tugas akhir prarancangan pabrik n-butil akrilat dari asam akrilat dan

Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat

Dari Asam Akrilat dan N-Butanol

Kapasitas 60.000 ton/tahun

Bab II Deskripsi Proses

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK N-BUTIL AKRILAT

DARI ASAM AKRILAT DAN N-BUTANOL

KAPASITAS 60.000 TON/TAHUN

Oleh :

1. Achmad Nasikhin A. NIM : I0500008

2. Marjito NIM : I0598036

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

2006





23

TUGAS AKHIR


DARI SIKLOHEKSANOL DAN ASAM NITRAT

KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN

Disusun Oleh :

Achmad Nasikhin A. NIM. I 0500008

Marjito

NIM. I0598036

Disetujui

Dosen Pembimbing

Ir. Nunik Sri Wahjuni, MSi NIP. 132 258 054

Dipertahankan di depan tim penguji :

1. Ir. H. Rusdiansjah 1.________________ NIP. 131 571 615 2. Fadilah, S.T, M.T 2.________________ NIP. 132 258 062

Mengetahui

a.n. Dekan FT UNS Disahkan

Pembantu Dekan I, Ketua Jurusan Teknik Kimia,

Ir. Paryanto, M.S. Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si. NIP. 131 569 244 NIP. 131 569 187





24

MOTTO

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

bertawakal.“

(QS. At-Taubah : 40)

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

(QS. Al Insyirah : 5-6)

“Manusia yang paling baik adalah yang paling berguna bagi

manusia yang lainnya.” (Al Hadits)

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

pertanggungjawaban.”

PERSEMBAHAN

Kepada Allah SWT, Rabb Semesta Alam. Semoga apa yang telah kami kerjakan ini tercatat sebagai

amal yang shalih dan turut memberatkan timbangan amal kami di akhirat kelak.





25

UCAPAN TERIMA KASIHKU KEPADA

· Allah SWT atas segala kenikmatan, kekuatan, karunia, dan hidayah-Nya hingga selama 6 tahun ini bisa meniti hari-hari di Solo.

· Almarhum Ibu (ma’, semoga semua amal kebaikanku dapat bermanfaat untukmu), bapakku dan ibuku, saudara saudariku (mbak nur, mas muslih, didik, juwanti, rita, sudin, elin, arif), keponakanku (riska, yana, dan hafsah).

· Doel, mitra yang baik hati dan tidak sombong dan teman-teman yang secara khusus membantu terselesaikannya TA ini (Langgeng, Iwan, Deni, Sheira, Panggih, Aan, Bisri) Allah pasti akan membalas kebaikanmu padaku. Temen-teman yang membantu memberikan inspirasi sebelum pendadaran (langgeng, panggih, sugeng 01, nasikhin, aqom, sheira)

· Pak Pardi dan Bu mamik yang lebih dari sekedar Pak dan Ibu kost, anik (semoga anakmu jadi anak yang sholeh/sholehah, dan andi, Teman-teman di kost Abu Hurairah, ayo kita pesta bujang lagi, Pak Mraji, Pak Ir. Sugiatno, MT, segenap warga Pucangsawit RW02, tidak lupa adik-adik TPA semoga kamu semua menjadi anak-anak sholeh dan sholehah diberikan hidayah dan kekuatan sehingga dapat melewati ujian kehidupan.

· Dosen–dosen Teknik Kimia, Pak Bregas terimakasih atas nasehat-nasehatnya, Bu Sperisa terimakasih atas bimbingannya,Panguji TAku, Staf-staf Pengajaran. Laboran (mas rahmat, mbak ana, mbak ima, dan mbak deni (laboran baru)

· Teman-teman di TPA AL MUHAJIRIN, FORMALIM, HMTK. Bersama kalian semua, kuliah jadi jauh lebih bermakna.

· Segenap teman-teman angkatan 2000 (Apris, Arin, Yoyok, Nanda, Normen, Doel, Nasikhin, Anatri, Andi, Annais, Ari, Atun, BTJ, Sheira, Febri, Hendrik, Heni, Isak, Jaka, Iik, Lilik, Lukas, Aqom, Priscil, Molgi’, Mumu, Nida, Pambayun, Panggih, Puti, Sigit, Naldi, Sis, Nining, Tux, Yoto, Yulia) dan angkatan 1998-2005

· Semua pihak yang selama ini pernah saya kenal, bagaimanapun Anda telah turut memberi warna selama 6 tahun ini

TSB





26

DARI RAHMAN, TERIMA KASIH KEPADA :

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

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

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

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

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

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

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

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

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





27

KATA PENGANTAR

Tulus syukur kami haturkan ke hadirat Allah SWT mengiringi

terselesaikannya Tugas Akhir Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat dari Asam

Akrilat dan N-Butanol Kapasitas 60.000 ton/tahun, yang berarti segera berakhir

pula studi kami di Teknik Kimia UNS. Atas pertolongan dan kemurahan-Nya

sajalah, tugas akhir ini dapat terselesaikan.

Tugas akhir ini merupakan syarat untuk memperoleh gelar akademik

Sarjana Teknik selama menempuh studi di Jurusan Teknik Kimia UNS. Pada

kesempatan ini, kami ingin mengucapkan terima kasih kepada :

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

UNS.

2. Ibu Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si, atas bimbingan dan arahan selama

mengerjakan tugas akhir ini.

3. Segenap pihak yang membantu terselesaikannya tugas akhir ini yang tidak

mungkn disebutkan satu persatu.

Tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Untuk itu, kritik dan saran

yang bersifat konstruktif sangat kami harapkan untuk kesempurnaan tugas akhir

ini.

Surakarta, 7 Oktober 2006

Penulis





28

DAFTAR ISI

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

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

Motto dan Persembahan..................................................................................... iii

Kata Pengantar ................................................................................................... vi

Daftar Isi ............................................................................................................ vii

Daftar Tabel ....................................................................................................... xi

Daftar Gambar....................................................................................................xiii

Intisari ................................................................................................................ iv

BAB I PENDAHULUAN

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

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

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

1.4. Tinjauan Pustaka .................................................................. 11

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

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

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

15

BAB II DESKRIPSI PROSES

2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk .................................... 22

2.1.1. Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku ............................ 22

2.1.2. Sifat Fisis dan Kimia Produk ..................................... 23

2.1.3. Sifat Fisis dan Kimia Bahan Pembantu .................... 24

2.2. Konsep Proses ...................................................................... 25

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

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

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

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

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





29

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

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

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

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

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

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

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

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.1. Tangki Penyimpanan N-Butanol............................................ 54

3.2. Tangki Penyimpanan Asam Akrilat .. ................................... 55

3.3. Tangki Penyimpanan Asam Sulfat ........................................ 56

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

3.5. Tangki Penyimpanan N-Butil Akrilat ................................... 58

3.6. Reaktor 01 ............................................................................ 59

3.7. Reaktor 02 ............................................................................ 60

3.8. Dekanter ................................................................................. 61

3.9. Menara Distilasi ..................................................................... 62

3.10. Accumulator 01...................................................................... 63

3.11. Condensor 01 ......................................................................... 64

3.12. Reboiler 01............................................................................. 65

3.13. Heat Exchanger 1 ................................................................... 66

3.14. Heat Exchanger 2 ................................................................... 67

3.15. Heat Exchanger 3 ................................................................... 69

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

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

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

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

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

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

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

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





30

3.25. Pompa 09................................................................................ 76

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

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

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1. Unit Pendukung Proses .......................................................... 79

4.1.1 Unit Pengadaan Air .................................................. 80

4.1.1.1 Air Pendingin ................................................. 82

4.1.1.2 Air Umpan Boiler .......................................... 84

4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi................. 86

4.1.1.4 Air Pemadam Kebakaran ............................... 87

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

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

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

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

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

4.2. Laboratorium.......................................................................... 92

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

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

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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





31

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

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

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

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

BAB VI ANALISIS EKONOMI

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

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

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

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

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

6.3.1. Manufacturing Cost (MC) ....................................... 120

6.3.1.1. Direct Manufacturing Cost (DMC) ............. 120

6.3.1.2. Indirect Manufacturing Cost (IMC) ........... 121

6.3.1.3. Fixed Manufacturing Cost (FMC) ............. 121

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

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

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

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

Lampiran





32

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Impor N-Butil Akrilat Di Indonesia tahun 2000-2005

Tabel 1.2 Data Industri yang membutuhkan N-Butil Akrilat di dunia

Tabel 1.3 Data Kapasitas Produksi Pabrik N-Butil Akrilat

Tabel 2.1 Data Entalpi Pembentukan pada Suhu 298 K

Tabel 2.2 Data Energi Bebas Gibbs pada Suhu 298 K

Tabel 2.3 Neraca Massa Keseluruhan

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


Tabel 2.6 Neraca Massa pada Dekanter 01 (D-01)

Tabel 2.7 Neraca Massa pada Menara Distilasi 01 (MD-01)

Tabel 2.8 Neraca Panas pada Reaktor 01 (R-01)


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

Tabel 2.11 Neraca Panas pada Menara Distilasi 01 (MD-01)

Tabel 2.12 Neraca Panas Keseluruhan

Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift

Tabel 6.1 Indeks Harga Alat

Tabel 6.2 Modal Tetap

Tabel 6.3 Modal Kerja

Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost

Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost

Tabel 6.6 Fixed manufacturing cost

Tabel 6.7 General Expense

Tabel 6.8 Analisis Kelayakan





33

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Grafik Impor N-Butil Akrilat Indonesia Tahun 2000-2005

Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif

Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif

Gambar 2.3 Diagram Alir Proses

Gambar 2.4 Tata Letak Pabrik N-Butil Akrilat

Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan Proses Pabrik N-Butil Akrilat

Gambar 4.1 Skema Penyediaan Air

Gambar 4.2 Skema Pengolahan Limbah

Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik N-Butil Akrilat

Gambar 6.1 Analisis Kelayakan





34

INTISARI

Achmad Nasikhin A, Marjito 2006, Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat dari Asam Akrilat dan n-butanol Kapasitas 60.000 ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. N-Butil Akrilat dibuat dengan cara mereaksikan Asam Akrilat dan n-butanol dengan larutan katalis Asam sulfat pada suhu 80 oC dan tekanan 1 atm di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk. Perbandingan mol asam akrilat dengan n-butanol yang digunakan adalah 1 : 5. Konversi reaksi pembentukan n-butil akrilat dari asam akrilat adalah sebesar 90 % Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis, sehingga untuk mempertahankan suhu reaktor digunakan pendingin. Pendingin yang digunakan adalah model koil dengan media pendingin berupa air. N-Butil Akrilat kemudian dipisahkan dari sisa-sisa bahan baku dan katalis meggunakan dekanter dan Menara Distilasi. N-Butil Akrilat kemudian disimpan dalam tangki penyimpanan. Pabrik N-Butil Akrilat ini dirancang dengan kapasitas 60.000 ton/tahun. Bahan baku yang dibutuhkan adalah Asam akrilat 98% sebanyak 36.141,269 ton/tahun, n-butanol 99% sebanyak 38.252,547 ton/tahun, katalis asam sulfat sebanyak 11.515,69 ton/tahun dan bahan inhibitor MEHQ sebanyak 80,361 ton/tahun. Produk yang dihasilkan berupa N-Butil Akrilat 99,5 % sebanyak 60.000 ton/tahun. Lokasi pabrik direncanakan di Cilegon, Banten dan dibangun di atas tanah dengan luas 30.000 m2. Pemilihan lokasi tersebut didasari pertimbangan penyediaan bahan baku, pemasaran, transportasi, tenaga kerja, dan ketersediaan sarana pendukung yang lain. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari dan 330 hari per tahun dengan asumsi waktu shut down satu bulan. Unit pendukung proses pabrik meliputi unit penyedia air, steam, udara tekan, tenaga listrik, bahan bakar dan unit pengolahan limbah. Kebutuhan air sebanyak 46,5 m3/hari diperoleh dengan cara mengolah air sungai Cidanau, steam sebesar 417,161 kg/hari, listrik sebesar 313,0567 kW dan kebutuhan bahan bakar (solar) sebanyak 52869,089 L/hari. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku dan produk.

Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff, dengan pertimbangan kemudahan dalam mendapatkan modal, pengelolaan, dan prospek pengembangan yang lebih menguntungkan. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 145 orang. Pabrik direncanakan mulai dibangun tahun 2012 dan bisa beroperasi pada awal tahun 2012. Modal tetap pabrik sebesar Rp. 324.661.798.850 sedangkan modal kerjanya sebesar Rp1.608.387.920.867, dan biaya produksi total per tahun adalah sebesar Rp. 6.269.621.293.236. Evaluasi ekonomi menunjukkan bahwa Keuntungan sebelum pajak Rp. 618.378.706.764, sesudah pajak Rp. 494.702.965.411. Percent Return on Investment (ROI) sebelum pajak 190,47 %, setelah pajak 152,37 %. Pay Out Time (POT) sebelum pajak 0,5 tahun, setelah pajak 0,62 tahun. Break Event Point (BEP) 40,58 %, Shut Down Point (SDP) 36,80 % dan Discounted Cash Flow (DCF) 16,65 %.





35

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

DAFTAR PUSTAKA

Aries,R.S. and Newton, R.D, 1955, Chemical Engineering Cost Estimation, McGraw Hill International Book Company, New York.

Agra, S.W., 1992, Perpindahan Panas Konduksi dan Radiasi, PAU-Ilmu Teknik

UGM, Yogyakarta. Badger, W.L. and Banchero, J.T. 1955. Introduction to Chemical Engineering.

McGraw Hill Book Company, Tokyo. Branan, C.R., 1994, Rules of Thumb for Chemical Engineering, Gulf Publishing

Company, Texas. Brown, G.G. 1978. Unit Operation. 3rd edtion. McGraw Hill International Book

Company. Tokyo. Brownell, L.E. and Young, E.H, 1959, Process Equipment Design. 1st edtion,

Wiley Eastern Limited, New York. Chopey, N.P., 1994, Handbook of Chemical Engineering Calculation, 2nd edition,

McGraw Hill International Book Company, New York. Coulson, J. M. and Richardson, J.F., 1989, An Introduction to Chemical

Engineering, Pergamon Press, Oxford. Geankoplis, C.J.and J.F. Richardson, 1983, Transport Process and Unit

Operation, Allyn and Bacon Inc., Massachusetts. Kern, D.Q., 1965, Process Heat Transfer, McGraw Hill International Book

Company, New York. Kirk, R.E. & Othmer, D. F. 1978. Encyclopedia of Chemical Technology. Vol 1,

3rd edition. A Wiley Interscience Publisher Inc., New York. Ludwig, E.E 1964, Design for Chemical and Petrochemical Plants, Volume II.

Gulf Publishing Inc., Texas.





36

McAdams, W.H., 1954, Heat Transmission, McGraw-Hill Kogakusha Company Ltd., Tokyo.

McCabe, W.I and Smith, J.C. 1987. Unit Operation of Chemical Engineering. 4th

edition. McGraw Hill Book Company. Singapore. McKetta, J.J and Cunningham, D.F. 1983, Encyclopedia of Chemical Processing

and Design. Vol 1, Marcel Pekker Inc, New York. Perry, R.H. and Green, D.W. 1984. Perry’s Chemical Engineer’s Handbook 6th

edition. McGraw Hill Book Company, Singapore. Perry, R.H. and Green, D.W., 1999, Perry’s Chemical Engineer’s Handbook 7th

edition, McGraw Hill Book Company, Singapore. Rase, Howard F, 1977, Chemical Reactor Design for Process Plant 3th edtion,

John Willey and Sons Inc., Canada. Sherwood and Reid. 1981. Property of Gas and Liquids 3ed edtion. McGraw Hill

International Book Company, Tokyo. Smith, J.M and Van Ness, H.C., 1975, Introduction to Chemical Engineering

Thermodynamics 3th edition. McGraw Hill International Book Co., New York.

Timmerhauss, K.D. and Peters, M.S. 2003, Plant Design and Economics for

Chemical Engineering 5th edtion, McGraw Hill International Book Company, New York.

Treyball, R.E. 1985, Mass Transfer Operation 3rd edition, McGraw Hill

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

York. Wallas, S.M. 1988. Chemical Process Equipment (Selection and Design) 3th

edition, Butterworths, United States of America. www.the-innovation-group.com

www.pupukkujang.com

INTISARI





37

Achmad Nasikhin A, Marjito 2006, Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat dari Asam Akrilat dan n-butanol Kapasitas 60.000

ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Pabrik N-Butil Akrilat ini dirancang dengan kapasitas 60.000 ton/tahun. Bahan baku yang dibutuhkan adalah Asam akrilat 98%

sebanyak 36.141,269 ton/tahun, n-butanol 99% sebanyak 38.252,547 ton/tahun, katalis asam sulfat sebanyak 11.515,69 ton/tahun dan bahan

inhibitor MEHQ sebanyak 80,361 ton/tahun. Produk yang dihasilkan berupa N-Butil Akrilat 99,5 % sebanyak 60.000 ton/tahun.

Lokasi pabrik direncanakan di Cilegon, Banten dan dibangun di atas tanah dengan luas 30.000 m2. Pemilihan lokasi tersebut

didasari pertimbangan penyediaan bahan baku, pemasaran, transportasi, tenaga kerja, dan ketersediaan sarana pendukung yang lain. Pabrik

beroperasi selama 24 jam per hari dan 330 hari per tahun dengan asumsi waktu shut down satu bulan.

N-Butil Akrilat dibuat dengan cara mereaksikan Asam Akrilat dan n-butanol dengan larutan katalis Asam sulfat pada suhu 80 oC dan tekanan 1 atm di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk. Perbandingan mol asam akrilat dengan n-butanol yang digunakan adalah

1 : 5. Konversi reaksi pembentukan n-butil akrilat dari asam akrilat adalah sebesar 90 % Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis, sehingga

untuk mempertahankan suhu reaktor digunakan pendingin. Pendingin yang digunakan adalah model koil dengan media pendingin berupa air.

N-Butil Akrilat kemudian dipisahkan dari sisa-sisa bahan baku dan katalis meggunakan dekanter dan Menara Distilasi. N-Butil Akrilat

kemudian disimpan dalam tangki penyimpanan.

Unit pendukung proses pabrik meliputi unit penyedia air, steam, udara tekan, tenaga listrik, bahan bakar dan unit pengolahan

limbah. Kebutuhan air sebanyak 46,5 m3

/hari diperoleh dengan cara mengolah air sungai Cidanau, steam sebesar 417,161 kg/hari, listrik

sebesar 313,0567 kW dan kebutuhan bahan bakar (solar) sebanyak 52869,089 L/hari. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol

mutu bahan baku dan produk.

Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff, dengan pertimbangan

kemudahan dalam mendapatkan modal, pengelolaan, dan prospek pengembangan yang lebih menguntungkan. Sistem kerja karyawan

berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 145 orang.

Pabrik direncanakan mulai dibangun tahun 2008 dan bisa beroperasi pada awal tahun 2010. Modal tetap pabrik sebesar Rp.

324.661.798.850 sedangkan modal kerjanya sebesar Rp1.608.387.920.867, dan biaya produksi total per tahun adalah sebesar Rp.

6.269.621.293.236. Evaluasi ekonomi menunjukkan bahwa keuntungan sebelum pajak Rp. 618.378.706.764 dan sesudah pajak Rp.

494.702.965.411. Percent Return on Investment (ROI) sebelum pajak 190,47 % dan setelah pajak 152,37 %. Pay Out Time (POT) sebelum

pajak 0,5 tahun dan setelah pajak 0,62 tahun. Break Event Point (BEP) 40,58 %, Shut Down Point (SDP) 36,80 % dan Discounted Cash

Flow (DCF) 16,65 %.

Dari hasil evaluasi ekonomi tersebut, pabrik N-Butil Akrilat dari Asam Akrilat dan n-butanol kapasitas 60.000 ton/tahun dinilai

layak untuk didirikan karena telah memenuhi standar persyaratan pendirian suatu pabrik.

KATA PENGANTAR

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

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

kemurahan-Nya sajalah, tugas akhir ini dapat terselesaikan.

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

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

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

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

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

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





38

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

kesempurnaan tugas akhir ini.

Surakarta, 7 Oktober 2006

Penulis

DAFTAR ISI

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

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

Motto dan Persembahan ........................................................................................................................................................................................ iii

Kata Pengantar ...................................................................................................................................................................................................... vi

Daftar Isi ............................................................................................................................................................................................................... vii

Daftar Tabel .......................................................................................................................................................................................................... xi

Daftar Gambar ......................................................................................................................................................................................................xiii

Intisari................................................................................................................................................................................................................... iv

BAB I PENDAHULUAN

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

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

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

1.4. Tinjauan Pustaka ................................................................................................................................................ 11

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

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

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

BAB II DESKRIPSI PROSES

2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ................................................................................................................... 22

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

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

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

2.2. Konsep Proses .................................................................................................................................................... 25

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

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

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

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

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

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





39

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

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

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

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

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

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


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

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

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

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

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

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

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

3.8. Dekanter .............................................................................................................................................................. 60

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1. Unit Pendukung Proses ........................................................................................................................................ 79

4.1.1 Unit Pengadaan Air ...................................................................................................................... 80

4.1.1.1 Air Pendingin...................................................................................................................... 82

4.1.1.2 Air Umpan Boiler .............................................................................................................. 84





40

4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ...................................................................................... 86

4.1.1.4 Air Pemadam Kebakaran .................................................................................................... 87

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

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

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

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

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

4.2. Laboratorium ....................................................................................................................................................... 92

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

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

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

BAB VI ANALISIS EKONOMI

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

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

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

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

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

6.3.1. Manufacturing Cost (MC) ...........................................................................................................120

6.3.1.1. Direct Manufacturing Cost (DMC) ..................................................................................120

6.3.1.2. Indirect Manufacturing Cost (IMC) .................................................................................121

6.3.1.3. Fixed Manufacturing Cost (FMC) ...................................................................................121

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





41

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

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

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

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Impor N-Butil Akrilat Di Indonesia tahun 2000-2005

Tabel 1.2 Data Kapasitas Produksi Pabrik N-Butil Akrilat

Tabel 2.1 Data Entalpi Pembentukan pada Suhu 298 K

Tabel 2.2 Data Energi Bebas Gibbs pada Suhu 298 K

Tabel 2.3 Neraca Massa Keseluruhan



Tabel 2.6 Neraca Massa pada Dekanter 01 (D-01)

Tabel 2.7 Neraca Massa pada Menara Distilasi 01 (MD-01)



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

Tabel 2.11 Neraca Panas pada Menara Distilasi 01 (MD-01)

Tabel 2.12 Neraca Panas Keseluruhan

Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift

Lampiran





42

Tabel 6.1 Indeks Harga Alat

Tabel 6.2 Modal Tetap

Tabel 6.3 Modal Kerja

Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost

Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost

Tabel 6.6 Fixed manufacturing cost

Tabel 6.7 General Expense

Tabel 6.8 Analisis Kelayakan

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Grafik Impor N-Butil Akrilat Indonesia Tahun 2000-2005


Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif

Gambar 2.3 Diagram Alir Proses

Gambar 2.4 Tata Letak Pabrik N-Butil Akrilat

Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan Proses Pabrik N-Butil Akrilat

Gambar 4.1 Skema Penyediaan Air


Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik N-Butil Akrilat

Gambar 6.1 Analisis Kelayakan





43

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik

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

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

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

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

penemuan-penemuan baru maupun pengembangan teknologi sebelumnya.

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

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

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

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

maupun industri.

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

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

satunya adalah N- butil akrilat.

Alasan Pemilihan Produk

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

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

lebih rendah sehingga penanganan dan penyimpanannya lebih mudah.





44

(UNEP PUBLICATIONS,2002)

Industri polimer cukup banyak di Indonesia, akan tetapi kebanyakan bahan

bakunya masih didapatkan dari impor, sehingga adanya industri n-Butil Akrilat

monomer sebagai bahan produk intermediet mempunyai prospek yang cukup baik

untuk dikembangkan di Indonesia. Disamping untuk memenuhi kebutuhan dalam

negeri, industri ini juga dipersiapkan mampu bersaing di pasar bebas untuk

memenuhi kebutuhan dunia.

Produksi N-butil akrilat ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan di Indonesia. Selama ini untuk memenuhi kebutuhan N-butil akrilat di

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

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

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

lain:

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

berupa menguatnya mata uang rupiah.

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

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

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

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

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

terutama industri polimer.

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

1.2. Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik

Ada beberapa pertimbangan dalam pemilihan kapasitas pabrik n-Butil Akrilat. Penentuan kapasitas pabrik n-butil Akrilat dengan

pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut:





45

1. Kebutuhan/pemasaran produk dalam

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

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

1.1.

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

Tahun Impor (Kg)

2000 7.574.810

2001 8.888.190

2002 11.112.113

2003 15.430.074

2004 22.056.254

(www.dprindag.go.id, 2005)

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

y = 3550477,2000x + 2360856,6000

0,00E+00

5,00E+06

1,00E+07

1,50E+07

2,00E+07

2,50E+07

0 1 2 3 4 5 6

Tahun ke-

Imp

ort

(kg

)

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

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





46

Dengan : y = jumlah impor n-butil akrilat (ton/tahun)

x = tahun ke -

Jadi untuk tahun 2010 (tahun ke-11) diperkirakan Indonesia membutuhkan n-butil akrilat kurang lebih sebesar 43.517.060 ton/tahun.

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

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

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

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

Perusahaan Negara Kapasitas (Ton per Tahun)

Tongda Jizhuou

China 20.000

(www.buyersguide.com)

Parchem Ltd. Amerika Serikat 45.000

(www.kellysearch.com)

Huntsman Chemical Australia 100.000

(www.chemlink.com)

2. Ketersediaan Bahan Baku

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

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

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

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

(Direktori Industri, 2000)

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

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

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

3. Kapasitas pabrik yang sudah ada

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

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

Tabel 1.3 Data kapasitas produksi pabrik n-Butil Akrilat.





47

Perusahaan Negara Kapasitas (Ton per Tahun)

BASF Belgium S.A./ N.V.

Belgia 50.000


ABCR GmbH & Co. KG Jerman 100.000


Dalian Guangrong Chemical Co.,Ltd China 20.000

(www.kellysearch.com)

Thai MMA Co., Ltd Thailand 15.000

Mitsubhisi Press Release 2005

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

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

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

I.3. Lokasi Pabrik

Pemilihan lokasi pabrik sangat penting di dalam perancangan pabrik karena

hal ini berhubungan langsung dengan nilai ekonomis dari pabrik yang akan

dibangun. Pabrik n-Butil Akrilat ini direncanakan akan dibangun di Cilegon,

Banten. Ada beberapa faktor yang harus diperhatikan untuk menentukan lokasi

pabrik yang kita rancang agar secara teknis dan ekonomis menguntungkan.

Adapun faktor-faktor yang harus dipertimbangkan yaitu :

1. Faktor Primer

a. Ketersediaan bahan baku

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

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

Nishoku Tripolyta Acrylindo yang berlokasi di Bogor, Jawa Barat .

b. Pemasaran produk





48

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

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

dapat dijangkau.

c. Sarana transportasi

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

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

tepat.

d. Tenaga kerja

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

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

industri cukup mudah.

e. Penyediaan utilitas

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

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

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

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

pendukung yang memadai.

2. Faktor Sekunder

a. Perluasan areal pabrik

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

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

b. Karakteristik lokasi

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

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

kelonggaran hukum untuk mendirikan suatu pabrik di daerah tersebut.

c. Kebijaksanaan pemerintah

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

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





49

-H2O +CH3O

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

atau merusak lingkungan sekitarnya.

d. Kemasyarakatan

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

lokasi di Cilegon dirasa tepat.

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

1.4. Tinjauan Pustaka

1.4.1. Tinjauan Proses

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

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

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

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

1. Proses Reppe

Bahan baku yang digunakan adalah Asetilen. Bahan ini direaksikan dengan CO dan senyawa alkohol dalam suasana asam. Reaksi berlangsung

pada suhu 40 o

C dan tekanan atmosfer.

Reaksi :

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

Asetilen n-Butanol Nikel karbonil As.klorida N-Butil Akrilat Hidrgen Ni-klorid

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

2. Proses Etilen Sianohidrin

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

Produk ini selanjutnya direaksikan dengan alcohol membentuk ester akrilat.

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

3. Proses Goodrich (Ketene Process)

Pada proses ini bahan baku yang digunakan adalah asam akrilat yang di dehidrolisa membentuk Ketene. Ketene kemudian direaksikan dengan

formaldehid membentuk β-propialaktone, senyawa ini kemudian direaksikan dengan alkohol membentuk ester akrilat.

Reaksi :





50

ROH

H2SO4

CH2CHCOOH CH2=C=O CH2-C=O

CH2-O

Asam Akrilat Ketene b-propialaktone

CH2=CHCOOR + H2O

Ester Akrilat

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

(Ullman’s, 1985)

4. Proses Esterifikasi Asam akrilat

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

berlangsung pada reaktor alir tangki berpengaduk.

Reaksi :

CH2=CHCOOH + C4H9OH → CH2=CHCOOC4H9 + H2O

Asam akrilat N-butanol N-butil akrilat Air

(Groggins , 1983)

Berdasarkan keempat proses di atas, dipilih proses keempat yaitu proses

esterifikasi asan akrilat dengan katalis asam sulfat dengan beberapa pertimbangan

sebagai berikut :

- mudah dalam penanganan produk

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

- tidak melalui proses yang panjang

- secara ekonomis semua bahan bakunya murah

- konversi hasilnya lebih besar

- tidak menghasilkan produk samping yang berarti

1.4.2. Kegunaan Produk





51

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

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

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

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

(ECETOC, 1994).

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

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

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

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

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

molding atau extrusion additives.

(BAMM, 1993).

Komposisi pemakaian n-butil akrilat adalah sebagai berikut :

Penggunaan Persen

Pelapisan cat 44%

Bahan perekat/seal 18%

Tekstil 15%

Zat aditif plastik 9%

Kertas 5%

Lain-lain 9%

(UNEP PUBLICATIONS,2002)

1.4.3. Sifat-sifat fisik dan kimia bahan baku dan produk

1. Bahan Baku Utama

Asam Akrilat





52

Rumus Kimia : C2H3COOH

Berat Molekul : 72,0634 g/mol

Titik leleh : 13 ºC

Titik Didih : 141 ºC

Suhu kritis : 380 oC

Berat jenis (25o

C) : 1045 kg/m3

Viskositas(25o

C) : 1,149 mPa.s

Panas penguapan pada 101.3 kPa : 45,6 kJ/mol

Panas pembakaran : 1376 kJ/mol

(Perry and Green, 1984)

Beberapa reaksi yang terjadi :

- Reaksi esterifikasi

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

Reaksi :

CH2=CHCOOH + ROH → CH2=CHCOOR + H2O

As. Akrilat Alkohol Ester Air

- Reaksi addisi

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

Reaksi :

CH2=CHCOOH + HX → H2CX-CH2COOH

( Kirk & Othmer, 1982 )

N-Butanol

Rumus Kimia : C4H9OH


Titik Leleh : -79.9 ºC


Berat jenis : 810,5 kg/m3

Kelarutan dalam air pada 25 ºC : 9,5 g / 100 g H2O





53

Panas pembakaran : 1376 kJ/mol



- Reaksi esterifikasi

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

Reaksi :

C4H9OH + RCOOH → RCOOC4H9 + H2O

N-Butanol Asam Organik Ester Air

- Reaksi subsitusi

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

Reaksi :

C4H9OH + HCl → C4H9 Cl + H2O

N-Butanol As.Klorida Butil klorida Air

(Fessenden&Fessenden, 1982)

2. Produk : N-Butil Akrilat

Rumus Kimia : C2H3COO C4H9


Titik Beku : -64 ºC



Kelarutan dalam air pada 25 ºC : 0,2 g / 100 g H2O

(www.chemicalland21.com, Mei 2006)


1. 2CH2=CHCOOC4H9 + H2S → S(CH2CH2COOC4H9)

N-butil akrilat merkaptan 3-alkoxythiopropionat

2. CH2=CHCOOC4H9 + NH3 → H2NCH2CH2COOC4H9

N-butil akrilat amonia beta-aminopropionat






54

3. Bahan Pembantu

a. Asam Sulfat

Rumus Kimia : H2SO4


Titik leleh : -38 ºC



Kemurnian : 93 %

Impuritas : air



1. HO4S- + H+ → H2O4S

Reaksi fase gas, ΔHRo 1282kJ/mol, ΔGR

o 1251 kJ/mol

2. C12H26 + H2O4S → C12H26O3S + H2O

Reaksi fase cair, ΔHRo 290 kJ/mol

3. C3H6 + H2O4S → C3H8O4S

Reaksi fase cair, ΔHRo -38 kJ/mol

(http://www.webbook.nist.gov)

b. MEHQ (monomthyl ether of hydroquinone )

Rumus Kimia : CH3OC6H4OH / C7H8O2



Kemurnian : 100 %





55

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



1. Br- + C7H8O2 → (Br- • C7H8O2)

Reaksi fase gas, ΔHRo 87,9 kJ/mol.

2. C7H7O2- + H+ → C7H8O2

Reaksi fase gas, ΔHRo 1466 kJ/mol.

(http://www.webbook.nist.gov)

1.4.4. Tinjauan proses secara umum

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

Reaksi esterifikasi ini adalah suatu reaksi substitusi gugus radikal organik dengan ion hidrogen yang berasal dari asam. Dengan putusnya

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

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

Reaksi esterifikasi ini dapat berjalan bila dalam suasana asam.

(Fessenden&Fessenden, 1982)

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

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

(www.Chemicalland.com)

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

reaksi :

O H+

O

O H+

O

R-C + R'-OH → R C + H2O

O-H O-R'

As. Karboksilat Alkohol Ester akrilat Air





56

CH2 CH-C + C4H9-OH → CH2 = CH-C + H2O

O-H O- C4H9

Asam akrilat N-butanol N-butil akrilat Air

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

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

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


BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku

1. Asam Akrilat

Rumus molekul : CH2=CHCOOH

CH2== CH C

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

Stabilitas : Dapat terbakar, stabil dengan inhibitor UV

Kemurnian : 98 %

Inhibitor : 20 ppm

Impuritas : 2 % air

(www.chemicalland21.com)

OH

O





57

2. n-Butanol

Rumus molekul : CH3CH2CH2CH2(OH)

Kenampakan : Cair tidak berwarna (25 0C, 1 atm), dengan bau

alkohol yang menyengat

Stabilitas : Stabil dalam kondisi biasa, dapat terbakar, kontak

dengan oksidator kuat dapat menyebabkan

kebakaran atau ledakan.

Kemurnian : 99 %

Impuritas : 1 % air

(www.chemicalland21.com)

2.1.2 Spesifikasi Produk

1. n-Butil Akrilat

Rumus molekul : CH2=CHCOO(CH2)3CH3

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

Stabilitas : Dapat terbakar, stabil dengan inhibitor atau dengan

adanya kandungan oksigen terlarut.

Kemurnian : 99,5 % (min)

Inhibitor : 250 ppm MEHQ

Impuritas : 0,5 % Asam akrilat





58

(www.Chemicalland21.com)

2.1.3 Spesifikasi Bahan Pembantu

1 Katalisator Asam Sulfat

Rumus molekul : H2SO4

Kenampakan : Cairan (25 0C, 1 atm)

Kemurnian : 98 %

Impuritas : 2 % air

(www.Chemicalland21.com)

2. Inhibitor Methil Ether Hidroquinone ( MEHQ)

Rumus molekul : C7H8O2

Kenampakan : Cair, putih atau merah muda pucat dengan sedikit

bau phenol

Stabilitas : Dapat terbakar, tidak boleh kontak dengan halogen

dan oksidator.





59

Toksikologi : Berbahaya bagi pencernaan, menyebabkan iritasi

pada kulit dan mata.

Kemurnian : 100 %

(www.ptcm.ox.ac.um/MSDS)

2.2. Konsep Proses

2.2.1. Dasar Reaksi

Proses pembuatan n-Butil Akrilat berlangsung di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) pada kondisi suhu 80 oC dan tekanan

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

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

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

campuran sama.

Reaksi antara Asam Akrilat dengan n-Butanol adalah suatu reaksi substitusi

gugus radikal organik dengan ion hidrogen yang berasal dari asam. Dengan

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

Reaksi yang terjadi :

CH3CH2CH2CH2(OH)+ H2C=CHCOOH H2C=CHCOO(CH2)3CH3 + H2O

Reaksi di atas adalah reaksi esterifikasi antara alkohol dan asam dan

merupakan reaksi yang berlangsung bolak-balik.

2.2.2. Mekanisme Reaksi

Esterifikasi Asam akrilat berlangsung melalui serangkaian tahap protonasi

dan deprotonasi. Oksigen Karbonil diprotonasi, alkohol nukleofilik menyerang

karbon positif, dan eliminasi air akan menghasilkan ester yang dimaksud.

O OH OH OH





60

RC – OH RC – OH RC – OH RC – OH

R’O+ - H R’O

O +OH OH OH

RC – OR’ RC RC+ RC – +OH2

R’O R’O R’O

Mekanisme tersebut dapat diringkas sebagai berikut :

O OH O

RC – OH + R’OH R – COH RCOR’ + H2O

Asam Karboksilat Ester

OR

Dalam reaksi Esterifikasi ikatan yang terputus adalah ikatan C – O dari asam

karboksilat bukan ikatan O – H dari asam atau ikatan C – O dari alkohol.

( Fessenden & Fessenden, 1986 )

2.2.3. Tinjauan kinetika

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

reaksi :

CH3CH2CH2CH2(OH)+ H2C=CHCOOH H2C=CHCOO(CH2)3CH3 + H2O

A + B C + D

Dengan persamaan kecepatan reaksi :

BAA CCkr =- )(

R’OH H+

-H+

-H2O -H+

-H+

-H+





61

(Levenspiel, 1975)

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

2.2.4. Tinjauan Termodinamika

Reaksi pembentukan n-Butil Akrilat jika ditinjau secara termodinamika,

dengan harga nilai ΔHf untuk tiap komponen ditunjukan dalam Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Harga ΔHf untuk tiap komponen

Komponen ΔHf ( kJ/mol )

Asam Akrilat -336,307

n-Butanol -274,535

n-Butil Akrilat -395,131

Air -285,84

(Carl L. Yaws, 1999)

Jika ∆HOR = bernilai negatif maka reaksi eksotermis

Jika ∆HOR = bernilai positif maka reaksi endotermis

∆HOR 298 = ∆HOf produk - ∆HOf reaktan

∆HOR 298 = ((-395,131)+(-285,84) ) – ((-336,307)+(-274,535))

= -70,129 J/mol.





62

Harga ΔHR bernilai negatif berarti reaksi merupakan reaksi eksotermis.

Sedangkan nilai ΔHR saat suhu operasi yaitu 80 oC nilai masih negatif yang berarti

reaksi merupakan reaksi eksotermis.

Sedang konstanta kesetimbangan reaksi pembentukan n-butil Akrilat dari Asam Akrilat dan n-Butanol dapat ditentukan berdasarkan

persamaan berikut :

2

lnRT

rdt

kd DH=

∆G = - RT ln K (Smith, 1981)

dari penjabaran didapatkan:

úû

ùêë

é-

D=

122

1 11ln

TTR

Hr

K

K (Smith,

1981)

Tabel 2.2. Harga ∆Gº untuk Beberapa Komponen

Komponen ∆GO298 (kJ/mol)

Asam Akrilat

n-Butanol

n-Butil Akrilat

Air

-223,00

-150,30

-286,06

-228,59


∆GO total = ∆GO produk - ∆GO reaktan

= ((-286,06)+(-228,59) – ((-223,00)+(-150,30))

= -25,230 kJ/mol

∆GO298 = -RT ln K298

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

K298 = 26.459,14





63

ln (K353/K298) = (∆HO298/R) (1/353 – 1/298)

= (-70,129/8.314*10-3) (-0,00077838)

= 4,41021

K353 = 2,174 . 1006

Harga K yang besar mengindikasikan reaksi pembentukan n-butil Akrilat bersifat

searah (irreversible).

Perhitungan konversi kesetimbangan (XAe) :

Dari reaksi pembuatan n-butil akrilat diperoleh persamaan :

[ ][ ][ ][ ]

9432

29432

OHHCCOOHHC

OHHCOOCHCK =

( )( )( )( )AeAoBoAeAo

AeAoAeAo

XCCXC

XCXCK

´--

´´=

1

dengan :

CAo = konsentrasi asam akrilat mula-mula

CBo = konsentrasi n-butanol mula-mula

diketahui:

CAo = 1,6876

CBo = 5 CAo

K = 2,174 . 1006

Sehingga :

( )( )AeAoAoAeAo

AeAo

XCCXCXC

K--

=51

)( 22

( )( )2

2

511 AeAeAe

AeAo

XXX

XCK

+--=

Manipulasi persamaan diatas, diperoleh :





64

K ( 1 - 5 XAe ) + XAe2 ( 5 K – K XAe – Cao XAe

2 ) = 0

2,174.1006

( 1 – 5XAe ) + XAe 2

( 5 x 2,174.1006

– 2,174 . 1006

XAe – 1,578

x XAe 2

) = 0

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

butil akrilat adalah reaksi irreversible.





65

2.3. Diagram Alir Proses

2.3.1. Diagram Alir Proses

Diagram alir proses pembuatan n-butil akrilat dapat dilihat pada Gambar

2.3.

2.3.2. Langkah Proses

Secara garis besar, proses pembuatan N-butil akrilat dari asam akrilat dan

metanol dapat dikelompokkan menjadi tiga tahapan, yaitu :

1. Unit Penyiapan Bahan Baku

2. Unit Reaksi

3. Unit Pemurnian Produk

1. Unit Penyiapan Bahan Baku

Bahan baku yang dimaksud adalah asam akrilat dan n- butanol. Adapun

penyiapan masing-masing bahan baku tersebut dapat dijelaskan sebagai

berikut :

a. Penyiapan asam akrilat, asam sulfat dan MEHQ

Bahan baku asam akrilat dan asam sulfat yang diperoleh dari PT.

Nishoku Tripolyta Acrylindo dan PT. Indo Lysaght diangkut dengan

truk tangki, untuk kemudian disimpan dalam tangki penyimpanan TP-

02 dan TP-03. Kapasitas penyimpanan 30 hari dan disimpan pada

tekanan atmosferis dan suhu lingkungan. MEHQ disimpan dalam tanki

penyimpanan TP-04 dengan kapasitas penyimpanan selama 4 bulan

pada tekanan atmosferis dan suhu lingkungan. Asam akrilat, asam

sulfat dan MEHQ dari TP-02, TP-03 dan TP-04 dipompa dengan





66

pompa P-02, P-03 dan P-04 ke reaktor R-01 dan melalui HE-01 untuk

pemanasan sampai suhu 60oC.

b. Penyiapan n-Butanol

Bahan baku n-Butanol yang diperoleh dari PT. Petro Oxo Nusantara

diangkut dengan truk tangki, untuk kemudian disimpan pada tangki

penyimpanan TP-01. Kapasitas penyimpanan untuk 30 hari dan

disimpan pada tekanan atmosferis dan suhu lingkungan. N-Butanol

yang disimpan dalam TP-01 kemudian dipompa dengan pompa P-01

masuk ke reaktor R-01.

Kedua arus bahan ini bersama dengan arus recycle dari menara distilasi

kemudian masuk sebagai umpan rektor.

2. Unit Reaksi

Campuran asam akrilat, asam sulfat, MEHQ, n-butanol dan arus recycle

masuk ke reaktor R-01. Reaktor R-01 beroperasi pada suhu 80oC dan tekanan

1 atm. Di dalam reaktor terjadi reaksi esterifikasi asam akrilat dan n-butanol

menjadi n-butil akrilat, dan reaksi yang terjadi adalah reaksi eksotermis.

Keluar dari reaktor R-01 campuran yang telah bereaksi sebagian dialirkan ke

reaktor R-02 untuk direaksikan lagi hingga mencapai konversi total 90 %.

Reaktor yang digunakan adalah jenis reaktor alir tangki berpengaduk

(RATB) yang dilengkapi dengan koil pendingin. Fungsi pengaduk untuk

mencampur dua reaktan dan katalis. Reaktan diumpankan dari atas reaktor

dan keluar dari bagian bawah reaktor. Sifat reaksi adalah eksotermis sehingga

diperlukan pendingin untuk menjaga supaya suhu reaksi relatif konstan.





67

Media pendingin yang digunakan adalah air yang dialirkan di dalam koil

yang berada di dalam reaktor.

3. Unit Pemurnian Produk

Produk reaktor terdiri atas n-butil akrilat, sisa asam akrilat yang tidak

bereaksi, sisa butanol yang tidak bereaksi, air, MEHQ, dan asam sulfat.

Campuran bersuhu 80 °C ini kemudian digunakan sebagai umpan dekanter

dengan bantuan pompa (P-06).

Di dalam dekanter (D-01), senyawa-senyawa organik (n-butil akrilat, n-

butanol dan asam akrilat) dipisahkan dari senyawa-senyawa anorganik (air

dan asam sulfat). Pemisahan ini dapat terjadi karena sifat dari n-butil akrilat

n-nutanol dan asam akrilat yang sedikit larut dalam air. Hasil bawah dekanter

yang berupa senyawa-senyawa anorganik langsung dialirkan ke unit

pengolahan limbah dengan pompa (P-08). Di sisi lain, hasil atas dekanter

yang berupa senyawa-senyawa organik diumpankan ke menara distilasi I

dengan pompa (P-07) yang sebelumnya dipanaskan di heat exchanger III

(HE-02) untuk pemurnian lebih lanjut. Kondisi operasi keluar dekanter adalah

suhu 80oC dengan tekanan 1 atm.

Pada menara distilasi (MD-01), n-butil akrilat akan terpisahkan pada

bagian bawah menara sedangkan asam akrilat akan terpisahkan pada bagian

atas menara. N-butil akrilat yang merupakan hasil bawah menara distilasi

ditampung dalam tangki penyimpan produk (TP-05) setelah sebelumnya

diturunkan suhunya dengan menggunakan heat exchanger I (HE-01) dan IV

(HE-03). Produk N-butil akrilat ini disimpan pada kondisi cair tekanan 1 atm

dan suhu sekitar 45 – 50 °C. Di sisi lain, asam akrilat dan n-butanol yang





68

merupakan hasil atas dialirkan kembali (recycle) dengan bahan baku n-

butanol untuk diumpankan kembali ke dalam reaktor.

2.4 Diagram Alir Neraca Massa

2.4.1 Neraca Massa Total

Tabel 2.3 Neraca Massa Keseluruhan (Overall)

P

R

O

S

E

S

Arus (1)

Arus (2)

Arus (3)

Arus (7)

Arus (10)

Arus (4)





69

Masuk Keluar

Komponen Arus (1) Arus (2) Arus (3) Arus (4) Arus (7) Arus (10)

H2O 91,1539 45,7880 29,0800 1594,8960

C4H9OH 4714,8968 150,7177

C2H3COOH 4648,4295 183,4130 22,5703

C2H3COOC4H9 39,8724 7537,8788

MEHQ 10,1467 8,6247 1,5220

H2SO4 1424,9213 1411,4830 13,4383

4739,5834 4760,6848 1454,0013 10,1467 3389,0068 7575,4094

Total 10.964,4162 10.964,4162

(dalam kg/jam)

2.4.2 Neraca Massa Komponen






70

Masuk

Keluar Komponen

Arus (1) Arus (2) Arus (3) Arus (4) Arus (9) Arus (5)

H2O 91,1539 45,7880 29,0800 164,9758 1507,2659

C4H9OH 4714,8968 19813,0609 21003,1114

C2H3COOH 4648,4295 267,4122 1483,8533

C2H3COOC4H9 396,7305 6177,2961

MEHQ 10,1467 10,1467

H2SO4 1424,9213 1424,9213

4739,5834 4760,6848 1454,0013 10,1467

Total 31606,5956 31606,5956

(dalam kg/jam)


Komponen

Masuk

Arus (5)

Keluar

Arus (6)





71

H2O 1509,8889 1759,8717

C4H9OH 21003,1080 19963,7786

C2H3COOH 1483,8541 473,3955

C2H3COOC4H9 6177,2992 7974,4817

MEHQ 10,1467 10,1467

H2SO4 1424,9213 1424,9213

Total 31606,5956 31606,5956

(dalam kg/jam)

Tabel 2.6 Neraca Massa pada Dekanter (D-01)

Keluar

Komponen

Masuk

Arus (6) Arus (7) Arus (8)

H2O 1759,8717 1594,8960 164,9758

C4H9OH 19963,7786 150,7177 19813,0609

C2H3COOH 473,3955 183,4130 289,9825

C2H3COOC4H9 7974,4817 39,8724 7934,6093

MEHQ 10,1467 8,6247 1,5220

H2SO4 1424,9213 1411,4830 13,4383

3389,0068 28217,5888

Total 31606,5956 31606,5956

(dalam kg/jam)

Tabel 2.7 Neraca Massa pada Menara Distilasi (MD-01)

Keluar

Komponen

Masuk


H2O 164,9758 164,9758 -

C4H9OH 19813,0609 19813,0609 -

C2H3COOH 289,9825 267,4122 22,5703

C2H3COOC4H9 7934,6093 396,7305 7537,8788





72

MEHQ 1,5220 - 1,5220

H2SO4 13,4383 - 13,4383

20642,1793 7575,4094

Total 28217,5888 28217,5888

(dalam kg/jam)

2.4.2 Neraca Panas

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

Masuk Keluar

Komponen

Umpan Q reaksi Arus (5) Q pendingin

H2O 160565,2658 347627,1550

C4H9OH 2981337,0965 2571969,1631

C2H3COOH 557882,1936 174867,6715

C2H3COOC4H9 45925,1341 715078,1775

MEHQ 1075,2572 1075,2572





73

H2SO4 101253,9773 101253,9773

3159746,8441 3095912,3669

3848036,9246 3159746,8441 3911871,4018 3095912,3669

Total 7007783,7687 7007783,7687

(dalam kJ/kg)

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

Masuk Keluar

Komponen

Arus (5) Q reaksi Arus (6) Q pendingin

H2O 347627,1550 405785,4341

C4H9OH 2571969,1631 2444696,4191

C2H3COOH 174867,6715 55788,2194

C2H3COOC4H9 715078,1775 923118,2731

MEHQ 1075,2572 1075,2572

H2SO4 101253,9773 101253,9773

1017910,9465 998064,7680

Total 3911871,4018 1017910,9465 3931717,5802 998064,7680





74

4929782,3482 4929782,3482

(dalam kJ/kg)

Tabel 2.10 Neraca Panas pada Dekanter (D-01)

Keluar

Komponen

Masuk


H2O 405785,4341 284049,8039 121735,6302

C4H9OH 2444696,4191 48893,9284 2395802,4907

C2H3COOH 55788,2194 22315,2877 33472,9316

C2H3COOC4H9 923118,2731 4615,5914 918502,6818

MEHQ 1075,2572 913,9687 161,2886

H2SO4 101253,9773 100241,4376 1012,5398

461030,0176 3470687,5626

Total 3931717,5802 3931717,5802

(dalam kJ/kg)





75

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

Masuk Keluar

Komponen

Arus (8) Q reboiler Arus (11) Arus (10) Q kondenser

H2O 7994,6257 9191,9162

C4H9OH 525308,9271 604457,0228

C2H3COOH 7136,3537 7770,8433 3117,9073

C2H3COOC4H9 348273,6191 20036,2925 2697202,8792

MEHQ 59,2155 481,6215

H2SO4 293,0240 2350,9872

31025575,99 30816528,67

3137007,43 31026842,3832 642901,3558 2703153,395 30816528,67

Total 34162583,4229 34162583,4229

(dalam kJ/jam)





76

Tabel 2.12 Neraca Panas Keseluruhan (Overall)

INPUT kJ/jam OUTPUT kJ/jam

Q1 48276,40 Q7 438824,53

Q2 53267,35 Q10 77322,76

Q3 9817,61 QCd-01 30816528,67

Q4 94,93 Q pendingin reaktor 3095912,37

QRb-01 31025575,99 QHE4 485939,44

Q reaksi 3159746,84 1,038E+06

QHE3 617748,65

TOTAL 34914527,77 TOTAL 34914527,77

(dalam kJ/jam)






C2H3COOHH2O

H2SO4

H2O

MEHQ

H2OC4H9OHC2H3COOHC2H3COOC4H9

H2SO4

MEHQ

30 oC1 atm

30 oC1 atm

30 oC1 atm

83,74 oC0,25 atm

C4H9OHH2O

30 oC1 atm


H2SO4

MEHQ


H2SO4

MEHQ

C2H3COOHC2H3COOC4H9

H2SO4

MEHQ


80 oC1 atm

80 oC1 atm

102,66 oC0,25 atm

60 oC1 atm

76 oC1 atm

80 oC1 atm

ReaktorC2H3COOH + C4H9OH à C2H3COOC4H9 + H2O


MDDekanter


H2SO4

MEHQ

82,55 oC0,25 atm

50 oC1 atm





78


C2H3COOH = 4648,4295H2O = 91,2658

4739,5834

H2SO4 = 1424,9213H2O = 29,0800 = 1454,0013

MEHQ = 10,1467

H2O = 1507,2659C4H9OH = 21003,1114C2H3COOH = 1483,8533C2H3COOC4H9 = 6177,2961MEHQ = 10,1467H2SO4 = 1424,9213

31606,5956

C4H9OH = 4714,8968H2O = 45,7880

= 4760,6848

C2H3COOH = 22,5703C2H3COOC4H9 = 7537,8788MEHQ = 1,5220H2SO4 = 13,4383

= 7575,4094

H2O = 164,9758C4H9OH = 19813,0609C2H3COOH = 267,4122C2H3COOC4H9 = 396,7305

= 20642,1793

80 oC1 atm


ReaktorC2H3COOH + C4H9OH à C2H3COOC4H9 + H2O MDDekanter

83,51 oC0,25 atm


31606,5956


3389,0068


28327,6691





79

Gambar PFD

B-




Lampiran B – Neraca Masa

1

2.5 Tata Letak Pabrik dan Peralatan

Pada bagian ini dibahas lay out pabrik dan lay out peralatan proses.

Lay out pabrik adalah tempat kedudukan dan bagian – bagian pabrik yang meliputi tempat bekerja karyawan, tempat peralatan, tempat

penimbunan bahan baik bahan baku maupun produk, ditinjau dari hubungan satu dengan yang lainnya. Tata letak pabrik harus dirancang sedemikian

rupa sehingga penggunaan area pabrik effisien dan kelancaran proses produksi dapat terjamin. Jadi dalam penentuan tata letak pabrik harus dipikirkan

penempatan alat – alat produksi sehingga keamanan, keselamatan dan kenyamanan bagi karyawan dapat terpenuhi. Selain peralatan yang tercantum di

dalam flow sheet process, beberapa bangunan lain seperti kantor, bengkel, poliklinik, laboratorium, kantin, pengendali kebakaran (fire safety), pos

keamanan dan sebagainya hendaknya dapat ditempatkan pada bagian yang tidak mengganggu, ditinjau dari segi lalu lintas barang, kontrol, dan

keamanan.

Hal – hal yang harus diperhatikan dalam perancangan tata letak pabrik adalah :

1. Daerah Proses

Daerah proses adalah yang digunakan untuk menempatkan alat – alat yang berhubungan dengan proses produksi. Dimana daerah proses

ini diletakkan pada daerah yang terpisah dari bagian lain agar lebih mudah dalam pengontrolan, transportasi bahan baku dan produk.

2. Keamanan

Keamanan terhadap kemungkinan adanya kebakaran, ledakan, asap atau gas beracun benar – benar diperhatikan di dalam tata letak pabrik.

Untuk itu harus dilakukan penempatan alat – alat pengaman seperti hidran, penampung air yang cukup, penahan ledakan. Tangki

penyimpanan bahan baku ataupun produk berbahaya, harus diletakkan pada tempat yang khusus serta perlu adanya jarak antara bangunan

satu dengan yang lainnya guna memberikan pertolongan dan menyediakan jalan bagi karyawan untuk menyelamatkan diri.

3. Luas Area yang Tersedia

Harga tanah menjadi hal yang membatasi kemampuan penyediaan area. Pemakaian tempat sesuai dengan area yang tersedia. Jika harga

tanah sangat tinggi, maka diperlukan efisiensi dalam pemakaian ruang hingga peralatan tertentu diletakkan diatas peralatan lain, ataupun

lantai ruangan diatur sedemikian hingga agar menghemat tempat.

4. Instalasi dan Utilitas

Pemasangan dan distribusi yang baik dari udara, steam dan listrik akan membantu kemudahan kerja dan perawatannya. Penempatan yang

tepat akan menjamin kelancaran operasi serta memudahkan perawatannya.

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

1. Daerah administrasi atau perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol.

Daerah administrasi merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol

sebagai pusat pengendali proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang akan dijual.

2. Daerah Proses

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

3. Daerah Pergudangan Umum, Bengkel dan Garasi

4. Daerah Utilitas

Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan sarana pendukung dipusatkan.

B-





2

Lay out peralatan proses adalah metoda untuk meletakkan alat-alat proses sehingga diperoleh kinerja yang efisien. Dalam menentukan lay

out peralatan proses pada pabrik N-butil akrilat ini ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu :

· Aliran bahan baku dan produk

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

keamanan produksi.

· Aliran udara

Aliran udara di dalam dan disekitar area proses perlu diperhatikan agar lancar. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi

udara pada satu tempat yang dapat mengakibatkan akumulasi bahan kimia berbahaya yang membahayakan keselamatan kerja.

· Cahaya

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

tambahan.

· Lalu lintas manusia

Dalam perancangan lay out peralatan perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dengan cepat dan mudah,

sehingga jika terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki, dan juga keamanan pekerja selama bekerja perlu diperhatikan.

· Pertimbangan ekonomi

Dalam perancangan alat proses perlu diusahakan agar dapat menekan biaya operasi, menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik

yang akhirnya memberikan keuntungan dari segi ekonomi.

· Jarak antar alat proses

Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan yang tinggi sebaiknya dipisahkan dari alat proses lainnya, sehingga jika terjadi

ledakan atau kebakaran pada alat tersebut tidak membahayakan alat – alat proses lainnya.

Tata letak pabrik maupun peralatan proses dapat dilihat pada gambar 2.4 dan gambar 2.5.

B-





3

Skala 1 : 300

Gambar 2.4 Tata Letak Peralatan Pabrik N-butil akrilat

B-





4

Gam

bar

2.5

Tat

a L

etak

Per

alat

an P

rose

s P

abri

k N

-But

il A

krila

t

HE

.04

HE

.03

HE

.02

HE

.01

TP

.01

TP

.04

MD

.03

D-0

1

Ska

la:

1:20

0

U

TP

.01

TP

.01

TP

.01

TP

.01

TP

.01

TP

.03

TP

.03

TP

-05

TP

.05

TP

-05

TP

-05

R.0

1

R.0

2


3.1. Tangki Penyimpanan N-Butanol

Kode : TP-01

Fungsi : Menyimpan bahan baku n-butanol selama satu bulan

Tipe : Tangki silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dan bagian

atas conical.

Jumlah : 3 buah

B-





5

Kondisi penyimpanan

· Suhu : 30 ° C

· Tekanan : 1 atm

Kapasitas : 5489,69 m3

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 grade C.

Diameter : 45 ft

Tinggi : 42 ft

Tebal shell

§ Course 1 : 1,0625 inchi


§ Course 3 : 0.9375 inchi





Tebal head : 0,5625 inch

Tinggi head : 7,3067 ft

Tinggi total : 49,3067 ft

3.2. Tangki Penyimpanan Asam Akrilat

Kode : TP-02

Fungsi : Menyimpan bahan baku asam Akrilat selama satu bulan


atas conical.

Jumlah : 3 buah

Kondisi penyimpanan

B-





6

· Suhu : 30 ° C

· Tekanan : 1 atm



Diameter : 45 ft

Tinggi : 36 ft

Tebal shell










3.3. Tangki Penyimpanan Asam Sulfat

Kode : TP-03

Fungsi : Menyimpan bahan baku asam sulfat selama satu bulan


atas conical.

Jumlah : 2 buah

Kondisi penyimpanan

· Suhu : 30 ° C

B-





7

· Tekanan : 1 atm


Bahan konstruksi : Stainless steel SA 240 grade M.

Diameter : 30 ft

Tinggi : 18 ft

Tebal shell




Tebal head : 0,2500 inchi



3.4. Tangki Penyimpanan MEHQ

Kode : TP-04

Fungsi : Menyimpan bahan inhibitor MEHQ selama empat bulan


atas conical.

Jumlah : 1 buah

Kondisi penyimpanan

· Suhu : 30 ° C

· Tekanan : 1 atm



Diameter : 10 ft

B-





8

Tinggi : 18 ft

Tebal shell




Tinggi total : 19,62

3.5. Tangki Penyimpanan n-Butil Akrilat

Kode : TP-05

Fungsi : Menyimpan produk n-butil Akrilat selama satu bulan


atas conical.

Jumlah : 4 buah

Kondisi penyimpanan

· Suhu : 30 ° C

· Tekanan : 1 atm



Diameter : 70 ft

Tinggi : 18 ft

Tebal shell





B-





9



3.6. Reaktor 01

Kode : R-01

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

Tipe : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk

Bahan Konstruksi : Stainless Steel SA-240 Grade 316

Jumlah : 1 buah


Kondisi Operasi

· Suhu = 80 O

C

· Tekanan = 1 atm

· Waktu tinggal = 20,7744 menit

Dimensi reaktor

· Diameter : 2,1758 m

· Tinggi : 4,3517 m

· Tebal shell : 0,2500 in

· Jenis head : Torispherical Dished Head

· Tebal head : 0,25 in

Koil Pendingin

· Jenis koil : Single Helix


· Panjang koil : 102,062 m

· Jarak antara koil : 0,1905 m

· Jumlah lilitan : 23 lilitan

Pengaduk

B-





10

· Jenis pengaduk : Turbine with 6 blades and four

bafles

· Diameter impeller : 0,72528 m

· Jarak impeller dengan bottom: 0,72528 m

· Lebar baffle : 0,21758 m

· Motor : 11 Hp

3.7. Reaktor 02

Kode : R-02

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

Tipe : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk

Bahan Konstruksi : Stainless Steel SA-240 Grade 316

Jumlah : 1 buah


Kondisi Operasi

· Suhu = 80 O

C

· Tekanan = 1 atm

· Waktu tinggal = 20,7744 menit

Dimensi reaktor


· Tinggi : 4,3517 m


· Jenis head : Torispherical Dished Head


Koil Pemanas

· Jenis koil : Single Helix


B-





11

· Panjang koil : 40,1483 m

· Jarak antara koil : 0,1905 m

· Jumlah lilitan : 11 lilitan

Pengaduk

· Jenis pengaduk : Turbine with 6 blades and four

bafles

· Diameter impeller : 0,72528 m

· Jarak impeller dengan bottom: 0,72528m

· Lebar baffle : 0,21758 m

· Motor : 11 Hp

3.8. Dekanter (D-01)

Kode : D-01

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

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

Tipe : Horizontal, Cylindrical Vessel

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi

· Tekanan : 1 atm

· Suhu : 80 °C

· Waktu pisah : 7 menit 9 detik

Spesifikasi :

Diameter shell = 1,33 m

Panjang shell = 3,99 m

Tebal shell = 3/16 in.

Tipe head = Torisperical Dished Head

Panjang head = 0,13 m

B-





12

Tebal head = 3/16 in.

Bahan Konstruksi : Stainlees Steel SA 240 Grade 316

3.9. Menara Distilasi (MD-01)

Kode : MD-01

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

Tipe : Packing dengan kondensor total dan reboiler total

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi

· Tekanan Operasi: 0,25 atm

· Suhu distilat : 82,74 °C

· Suhu bottom : 102,66 °C

· Suhu umpan : 83,51 °C

Jenis packing : Intalox sadles

Ukuran Packing : 75 mm

Bahan packing : ceramic

Feed masuk : 16,12 m dari bawah

Dimensi menara atas

· Diameter kolom : 3,2460 m


Diameter menara bawah

· Diameter kolom : 3,7840 m


Tinggi menara : 32,23 m

Bahan Konstruksi : Stainlees Steel SA 240 Grade 316

3.10. ACCUMULATOR 01

B-





13

Kode : AC- 01

Fungsi : Menampung hasil atas manara distilasi MD 01

Tipe : Horisontal Drum dengan Torisperical Head

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA 283 Grade C

Jumlah : 1 buah

Kondisi Operasi

· Suhu = 81,3035O

C

· Tekanan = 0,25 atm

· Waktu tinggal = 30 menit

Dimensi


· Panjang : 7,4797 m

· Tebal dinding : 0,1875 in


3.11. KONDENSOR 01

Kode : CD-01

Fungsi : Mengkondensasikan hasil atas Menara Distilasi MD-01

Tipe : Shell and Tube Heat Exchanger

Jumlah : 1 buah

Spesifikasi

· Beban : 30816528,670 Kj/jam

· Luas area transfer : 96,8392 m2

· Susunan : triangular pitch

· Shell

§ Fluida : Hasil atas Menara Distilasi MD-01

§ Suhu : 82,74

oC

B-





14

§ Kapasitas : 49886,0368 kg/jam

§ Dimeter : 0,9906 m

§ Bahan konstruksi : Cast Steel

· Tube

§ Fluida : Air pendingin

§ Suhu : 30 °C


§ Dimensi : ID : 0,532 in OD : 0,75 in BWG : 12

L : 1,2192 m n : 290

Bahan konstruksi : Cast Steel

3.12. REBOILER 01

Kode : RB-01

Fungsi : Menguapkan sebagian hasil bawah Menara Distilasi MD-01.

Tipe : Ketle Reboiler

Jumlah : 1

Spesifikasi

· Beban : 31025575,99 Kj/jam


· Susunan : triangular pitch

· Shell

§ Fluida : Hasil bawah Menra Distilasi MD 01

§ Suhu : 102,66

oC


§ Dimeter : 0,9398 m

§ Bahan konstruksi : Carbon Steel

· Tube

B-





15

§ Fluida : Steam

§ Suhu : 176,67 °C


§ Dimensi : ID : 0,782 in OD : 1 in BWG : 12

L : 2,7432 m n : 60

Bahan konstruksi : Cast Steel

3.13. HEAT EXCHANGER 1

Kode : HE-01

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

Tipe : Double pipe

Spesifikasi

· Beban : 374177,61 Kj/jam


· Hairpin

§ Jumlah hairpin : 4

§ Panjang : 2,4384 m

· Pipa Luar (Annulus)

§ Fluida : Fluida dingin, umpan masuk reaktor

§ Suhu masuk : 30°C

§ Suhu keluar : 60 °C


§ Pressure drop : 2,263

§ Bahan konstruksi : Stainless steel

· Pipa dalam (inner pipe)

§ Fluida : Fluida panas (produk / hasil bawah MD-01)

B-





16

§ Suhu masuk : 102,66°C

§ Suhu keluar : 80,16 °C

§ Kapasitas : 7575,7576 Kg/jam


§ Bahan konstruksi : Carbon steel

· Clean Overall Coefficient (Uc) : 524,50

· Dirt Overall Coefficient (Ud) : 73,30

· Dirt Factor (Rd) : 0,0117

· Rd required : 0,001


Kode : HE-03

Fungsi : Memanaskan umpan masuk MD-01

Tipe : Double pipe

Spesifikasi

· Beban : 218213,34 Kj/jam


· Hairpin




§ Fluida : Fluida panas, saturated steam

§ Suhu masuk : 177 °C



B-





17




§ Fluida : Fluida dingin, umpan MD


§ Suhu keluar : 83,51 °C









Kode : HE 04

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

05

Tipe : Double pipe

Jumlah : 1

Spesifikasi

· Beban : 485939,44 Kj/jam


· Hairpin




B-





18

§ Fluida : Fluida panas, hasil bawah Menara Distilasi MD-01

§ Suhu masuk : 80,16 °C






§ Fluida : Fluida dingin, air pendingin





§ Bahan konstruksi : Carbon steel





3.16. POMPA 01

Kode : P-01

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

Tipe : Centrifugal pump

Jumlah : 1 buah

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 268

Kapasitas : 5,9515 m3/j

Daya pompa : 0,75 KW

Pipa yang digunakan

B-





19

§ D nominal size : 6 in

§ No. Schedule : 40

§ ID : 6,065 in

§ OD : 6,625 in

3.17. POMPA 02

Kode : P-02

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


Jumlah : 1 buah




Pipa yang digunakan

§ D nominal size : 2 1/5 in


§ ID : 2,469 in

§ OD : 2,88 in

3.18. POMPA 03

Kode : P-03

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


Jumlah : 1 buah

Bahan konstruksi : Stainless steel SA 213



B-





20

Pipa yang digunakan

§ D nominal size : 2 ½ in


§ ID : 2,469 in

§ OD : 2,88 in

3.19. POMPA 04

Kode : P-04

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


Jumlah : 1 buah




Pipa yang digunakan



§ ID : 2,469 in

§ OD : 2,88 in

3.20. POMPA 05

Kode : P-05

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


Jumlah : 1 buah



B-





21

Daya pompa : 0,75 HP

Pipa yang digunakan



§ ID : 6,065 in

§ OD : 6,625 in

3.21. POMPA 06

Kode : P-06

Fungsi : Memompa produk Reaktor R-02 ke dekanter


Jumlah : 1 buah




Pipa yang digunakan



§ ID : 6,065 in

§ OD : 6,625 in

3.22. POMPA 07

Kode : P-07

Fungsi : Memompa produk ringan Dekanter ke Menara Distilasi MD-01


Jumlah : 1 buah



B-





22


Pipa yang digunakan

§ D nominal size : 1 ¼ in


§ ID : 1,38 in

§ OD : 1,66 in

3.23. POMPA 08

Kode : P-08

Fungsi : Memompa produk berat Dekanter ke IPAL


Jumlah : 1 buah




Pipa yang digunakan

§ D nominal size : 3/4 in


§ ID : 0,824 in

§ OD : 1,05 in

3.24. POMPA 09

Kode : P-09

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


B-





23

Jumlah : 1 buah

Bahan konstruksi : Carbom steel SA 268


Daya pompa : 1,5 KW

Pipa yang digunakan



§ ID : 6,065 in

§ OD : 6,625 in

3.25. POMPA 10

Kode : P-10

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


Jumlah : 1 buah




Pipa yang digunakan



§ ID : 1,66 in

§ OD : 1,442 in

3.26. EJECTOR Ej-01

B-





24

Kode : Ej-01

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

Tipe : Steam Jet Ejector

Jumlah : 1 buah

Bahan konstruksi : Carbom steel SA 268

P Steam : 125 psig

Kebutuhan Steam : 180 lbm/jam

Diameter : 2 inch

BAB IV

UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1. Unit Pendukung Proses

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

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

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

1. Unit pengadaan air

Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air sungai untuk memenuhi

kebutuhan air sebagai berikut :

a. Air pendingin

b. Air umpan boiler

c. Air konsumsi umum dan sanitasi

d. Air pemadam kebakaran

2. Unit pengadaan steam

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

B-





25

3. Unit pengadaan udara tekan.

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

untuk keperluan back wash.

4. Unit pengadaan listrik

Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk

peralatan proses, peralatan utilitas, peralatan elektronik atau listrik, AC, maupun

untuk penerangan. Listrik disuplai dari PLN dan dari generator sebagai cadangan

bila listrik dari PLN mengalami gangguan.

5. Unit pengadaaan bahan bakar.

Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan boiler dan

generator.

6. Unit pengolahan limbah

Unit ini bertugas untuk pengolahan bahan-bahan buangan atau hasil

samping reaksi contohnya : Air, Asam Sulfat, Asam akrilat, N-Butil Akrilat, n-

Butanol, dan MEHQ.

4.1.1. Unit Pengadaan Air

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

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

pengolahan air sungai menjadi air baku meliputi :

1. Penyaringan awal, pada bagian suction pompa dipasang screen ukuran 4

mesh, penyaringan ini bertujuan untuk memisahkan benda-benda besar

yang mungkin terikut oleh air, jika tidak dilakukan penyaringan

dikhawatirkan akan terjadi penyumbatan sistem pemipaan dan kerusakan

impeller pada pompa.

B-





26

2. Pengendapan, merupakan proses mekanis untuk memisahkan padatan-

padatan atau lumpur yang terdapat di dalam air dengan menggunakan gaya

gravitasi, pada bak pengandapan dilengkapi dengan penyekat yang

berfungsi untuk memisahkan padatan atau lumpur yang telah jatuh

sehingga tidak terikut oleh aliran air.

3. Aerasi, merupakan proses mekanis penghembusan air dengan udara.

Proses ini bertujuan untuk menghilangkan besi yang terlarut dalam air.

Terjadi proses oksidasi yang menjadikan besi terlarut menjadi endapan

yang tidak larut. Proses aerasi dilakukan dalam suatu unit yang disebut

aerator. Untuk menaikkan pH air ditambahakan NaOH sehingga air pada

keadaan netral.

Pada waktu penghisapan air dari bak pengendapan ke aerator, dilakukan

penginjeksian :

a. Alum, yang berfungsi sebagai flokulan.

b. Kalsium hipoklorit yang berfungsi sebagai disinfektan. Konsentrasi kalsium hipoklorit dijaga sekitar 0,8 – 1 ppm.

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

sedangkan air keluar dari bagian atas.

4. Filtrasi, Air ini dilewatkan melalui sand filter (pada tangki penyaring),

untuk menyaring partikel-partikel kotoran halus yang masih ada.

Kemudian air tersebut ditampung dalam tangki penampungan TU-01. Dari

sini, air mengalami perlakuan didasarkan pada penggunaannya.

B-





27

Skema pengolahan air ditunjukan pada gambar 4.1 Jumlah air sungai

yang dibutuhkan sebagai media pendingin, kebutuhan umpan air boiler dan

sanitasi adalah sebesar 24181,66 kg/jam atau 24,3285 m3/jam.

Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air

4.1.1.1. Air pendingin

Air yang telah mengalami tahap pengolahan air awal dipompa ke unit penyediaan air pendingin untuk digunakan sebagai air pendingin.

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

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

b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya.

c. Dapat menyerap sejumlah panas per satuan volume yang tinggi.

d. Tidak terdekomposisi.

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

pengolahan air pendingin :

a. kesadahan (hardness), yang dapat menyebabkan kerak.

b. Adanya zat besi, yang dapat menimbulkan korosi.

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

didinginkan kembali dengan menggunakan cooling tower. Pada saat pendinginan di cooling tower terjadi penguapan sehingga diperlukan make up

water sebesar 16,5812 m3

/jam.

Air Sungai Bak Pengendapan Aerator Filter Sand

TU-01

Air Pendingin

dan

Air Konsumssi umum dan sanitasi

Ion Exchanger Air Umpan Boiler

B-





28

Spesifikasi lengkap cooling tower :

1. Tipe : Inducted Draft Cooling Tower

2. Jumlah : 1 buah

3. Jumlah air yang didinginkan : 847,5910 m3/jam

4. Tenaga fan : 2,92 KW

5. Tenaga motor : 4,75 KW

6. Jumlah fan : 3 buah

4.1.1.2. Air umpan boiler

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

diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah sebagai berikut :

a. Kandungan zat yang dapat menyebabkan korosi.

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

b. Kandungan zat yang menyebabkan kerak (scale forming ).

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

c. Kandungan zat yang menyebabkan pembusaan ( foaming ).

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

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

Ø Jumlah air sebagai umpan boiler

Jumlah air yang digunakan adalah sebesar 17381,714 kg/jam atau laju alir sebanyak 17,487 m3

/jam. Jumlah air ini digunakan hanya

pada awal start up pabrik, untuk kebutuhan selanjutnya hanya air make up saja yang diperlukan. Jumlah air untuk keperluan make up air umpan boiler

adalah sebesar 3476,343 kg/jam atau laju alir 3,49745 m3/jam. Air umpan boiler biasanya digunakan lagi setelah digunakan dan terkondensasi.

Ø Pengolahan air sebagai umpan boiler.

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

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

B-





29

a. Demineralisasi, merupakan unit penukar ion atau ion exchanger untuk menghilangkan kesadahan pada air yang akan memungkinkan

terjadinya kerak pada boiler. Kesadahan ini umumnya disebabkan adanya ion Ca+

dan Mg+

. Proses ini dilakukan dengan ion

exchanger yang berisi natrium resin (NaR), selama proses pelunakan ion Ca+

dan Mg+

dalam air diikat oleh natrium resin membentuk

CaR2 dan MgR2, dan digantikan oleh ion Na+

. Setelah digunakan untuk jangka waktu tertentu maka daya serap NaR akan turun

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

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

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

menyebabkan foaming. Proses deaerasi dilakukan dengan cara:

· Menambahkan Na2SO3 untuk mengikat O2 yang masih terlarut.

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

4.1.1.3. Air konsumsi umum dan sanitasi

Air dari TU-01 yang telah mengalami pengolahan tahap awal

dipompa ke unit penyediaan air konsumsi umumdan sanitasi. Air ini

digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum, laboratorium, kantor,

perumahan dan pertamanan. Air konsumsi dan sanitasi harus memenuhi

beberapa syarat, yang meliputi syarat fisik, syarat kimia, dan syarat

bakteriologis.

Syarat fisik:

a. suhu di bawah suhu udara luar

b. warna jernih

c. tidak mempunyai rasa dan tidak berbau.

Syarat kimia:

a. tidak mengandung zat organik maupun anorganik

b. tidak beracun

B-





30

Syarat bakteriologis :

Tidak mengandung bakteri-bakteri, terutama bakteri yang patogen.

Ø Jumlah air untuk konsumsi dan sanitasi

Jumlah yang dibutuhkan adalah sebesar 1925,81 kg/jam atau laju alir sebesar

1,9375 m3/jam.

Ø Pengolahan air untuk konsumsi dan sanitasi.

Ke dalam air dari tangki TU-01 yang telah mengalami pengolahan air tahap

awal selanjutnya diinjeksikan larutan kalsium hipoklorit untuk mematikan

kandungan biologis air. Konsentrasi kalsium hipoklorit dijaga sekitar 0,8–1,0

ppm. Untuk menjaga pH air minum, ditambah larutan Ca(OH)2 sehingga pH-

nya sekitar 6,8 – 7,0.

4.1.1.4. Unit Penyediaan Air Pemadam Kebakaran.

Air untuk keperluan pemadam kebakaran diambil dari unit

penyediaan air pendingin, karena kebutuhan air pemadam kebakaran

merupakan suatu kebutuhan yang tak terduga namun harus selalu siap. Air

diambil dari kolam penampungan air pendingin dan dari tangki air pendingin

yang dihubungkan ke hydrant di sekitar areal pabrik untuk mencegah

kebakaran.

4.1.2. Unit Pengadaan Steam

Steam yang diproduksi pada pabrik n-N-Butil Akrilat ini digunakan

untuk memenuhi kebutuha, reboiler, heat exchanger dan ejector. Untuk

B-





31

memenuhi kebutuhan steam digunakan boiler. Kebutuhan steam pada pabrik

n-N-Butil Akrilat ini adalah

Tekanan = 9,160 atm

Suhu = 177 oC

Jumlah = 15801,56 kg/jam

Untuk menjaga kemungkinan kebocoran steam pada saat distribusi, jumlah

steam dilebihkan sebanyak 20 %. Jadi jumlah steam yang dibutuhkan adalah

sebanyak 17381,71 kg/jam.

Ø Boiler yang dibutuhkan.

Spesifikasi Boiler :

1. Tipe : Fire Tube Boiler

2. Jumlah : 2 buah

3. Heating surface : 6334,48 ft2

4. Rate of steam : 19159,9 lb/jam

5. Tekanan steam : 9,160 atm

6. Bahan bakar : Solar

4.1.1.3. Unit Pengadaan Udara Tekan

Kebutuhan udara tekan untuk prarancangan pabrik N-Butil Akrilat ini

diperkirakan sebesar 200 m3/jam, tekanan 124 psi dan suhu 30 °C. Alat

untuk menyediakan udara tekan berupa kompresor yang dilengkapi dengan

pendingin untuk mengkondensasikan air yang masih terikut dan water trap

B-





32

yang berisi silica gel untuk menyerap kandungan air sampai diperoleh

kandungan air maksimal 84 ppm.

Ø Kompresor yang dibutuhkan

Kapasitas : 200 m3/jam

Tekanan suction : 1 atm

Tekanan discharge : 6,8027 atm

Suhu udara : 30 °C

Jenis : Single Stage Reciprocating Compressor

Efisiensi : 80 %

Daya kompresor : 24 HP

Jumlah : 1 buah

4.1.1.4. Unit Pengadaan Listrik

Kebutuhan tenaga listrik di pabrik n-N-Butil Akrilat ini dipenuhi oleh

PLN dan generator pabrik, hal ini bertujuan agar pasokan tenaga listrik dapat

berlangsung kontinyu meskipun ada gangguan pasokan dari PLN. Generator

yang digunakan adalah generator arus bolak-balik dengan pertimbangan :

1. Tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar.

2. Tegangan dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai kebutuhan dengan

transformer.

Kebutuhan listrik di pabrik ini antara lain terdiri dari :

1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas = 132,269 kW

2. Listrik untuk penerangan = 93,176 kW

B-





33

3. Listrik untuk AC = 15 kW

4. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi. = 10 kW

Jumlah kebutuhan listrik total = 313,0567 kW

Jumlah kebutuhan listrik sebesar ini disuplai oleh PLN. Jika diasumsikan

kapasitas generator = 75 % dari kapasitas total sehingga spesifikasi generator

yang dibutuhkan untuk menyuplai kebutuhan listrik diatas jika terjadi

gangguan listrik dari PLN adalah sebagai berikut :

Tipe : AC generator

Kapasitas : 400 kW

Tegangan : 220/380 volt

Efisiensi : 80 %

Jumlah : 1 buah

Bahan bakar : Solar

4.1.1.5. Unit Pengadaan Bahan Bakar

Unit pengadaan bahan bakar mempunyai tugas untuk memenuhi

kebutuhan bahan bakar pada boiler dan generator. Jenis bahan bakar yang

digunakan adalah solar yang diperoleh dari Pertamina dan distributornya.

Pemilihan bahan bakar cair tersebut didasarkan pada alasan :

1. mudah didapat

2. pasokan terjamin

3. mudah dalam penyimpanan

Sifat fisik solar adalah sebagai berikut :

B-





34

- Heating Value : 18.800 Btu/lb

- Specific gravity : 0,8691

- Efisiensi : 80 %

Ø Kebutuhan bahan bakar

1. Untuk Boiler = 1225 L/jam

2. Untuk Generator = 47,3084 L/jam

Total kebutuhan = 1272,3 L/jam

= 52869,089 L/hari

4.1.1.6. Unit Pengolahan Limbah

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

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

lingkungan . Kemudian limbah yang mengandung n-butanol dan asam

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

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

ke bak lumpur aktif.

Skema pengolahan limbah yang digunakan di pabrik n-N-Butil Akrilat

dapat dilihat pada Gambar 4.2.


4.2. Laboratorium

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

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

diharapkan. Disamping itu juga berperan dalam pengendalian pencemaran lingkungan.

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

1. Sebagai pengontrol kualitas bahan baku dan pengontrol kualitas produk.

Bak Penampung

Bak Lumpur Aktif

Bak Penampung

Bak

Pengendapan

Limbah Sanitasi

B-





35

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

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

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

1. Kelompok shift

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

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

bekerja selama 8 jam.

2. Kelompok non shift

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

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

laboratorium utama dengan tugas antara lain :

a. menyediakan reagen kimia untuk analisa laboratorium

b. melakukan analisa bahan buangan penyebab polusi

c. melakukan penelitian atau percobaan untuk membantu kelancaran produksi.

Dalam melaksanakan tugasnya, bagian laboratorium dibagi menjadi :

a. Laboratorium fisik

b. Laboratorium analitik

c. Laboratorium penelitian dan pengembangan

4.2.1. Laboratorium Fisik dan Analitik

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

yaitu antara lain :

- specific gravity,dengan menggunakan hidrometer

- viskositas, dengan menggunakan viskometer

- kandungan air, dengan menggunakan water content tester

- kandungan MEHQ, dengan menggunakan spectofotometri UV

B-





36

4.2.2. Laboratorium Penelitian dan Pengembangan

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

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

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

Alat analisa penting yang digunakan antara lain :

1. Water content tester, untuk menganalisa kadar air.

2. Hydrometer, untuk mengukur specific gravity.

3. Viscometer, untuk mengukur viskositas.

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

BAB V

MANAJEMEN PERUSAHAAN

5.1. Bentuk Perusahaan

Pabrik n-butil akrilat yang akan didirikan direncanakan mempunyai :

· Bentuk : Perseroan Terbatas (PT)

· Lapangan usaha : Industri n-butil akrilat

· Lokasi perusahaan : Cilegon, Banten

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

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

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

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

adalah direksi beserta stafnya yang diawasi oleh dewan komisaris.

4. Kelangsungan perusahaan lebih terjamin, karena tidak berpengaruh dengan berhentinya:

a. pemegang saham

B-





37

b. direksi beserta stafnya

c. karyawan perusahaan.

5. Efisiensi segi manajemen

Para pemegang saham dapat memilih orang yang ahli sebagai dewan

komisaris dan direktur utama yang cukup cakap dan berpengalaman.

6. Lapangan usaha lebih luas

Suatu Perseroan Terbatas dapat menarik modal yang sangat besar dari

masyarakat, sehingga dengan modal ini PT dapat memperluas usahanya.

5.2. Struktur Organisasi

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

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

· Perumusan tujuan perusahaan dengan jelas

· Pendelegasian wewenang

· Pembagian tugas kerja yang jelas

· Kesatuan perintah dan tanggung jawab

· Sistem pengontrol atas pekerjaan yang telah dilaksanakan

· Organisasi perusahaan yang fleksibel

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

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

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

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

tujuan perusahaan.

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

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

95

B-





38

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

unit operasional.

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

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

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

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

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

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

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

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

struktur organisasi dapat dilihat pada Gambar 5.1

5.3. Tugas dan Wewenang

5.3.1.Pemegang Saham

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

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

RUPS tersebut para pemegang saham berwenang:

· Mengangkat dan memberhentikan dewan komisaris

· Mengangkat dan memberhentikan direktur

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

5.3.2.Dewan Komisaris

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

pemilik saham.

Tugas-tugas dewan komisaris meliputi:

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

pemasaran.

· Mengawasi tugas-tugas direksi

B-





39

· Membantu direksi dalam tugas-tugas penting.

5.3.3.Dewan Direksi

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

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

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

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

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

karyawan.

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

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

Tugas direktur produksi dan teknik:

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

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

Tugas direktur keuangan dan umum:

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


Tugas direktur pemasaran:

· Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang pemasaran.


5.3.4. Staf Ahli

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

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

Tugas dan wewenang staf ahli :

· Memberikan nasehat dan saran dalam perencanaan pengembangan perusahaan.

· Mengadakan evaluasi bidang teknik dan ekonomi perusahaan.

· Memberikan saran-saran dalam bidang hukum.

5.3.5.Penelitian dan Pengembangan (Litbang)

B-





40

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

Litbang membawahi 2 (dua) departemen:

1. Departemen penelitian

2. Departemen pengembangan

Tugas dan wewenang Litbang:

· Mempertinggi mutu suatu produk

· Memperbaiki proses dari pabrik / perencanaan alat untuk pengembangan produksi

· Mempertinggi efisiensi kerja

5.3.6. Kepala Bagian

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

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

a. Kepala bagian produksi.

Bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang mutu dan kelancaran produksi.

Kepala bagian produksi membawahi:

1. Seksi proses, bertugas:

· Mengawasi jalannya proses dan produksi

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

2. Seksi pengendalian, bertugas:

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

3. Seksi laboratorium, bertugas:

· Mengawasi dan menganalisis mutu bahan baku dan bahan pembantu

· Mengawasi dan menganalisis mutu produksi

· Mengawasi hal-hal tentang buangan pabrik

b. Kepala bagian teknik

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

Kepala bagian teknik membawahi:

1. Seksi pemeliharaan, bertugas:

B-





41

· Melaksanakan pemeliharaan fasilitas gedung dan peralatan pabrik

· Memperbaiki kerusakan peralatan pabrik

2. Seksi utilitas

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

c. Kepala bagian keuangan

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

Kepala bagian keuangan membawahi :

1. Seksi administrasi, yang bertugas :

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

2. Seksi kas, yang bertugas :

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

· Mengadakan perhitungan tentang gaji dan insentif karyawan.

d. Kepala bagian umum

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

Kepala bagian umum membawahi :

1. Seksi personalia, dengan tugas :

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

terjadi pemborosan waktu dan biaya.

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

· Melaksanakan hal-hal yang berhubungan dengan kesejahteraan karyawan.

2. Seksi humas, yang bertugas :

· Mengatur hubungan perusahaan dengan masyarakat luar.

3. Seksi keamanan, yang bertugas :

· Menjaga semua bangunan pabrik dan fasilitas yang ada di perusahaan.

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

· Menjaga dan memelihara kerahasiaan yang berhubungan dengan intern perusahaan.

e. Kepala bagian logistik, bertugas :

B-





42

Bertanggungjawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang logistik.

Seksi logistik, bertugas:

· Melaksanakan pembelian barang dan peralatan yang dibutuhkan perusahaan.

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

f. Kepala bagian pemasaran

Bertanggung jawab kepada direktur pemasaran dalam bidang pemasaran hasil produksi.

Kepala bagian ini membawahi :

1. Seksi pemasaran, bertugas:

· Merencanakan strategi penjualan hasil produksi

· Mengatur distribusi barang dari gudang

2. Seksi pengembangan pemasaran, bertugas :

· Melaksanakan penelitian yang berkaitan dengan pengembangan pemasaran.

5.3.7. Kepala Seksi

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

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

masing-masing sesuai dengan seksinya.

Struktur organisasi perusahaan dapat dilihat pada gambar 5.1

B-





43

B-





44

5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan.

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

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

dua golongan, yaitu :

1. Karyawan non shift / harian.

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

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

jam kerja sebagai berikut :

jam kerja :

· Hari senin – jumat : jam 07.30 – 15.30

· Hari sabtu : jam 08.00 – 12.00

jam istirahat:

· Hari senin – jum’at : jam 11.30 – 12.30

2. Karyawan shift

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

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

bagian teknik, laboratorium dan bagian-bagian keamanan.

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

· shift pagi : jam 07.00 – 15.00

· shift sore : jam 15.00 – 23.00

· shift malam : jam 23.00 – 07.00

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

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

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

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

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

perusahaan.

B-





45

B-





46

Tab

el 5

.1 J

adw

al p

emba

gian

kel

ompo

k sh

ift

Ket

eran

gan:

Jad

wal

unt

uk h

ari s

elan

jutn

ya b

erul

ang

ke s

usun

an a

wal

B-





47

5.5. Status Karyawan dan Sistem Upah

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

keahlian.

Menurut statusnya karyawan dibagi menjadi 3 golongan sebagai berikut :

1. Karyawan tetap

Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan dengan Surat Keputusan (SK) direksi dan mendapat gaji bulanan sesuai dengan kedudukan,

keahlian dan masa kerja.

2. Karyawan harian

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

pekan.

3. Karyawan borongan

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

5.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji

5.6.1. Penggolongan Jabatan

1. Direktur utama : S-1 semua jurusan

2. Direktur produksi : S-1 Teknik Kimia

3. Direktur keuangan dan umum : S-1 Ekonomi

4. Direktur pemasaran dan logistik : S-1 Ekonomi

5. Kepala bagian produksi : S-1 Teknik Kimia

6. Kepala bagian teknik : S-1 Teknik Mesin

7. Kepala bagian keuangan : S-1 Ekonomi

8. Kepala bagian umum : S-1 Hukum

9. Kepala bagian pemasaran : S-1 Teknik Kimia/Ekonomi

10. Kepala bagian logstik : S-1 Teknik Kimia

11. Kepala seksi : ahli madya

12. Operator : STM/SLTA/SMU

13. Sekretaris : Akademi Sekretaris

14. Dokter : S-1 Kedokteran

B-





48

15. Perawat : Sekolah Perawat

16. Lain-lain : SMP/sederajat

5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji

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

jumlah karyawan adalah :

1. Direktur utama 1 orang

2. Direktur produksi dan teknik 1 orang

3. Direktur keuangan dan umum 1 orang

4. Staf ahli 1 orang

5. Litbang 2 orang

6. Sekretaris 3 orang

7. Kepala bagian produksi 1 orang

8. Kepala bagian teknik 1 orang

9. Kepala bagian umum 1 orang

10. Kepala bagian keuangan 1 orang

11. Kepala bagian pemasaran 1 orang

12. Kepala bagian logistik 1 orang

13. Kepala seksi proses 1 orang

14. Kepala seksi pengendalian 1 orang

15. Kepala seksi laboratorium 1 orang

16. Kepala seksi pemeliharaan 1 orang

17. Kepala seksi utilitas 1 orang

18. Kepala seksi administrasi 1 orang

19. Kepala seksi kas 1 orang

20. Kepala seksi personalia 1 orang

21. Kepala seksi humas 1 orang

22. Kepala seksi keamanan 1 orang

B-





49

23. Kepala seksi penjualan 1 orang

24. Kepala seksi pengembangan pemasaran 1 orang

25. Kepala seksi logistik 1 orang

26. Karyawan proses 20 orang

27. Karyawan pengendalian 8 orang

28. Karyawan laboratorium 8 orang

29. Karyawan pemeliharaan 5 orang

30. Karyawan utilitas 8 orang

31. Karyawan administrasi 5 orang

32. Karyawan kas 5 orang

33. Karyawan personalia 7 orang

34. Karyawan humas 5 orang

35. Karyawan keamanan 20 orang

36. Karyawan penjualan 5 orang

37. Karyawan pengembangan pemasaran 5 orang

38. Karyawan logistik 5 orang

39. Dokter 1 orang

40. Perawat 3 orang

41. Sopir 3 orang

42. Pesuruh 4 orang

TOTAL 145 orang

Adapun besarnya gaji karyawan tiap bulan adalah :

1. Direktur utama S1 Rp. 20.000.000

2. Direktur S1 Rp. 15.000.000

3. Litbang dan staf ahli S1 Rp. 6.000.000-Rp. 7.000.000

4. Kepala bagian S1 Rp. 8.000.000

5. Kepala seksi S1/D3 Rp. 3.500.000-Rp.5.000.000

B-





50

6. Karyawan biasa SLTA/D1/D3 Rp. 750.000-Rp 3.000.000

5.7. Kesejahteraan Sosial Karyawan

Kesejahteraan yang diberikan oleh perusahaan pada karyawan antara lain:

1. Tunjangan

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

· Tunjangan jabatan yang diberikan berdasarkan jabatan yang dipegang karyawan

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

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

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

undang yang berlaku

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

perusahaan.

BAB VI

ANALISA EKONOMI

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

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

B-





51

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

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

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

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

akan didirikan dapat menguntungkan atau tidak.

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

:

a. Profitability

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

b. % Return of Investement (ROI)

Adalah persen keuntungan jika dibandingkan dengan investasi (modal).

c. Pay Out Time (POT)

Adalah waktu yang diperlukan untuk mengembalikan investasi (modal).

d. Break Even Point (BEP)

Adalah Titik (kapasitas) dimana suatu proses produksi tidak mengalami

kerugian dan juga tidak mengalami keuntungan.

e. Shut Down Point (SDP)

Adalah titik dimana pabrik tersebut mengalami kerugian sebesar fixed cost.

f. Discounted Cash Flow (DCF)

Untuk meninjau faktor-faktor tersebut di atas perlu diadakan penaksiran

terhadap beberapa faktor, yaitu :

B-





52

I. Penaksiran modal industri (Total Capital Investment) yang terdiri atas :

a. Modal Tetap

b. Modal Kerja

II. Penentuan Biaya Produksi Total (TPC)

a. Manufacturing cost

b. General Expense

III. Total pendapatan penjualan produk N-Butil Akrilat

Yaitu keuntungan yang di dapat selama satu periode produksi.

6.1 Penaksiran Harga Peralatan

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

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

Penentuan harga dengan indeks dilakukan untuk alat dengan kapasitas

yang sama dan jenis yang sama namun berbeda tahunnya.

Tabel 6.1. Indeks harga alat

Cost Index, tahun Chemical Engineering Plant Index

1991 361.3

1992 358.2

1993 359.2

1994 368.1

1995 381.1

1996 381.7

1997 386.5

B-





53

1998 389.5

1999 390.6

2000 394.1

2001 394.3

2002 390.4

Sumber : Peters Timmerhause, 2003

Ny

Nx.EyEx =

Dengan :

Ex : Harga pembelian pada tahun 2012

Ey : Harga pembelian pada tahun 2002

Nx : Indeks harga pada tahun 2012

Ny : Indeks harga 2002

6.2 Penentuan Total Capital Investment (TCI)

Asumsi-asumsi dan ketentuan yang digunakan dalam analisa ekonomi :

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

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

2. Proses yang dijalankan adalah proses kontinyu.

3. Kapasitas produksi adalah 60.000 ton/tahun.

4. Jumlah hari kerja adalah 330 hari per tahun

5. Modal kerja yang diperhitungkan selama 1 bulan.

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

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

B-





54

8. Nilai rongsokan (salvage value) 0 % dari FCI

9. Situasi pasar, biaya dll diperkirakan stabil selama pabrik beroperasi.

10. Upah buruh asing US$ 20 per manhour

11. Upah buruh lokal Rp. 20.000,00 permanhour

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

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

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

Harga bahan baku: Asam akrilat US$ 2.07 / kg

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

Harga inhibitor: MEHQ US$ 0,85 / kg

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

6.2.1 Modal Tetap (Fixed Capital Invesment)

Tabel 6.2. Modal Tetap

No. Jenis Harga US $ Harga (Rp)

1. Harga pembelian peralatan 7.489.295,95

2. Instalasi alat-alat 823.822,44 1.119.828.724

3. Pemipaan 1.572.751,94 16.850.914.125

4. Instrumentasi 1.797.430,79 2.563.821.882

5. Isolasi 224.678,85 564.580.598

6. Listrik 674.036,55 3.370.182.735

7. Bangunan 3.370.182,73 0

B-





55

8. Tanah & Perbaikan lahan 748.939,50 2.700.000.000

9. Utilitas 223.250,26 9.254.738.259

10. Engineering&Construction 5.646.292,15 2.614.524.761

11. Contractor’s fee 1.411.573,04 522.904.952

12. Contingency 2.823.146,08 1.307.262.380

Fixed Capital Invesment (FCI) 28.600.586,28 38.655.936.056,54

Total Fixed Capital Investment (FCI) =Rp. 324.661.798.850

6.2.2 Modal Kerja ( Working Capital Invesment )

Tabel 6.3. Modal Kerja


1. Persediaan Bahan baku 9.271.385,67 0

2. Persediaan Bahan dalam proses 10.463.045,16 0

3. Persediaan Produk 41.852.180,63 0

4. Extended Credit 57.400.000 0

5. Available Cash 41.852.180,63 8.5953.375.616

Working Capital Investment (WCI) 160.838.792.09 20.145.095.137

Total Working Capital Investment (WCI) = Rp 1.608.387.920.867

B-





56

TOTAL CAPITAL INVESMENT( TCI )

TCI = FCI + WCI

= Rp. 324.661.798.850 + Rp. 1.608.387.920.867

= Rp. 1.933.049.719.737

6.3 Biaya Produksi Total (Total Production Cost)

6.3.1 Manufacturing Cost

6.3.1.1 Direct Manufacturing Cost

Tabel 6.4. Direct Manufacturing Cost


1. Harga Bahan Baku 111.256.628,01 0

2. Gaji Pegawai 0 3.780.000.000

3. Supervisi 0 1.200.000.000

4. Maintenance 973.985,40 0

5. Plant Supplies 146.097,81 0

6. Royalty & Patent 6.886.000 0

B-





57

7. Utilitas 0 2.892.382.545.871

Total Direct Manufacturing Cost (DMC) 119.262.711,22 2.897.362.545.871

Total Direct Manufacturing Cost (DMC) = Rp. 4.085.027.259.921

6.3.1.1 Indirect Manufacturing Cost

Tabel 6.5. Indirect Manufacturing Cost


1. Payroll Overhead 0 567.000.000

2. Laboratory 0 378.000.000

3. Plant Over Head 0 1.890.000.000

4. Packaging & Shipping 89.544.000 0

Total Indirect Manufacturing Cost (IMC) 89.544.000 2.835.000.000

Total Indirect Manufacturing Cost (IMC) = Rp. 898.275.000.000

Fixed Manufacturing Cost

Tabel 6.6. Fixed Manufacturing Cost

No. Jenis Harga US $

Harga (Rp)

1. Depresiasi 0 32.466.179.885

2. Property Tax 0 3.246.617.989

3. Asuransi 0 3.246.617.989

Total Fixed Manufacturing Cost (FMC) 0 38.959.415.863

Total Fixed Manufacturing Cost (FMC) = Rp 38.959.415.863

B-





58

Total Manufacturing Cost (TMC) = DMC + IMC + FMC

= Rp. 4.085.027.259.921 + Rp. 898.275.000.000 +

Rp 38.959.415.863

= Rp. 5.022.261.675.784

General Expense

Tabel 6.7. General Expense


1. Administrasi 0 5.326.800.000

2. Sales 0 753.339.251.368

3. Riset 0 401.780.934.063

4. Finance 0 86.912.632.021

General Expense (GE) 0 1.247.359.617.452

General Expense (GE) = Rp 1.247.359.617.452

Biaya Produksi Total (TPC) = TMC + GE

= Rp. 5.022.261.675.784 + Rp 1.247.359.617.452

= Rp. 6.269.621.293.236

6.4 Keuntungan (Profit)

Penjualan selama 1 tahun :

N-Butil Akrilat = Rp. 6.888.000.000.000

Total Penjualan = Rp. 6.888.000.000.000

Biaya Produksi Total = Rp. 6.269.621.293.236

B-





59

Keuntungan Sebelum Pajak = Rp. 618.378.706.764

Pajak 20 % = Rp. 123.675.741.353

Keuntungan Setelah Pajak = Rp. 494.702.965.411

6.5 Analisa Kelayakan

1. % Return of Investmen (% ROI)

ROI sebelum pajak = x100%FCI

Pajak Sebelum Keuntungan

= %100850.798.661.324.764.706.378.618.

xRpRp

= 190,47 %

ROI setelah pajak = x100%FCI

PajakSetelah Keuntungan

= %100850.798.661.324.353.741.675.123.

xRpRp

= 152,37 %

2. Pay Out Time (POT)

POT sebelum pajak = DepresiasiPajak Sebelum Keuntungan

FCI+

= 885.179.466.32764.706.378.618.

850.798.661.324.RpRp

Rp+

= 0,50 tahun

POT setelah pajak = DepresiasiPajakSetelah Keuntungan

FCI+

B-





60

=885.179.466.32.411.956.702.494.

850.798.661.324.RpRp

Rp+

= 0,62 tahun

3. Break Even point (BEP)

- Fixed manufacturing cost (Fa)

Fa Rp. 38.959.415.862

- Variabel Cost (Va)

Raw material Rp 1.112.566.280.128

Packaging and transport Rp. 895.440.000.000

Utilities Rp. 2.892.380.147.733

Royalti Rp. 68.880.000.000

Total Rp 4.969.266.427.861

- Regulated Cost (Ra)

Labor Rp. 3.780.000.000

Payroll Overhead Rp 567.000.000

Supervisi Rp. 1.200.000.000

Laboratorium Rp. 378.000.000

General Expense Rp. 1.247.359.617.451

Maintenance Rp. 9.739.853.966

Plant Supplies Rp. 1.460.978.095

Plant Overhead Rp. 1.065.000.000

Total Rp. 1.266.375.449.512

B-





61

BEP = %1007.0

3.0x

RaVaSaRaFa

--+

= 449.5121.266.375. Rp.7,066.427.861Rp.4.969.200.000.000Rp.6.888.0

.51266.375.4490,3xRp.1.2415.682Rp.38.989.

x--+

= 40,58 %

4. Shut Down Point (SDP)

SDP = %1007.0

3.0x

RaVaSaRa--

= 5126.375.449.0,7Rp.2.2666.427.861Rp.4.969.2000.0006.888.000. Rp.

.51266.375.4490,3xRp.1.2

--

= 36,80 %

5. Discounted Cash Flow (DCF)

Umur pabrik (n) = 10 tahun

FC I = Rp 324.661.798.850

WC = Rp. 1.608.387.920.887

SV = 0

C = Keuntungan setelah pajak + depresiasi

= Rp. 494.702.965.412 + Rp.32.466.179.885

= Rp. 527.169.145.297

(FCI + WC) (1 + i)n

= Wc + Sv + C {(1+i)n-1

+ (1+i)n-2

+ …+ (1+i) + 1}

Dengan trial and error diperoleh i = 16,65

B-





62

Tabel 6.8. Kelayakan Ekonomi

Hasil

Prarancangan

Kelayakan

ROI

- Sebelum pajak

- Setelah pajak

190,47 %

152,37 %

Untuk high risk, minimum 32-48

%.

POT

- Sebelum pajak

- Setelah pajak

0,50 tahun

0,62 tahun

Maksimum 2 tahun

BEP 40,58 % 40-60 %

SDP 36,80 %

DCF 16,65 % 6 %

B-





63

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

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

Error!

Gambar 6.1 Grafik Analisis Kelayakan Ekonomi

Keterangan :

Fa = Fixed manufacturing cost

Va = Variabel cost

Ra = Regulated cost

Sa = Penjualan ( sales )

SDP = Shut down point

BEP = Break even point

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

kapasitas (%)

Nila

i x

Rp

1.0

00.0

00.0

00

BEP

SDP Va

Sa

Fa

Ra

B-





64

DAFTAR PUSTAKA

Aries,R.S. and Newton, R.D. 1955. Chemical Engineering Cost Estimation. McGraw Hill International Book Company. New York

Brown, G.G. 1978. Unit Operation. 3ed

edtions. McGraw Hill International Book Company. Tokyo

Brownell, L.E. and Young, E.H. 1959. Process Equipment Design. 1st

edtions. John Wiley & Sons Inc. New York

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

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

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

Kern, D.Q. 1983. Process Heat Transfer. McGraw Hill International Book Company. Tokyo

Kirk, R.E. & Othmer, D. F. 1983. Encyclopedia of Chemical Technology. Vol…3rd

edition. A Wiley Interscience Publisher Inc. New York

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

edition. John Wiley and Sons Inc. Singapore

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

edition. McGraw Hill Book Company. Singapore

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

Edition, Allyn and Bacon Inc. Singapore

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


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


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


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


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


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

edition. McGraw Hill International Book Company.

Tokyo

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

edtions. McGraw Hill International Book

Company. Singapore

Treyball, R.E. 1978. Mass Transfer Operation. 2ed

edition. McGraw Hill International Book Company. Singapore

Ulrich, G.D 1984. A Guide To Chemical Engineering Process Design and Economics. John Wiley and Sons Inc. Kanada

Vilbrandt, F.C and Dryden, C.E. 1959. Chemical Engineering Plant Design. 4th

edition. McGraw Hill International Book Company. Kogakusha ltd.

Tokyo

B-





65

Wallas, S.M. 1988. Chemical Process Equipment (Selection and Design). 3ed

editions. Butterworths. United States of America

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

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

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

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

www. Eng-tips.com, 2003.

NERACA MASSA



DENGAN KATALIS ASAM SULFAT

Kapasitas produksi = 60.000 ton/tahun

Basis ` = 1 jam operasi

1 tahun = 330 hari

Kemurnian produk = 99,5 % berat ( minimal )

Konversi = 90 %

Kapasitas prarancangan = 60.000ton

kgx

jamhari

xhari

thnx

thnton

11000

241

3301

B-





66

A AS

MEHQ

(9)

(4)

(3)

(2) (6)

= 7575,4094

jamkg

Nama Rumus Kimia Simbol BM (kg/kmol)

Air

N-Butanol

Asam Akrilat

N-Butil Akrilat

Asam Sulfat

Mono metil eter of hiroquinone

H2O

C4H9OH

C2H3COOH

C2H3COOC4H9

H2SO4

MEHQ

A

B

AA

NBA

AS

MEHQ

18,0152

74,1224

72,0634

128,1706

98,0734

124,1390

NERACA MASSA DI REAKTOR

Arus 1 : Merupakan umpan fresh feed Asam Akrilat yang mengandung

AA dan A.

Arus 2 : Merupakan umpan fresh feed N-Butanol yang mengandung B dan A.

Arus 3 : Merupakan umpan fresh feed Asam Sulfat yang mengandung AS dan A

Arus 4 : Merupakan umpan fresh feed MEHQ yang mengandung MEHQ.

Arus 6 : Merupakan Produk keluar reaktor yang terdiri dari A, B, AA,

NBA, SA, dan MEHQ.

Asumsi

Kandungan NBA dalam produk = 7575,4094 kg/jam x 99,5%

= 7537,8788 kg/jam

= 58,8113 kmol / jam

Perbandingan Asam Akrilat / N-Butanol = 5

Konversi 90 %

Reaksi: Asam Akrilat + N-Butanol

N-Butil Akrilat + Air

mula 65,6915 328,4577 3,0953 38,7114

bereaksi 59,1224 59,1224 59,1224 59,1224

Reaktor

A

AA

A

B

A

B

AA

NBA

MEHQ

AS A

B

AA

NBA

MEHQ

AS

(1)

B-





67

akhir 6,5691 269,3353 62,2177 97,8338

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

yang masuk reaktor.

Asam Sulfat yang dibutuhkan = ( )1224,744577,3280634,726915,65100

5xxx +

= 1454,0013 kg/jam

Asam Sulfat yang digunakan = 98 % berat

Neraca Massa Reaktor

a. Neraca Massa A

A ( 6 ) = A ( 1 ) + A(2) + A(3) + Areaksi + Arecycle

= Adalam Asam Akrilat + Adalam n-butanol +A dalam Asam Sulfat + AReaksi + Arecycle

= (2/98)4472,0257 + (1/99)4781,5684 + (2/100)1454,0013 + 1065,1015 + 528,7483

= 1762,4944 kg/jam

= 97,8337 kmol/jam

b. Neraca Massa B

B(6) = B(2) + BReaksi + Brecycle

= 64,5091 kmol/jam + -59,1224 kmol/jam + 263,9486 kmol/jam

= 269,3353 kmol/jam

= 19.963,7786 kg/jam

c. Neraca Massa AA

AA(7) = AA(1) + AAReaksi + AArecycle

= 62,0568 kmol/jam + -59,1224 kmol/jam + 3,6347 kmol/jam

= 6,5692 kmol/jam

= 473,3955 kg/jam

d. Neraca Massa NBA

NBA(6) = NBAReaksi + NBArecycle

= 59,1224 kmol/jam + 3,0953 kmol/jam

= 62,2117 kmol/jam

= 7974,4817 kg/jam

d. Neraca Massa SA

SA(6) = SA(3)

= SAfresh feed

= 14,5291 kmol/jam

= 1424,9213 kg/jam

e. Neraca Massa MEHQ

MEHQ(6) = MEHQ(4)

= MEHQfresh feed

= 0,0817 kmol/jam

= 10,1467 kg/jam

Dengan menyusun program komputer dapat diperoleh volum dan jumlah reactor yang optimum, yaitu 2 reaktor dengan konversi pada

reaktor pertama 0,6865509 dan masuk reaktor kedua sampai konversi 0,9.

B-





68

Neraca Massa Reaktor R-01

Tabel 1. Neraca Massa Reaktor R-01

Input (kg/jam) Komponen

Arus (1) Arus (2) Arus (3) Arus (4) Arus (9)

Output (5) kg/jam

A 91,1539 45,7880 29,0800 164,9758 1507,2659

B 4714,8968 19813,0609 21003,1114

AA 4648,4295 - 267,4122 1483,8533

NBA - 396,7305 6177,2961

MEHQ 10,1467 10,1467

AS 1424,9213 - 1424,9213

4739,5834 4760,6848 1454,0013 10,1467 20.642,1794 Total

31606,5956

31606,5956



Input (5) Output (6) Komponen

kg/jam kg/jam

A 1507,2659 1759,8717

B 21003,1114 19963,7786

AA 1483,8533 473,3955

NBA 6177,2961 7974,4817

MEHQ 10,1467 10,1467

AS 1424,9213 1424,9213

Total 31606,5956 31606,5956

NERACA MASSA DECANTER

Data Kelarutan masing-masing dalam 100 g H2O :

1. N-Butil akrilat = 2,5 g

2. N-Butanol = 9,5 g

3. Asam Akrilat = 11,5 g

4. Asam Sulfat = 87,5 g

5. MEHQ = 0,7 g

Kelarutan air dalam H2SO4 (kg air/100kgH2SO4): 87,5

A

B

AA

NBA

MEHQ

AS

Decanter

A

B

AA

NBA

MEHQ

AS

A

B

AA

NBA

MEHQ

AS

(6) (8)

(7)

B-





69

Diinginkan : 99% H2SO4 ke bawah, sehingga:

H2SO4 (7) = 99 kg x H2SO4 (6)

100 kg H2O

= 99 kg x 1424,9213 kg/jam

100 kg H2O

= 1411,4830 kg/jam

H2SO4 (8) = H2SO4 (6) - H2SO4 (7)

= 1424,9213 - 1411,4830

= 13,4383 kg/jam

H2O (7) = 87,5 kg x H2SO4 (7)

100 kg H2SO4

= 87,5 kg x 1411,4830 kg/jam

100 kg H2SO4

= 1594,8960 kg/jam

H2O (8) = H2O (6) - H2O (7)

= 1759,8717 -1594,8960

= 164,9758 kg/jam

C4H9OH (7) = 9,5 kg x H2O (7)

100 kgH2O

= 9,5 kg x 1594,8960 kg/jam

100 kgH2O

= 150,7177 kg/jam

C4H9OH (8) = C4H9OH (6) - C4H9OH (7)

= 19963,7786 - 150,7177

= 19813,0609 kg/jam

C2H3COOOH (7) = 11,5 kg x H2O (7)

100 kgH2O

= 11,5 kg x 1411,4830 kg/jam

100 kgH2O

= 183,4130 kg/jam

C2H3COOOH (8) = C2H3COOOH (6)-C2H3COOOH (7)

= 473,3955 - 183,4130

= 289,9825 kg/jam

C2H3COOC4H9 (7) = 2,5 kg x H2O (7)

100 kgH2O

= 2,5 gr NBA x 1411,4830 kg/jam

100 gr H2O

= 39,8724 kg/jam

C2H3COOC4H9 (8) = 7974,4817

= 7934,6093 kg/jam

MEHQ (7) = 0,7 kg x H2O (7)

100 kgH2O

= 0,7 kg x 1411,4830 kg/jam

= 8,6247 kg/jam

MEHQ (8) = 10,1467 - 8,6247

=

Tabel 3. Neraca Massa Decanter

Komponen Input (6) Output(kg/jam)

B-





70

kg/jam Hasil Bawah(7) Hasil Atas (8)

A 1759,8717 1594,8960 164,9758

B 19963,7786 150,7177 19813,0609

AA 473,3955 183,4130 289,9825

NBA 7974,4817 39,8724 7934,6093

MEHQ 10,1467 8,6247 1,5220

AS 1424,9213 1411,4830 13,4383

3389,0068 28217,5888 Total

31606,5956 31606,5956

NERACA MASSA MENARA DISTILASI MD

A

B

(9) AA

NBA

A

B

AA (8)

NBA

MEHQ AA

AS NBA

(10) MEHQ

AS

Komponen LK : Asam Akrilat

Komponen HK : N-Butil Akrilat

Diinginkan

1. 92,22 % mol Asam Akrilat terikut distilat

2. 95% mol N-Butil Akrilat terikut botom

Neraca massa disekitar Menara Distilasi

a. Neraca Massa AA

AA(9) = 0,9222 x AA(8)

= 0,9222 x 3,9415 kmol/jam

= 3,6347 kmol/jam

= 261,9297 kg/jam

AA(10) = AA(8) – AA(9)

= 3,9415 – 3,6347 kmol/jam

= 0,3068 kmol/jam

= 22,1076 kg/jam

b. Neraca Massa NBA

NBA(10) = 0,95 NBA(8)

= 0,95 x 61,9066 kmol/jam

= 58,8113 kmol/jam

= 7537,8788 kg/jam

NBA(9) = NBA(8) - NBA(10)

= 61,9066 - 58,8113 kmol/jam

= 3, 0953 kmol/jam

= 396,7305 kg/jam

MD

B-





71

Tabel 4. Neraca Massa Menara Distilasi MD

Output(kg/jam) Komponen Input (8)

kg/jam Distilat(9) Bottom(10)

A 164,9758 164,9758 -

B 19813,0609 19813,0609 -

AA 289,9825 267,4122 22,5703

NBA 7934,6093 396,7305 7537,8788

MEHQ 1,5220 - 1,5220

AS 13,4383 - 13,4383

20642,1793 7575,4094 Total

28217,5888 28217,5888

B-





72

NERACA MASSA KESELURUHAN

INPUT (kg/jam) KOMPONEN

Arus (1) Arus (2) Arus (3) Arus (4) Total Arus (7)

H2O 91,2658 48,2987 29,0800 168,6445

C4H9OH 4714,8968 4714,8968

C2H3COOH 4648,4295 4648,4295

C2H3COOC4H9

MEHQ 10,1467 10,1467

H2SO4 1424,9213 1424,9213

10964,4162

LAMPIRAN

NERACA PANAS

PRARANCANGAN PABRIK BUTIL AKRILAT


DENGAN KATALIS ASAM SULFAT

B-





73

1. NERACA PANAS REAKTOR

a. Menghitung Panas Reaksi Pada 298oK

Panas reaksi : (298 K)

DHf 0

asam akrilat = - 336,23 kJ/mol

DHf 0

n-butanol = - 274,6 kJ/mol

DHf 0

n-butil akrilat = - 395,05 kJ/mol

DHf 0

air = - 285,84 kJ/mol

(Carl L Yaws, 1999)

DHR 0

= DHf 0

produk - DHf 0

reaktan

= (- 395,05 - 285,84) - (- 336,23 - 274,6)

= - 70,06 kJ/mol

Harga DHR 0

negatif berarti reaksi esterifikasi ini bersifat eksotermis.

b. Neraca Panas Reaktor R-01

Reaktor bekerja secara isotermal pada suhu 388 K

Referensi : Entalpi cairan pada 298 K = 0

Menghitung enthalpi umpan ( ΔH1 )

Komponen m (kmol/jam)

kJ/kmol

ΔH ( kJ/jam )

Air 11,4484 -6779,4533 -77614,2169

Butanol 59,1930 -15120,6175 -895034,8903

Butil Akrilat 4,4562 -27141,5071 -120947,1698

Asam Akrilat 88,7895 -16526,3533 -1467366,9550

T1= 388 K T2= 388 K

DH1 DH2 ΔHR 298 K

ò298

388

dT Cp

B-





74

Asam Sulfat 2,6088 -13118,5985 -34223,9385

Hidroquinone 0,0188 -21826,5720 -411,4033

Total -2595598,5743

Menghitung entalpi produk reaktor R-01 ( ΔH2 )


kJ/kmol

ΔH ( kJ/jam )

Air 53,5873 6779,4533 363292,4985

Butanol 17,0542 15120,6175 257869,6658

Butil Akrilat 46,5950 27141,5071 1264658,705

Asam Akrilat 46,6507 16526,3533 770965,6526

Asam Sulfat 2,6088 13118,5985 34223,9385

Hidroquinone 0,0188 21826,5720 411,4033

Total 2691421,861

Panas reaksi

Butanol yang bereaksi sebesar 42,1388 kmol/jam

DHR0 = 42,1388 kmol/jam x 43,86 kJ/mol

= 1848209,376 kJ/jam

Panas yang hilang ke lingkungan : 13701,3858 kJ/jam

Panas yang ditambahkan : ΔH1 + ΔHRo + ΔH2 + Panas yang hilang

: 1957734,0489 kJ.jam

Keterangan Input (kJ/jam) Output (kJ/jam)

Panas yang dibawa umpan 2595598,5734

Panas yang dibawa produk 2691421,8610

Panas reaksi 1848209,3760

Panas yang hilang ke lingkungan 13701.3858

Panas yang ditambahkan koil 1957734,0489

Total 4553332,621 4553332,621

c. Neraca Panas Reaktor R-02

ò388

298

dT Cp

B-





75





kJ/kmol

ΔH ( kJ/jam )

Air 53,5873 -6779,4533 -363292,4953

Butanol 17,0542 -15120,6175 -257869,6658

Butil Akrilat 46,5950 -27141,5071 -1264658,705

Asam Akrilat 46,6507 -16526,3533 -770965,6526

Asam Sulfat 2,6088 -13118,5985 -34223,9385

Hidroquinone 0,0188 -21826,5720 -411,4033

Total -2691421,861



kJ/kmol

ΔH ( kJ/jam )

Air 64,7222 6779,4533 438780,8579

Butanol 5,9193 15120,6175 89503,4890

Butil Akrilat 57,7299 27141,5071 1566875,981

Asam Akrilat 35,5158 16526,3533 586946,9385

Asam Sulfat 2,6088 13118,5985 34223,9385

Hidroquinone 0,0188 21826,5720 411,4033

Total 2716742,453

Panas reaksi

Butanol yang bereaksi sebesar 11,1349 kmol/jam

DHR0 = 11,1349 kmol/jam x 43,86 kJ/mol

= 488375,5969 kJ/jam

Panas yang hilang ke lingkungan : 13701,3858 kJ/jam

T1= 388 K T2= 388 K

DH1 DH2 ΔHR 298 K

ò298

388

dT Cp

ò388

298

dT Cp

B-





76

Panas yang ditambahkan : ΔH1 + ΔHRo + ΔH2 + Panas yang hilang

: 527397.5738 kJ/jam



Panas yang dibawa produk 2716742,452

Panas reaksi 488375,5963

Panas yang hilang ke lingkungan 13701.3858

Panas yang ditambahkan koil 527397,5738

Total 3218819,435 3218819,435

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

a. Neraca Panas di Kondenser

Neraca Massa di Sekitar condenser

V = L + D

Dengan R =

D

L0 = 2,3587

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

Neraca Panas di sekitar condenser

V.HV + QC = L0h0 + D hD

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

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

V, Y1

QC

D, XD L0

B-





77

Dimana : R = 2.3587

D = 46,733 kmol/jam

b. Menentukan Kondisi Distilat

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

Kondisi Distilat : P = 0,17 atm

T = 343,5862 K

Komponen Po ki Xi Yi

Air 0,3136 1,8447 0,4616 0,8516

Butanol 0,1359 0,7998 0,0422 0,0337

Butil Akrilat 0,0397 0,2335 0,4829 0,1127

AsamAkrilat 0,0237 0,1394 0.0132 0,0018

Asam Sulfat 8,26E-6 4,86E-5 0 0

MEHQ 4,02E-5 0,0002 0 0

Total 1,0000 0,9999

c. Menentukan Kondisi Vapor

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


T = 363,7136 K

Komponen Po ki Yi Xi

Air 0,7076 4,1573 0,4616 0,1111

Butanol 0,3433 2,0199 0,0422 0,0209

Butil Akrilat 0,0984 0,5790 0,4829 0,8340

AsamAkrilat 0,0658 0,3874 0.0132 0,0340

Asam Sulfat 4,55E-5 0,0002 0 0

MEHQ 0,0001 0,0008 0 0

Total 1,0000 1,0000

d. Menentukan Entalpi Distilat

Suhu Distilat pada buble point, T = 343,5862 K

Referensi : Entalpi cairan pada T = 298 K

Komponen

ò5862,343

298

CpdT kj/kmol

Xi ΔH

B-





78

Air 3429,1555 0,4616 1583,0495

Butanol 7464,0505 0,0422 315,1437

Butil Akrilat 13424,7155 0,4829 6483,3371

Asam Akrilat 8169,4054 0.0132 107,7867

Asam Sulfat 6524,4951 0 0

MEHQ 10821,9457 0 0

Total 8489,3171

Entalpi distilat ( hD ) = 8489,3171 kJ/kmol

= 8,4893 MJ/kmol

e. Menentukan Entalpi Vapor

Suhu Vapor pada dew point, T = 363,7136 K

Referensi : Entalpi uap pada T = 298 K

Komponen

ò7136,363

298

CpdT kj/kmol

Yi ΔH

Air 1837,2082 0,4616 848,1363

Butanol 7962,9152 0,0422 336,2078

Butil Akrilat 19999,9816 0,4829 9658,7987

Asam Akrilat 6803,5161 0.0132 89,7652

Asam Sulfat 5697,3780 0 0

MEHQ 9592,3985 0 0

Total 10932,9082

f. Menentukan Panas Kondensasi

Komponen Hvap(kJ/mol) Yi Hvap(kJ/mol)

Air 40.8235 0.4616 18.85

Butanol 46.7024 0.0422 1.97

Butil Akrilat 44.0867 0.4829 21.29

Asam Akrilat 36.0898 0.0131 0.48

Asam Sulfat 42.0086 0 0.00

MEHQ 66.4860 0 0.00

Total 42.59

B-





79

HV = 10932,9082 kJ/kmol + 42,59 kJ/mol

= 52,53 MJ/kmol

g. Menentukan Beban Kondensor

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

= ( 3,3587 ) ( 8,4893-52.53 ) MJ/kmol 46,733 Kmol/jam

= -7076,7741 MJ/jam

h. Menentukan Entalpi Umpan

Suhu Umpan pada buble point, T = 348.5977 K


Komponen

ò5977,348

298

CpdT kj/kmol

Xi ΔH

Air 3805,5933 0,3565 1356,7874

Butanol 8306,8885 0,0326 270,8661

Butil Akrilat 14938,3862 0,3926 5864,8341

Asam Akrilat 9092,5687 0,2037 1852,9916

Asam Sulfat 7257,8789 0,0143 104,3010

MEHQ 12041,9997 0,0001 1,2503

Total 9451,0307

Entalpi umpan ( hF ) = 9451,0307 kJ/kmol

= 9,4510 MJ/kmol

i. Menentukan Kondisi Bottom

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

Kondisi Bottom : P = 0,17 atm

T = 343,5862 K

Komponen Po ki X Y

Air 1.5463 9.0963 4.27E-16 3.88E-15

Butanol 0.8269 4.8642 3.85E-12 1.87E-11

Butil Akrilat 0.2349 1.3822 0.0862 0.1191

Asam Akrilat 0.1761 1.0360 0.8502 0.8808

Asam Sulfat 0.0002 0.0014 0.0631 9.06E-05

MEHQ 0.0004 0.0027 0.0004 1.23E-06

B-





80

Total 1 1.000

j. Menentukan Entalpi Bottom

Suhu Bottom pada buble point, T = 385,8655 K


Komponen ò5977,348

298

CpdT kj/kmol

Xi ΔH

Air 6617.2908 4.27E-16 2.82E-12

Butanol 14742.1328 3.85E-12 5.68E-08

Butil Akrilat 26465.5781 0.0862 2281.5353

Asam Akrilat 16115.3924 0.8502 13701.7210

Asam Sulfat 12797.0984 0.0631 807.6333

MEHQ 21288.0043 0.0004 9.7068

Total 16790.8897

Entalpi Bottom = 16790,8897 kJ/kmol

= 16,7909 MJ/kmol

Neraca Panas di sekitar Menara Distilasi :

FhF + QC + QR = DhD + BhB

Dengan: F = 60,5121 kmol/jam

D = 46,7330 kmol/jam

B = 13,7807 kmol/jam

QC = -7076,7741 MJ/jam

hD = 8489,3171 kJ/kmol

hB = 16790,8897 kJ/kmol

hF = 9451,0307 kJ/kmol

Sehingga didapat QR = 7123994,335 kJ/jam

= 7123,9943 MJ/jam

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


B-





81


Panas yang dibawa destilat 396732,0034

Panas yang dibawa bottom 231390,125

Panas pada kondensor 7067774,0733

Panas pada reboiler 7123994,335

Total 7695896,201 7695896,201

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



V = L + D

Dengan R =

D

L0 = 1,2199

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




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

Dimana : R = 1,2199





T = 341,5673 K

Komponen Po ki X Y

Air 0.2873 1.6900 0.5170 0.8738

Butanol 0.1229 0.7232 0.0472 0.0342

Butil Akrilat 0.0359 0.2116 0.4327 0.0915

Asam Akrilat 0.0212 0.1248 0.0029 0.0004

Total 1,0000 1,0000


V, Y1

QC

D, XD L0

B-





82



T = 361,2732 K

Komponen Po ki Y X

Air 0.6439 3.7881 0.5170 0.1364

Butanol 0.3090 1.8179 0.0472 0.0260

Butil Akrilat 0.0887 0.5220 0.4327 0.8289

Asam Akrilat 0.0585 0.3446 0.0029 0.0085

Total 1,0000 1.0000




Komponen ò5673,341

298

CpdT kJ/kmol

Xi ΔH(kj)

Air 3277.5432 0.5170 1694.6279

Butanol 7125.8738 0.04728 336.9624

Butil Akrilat 12817.1839 0.4327 5546.1907

Asam Akrilat 7798.8983 0.0029 23.0492

Total 7600.8304


= 7,6008 MJ/kmol




Komponen ò5830,324

298

CpdT kJ/kmol

Yi ΔH(kj)

Air 767.192839 0.5170 396.6710

Butanol 3075.535519 0.0472 145.4333

Butil Akrilat 7804.278193 0.4327 3377.0300

Asam Akrilat 2607.979195 0.00295 7.7077

Total 3926.8422

B-





83



Air 40.9104 0.5170 21.1524

Butanol 46.8386 0.04728 2.2148

Butil Akrilat 44.1613 0.4327 19.1092

Asam Akrilat 36.1367 0.0029 0.1068

Total 42.5833

HV = 3926,8422 kJ/kmol + 42,5833 kJ/mol

= 46,5102 MJ/kmol


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

= ( 2,2199 ) ( 7,6008-46,5102 ) MJ/kmol 62,5888 Kmol/jam

= -5406,2050 MJ/jam


Suhu Umpan pada buble point, T = 343,5862 K


Komponen ò5862,343

298

CpdT kj/kmol

Yi ΔH(kj/kmol)

Air 3429.1555 0.4616 1583.0495

Butanol 7464.0505 0.0422 315.1437

Butil Akrilat 13424.7154 0.4829 6483.3371

Asam Akrilat 8169.4053 0.0131 107.7867

Total 8489.3171


= 8,4893 MJ/kmol




T = 377,9761 K

B-





84

Komponen Po Ki X Y

Air 1.1842 6.9659 5.19E-07 3.6E-06

Butanol 0.6139 3.6115 8.56E-06 3.0E-05

Butil Akrilat 0.1748 1.0282 0.9015 0.9270

Asam Akrilat 0.1260 0.7412 0.0985 0.0730

Total 1,0000 1,0000




Komponen ò9761,377

298

CpdT kJ/kmol

Xi ΔH(kJ/kmol)

Air 6019.2637 5.19E-07 0.0031

Butanol 13353.1453 8.56E-06 0.1143

Butil Akrilat 23982.8449 0.9015 21619.9917

Asam Akrilat 14604.8688 0.0985 1438.7776

Total 23058.8868


= 23,0589 MJ/kmol





B = 7,5107 kmol/jam

QC = -5406,2050 MJ/jam

hD = 7600,8304 kJ/kmol

hB = 23058,8868 kJ/kmol

hF = 8489,3171 kJ/kmol


= 5460,02436 MJ/jam

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



B-





85





Total 6055122,3651 6055122,3651

4. NERACA PANAS MENARA DISTILASI MD-06



V = L + D

Dengan R =

D

L0 = 2,0086

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




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

Dimana : R = 3,0086





T = 339,8096 K

Komponen Po Ki X Y

Air 0.2659 1.0638 0.9038 0.9615

Butanol 0.1125 0.4500 0.0810 0.03646

Butil Akrilat 0.0329 0.1319 0.0151 0.0019

Asam Akrilat 0.0192 0.0770 8.54E-06 6.58E-07

Total 1 0.9999




T = 343,7945 K

V, Y1

QC

D, XD L0

B-





86

Komponen Po Ki Y X

Air 0.3164 1.2657 0.9038 0.7140

Butanol 0.1373 0.5495 0.0810 0.1474

Butil Akrilat 0.0400 0.1603 0.0151 0.0943

Asam Akrilat 0.0239 0.0958 8.54E-06 8.91E-05

Total 1,0000 1,0000




Komponen ò8096,339

298

CpdT kJ/kmol

Xi ΔH(kj/kmol)

Air 3145.5562 0.9038 2843.0626

Butanol 6832.0738 0.0810 553.57098

Butil Akrilat 12289.2912 0.0151 185.95605

Asam Akrilat 7476.9758 8.54E-06 0.0638812

Total 1,0000 3582,6535


= 3,5826 MJ/kmol




Komponen ò5830,324

298

CpdT kJ/kmol

Yi ΔH(kj/kmol)

Air 767.192839 0,9038 639,4145

Butanol 3075.535519 0.0810 249,1962

Butil Akrilat 7804.278193 0.0151 118,0908

Asam Akrilat 2607.979195 8.54E-06 0,0222

Total 1,0000 1060,7248



Air 40.9858 0.9038 37.0444

Butanol 46.9566 0.0810 3.8046

B-





87

Butil Akrilat 44.2259 0.01513 0.6692

Asam Akrilat 36.1774 8.54E-06 0.0003

Total 41.5186

HV = 1060,7248 kJ/kmol + 41,5186 kJ/mol

= 42,5794 MJ/kmol


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

= ( 3,0085 ) ( 3,5826-42,5794) MJ/kmol 71,5938 Kmol/jam

= -8399,6746 MJ/jam




Komponen ò5163,350

298

CpdT kJ/kmol

Xi ΔH(kj/kmol)

Air 3949.7544 0.5170 2042.1895

Butanol 8630.8574 0.0472 408.1288

Butil Akrilat 15520.01433 0.4327 6715.7466

Asam Akrilat 9447.2931 0.0029 27.9209

Total 9193.986


= 9,0939 MJ/kmol




T = 387,4288 K

Komponen Po ki X Y

Air 1.6275 6.5102 0.00024 0.0015

Butanol 0.8752 3.5011 0.0022 0.0077

Butil Akrilat 0.2486 0.9947 0.9906 0.9854

B-





88

Asam Akrilat 0.1877 0.7511 0.0068 0.0051

Total 1 1




Komponen ò5163,350

298

CpdT kJ/kmol

Xi ΔH(kj/kmol)

Air 6736.0451 0.00024 1.6537

Butanol 15019.2266 0.0022 33.1828

Butil Akrilat 26960.4607 0.9906 26708.442

Asam Akrilat 16416.2907 0.0068 113.1547

Total 26856.434


= 26,8564 MJ/kmol





B = 53.5838 kmol/jam

QC = -8399,6746 MJ/jam

hD = 3582,6534 kJ/kmol

hB = 26856,4337 kJ/kmol

hF = 9193,9859 kJ/kmol


= 8944,3599 MJ/jam

Resume Neraca Panas Menara Distilasi MD-06





B-





89



Total 10095242,1974 10095242,1974

5. NERACA PANAS MENARA DISTILASI MD-07



V = L + D

Dengan R =

D

L0 = 1,0773

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




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

Dimana : R = 2,0773





T = 338,4448 K

Komponen Po ki Yi Xi

Air 0.2503 1.0013 0.9979 0.9991

Butanol 0.1049 0.4197 0.0020 0.0008

Butil Akrilat 0.0308 0.1233 0.0002 0.0000

Asam Akrilat 0.0179 0.0714 0.0000 0.0000

Total 1.0000 1.0000




T = 338,5021 K

Komponen Po ki Y X

V, Y1

QC

D, XD L0

B-





90

Air 0.2510 1.0039 0.9979 0.9940

Butanol 0.1052 0.4210 0.0020 0.0047

Butil Akrilat 0.0309 0.1237 0.0002 0.0012

Asam Akrilat 0.0179 0.0716 0.0000 0.0000

Total 1.0000 1.0000




Komponen ò4448,338

298

CpdT kJ/kmol

Xi ΔH(kj/kmol)

Air 3043.0771 0.9979 3036.5582

Butanol 6604.3448 0.0020 13.1286

Butil Akrilat 11880.0620 0.0002 1.8336

Asam Akrilat 7227.4309 0.0000 0.0000

Total 3051.5204


= 3,5826 MJ/kmol




Komponen ò5021,338

298

CpdT kJ/kmol

Yi ΔH(kj/kmol)

Air 1156.5833 0.9979 1154.1057

Butanol 4765.6741 0.0020 9.4735

Butil Akrilat 12048.2963 0.0002 1.8596

Asam Akrilat 4053.0975 0.0000 0.0000

Total 1165.4388



B-





91

Air 41.0442 0.9979 40.9563

Butanol 47.0478 0.0020 0.0935

Butil Akrilat 44.2759 0.0002 0.0068

Asam Akrilat 36.2089 0.0000 0.0000

Total 41.0567

HV = 1165,4388 kJ/kmol + 41,0567 kJ/mol

= 42,2221 MJ/kmol


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

= ( 2,0773 ) ( 3,0515-42,2221) MJ/kmol 58,3631 Kmol/jam

= -4749,0405 MJ/jam




Komponen ò8096,339

298

CpdT kJ/kmol

Xi ΔH(kj)

Air 3145.5572 0.9038 2843.0633

Butanol 6832.0758 0.0810 553.5711

Butil Akrilat 12289.2947 0.0151 185.9561

Asam Akrilat 7476.9779 0.0000 0.0639

Total 3582.6545


= 3,5826 MJ/kmol




T = 346,9806 K

B-





92

Komponen Po ki X Y

Air 0.3624 1.4496 0.4891 0.7090

Butanol 0.1605 0.6420 0.4297 0.2758

Butil Akrilat 0.0467 0.1867 0.0812 0.0152

Asam Akrilat 0.0284 0.1137 0.0000 0.0000

Total 1.0000 1.0000




Komponen ò9806,346

298

CpdT kJ/kmol

Xi ΔH(kj/kmol)

air (LK) 3684.1031 0.4891 1801.8257

butanol (HK) 8034.3798 0.4297 3452.1626

but. Met. 14449.0601 0.0812 1173.2454

as. Met. 8794.1344 0.0000 0.4066

as Sul 6427.6402


= 6,4276 MJ/kmol





B = 13,2307 kmol/jam

QC = -4749,0405 MJ/jam

hD = 3051,5204 kJ/kmol

hB = 6427,6402 kJ/kmol

hF = 3582,6545 kJ/kmol


= 4755,6830 MJ/jam

Resume Neraca Panas Menara Distilasi MD-06

B-





93







Total 5012179,1029 5012179,1029

6. NERACA PANAS EVAPORATOR EV-01

UMPAN HASIL ATAS HASIL BAWAH

KOMPONEN (kg/hr) (kmol/hr) (kg/hr) (kmol/hr) (kg/hr) (kmol/hr)

Butil Akrilat 258.04 1.82 232.24 1.64 25.80 0.18

Asam Akrilat 1541.32 17.92 1387.19 16.13 154.13 1.79

Asam Sulfat 130.37 1.33 0.00 0.00 130.37 1.33

MEHQ 1.19 0.01 0.00 0.00 1.19 0.01

Total 1930.93 21.08 1619.43 17.77 311.50 3.31

Hasil atas pada kondisi uap jenuh, ΣX=1,

Kondisi operasi T = 387,1491

P = 0,19 atm

Komponen Yi Ki xi = yi/Ki

Butil Akrilat 0.0921 1.296009959 0.071033073

Asam Akrilat 0.9079 0.97736595 0.92896671

Asam Sulfat 0.0000 0.001409214 0

MEHQ 0.0000 0.002592169 0

Total 1.0000 0.999999782

Suhu Umpan : T = 385,8655 K

ΔHV 385,8655 Butil Akrilat = 5,40 kJ/mol

ΔHV 385,8655 Asam Akrilat = 4,50 kJ/mol

Maka panas untuk menguapkan ( Q1 ) = 81478,6878kJ/jam

Panas Untuk menaikan Suhu :

KOMPONEN kmol/jam

ò1491,387

8655,385

CpdT kJ/kmol m ò1491,387

8655,385

CpdT

B-





94

Butil Akrilat 1.8172 97.49805631 177.1750

Asam Akrilat 17.9223 227.4650135 4076.7067

Asam Sulfat 1.3303 406.2571402 540.4610

MEHQ 0.0096 247.0172886 2.3743

Total 4796.7269

Panas untuk menaikan suhu ( Q2 ) = 4796,7269 kJ/jam

Panas total yang ditambahkan = Q1 + Q2

= 81478,6878 kJ/jam + 4796,7269 kJ/jam

= 86275,4048


Panas untuk Penguapan 81478,6878

Panas untuk menaikan suhu 4796,7269

Panas yang ditambahkan 86275,4048

Total 86275,4048 86275,4048

7. NERACA PANAS VAPORIZER V-01

a. Preheating

Memanaskan umpan, Tin = 347,6078 K

Tout = 350,5163 K

Komponen kmol/hr

ò5163,350

6078,347

CpdT kJ/kmol m ò5163,350

6078,347

CpdT

Air 68.26118872 218.5304204 14917.14627

Butanol 6.523762471 490.8387807 3202.115617

Butil Akrilat 79.650996 881.2563197 70192.9436

Asam Akrilat 0.591780112 537.464066 318.0605452

Total 155.0277273 88630.26603

B-





95

Panas untuk memenaskan umpan ( Q1) = 88630,26603 kJ/jam

b. Vaporizing

Panas untuk menguapkan, pada suhu = 364,0247 K

Komponen kmol/hr Hvap Q

Air 64.7221588 39.9202038 2583.721769

Butanol 5.91930124 45.2721323 267.9793888

Butil Akrilat 54.1663083 43.3063119 2345.743038

Asam Akrilat 0.36995633 35.6016121 13.17104168

Total 125.177725 5210615.238

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

Komponen kmol/hr Cpdt mCpdT

Air 3.539029908 1016.262791 3596.584411

Butanol 0.604461229 2302.378432 1391.698497

Butil Akrilat 25.48468774 4129.948496 105250.4478

Asam Akrilat 0.221823784 2518.183249 558.5929384

Total 29.85000266 110797.3236

Panas pada bagian Vaporizing = 5321412,5614 kJ/jam

Panas ditambahkan pada vaporizing = Q1 + Q2

=(88630,266+5321412,5614) kJ/jam

= 5410468,8495 kJ/jam


Panas untuk Penguapan 5321412,5614

Panas untuk menaikan suhu 88630,266

Panas yang ditambahkan 5410468,8495

Total 5410468,8495 5410468,8495

B-





96

REAKTOR

Kode : R-01 dan R-02

Tugas : Mereaksikan Asam Akrilat sebanyak

4733,95542 kg/jam dan n-Butanol sebanyak 24346,07145 kg/jam menjadi n-Butil Akrilat dengan katalisator

Asam Sulfat sebanyak 1424.92132 kg/jam

Jenis Alat : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)

Alasan Pemilihan : 1. Reaksi dijalankan dalam kondisi Isothermal sehingga suhu dan komposisi campuran yang harus selalu

sama dapat dipenuhi dengan pemakaian reactor RATB karena adanya pengadukan.

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

Kondisi Operasi : Isotermal pada suhu 80 0 C dan tekanan 1 atm

Reaksi :

CH2=CHCOOH + C4H9OH CH2CHCOOC4H9 + H2O

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

Konstanta Kesetimbangan Reaksi

Konstanta kesetimbangan reaksi pembentukan n-Butil Akrilat dari Asam Akrilat dan Butanol dapat di tentukan berdasarkan

persamaan berikut :

2

lnRT

rdt

kd DH=

∆G = - RT ln K (Smith, 1981)

dari penjabaran didapatkan:

úû

ùêë

é-

D=

122

1 11ln

TTR

Hr

K

K (Smith,

1981)

Tabel 1. Harga ∆Gº untuk Beberapa Komponen

Komponen ∆GO298 (kJ/mol)

N-Butanol -150,30

H2SO4

B-





97

Asam Akrilat

N-Butil Akrilat

Air

-223,00

-286,06

-228,59


∆GO total = ∆GO produk - ∆GO reaktan

= ((-286,06)+(-228,59) – ((-223,00)+(-150,30))

= -25,230 kJ/mol

∆GO298 = -RT ln K298

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

K298 = 26.459,14

ln (K353/K298) = (∆HO298/R) (1/353 – 1/298)

= (-70,129/8.314*10-3) (-0,00077838)

= 4,41021

K353 = 2,174 . 1006

Karena harga K yang besar maka reaksi pembentukan n-Butil Akrilat dapat

dianggap bersifat searah (irreversible).

Konstanta Kecepatan Reaksi

Nilai konstanta kecepatan berdasarkan US Patent no 3,875,212 diperoleh nilai k = 0.01254L/gmol menit

T = 800

C

P = 1 atm

Perbandingan umpan : Nbutanol / asam Akrilat = 5 (% mol)

Katalis (H2SO4) : 5 % (massa) x umpan reaktan masuk reactor

Menentukan Kondisi Operasi reaktor

1. Neraca Massa Overall di sekitar Reaktor R-01 dan R-02

Dari perhitungan neraca massa diperoleh :

B-





98

Input (kg/jam) Komponen

Arus (1) Arus (2) Arus (3) Arus (4) Arus (9)

Output (6) kg/jam

A 91,2658 48,2987 29,0800 528,7483 1762,4944

B - 4781,5684 - 19564,503 19963,7786

AA 4472,0257 - - - 261,9297 473,3955

NBA - - - - 396,7305 7974,4817

MEHQ - - - 10,1467 - 10,1467

AS - - 1424,9213 - - 1424,9213

4563,2915 4829,8671 1454,0013 10,1467 20751,9115 Total

31609,2182

31609,2182

P operasi = 1 atm

T operasi = 80 oC

2. Menghitung FA0, Fi, FV dan CA0

a.) Kecepatan umpan asam akrilat (FA0, kgmol/jam)

FA0 = 65,6915 kgmol/jam

FA0 = 0,0182 kgmol/detik

b.) Kecepatan umpan volumetrik (Fi, kg/jam)

Densitas (gr/cc atau kg/liter)

Komponen BM A B n

Tc

H2O 18,0152 0,3471 0,2740 0,2857 647,1

C4H9OH 74,1224 0,2689 0,2667 0,2457 562,9

C2H3COOH 72,0634 0,3465 0,2582 0,3070 615,0

C2H3COOC4H9 128,1706 0,2995 0,2584 0,3084 598,0

MEHQ 124,139 0,3630 0,2652 0,1345 758,0

H2SO4 98,0734 0,4217 0,1936 0,2857 925,0

Komponen ρ, kg/liter Fi / ρ xi xi / ρ

H2O 0,9755 714,9126 0,0221 0,0226

C4H9OH 0,7584 32100,1738 0,7702 1,0155

C2H3COOH 0,9819 4821,3310 0,1498 0,1525

å=i

iV

FF

rn

CTT

BA)1(

.--

=r

B-





99

C2H3COOC4H9 0,8368 474,1262 0,0126 0,0150

MEHQ 1,2294 8,2536 0,0003 0,0003

H2SO4 1,7645 807,5501 0,0451 0,0255

Fv = 38926,3473 liter/jam

ρ camp = 0,8120 kg/liter

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

CA0 = 0,00169 kgmol/liter

= 1,6876 gmol/liter

3. Menghitung Volume Reaktor

a.) Persamaan reaksi kimia

Dari US Patent no 3,875,212 diperoleh nilai k = 0,01254 L/gmol.menit

Reaksi yang terjadi :

CH2=CHCOOH + C4H9OH CH2CHCOOC4H9 + H2O

Sehingga persamaan reaksi kimia pembentukan n-butyl akrilat :

Dianggap reaksi elementer

BAA CCk)r( =-

Skema reaktor menghitung -rA :

CA0, FA0

CB0

-rA, τ , CA, V

CA, FA

Jika :

Maka

Dengan:

CA0 = konsentrasi asam akrilat mula-mula (mol/liter)

V

AAAVA F

FCCFF 0

000 . =¾®¾=

H2SO4

R

)1( AAoA XCC -=

AAoBoB XCCC -=

)).(1(. 000 AABAAA XCCXCkr --=-

B-





100

CB0 = konsentrasi n-butanol mula-mula (mol/liter)

FA0 = molar flowrate asam akrilat masuk (mol/detik)

FA = molar flowrate asam akrilat keluar (mol/detik)

V = volume reaktor (liter)

-rA = kecepatan reaksi (mol/liter.detik)

τ = waktu tinggal (detik)

CA = konsentrasi akhir asam akrilat (mol/liter)

CB = konsentrasi akhir n-butanol (mol/liter)

XA = konversi asam akrilat menjadi n-butyl akrilat

Kondisi operasi :

P operasi = 1 atm

T operasi = 80 oC

CA0 = 1,6876 gmol/liter

CB0 = 5 x CA0

k = 0,01254 L/gmol.menit

= 0,7524 L/gmoljam

XA = 0,9

Sehingga persamaan -rA menjadi :

)5()1()( 00 AAAAA xCxCkr --=-

)5()1()()( 20 AAAA xxCkr --=-

diperoleh :

-rA = 0,8785 mol/liter detik

b.) Neraca Massa RATB

Neraca massa asam akrilat di sekitar RATB :

V =

A

AA

r

FvXC

-..0

= 1,6876 gmol/liter x 0,9 x 38926,3473 liter/jam

0,8785 mol/liter detik

= 67295,77 liter

( )

( )A

AA

V

AAVAV

accreaksioutin

rXC

FV

VrCFCF

RRRR

-==

=---=--

.

0...

0

0

t

B-





101

τ = 1,73 jam

= 1 jam 44 menit

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

digunakan.

Optimasi Jumlah Reaktor

Tujuan : menentukan jumlah reaktor dan volum yang optimum.

Langkah-langkah :

1. Menentukan jumlah reaktor (N) dan konversi akhir yang diinginkan

2. Trial waktu tinggal (t)

3. Hitung xi sampai xN dengan persamaan (1)

4. Bila xN terhitung nilainya sama dengan xN diinginkan maka trial waktu tinggal (t) benar. Jika tidak, kembali trial waktu tinggal (t) dari

tahap no.2

5. Hitung volume tiap reaktor, Fv.V t=

6. Hitung volume total reaktor, V.NVt =

7. Hitung konstanta harga total reaktor, K.NH =

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

reaktor (six tenth factor)

Dengan algoritma di atas maka dapat disusun program optimasi reaktor.

Dari hasil optimasi didapat hasil sebagai berikut :

Tabel Hasil Perhitungan Optimasi Reaktor

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

JUMLAH VOL TIAP VOL TOTAL WAKTU HARGA

REAKTOR REAKTOR REAKTOR TINGGAL REAKTOR (BUAH)

(M3) (M3) (JAM) (RP*KONSTANTA)

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

1 67.29577 67.29577 1.73 15.33656

XA( 1 ) = .8999999

2 13.45246 26.90491 0.34624 12.93565

XA( 1 ) = .6865509

XA( 2 ) = .8999997

3 8.248267 24.74480 0.18374 13.26711

XA( 1 ) = .5417956

XA( 2 ) = .7867266

XA( 3 ) = .899999

4 5.00535 20.02142 0.12345 13.93440

XA( 1 ) = .4455003

XA( 2 ) = .6886155

XA( 3 ) = .8238915

XA( 4 ) = .8999977

5 3.60262 18.01310 0.09257 14.65462

XA( 1 ) = .3777865

B-





102

XA( 2 ) = .6089177

XA( 3 ) = .752629

XA( 4 ) = .8429034

XA( 5 ) = .89998

Konversi dan Jumlah Reaktor

Asumsi yang digunakan :

§ Reaksi berlangsung secara isotermal

§ Pengadukan berjalan sempurna, sehingga kondisi di dalam reaktor seragam

§ Sifat fisis cairan dalam reaktor tetap

§ Reaksi berjalan steady state

Reaksi :

A + B C + D

BAA CCk)r( =-

)xCC)(x1(Ck)r( A0A0BA0AA --=-

)5()1()( 00 AAAAA xCxCkr --=-

)5()1()()( 20 AAAA xxCkr --=-

k

B-





103

Neraca Massa Asam Akrilat (A) pada reaktor ke – i :

Fv.Ci-1 – Fv.Ci – (-rA)i.V = 0

)r(

CC

FvV

A

i1i

--

= -

)r(

CC

A

i1i

--

=t -

)5)(1(

)(2

0

10

ii

ii

xxCk

xxC

--

-= -

)5)(1(

)(

0

1

ii

ii

xxCk

xx

---

= -

12

0 )65( --=+- iiii xxxxCk t

Diperoleh,

ttttt

0

1002

00

2

)5)((4)16()16(

kC

xkCkCkCkCx i

i-+-+±+

=

Konversi optimum ditentukan dengan mencari konversi optimum pada single reaktor, di mana dipilih konversi sebesar 0,9 dengan waktu tinggal

1.73 jam.

Dengan algoritma di atas maka dapat disusun program optimasi reaktor. Dari hasil optimasi didapat hasil sebagai berikut :

i i+1

Fv.Ci-1 Fv.Ci

B-





104

Tabel Hasil Perhitungan Optimasi Reaktor

Atau dinyatakan dalam grafik :

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

JUMLAH VOL TIAP VOL TOTAL WAKTU HARGA

REAKTOR REAKTOR REAKTOR TINGGAL REAKTOR

(BUAH) (M3) (M3) (JAM) (RP*KONSTANTA)

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

1 67.30682 67.30682 1.73 15.33656

XA( 1 ) = .9

2 22.45246 44.90491 0.34624 12.93565

XA( 1 ) = .6865509

XA( 2 ) = .8999999

3 11.91493 35.74480 0.18374 13.26711

XA( 1 ) = .5417906

XA( 2 ) = .7867266

XA( 3 ) = .899999

4 8.00535 32.02142 0.12345 13.93440

XA( 1 ) = .4455003

XA( 2 ) = .6886155

XA( 3 ) = .8238915

XA( 4 ) = .8999977

5 6.00262 30.01310 0.09257 14.65462

XA( 1 ) = .3777865

XA( 2 ) = .6089177

XA( 3 ) = .752629

XA( 4 ) = .8429036

XA( 5 ) = .89998

B-





105

Hubungan Volum dan Jumlah Reaktor

0

20000

40000

60000

80000

0 1 2 3 4 5 6Jumlah Reaktor

Vo

lum

To

tal,

Lit

er

Gambar 1 Grafik Hubungan Jumlah Reaktor dan Volum Total Reaktor

Hubungan Jumlah Reaktor dan Waktu tinggal

0

0.5

1

1.5

2

0 1 2 3 4 5 6Jumlah Reaktor

Wak

tu t

ing

gal

, m

en

it

Gambar 2. Grafik Hubungan Jumlah Reaktor dan Waktu Tinggal

Hubunganan Jumlah Reaktor dan Faktor Harga

12

13

14

15

16

0 1 2 3 4 5 6

Jumlah Reaktor

Fa

kto

r h

arg

ar

Gambar 3. Grafik Hubungan Jumlah Reaktor dan Faktor Harga

Dari grafik didapat jumlah reaktor yang optimum adalah 2 (dua) pada konversi 90%.

Volume masing-masing reaktor adalah 22.45246 m3.= 45817.83 liter

Konversi reaktor pertama :

XA1 = 0.6865509 = 0.69

Konversi reaktor kedua :

B-





106

XA2 =0.8999999 = 0.90

Neraca Massa Reaktor

Umpan Reaktor R-01 dalam kg/jam

Tabel . Umpan Reaktor R-01

Komponen TP-01 TP-02 TP-03 TP-03 Recycle MD-01 Total

H2O 45.6 96.6 29.1 529.2 700.5

C4H9OH 4781.6 19564.5 24346.1

C2H3COOH 4472.0257 268.812 4733.9554

C2H3COOC4H9 396.7305 396.7305

MEHQ 10.1475 10.1475

H2SO4 1424.9213 1424.9213

Total 4517.6586 4878.1658 1454.0013 10.1475 20759.2275 31612.3363

Neraca Massa Reaktor Overall

Tabel . Neraca Massa Overall Reaktor



komponen BM Input(kmol) Reaksi (kmol) Output (kmol) Input(kg/hr) Reaksi (kg/hr) Output(kg/hr

H2O 18.0152 38.88440 45.10104 83.98543 700.51018 812.50419 1513.01437

C4H9OH 74.1224 328.45768 -45.10104 283.35664 24346.07145 -3342.99705 21003.07440

C2H3COOH 72.0634 65.69154 -45.10104 20.59050 4733.95542 -3250.13402 1483.82140

Input (Arus 5) Output (Arus 6)

Komponen BM kgmol/jam kg/jam kgmol/jam kg/jam

H2O 18.0152 38.88440 700.51018 98.00678 1765.61172

C4H9OH 74.1224 328.45768 24346.07145 269.33530 19963.77859

C2H3COOH 72.0634 65.69154 4733.95542 6.56915 473.39554

C2H3COOC4H9 128.1706 3.09533 396.73046 62.21771 7974.48166

MEHQ 124.139 0.08174 10.14749 0.08174 10.14749

H2SO4 98.0734 14.52913 1424.92132 14.52913 1424.92132

Jumlah 450.73982 31612.33632 450.73982 31612.33632

B-





107

C2H3COOC4H9 128.1706 3.09533 45.10104 48.19637 396.73046 5780.62688 6177.35734

MEHQ 124.139 0.08174 0.00000 0.08174 10.14749 0.00000 10.14749

H2SO4 98.0734 14.52913 0.00000 14.52913 1424.92132 0.00000 1424.92132

Total 450.73982 0.00000 450.73982 31612.33632 0.00000 31612.33632



komponen BM Input(kmol) Reaksi (kmol) Output Input(kg/hr) Reaksi (kg/hr) Output(kg/hr

H2O 18.0152 83.98543 14.02135 98.00678 1513.01437 252.59735 1765.611723

C4H9OH 74.1224 283.35664 -14.02135 269.33530 21003.07440 -1039.296 19963.77859

C2H3COOH 72.0634 20.59050 -14.02135 6.56915 1483.82140 -1010.426 473.3955417

C2H3COOC4H9 128.1706 48.19637 14.02135 62.21771 6177.35734 1797.1243 7974.481659

MEHQ 124.139 0.08174 0.00000 0.08174 10.14749 0.00000 10.14749033

H2SO4 98.0734 14.52913 0.00000 14.52913 1424.92132 0.00000 1424.921316

Total 450.73982 0.00000 450.73982 31612.33632 0.00000 31612.33632

NERACA PANAS REAKTOR

Tujun = Menentukan jumlah panas yang harus diambil pendingin sehingga reaktor beroperasi secara isotermal

Neraca Panas : panas masuk -panas keluar - panas reaksi + Q = 0

delHreaktan -delHproduk - delHreaksi standar + Q = 0

Suhu operasi = 80 C = 353,15 K dan P= 1 atm

B-





108

Panas Reaksi pada 25 C (Dari NIST.GOV)

DHf as.akrlt = -336.23 kJ/mol

DHf butanol = -274.6 kJ/mol

DHf n-but akr = -395.05 kJ/mol

DHf air = -285.84 kJ/mol

DHreaksi = DHf produk - DHf reaktan

= -70.06 kJ/mol

= -16.8144 kcal/mol

Harga DHr negatif berarti reaksi esterifikasi ini bersifat eksotermis

Sehingga dibutuhkan pendingin untuk menyerap panas

Menghitung Cp dengan menggunakan persamaan :

Cp = A + BT + CT2 + DT

3 (kJ/kmol K)

cp dalam J/mol.K, T dalam K, Tref = 25 °C=298 K

Komponen A B C D

H2O 92.0530 -0.0400 -2.110E-04 5.347E-07

C4H9OH 83.8770 0.5663 -1.721E-03 2.278E-06

C2H3COOH -18.2420 1.2106 -3.116E-03 3.141E-06

C2H3COOC4H9 101.2390 1.1519 -3.241E-03 3.946E-06

MEHQ 30.6130 1.2814 -2.728E-03 2.320E-06

H2SO4 26.0040 0.7034 -1.386E-03 5.347E-07

(Sumber : yaws (1999))

reaktan

80 C

reaktan

25 C

produk

80 C

produk

25 C

DHReaktan

D H Reaksi Standar

DHReaktan

DHProduk

B-





109

8. Menghitung Panas Reaksi standar Pada 298oK

Panas rekasi standar pada suhu 25 oC ( 298 K)

reaksi yang terjadi :

C4H9OH + C2H3COOH -----------> C2H3COOC4H9 + H2O

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

H2O = -285.84 Joule/gmol

C4H9OH = -274.60 Joule/gmol

C2H3COOH = -336.23 Joule/gmol

C2H3COOC4H9 = -395.05 Joule/gmol

MEHQ = 0 Joule/gmol

H2SO4 = 0 Joule/gmol

Panas rekasi standar pada suhu 298 K ( DHf 298 )

DHf298 = DHf produk - DHf reaktan

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

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

= -70.0600 J/gmol

= -70.0600 kJ/kgmol ( eksothermis )

9. Neraca Panas Reaktor R-01




komponen BM Input(kmol) Cpdt(80-25) ΔH1=mCpdt

H2O 18.0152 38.88439674 4061.261027 157919.6851

C4H9OH 74.1224 328.4576787 8881.894593 2917326.481

C2H3COOH 72.0634 65.69153574 8309.718587 545878.1756

C2H3COOC4H9 128.1706 3.095331242 14517.90117 44937.71305

MEHQ 124.139 0.081742968 12873.50795 1052.318751

T1= 353 K T2= 353 K

DH1 DH2 ΔHR 298 K

B-





110

H2SO4 98.0734 14.52913141 6825.067332 99162.30014

Total 3766276.6733


komponen BM Output(kmol) Cpdt(25-80) ΔH2=mCpdt

H2O 18.0152 83.985433 -4061.261027 -341086.7659

C4H9OH 74.1224 283.3566425 -8881.894593 -2516743.831

C2H3COOH 72.0634 20.59049949 -8309.718587 -171101.2563

C2H3COOC4H9 128.1706 48.1963675 -14517.90117 -699710.1

MEHQ 124.139 0.081742968 -12873.50795 -1052.318751

H2SO4 98.0734 14.52913141 -6825.067332 -99162.30014

Total -3828856.572

ΔH = ΔH Reaktan + ΔHReaksi + ΔH Produk

= -3222358.4987 kJ/jam

Panas yang harus ditambahkan = 3222358.499 kJ/jam

= 3054206.553 Btu/jam

10. Neraca Panas Reaktor R-02




komponen BM Input(kmol) Cpdt mCpdt

H2O 18.0152 83.985433 4061.261027 341086.7659

C4H9OH 74.1224 283.3566425 8881.894593 2516743.831

C2H3COOH 72.0634 20.59049949 8309.718587 171101.2563

C2H3COOC4H9 128.1706 48.1963675 14517.90117 699710.1

MEHQ 124.139 0.081742968 -12873.50795 -1052.318751

H2SO4 98.0734 14.52913141 6825.067332 99162.30014

Total 3826751.934


komponen BM Output(kmol) Cpdt mCpdt

T1= 353 K T2= 353 K

DH1 DH2 ΔHR 298 K

B-





111

H2O 18.0152 98.00677891 -4061.261027 -398031.1116

C4H9OH 74.1224 269.3352966 -8881.894593 -2392207.714

C2H3COOH 72.0634 6.569153574 -8309.718587 -54587.81756

C2H3COOC4H9 128.1706 62.21771341 -14517.90117 -903270.6142

MEHQ 124.139 0.081742968 -12873.50795 -1052.318751

H2SO4 98.0734 14.52913141 -6825.067332 -99162.30014

Total -3848311.876

H = ΔH Reaktan + ΔHReaksi + ΔH Produk

= -1003895.437 kJ/jam

Panas yang harus ditambahkan = -1003895.437 kJ/jam

= -951509.2819 Btu/jam

PERANCANGAN REAKTOR R-01

Dari data sebelumnya diketahui :

Volum cairan = 22908.915 Liter

Waktu Tinggal = 20.9574 menit

Konversi = 0.6865578

Neraca Massa :

komponen BM Input(kmol) Reaksi (kmol) Output (kmol) Input(kg/hr) Reaksi (kg/hr) Output(kg/hr

H2O 18.0152 38.88440 45.10104 83.98543 700.51018 812.50419 1513.01437

C4H9OH 74.1224 328.45768 -45.10104 283.35664 24346.07145 -3342.99705 21003.07440

C2H3COOH 72.0634 65.69154 -45.10104 20.59050 4733.95542 -3250.13402 1483.82140

C2H3COOC4H9 128.1706 3.09533 45.10104 48.19637 396.73046 5780.62688 6177.35734

MEHQ 124.139 0.08174 0.00000 0.08174 10.14749 0.00000 10.14749

H2SO4 98.0734 14.52913 0.00000 14.52913 1424.92132 0.00000 1424.92132

Total 450.73982 450.73982 31612.33632 0.00000 31612.33632

Menentukan & Cek Volum Reaktor

Flow Rate

Komponen Flow rate ρ Volum

H2O 700.51018 0.975493784 718.1083016

C4H9OH 24346.07145 0.758440486 32100.17383

C2H3COOH 4733.95542 0.836761382 5657.47359

C2H3COOC4H9 396.73046 0.981877282 404.0530012

MEHQ 10.14749 1.229373101 8.254199091

H2SO4 1424.92132 1.764498936 807.5501138

31612.33632 39695.61304

Volum = Flow rate*Waktu tinggal

Volum ops = 22965.28068 Liter

B-





112

22.96528068 m^3

811.0112333 ft^3

6066.785331 gallon

144.4472697 barrel

Over Desig 20%:

Volume R-01 = 27558.33681 Liter

27.55833681 m^3

973.2134799 ft^3

7280.142397 gallon

173.3367237 barrel

A. Menghitung Dimensi Utama Reaktor

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

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan head "torisperical dished head"

Alasan : 1. Pengeluaran mudah

2. Jenis head ini dapat digunakan hingga tekanan 200 psi

Volume cairan = 22965.28068 liter

= 811.0112333 ft^3

= 6066.785331 gallon

P Operasi = 1 atm

Diambil over design 20%, sehingga :

V design = 27558.33681 liter = 973.2134799 ft^3

= 7280.142397 gallon

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

P design = 1.2 atm = 17.64 psi

V head = 0.000049 IDs3

Dengan V = volume head, ft3

(Brownell, eq.5.11)

IDs = diameter tangki, ft

H = 2D (Vol. < 400 bbl)

Vreaktor = V silinder + 2 V head

= 1/4. π.IDs2. 2 IDs + 2 *0.000049 IDs

3

= 1.57 IDs3

+ 0.000098 IDs3

973.2134799 = 1.570098 IDs3

IDs = 8.5263 ft = 102.3155629 in = 2.5988 m

H = 17.0526 ft = 204.6311258 in = 5.1976 m

2.Menentukan tebal reaktor

Tebal dinding reaktor

B-





113

t = p*ri/(f*E-0.6*p) + c (Brownell, eq.13.1) dengan : p = tekanan

perancangan, psia

ri = jari-jari dalam reaktor, in

f = maximum allowable stress , psia

E = effisiensi pengelasan

c = corrosion allowance , in

Dipilih bahan konstruksi Stainless Steel SA 240 Grade316 karena tahan korosi H2SO4

Maka

P = 17.64 psia

f = 17900 psia

E = 0.8

ri = 51.68 inch

c = 0.12500 inch

Sehingga diperoleh :

t shell = 0.18871 inch = 0.479320259 cm

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

t shell = 0.25 inch = 0.635 cm

ODshell = IDs + 2.ts = 102.8155629 in =2.611515297 m

= 8.567963573 ft

Tebal alas dan head reaktor

untuk head jenis torisperical :

t = p*rc*W/((2*f*E)-(0.2*p)) + c (Brownell,eq.7.77)

dengan : W = stress-intensification factor for torispherical dished heads

rc = radius of crown,in

Asumsi :

OD head = ID shell + 2*tshell

= 102.8155629 in

Dipakai standar OD = 108 in (Brownell, p.90)

Dari tabel 5.7 Brownell untuk : OD = 108 in

t = 0.375 in

icr = 6.5 in

r = 102 in (Brownell, p.90 )

W = 1/4(3+((r/icr)^0.5)) (Brownell, eq. 7.76)

= 1.7403 in

B-





114

Sehingga t = 0.2343485 in

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

t head = 0.25 in

= 0.635 cm

3.Menentukan tinggi reaktor

Untuk tebal head 0,25 in maka standard straight flange (sf) = 1.5-3 in

Dipilih sf = 2 in

icr = 6.5 in

Dari gambar :

BC = r - icr = 95.5 in

AB = (IDs/2)-icr = 44.65778144 in

AC = (BC^2-AB^2)^0.5 = 84.41523889 in

b = r - AC = 17.58476 in

Tinggi head (OA) = t head+b+sf

= 19.83476 in = 0.50380 m

Tinggi reaktor total = H + 2*OA

= 244.300648 in = 20.35839 ft = 6.20524 m

Menghitung Dimensi Pengaduk dan Daya Pengaduk

1. Menentukan dimensi pengaduk

V cairan = 22965.28 liter

= 6066.79 galon

Fv = 38929.5437 liter/jam

B-





115

= 171.4203 galon/min

Menghitung viscositas cairan dalam reaktor / Arus(6) :

T operasi = 80 °C = 353.15 Kelvin

P operasi = 1.20 atm

Persamaan viskositas cairan :

Komponen A B C D

H2O -10.2058 1792.50 0.0177 -1.26E-05

C4H9OH -5.3970 1325.60 0.0062 -5.51E-06

C2H3COOH -15.9215 2440.00 0.0344 -2.77E-05

C2H3COOC4H9 -6.9308 1170.00 0.0135 -1.23E-05

MEHQ -16.2546 3320.80 0.0271 -1.72E-05

H2SO4 -18.7045 3496.62 0.0331 -1.70E-05

(Sumber: Carl. L. Yaws (1999))

Komponen

Arus(5),

kg/jam xi µ, cP xi / µ

H2O 1513.0144 0.0479 0.6415 0.0746

C4H9OH 21003.0744 0.6644 0.8758 0.7586

C2H3COOH 1483.8214 0.0469 0.7272 0.0645

C2H3COOC4H9 6177.3573 0.1954 0.6810 0.2870

MEHQ 10.1475 0.0003 1.7850 0.0002

H2SO4 1424.9213 0.0451 2.1309 0.0212

31612.3363 1.2061

µ campuran = 1 / Σ (xi/µ)

µ campuran = 0.8291 cP = 5.574E-04 lbm/ft.s

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

turbin yang dilengkapi dengan baffle.

Alasan pemilihan jenis impeller :

1. Range viskositas pengaduk jenis ini sesuai dengan viskositas bahan di reaktor (Rase, fig. 8.4)

2. Baffle dapat memperbaiki transfer panas di dalam reaktor

Jenis ; Turbin dengan 6 blade dan 4 baffle

Pertimbangan :

** Pengaduk jenis ini bisa digunakan untuk kapasitas > 2000 galon

(volume reaktor = 7280.142397 galon

** Untuk Nre>10000 sebaiknya digunakan baffle (4 baffle atau lebih)

(Perry, 7th ed.)

Dari Brown p.507, untuk turbin dengan 6 blade diperoleh persamaan ; Dt/Di = 3

2../)( TDTCTBALn +++=m

B-





116

Zi/Di = 0.75-1.30 Zi=Di=1.0

w/Dt = 0.1

L/Di = 0.25

dengan, Di = diameter pengaduk

Dt = diameter dalam reaktor

Zi = jarak pengaduk dari dasar reaktor

w = lebar baffle

L = panjang blade

sehingga : Dt = 8.5263 ft = 2.59882 m = 102.3156 in

Di = 2.8421 ft = 0.86627 m = 34.1052 in

Zi = 2.8421 ft = 0.86627 m = 34.1052 in

L = 0.7105 ft = 0.21657 m = 8.5263 in

w = 0.8526 ft = 0.25988 m = 10.2316 in

Tinggi cairan (z) dicari dengan persamaan ;

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

811.0112 ft^3 = 57.06772507 z + 1.75766E-05

z = 14.21138 ft = 4.33163 m =170.5365787 in

2.Menghitung daya pengaduk (P)

Persamaan kecepatan pengadukan :

WELH/2*Di = (3.14*Di*N/600)^2 (Rase, eq. 8.8)

dengan : WELH = water equivalent liquid height, ft

Di = diameter pengaduk, ft

N = kecepatan pengadukan, rpm

Densitas campuran dalam reaktor pada 80 C :

komponen xi(kg/j) densitas (g/cm^3) xi/ρi

H2O 0.04786 0.975493784 0.04906389

C4H9OH 0.66439 0.758440486 0.87600134

C2H3COOH 0.04694 0.836761382 0.0560949

C2H3COOC4H9 0.19541 0.981877282 0.19901642

MEHQ 0.00032 1.229373101 0.00026111

H2SO4 0.04507 1.764498936 0.02554541

Total 1.00000 1.20598

Densitas campuran = 829.19904 kg/m^3

= 51.76690 lb/ft^3

Densitas air pada 80 C = 60.81228 lb/ft^3

Specific gravity = 0.85126

B-





117

WELH = z x specific gravity = 12.09754147 ft

Jumlah turbin = WELH / D = 1.418850599 = 2

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

= 98.08359 rpm

= 1.63473 rps = 5885.015609 rpj

Bilangan Reynold ;

NRe = 1226424.17

Fig. 8.8 Rase, diperoleh harga Np = 5.5

Besarnya daya yang dibutuhkan untuk pengadukan ;

(Rase, fig.8.8)

dengan : P = daya, hp

dens = densitas, lb/ft^3

N = kecepatan putar, rpm

Di = diameter pengaduk, in

maka, P = 13.01081 hp

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

P = 15.3068315 = 16 hp

Jadi daya yang dibutuhkan untuk pengadukan sebesar 16 hp

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

V cairan = 22965.28 liter = 1401341.43 in3

V vessel = 27558.34 liter = 1681609.71 in3

Diamt Pengaduk = 34.11 in

Tinggi pengaduk = 8.53 in

Misal :

Tebal pengaduk = 1/4 in = 0.25 in

Dia. Shaft = 4 in

a. Volume daun pengaduk

V = 3 . P . L . T

V = 218.09 in3

karena digunakan 2 buah pengaduk, maka : V =

436.19 in3

mr.. 2

iRE

DNN =

533

12.

60.

4,62..10.52,3 ÷

øö

çèæ

÷øö

çèæ÷

øö

çèæ= - i

P

DNNP

r

B-





118

b. Volume shaft

Tinggi shaft = tinggi vessel - tinggi pengaduk dari dasar vessel

= 170.53 in

V = 1/4 π D2 t

V = 2141.81 in3

Dengan demikian,

V pengaduk = V daun pengaduk + V shaft

= 2577.99 in3

V vessel > V pengaduk + V cairan

1681609.71 > 1403919.42

V pengaduk + V cairan tidak melebihi V vessel.

Menentukan lubang pemasukan dan pengeluaran, dan manhole

1. Menentukan lubang pemasukan

Di opt = 3.9 × Q0.45

× ρ 0.13

Dengan

Q = debit aliran , ft3/s

ρ = densitas, lb/ft3

Di opt = diameter pipa optimum, in

Pipa pemasukan reaktan

- Umpan asam akrilat (fresh feed)

Kecepatan massa = 4359.8918 kg/jam = 9611.7544 lb/jam

Densitas(ρ) = 836.7614 kg/m3 = 52.24 lb/ft3

Debit ( Q ) = F/ ρ = 9611.7544 lb/jam

52.24 lb/ft3

= 184.0021 ft3/jam

= 0.0511 ft3/s

maka diameter pipa optimum

= 1.7109 in

dipakai diameter pipa standar

IPS = 2.0000 in

SN = 40

OD = 2.880 in

ID = 2.469 in

B-





119

- Umpan n-butanol (fresh feed)



Debit ( Q ) = F/ ρ = 10646.6120 lb/jam

47.3478 lb/ft3

= 224.8598 ft3/jam

= 0.0625 ft3/s


Di opt = 3.9 x 0.0330.45 x 65.170.13

= 1.8487 in


IPS = 2 in

SN = 40

OD = 2.880 in

ID = 2.469 in

- Umpan Asam sulfat (fresh feed)



Debit ( Q ) = F/ ρ = 3449.8796 lb/jam

110.1538 lb/ft3

= 31.3187 ft3/jam

= 0.0087 ft3/s


Di opt = 3.9 x 0.01950.45 x 59.450.13

= 0.8498 in


IPS = 1 in

SN = 40

OD = 1.050 in

ID = 0.824 in

- Umpan dari recycle

komponen massa Xi ρ ( gr/cc) Xi/ρ

C4H9OH 22152.1332 0.9436 0.7584 1.2442

B-





120

C2H3COOC4H9 1323.5294 0.0564 0.9819 0.0574

H2O 0.0000 0.0000 0.9755 0.0000

23475.6626 768.2974



Debit ( Q ) = F/ ρ = 51754.1062 lb/jam

47.9631 lb/ft3

= 1079.0393 ft3/jam

= 0.2997 ft3/s


Di opt = 3.9 x 0.05880.45

x 46.440.13

= 3.7507 in


IPS = 4 in

SN = 40

OD = 6.625 in

ID = 6.065 in

- Pipa keluaran

komponen massa Xi ρ ( gr/cc) Xi/ρ

H2O 1233.4725 0.0359 0.9755 0.0368

C4H9OH 22552.0187 0.6571 0.7584 0.8663

C2H3COOH 104.7399 0.0031 0.8368 0.0036

C2H3COOC4H9 8899.2606 0.2593 0.9819 0.2641

H2SO4 1533.5681 0.0447 1.7645 0.0253

34323.0598 835.9856



Debit ( Q ) = F/ ρ = 75668.1212 lb/jam

52.1888 lb/ft3

= 1449.8931 ft3/jam

= 0.4027 ft3/s


Di opt = 3.9 x 0.164960.45 x 520.13

= 4.3313 in


IPS = 5 in

SN = 40

B-





121

OD = 8.625 in

ID = 7.981 in

3. Man Hole

Dipilih Diameter Standart

D 24 inchi

t 0.25 inchi

]

3 2

1

6

4

7

1 Motor Pengaduk

2 Lubang Pemasukan Butanol

3 Lubang Pemasukan Asam Metakrilat

danAsam Sulfat

4 Lubang pemasukan air pendingin

5 Lubang Pengeluaran air pendingin

6 Man Hole

7 Koil pendingin

8 Bafle

9 Pengaduk

10 Penyangga Koil

11 Lubang Pengeluaran Hasil

B-





122

Menghitung tebal isolasi dinding Reaktor

Isolator yang digunakan asbestos dengan ε = 0.93

Suhu isolator bagian luar T3 = 45 oC = 113 oF = 573 R

Suhu udara luar Tu = 30 oC = 86 oF = 546 R

Suhu film tf = = = 99.5 oF = 559.5 R

Sifat fisis udara pada tf :

ρ = 0.0719 lb/ft3

cp = 0.2406 BTU/lbo

F

ω = 0.0467 lb/hr ft

k = 0.0152 BTU/ (hr ft2) (

oF/ft)

Asumsi : Sifat – sifat fisis udara tetap

Di sekeliling reaktor terjadi konveksi bebas

Koefisien panas radiasi (hr) :

=

= 1.127825956 BTU/ (hr ft2 ) oF/ft)

Untuk konveksi bebas digunakan pendekatan

23 uTT +

286113 +

( )a

a

TT

TT

hr-

÷÷ø

öççè

æ÷øöç

èæ-÷

øöç

èæ

=3

44

3100100173,0 e ( ) ( )

( )546573100

546100

57393.0173,044

-

÷øöç

èæ -x

B-





123

X = ψ L3 Δt (MC Adams, fig 7-7)

Hubungan persamaan dimensional (X) dan Koefisien panas konveksi (hc) udara pada tekanan atmosfer

X hc (BTU/ hr ft o

F )

109

- 1012

0,19 (td – ts)1/3

104

- 109

0,29 ((td – ts) / L)0,25

(MC Adams, p.7-5a,7-5b)

Δt = 27oF, ψ Fig 7-8 Mc Adam pada tf = 559,50R adalah : 1.20E+06

L = tinggi total reaktor

= 20.35838733 ft

X1 = ψ L13

Δt

= 1,2.106 x 8,79541783 x 27

= 2.73E+11

hc = 0,19 (td – ts)1/3

= 0,19 ( 27 )1/3 = 0.57 BTU/ (hr ft2) (oF/ft)

hc + hr = 1.697825956 BTU/ (hr ft2) (oF/ft)

Penentuan tebal isolasi dilakukan dengan cara coba – coba

Dinding reaktor

R1 = jari – jari dalam reaktor = 4.263148453 ft

R2 = jari – jari luar reaktor = 4.283981787 ft

R3 = jari – jari reaktor setelah diisolasi, ft

T1 = suhu dinding dalam reaktor = 239 oF

T3 = suhu dinding luar reactor = Tw = 113 oF

Tu = suhu udara luar = 86 oF

Tf = suhu film = 99.5 oF

B-





124

k1 = konduktivitas dinding rektor = 26 BTU/ (hr ft2) (oF/ft) (Kern tabel 2)

k2 = konduktivitas panas isolator = 0.111 BTU/ (hr ft2) (oF/ft) (Kern tabel 2)

Pada dinding reaktor berlaku persamaan :

Qloss =

Q1 loss =

Pada keadaan ajeg :

Trial R3 didapat = 4.85731374 ft

Tebal isolasi = = 0.573331953 ft

= 6.879983438 in

= 17.47515793 cm

Tebal IsolatorDiambil = 7 inchi

maka R3 = 4.86731512 ft

Trial Tw sehingga Qloss=Q1loss

Trial Tw = 101.6539151 oF = 38.69661949 C = 561.6539151 R

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

dt = 15.65391508

X1 = 1.59E+11

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

hr+hc = 1.568740609 BTU/ (hr ft2) (oF/ft)

kiri kanan kiri-kanan

111.3327098 111.3327902 -0.000080

32

2

3

1

1

2

1

)(1lnln

)(2

RhhkR

R

kR

RTTL

cr

w

+++

-p

)(2)( 3 TuTLRhh wcr -+ p

LlossQ

LQloss

pp 22

1

=

=

+++

-

32

2

3

1

1

2

1

)(1lnln

)(

RhrhckR

R

kR

RTT w )()( 3 TuTRhh wcr -+

LlossQ

LQloss

pp 22

1

=

B-





125

kiri kanan kiri-kanan

119.4155661 119.5263278 -0.110761671

Q yang hilang pada dinding reaktor = 15281.52138 Btu/jam

Menentukan Panas yang Hilang Pada Head

Q =

A= Luas Silinder Dengan R=R3

= 74.38897534 ft2

Q = 2x

= 3653.53006 Btu/jam

Total Panas Yang Hilang dari Isolator

Q loss = Qloss dari dinding + Qloss Dari Head

= 18935.05144 Btu/jam

PERANCANGAN REAKTOR R-02

1. Menentukan Volum Reaktor R-02.

Volume reaktor R-02, sama dengan reaktor R-01

2. Menghitung Dimensi Utama Reaktor R-02.

Dimensi utama R-02, sama dengan reaktor R-01

3. Menghitung Dimensi dan Daya Pengaduk

a. Menghitung Dimensi Pengaduk

Dimensi pengaduk reaktor R-02 sama dengan reaktor R-01.

b. Menghitung Daya Pengaduk (P)

perhitungan identik dengan R-01 dan diperoleh :

no Keterangan R-01 R-02

DESIGN REAKTOR

1 volume reaktor, ft3

973.2134799 973.2134799

2 diameter reaktor (D), ft 8.5263 8.5263

3 tinggi reaktor (H), ft 17.0526 17.0526

4 Tebal dinding reaktor, in 0.25 0.25

5 Tebal alas dan head reaktor, in 0.25 0.25

6 Tinggi head, in 19.83476 19.83476

7 Tinggi Total, ft 20.35839 20.35839

)()( TuTwAhh cr -+

)()( TuTwAhh cr -+

B-





126

AGIGATOR

1 Jenis AGIGATOR Turbin dengan 6 blade dan 4 baffle Turbin dengan 6 blade dan 4 baffle

2 diameter pengaduk, ft 8.5263 8.5263

3 jarak pengaduk dari dasar reaktor, ft 2.8421 2.8421

4 lebar baffle, ft 0.8526 0.8526

5 panjang blade, ft 0.7105 0.7105

6 Tinggi cairan, ft 14.21138 14.21138

7 Densitas campuran, lb/ft3 51.76690 52.43764

8 Densitas air pada 80O

C, lb/ft3 60.81228 60.81228

9 Specific gravity 0.85126 0.86229

10 WELH, ft 12.09754147 12.28169888

11 Jumlah turbin 2 2

12 Viskositas campuran, lb / ft s 0.00056 0.00055

13 Bilangan Reynold 1226424.17 1266728.57

14 daya MOTOR, hp 16 16

Documents

tugas akhir prarancangan pabrik n-butil akrilat dari asam akrilat dan