985

xC3

xD5 =

xB5

=

0,0015

1,00

=

1,00

1,00

Arus E

Arus F

Arus G

Arus H

89268,01 kg/jam

25404,79 kg/jam

53435,21 kg/jam

53435,21 kg/jam

xG1 = 0,3743

xH1 = 0,3369

xG2 = 0,2671

xH2 = 0,1958

xG3 = 0,0513

xH3 = 0,0182

xE1 = 0,5187 xE2 = 0,0331

xF2 = 0,8286

xE3 = 0,0251 xE4 = 0,0003

xF4 = 0,1514

xG4 = 0,0002

xH4 = 0,1025

xE5 = 0,0103

xF5 = 0,01

xG5 = 0,0096

xH5 = 0,0363

xG6 = 0,2975

xH6 = 0,3104

xE6 = 0,4124

Arus I

Arus J

Arus K

Arus L

38988,72 kg/jam

14446,48 kg/jam

37247,14 kg/jam

2794,11 kg/jam

xI1 = 0,4617 xI2 = 0,0328

xK1 = 0,4833 xJ2

= 0,63573

xI3 = 0,0249

xK2 = 0,0343

= 0,9881

xL5

= 0,0119

xK3 = 0,0260

xI4 = 0,0450

xJ4

= 0,25761

xK4 = 0,0003

xI5 = 0,0102

xJ5

= 0,10667

xK5 = 0,0107

xI6 = 0,4255

xL2

xK6 = 0,4454

commit to user



Arus M

Arus N

Arus O

Arus P

4535,69 kg/jam

18982,18 kg/jam

16176,99 kg/jam

36554,46 kg/jam xP1 = 0,4924

xM2 = 0,6087

xN2 = 0,6293

xO2 = 0,0132

xP2 = 0,0349 xP3 = 0,0265

xM4 = 0,3839

xN4 = 0,2878

xO4 = 0,7819

xP4 = 0,0003

xM5 = 0,0074

xN5 = 0,0829

xO5 = 0,2049

xP5 = 0,0109 xP6 = 0,4349

Arus Q

Arus R

Arus U

Arus V

7160,77 kg/jam

7858,34 kg/jam

9201,30 kg/jam

18982,18 kg/jam

xU2 = 0,9881

xV2 = 0,9881

xU5 = 0,0119

xV5 = 0,0119

xR3

= 0,0003

xQ5 = 0,699

xR5

= 0,6377

xQ6 = 0,001

xR6

= 0,0887

xQ7 = 0,300

xR7

= 0,2733

Arus W

Arus X

Arus Y

18982,18 kg/jam

5453,23 kg/jam

1533,54 kg/jam

xY2 = 0,06 xW3 = 0,003

xW5 = 0,12

xX4 = 0,999

xY4 = 0,01

xX5 = 0,001

xY5 = 0,93

xW6 = 0,877

commit to user



Produk VAM keluar adalah arus X, yaitu sebesar 5453,23 kg/jam Diinginkan produk VAM yang keluar adalah = 100000 ton/tahun = 12626,26 kg/jam Faktor koreksi 

12626,26  2,3153 5453,23

Jadi : A

=

4630.75 kg/jam

B

=

9049.72 kg/jam

C

=

4100.33 kg/jam

D

=

11.31 kg/jam

E

=

89268.01 kg/jam

F

=

25404.79 kg/jam

G

=

123722.53 kg/jam

H

=

123722.53 kg/jam

I

=

90273.50 kg/jam

J

=

33449.02 kg/jam

K

=

86241.08 kg/jam

L

=

6469.40 kg/jam

M

=

10501.83 kg/jam

N

=

43950.85 kg/jam

O

=

16176.99 kg/jam

P

=

84637.26 kg/jam

Q

=

16579.87 kg/jam

R

=

18195.00 kg/jam

U

=

21304.46 kg/jam

V

=

27773.86 kg/jam

W

=

1615.12 kg/jam

X

=

12626.26 kg/jam

Y

=

3550.73 kg/jam commit to user

digilib.uns.ac.id C-1 LAMPIRAN


LAMPIRAN C NERACA PANAS

Dalam penyusunan neraca panas prarancangan pabrik vinyl acetate aonomer dari ethylene, acetic acid dengan oxygen kapasaitas 100.000 ton/tahun ini, ada beberapa hal yang menjadi dasar perhitungan, yaitu : 1. Basis perhitungan adalah 1 jam operasi. 2. Satuan massa yang digunakan adalah kmol. 3. Suhu referensi adalah 298 K. 4. Satuan kapasitas panas yang digunakan adalah kJ/kmol dan satuan perubahan entalpi adalah kJ.

1. NERACA PANAS DI TEE-02 Input Arus 3 (Output VP-01) T in = 201,68 oC = 473,68 K Komponen CH3COOH H2O

501,04

Q

13426,46 6727206,29

14,80

Total

Q3

∫ Cp dT

kmol

6048,14

515,84

89527,36 6816733,65

= 6816733,65 kJ

Arus 22 (Hasil atas T-201) T in = 80 oC

= 353 K

Komponen

kmol

∫ Cp dT

C2H4

1485,80

2538,38 3771530,28

Q

CH3COOH

49,26

3719,46

183205,72

O2

69,99

1632,42

114256,53

VAM

0,33

5787,49

1910,90

H2O

51,23

1861,00

95345,17

CO2

836,12

2162,71 1808284,59 commit to user



Total

2492,73

5974533,19

Q 22 = 5974533,19 kJ Total panas masuk Tee-02 = 12791266,84 kJ Output Arus 7 T out = 112,34 oC = 385,34 K Komponen

kmol

∫ Cp dT

Q

C2H4

1485,80

4141,85

6153962,08

550,30

6093,65

3353315,93

69,99

2599,06

181913,50

VAM

0,33

9496,19

3135,43

H2O

66,04

2960,58

195503,68

CO2

836,12

3472,51

2903436,22

CH3COOH O2

Total

Q7

3008,58

12791266,84

= 12791266,84 kJ

Total panas keluar Tee-01 = 12791266,84 kJ

2. NERACA PANAS DI KOMPRESOR Input Arus 7 (Umpan dari Tee-02) T in = 112,34 oC = 385,34 K Komponen

kmol

∫ Cp dT

Q

C2H4

1485,80

4141,85

6153962,08

550,30

6093,65

3353315,93

69,99

2599,06

181913,50

VAM

0,33

9496,19

3135,43

H2O

66,04

2960,58

195503,68

CO2

836,12

3472,51

2903436,22

CH3COOH O2

Total

3008,58




Q7

= 12791266,84 kJ

Output Arus 7 T out = 129,46 oC = 402,46 K Komponen

kmol

∫ Cp dT

Q

C2H4

1485,80

5028,46

7471301,53

550,30

7412,03

4078818,17

69,99

3115,10

218031,87

0,33 11556,30

3815,64

CH3COOH O2 VAM H2O

66,04

3546,93

234224,07

CO2

836,12

4179,54

3494605,69

Total

Q7

3008,58

15500796,97

= 15500796,97 kJ

Total panas keluar kompresor = 15500796,97 kJ

3. NERACA PANAS DI TEE-03 Input Arus 7 (Output kompresor) T in = 129,46 oC = 402,46 K Komponen

kmol

∫ Cp dT

Q

C2H4

1485,80

5028,46

7471301,53

550,30

7412,03

4078818,17

69,99

3115,10

218031,87

0,33 11556,30

3815,64

CH3COOH O2 VAM H2O

66,04

3546,93

234224,07

CO2

836,12

4179,54

3494605,69

Total

Q7

3008,58

15500796,97

= 15500796,97 kJ

Arus 5 (Umpan dari TT-03) T in = 32 oC

= 305 K

commit to user



Komponen O2

kmol

∫ Cp dT

128,12 Total

Q5

206,38

85,83

Q 26440,95 26440,95

= 26440,95 kJ

Arus 6 (Umpan dari TT-02) T in = 32 oC Komponen C2H4 Total

Q6

= 305 K kmol 165,09

∫ Cp dT 309,28

2672,54

Q 51058,31 51058,31

= 51058,31 kJ

Total panas masuk Tee-03 = 15546939,83 kJ

Output Arus 8 T out = 122,76 oC = 395,76 K Komponen

kmol

∫ Cp dT

Q

C2H4

1650,89

4678,58

7723832,41

CH3COOH

550,30

6891,36

3792296,28

O2

198,11

2912,93

577071,74

0,33 10742,74

3547,02

VAM H2O

66,04

3317,27

219057,94

CO2

836,12

3901,93

3262490,85

Total

Q8

3301,78

15578296,24

= 15578296,24 kJ

Total panas keluar Tee-03 = 15578296,24 kJ

4. NERACA PANAS DI REAKTOR Input Arus 8 (Output E-102)

commit to user



T in = 150 oC

= 423 K

Komponen

kmol

∫ Cp dT

C2H4

1650,89

6126,10 10113524,45

Q

CH3COOH

550,30

9048,39

4979304,21

O2

198,11

3737,56

740436,73

VAM

0,33

14112,16

4659,53

H2O

66,04

4253,69

280895,42

CO2

836,12

5039,03

4213241,70

Total

Q8

3301,78

20332062,04

= 20332062,04 kJ

Panas Reaksi Reaksi 1 : C2H4 + CH3COOH + 1/2O3 → VAM +H2O ΔHR1 298

= ΔHf VAM 298 + ΔHf H2O 298 - ΔHf C2H4 298 - ΔHf Ac.OH 298 = -315,7 + (-241,8) - 52,3 - (-434,84) = -174,96

kJ/mol

= -174960

J/mol 146,9

ΔHR1

= -174960

J/mol

∙

3

kmol

= -25706750,8 kJ Reaksi 2 : C2H4+ 3 O3 → 2 CO2 + 2 H2O ΔHR2 298

= 2.ΔHf CO2 298 + 2. ΔHf H2O 298 - ΔHf C2H4 298 = 2(-393,5) + 2(-241,8) - 52,3 = -1322,9

kJ/mol

= -1322900 J/mol ΔHR2

= -1322900 J/mol ∙ 18,16 kmol = -24023601,3 kJ

Panas reaksi total, ΔHR

= ΔHR1 + ΔHR2 = -25706750,8 + (-24023601,3) = -49730352,1 kJ commit to user



Total panas masuk reaktor

= 20332062,04 + 49730352,1 = 70062414,10 kJ/jam

Output Arus 9 T out = 162 oC

= 435 K

Komponen

kmol

∫ Cp dT

C2H4

1485,80

6768,51 10057326,90

CH3COOH

Q

403,37 10008,52

O2

70,16

4037114,04

4094,31

287268,75

VAM

147,26 15610,74

2298829,75

H2O

249,28

4658,53

1161298,73

CO2

872,44

5534,70

4828699,64

Total

Q9

3228,32

22670537,81

= 22670537,81 kJ

Panas yang diserap pengendali panas

= total panas masuk – Q 9 = 70062414,10- 22670537,81 = 47391876,28 kJ

5. NERACA PANAS DI SEPARATOR Input Arus 9 (Output reaktor keluar E-201) T in = 127 oC

= 400 K

Umpan separator sudah dalam keadaan 2 fase. Entalpi fase cair : Komponen C2H4 CH3COOH O2

kmol 0,00 354,11 0,00

∫ Cp dT 0,00

Q 0,00

13900,25 4922242,75 0,00

0,00

VAM

100,09

17180,43 1719583,33

H2O

198,05

7694,58 1523921,64 commit to user



CO2

0,00

Total

0,00

652,25

0,00 8165747,72

Entalpi fase cair = 8165747,72 kJ Entalpi fase uap : Komponen

kmol

∫ Cp dT

Q

C2H4

1485,80

4899,54

7279739,53

CH3COOH

49,26

7220,11

355633,54

O2

70,16

3040,82

213352,57

VAM

47,17 11256,43

530963,79

H2O

51,23

3462,56

177397,92

CO2

872,44

4077,46

3557340,06

Total

2576,06

12114427,41

Entalpi fase uap = 12114427,41 kJ

Q9

= Entalpi fase cair + Entalpi fase uap = 8165747,72 + 12114427,41 = 20280175,13 kJ

Total panas masuk separator = 20280175,13 kJ Output Arus 11 T 0ut = 127 oC

= 400 K

Komponen

kmol

∫ Cp dT

Q

C2H4

1485,80

4899,54

7279739,53

CH3COOH

49,26

7220,11

355633,54

O2

70,16

3040,82

213352,57

VAM

47,17 11256,43

530963,79

H2O

51,23

3462,56

177397,92

CO2

872,44

4077,46

3557340,06

Total

2576,06




Q 11 = 12114427,41 kJ Arus 10 T out = 127 oC Komponen C2H4

= 400 K kmol

∫ Cp dT

0,00

CH3COOH O2

354,11

Q

0,00

0,00

13900,25 4922242,75

0,00

0,00

0,00

VAM

100,09

17180,43 1719583,33

H2O

198,05

7694,58 1523921,64

CO2

0,00

Total

0,00

652,25

0,00 8165747,72

Q 10 = 8165747,72 kJ Total panas keluar separator = 20280175,13 kJ

6. NERACA PANAS DI MENARA DISTILASI Panas yang dibawa umpan (hF) (Arus 13) T umpan = 113,46 oC = 386,46 K Komponen

kmol

∫ Cp dT

Q

CH3COOH

460,57

11960,31 5508503,89

VAM

146,93

14716,09 2162224,77

H2O

202,32

6662,46 1347933,99

809,81

9018662,65

Total

Panas yang dibawa umpan = 9018662,65 kJ

Panas yang dibawa hasil atas (hD) (Arus 18) T atas

= 98,41 oC

Komponen CH3COOH VAM

kmol 3,55 146,93

=

371,41 K

∫ Cp dT 9840,48

Q 34911,79

12054,46 1771153,16 commit to user



H2O Total

184,00

5522,60 1016171,24

334,48

2822236,19

Panas yang dibawa hasil atas = 2822236,19 kJ Panas yang dibawa hasil bawah (hB) (Arus 15) T bawah = Komponen

133,01 oC = 406,01 K kmol

CH3COOH

457,02

∫ Cp dT

Q

14772,46 6751275,82

VAM

0,00

0,00

0,00

H2O

18,32

8155,50

149369,65

Total

475,33

6900645,47

Panas yang dibawa hasil bawah = 6900645,47 kJ Panas refluks (h0) T atas

= 98,41 oC

Komponen

kmol

CH3COOH

=

371,41 K

∫ Cp dT

8,73

9840,48

Q 85904,00

VAM

361,59

12054,46 4358102,46

H2O

452,83

5522,60 2500392,69

823,15

6944399,15

Total

Panas refluks = 6944399,15 kJ Panas vapor (H1) T atas

= 98,41 oC

Komponen CH3COOH

kmol

=

371,41 K

∫ Cp dT

λ

12,28

9840,48

VAM

508,52

12054,46

29633,20 21196665,52

H2O

636,83

5522,60

39583,14 28721489,99

Total

21959,59

Q

1157,63

Panas vapor = 50308578,57 kJ commit to user

390423,06

50308578,57



Menghitung beban kondensor (QC) QC = V1 . H1 – (L0 . h0 + D . hD) = 140303746,59 kJ Menghitung beban reboiler (QR) F . hF – QC + QR = D . hD + B . hB QR

= D . hD + B . hB - F . hF + QC = 141007965,60 kJ

7. NERACA PANAS DI ABSORBER 1 (T-101) Input Panas yang dibawa umpan gas (GF) (Arus 11) T in = 84 oC

= 357 K

Komponen

kmol

∫ Cp dT

Q

C2H4

1485,80

2711,74

4029115,85

CH3COOH

49,26

3975,41

195812,75

O2

70,16

1739,15

122023,95

VAM

47,17

6187,06

291842,70

H2O

51,23

1982,50

101569,53

CO2

872,44

2306,34

2012141,04

Total

2576,06

6752505,81

Q 11 = 6752505,81 kJ Panas yang dibawa umpan cair (CF) (Arus 16) T in = 60 oC Komponen CH3COOH H2O Total

= 333 K kmol

∫ Cp dT

Q

106,45

4593,27

488970,87

4,27

2634,24

11238,31

110,72

500209,18

Q 16 = 500209,18 kJ Panas pelarutan VAM dalam CH3COOH commit to user Qlarut = 6,3 cal/mol = 1,5 J/mol



VAM terserap di T-101 = 52,46 kmol/jam Q larut = 1,5 * 52,46 = 78,70 kJ/jam Q in = Q11 + Q16 + Qlarut = 6752505,81 + 500209,18 + 78,70 = 7252793,69 kJ Total panas masuk Absorber 1 = 7252793,69 kJ Output Panas produk gas (Gp) (Arus 14) T out = 80 oC

= 353 K

Komponen

kmol

∫ Cp dT

Q

C2H4

1485,80

2538,38

3771530,28

CH3COOH

49,26

3719,46

183205,72

O2

70,16

1632,42

114535,47

VAM

0,33

5787,49

1910,90

H2O

51,23

1861,00

95345,17

CO2

872,44

2162,71

1886833,21

Total

2529,23

6053360,76

Q 14 = 6053360,76 kJ Panas produk cair (Cp) (Arus 12) T out = 64,1 oC Komponen CH3COOH

= 337,1 K

kmol

∫ Cp dT

Q

106,45

5142,85

547475,80

VAM

46,84

6452,99

292887,82

H2O

4,27

2942,00

12551,31

Total

157,56

852914,93

Q 12 = 852914,93 kJ Panas pelarutan laten VAM terserap Qserap= 6,605 kJ/mol VAM terserap di T-101 = 52,46 kmol/jam commit to user Q serap = 6605 * 52,46 = 346517,99 kJ/jam



Q out

= Q14 + Q12 + Qserap = 6053360,76 + 852914,93 + 346517,99 = 7252793,69 kJ

Total panas keluar Absorber 1 = 7252793,69 kJ

8. NERACA PANAS DI ABSORBER 2 (T-102) Input Panas yang dibawa umpan gas (GF) (Arus 14) T in = 80 oC

= 353 K

Komponen

kmol

∫ Cp dT

Q

C2H4

1485,80

2538,38

3771530,28

CH3COOH

49,26

3719,46

183205,72

O2

70,16

1632,42

114535,47

VAM

0,33

5787,49

1910,90

H2O

51,23

1861,00

95345,17

CO2

872,44

2162,71

1886833,21

Total

2529,23

6053360,76

Q 14 = 6053360,76 kJ Panas yang dibawa umpan cair (CF) (Arus 20+21) T in = 80 oC Komponen

= 353 K kmol

∫ Cp dT

Q

MEA

81,52

10907,92

889184,54

CO2

0,36

2162,71

785,49

H2O

644,05

4141,87 2667586,35

725,93

3557556,37

Total

Q

= 3557556,37 kJ

Q in = Q14 + Q2021 = 6053360,76 + 3557556,37 = 9610917,13 kJ

commit to user Total panas masuk Absorber 2 = 9610917,13 kJ



Output Panas produk gas (Gp) (Arus 22) T out = 80 oC

= 353 K

Komponen

kmol

∫ Cp dT

Q

C2H4

1485,80

2538,38

3771530,28

CH3COOH

49,26

3719,46

183205,72

O2

69,99

1632,42

114256,53

VAM

0,33

5787,49

1910,90

H2O

51,23

1861,00

95345,17

CO2

836,12

2162,71

1808284,59

Total

2492,73

5974533,19

Q 22 = 5974533,19 kJ Panas produk cair (Cp) (Arus 19) T out = 80 oC Komponen

= 353 K ∫ Cp dT

Q

10907,92

889184,54

kmol

MEA

81,52

H2O

644,05

CO2

36,68

2162,71

79334,11

0,17

1632,42

278,94

O2 Total

4141,87 2667586,35

762,43

3636383,94

Q 19 = 3636383,94 kJ Q out

= Q22 + Q19 = 5974533,19 + 3636383,94 = 9610917,13 kJ

Total panas keluar Absorber 2 = 9610917,13 kJ

9. NERACA PANAS DI REGENERATOR Panas yang dibawa umpan (hF) (Arus 19) T umpan = 124 oC

= 397 K commit to user



Komponen

kmol

∫ Cp dT

Q

MEA

81,52

20026,40 1632498,88

H2O

644,05

7478,42 4816507,47

CO2

36,68

3960,30

145247,86

0,17

2955,48

505,02

O2 Total

762,04

6594786,23

Panas yang dibawa umpan = 6594786,23 kJ

Panas yang dibawa hasil atas (hD) (Arus 23) T atas

= 70 oC

=

343 K

∫ Cp dT

Q

0,17

1317,90

225,20

CO2

36,32

1740,96

63230,82

H2O

12,14

1502,86

18251,83

MEA

0,00

4005,71

0,00

Komponen

kmol

O2

Total

48,64

81707,84

Panas yang dibawa hasil atas = 81707,84 kJ Panas yang dibawa hasil bawah (hB) (Arus 20) T bawah = Komponen

126 oC kmol

= 399 K ∫ Cp dT

Q

O2

0,00

3014,67

0,00

CO2

0,36

4041,54

1467,87

H2O

631,91

7628,32 4820407,50

MEA

81,52

20440,44 1666250,30

713,79

6488125,67

Total

Panas yang dibawa hasil bawah = 6488125,67 kJ

Panas refluks (h0) T atas

= 98,41 oC

=

commit to user 371,41 K



∫ Cp dT

Q

0,28

1313,71

370,08

CO2

59,88

1741,10

104252,43

H2O

20,02

3348,78

67049,68

MEA

0,00

8776,54

0,00

Komponen

kmol

O2

Total

80,18

171672,19

Panas refluks = 171672,19 kJ

Panas vapor (H1) T atas

= 98,41 oC

Komponen

=

371,41 K λ

kmol

H2O

32,17

Total

Q

40870

1157,63

1314648,57 1314648,57

Panas vapor = 1314648,57 kJ Menghitung beban kondensor (QC) QC = V1 . H1 – (L0 . h0 + D . hD) = 1061268,53 kJ Menghitung beban reboiler (QR) F . hF – QC + QR = D . hD + B . hB QR

= D . hD + B . hB - F . hF + QC = 1036315,82 kJ

10. NERACA PANAS DI HE pemanas etilen(E-101) Panas masuk (Arus 4) T in = 27 oC Komponen C2H4 Total

Panas masuk

= 300 K kmol 330,18 330,18

∫ Cp dT 87,98

Q 29048,80 29048,80

= 29048,80 kJ commit to user



Pemanas Fluida

: saturated steam

Q pemanas

: 414451,18 kJ

Total panas masuk E-101 = Pemanas + Panas masuk = 414451,18 + 29048,80 = 443499,97 kJ

Panas keluar T out = 54,8 oC Komponen C2H4 Total

Panas keluar

= 327,8 K

kmol 330,18

∫ Cp dT

Q

1343,21

443499,97

330,18

=

443499,97

443499,97 kJ

11. NERACA PANAS DI E-102 Panas masuk (Arus 8) T in = 122,76 oC = 395,76 K Komponen

kmol

∫ Cp dT

Q

C2H4

1650,89

4678,58

7723832,41

CH3COOH

550,30

6891,36

3792296,28

O2

198,11

2912,93

577071,74

0,33 10742,74

3547,02

VAM H2O

66,04

3317,27

219057,94

CO2

836,12

3901,93

3262490,85

Total

Panas masuk

3301,78

15578296,24

= 15578296,24 kJ

Pemanas Fluida

: Superheated steam

Q pemanas

: 4753765,80 kJ

commit to user Total panas masuk E-102 = Pemanas + Panas masuk



= 4753765,80 + 15578296,24 = 20332062,04 kJ Panas keluar T out = 150 oC

= 423 K

Komponen

kmol

∫ Cp dT

C2H4

1650,89

6126,10 10113524,45

Q

CH3COOH

550,30

9048,39

4979304,21

O2

198,11

3737,56

740436,73

VAM

0,33

14112,16

4659,53

H2O

66,04

4253,69

280895,42

CO2

836,12

5039,03

4213241,70

Total

Panas keluar

3301,78

=

20332062,04

20332062,04 kJ

12. NERACA PANAS DI CONDENSOR E-201 Panas masuk (Arus 9) T in = 150,4 oC = 423,4 K Komponen

kmol

∫ Cp dT

Q

C2H4

1485,80

6148,13

9134904,46

403,37 11553,29

4660223,41

CH3COOH O2

70,16

4012,04

281496,28

VAM

147,26 15527,14

2286518,08

H2O

249,28

4410,89

1099567,23

CO2

872,44

5024,00

4383140,64

Total

Q9

3228,32

21845850,10

= 21845850,10 kJ

Beban panas kondensor = 23513603,11 kJ Total panas masuk E-201 = Q9 + Qcond = 21845850,10 + 23513603,11 commit to user = 45359453,22 kJ



Panas keluar cair T out = 127 oC Komponen

= 400 K kmol

C2H4

∫ Cp dT

0,00

CH3COOH

354,11

O2

Q

0,00

0,00

13900,25 4922242,75

0,00

0,00

0,00

VAM

100,09

17180,43 1719583,33

H2O

198,05

7694,58 1523921,64

CO2

0,00

Total

Q 9cair

0,00

652,25

=

0,00 8165747,72

8165747,72 kJ

Gas T out = 127 oC

= 400 K

Komponen

kmol

∫ Cp dT

Q

C2H4

1485,80

4899,54

7279739,53

CH3COOH

49,26

7220,11

355633,54

O2

70,16

3040,82

213352,57

VAM

47,17 11256,43

530963,79

H2O

51,23

3462,56

177397,92

CO2

872,44

4077,46

3557340,06

Total

Q 9gas

2576,06

=

12114427,41

12114427,41 kJ

Pendingin Fluida

: Air pendingin

Q pendingin : 23513603,11 kJ Total panas keluar CD-01 = Pendingin + Panas keluar = 23513603,11 + 21845850,10 commit to user = 45359453,22 kJ



13. NERACA PANAS DI COOLER E-103 Panas masuk (Arus 12) T in = 127 oC

= 378,1 K

Komponen

kmol

∫ Cp dT

Q

C2H4

1485,80

4899,54

7279739,53

CH3COOH

49,26

7220,11

355633,54

O2

70,16

3040,82

213352,57

VAM

47,17 11256,43

530963,79

H2O

51,23

3462,56

177397,92

CO2

872,44

4077,46

3557340,06

Total

2576,06

Panas masuk

12114427,41

= 12114427,41 kJ

Panas keluar umpan gas T-101 (Arus 12) T out = 84 oC

= 357 K

Komponen

kmol

∫ Cp dT

Q

C2H4

1485,80

2711,74

4029115,85

CH3COOH

49,26

3975,41

195812,75

O2

70,16

1739,15

122023,95

VAM

47,17

6187,06

291842,70

H2O

51,23

1982,50

101569,53

CO2

872,44

2306,34

2012141,04

Total

Panas keluar

2576,06

6752505,81

= 6752505,81 kJ

Pendingin Fluida

: Air dingin

Q pendingin : 5362471,30 kJ Total panas keluar E-103 = Pendingin + Panas keluar = 5362471,30 + 6752505,81 = 12114427,41 kJ commit to user



14. NERACA PANAS DI COOLER E-104 Panas masuk (Arus 16) T in = 133 oC Komponen

kmol

CH3COOH

106,45

H2O

4,27

Total

Q 16in

= 406 K ∫ Cp dT

14766,46 1572583,67 8155,50

110,72

=

Q

34793,42 1607377,09

1607377,09 kJ

Total panas masuk E-104

= 1607377,09 kJ

Panas keluar umpan cair (Arus 16) T out = 60 oC Komponen

= 333 K kmol

CH3COOH H2O Total

∫ Cp dT

106,45

4593,27

488970,87

4,27

2634,24

11238,31

110,72

Q 16out =

Q

500209,18

500209,18 kJ

Pendingin Fluida

: Air dingin

Q pendingin : 1107167,91 kJ Total panas keluar E-104 = Pendingin + Panas keluar = 1107167,91 + 500209,18 = 1607377,09 kJ

15. NERACA PANAS DI HEATER E-105 Panas masuk (Arus 19) T in = 80 oC Komponen

= 353 K kmol

MEA

81,52

H2O

644,05

∫ Cp dT

Q

10907,92

889184,54

4141,87 2667586,35 commit to user



CO2 O2 Total

Q 19in

36,68

2162,71

79334,11

0,17

1632,42

278,94

762,43

=

3636383,94

3636383,94 kJ

Pemanas Fluida

: Saturated steam 142,5 oC

Q pemanas

: 2958402,29 kJ

Total panas masuk E-105 = Pemanas + Panas masuk = 2958402,29 + 3636383,94 = 6594786,23 kJ Panas keluar T out = 124 oC Komponen

= 397 K kmol

∫ Cp dT

Q

MEA

81,52

20026,40 1632498,88

H2O

644,05

7478,42 4816507,47

CO2

36,68

3960,30

145247,86

0,17

2955,48

505,02

O2 Total

762,04

Q 19out =

6594786,23

6594786,23 kJ

16. NERACA PANAS DI COOLER E-106 Panas masuk (Arus 18) T in

=

Komponen CH3COOH

98,4 oC kmol 3,55

= 371,4 K ∫ Cp dT 9840,48

Q 34911,79

VAM

146,93

12054,46 1771153,16

H2O

184,00

5522,60 1016171,24

334,48

2822236,19

Total

commit to user Total panas masuk E-106 = 2822236,19 kJ



Panas keluar T out = 40 oC Komponen

= 313 K ∫ Cp dT

kmol

CH3COOH

Q

3,55

1946,49

6905,69

VAM

146,93

2359,79

346722,57

H2O

184,00

1131,04

208113,36

Total

334,48

Panas keluar

=

561741,62

561741,62 kJ

Pendingin Fluida

: Air dingin

Q pendingin : 2260494,57 kJ Total panas keluar HE-05 = Pendingin + Panas keluar = 2260494,57 + 561741,62 = 2822236,19 kJ

17. NERACA PANAS DI COOLER E-107 Panas masuk (Arus 20) T in

=

126 oC

Komponen

kmol

= 399 K ∫ Cp dT

Q

O2

0,00

3014,67

0,00

CO2

0,36

4041,54

1467,87

H2O

631,91

7628,32 4820407,50

MEA

81,52

20440,44 1666250,30

713,79

6488125,67

Total

Total panas masuk E-106 = 6488125,67 kJ Panas keluar T out = 80 oC Komponen O2

= 353 K kmol 0,00

∫ Cp dT

Q

3014,67 0,00 commit to user



CO2

0,36

H2O

631,91

MEA

81,52

Total

Panas keluar

2192,71

4141,87 2617284,49 10907,92

713,79

=

785,49

889184,54 3507254,51

3507254,51 kJ

Pendingin Fluida

: Air dingin

Q pendingin : 2980871,16 kJ Total panas keluar HE-05 = Pendingin + Panas keluar = 2980871,16 + 3507254,51 = 6488125,67 kJ

commit to user

digilib.uns.ac.idD-1 LAMPIRAN


LAMPIRAN D PERANCANGAN REAKTOR

Gambar 1. Reaktor tampak depan commit to user



Gambar 2. Reaktor tampak atas

Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi antara etilen, asam asetat dan oksigen menjadi vinil asetat monomer dengan menggunakan katalis Pd.

Tipe

: Fixed bed multitube.

Fase

: Gas

Kondisi Operasi

:

- Non Adiabatik Non Isotermal - P masuk reaktor

= 10 atm

- T masuk reaktor

= 150oC

- Katalis

= Pd

- Spesifikasi katalis Pd 

Bentuk

: padat, spherical



Umur katalis

: 1-5 tahun



Diameter katalis commit to user

: 5 mm





Densitas katalis

: 1000 kg/m3



Porositas, 

: 0,4 m3/m3



Susunan katalis terdiri

: 0,15-1,5 % berat Pd 0,2-1,5 % berat Au 4-10

% berat KOAc

Silica sebagai penyangga (Dimian, 2008)

A. Menentukan Jenis Reaktor Dipilih reaktor jenis fixed bed multitube dengan pertimbangan sebagai berikut: 1. Reaksi yang berlangsung adalah fase gas dengan katalis padat. 2. Menggunakan katalis yang relatif berumur panjang yaitu 1-5 tahun. 3. Reaksi eksotermis sehingga perlu luas perpindahan panas yang besar agar kontak dengan pendingin bisa optimal. 4. Ukuran katalis Pd (5 mm) sesuai untuk reaktor fixed bed yang mempunyai rentang ukuran katalis 2-5 mm (Walas,2005).

B. Menentukan Media Pendingin Pendingin yang digunakan adalah boiled feedwater yang telah diolah dari bahan air waduk yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Boiled feedwater dipilih dengan alasan : 1. Memanfaatkan panas yang dihasilkan dari reaksi untuk menghasilkan steam. 2. Mudah dalam pengaturan dan aman. commit to user



C. Menyusun Neraca Massa dan Neraca Panas pada Elemen Volume C.1.

Neraca Massa di sekitar Reaktor (R-01)

Data umpan reaktor  Suhu umpan masuk ( Tin )

= 150 oC

 Tekanan

= 10 atm

 Fase umpan

= gas

= 423.15 K

 Laju alir umpan  C2H4

=

46307,49 kg/jam

=

1650,89 kmol/jam

HAc

=

33045,34 kg/jam

=

550,30 kmol/jam

O2

=

6341,40 kg/jam

=

198,11 kmol/jam

VAM

=

28,45 kg/jam

=

0,33 kmol/jam

H2O

=

1189,63 kg/jam

=

66,04 kmol/jam

CO2

=

36810,24 kg/jam

=

836,12 kmol/jam

Total

=

123722,53 kg/jam

3301,78 kmol/jam

 Data operasional  Diameter luar tube (ODt)

= 1,5 in

= 3,81 cm

 Diameter dalam tube (IDt)

= 1,33 in

= 3,38 cm

 Flow area per tube ( a't )

= 1,4 in2

= 9,03 cm2

 Suhu referensi ( Tref )

= 25 oC

= 298 K

 Jumlah tube ( Nt )

= 1476

 Jumlah tube pass ( Ntb )

=1

 Jumlah shell pass ( Nsh )

=1

 Pitch ( PT )

= 1,875 in

= 47,625 cm

 Diameter shell ( IDs )

= 80,968 in

= 2,056 m

 Baffle spacing ( B )

= 22,11 in

= 0,5615 m

commit to user



 Data pendingin  Suhu pendingin masuk (Tp) = 140 oC

= 413,15 K

 Tekanan

= 3,5665 atm

 Kondisi masuk

= saturated liquid

 Suhu pendingin keluar

= 142,02oC

 Kondisi keluar

= saturated vapor

 Laju alir pendingin ( Wp )

= 27.548,41 kg/jam

= 417,17 K

 Data produk keluar reaktor  Suhu keluar ( Tout )

= 161,97 oC

 Tekanan

= 9,9932 atm

= 435,12 K

 Laju alir produk 

C.2.

C2H2

=

41676,74 kg/jam

=

1485,80 kmol/jam

HAc

=

24222,23 kg/jam

=

403,37 kmol/jam

O2

=

2245,91 kg/jam

=

70,16 kmol/jam

VAM

=

12677,57 kg/jam

=

147,26 kmol/jam

H2O

=

4490,86 kg/jam

=

249,28 kmol/jam

CO2

=

38409,21 kg/jam

=

872,44 kmol/jam

Total

=

123722,53 kg/jam

3228,32 kmol/jam

Menyusun Persamaan Reaksi Reaksi utama adalah reaksi oksidasi antara etilen dan asam asetat yang menghasilkan vinyl asetat dan air, dengan persamaan reksi sebagai berikut: C2H4 + CH3CO2H + ½ O2

C2H3OOCH=CH2 + H2O

...(1)

Terjadi reaksi samping antara etilen dan oksigen menghasilkan karbon dioksida dan air dengan reaksi: C2H4 + 3O2

commit to 2user 2CO O 2 + 2H

...(2)



A + B + ½C  D + E A + 3C  2F + 2E Keterangan : A = etilen B = asam asetat C = oksigen D = vinyl asetat E = air F = karbondioksida

Reaksi tersebut berjalan dengan mekanisme sebagai berikut. 2CH3COOH + ½ O2 + Pd ↔ Pd-(CH3COOH)2

+ H2O

Pd-(CH3COOH)2 + CH3COO-↔ Pd-(OCOCH3)3-

…..(3) …..(4)

Pd-(OCOCH3)3-+C2H4 ↔ C2H3OOCH=CH2+ CH3COOH +CH3COO- + Pd …..(5)

(Dimian,2008)

Reaksi samping : CH3COOH + Pd  Pd-OCOCH3- + H+ Pd-OCOCH3- + 3O2 + C2H4 ↔ 2Pd-CO2

…..(6) ed

+ CH3COO- + 2H2O

…..(7) 2Pd-CO2 ed↔ 2Pd + 2CO2

Persamaan kecepatan reaksi yang digunakan : = =

,

. .

,

. ,

.

,

commit to user

…..(8)



dimana : rVA, rCO2

= Laju reaksi, mol/(litercat.s)

k1, k2

= Konstanta kecepatan reaksi

PA, PC

= Tekanan parsial A, C, kPa

dengan : = −4,6356 −

1804,1857

= −7.5752 −

2525.8599

dimana :

∆HR

k1, k2

= Konstanta kecepatan reaksi, mol/(litercat.s)

T

= Temperatur, K

= ∆Hproduk - ∆Hreaktan = -337,48 kJ/mol

∆Go(298 K)

= ∆Goproduk - ∆Goreaktan = -228,6 – 228,7 – (68,12 – 376,69) = -148,73 kJ/mol

ln K

= 100,28

commit to user



C.3. Menyusun Model Matematis C.2.1. Neraca massa pada elemen volume

Elemen volume : /4.(IDT)2.∆Z Ditinjau dalam 1 buah tube, neraca massa dalam elemen volume pada kondisi steady state untuk reaksi pada tube setelah bereaksi sepanjang z satuan panjang dengan konversi x, persamaan neraca massa reaktan dijabarkan sebagai berikut: Rate of input – Rate of output – Rate of reaction = Rate of accumulation FA

Z

 FA

Z  Z

1  (  rAtotal . . .IDT 2 .Z .61    / dp  0 4

Kedua ruas dibagi dengan ∆Z, sehingga : FA

Z  Z

 FA

Z

Z FA

 FA

1   rAtotal . . .IDT 2 .6.1   . / dp 4

1   rAtotal . . .IDT 2 .6.1    / dp lim Z  0 4 Z  Z

Z

dFA 1  rAtotal . . .IDT 2 .6.1    / dp dz 4 Untuk sejumlah Nt tube, persamaan diatas menjadi

dFA 1  rAtotal . . .IDT 2 .6.1   .Nt / dp dz 4 commit to user



denganFAo  FAo 1  x  dFA   FAo dx dFA   FAo .dx dFA dx   FAo . dz dz dx 1  FAo  rAtotal . . .IDT 2 .6.1   .Nt / dp dz 4 2 dx rAtotal . .IDT .6.1   . / dp  Nt ..........(1) dz 4.FAo

dengan: rAtotal = kecepatan reaksi totalC2H4 terhadap CH3COOCHCH2, yaitu rA1 + rA2, kmol/jam.kgkat x

= konversi C2H4 menjadi CH3COOCHCH2



= porositas tumpukan katalis, m3/m3

ρB

= densitas bulk katalis, kg/ m3

IDT

= diameter dalam tube, m

Nt

= jumlah tube

Z

= tebal tumpukan katalis, m

C.2.2. Neraca Panas pada elemen volume Reaktor jenis fixed bed multitube mirip dengan alat penukar panas (heat exchanger), dimana gas reaktan mengalir di dalam tube-tube yang berisi tumpukan katalisator dan pendingin mengalir di bagian shell.

commit to user



Assumsi : steady state R input – R output + R heat of reaction = Racc )+

− {(

. .

.Δ ( −

. Δ . (−

)} +

)=0

Kedua ruas dibagi ΔZ diperoleh :

HiZ  Z  HiZ x  FAo . H R .  U D . .IDT .T  Tc  Z Z Diambil limit ΔZ mendekati nol dan dx/dz dijabarkan, sehingga : Σ

= (−

).

+

− = (−

Σ

−

. . ). . .

+ (−

Δ .Δ ( − +

+

Δ

) + (−

Δ

.Δ ( −

).

).

+

Δ

)

= (−

).

+∫ Δ

+ (−

).

+∫ Δ Σ

commit to user

−

. .

.Δ ( −

)



Untuk semua tube : = (−

).

+∫ Δ

+ (−

).

+∫ Δ

−

. .

.Δ ( −

Σ

Dengan : T

  ni.Cpi.dT ∆Hproduk =

Tref

Tref

∆HReaktan =

  ni.Cpi.dT T

Keterangan : Fi

= laju alir umpan masuk reaktor, kmol/jam

Cpi

= kapasitas panas komponen, kJ/kmol. K

(∆HR) = panas reaksi, kJ/kmol UD

= koefisien perpindahan panas overall kotor, kJ/jam.m2.K

IDT

= diameter dalam tube, m

Tc

= suhu pendingin, K

C.2.3. Neraca Panas pendingin pada elemen volume Pendingin mengalir di dalam shell, alirannya berlawanan arah (countercurrent) dengan aliran zat pereaksi yang mengalir lewat tube-tube. Assumsi : Steady state Rinput – Rout put = Racc

m.Hc

Z

to user U D .Z . .ODT .(Tcommit  Tc).NT   (m.Hc

Z  Z

)0

)

.



Hc

Z  Z

 Hc

Z

Hc

 Hc

Z  Z

lim  Z

Z



Z



U D  .ODT .(T  Tc ). NT m

U D  .ODT .(T  Tc ).Nt m

dTc U D . .ODT .T  Tc .Nt  dz m dTc U D . .ODT .T  Tc . Nt  dz m.Cpc

Cpc

Keterangan : m

= kecepatan alir pendingin, kg/jam

Cpc

= kapasitas panas pendingin, kJ/kg.K

T

= temperatur reaksi, K

Tc

= temperature pendingin, K

C.4. Perhitungan Ud dan Uc Karena digunakan fixed bed multitube reactor maka perhitungan perpindahan panas didekati dengan shell and tube heat exchanger. Nilai Ud dicari dengan cara berikut :  Sisi tube  Luas penampang total ( pers 7.48, kern) Nt . a't at

= 144 . n

 Flow rate Wt Gt

= at

commit to user



 Koefisien transfer panas pada lapisan film di dalam tube hi

﴾

= 0,03





IDt . Gt



µt 

0,8

﴿

﴾





cpt .µt kt

0,333

﴿

﴾

kt IDt

﴿

(pers 6.2, kern)

 Koefisien film dalam tube yang disetarakan dengan luar tube hio = hi

IDt ODt (pers 6.5, kern)

dimana : a't = Luas area per tube, in2 n

= Jumlah pass

Wt = Laju alir reaktan, lb/hr IDt = Diameter dalam tube, ft µt = Viskositas fluida dalam tube, lb/(ft.hr) cpt = Kapasitas panas fluida dalam tube, Btu/(lb.oF) kt = Konduktivitas panas fluida dalam tube, Btu/(hr.ft2(oF/ft))  Sisi shell  Clearence  C' = PT - ODt  Luas penampang aliran dalam shell (pers 7.1, kern) as =

IDs .C' . B 144

. PT

 Flow rate per luas area (pers 7.2, kern) Gs

=

Ws as commit to user



 Diameter ekuivalen 2

de 

4 ( PT  0,5  0,86  1  3,14  ODt 2 / 4) 0,5  3,14  ODt

de De = 12  Koefisien transfer panas pada lapisan film di luar tube ho diperoleh dari Fig.15.11 Kern hlm.474 untuk panas laten. Untuk dapat menggunakan Fig.15.11 tersebut, sebelumnya dihitung terlebih dahulu : hio . ho tw

= tc +

( Tc – tc )

Pers. 5.31

( hio + ho ) Δtw = tw - tc Dari Δtw ini kemudian diplotkan ke Fig.15.11 Kern, didapatkan ho.  Koefisien transfer panas bersih ( Btu/(hr.ft2.oF) ) hio . ho Uc = ( hio + ho )  Koefisien transfer panas kotor ( Btu/(hr.ft2.oF) ) Uc Ud = ( 1 + Rd . Uc

)

dimana : PT

= Jarak antar pusat tube( pitch ), in

IDs = Diameter dalam shell, in B

= Jarak antar baffle, in commit to user



Wp = Laju alir pendingin, lb/hr µs

= Viskositas fluida dalam shell, lb/(hr.ft)

cps = Kapasitas panas fluida dalam shell, Btu/(lb.oF) ks

= Konduktivitas

panas

fluida

dalam

shell,

Btu/(hr.ft2.(oF/ft)) Rd = Dirt factor, hr.ft2.oF/Btu Dari tabel 12 Kern diperoleh nilai Rd untuk treated boiled feedwater adalah 0,001 hr.ft2.oF/Btu. Dalam perancangan digunakan Rd = 0,0011 hr.ft2.oF/Btu.

D. Menghitung Pressure Drop Menggunakan persamaan Ergun :



 dP G 2 1    150 x(1   )  x 3 x  1.75 dL D   DpxG /   PL

L

 G 2 (1   ) 150 x (1   )   dP  x x  1.75  dL 3 D   DpxG /  0 PO

 ( PL  PO ) 

 G 2 (1   ) 150 x (1   ) x x  1.75 L 3 D   DpxG /  

3 ( PO  PL )   D     150 x(1   ) x  x x  1.75   2   G  L   (1   )   DpxG /  

Jadi persamaan differensial pressure drop :  dP G 2 (1   ) 150 x (1   )  x x  1.75 3 dZ D   DpG /   commit to user



Keterangan : Po

= tekanan gas pada saat masuk rektor, atm

PL

= tekanan gas setelah keluar reaktor, atm

D

= diameter tube, m

L

= panjang tube, m



= porositas katalis, m3/m3

G

= kecepatan massa gas, kg/jam

ρ = densitas gas, kg/m3 µ = viskositas gas, kg/m.jam Dp

= diameter katalis, m

E. Menentukan Jenis, Ukuran dan Susunan Tube Ukuran tube ditentukan dengan cara memilih pada table 10, Apendix D.Q Kern halaman 843 dengan spesifikasi sebagai berikut : Diameter dalam tube(IDT)

: 1,33 in = 0,0338 m

Diameter luar tube (ODT)

: 1,5 in = 0,0381 m

BWG

: 14

Flow area (a’t)

: 1,4 in2

Panjang tube diperoleh dari program, panjang tube ditentukan pada saat tercapai konversi reaksi yang sesuai yaitu 0,10 terhadap etilen. Direncanakan tube disusun dengan pola triangular pitch, dengan alasan : 1. Turbulensi yang terjadi pada susunan segitiga sama sisi lebih besar dibandingkan dengan susunan bujur sangkar, karena fluida yang mengalir commit to user



di antara pipa yang letaknya berdekatan akan langsung menumbuk pipa yang terletak pada deretan berikutnya. 2. Koefisien perpindahan panas konveksi (h) pada susunan segitiga 25% lebih tinggi dibandingkan dengan fluida yang mengalir dalam shell pada susunan segi empat. (Agra, S.W.,Perpindahan Panas, p 7-73) C C

PT

B

A T Luas ∆ ABC

= ½.AB.CT = ½.AB.PT sin 60 = ½.PT.PT sin 60

Luas daerah ∆ ABC tidak diarsir

= ½ x luas penampang tube = ½ x (¼.π.ODT2) = ½ x (¼. 3,14. 0,03812) = 0,0005698m2

Clearance (C’) = Pitch – ODT Pitch =1 7/8 in

(Tabel 9, Apendix Kern)

= 0,047625 m C’

= 0,047625 - 0,0381 = 0,009525m

Luas ∆ ABC = ½ x 0,047625 x 0,047625 x sin 60 = 0,0009821m2 commit to user



Luas daerah ∆ ABC yang diarsir = luas ∆ ABC - luas daerah ∆ ABC tidak diarsir = 0,0009821- 0,0005698 = 0,000412377 m2 F. Menentukan Diameter Shell dan Jumlah Tube Dari tabel 9, A pendix Kern untuk : ODT

= 1,5 inc = 0,0381 m

Pitch

= 1,875 in = 0,047625 m

ID s

Nt

12

18

13,25

27

15,25

36

17,25

48

y = 0.2472x2 - 1.8876x + 6.5125 R2 = 0.9997

350 300 250 19,25

61

21,25

76

23,25

95

100

25

115

50

27

136

0

29

160

31

184

33

215

35

246

37

275

39

307

Nt

200 150

0

20

40

60

ID s Gambar 1. Grafik hubungan antara diameter shell dengan jumlah tube.

commit to user



Konfigurasi fixed bed multitube dengan waterboliling cooling (diambil dari Ullman’s)

commit to user



% PROGRAM REAKTOR FIXED BED MULTITUBE % PP. VINYL ASETAT DARI ETILEN, ASAM ASETAT DAN OKSIGEN FASE GAS % KAPASITAS 100.000 TON/TAHUN % Bismillahirrahmanirrahhim clear all clc global FAo FBo FCo FDo FEo FFo Xo To TPo Po IDS IDT IDTin ODT ODTin IDTft IDS IDSin Nt Ntb WT Pt PTin C B WP Nsh RD CPP KP VP Tr RG RGa Dp Rhob eps DHR1 DHR2 Ret FA FD FE FF RHO UC UD HI HIO QR HO UD_hit Tc_ tc_ HO_tebak % % % % % %

A B C D E F

= = = = = =

Etilen As.asetat O2 VAM H2O CO2

% REAKSI % Rx.1 : C2H4 + CH3COOH + 0.5 O2 -----> VAM % Rx.2 : C2H4 + 3 O2 -----> 2 CO2 + 2 H2O % DATA UMPAN REAKTOR Xo = 0; To = 423; TPo= 413; Poo = 10; Po = Poo*1013.25; FAo = 1650.89; FBo = 550.30; FCo = 198.11; FDo = 0.33; FEo = 66.04; FFo = 836.12; WT = 123722.53; % DATA TUBE DAN SHELL Tr = 298; Rhob = 1000; eps = 0.4; Dp = 0.005; RG = 8.314; RGa = 0.08206; IDTin = 1.33; IDTft = IDTin/12; IDT = IDTin*0.0254; ODTin = 1.5; ODTft = ODTin/12; ODT = ODTin*0.0254; IDSin = 81.026; IDSft = IDSin/12; IDS = IDSin*0.0254; Nt = 1476; Ntb = 1;

+ H2O

% konversi mula-mula (basis etilen) % suhu mula-mula (K) % suhu pendingin (K) % Tekanan (Atm) % tekanan yang dipake(kPa) % Laju umpan kmol/jam % kmol/jam % kmol/jam % kmol/jam % kmol/jam % kmol/jam % laju umpan reaktan (kg/jam)

% diameter dalam tube (inc) % diameter dalam tube (ft) % diameter dalam tube (m) % diameter luar tube (inc) % diameter luar tube (ft) % diameter luar tube (m) % diameter reaktor (in) % diameter reaktor (ft) % diameter reaktor (m) % jumlah tube commit to user % jumlah tube pass



Nsh PTin Pt C B phi

= = = = = =

1; 1.875; PTin*0.0254; Pt-ODT ; 0.25*IDS ; 3.14;

DHR1 DHR2

= -174960; = -1322900;

% DATA PENDINGIN WP = 22197.71; RD = 0.0011; CPP = 35.6421; VP = 1.7324; KP = 0.102; Tc_ tc_

= 316.4; = 284;

% % % % %

jumlah shell pass pitch (in) pitch (m) clearance (in) bafle spacing (in)

% panas standar reaksi 1 % panas standar reaksi 2

% laju umpan pendingin (kg/jam) % dirt factor (jam m2 K/kJ); Tabel 12 Kern % kapasitas panas pendingin (kj/kg K) % viskositas pendingin (kg/m jam) % konduktivitas pendingin (Kj/m jam K) % oF % oF

% MENYUSUN PD Zo = (0:0.01:5)'; Yo = [Xo To TPo Po]; [Z Y] = ode45('coba2',Zo,Yo); X = Y(:,1); T = Y(:,2); TP = Y(:,3); Pi = Y(:,4); P = Pi./1013.25; X1 X2 FA FB FC FD FE FF

= = = = = = = =

0.89*X; % konversi etilen pada reaksi 1 0.11*X; % konversi etilen pada reaksi 2 FAo*(1-X); FBo-(FAo*X1); FCo-((0.5*FAo*X1)+(3*FAo*X2)); FDo+(FAo*0.89*X); FEo+(FAo*(X1+(2*X2))); FFo+(2*FAo*X2);

disp('Hasil Perhitungan Bed ') disp('-----------------------------------------------------------------') disp(' Tinggi Konversi Temperature Tpendingin Pressure ') disp(' (m) (K) (K) (atm) ') disp('============================================================ =====') for i = 1:477 fprintf('%8.2f %10.4f %13.2f %15.2f %15.4f\n',[Z(i) X(i) T(i) TP(i) P(i)]) end disp('-------------------------------------------------------by O.2-----') figure(1) plot(Y(:,1),Z)

commit to user



title('Distribusi Konversi') xlabel('konversi') ylabel('panjang (m)') set(gca,'XTick',0.01:0.01:0.11); set(gca,'YTick',0.5:0.5:5); grid on; figure(2) plot(Z,Y(:,2)) title('Distribusi Suhu Reaktor') xlabel('panjang (m)') ylabel('suhu (K)') grid on; figure(3) plot(Z,Y(:,3)) title('Distribusi Suhu Pendingin') xlabel('panjang (m)') ylabel('suhu (K)') grid on; figure(4) plot(Z,FA,'m') hold on plot(Z,FB,'g') hold on plot (Z,FC,'k') hold on plot(Z,FD,'r') hold on plot(Z,FF, 'c') hold on plot(Z,FE,'b') hold off legend('Etilen','Asam Asetat','Oksigen', 'Vinyl asetat','CO2','H2O') title('Komposisi') xlabel('panjang (m)') ylabel('mol') grid on; h

= Z(477);

% MENGHITUNG WAKTU TINGGAL RHOa = P(477)*34.8225/(RGa*T(477)); t = Z(477)*pi*(IDT^2)*Nt*3600*RHOa/(4*WT); W = pi/4*IDT^2*(1-eps)*Nt*Rhob*Z(477); Vbed_all = W/(Rhob*(1-eps)); Vbed_pertube = Vbed_all/Nt; % MENGHITUNG DIMENSI REAKTOR Baffle_sp = 0.25*IDS; Deq = 4*(0.5*Pt*0.86*Pt-((0.5*phi*ODT^2)/4))/(0.5*phi*ODT); Drattube = (IDT+ODT)/2; commit to user



f_aman = 0.2; Pdesign = Poo*14.7*(1+f_aman); %psia f_stress = 14450; %psia E_joint = 0.8; C_korosi = 0.125; %inch ri_s = IDSin/2; %inch tebal_sin = ((Pdesign*ri_s)/(f_stress*E_joint0.6*Pdesign))+C_korosi; %inch tebal_s = tebal_sin*0.0254; %meter ODSin = IDSin + 2*tebal_s; %inch ODS = ODSin*0.0254; %meter ro_s = ODS / 2; %meter %Head and bottom reaktor %Bentuk torisperical %Dari Tabel 5.7 Brownell ODS_des = 90; %inch t_sh = 0.875; %inch icr = 5.5; r_c = 84; %inch W_h = 0.25*(3+(r_c/icr)^0.5); %inch; Pers. 7.76 Brownell t_hin = (Pdesign*r_c*W_h/(2*f_stress*E_joint0.2*Pdesign))+C_korosi; %tebal head; inch t_h = t_hin*0.0254; %meter a_ AB_ BC_ AC_ sf_ b_ h_hin h_h h_reaktor

= = = = = = = = =

IDSin / 2; a_ - icr; r_c - icr; (BC_^2 -AB_^2)^0.5; 2; %inch r_c - AC_; t_h + b_ + sf_; %inch h_hin*0.0254; %tinggi head; meter h + 2*h_h; %tinggi meter

vol_h = 0.000049*IDS^3; %m3 vol_s = 0.25*phi*IDS^2*Z(477); %m3 vol_reaktor = vol_s + 2*vol_h; %m3 % Cek hasil disp('===========================================================' ) disp(' RESUME') disp('===========================================================' ) disp(['Panjang tube (h) = ', num2str(h) ' m']) disp(['Jumlah tube = ', num2str(Nt) ]) disp(['Diameter shell = ', num2str(IDS) ' m']) disp(['Suhu gas masuk reaktor (To) = ' num2str(To) ' K']) Tout = Y(477,2); disp(['Suhu gas keluar reaktor (Tout) = ', num2str(Tout) ' K']) disp (['Suhu pendingin masuk (TPo) = ', num2str(TPo) ' K']) Tpout = Y(477,3); disp(['Suhu pendingin keluar (TPout) = ', num2str(Tpout) ' K']) pressuredrop = Poo-P(477); disp(['Pressure drop = ', num2str(pressuredrop) commit to user ' atm']) disp(['Waktu tinggal = ', num2str(t) ' detik'])



disp(['Massa katalis = ', num2str(W) ' kg']) disp(['Volume bed katalis keseluruhan = ', num2str(Vbed_all) ' m3']) disp(['Volume bed katalis per tube = ', num2str(Vbed_pertube) ' m3']) disp(['hi = ', num2str(HI) ' Btu/hr.ft2.oF']) disp(['ho = ', num2str(HO) ' Btu/hr.ft2.oF']) disp(['Uc = ', num2str(UC) ' Btu/hr.ft2.oF']) disp(['Ud = ', num2str(UD_hit) ' Btu/hr.ft2.oF']) disp('===========================================================' ) disp(' KOMPOSISI ') disp('===========================================================' ) disp('Masuk') disp(['Etilen (FAo) = ' num2str(FAo) ' kmol/jam']) disp(['As. asetat (FBo) = ' num2str(FBo) ' kmol/jam']) disp(['Oksigen (FCo) = ' num2str(FCo) ' kmol/jam']) disp(['Vinyl asetat (FDo) = ' num2str(FDo) ' kmol/jam']) disp(['Air (FEo) = ' num2str(FEo) ' kmol/jam']) disp(['Karbondioksida (FFo) = ' num2str(FFo) ' kmol/jam']) disp('Keluar') disp(['Etilen (FA) = ' num2str(FA(477)) ' kmol/jam']) disp(['As. asetat (FB) = ' num2str(FB(477)) ' kmol/jam']) disp(['Oksigen (FC) = ' num2str(FC(477)) ' kmol/jam']) disp(['Vinyl asetat (FD) = ' num2str(FD(477)) ' kmol/jam']) disp(['Air (FE) = ' num2str(FE(477)) ' kmol/jam']) disp(['Karbondioksida (FF) = ' num2str(FF(477)) ' kmol/jam']) disp('===========================================================' ) disp([' DIMENSI REAKTOR']) disp('===========================================================' ) disp(['Baffle space = ', num2str(Baffle_sp) ' m']) disp(['Diameter ekivalen tube = ', num2str(Deq) ' m']) disp(['Diameter rerata tube = ', num2str(Drattube) ' m']) disp(['Tebal shell = ', num2str(tebal_s) ' m = ' num2str(tebal_sin) ' in (disesuaikan dg dia.pipa standar)']) disp(['Tebal head = ', num2str(t_h) ' m = ' num2str(t_hin) ' in (disesuaikan dg dia.pipa standar)']) disp(['Tinggi head = ', num2str(h_h) ' m ']) disp(['Tinggi reaktor = ', num2str(h_reaktor) ' m ']) disp(['Volume reaktor = ', num2str(vol_reaktor) ' m3 ']) disp('===========================================================' )

function h_o = ho_trial(HO)commit to user global HIO Tc_ tc_



tw_ = tc_ + (HIO/(HIO+HO))*(Tc_ - tc_); dtw = tw_ - tc_; h_o = HO - (1.8546*dtw^2 + 12.152*dtw - 81.875); %Dari Fig.15.11 Kern p.

% PROGRAM MATLAB function dYdZ=coba1(Z,Y) global FAo FBo FCo FDo FEo FFo To TPo IDSin IDT IDTft ODT ODTin IDS Nt Ntb WT Pt PTin C B WP Nsh RD CPP KP VP Tr RG RGa DHR Dp RHO Rhob eps DHR1 DHR2 Ret FA FD FE FF RHO UC UD HI HIO QR HO UD_hit Tc_ tc_ HO_tebak % % % % %

Keterangan Y Y(1) = X Y(2) = T Y(3) = TP Y(4) = P

% % % % % %

A B C D E F

= = = = = =

Etilen As.asetat O2 VAM H2O CO2

% REAKSI % Rx.1 : C2H4 + CH3COOH + 0.5 O2 -----> VAM % Rx.2 : C2H4 + 3 O2 -----> 2 CO2 + 2 H2O

+ H2O

% NERACA MOL X1 = 0.89*(Y(1)); % konversi etilen pada reaksi 1 X2 = 0.11*(Y(1)); % konversi etilen pada reaksi 2 FA = FAo*(1-Y(1)); FB = FBo-(FAo*X1); FC = FCo-((0.5*FAo*X1)+(3*FAo*X2)); FD = FDo+(FAo*0.89*(Y(1))); FE = FEo+(FAo*(X1+(2*X2))); FF = FFo+(2*FAo*X2); FT = FA+FB+FC+FD+FE+FF; % FRAKSI MOL KOMPONEN ymolA = FA/FT; ymolB = FB/FT; ymolC = FC/FT; ymolD = FD/FT; ymolE = FE/FT; ymolF = FF/FT; % MASSA KOMPONEN (kg/jam) massaA = FA*28.05; massaB = FB*60.05; massaC = FC*32.01; massaD = FD*86.09; massaE = FE*18.015; massaF = FF*44.025;

commit to user



sigmamassa = massaA+massaB+massaC+massaD+massaE+massaF; % berat total (kg/jam) % FRAKSI MASSA KOMPONEN ymassaA = massaA/sigmamassa; ymassaB = massaB/sigmamassa; ymassaC = massaC/sigmamassa; ymassaD = massaD/sigmamassa; ymassaE = massaE/sigmamassa; ymassaF = massaF/sigmamassa; BMRATA = ymolA*28.05+ymolB*60.05+ymolC*32.01+ymolD*86.09+ymolE*18.015+ymolF *44.025; % berat molekul rata-rata (kg/kmol) % DATA Cp (kJ/kmol.K) CPA = [32.083 -1.4831e-2 2.4774e-4 -2.3766e-7 6.8274e-11]; CPB = [34.85 3.7626e-2 2.8311e-4 -3.0767e-7 9.2646e-11]; CPC = [29.526 -8.8999e-3 3.8083e-5 -3.2629e-8 8.8607e-12]; CPD = [27.664 2.3366e-1 6.2106e-5 -1.6972e-7 5.7917e-11]; CPE = [33.933 -8.4186e-3 2.9906e-5 -1.7825e-8 3.6934e-12]; CPF = [27.437 4.2315e-2 -1.9555e-5 3.9968e-9 -2.9872e-13]; CPTotal = [CPA; CPB; CPC; CPD; CPE; CPF]; fraksimol = [ymolA; ymolB; ymolC; ymolD; ymolE; ymolF]; % MENGHITUNG Cp KOMPONEN Tantoine = [1 Y(2) Y(2)^2 Y(2)^3 Y(2)^4]'; CPi = CPTotal*Tantoine; Cprat = CPi'*fraksimol; Tling = [1 303 303^2 303^3 303^4]'; Cpling = CPTotal*Tling; Cprat1 = Cpling'*fraksimol; % MENGHITUNG INTEGRAL KAPASITAS PANAS PADA UMPAN MASUK CPT0 = [CPA; CPB; CPC; CPD; CPE; CPF]; INT0 = [To-Tr 1/2*(To^2-Tr^2) 1/3*(To^3-Tr^3) 1/4*(To^4-Tr^4) 1/5*(To^5-Tr^5)]'; ICPT0 = CPT0*INT0; % MENGHITUNG INTEGRAL KAPASITAS PANAS INTz = [Y(2)-Tr 1/2*(Y(2)^2-Tr^2) 1/3*(Y(2)^3-Tr^3) 1/4*(Y(2)^4Tr^4) 1/5*(Y(2)^5-Tr^5)]'; ICPTz = CPTotal*INTz; % MENGHITUNG DELTA Cp DELTA(1) = CPD(1)+CPE(1)+CPF(1)-CPA(1)-CPB(1)-CPC(1); DELTA(2) = CPD(2)+CPE(2)+CPF(2)-CPA(2)-CPB(2)-CPC(2); DELTA(3) = CPD(3)+CPE(3)+CPF(3)-CPA(3)-CPB(3)-CPC(3); DELTA(4) = CPD(4)+CPE(4)+CPF(4)-CPA(4)-CPB(4)-CPC(4); DELTA(5) = CPD(5)+CPE(5)+CPF(5)-CPA(5)-CPB(5)-CPC(5); DELTACPi = [DELTA(1) DELTA(2) DELTA(3) DELTA(4) DELTA(5)]; DELTACPz = DELTACPi*INTz; % PANAS Qin = FAo*ICPT0(1)+FBo*ICPT0(2)+FCo*ICPT0; Qout = FA*ICPTz(1)+FB*ICPTz(2)+FC*ICPTz(3)+FD*ICPTz(4)+FE*ICPTz(5)+FF*ICP commit to user Tz(6);



DHR = DHR1 + DHR2; QR = FAo*(DHR+DELTACPz); Qtube = Qout+QR-Qin; QP = WP*CPP*(Y(3)-TPo); FCp = FA*CPi(1)+FB*CPi(2)+FC*CPi(3)+FD*CPi(4)+FE*CPi(5)+FF*CPi(6); % VISKOSITAS dalam Micropoise ---> konversi ke kg/m/j dikalikan 10^-7*3600 VA = [-.985 3.8726e-1 -1.1227e-4]; VB = [-28.660 2.351e-1 2.2087e-4]; VC = [44.224 5.62e-1 -1.13e-4]; VD = [-7.426 3.0466e-1 -5.7544e-5]; VE = [-36.826 4.29e-1 -1.62e-5]; VF = [11.336 4.9918e-1 -1.0876e-4]; Vi = [VA; VB; VC; VD; VE; VF]; Tvis = [1 Y(2) Y(2)^2]'; VAi = Vi*Tvis*3600e-7; VIS = (ymassaA/VAi(1))+(ymassaB/VAi(2))+(ymassaC/VAi(3))+(ymassaD/VAi(4) )+(ymassaE/VAi(5))+(ymassaF/VAi(6)); Vrat = 1/VIS; % KONDUKTIVITAS PANAS (W/m.K) KAI = [-0.00123 3.6219E-5 1.2459E-7]; KBI = [0.00234 -6.5956E-6 1.1569E-7]; KCI = [0.00121 8.6157E-5 1.7678E-8]; KDI = [-0.00846 5.8704E-5 1.7678E-8]; KEI = [0.00053 4.7093E-5 4.9551E-8]; KFI = [-0.01183 1.0174E-4 -2.2247E-8]; KT = [KAI; KBI; KCI; KDI; KEI; KFI]; Tkond = [1 Y(2) Y(2)^2]'; Ki = KT*Tkond*3.6; Krat = (ymassaA*Ki(1))+(ymassaB*Ki(2))+(ymassaC*Ki(3))+(ymassaD*Ki(4))+(y massaE*Ki(5))+(ymassaF*Ki(6)); %MENGHITUNG KOEFISIEN PANAS OVERALL (UD) At = (pi*(IDT^2)*Nt)/(4*Ntb); %ft2 Ash = (IDS*C*B)/(Pt*Nsh); %ft2 Gs = WP/Ash; % lb/hr Gt = WT/At; % lb/hr Des = ((4*0.5*Pt*0.86*Pt)-(4*0.5*pi*(ODT^2)/4))/(0.5*pi*ODT); %in Res = Des*Gs/VP; Ret = IDT*Gt/Vrat'; Krat_ = Krat; %Btu/hr.ft.F Vrat_ = Vrat; %lb/ft.hr Cprat_ = Cprat/BMRATA; %Btu/lb.F HI = 0.027*(IDT*Gt/Vrat_)^0.8*(Cprat_*Vrat_/Krat_)^(1/3)*(Krat_/IDT); % Btu/hr.ft2.oF; Pers 6.2 Kern p.103 HIO = HI*(IDT/ODT); HO_tebak = 100; HO = fzero('ho_trial', HO_tebak); % Btu/hr.ft2.F; dari Fig.15.11 Kern p.474 UC = (HIO*HO)/(HIO+HO); commit% toBtu/hr.ft2.F user UD_hit = UC/(1+(RD*UC)); % Btu/hr.ft2.F



UD

= UD_hit*1.055;

% kJ/m2.hr.K

% KECEPATAN REAKSI K1 = (9.7e-3*3.6*exp(-1804.1857/(Y(2)))); K2 = (5.13e-4*3.6*exp(-2525.8559/(Y(2)))); PA = ymolA*Y(4); PC = ymolC*Y(4); RHO = (Y(4)*BMRATA)/(RG*Y(2)); R1 = K1*(PA.^0.36)*(PC.^0.2); R2 = K2*(PA.^-0.29)*(PC.^0.85); Rtotal = R1 + R2; ALT = ((pi/4)*IDT^2*6*(1-eps))*Nt; B1 = UD*pi*IDT*(Y(3)-Y(2)); B2 = UD*pi*ODT*(Y(2)-Y(3));

%kmol/kgcat.jam %kmol/kgcat.jam

% PERSAMAAN DIFERENSIAL dYdZ(1) = ALT*Rtotal/(FAo*Dp); dYdZ(2) = (((-(DHR1+DELTACPz)*R1)+(-(DHR2+DELTACPz)*R2))(B1*Nt))/FCp; dYdZ(3) = (B2*Nt)/(WP*CPP); dYdZ(4) = -((150*(1-eps)*(Vrat)/Dp/Gt)+1.75)+(Gt^2*(1eps)/RHO*IDT*eps^3)/3600^2/1.01325e4; dYdZ = dYdZ';

Hasil Perhitungan Bed -----------------------------------------------------------------Tinggi Konversi Temperature Tpendingin Pressure (m) (K) (K) (atm) ================================================================= 0.00 0.0000 423.00 413.00 10.0000 0.01 0.0002 423.02 413.00 10.0000 0.02 0.0004 423.04 413.01 10.0000 0.03 0.0007 423.05 413.01 9.9999 0.04 0.0009 423.07 413.02 9.9999 0.05 0.0011 423.09 413.02 9.9999 0.06 0.0013 423.11 413.03 9.9999 0.07 0.0015 423.13 413.03 9.9999 0.08 0.0018 423.14 413.04 9.9999 0.09 0.0020 423.16 413.04 9.9998 0.10 0.0022 423.18 413.04 9.9998 0.11 0.0024 423.20 413.05 9.9998 0.12 0.0026 423.22 413.05 9.9998 0.13 0.0029 423.24 413.06 9.9998 0.14 0.0031 423.25 413.06 9.9998 0.15 0.0033 423.27 413.07 9.9997 0.16 0.0035 423.29 413.07 9.9997 0.17 0.0037 423.31 413.08 9.9997 0.18 0.0040 423.33 413.08 9.9997 0.19 0.0042 423.35 413.09 9.9997 0.20 0.0044 423.36 413.09 9.9997 0.21 0.0046 423.38 to user 413.10 9.9996 commit 0.22 0.0048 423.40 413.10 9.9996



0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.29 0.30 0.31 0.32 0.33 0.34 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39 0.40 0.41 0.42 0.43 0.44 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49 0.50 0.51 0.52 0.53 0.54 0.55 0.56 0.57 0.58 0.59 0.60 0.61 0.62 0.63 0.64 0.65 0.66 0.67 0.68 0.69 0.70 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78 0.79 0.80

0.0051 0.0053 0.0055 0.0057 0.0059 0.0062 0.0064 0.0066 0.0068 0.0070 0.0073 0.0075 0.0077 0.0079 0.0081 0.0084 0.0086 0.0088 0.0090 0.0092 0.0094 0.0097 0.0099 0.0101 0.0103 0.0105 0.0108 0.0110 0.0112 0.0114 0.0116 0.0119 0.0121 0.0123 0.0125 0.0127 0.0129 0.0132 0.0134 0.0136 0.0138 0.0140 0.0143 0.0145 0.0147 0.0149 0.0151 0.0153 0.0156 0.0158 0.0160 0.0162 0.0164 0.0167 0.0169 0.0171 0.0173 0.0175

423.42 423.44 423.46 423.47 423.49 423.51 423.53 423.55 423.57 423.59 423.61 423.62 423.64 423.66 423.68 423.70 423.72 423.74 423.76 423.77 423.79 423.81 423.83 423.85 423.87 423.89 423.91 423.93 423.95 423.97 423.98 424.00 424.02 424.04 424.06 424.08 424.10 424.12 424.14 424.16 424.18 424.20 424.22 424.24 424.26 424.28 424.30 424.31 424.33 424.35 424.37 424.39 424.41 424.43 424.45 424.47 424.49 commit 424.51 to user

413.10 413.11 413.11 413.12 413.12 413.13 413.13 413.14 413.14 413.15 413.15 413.16 413.16 413.16 413.17 413.17 413.18 413.18 413.19 413.19 413.20 413.20 413.21 413.21 413.22 413.22 413.23 413.23 413.24 413.24 413.25 413.25 413.25 413.26 413.26 413.27 413.27 413.28 413.28 413.29 413.29 413.30 413.30 413.31 413.31 413.32 413.32 413.33 413.33 413.34 413.34 413.35 413.35 413.36 413.36 413.37 413.37 413.38

9.9996 9.9996 9.9996 9.9995 9.9995 9.9995 9.9995 9.9995 9.9995 9.9994 9.9994 9.9994 9.9994 9.9994 9.9994 9.9993 9.9993 9.9993 9.9993 9.9993 9.9993 9.9992 9.9992 9.9992 9.9992 9.9992 9.9991 9.9991 9.9991 9.9991 9.9991 9.9991 9.9990 9.9990 9.9990 9.9990 9.9990 9.9990 9.9989 9.9989 9.9989 9.9989 9.9989 9.9989 9.9988 9.9988 9.9988 9.9988 9.9988 9.9987 9.9987 9.9987 9.9987 9.9987 9.9987 9.9986 9.9986 9.9986



0.81 0.82 0.83 0.84 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.20 1.21 1.22 1.23 1.24 1.25 1.26 1.27 1.28 1.29 1.30 1.31 1.32 1.33 1.34 1.35 1.36 1.37 1.38

0.0177 0.0180 0.0182 0.0184 0.0186 0.0188 0.0190 0.0193 0.0195 0.0197 0.0199 0.0201 0.0204 0.0206 0.0208 0.0210 0.0212 0.0214 0.0217 0.0219 0.0221 0.0223 0.0225 0.0227 0.0230 0.0232 0.0234 0.0236 0.0238 0.0240 0.0243 0.0245 0.0247 0.0249 0.0251 0.0253 0.0255 0.0258 0.0260 0.0262 0.0264 0.0266 0.0268 0.0271 0.0273 0.0275 0.0277 0.0279 0.0281 0.0284 0.0286 0.0288 0.0290 0.0292 0.0294 0.0296 0.0299 0.0301

424.53 424.55 424.57 424.59 424.61 424.63 424.65 424.67 424.69 424.71 424.73 424.75 424.77 424.79 424.81 424.83 424.85 424.87 424.89 424.92 424.94 424.96 424.98 425.00 425.02 425.04 425.06 425.08 425.10 425.12 425.14 425.16 425.18 425.20 425.22 425.24 425.27 425.29 425.31 425.33 425.35 425.37 425.39 425.41 425.43 425.45 425.48 425.50 425.52 425.54 425.56 425.58 425.60 425.62 425.65 425.67 425.69 commit 425.71 to user

413.38 413.39 413.39 413.40 413.40 413.41 413.41 413.42 413.42 413.43 413.43 413.44 413.44 413.45 413.45 413.46 413.46 413.47 413.47 413.48 413.48 413.49 413.49 413.50 413.50 413.51 413.51 413.52 413.52 413.53 413.53 413.54 413.54 413.55 413.55 413.56 413.57 413.57 413.58 413.58 413.59 413.59 413.60 413.60 413.61 413.61 413.62 413.62 413.63 413.63 413.64 413.64 413.65 413.66 413.66 413.67 413.67 413.68

9.9986 9.9986 9.9986 9.9985 9.9985 9.9985 9.9985 9.9985 9.9985 9.9984 9.9984 9.9984 9.9984 9.9984 9.9983 9.9983 9.9983 9.9983 9.9983 9.9983 9.9982 9.9982 9.9982 9.9982 9.9982 9.9982 9.9981 9.9981 9.9981 9.9981 9.9981 9.9981 9.9980 9.9980 9.9980 9.9980 9.9980 9.9980 9.9979 9.9979 9.9979 9.9979 9.9979 9.9978 9.9978 9.9978 9.9978 9.9978 9.9978 9.9977 9.9977 9.9977 9.9977 9.9977 9.9977 9.9976 9.9976 9.9976



1.39 1.40 1.41 1.42 1.43 1.44 1.45 1.46 1.47 1.48 1.49 1.50 1.51 1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 1.58 1.59 1.60 1.61 1.62 1.63 1.64 1.65 1.66 1.67 1.68 1.69 1.70 1.71 1.72 1.73 1.74 1.75 1.76 1.77 1.78 1.79 1.80 1.81 1.82 1.83 1.84 1.85 1.86 1.87 1.88 1.89 1.90 1.91 1.92 1.93 1.94 1.95 1.96

0.0303 0.0305 0.0307 0.0309 0.0312 0.0314 0.0316 0.0318 0.0320 0.0322 0.0324 0.0327 0.0329 0.0331 0.0333 0.0335 0.0337 0.0339 0.0342 0.0344 0.0346 0.0348 0.0350 0.0352 0.0355 0.0357 0.0359 0.0361 0.0363 0.0365 0.0367 0.0369 0.0372 0.0374 0.0376 0.0378 0.0380 0.0382 0.0384 0.0387 0.0389 0.0391 0.0393 0.0395 0.0397 0.0399 0.0402 0.0404 0.0406 0.0408 0.0410 0.0412 0.0414 0.0416 0.0419 0.0421 0.0423 0.0425

425.73 425.75 425.77 425.79 425.82 425.84 425.86 425.88 425.90 425.92 425.95 425.97 425.99 426.01 426.03 426.06 426.08 426.10 426.12 426.14 426.16 426.19 426.21 426.23 426.25 426.27 426.30 426.32 426.34 426.36 426.39 426.41 426.43 426.45 426.47 426.50 426.52 426.54 426.56 426.59 426.61 426.63 426.65 426.68 426.70 426.72 426.75 426.77 426.79 426.81 426.84 426.86 426.88 426.91 426.93 426.95 426.97 commit 427.00 to user

413.68 413.69 413.69 413.70 413.70 413.71 413.71 413.72 413.73 413.73 413.74 413.74 413.75 413.75 413.76 413.76 413.77 413.77 413.78 413.79 413.79 413.80 413.80 413.81 413.81 413.82 413.82 413.83 413.84 413.84 413.85 413.85 413.86 413.86 413.87 413.87 413.88 413.89 413.89 413.90 413.90 413.91 413.91 413.92 413.93 413.93 413.94 413.94 413.95 413.95 413.96 413.97 413.97 413.98 413.98 413.99 413.99 414.00

9.9976 9.9976 9.9976 9.9975 9.9975 9.9975 9.9975 9.9975 9.9974 9.9974 9.9974 9.9974 9.9974 9.9974 9.9973 9.9973 9.9973 9.9973 9.9973 9.9973 9.9972 9.9972 9.9972 9.9972 9.9972 9.9972 9.9971 9.9971 9.9971 9.9971 9.9971 9.9970 9.9970 9.9970 9.9970 9.9970 9.9970 9.9969 9.9969 9.9969 9.9969 9.9969 9.9969 9.9968 9.9968 9.9968 9.9968 9.9968 9.9968 9.9967 9.9967 9.9967 9.9967 9.9967 9.9966 9.9966 9.9966 9.9966



1.97 1.98 1.99 2.00 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 2.21 2.22 2.23 2.24 2.25 2.26 2.27 2.28 2.29 2.30 2.31 2.32 2.33 2.34 2.35 2.36 2.37 2.38 2.39 2.40 2.41 2.42 2.43 2.44 2.45 2.46 2.47 2.48 2.49 2.50 2.51 2.52 2.53 2.54

0.0427 0.0429 0.0431 0.0434 0.0436 0.0438 0.0440 0.0442 0.0444 0.0446 0.0448 0.0451 0.0453 0.0455 0.0457 0.0459 0.0461 0.0463 0.0465 0.0467 0.0470 0.0472 0.0474 0.0476 0.0478 0.0480 0.0482 0.0484 0.0487 0.0489 0.0491 0.0493 0.0495 0.0497 0.0499 0.0501 0.0503 0.0506 0.0508 0.0510 0.0512 0.0514 0.0516 0.0518 0.0520 0.0522 0.0525 0.0527 0.0529 0.0531 0.0533 0.0535 0.0537 0.0539 0.0541 0.0543 0.0546 0.0548

427.02 427.04 427.07 427.09 427.11 427.14 427.16 427.18 427.21 427.23 427.25 427.28 427.30 427.32 427.35 427.37 427.39 427.42 427.44 427.46 427.49 427.51 427.53 427.56 427.58 427.61 427.63 427.65 427.68 427.70 427.72 427.75 427.77 427.80 427.82 427.84 427.87 427.89 427.92 427.94 427.97 427.99 428.01 428.04 428.06 428.09 428.11 428.14 428.16 428.19 428.21 428.23 428.26 428.28 428.31 428.33 428.36 commit 428.38 to user

414.01 414.01 414.02 414.02 414.03 414.04 414.04 414.05 414.05 414.06 414.06 414.07 414.08 414.08 414.09 414.09 414.10 414.11 414.11 414.12 414.12 414.13 414.14 414.14 414.15 414.15 414.16 414.17 414.17 414.18 414.18 414.19 414.20 414.20 414.21 414.21 414.22 414.23 414.23 414.24 414.24 414.25 414.26 414.26 414.27 414.28 414.28 414.29 414.29 414.30 414.31 414.31 414.32 414.33 414.33 414.34 414.34 414.35

9.9966 9.9966 9.9965 9.9965 9.9965 9.9965 9.9965 9.9965 9.9964 9.9964 9.9964 9.9964 9.9964 9.9964 9.9963 9.9963 9.9963 9.9963 9.9963 9.9962 9.9962 9.9962 9.9962 9.9962 9.9962 9.9961 9.9961 9.9961 9.9961 9.9961 9.9961 9.9960 9.9960 9.9960 9.9960 9.9960 9.9960 9.9959 9.9959 9.9959 9.9959 9.9959 9.9958 9.9958 9.9958 9.9958 9.9958 9.9958 9.9957 9.9957 9.9957 9.9957 9.9957 9.9957 9.9956 9.9956 9.9956 9.9956



2.55 2.56 2.57 2.58 2.59 2.60 2.61 2.62 2.63 2.64 2.65 2.66 2.67 2.68 2.69 2.70 2.71 2.72 2.73 2.74 2.75 2.76 2.77 2.78 2.79 2.80 2.81 2.82 2.83 2.84 2.85 2.86 2.87 2.88 2.89 2.90 2.91 2.92 2.93 2.94 2.95 2.96 2.97 2.98 2.99 3.00 3.01 3.02 3.03 3.04 3.05 3.06 3.07 3.08 3.09 3.10 3.11 3.12

0.0550 0.0552 0.0554 0.0556 0.0558 0.0560 0.0562 0.0564 0.0567 0.0569 0.0571 0.0573 0.0575 0.0577 0.0579 0.0581 0.0583 0.0585 0.0588 0.0590 0.0592 0.0594 0.0596 0.0598 0.0600 0.0602 0.0604 0.0606 0.0608 0.0611 0.0613 0.0615 0.0617 0.0619 0.0621 0.0623 0.0625 0.0627 0.0629 0.0631 0.0633 0.0636 0.0638 0.0640 0.0642 0.0644 0.0646 0.0648 0.0650 0.0652 0.0654 0.0656 0.0658 0.0660 0.0663 0.0665 0.0667 0.0669

428.41 428.43 428.46 428.48 428.51 428.53 428.56 428.58 428.61 428.63 428.66 428.68 428.71 428.73 428.76 428.78 428.81 428.83 428.86 428.88 428.91 428.93 428.96 428.99 429.01 429.04 429.06 429.09 429.11 429.14 429.16 429.19 429.22 429.24 429.27 429.29 429.32 429.35 429.37 429.40 429.42 429.45 429.48 429.50 429.53 429.55 429.58 429.61 429.63 429.66 429.69 429.71 429.74 429.77 429.79 429.82 429.85 commit 429.87 to user

414.36 414.36 414.37 414.38 414.38 414.39 414.39 414.40 414.41 414.41 414.42 414.43 414.43 414.44 414.45 414.45 414.46 414.46 414.47 414.48 414.48 414.49 414.50 414.50 414.51 414.52 414.52 414.53 414.54 414.54 414.55 414.56 414.56 414.57 414.57 414.58 414.59 414.59 414.60 414.61 414.61 414.62 414.63 414.63 414.64 414.65 414.65 414.66 414.67 414.67 414.68 414.69 414.69 414.70 414.71 414.71 414.72 414.73

9.9956 9.9956 9.9955 9.9955 9.9955 9.9955 9.9955 9.9954 9.9954 9.9954 9.9954 9.9954 9.9954 9.9953 9.9953 9.9953 9.9953 9.9953 9.9953 9.9952 9.9952 9.9952 9.9952 9.9952 9.9952 9.9951 9.9951 9.9951 9.9951 9.9951 9.9950 9.9950 9.9950 9.9950 9.9950 9.9950 9.9949 9.9949 9.9949 9.9949 9.9949 9.9949 9.9948 9.9948 9.9948 9.9948 9.9948 9.9948 9.9947 9.9947 9.9947 9.9947 9.9947 9.9946 9.9946 9.9946 9.9946 9.9946



3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 3.26 3.27 3.28 3.29 3.30 3.31 3.32 3.33 3.34 3.35 3.36 3.37 3.38 3.39 3.40 3.41 3.42 3.43 3.44 3.45 3.46 3.47 3.48 3.49 3.50 3.51 3.52 3.53 3.54 3.55 3.56 3.57 3.58 3.59 3.60 3.61 3.62 3.63 3.64 3.65 3.66 3.67 3.68 3.69 3.70

0.0671 0.0673 0.0675 0.0677 0.0679 0.0681 0.0683 0.0685 0.0687 0.0689 0.0692 0.0694 0.0696 0.0698 0.0700 0.0702 0.0704 0.0706 0.0708 0.0710 0.0712 0.0714 0.0716 0.0718 0.0720 0.0722 0.0724 0.0727 0.0729 0.0731 0.0733 0.0735 0.0737 0.0739 0.0741 0.0743 0.0745 0.0747 0.0749 0.0751 0.0753 0.0755 0.0757 0.0759 0.0761 0.0763 0.0765 0.0768 0.0770 0.0772 0.0774 0.0776 0.0778 0.0780 0.0782 0.0784 0.0786 0.0788

429.90 429.93 429.95 429.98 430.01 430.03 430.06 430.09 430.11 430.14 430.17 430.19 430.22 430.25 430.28 430.30 430.33 430.36 430.38 430.41 430.44 430.47 430.49 430.52 430.55 430.58 430.60 430.63 430.66 430.69 430.71 430.74 430.77 430.80 430.82 430.85 430.88 430.91 430.94 430.96 430.99 431.02 431.05 431.08 431.10 431.13 431.16 431.19 431.22 431.25 431.27 431.30 431.33 431.36 431.39 431.42 431.44 commit 431.47 to user

414.74 414.74 414.75 414.76 414.76 414.77 414.78 414.78 414.79 414.80 414.80 414.81 414.82 414.82 414.83 414.84 414.84 414.85 414.86 414.87 414.87 414.88 414.89 414.89 414.90 414.91 414.91 414.92 414.93 414.94 414.94 414.95 414.96 414.96 414.97 414.98 414.99 414.99 415.00 415.01 415.01 415.02 415.03 415.04 415.04 415.05 415.06 415.06 415.07 415.08 415.09 415.09 415.10 415.11 415.11 415.12 415.13 415.14

9.9946 9.9945 9.9945 9.9945 9.9945 9.9945 9.9945 9.9944 9.9944 9.9944 9.9944 9.9944 9.9944 9.9943 9.9943 9.9943 9.9943 9.9943 9.9942 9.9942 9.9942 9.9942 9.9942 9.9942 9.9941 9.9941 9.9941 9.9941 9.9941 9.9941 9.9940 9.9940 9.9940 9.9940 9.9940 9.9940 9.9939 9.9939 9.9939 9.9939 9.9939 9.9939 9.9938 9.9938 9.9938 9.9938 9.9938 9.9937 9.9937 9.9937 9.9937 9.9937 9.9937 9.9936 9.9936 9.9936 9.9936 9.9936



3.71 3.72 3.73 3.74 3.75 3.76 3.77 3.78 3.79 3.80 3.81 3.82 3.83 3.84 3.85 3.86 3.87 3.88 3.89 3.90 3.91 3.92 3.93 3.94 3.95 3.96 3.97 3.98 3.99 4.00 4.01 4.02 4.03 4.04 4.05 4.06 4.07 4.08 4.09 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 4.23 4.24 4.25 4.26 4.27 4.28

0.0790 0.0792 0.0794 0.0796 0.0798 0.0800 0.0802 0.0804 0.0806 0.0808 0.0810 0.0812 0.0814 0.0816 0.0818 0.0820 0.0822 0.0824 0.0827 0.0829 0.0831 0.0833 0.0835 0.0837 0.0839 0.0841 0.0843 0.0845 0.0847 0.0849 0.0851 0.0853 0.0855 0.0857 0.0859 0.0861 0.0863 0.0865 0.0867 0.0869 0.0871 0.0873 0.0875 0.0877 0.0879 0.0881 0.0883 0.0885 0.0887 0.0889 0.0891 0.0893 0.0895 0.0897 0.0899 0.0901 0.0903 0.0905

431.50 431.53 431.56 431.59 431.62 431.65 431.67 431.70 431.73 431.76 431.79 431.82 431.85 431.88 431.91 431.94 431.97 431.99 432.02 432.05 432.08 432.11 432.14 432.17 432.20 432.23 432.26 432.29 432.32 432.35 432.38 432.41 432.44 432.47 432.50 432.53 432.56 432.59 432.62 432.65 432.68 432.71 432.74 432.77 432.80 432.83 432.86 432.89 432.92 432.95 432.98 433.01 433.04 433.07 433.10 433.13 433.16 commit 433.19 to user

415.14 415.15 415.16 415.17 415.17 415.18 415.19 415.20 415.20 415.21 415.22 415.22 415.23 415.24 415.25 415.25 415.26 415.27 415.28 415.28 415.29 415.30 415.31 415.31 415.32 415.33 415.34 415.35 415.35 415.36 415.37 415.38 415.38 415.39 415.40 415.41 415.41 415.42 415.43 415.44 415.44 415.45 415.46 415.47 415.48 415.48 415.49 415.50 415.51 415.51 415.52 415.53 415.54 415.55 415.55 415.56 415.57 415.58

9.9936 9.9935 9.9935 9.9935 9.9935 9.9935 9.9935 9.9934 9.9934 9.9934 9.9934 9.9934 9.9933 9.9933 9.9933 9.9933 9.9933 9.9933 9.9932 9.9932 9.9932 9.9932 9.9932 9.9932 9.9931 9.9931 9.9931 9.9931 9.9931 9.9931 9.9930 9.9930 9.9930 9.9930 9.9930 9.9929 9.9929 9.9929 9.9929 9.9929 9.9929 9.9928 9.9928 9.9928 9.9928 9.9928 9.9928 9.9927 9.9927 9.9927 9.9927 9.9927 9.9927 9.9926 9.9926 9.9926 9.9926 9.9926



4.29 0.0907 433.23 415.59 9.9925 4.30 0.0909 433.26 415.59 9.9925 4.31 0.0911 433.29 415.60 9.9925 4.32 0.0913 433.32 415.61 9.9925 4.33 0.0915 433.35 415.62 9.9925 4.34 0.0917 433.38 415.62 9.9925 4.35 0.0919 433.41 415.63 9.9924 4.36 0.0921 433.44 415.64 9.9924 4.37 0.0923 433.47 415.65 9.9924 4.38 0.0925 433.50 415.66 9.9924 4.39 0.0927 433.54 415.66 9.9924 4.40 0.0929 433.57 415.67 9.9924 4.41 0.0931 433.60 415.68 9.9923 4.42 0.0933 433.63 415.69 9.9923 4.43 0.0935 433.66 415.70 9.9923 4.44 0.0937 433.69 415.70 9.9923 4.45 0.0939 433.72 415.71 9.9923 4.46 0.0941 433.75 415.72 9.9923 4.47 0.0943 433.79 415.73 9.9922 4.48 0.0945 433.82 415.74 9.9922 4.49 0.0947 433.85 415.75 9.9922 4.50 0.0949 433.88 415.75 9.9922 4.51 0.0951 433.91 415.76 9.9922 4.52 0.0953 433.94 415.77 9.9921 4.53 0.0955 433.98 415.78 9.9921 4.54 0.0957 434.01 415.79 9.9921 4.55 0.0959 434.04 415.79 9.9921 4.56 0.0961 434.07 415.80 9.9921 4.57 0.0962 434.10 415.81 9.9921 4.58 0.0964 434.13 415.82 9.9920 4.59 0.0966 434.17 415.83 9.9920 4.60 0.0968 434.20 415.84 9.9920 4.61 0.0970 434.23 415.84 9.9920 4.62 0.0972 434.26 415.85 9.9920 4.63 0.0974 434.29 415.86 9.9920 4.64 0.0976 434.33 415.87 9.9919 4.65 0.0978 434.36 415.88 9.9919 4.66 0.0980 434.39 415.88 9.9919 4.67 0.0982 434.42 415.89 9.9919 4.68 0.0984 434.46 415.90 9.9919 4.69 0.0986 434.49 415.91 9.9919 4.70 0.0988 434.52 415.92 9.9918 4.71 0.0990 434.55 415.93 9.9918 4.72 0.0992 434.59 415.93 9.9918 4.73 0.0994 434.62 415.94 9.9918 4.74 0.0996 434.65 415.95 9.9918 4.75 0.0998 434.68 415.96 9.9917 4.76 0.1000 434.72 415.97 9.9917 -------------------------------------------------------by O.2----=========================================================== RESUME =========================================================== Panjang tube (h) = 4.76 m Jumlah tube = 1476 Diameter shell = 2.0581 m Suhu gas masuk reaktor (To) = 423 K Suhu gas keluar reaktor (Tout) = 434.7156 K userK Suhu pendingin masuk (TPo) commit =to 413



Suhu pendingin keluar (TPout) = 415.9681 K Pressure drop = 0.0082693 atm Waktu tinggal = 1.7872 detik Massa katalis = 3778.3759 kg Volume bed katalis keseluruhan = 6.2973 m3 Volume bed katalis per tube = 0.0042665 m3 hi = 506.4823 Btu/hr.ft2.oF ho = 519.352 Btu/hr.ft2.oF Uc = 240.8335 Btu/hr.ft2.oF Ud = 190.3947 Btu/hr.ft2.oF =========================================================== KOMPOSISI =========================================================== Masuk Etilen (FAo) = 1650.89 kmol/jam As. asetat (FBo) = 550.3 kmol/jam Oksigen (FCo) = 198.11 kmol/jam Vinyl asetat (FDo) = 0.33 kmol/jam Air (FEo) = 66.04 kmol/jam Karbondioksida (FFo) = 836.12 kmol/jam Keluar Etilen (FA) = 1485.8297 kmol/jam As. asetat (FB) = 403.3963 kmol/jam Oksigen (FC) = 70.1883 kmol/jam Vinyl asetat (FD) = 147.2337 kmol/jam Air (FE) = 249.2569 kmol/jam Karbondioksida (FF) = 872.4333 kmol/jam =========================================================== DIMENSI REAKTOR =========================================================== Baffle space = 0.51452 m Diameter ekivalen tube = 0.027119 m Diameter rerata tube = 0.035941 m Tebal shell = 0.019023 m = 0.74892 in (disesuaikan dg dia.pipa standar) Tebal head = 0.031332 m = 1.2335 in (disesuaikan dg dia.pipa standar) Tinggi head = 0.40061 m Tinggi reaktor = 5.5612 m Volume reaktor = 15.8276 m3 =========================================================== >>

commit to user

TAHUN

Recommend Documents