Ester Volina Kim

8/18/2019 Ester Volina Kim

1/139

i

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK ASAM BENZOAT DARI

TOLUEN DAN UDARA DENGAN PROSES OKSIDASI

KAPASITAS 35.000 TON/TAHUN

Disusun Oleh :

1.

Ester Volina Kim ( I 0508039 )

2. Merry Erlinda Christanti ( I 0508055 )

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012


2/139

iii

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan sebab oleh kasih

karunia-Nya saja penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas

akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Asam Benzoat dari Toluen dan Udara

dengan Proses Oksidasi Kapasitas 35.000 Ton/Tahun” ini.

Adapun selama proses penyusunan laporan ini, penulis memperoleh

banyak bantuan baik berupa dukungan materi maupun moral dari berbagai pihak.

Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1.

Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat

yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah.

2. Dwi Ardiana S., S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I dan Inayati, S.T.,

M.T., Ph. D. selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya

dalam proses pengerjaan tugas akhir.

3.

Inayati, S.T., M.T., Ph. D. selaku Pembimbing Akademik.

4.

Dr. Sunu H. Pranolo selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS.

5.

Segenap Civitas Akademika atas semua bantuannya.

6.

Teman-teman mahasiswa Teknik Kimia FT UNS khususnya angkatan 08.

Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini tidak sempurna. Oleh

karena itu, penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang

membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis

maupun para pembaca sekalian.

Surakarta, Juli 2012

Penulis


3/139

xiii

INTISARI

Ester Volina Kim dan Merry Erlinda C., 2012, Prarancangan Pabrik Asam

Benzoat dari Toluen dan Udara dengan Proses Oksidasi Kapasitas 35.000

Ton/Tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas

Maret, Surakarta

Asam benzoat merupakan senyawa kimia organik produk industri kimia

yang dapat menjadi bahan baku untuk industri kimia lain, misalnya: bahan

pengawet makanan, dalam farmasi sebagai antiseptik, bahan pembuatan fenol,

kaprolaktam, glikol benzoat, sodium dan potasium benzoat. Untuk memenuhi

kebutuhan dalam negeri, maka dirancang pabrik asam benzoat dengan kapasitas

35.000 ton/tahun dengan bahan baku toluen 29.494,79 ton/tahun dan udara

65.000,56 ton/tahun. Lokasi pabrik yang dipilih adalah di kawasan industri Tuban,Jawa Timur.

Peralatan proses yang ada antara lain reaktor , dekanter , menara distilasi,

kristalizer, filter , dryer . Asam benzoat dihasilkan dari reaksi oksidasi toluen

dalam reaktor bubble column pada kondisi isotermal non adiabatik pada suhu 160oC dan tekanan 7 atm; konversi yang diperoleh sebesar 50 %. Reaksi

menghasilkan asam benzoat dan benzaldehid. Asam benzoat dikristalkan sampai

kemurnian 99,8% dan benzaldehid dipekatkan hingga kemurnian 98 %.

Unit pendukung proses pabrik meliputi unit pengadaan air pendingin

sebanyak 34.666,09 kg/jam, unit pengadaan air konsumsi umum dan sanitasi

sebanyak 459,92 kg/jam, unit pengadaan steam sebanyak 820,34 kg/jam, udara

tekan sebanyak 100 m3

/jam, tenaga listrik sebesar 469,70 kW, bahan bakar solarsebanyak 103,08 L/jam. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol

mutu bahan baku dan produk.

Perusahaan berbentuk Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur organisasi

line and staff . Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang

terdiri dari karyawan shift dan non shift .

Hasil analisis ekonomi terhadap prarancangan pabrik asam benzoat

diperoleh modal tetap sebesar Rp. 102.490.185.403 dan modal kerjanya sebesar

Rp. 150.652.583,467. Biaya produksi total per tahun sebesar Rp.

435.024.549.956. Hasil analisis kelayakan menunjukkan ROI sebelum pajak

105,25% dan setelah pajak 78,94%, POT sebelum pajak 0,88 tahun dan setelah

pajak 1,15 tahun, BEP 49,96%, SDP 27,91% dan DCF sebesar 40,10%. Berdasaranalisis ekonomi dapat disimpulkan bahwa pendirian pabrik asam benzoat dengan

kapasitas 35.000 ton/tahun layak dipertimbangkan untuk direalisasikan

pembangunannya.


4/139

viii

DAFTAR ISI

Halaman Judul ................................................................................................. i

Lembar Pengesahan ......................................................................................... ii

Kata Pengantar ................................................................................................. iii

Daftar Isi .......................................................................................................... iv

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

Daftar Gambar ................................................................................................. xii

Intisari ............................................................................................................. xiii

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................ 1

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

1.2. Kapasitas Perancangan ....................... ......... ............. .............. 2

1.3. Lokasi ................................................................................... 5

1.4. Tinjauan Pustaka .............. ......................................... ......... .... 7

1.4.1 Pemilihan Proses ........... ..................... ........... ............. 7

1.4.2 Kegunaan Produk .......... ...................... .............. ......... 10

1.4.3 Tinjauan Proses secara Umum ....................... ......... .... 11

1.4.4 Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk ........... 12

BAB II DESKRIPSI PROSES ................................................................... 18

2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ............ ........................... 18

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku .......... ............. .......... ............. 18

2.1.2 Spesifikasi Produk ...................... .......... ............. ......... 19

2.2. Konsep Proses ....................................................................... 19


5/139

viii

2.2.1 Dasar Reaksi ............ ......................................... ......... 19

2.2.2 Kondisi Operasi ............. ......................................... .... 21

2.2.3 Tinjauan Kinetika .......... ...................... .............. ......... 22

2.2.4 Tinjauan Termodinamika................. ............. .......... .... 22

2.3. Langkah Proses ........... .............. ......... ....................... ........ ..... 25

2.3.1 Diagram Alir Proses ...................................................... 25

2.4. Tahapan Proses ........................................................................ 29

2.5. Neraca Massa dan Neraca Panas ............ .................... ............ 31

2.5.1 Neraca Massa ........... ..................... ........... .................. 32

2.5.2 Neraca Panas ............ ......................................... ......... 37

2.6. Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses ........... ..................... ...... 42

2.6.1 Lay Out Pabrik ........................................................... 42

2.6.2 Lay Out Peralatan ....................................................... 45

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ......................................... 48

3.1. Reaktor .................................................................................. 48

3.2. Dekanter ................................................................................ 49

3.3. Menara Distilasi .......... ................................ ...................... ..... 50

3.4. Crystalizer ............................................................................. 53

3.5. Filter ..................................................................................... 54

3.6. Rotary Dryer .......................................................................... 55

3.7. Storage .................................................................................. 57

3.8. Silo ........................................................................................ 59

3.9. Kondensor .......... ...................... .......... ............. .......... ............. 60


6/139

viii

3.10. Reboiler .................................................................................. 61

3.11. Accumulator ........................................................................... 61

3.12. Heat Exchanger ...................................................................... 64

3.13.Pompa..................................................................................... 65

3.14.Compressor ............................................................................ 70

3.15. Blower .................................................................................... 71

3.16. Expansion Valve ..................................................................... 72

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM..............73

4.1. Unit Pendukung Proses ............. ......................................... .... 73

4.1.1 Unit Pengadaan Air dan Pendingin Kristalizer ........... .... 73

4.1.2 Unit Pengadaan Steam ................................................... 81

4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan ............. ........................... 82

4.1.4 Unit Pengadaan Listrik .................................................. 83

4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar ............. ........................... 86

4.2. Laboratorium ....................... ................................ ......... ......... 88

4.2.1 Laboratorium Fisik ..................... ........... ............ ......... 90

4.2.2 Laboratorium Analitik ..................... ........... ............ .... 90

4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan .......... .... 90

4.3. Unit Pengolahan Limbah................................ ........... ............. 91

4.4. Keselamatan dan Kesehatan Kerja ....................... ......... ......... 92

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN.................................................... .. 93

5.1 Bentuk Perusahaan .................... ............ ........... ..................... . 93

5.2 Struktur Organisasi .......... ............. ......... ....................... ......... 94


7/139

viii

5.3 Tugas dan Wewenang .......... ...................... .......... .................. 98

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

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

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

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

5.3.5 Penelitian dan Pengembangan (Litbang) ............ ......... 101

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

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ............ .................... ............ 105

5.4.1 Karyawan non shift / harian ....... .............. .................. 105

5.4.2 Karyawan Shift ......................... ................................ 105

5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ....................... ......... ......... 107

5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ........... .... 107

5.7 Kesejahteraan Sosial Tenaga Kerja ............. ........................... 112

5.8 Manajemen Perusahaan ............. ......................................... .... 113

5.8.1 Perencanaan Produksi ..................... ........... ............ .... 114

5.8.2 Pengendalian Produksi .......... ............. .......... ............. 115

BAB VI ANALISA EKONOMI..................................................................... 117

6.1 Dasar Perhitungan ..................... ........... ........... ....................... 117

6.2 Penaksiran Harga Peralatan ........... ................................ ......... 118

6.3 Penentuan Total Capital Investment (TCI).............................. 120

6.3.1 Modal Tetap (Fixed Capital Investment) ...................... 121

6.3.1 Modal Kerja (Working Capital Investment) ................. 121

6.4 Penentuan Manufacturing Cost (TMC) ................................... 122


8/139

viii

6.4.1 Direct Manufacturing Cost (DM C) ............................. 122

6.4.2 Indirect Manufacturing Cost (IMC) ............................ 122

6.4.3 Fixed Manufacturing Cost (FMC) .............................. 122

6.5 General Expense (GE) ........................................................... 123

6.6 Keuntungan Produksi ........... ..................... ........... .................. 123

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

Daftar Pustaka ................................................................................................. 128

Lampiran


9/139

Prarancangan Pabrik Asam Benzoat dari Toluen dan Udara dengan Proses Oksidasi Kapasitas 35.000 Ton/ Tahun

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik

Perkembangan industri di Indonesia, khususnya industri kimia telah

mengalami peningkatan baik kualitas maupun kuantitas sehingga kebutuhan akan

bahan baku, bahan pembantu, maupun tenaga kerja semakin meningkat seiring

dengan berjalannya waktu.

Dengan melihat kenyataan tersebut, industri asam benzoat memiliki

prospek ke depan yang cerah. Hal ini karena asam benzoat merupakan senyawa

kimia organik produk industri kimia yang dapat menjadi bahan baku untuk

industri kimia lain seperti industri makanan, farmasi, dan lain - lain. Kegunaan

asam benzoat antara lain sebagai bahan pengawet makanan, dalam farmasi

sebagai antiseptik, bahan pembuatan fenol, kaprolaktam, glikol benzoat, sodium

dan potasium benzoat.

Asam benzoat terdapat di alam dalam bentuk turunan seperti garam, ester

dan amida. Getah benzoin (styrax benzoin) mengandung 20% asam benzoat atau

kombinasinya yang dapat dipecah dengan pemanasan. Resin Acaroid

( Xanthorrhoca haslilis) mengandung 4,5 – 7% asam benzoat. Sejumlah kecil

terdapat pada kelenjar bau dari berang-berang, kulit kayu cherry, berry, prem,

cengkeh matang dan minyak biji adas. Balsam dari Peru dan Tolu mengandung

benzil benzoat dan juga asam benzoat. Urin herbivora mengandung sejumlah kecil

glisin yang merupakan turunan asam benzoat dan asam hippurat. Sehingga dapat


10/139

2Prarancangan Pabrik Asam Benzoat dari Toluen dan Udara dengan Proses Oksidasi Kapasitas 35.000 Ton/Tahun

dikatakan bahwa asam benzoat dalam bentuk murni tidak terdapat di alam (Kirk

& Othmer, 1989).

Pada saat ini kebutuhan asam benzoat di Indonesia sebagian besar diimpor

dari negara – negara lain seperti: Cina, Hongkong, USA, Belanda, Jepang,

Perancis dan Jerman.

Kebutuhan bahan baku merupakan faktor penting yang menentukan

kelangsungan produksi. Toluena dan oksigen merupakan bahan baku dalam

pembuatan asam benzoat ini. Oksigen terdapat bebas di udara dan kebutuhan

toluena di Indonesia dipenuhi oleh PT Trans Pacific Petrochemical Indotama,

Tuban Jawa Timur dengan kapasitas produksi 100.000 ton/tahun.

Kebutuhan dunia akan asam benzoat setiap tahun mengalami kenaikan

sebesar 2% per tahun (Kirk & Othmer, 1989). Dengan demikian, peluang pasar

asam benzoat masih luas dan dapat diperebutkan.

Dengan pertimbangan-pertimbangan tersebut maka direncanakan

pendirian pabrik asam benzoat di Indonesia untuk memenuhi kebutuhan pasar

dalam negeri.

1.2. Kapasitas Perancangan

Dalam perancangan kapasitas rancangan pabrik asam benzoat ada

beberapa pertimbangan ;

a. Kebutuhan asam benzoat dalam negeri


11/139


Sebagian besar kebutuhan asam benzoat di Indonesia selama ini dipenuhi

oleh impor. Berdasarkan volume keseluruhan Indonesia mengimpor sebesar

7.269,02 ton/tahun pada tahun 2011 (tabel 1.1) dari berbagai negara.

Tabel 1.1 Kebutuhan Asam Benzoat di Indonesia berdasarkan Data Impor

(www.bps.go.id)

Tahun Jumlah (Ton)

2006 4.794,60

2007 4.931,90

2008 5.556,72

2009 5.531,27

2010 6.750,76

2011 7.269,02

b. Ketersediaan bahan baku

Bahan baku berupa toluen dibeli dari PT. Trans Pasific Petrochemical

Indotama yang memiliki kapasitas sebesar 100.000 ton/tahun dan oksigen terdapat

bebas di udara. Kebutuhan katalis cobalt acetate dibeli dari American Elements.

c. Kapasitas minimal (skala komersial)

Daftar pabrik asam benzoat yang terdapat di Amerika Utara disajikan

dalam Tabel 1.2 sebagai berikut:

Tabel 1.2 Daftar Pabrik Asam Benzoat di Amerika Utara

(Kirk & Othmer, 1998)

Pabrik Kapasitas (Ton/ tahun)

Kalama Chemical 80.000

Chatterton Petrochemical 65.000

Velsicol Chemical 32.500

Pabrik direncanakan berdiri pada tahun 2017 dan beroperasi pada tahun

2019. Oleh karena itu perlu diketahui kebutuhan asam benzoat di dalam negeri


12/139


yang diambil dari data impor. Data statistik (Tabel I.1) menunjukkan impor asam

benzoat dari luar negeri. Dari data impor di atas, kemudian dilakukan regresi

linier untuk mendapatkan nilai kenaikan impor asam benzoat di Indonesia. Data

impor dan regresi linier untuk data impor ditunjukkan dalam Gambar I.1

Gambar I.1 Data Impor Asam Benzoat di Indonesia Tahun 2006 – 2011

Dari regresi linier terhadap data impor asam benzoat didapatkan

persamaan empiric seperti terlihat pada persamaan (I-1) :

y = 451,1 x + 900430 (I-1)

Berdasarkan persamaan dapat diperoleh bahwa kebutuhan impor asam

benzoat di Indonesia pada tahun 2017 diperkirakan mencapai 8.987,60 ton/tahun.

Dari pertimbangan di atas maka pemilihan kapasitas produksi yang diambil adalah

berdasarkan kapasitas minimal skala komersial pabrik yang telah berdiri, yaitu

Velsicol Chemical dengan kapasitas 32.500 ton/tahun, maka kapasitas produksi

pabrik asam benzoat adalah 35.000 ton/tahun. Hal ini karena pabrik dengan

y = 451,1x - 900430

R² = 0,913

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

J u m l a h ( T o n )

Tahun

Grafik Impor Asam Benzoat


13/139


kapasitas tersebut telah layak berdiri dan menghasilkan keuntungan. Kapasitas ini

digunakan untuk mencukupi kebutuhan dalam negeri, mengurangi ketergantungan

impor serta diekspor. Asam Benzoat akan diekspor ke Negara India, China,

Jepang, dan Thailand dengan data impor Negara tersebut dapat dilihat di tabel 1.3

Tabel 1.3 Data Impor Asam Benzoat di Beberapa Negara

(www.bps.go.id)

Negara Kapasitas (Ton/Tahun)

India 9.065China 3.461

Jepang 7.482

Thailand 6.232

Jumlah 26.141

1.3. Lokasi

Lokasi suatu pabrik mempengaruhi keberhasilan tercapainya tujuan

pendirian. Lokasi suatu pabrik hendaknya pada suatu daerah yang sedemikian

sehingga biaya produksi dan distribusi seminimal mungkin. Pabrik asam benzoat

direncanakan akan didirikan di daerah Tuban, provinsi Jawa Timur dengan

pertimbangan sebagai berikut:

a. Ketersediaan bahan baku

Bahan baku yang digunakan adalah toluene yang berasal dari PT Trans Pasific

Petrochemical Indotama yang berlokasi di Tuban.

b. Tempat pemasaran

Daerah Tuban merupakan daerah yang strategis untuk pendirian suatu pabik

karena dekat dengan kawasan industri, pabrik makanan, dan farmasi yang

menggunakan asam benzoat sebagai bahan baku. Selain itu dengan pelabuhan

yang memudahkan ekspor asam benzoat ke luar negeri.


14/139


c. Sarana transportasi

Transportasi sangat penting bagi suatu industri. Daerah Tuban dekat dengan

pelabuhan untuk keperluan transportasi impor-ekspor serta jalan raya dan jalan

tol yang memadai sehingga memudahkan pengangkutan bahan baku dan

produk.

d. Keadaan geografis

Daerah Tuban berada dalam daerah yang beriklim tropis, sehingga cuaca dan

iklim relatif stabil. Begitu pula keadaan tanah yang relatif stabil.

e. Regulasi dan perijinan

Karena terletak dalam daerah industri, maka segala macam perijinan menjadi

lebih mudah. Adanya dorongan dari pemerintah daerah dalam pengembangan

industri juga diharapkan dapat memberikan keuntungan tersendiri.

f. Ketersediaan sarana pendukung

Fasilitas pendukung berupa air, energi, dan bahan bakar tersedia cukup

memadai. Kebutuhan utilitas dapat dipenuhi oleh perusahaan penyedia jasa

pemenuhan kebutuhan utilitas. Kebutuhan tenaga listrik dipenuhi oleh P.T.

PLN yang jalurnya terdapat di kawasan ini dan air dapat diambil dari air

sungai.

g. Ketersediaan tenaga kerja

Tenaga kerja baik tenaga biasa sampai tenaga ahli dalam jumlah yang cukup.


15/139


Gambar I.2 Lokasi Pabrik Asam Benzoat

I.4. Tinjauan Pustaka

I.4.1. Pemilihan Proses

Asam benzoat C6H5COOH merupakan senyawa kimia organik golongan

asam karboksiklik aromatis. Asam benzoat pertama kali digambarkan tahun 1618

oleh fisikawan Perancis, dan strukturnya digambarkan oleh Wohler dan Liebig

(1932). Asam benzoat berbentuk kristal monoklin berwarna putih.

Ada tiga macam proses yang telah dikembangkan untuk pembuatan asam

benzoat dengan bahan baku yang berbeda, yaitu:

1. Proses Dekarboksilat Phtalat Anhidrat

Reaksi : C6H4 (CO)2 O + H2O C6H5COOH + CO2 (I-2)

Dalam proses ini phtalat anhidrat mengalami dekarboksilasi setelah

direaksikan dengan steam dalam suatu batch kettle tertutup yang dilengkapi

dengan pengaduk. Agar reaksi tersebut berjalan sempurna, maka ditambahkan


16/139


katalis sebanyak 2 – 6% berat dari phtalat anhidrid yang masuk reaktor. Katalis

yang dipergunakan adalah sodium dikromat yang mengandung sedikit nikel

oksida dan disodium phtalat. Mula-mula campuran phtalat anhidrid dan katalis

dalam reaktor dipanaskan sampai diatas suhu 200oC. kemudian steam diinjeksikan

sambil dilakukan pengadukan pada reaktor agar steam terdispersi merata. Untuk

100 bagian phtalat anhidrid diperlukan steam dengan rata 2-20 bagian/jam.

Karena reaksi bersifat eksotermis, maka diperlukan reflux kondensor untuk

mengembalikan air, asam phtalat dan asam benzoat yang terbentuk. Gas yang

keluar dari kondensor sebagian besar terdiri dari CO2 dan sisanya adalah uap air

dan asam benzoat. Reaksi ini berlangsung beberapa saat, sampai kandungan

phtalat anhidrid kurang dari 5%. Asam benzoat yang diperoleh selanjutnya

dipisahkan dengan cara destilasi. Hasil yang diperoleh pada proses ini sebesar 80

– 85% dari phtalat anhidrid yang ada.

2. Proses klorinasi toluen

Pembuatan asam benzoat dari reaksi klorinasi toluen. Kondisi reaktan

toluen berupa cairan dan gas (pada reaktor-01) untuk berupa cairan (pada reaktor-

02).

Reaksi :

C6H5CH3 + 3 Cl2 C6H5CCl3 + 3 HCl (I-3)

C6H5CH3 + 2 H2O C6H5COOH+ 3 HCl (I-4)

(Faith, et. all., 1975)

Toluen diklorinasi dengan bantuan sinar matahari pada suhu 100-150oC

sampai berat jenis larutan tersebut mencapai 1,375-1,385 pada suhu 20oC untuk


17/139


menghasilkan benzo-triklorid kasar. Sebagian kecil alkali dapat ditambah pada

hasil reaksi untuk menetralkan sebagaian sisa HCl yang bisa diabsorbsi dalam air

untuk menghasilkan asam hidroklorid benzo-triklorid dan katalisator yang telah

dimurnikan kemudian diumpankan pada hidrolisis tingkat I yang beraksi dengan

asam benzoat membentuk benzo-triklorid. Penghidrolisis II dibagi menjadi 2

aliran yang satu dikembalikan ke hidrolisator untuk menghasilkan benzo-triklorid

yang lebih banyak dan yang satu dimurnikan atau untuk membuat natrium

benzoat. Asam benzoat yang dihasilkan sebesar 74-80% berat muatan

benzotriklorid.

3. Proses oksidasi toluen

Bahan baku yang digunakan adalah toluen, dimana toluen dioksidasi

menggunakan udara (oksigen dalam udara) dan ditambahkan katalis Cobalt atau

Mangaan. Proses dijalankan pada suhu 150oC-250oC dan tekanan 5,5 atm.

Konversi toluen dikontrol 50% dan yield yang dihasilkan adalah 90%.

Reaksi :

C6H5CH3 + 3/2 O2 C6H5COOH + H2O (I-5)

(Mc Ketta, 1977)


18/139


Tabel 1.4 Perbandingan Tiga Macam Proses untuk Pembuatan Asam Benzoat

( Mc Ketta,1977)

Tinjauan Proses

Dekarboksilat

Phtalat Anhidrat

Proses

Klorinasi Toluen

Proses

Oksidasi Toluen

Katalis Sodium dikromat SnCl2 Cobalt/ Mangan

Kondisi

operasi

T > 200oC

P = 3 atm

T=100oC-150

oC

P= 75 psia

T=150oC-250

oC

P= 4,4-11,2 atm

Yield/

konversiKonversi= 94 % Yield=75-80 %

Yield=90 %

Konversi=50 %

Proses Memerlukan katalis

dalam jumlah yang

besar agar reaksi

berjalan sempurna

Bersifat korosif

karena

menghasilkan HCl

Lebih sederhana

karena bahan baku

murah

Dengan melihat perbandingan keempat proses di atas, maka pada perancangan

pabrik asam benzoat ini dipilih proses oksidasi toluen dengan pertimbangan:

1. Proses lebih sederhana dibandingkan dengan proses dekarboksilat phtalat

anhidrat dan klorinasi toluen karena berjalan pada tekanan dan suhu tidak

terlalu tinggi dan bahan baku murah.

2. Tidak menghasilkan klorin, karena dalam prosesnya tidak menggunakan

senyawa klorin.

1.4.2. Kegunaan Produk

Asam benzoat secara komersil digunakan pada berbagai macam industri,

di antaranya :

a. Digunakan pada industri makanan, yaitu pengawet makanan (misal :

pembuatan saus, margarin, keju, sari apel, sirup) dan industri minuman

sebagai flavouring agent dan odorant


19/139


b. Pada industri farmasi digunakan sebagai ingredient dalam bahan campuran

atau tambahan sebagai flavouring agent , juga sebagai bahan intermediet

pembuatan obat-obatan (misalkan antiseptic, asam salisilat, dll.)

c. Pada industri kosmetik sebagai flavouring agent (misal : untuk bahan

pembuatan pasta gigi, dll.)

d. Sebagai bahan baku pembuatan plastik

e. Pada industri pertanian sebagai bahan dasar pembuatan senyawa benzoat

(herbisida yang berfungsi untuk sebagai kontrol tumbuhnya tanaman)

f. Sebagai bahan intermediet pada pewarna, benzyl benzoat, cinamic acid

g. Sebagai bahan baku industri phenyl prophyl alcohol, phenyl aceton, sodium

derivate, dll.

(Kirk Othmer, 1982).

I.4.3 Tinjauan Proses secara Umum

Pembuatan asam benzoat dari reaksi oksidasi toluen. Kondisi reaktan

toluen berupa cairan dan gas untuk udara.

Reaksi :

C6H5CH3 + 3/2 O2 C6H5COOH + H2O (I-6)

Reaksi ini terjadi dalam reaktor gelembung yang beroperasi pada suhu 150-

250°C dan tekanan 4,4-11,2 atm. Toluen dan katalis cobalt acetate dialirkan ke

dalam reaktor lewat atas, bersamaan dengan itu dialirkan udara dari kompresor

lewat bawah reaktor.


20/139


Oksigen dari udara adalah pengoksidasi paling murah, tetapi sulit

dikontrol. Pada kondisi suhu dan tekanan lingkungan, oksigen dapat direaksikan

dengan bahan organik, tetapi kecepatan reaksi sangat lambat. Untuk

mempercepat reaksi, perlu penambahan katalis, menaikkan suhu operasi atau

dengan melakukan keduanya. Pada reaksi fase cair, katalis dilarutkan secara

sempurna untuk memastikan kontak dengan gelembung udara yang mengandung

oksigen yang digelembungkan ke dalam cairan yang mengalami oksidasi.

Setelah konversi reaksi 50% dicapai, campuran reaksi masuk ke dalam

flash drum, dekanter (untuk memisahkan katalis dan air dari toluen yang tidak

bereaksi, asam benzoat dan benzaldehid) dan menara distilasi, dimana hasil atas

menara distilasi yang berupa toluen yang tidak bereaksi dikembalikan ke reaktor.

Sedangkan hasil bawah menara distilasi dialirkan ke kristaliser untuk

memperoleh kristal asam benzoat (Mc Ketta, 1977).

I.4.4. Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk

Bahan Baku

1. Toluen

Sifat Fisis :

Massa Molar : 92,14 gr/mol

Temperatur leleh normal : 178,15 K

Titik didih normal : 383,15 K

Densitas Padat pada 93,15 K : 11,18 L/mol

Cair pada 298,15 K : 9,38 L/mol


21/139


Tekanan kritis : 4,108 MPa

Temperatur kritis : 591,8 K

Volume kritis : 0,316 L/mol

Faktor kompresibilitas kritis : 0,264

Viskositas : 0,548 mPa.s (cPa)

Panas pembentukan : 50,17 kJ/mol

Panas penguapan : 33,59 kJ/mol

Panas pembakaran : -3734 kJ/mol


Kelarutan dalam air : 0,05 (Perry, 1984)

Sifat Kimia

Reaksi hidrogenasi, dengan katalis nikel, platinum atau paladium

dapat menjenuhkan cincin aromatik sebagian maupun keseluruhan,

menghasilkan benzena, metana dan bifenil.

Reaksi oksidasi, dengan katalis kobalt, mangan atau bromida pada

fase cair menghasilkan asam benzoat.

C6H5CH3 + 3/2 O2 C6H5COOH + H2O

Reaksi substitusi oleh metil, pada temperatur tinggi dan reaksi

radikal bebas. Klorinasi pada 100oC atau dengan ultraviolet

membentuk benzil klorida, benzal klorida dan benzotriklorida.

Br/Co/Mn


22/139


Reaksi substitusi oleh logam alkali menghasilkan normal-propil

benzena, 3- fenil pentana, dan 3-etil-3-fenil pentana.


2. Udara

Sifat fisis udara disajikan pada Tabel 1.4 sebagai berikut:

Tabel 1.5 Sifat Fisis Udara (Perry, 1984)

Sifat gas N2 O2Berat molekul 28,02 32

Kenampakan Gas

Tidak berwarna

Tidak berbau

Gas

Tidak berwarna

Tidak berbau

Spesific gravity 12,5 1,7

Melting point,oC -209,86 -214,8

Boiling point,oC -195,8 -183

Temperatur kritis, K 126,1 154,58

Tekanan kritis, bar 33,5 49,8

Volume kritis (cm / mol) 90,1 73,4

Liquid density (gr/cm ) 805 1149

Sifat Kimia

Oksigen bereaksi dengan semua elemen kecuali dengan gas-gas

seperti He, Ne, dan Rn. Reaktor biasanya diaktifkan dengan

pemanasan sebelum reaksi berlangsung. Oksigen akan melepaskan

elektro negatif valensi dua dalam kombinasi dengan elemen kimia

lainnya. Sebagian besar elemen yang bergabung dengan oksigen dalam

lebih satu rasio karena variabel valensi dalam elemen ini atau adanya

struktur molekul oksigen (udara). Bahan baku yang dibakar dengan

oksigen menghasilkan produk yang berupa panas, CO2, air dan sisa

udara (N2, O2). Pada suhu rendah dan dengan adanya katalis, oksigen


23/139


bereaksi dengan bahan kimia organik menghasilkan hidrokarbon

teroksida.

3. Cobalt asetat (Co(C2H3O2)2.4H2O)

Berfungsi sebagai katalis

Berat Molekul : 249,09 kg/kmol

Densitas : 1,7755 g/cm3

Kelarutan dalam air : larut sempurna

Warna : merah bata

Titik leleh : 140oC dengan melepas air

kristal

(www.americanelemens.com)

Produk

1. Asam Benzoat

Sifat Fisis :

Berat molekul : 122,124 kg/kmol

Densitas (padat) : 1316 kg/m3

Viskositas : 1,26 cp

Titik didih : 522,4oK

Titik Lebur : 395,52oK

Temperatur kritis : 751oK

Tekanan kritis : 4,47 Mpa

Volume kritis : 339,1 cm

3

/mol


24/139



Panas pembentukan : -385 kJ/mol

Panas pembakaran : 3227 kJ/mol



Sifat Kimia :

Asam benzoat mempunyai cincin dengan letak meta, sehingga

dapat untuk reaksi substitusi lebih lanjut. Reaksi cincin yang terjadi

adalah sulfonasi, nitrasi dan klorinasi, tetapi agak sulit pada

deaktivasi cincin karena adanya gugus karboksil. Deaktivasi dapat

dilakukan dengan katalis atau dengan menaikkan suhu.

Hidrogenasi asam benzoat menjadi kaprolaktam dengan katalis

nikel dan direaksikan dengan NOHSO4.

Oksidasi asam benzoat menjadi fenol dengan katalis tembaga.

Reduksi cincin asam benzoat membentuk asam karboksilat siklis

dan kaprolaktam sebagai intermediet, yang digunakan pada

pembuatan nilon. Dengan pemilihan katalis dan kondisi operasi,

reduksi asam benzoat pada gugus karboksil dapat membentuk

benzil alkohol.

Garam potassium dari asam benzoat direaksikan dengan CO2 pada

kenaikan suhu dan tekanan dapat membentuk asam terepthalat.



25/139


2. Benzaldehid

Sifat Fisis :


Densitas : 1046 kg/m3

Viskositas : 1,321 cp

Titik didih : 451,9 K

Titik lebur : 247,15 K

Temperatur kritis : 695 K

Tekanan kritis : 4,65 MPa

Volume kritis : 324 cm3 /mol




Sifat Kimia :

Reaksi oksidasi membentuk asam benzoat.

Substitusi hidrogen dengan klorin membentuk benzoil klorida.

Kondensasi benzaldehid dengan katalis logam alkali sianida

membentuk benzoin.

Hidrogenasi karbonil menghasilkan benzil alkohol.

Substitusi cincin misalnya sulfonasi dan nitrasi dapat berpengaruh,

tanpa merusak gugus karbonil. Substitusi meta terjadi bila ada

pengaruh dari gugus karbonil.



26/139

18

Prarancangan Pabrik AsamBenzoatdari Toluen dan Udara dengan Proses OksidasiKapasitas 35.000 Ton/ Tahun

Bab II Deskripsi Proses

BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku

1. Toluen (C6H5CH3)

Bentuk : cair

Warna : tidak berwarna

Bau : aromatis

Kemurnian : 99,5 %

Impuritas : air


(PT. TPPI, 2011)

2.

Udara

Komposisi : 21% mol O2 dan 79% mol N2


Kelembaban relative : 70%

Kelembaban absolute : 0,018 kg H2O/kg udara kering

(www.earthfact.com)

3.

Cobalt asetat (Co(C2H3O2)2.4H2O)

Warna : merah bata

Bau : seperti cuka

Kemurnian : 100%

18


27/139

19




Kelarutan : larut dalam air dan asam

(Shanghai Aidu Industrial Co.,Ltd, 2011)

2.1.2 Spesifikasi Produk

1. Asam Benzoat (C6H5COOH)

Bentuk : padat (Kristal)

Warna : putih

Bau : tidak berbau

Kemurnian : minimal 99%


(www.alibaba.com)

2. Benzaldehid (C6H5COH)

Bentuk : cair

Warna : tidak berwarna

Bau : aromatis

Kemurnian : minimal 98%


(www.alibaba.com)

2.2 Konsep Proses

2.2.1 Dasar Reaksi

Asam benzoat diproduksi dari oksidasi toluen dan udara dengan

katalis cobalt acetate.


28/139

20



Reaksinya dapat ditulis sebagai berikut:

C6H5CH3 + 3/2 O2 C6H5COOH + H2O (2-1)

(∆HR ,298) sebesar -247,2 kkal/mol

(Mc Ketta, 1977)

Proses produksi asam benzoat dengan osidasi toluen menurut

banyak penelitian merupakan oksidasi fase cair dari aryl-aryl

hidrokarbon, tergantung penggunaan katalis logam, promoter, pelarut

serta kondisi reaksi (suhu dan tekanan). Dari semua percobaan,

disimpulkan teori bahwa proses oksidasi dilakukan dengan mekanisme

radikal bebas dan produk awal oksidasi adalah hidrogen peroksida.

Usulan langkah hidroperoksida :

Inisiasi

C6H5CH3 + O2 C6H5CH2OOH (2-2)

C6H5CH2OOH + Co2+ C6H5CH2O* + OH

- + Co3+ (2-3)

C6H5CH2OOH + Co3+ C6H5CH2OO* + H

+ +Co2+ (2-4)

Propagasi

C6H5CH2OO* + C6H5CH3 C6H5CH3OOH + C6H5CH2* (2-5)

C6H5CH2* + O2 C6H5CH2OO* (2-6)

Pembentukan produk

C6H5CH2OOH +Co2+

C6H5CH2O* + OH- + Co

3+(2-7)

C6H5CH2O* + OH- C6H5CHO + H2O (2-8)

(Benzaldehid)


29/139

21



C6H5CHO + Co3+

C5H5C=O + H+ +Co

2+(2-9)

C5H5C=O + O2 C6H5C=O (2-10)

OO*

C6H5C=O + C6H5CHO C6H5C=O + C6H5C=O (2-11)

OO* OOH

C6H5C=O + C6H5CHO C6H5COOH (2-12)

OOH (asam benzoat)

Radikal bebas benziloksi terbentuk pada reaksi (2-3), tetapi

dekomposisi hidroperoksida diyakini menurun karena energi yang

dibutuhkan untuk memecah ikatan O-O peroksida (30 sampai 40

kkal/mol). Sulit untuk menentukan benzil alkohol bebas karena kondisi

oksidasi yang menyebabkan bereaksi engan asam benzoat dan

membentuk benzil benzoat dengan esterifikasi ( Mc Ketta,1977).

2.2.2 Kondisi Operasi

Proses pembuatan asam benzoat dari bahan baku toluen dan udara

dijalankan pada suhu 160oC dan tekanan 7 atm. Untuk mencegah bahaya

peledakan maka :

1.

Dalam reaktor toluen berbentuk cair

2.

Suhu lebih dari 20-30o

C dari suhu kritis campuran bahan yang dapat

meledak, yaitu 60o 2 atm, 125

o 10 atm atau 170

o 20 atm

Reaksi oksidasi pembentukan asam benzoat merupakan reaksi yang

bersifat irreversible dan eksotermis, karena itu reaktor dilengkapi dengan jaket


30/139

22



pendingin untuk menjaga suhu operasi. Konversi yang dapat dicapai pada

reaksi ini adalah 50 %.

2.2.3 Tinjauan Kinetika Reaksi

Reaksi oksidasi toluen berlangsung pada fase cair. Reaksi ini

menghasilkan asam benzoat sebagai produk utama dan benzaldehid sebagai

produk samping. Reaksi yang terjadi adalah :

C6H5CH3 + O2 C6H5COH +H2O

C6H5COH + 1/2 O2 C6H5COOH

Atau dapat disederhanakan menjadi :

C6H5CH3 + 3/2 O2 C6H5COOH + H2O (2-13)

-r = k [O2] [CH3] (2-14)

(2-15)

E = 57,35 kJ/mol = 13700,43 kKal/kmol

A = 53,34 m3/(mol.s)

R = 1,9870 kKal/kmol K

(Tang S. and Liang B., 2007)

2.2.4 Tinjauan Termodinamika

Reaksi oksidasi toluene merupakan reaksi eksotermis. Dapat dilihat

dari nilai ∆H negatif.

R.T

E

e.Ak


31/139

23



Reaksi :

1.

C6H5CH3 + O2 C6H5COH + H2O

2.

C6H5COH + ½ O2 C6H5COOH

Reaksi dapat disederhanakan menjadi,

C6H5CH3 + 3/2 O2 C6H5COOH +H2O

Jika ditinjau dari segi termodinamika, harga ∆Gf,298 masing-masing komponen

pada suhu 298,15 K dapat dilihat pada table 2.1, sebagai berikut :

Tabel 2.1 Harga ∆Gof,298 Masing-Masing Komponen (Yaws, 1999)

Komponen Harga ∆Gf,298 (kJ/kmol)

Toluen 122.200

Oksigen 0

Asam Benzoat -210.550

Air -288.590

∆Gf,298 = ∆Gf,298 produk - ∆Gf,298 reaktan (2-16)

= (∆Gf,298 asam benzoat + ∆Gf,298 air) –

( ∆Gf,298 toluen + ∆Gf,298 oksigen)

= (-210.550 + (-228.590)) – (122.200 + 0)

= -621.340 kJ/kmol

Ln Ko = ∆ , (2-17)=

621.340

kJ/kmol

8,314 kJkmol.K

×298,15 K = 250,660

Ko = 7,246.10108 kJ/kmol


32/139

24



LnK

Ko =

-∆Hr,298

R 1T

-1

TO (2-18)

Dengan, K = konstanta kesetimbangan pada suhu tertentu

T = suhu tertentu

∆Hr ,298 = panas reaksi standar pada 298,15 K

Sedangkan harga ∆Hf,298 masing-masing komponen pada suhu 298,15 K dapat

dilihat pada table 2.2.

Tabel 2.2 Harga ∆Hf,298 Masing-Masing Komponen

(Smith van Ness, 2001)

Komponen Harga ∆Hf,298 (kJ/kmol)

Toluen 50.170

Oksigen 0

Asam Benzoat -290.400

Benzaldehid -36.800

Air -241.814

1. ΔH0

r ,298 (benzaldehid) = ΔH0 produk - ΔH

0reaktan

= (-36.800 + (-241.814)) – (50.170 + 0)

= -292.021 kJ/kmol

2. ΔH0

r ,298 (asam benzoat) = ΔH0 produk - ΔH

0reaktan

= (-290.400) – (-36,800 + 0)

= -290.363 kJ/kmol

Sehingga,

ΔH0

r ,298 = (ΔH0

r,298 (benzaldehid) * 0,1) + (ΔH0

r,298 (asam benzoat) * 0,9)

= (-292.021 kJ/kmol *0,1) + (-290.363 kJ/kmol * 0,9)

= -290.529 kJ/kmol C7H8


33/139

25



Pada suhu 160oC (433,15 K) besarnya konstanta kesetimbangan dapat dihitung

sebagai berikut

LnK

Ko =−∆Hr,298

R 1

T− 1 T

LnK

7,246.10108=-290.529 kJ/kmol8,314

kJkmol.K

1433,15 K - 1298,15 K K = 3,28 .10

90kJ/kmol

Karena harga K = k 1/k 2 besar, berarti harga k 2 jauh lebih kecil bila

dibandingkan dengan harga k 1 sehingga k 2 diabaikan terhadap k 1 dan reaksi

dianggap berjalan satu arah (irreversible).

2.3. Langkah Proses

2.3.1. Diagram Alir Proses

1. Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada gambar 2.1

2. Diagram alir kuantitatif dapat dilihat pada gambar 2.2

3. Diagram alir lengkap dapat dilihat pada gambar 2.3


34/139

26




35/139

27




36/139

28




37/139

29



2.4. Tahapan Proses

Proses produksi asam benzoat melalui beberapa unit proses :

1.

Unit penyiapan bahan baku

2.

Unit reaksi

3.

Unit pemurnian produk

Penjelasan berdasarkan gambar 2.1 mengenai masing-masing tahapan adalah

sebagai berikut :

1.

Unit Penyiapan Bahan Baku

a.

Unit penyiapan toluen

Toluen cair dialirkan dari tangki penyimpan T-01 (30 o

C, 1 atm)

menuju reaktor (R) dengan pompa (P-01).

b.

Unit penyiapan oksigen/udara

Udara dari lingkungan yang telah disaring dengan filter udara

dikompresikan dengan kompresor. Udara yang telah dikondisikan

tekanan dan suhunya yaitu pada tekanan 7 atm dari kompresor dan suhu

253,29 oC kemudian digelembungkan dalam reaktor.

c.

Tangki penyiapan katalis (cobalt acetate)

Katalis cair dialirkan dari tangki penyimpan T-03 (30 o

C, 1 atm)

menuju reaktor (R).

2.

Unit Reaksi

Reaksi oksidasi toluen fase cair dilakukan di dalam reaktor gelembung

(bubble reactor ) R pada tekanan 7 atm dan suhu 160oC. Di dalam reaktor

terjadi reaksi oksidasi toluen menjadi asam benzoat dan benzaldehid. Reaksi


38/139

30



berjalan secara eksotermis dan untuk menjaga agar suhu reaktor tetap konstan

maka reaktor dilengkapi dengan koil pendingin.

Hasil atas reaktor yang berupa udara sisa dibuang ke lingkungan.

Sedangkan hasil bawah reaktor berupa asam benzoat, benzaldehid, sisa toluen,

air dan katalis diumpankan ke unit pemurnian produk.

3.

Unit Pemurnian Produk

Produk reaktor yang berupa cairan yang terdiri atas asam benzoat,

benzaldehid, sisa toluen, air dan katalis kemudian diturunkan tekanannya dari

7 atm menjadi 3 atm menggunakan throttling valve dan didinginkan dengan

heat exchanger (E-09), suhu turun menjadi 130oC. Hasil bawah reaktor yang

berupa asam benzoat, toluen, benzaldehid, air, katalis diumpankan ke dekanter

dengan pompa (P-01) untuk memisahkan air dan katalis dari asam benzoat,

toluen, dan benzaldehid. Kemudian hasil bawah dekanter di panaskan dengan

heat exchanger (E-05) hingga suhu 187,39

o

C dan diumpankan ke MD-01

untuk memisahkan toluen dari asam benzoat dan benzaldehid. Hasil atas MD-

01 yang sebagian besar adalah toluen di recycle ke reaktor, sedangkan hasil

bawah MD-01 diumpankan ke kristalizer (CR). Sebelum masuk ke kristalizer,

keluaran MD-01(282,58oC) dicampur dengan hasil bawah MD-02 (247,74

oC

) sehingga suhunya menjadi 278,87oC dan diumpankan ke dalam E-08 hingga

mencapai suhu 245,78o

C, setelah itu keluaran E-08 diturunkan tekanannya

menjadi 1 atm dengan ekspansion valve hingga suhunya mencapai 237,51oC.

Suhu kristalisasi asam benzoat adalah 50oC. Kristal asam benzoat dan Mother

liquor diumpankan ke filter (F) dan dicuci dengan air. Mother liquor (35,84


39/139


40/139

32



2.5.1 Neraca Massa

Tabel 2.3 Tabel Neraca Massa Total

Komponen

Input

Arus 2 Arus 1 Arus 3 Arus 14 Arus 18

kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam

O2 0,00 0,00 1.912,34 0,00 0,00

N2 0,00 0,00 6.294,80 0,00 0,00

H2O 18,62 0,00 0,00 4.410,35 0,00

C6H5COH 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

C6H5COOH cr 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

C6H5COOH 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

C6H5CH3 3.705,47 0,00 0,00 0,00 0,00

Co(C2H3O2)2.4H2O 0,00 2,02 0,00 0,00 0,00Udara panas 0,00 0,00 0,00 0,00 5.685,99

Total3.724,09 2,02 8.207,14 4.410,35 5.685,99

22.029,60

Tabel 2.3 Tabel Neraca Massa Total (lanjutan)

Komponen

Output

Arus 5 Arus 7 Arus 15 Arus 20 Arus 19 Arus 21

kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam

O2 46,13 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

N2 6.294,80 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

H2O 0,00 742,58 4.189,84 8,84 211,68 0,00

C6H5COH 0,00 2,23 0,00 0,00 0,00 424,11

C6H5COOH cr 0,00 0,00 0,00 4.410,35 0,00 0,00

C6H5COOH 0,00 1,49 0,00 0,00 0,00 4,33

C6H5CH3 0,00 0,37 0,00 0,00 0,00 4,84

Co(C2H3O2)2,4H2O 0,00 2,02 0,00 0,00 0,00 0,00

Udara panas 0,00 0,00 0,00 0,00 5.685,99 0,00

Total6.340,92 748,69 4.189,84 4.419,19 5.897,67 433,28

22.029,60


41/139

33



Tabel 2.4 Neraca Massa pada Tee-01

Tabel 2.5 Neraca Massa pada Reaktor

Komponen

Input Output

Arus 4 Arus 3 Arus 5 Arus 6

kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam

O2 0,00 1.912,34 46,13 0,00

N2 0,00 6.294,80 6.294,80 0,00

H2O 18,62 0,00 0,00 742,58

C6H5COH 194,48 0,00 0,00 620,81C6H5COOH 0,00 0,00 0,00 4.416,17

C6H5CH3 7.400,51 0,00 0,00 3.700,25

Co(C2H3O2)2.4H2O 2,02 0,00 0,00 2,02

Total7.615,62 8.207,14 6.340,92 9.481,84

15.822,76 15.822,76

Komponen

Input Output



O2 0,00 0,00 0,00 0,00

N2 0,00 0,00 0,00 0,00

H2O 18,62 0,00 0,00 18,62

C6H5COH 0,00 0,00 194,48 194,48

C6H5COOH 0,00 0,00 0,00 0,00

C6H5CH3 3.705,47 0,00 3.695,04 7.400,51

Co(C2H3O2)2.4H2O 0,00 2,02 0,00 2,02

Total3.724,09 2,02 3.889,51

7.615,627.615,62


42/139

34



Tabel 2.6 Neraca Massa pada Dekanter

Komponen

Input Output

Arus 6 Arus 8 Arus 7

kg/jam kg/jam kg/jam

H2O 742,58 0,00 742,58

C6H5COH 620,81 618,58 2,23

C6H5COOH 4.416,17 4.414,69 1,49

C6H5CH3 3.700,25 3.699,88 0,37

Co(C2H3O2)2,4H2O 2,02 0,00 2,02

Total 9.481,848.733,15 748,69

9.481,84

Tabel 2.7 Neraca Massa pada Menara Distilasi – 01

Komponen

Input Output



C6H5COH 618,58 194,48 424,11

C6H5COOH 4.414,69 0,00 4.414,69

C6H5CH3 3.699,88 3.695,04 4,84

Total8.733,15

3.889,51 4.843,64

8.733,15

Tabel 2.8 Neraca Massa pada Menara Distilasi – 02

Komponen

Input Output



C6H5COH 429,96 5,86 424,11

C6H5COOH 584,38 0,00 4,33

C6H5CH3 4,84 580,05 4,84

Total 1.019,19

585,91 433,28

1.019,19


43/139

35



Tabel 2.9 Neraca Massa pada Tee-02

Tabel 2.10 Neraca Massa pada Kristalizer

Tabel 2.11 Neraca Massa pada Filter

Komponen

Input Output



C6H5COH 424,11 5,86 429,96

C6H5CH3 4,84 0,00 4,84

C6H5COOH 4414,69 580,05 4.994,74

Total4.843,64 585,91

5.429,555.429,55

Komponen

Input Output

Arus 11 Arus 13

kg/jam kg/jam

C6H5COH 429,96 429,96

C6H5COOH (kristal) 0,00 4.410,35

C6H5CH3 4,84 4,84

C6H5COOH 4.994,74 584,38

Total 5.429,55 5.429,55

Komponen

Input Output

Arus 13 Arus 14 Arus 17 Arus 15 Arus 16

kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam

C6H5COH 429,96 0,00 0,00 0,00 429,96

C6H5COOH

(kristal)4.410,35 0,00 4.410,35 0,00 0,00

C6H5CH3 4,84 0,00 0,00 0,00 4,84

C6H5COOH

(mother liquor )

584,38 0,00 0,00 0,00 584,38

H2O 0,00 4.410,35 220,52 4.189,84 0,00

Total5.429,55 4.410,35 4.630,87 4.189,84 1.019,19

9.839,90 9.839,90


44/139

36



Tabel 2.12 Neraca Massa pada Dryer

Komponen

Input Output



C6H5COH 0,00 0,00 0,00 0,00

C6H5COOH

(kristal)4.410,35 0,00 0,00 4.410,35

C6H5CH3 0,00 0,00 0,00 0,00

C6H5COOH(mother liquor )

0,00 0,00 0,00 0,00

H2O 220,52 0,00 211,68 8,84

Udara panas 0,00 5.685,99 5.685,99 0,00

Total 4.630,87 5.685,99 5.983,06 4.419,1910.316,86 10.316,86


45/139

37



2.5.2. Neraca Panas

Tabel 2.13 Neraca Panas Total

Komponen Input (kJ) Output (kJ)

Q arus 3 1.972.128,54 0,00

Q arus 4 974.414,98 0,00

Q arus 14 92.491,53 0,00

Q arus 18 1.859.727,66 0,00

Q arus 5 0,00 891.960,26

Q arus 7 0,00 327.177,81

Q arus 15 0,00 190.340,55

Q arus 19 0,00 1.772.476,17

Q arus 20 0,00 5.729,66

Q arus 21 0,00 118.357,32Q reaksi 11.685.119,94 0,00

Q pendingin reaktor 0,00 11.056.421,64

Q pendingin kristalizer 0,00 2.335.593,25

Q Kristal 142.858,24 0,00

Q E-01 2.772.805,67 0,00

Q E-02 0,00 1.958.266,56

Q E-03 300.337,46 0,00

Q E-04 0,00 262.379,25

Q E-05 754.978,72 0,00

Q E-06 196.051,97 0,00

QE-07

0,00 107.029,06

Q E-08 0,00 359.515,63

Q E-09 632.968,84 0,00

Q E-10 351.034,97 0,00

Q loss 0,00 2.349.671,36

Total 21.734.918,52 21.734.918,52


46/139


47/139

39



Tabel 2.17 Neraca Panas pada Menara Distilasi – 01

Komponen

Input (kJ) Output (kJ)


C7H8 1.139.418,38 896.895,92 2.600.19

C7H6O 181.297,55 45.334,26 208.868.16

C7H6O2 1.449.157,00 0,00 2.430.713.50

Reboiler 2.772.805,67 -

Kondenser - 1.958.266,56

Jumlah 5.542.678,59 5.542.678,59

Tabel 2.18 Neraca Panas pada Menara Distilasi – 02

Komponen Input (kJ) Output (kJ)Arus 16 Arus 21 Arus 12

C7H8 1.658,03 1.383,41 0,00

C7H6O 139.353,83 115.651,80 2.437,85

C7H6O2 212.322,89 1.322,11 270.497,80

Reboiler 300.337,46 -

Kondenser - 262.379,25

Jumlah 653.672,22 653.672,22

Tabel 2.19 Neraca Panas pada Tee-02

KomponenInput (kJ) Output (kJ)


C7H8 2.600,19 0,00 2.551,88

C7H6O 208.867,48 2.437,85 208.163,28

C7H6O2 2.430.714,31 270.497,65 2.704.402,32

Jumlah2.642.181,98 272.935,50

2.915.117,482.915.117,48


48/139


49/139

41



Tabel 2.24 Neraca Panas pada Heat Exchanger – 06


C7H8 725,20 1.657,52

C7H6O 62.311,97 138.911,74

C7H6O2 93.796,84 212.316,72

Q ditambahkan 196.051,97 -

Jumlah 352.885,98 352.885,98



C7H8 1.382,98 125,26

C7H6O 115.279,84 10.709,18C7H6O2 1.317,90 117,24

Q dilepaskan - 107.029,06

Jumlah 117.980,72 117.980,72



C7H8 1.923,82 1.540,60

C7H6O 156.487,59 127.502,65

C7H6O2 1.802.522,12 1.472.374,65

Q dilepaskan - 359.515,64

Jumlah 1.960.933,53 1.960.933,53



C7H8 926.989,94 705.778,84

C7H6O 149.208,76 114.445,85

C7H6O2 1.185.222,54 903.977,84

H2O 422.089,99 326.351,26

Co(CH3COO)2,4H2O 51,77 40,37Q dilepaskan - 359.515,64

Jumlah 2.683.563,00 2.683.563,00


50/139

42





Udara 1.773.706,01 2.124.761,14

Q ditambahkan 332.734,75 -

Jumlah 2.124.761,14 2.124.761,14

2.6. Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses

2.6.1. Lay Out Pabrik

Lay out pabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari

seperangkat fasilitas-fasilitas dalam pabrik. Tata letak yang tepat sangat

penting untuk mendapatkan efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja dari

para karyawan serta keselamatan proses.

Pada prarancangan pabrik ini, tata letak dari pabrik dapat dilihat pada

Gambar 2.3. Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus

diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik ini adalah:

1. Pabrik merupakan pabrik baru (bukan pengembangan) sehingga

penentuan lay out tidak dibatasi oleh bangunan yang ada.

2. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa

mendatang.

3.

Fakor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan ledakan,

maka perencanaan lay out selalu diusahakan jauh dari sumber api, bahan

panas, bahan yang mudah meledak dan jauh dari asap atau gas beracun.


51/139

43



4.

Sistem konstruksi yang direncanakan adalah outdoor untuk menekan

biaya bangunan dan gedung, dan juga iklim Indonesia memungkinkan

konstruksi secara outdoor.

5.

Lahan terbatas sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian pengaturan

ruangan/lahan.

Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu:

1.

Daerah administrasi/perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol,

merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran

operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendalian

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.

(Vilbrandt, 1959)


52/139


53/139

45



2.6.2 Lay Out 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 2.5. Beberapa hal yang

harus diperhatikan dalam menentukan lay out peralatan proses pabrik, antara

lain (Vilbrandt, 1959) :

1.

Kelancaran aliran udara di dalam dan di sekitar peralatan proses. Hal ini

bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat

sehingga mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang dapat mengancam

keselamatan pekerja.

2.

Penerangan sebuah pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat proses

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, alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan

operasi tinggi sebaiknya dipisahkan dengan alat proses lainnya, sehingga


54/139

46



apabila terjadi ledakan atau kebakaran maka kerusakan dapat

diminimalkan.


55/139

47



Keterangan :

T-01 : Tangki toluen MD-01 : Menara distilasi -01

T-02 : Tangki Benzaldehid MD -02: Menara distilasi -02

R : Reaktor CR : Kristalizer

Dc : Dekanter F : Filter

S : Silo RD : Rotary dryer

Gambar 2.5 Lay Out Peralatan Proses


56/139


Bab 3 Spesifikasi Peralatan Proses 48

BAB III

SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.1 Reaktor

Kode : R

Fungsi : Mereaksikan toluen dengan O2

membentuk asam benzoat

Tipe : Bubble reactor

Jumlah : 1 buah

Kondisi Operasi

- Suhu (oC) : 160

-

Tekanan (atm) : 7

Material : Low-alloy steel SA-204 grade C

Waktu tinggal : 2,6 jam

Tinggi (m) : 5,85

Volume (m3) : 30,75

Perforate Plate

-

Susunan : triangular pitch

-

Diameter lubang (m) : 0,0032

-

Diameter gelembung (m) : 0,004

-

Jumlah lubang (buah) : 195.052

-

Luas total lubang (m2) : 1,45


57/139


58/139

50Prarancangan Pabrik AsamBenzoatdari Toluen dan Udara dengan Proses OksidasiKapasitas 35.000 Ton/ Tahun

Bab 3 Spesifikasi Peralatan Proses

Material : Carbon Steel SA 283 grade C

Kapasitas (m3) : 3,91

Spesifikasi shell

-

Diameter dalam (m) : 1,16

-

Tebal (in) : 0,25

-

Lebar shell (m) : 3,47

Tinggi pengeluaran fase ringan : 0,58 m

Tinggi pengeluaran fase berat : 0,30 m

Spesifikasi head

- Bentuk : torispherical head

- Tebal head (in) : 0,3125

-

Tingi head (m) : 0,07

Tinggi pemasukan umpan : 0,92 m

Waktu tinggal : 18,72 menit

Ukuran pipa

-

Umpan : 2 1/2 in SN 40

-

Produk Fase Ringan : 3/4 in SN 40

- Produk Fase Berat : 2 1/2 in SN 40

3.3 Menara Destilasi

3.3.1. Menara Destilasi - 01

Kode : MD-01


59/139



Fungsi : Memisahkan toluen dari asam benzoat

dan benzaldehid

Tipe : Sieve plate tower

Jumlah : 1

Material : Carbon Steel SA 283 garde C

P : 3 atm

Kondisi operasi

- Atas : 162,77oC

- Bawah : 282,57 oC

Shell /Kolom

- Diameter atas : 0,91 m

-

Diameter bawah : 0,91 m

-

Tinggi total : 14,72 m

-

Tebal shell atas : 0,25 in

-

Tebal shell bawah : 0,3125 in

Head

-

Tipe : torispherical head

- Tebal head atas : 0,25 in

- Tebal head bawah : 0,3125 in

Plate

- Tipe : Sieve tray

- Jumlah plate : 18 ( tanpa reboiler )

- Plate spacing : 0,5 m


60/139



-

Plate umpan : Plate ke 2 dari atas

3.3.2. Menara Distilasi – 02

Kode : MD-02

Fungsi : Memisahkan benzaldehid dari toluen

dan asam benzoat sehingga diperoleh

benzaldehid 98%

Tipe : Kolom bahan isian (Packing)

Jumlah : 1

Material : Carbon Steel SA 283 garde C

P : 1 atm

Kondisi operasi

-

Atas : 181,08oC

-

Bawah : 247,76

o

C

Kolom

-

Diameter menara : 0,41 m

-


- Tebal shell : 0,1875 in

Head

-

Tipe : torispherical head

- Tebal head : 0,1875 in

- Tinggi head : 0,12 m

Packing


61/139



-

Tipe : Ceramic raschig ring

-

Tinggi packing : 5,85 m

-

Diameter packing : 0,0254 m

3.4. Crystalizer

Kode : CR

Fungsi : Mengkristalkan asam benzoat keluaran

Menara Distilasi-01

Jumlah : 1 buah

Tipe : Swenzon Walker

Jumlah : 1 unit besar (1 unit besar maksimum

tersusun dari 4 unit kristaliser).

Kondisi operasi : T = 50oC

P = 1 atm

Tinggi : 0,6604 m

Lebar : 0,6096 m

Panjang total : 3,048 m

Tebal dinding : 0,1875 in

Pengaduk :

-

Jenis : Spiral agitator

- Kecepatan : 70 rpm

- Daya : 2 HP

- Diameter : 0,6046 m


62/139



Pipa umpan masuk : ID : 2,067 in

OD : 2,38 in

Nominal : 2 in

Schedule number : 40

Pipa produk keluar : ID : 2,067 in

OD : 2,38 in

Nominal : 2 in


Pipa pendingin masuk : ID : 3,068 in

OD : 3,5 in

Nominal : 3 in


Pipa pendingin keluar : ID : 3,068 in

OD : 3,5 in

Nominal : 3 in



Jenis pendingin : Jaket

Media pendingin : Dowtherm A

3.5. Filter

Kode : F


63/139



Fungsi : Memisahkan produk asam benzoat dari

mother liquor

Tipe : Rotary drum vacuum filter

Jumlah : 1 buah

Kapasitas : 5.428,04 kg/jam

Kondisi Operasi

-

T : 35,84 ºC

- P : 1 atm


Diameter basket : 0,42 m

Panjang basket : 0,83 m

Tebal cake : 2,54 cm

Kecepatan Putar : 0,69 rpm

Daya : 20 Hp

Pipa pemasukan dan pengeluaran

-

Pipa inlet dari Crystalizer : 4 in SN 40

-

Pipa inlet dari utilitas : 4 in SN 40

- Pipa outlet menuju HE-03 : 2 in SN 40

- Pipa outlet menuju UPL : 4 in SN 40

3.6. Rotary Dryer

Kode : RD

Fungsi : Mengurangi kadar cairan ( air ) hingga


64/139



didapatkan asam benzoat 99,8 %

Tipe : Direct contact counter current rotary

dryer

Jumlah : 1

P : 1 atm

Material : Carbon Steel SA-283 Grade C

Diameter : 2,14 m

Panjang rotary : 20,71 m

Tebal shell rotary : 0,1875 in

Suhu Padatan

- T in : 35,84 ºC

-

T out : 35,90 ºC

Waktu tinggal padatan : 3,26 jam

Gas Pengering : Udara Panas

Suhu udara panas

-

Tin : 90 ºC

-

T out : 41,05 ºC

Kecepatan putar : 3,18 rpm

Jenis flight :

- 6,90 meter pertama dari feed inlet menggunakan radial flight tanpa

lips

- 6,90 meter tengah, menggunakan flight dengan 45º lips

- 6,90 meter terakhir, menggunakan flight dengan 90 º lips


65/139



Tinggi flight : 0,21 m

Offset flight : 1 m

Daya : 40 Hp

3.7. Storage

3.7.1. Storage - 01

Kode : T-01

Fungsi : Menyimpan toluen selama 30 hari

Tipe : Tangki silinder vertikal, flat bottomed dan head

torispherical

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi

-

T : 30oC

-

P : 1 atm

Material : Carbon steel SA-283 grade C

Kapasitas : 3.116,37 m3

Diameter : 24,38 m

Tinggi : 9,14 m

Tebal shell : Course 1 = 1,3125 in

Course 2 = 1,1875 in


Course 4 = 1 in

Course 5 = 0,875 in


66/139



Tebal head : 0,125 in

Tinggi head : 1,75 m


3.7.2. Storage - 02

Kode : T-02

Fungsi : Menyimpan benzaldehid selama 30 hari

Tipe : Tangki silinder vertikal, flat bottomed dan head

torispherical

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi

-

T : 30oC

-

P : 1 atm


Kapasitas : 301,46 m3

Diameter : 12,19 m

Tinggi : 5,49 m

Tebal shell : Course 1 = 0,6875 in




Tinggi head : 3,35 m



67/139



3.8. Silo

Kode : S

Fungsi : Menyimpan asam benzoat selama 7 hari

Tipe : Tangki silinder vertikal, cone 60º bottomed

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi :

-

T : 30oC

- P : 1 atm


Kapasitas : 761,52 m3

Diameter : 8,16 m

Tinggi : 12,23 m

Tebal shell : 0,4375 in




68/139



3.9. Kondensor

Tabel 3.1 Spesifikasi Kondensor

Kode E-01 E-02

Fungsi Mengembunkan hasil

atas MD-01

Mengembunkan hasil

atas MD-02

Tipe Double pipe Double pipe

Luas transfer panas (ft2) 63,73 61,85

Annulus

- Fluida

-

OD (in)

- Panjang (ft)

-

Bahan konstruksi

-

Pressure drop (psi) Inner pipe

- Fluida

- ID (in)

-

Bahan konstruksi- Pressure drop (psi)

- Jumlah tube

-

RD dibutuhkan- RD perancangan

Hasil atas MD-01

4,5

12

Carbon steel SA 283

2,00

H2O

3,5

Carbon steel SA 283

2,92

6

0,0020,0024

Hasil atas MD-02

2,38

12

Carbon steel SA 283

0,61

Fluida keluaran

dekanter1,38

Carbon steel SA 283

0,02

12

0,0020,0021


69/139



3.10. Reboiler

Tabel 3.2 Spesifikasi Reboiler

Kode E-03 E-04

Fungsi Menguapkan sebagian

hasil bawah MD-01

Menguapkan sebagian

hasil bawah MD-02

Tipe Kettle reboiler Kettle reboiler


Tube

- Fluida

-

OD tube (in)

- Panjang (ft)

-

Layout

-

Pitch (in)-

Jumlah tube

- Pass

-

Bahan konstruksi

-

Pressure drop (psi)Shell

-

Fluida- ID shell (in)

-

Baffle spacing (in)- Pass

-

Bahan konstruksi

-

Pressure drop (psi)

- RD dibutuhkan

-

RD perancangan

steam

3/4

12

triangular

1262

1

Stainless steel SA 167type 304

0,004

Hasil bawah MD-0119 1/4

14 4/91

Stainless steel SA 167

type 304-

0,003

0,0031

steam

1

12

triangular

1 1/432

1

Stainless steel SA 167type 304

0,004

Hasil Bawah MD-0210

7,51

Stainless steel SA 167

type 304-

0,003

0,0032

3.11. Accumulator

3.11.1. Accumulator - 01

Kode : ACC-01

Fungsi : Memisahkan fase cair dari fase gas umpan

Menara Distilasi-01

Jumlah : 1 buah

Tipe : Horizontal drum dengan torispherical head


70/139



Material : Carbon steel SA 283 grade C

Kondisi operasi

-

T : 156,18 °C

-

P : 3 atm

Kapasitas : 1,58 m3

Diameter : 0,86 m

Panjang : 2,57 m




Pipa pengeluaran

-

IPS : 2 in

-

OD : 2,375 in

-

ID : 2,067 in

-

SN : 40

3.11.2. Accumulator-02

Kode : ACC-02

Fungsi : Menampung hasil atas menara distilasi MD-02

Jumlah : 1 buah

Tipe : Horisontal drum dengan torispherical head

Material : Carbon steel SA 283 grade C


71/139



Kondisi operasi

-

T : 176,90 °C

-

P : 1 atm

Kapasitas : 0,10 m3

Diameter : 0,34 m

Panjang : 0,91 m




Pipa pengeluaran

- IPS : 1 in

-

OD : 1,32 in

-

ID : 1,049 in

-

SN : 40


72/139



3.12 . Heat Exchanger

Tabel 3.3 Spesifikasi Heat Exchanger

Kode E-05 E-06

Fungsi Memanaskan umpan

masuk MD-01

Memanaskan umpan

MD-02



Inner pipe

- Fluida

-

OD tube (in)

- Panjang (ft)

-

Bahan konstruksi

-

Pressure drop (psi) Annulus

- Fluida

-

OD annulus (in)- Bahan konstruksi

-

Pressure drop (psi)- Jumlah pipa

-

RD dibutuhkan- RD perancangan

Umpan MD-01

3.5

12

Carbon steel SA 283

0,29

steam

4,5Stainless steel 304

0,128

0,0010,0015

Umpan MD-02

1,66

12

Carbon steel SA 283

0,23

steam

2,38Stainless steel 304

0,1310

0,0010,0011

Tabel 3.3 Spesifikasi Heat Exchanger (Sambungan)

Kode E-07 E-08Fungsi Mendinginkan produk

yang masuk T-02Mendinginkan cairankeluaran Tee-02



Inner pipe

- Fluida

-

OD tube (in)

- Panjang (ft)

-

Bahan konstruksi

-

Pressure drop (psi)

Annulus

-

Fluida

-

OD annulus (in)

-

Bahan konstruksi

-

Pressure drop (psi)

- Jumlah pipa-

RD dibutuhkan

-

RD perancangan

Fluida keluaran filter

1,66

12

Carbon steel SA 283

0,45

Produk benzaldehid

2,38

Carbon steel SA 283

0,81

160,002

0,0024

Dowtherm A

3,5

12

Carbon steel SA 283

0,67

Keluaran Tee

4,5

Carbon steel SA 283

0,53

20,002

0,0022


73/139



Tabel 3.3 Spesifikasi Heat Exchanger (Sambungan)

Kode E-09 E-10

Fungsi Mendinginkan

keluaran reaktor

Memanaskan

udara masukrotary dryer

Tipe Double pipe Shell and tube

Luas transfer panas

(ft2)

20,26268,82

Tube

- Fluida

-

OD tube (in)

- Panjang (ft)

-

Layout

-

Pitch (in)-

Jumlah tube

- Pass

-

Bahan konstruksi

-

Pressure drop (psi)Shell

-

Fluida- ID shell (in)

-

Baffle spacing (in)- Pass

-

Bahan konstruksi

-

Pressure drop (psi)

- RD dibutuhkan

-

RD perancangan

Inner pipe

Air

3,5

12

-

-2

-

Carbon steel SA283 grade C

0,45 Annulus

Keluaran reaktorOD = 4,5

--

Carbon steel SA

283 grade C3,08

0,003

0,0035

steam

1

12

triangular

1 1/491

1

Stainless steel 304

0,0042

udara15 ¼

15 ¼1

Carbon steel SA

283 grade C1,54

0,002

0,0022

3.13. Pompa

3.13.1.Pompa - 01

Kode : P-01

Fungsi : Mengalirkan toluen dari T-01 ke R

Tipe : Sentrifugal

Jumlah : 1

Kapasitas (gpm) : 21,24


74/139



Tenaga pompa : 5 Hp

Tenaga motor : 7 Hp

NPSH required : 3,04 ft

NPSH available : 290,08 ft

Pipa

-

IPS : 2 in

-

OD : 2,38 in

- ID : 2,067 in

- SN : 40

3.13.2.Pompa - 02

Kode : P-02

Fungsi : Mengalirkan cairan dari Dc ke MD-01

Tipe : Sentrifugal

Jumlah : 1


Tenaga pompa : 1,5 Hp

Tenaga motor : 2 Hp



Pipa

- IPS : 3 in

- OD : 3,5 in


75/139



-

ID : 3,068 in

-

SN : 40

3.13.3.Pompa - 03

Kode : P-03

Fungsi : Mengalirkan cairan dari MD-01 ke R

Tipe : Sentrifugal

Jumlah : 1



Tenaga motor : 5 Hp



Pipa

-

IPS : 2 in

-

OD : 2,38 in

-

ID : 2,067 in

- SN : 40

3.13.4.Pompa - 04

Kode : P-05

Fungsi : Mengalirkan cairan dari MD-01 ke CR

Tipe : Sentrifugal


76/139


77/139



-

IPS : 1 in

-

OD : 1,32 in

-

ID : 1,049 in

-

SN : 40

3.13.6.Pompa - 06

Kode : P-07

Fungsi : Mengalirkan cairan dari bottom MD-02 ke CR

Tipe : Sentrifugal

Jumlah : 1



Tenaga motor : 0,5 Hp



Pipa

-

IPS : 3/4 in

- OD : 1,05 in

- ID : 0,824 in

-

SN : 40

3.13.7.Pompa - 07

Kode : P-08


78/139


79/139


80/139



Tenaga motor : 3 HP

3.16. Expansion Valve

3.16.1. Expansion valve -01

` Kode : EV-01

Fungsi : Menurunkan tekanan keluaran reaktor yang

masuk ke flash drum

Tipe : throttle valve sebagai expander cairan

Kondisi operasi : Tin = 130oC

Tout = 130oC

Pin = 7 atm

Pout = 3 atm

3.16.2. Expansion valve -02

` Kode : EV-02

Fungsi : Menurunkan tekanan keluaran Tee sebelum

masuk kristalizer

Tipe : throttle valve sebagai expander cairan

Kondisi operasi : Tin = 237,51oC

Tout = 237,51o

C

Pin = 3 atm

Pout = 1 atm


81/139


Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium 73

BAB IV

UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1 Unit Pendukung Proses

Unit pendukung proses (utilitas) merupakan unit penunjang proses

produksi dalam pabrik.

Unit pendukung proses yang terdapat dalam pabrik asam benzoat

adalah :

1.

Unit pengadaan air

a.

Air pendingin dan air proses

b. Air umpan boiler (steam)

c. Air konsumsi umum dan sanitasi

d. Air pemadam kebakaran

2.

Unit pengadaan steam

3.

Unit pengadaan udara tekan

4.

Unit pengadaan listrik

5.

Unit pengadaan bahan bakar

4.1.1. Unit Pengadaan Air dan Pendingin kristalizer

Sumber air yang digunakan dalam pabrik diperoleh dari Sungai

Bengawan Solo Hilir yang tidak jauh dari lokasi pabrik dengan faktor-faktor

sebagai berikut :

a.

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

b.

Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya.


82/139

74Prarancangan Pabrik AsamBenzoatdari Toluen dan Udara dengan Proses OksidasiKapasitas 35.000 Ton/Tahun

Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium


83/139

75Praranc

Documents

Ester Volina Kim