PRA RANCANGAN PABRIK PERKLOROETILEN DARI ETILEN DIKLORIDA DAN GAS KLOR KAPASITAS TON/TAHUN

Transkripsi

1 PRA RANCANGAN PABRIK PERKLOROETILEN DARI ETILEN DIKLORIDA DAN GAS KLOR KAPASITAS TON/TAHUN Disusun Oleh: Desi Ramadani ( ) PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BOSOWA MAKASSAR 2023

2 ii

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan pra rancangan pabrik ini, tugas ini disusun sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan program studi S1 pada Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Bosowa Makassar. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih atas segala bantuan baik berupa bimbingan, dorongan, serta semangat dari banyak pihak. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Dr. H. Nasrullah, S.T., M.T selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Bosowa Makassar. 2. Bapak Dr. Ir. A. Zulfikar, M.T selaku ketua jurusan Teknik Kimia Universitas Bosowa. 3. Bapak Dr. Ridwan, S.T., M.Si selaku dosen Pembimbing 1 4. Ibu Hermawati, S.Si., M.Eng. selaku dosen Pembimbing 2 5. Bapak M.Tang,S.T.,M.Pkim dan Bapak Al Gazali,ST.,MT selaku dosen Penguji. 6. Dosen jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Bosowa 7. Teristimewa, Orangtua tercinta dan keluarga besar, terkhusus Ayahanda terhebat Juhari dan Ibunda tersayang Atika, yang tak pernah lelah memberikan semangat, dukungan serta motivasi untuk menggapai gelar Sarjana. Kerja keras dan doa yang tak henti dipanjatkan agar penulis dimudahkan dalam setiap langkah dalam mengerjakan Prancangan pabrik ini. Semoga Allah SWT membalas ketulusan serta kebaikan hati Bapak dan Ibu. 8. Kakanda dan Ayunda di KBM-FT UNIBOS, HIMATEK-FT UNIBOS, HMI KOMISARIAT TEKNIK, HMI KORKOM UNIBOS, dan teman teman seperjuangan Argon 18 dan TEKNIK18 yang selalu memberikan semangat. iv

5 9. Sahabat seperjuangan, RM, Nur Rifkatul Hikmayani, S.T, Nurul Salama, S.T, Sari Andira Tahir, S.T, Evelyn Stacy Pabeo, S.T, Irfan Ramadhan, S.T dan Aryawira Sese Tritama, S.T. Berawal dari PROPERSTIK sampai diujung perjuangan menyandang gelar Sarjana Teknik kalian masih bersama penulis. Tanpa kalian, Prancangan yang hari ini pembaca lihat tidak akan ada, terima kasih telah membersamai suka dan duka selama menjadi mahasiswa. Kebaikan serta ketulusan hati kalian tidak bisa penulis lontarkan dengan kata-kata, serta terima kasih atas segala rasa dan karsa yang selalu membersamai di setiap proses. Enjoy for the new chapter of the journey, selamat datang di dunia yang sebenarnya, dimanapun kalian nantinya, semoga kalian sukses dan sehat selalu. Terima kasih, tanpa kalian penulis bukan siapa-siapa. 10. Kakanda Maulana Ishaq, S.T, Kakanda Mursid, dan Ayunda Humahera Yanti, S.T, yang selalu memotivasi, serta membimbing penulis dalam menyelesaikan Prancangan serta revisi-revisi, Ternyata revisi itu tidak serumit yang ada di pikiran apabila dibarengi dengan healing. 11. Sahabat saya, Bripda Yusman Nur Adyaksa, S.H, Agustina, S.Pd, Nur Ahmad Saputra, S.E,Resky Wahyu, S.M,Ifada kasih, dr.sitti Zhahirah Khairunnisah, S.Ked, dr.sri Sulfianti, S.Ked, dr.andi Fajrul Islam, S.Ked, Ria Risky Aprilia, S.IP, Putri Mangadi, S.Pd, Andi Nursyamsuriani A.Md Kes, Kezia Erary, S.T, Afik Piko, S.H, Dandrea Qustalani, S.T, yang memberikan semangat untuk menggapai gelar Sarjana. 12. Keluarga besar Ayahanda Zainuddin, Ibunda Wahida, adek Cica, adek Aulia, dan adek Upi, yang selalu memberikan penulis semangat dalam mengerjakan Prancangan Pabrik ini. 13. Muh. Zaid Yusuf, yang membersamai penulis dalam berproses, selalu memberikan penulis semangat serta mendoakan penulis untuk segera menyandang gelar Sarjana Teknik. 14. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu dalam membantu v

6 menyelesaikan Prancangan Pabrik ini. 15. Last but not least, I wanna thank me, for believing in me, for doing all these hard work, for having no days off, for never quitting, for always being me a giver and trying give more than I receive, for trying to do more right than wrong, for just being me at all times. Akhirnya dengan segala keterbatasan yang ada, penulis berharap pra rancangan pabrik ini dapat bermanfaat dan digunakan sebagaimana mestinya. Makassar, 28 Februari 2023 Penulis vi

7 DAFTAR ISI SAMPUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... Error! Bookmark not defined. SURAT PERNYATAAN... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... x INTISARI... xii BAB 1. PENDAHULUAN Latar Belakang Pendirian Pabrik Penentuan Kapasitas Pabrik Pemilihan Lokasi Pabrik Tinjauan Pustaka... 6 BAB II. URAIAN PROSES Tahap Persiapan Bahan Baku Tahap Reaksi Pembentukan Perkloroetilen Tahap Pemurnian Diagram Alir Kualitatif Diagram Alir Kuantitatif BAB III. SPESIFIKASI BAHAN Spesifikasi Bahan Baku Spesifikasi Bahan Bantu Spesifikasi Bahan Produk BAB IV. NERACA MASSA Neraca Massa Setiap Alat Neraca Massa Total BAB V. Neraca Panas BAB VI. SPESIFIKASI ALAT PROSES BAB VII. UTILITAS Unit Penyediaan Uap (Steam) vii

8 7.2 Spesifikasi Alat Utilitas Unit penyediaan bahan bakar BAB VIII. LAY OUT PABRIK DAN PERALATAN PROSES Tata Letak Pabrik Lokasi Pabrik Tata Letak Peralatan Pabrik BAB IX. STRUKTUR ORGANISASI PERUSAHAAN Organisasi Perusahaan Struktur Organisasi TUGAS DAN WEWENANG Pembagian Jam Kerja SISTEM KEPEGAWAIAN DAN SISTEM GAJI Fasilitas Karyawan BAB X. ANALISIS EKONOMI Dasar Perhitungan Penaksiran Harga Peralatan Penentuan Investasi Modal Total (TCI) Penentuan Biaya Total Produksi (TPC) General Expense Total Penjualan Perkiraan Laba Usaha Analisa Kelayakan BAB XI. KESIMPULAN BAB XII. DAFTAR PUSTAKA viii

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Letak Lokasi Pabrik... 6 Gambar 1.2 Rumus Molekul Etilen Diklorida... 7 Gambar 1.3 Rumus Molekul Klorin... 9 Gambar 1.4 Rumus Molekul Ferriclorida Gambar 1.5 Rumus Molekul Perkloroetilen Gambar 1.6 Rumus Molekul HCl Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Gambar 8.2 Peta Lokasi Pabrik Gambar 8.3 Tata Letak Peralatan Gambar 9.1 Struktur Organisasi Perusahaan ix

10 DAFTAR TABEL Tabel 1.2 Perbandingan Jenis-jenis Proses Acetaldehyde Tabel 4.1 Neraca Massa Tangki Pencampur (TP) Tabel 4.2 Neraca Massa Mix Point Gas Khlor Tabel 4.3 Neraca Massa Reaktor (R) Tabel 4.4 Neraca Massa Kondensor (CD-01) dan Knock Out Drum (KOD) Tabel 4.5 Neraca Massa Absorber (AB) Tabel 4.6 Neraca Massa Distilasi (D) Tabel 4.7 Neraca Massa Total Tabel 5.1 Neraca Panas Tangki Pencampur (TP) Tabel 5.2 Neraca Panas Vaporizer (VP) Tabel 5.3 Neraca Panas Mix Point Gas Umpan Reaktor (MP-02) Tabel 5.4 Neraca Panas Furnace (F) Tabel 5.5 Neraca Panas Reaktor (R) Tabel 5.6 Neraca Panas Cooler (C-01) Tabel 5.7 Neraca Panas Cooler (C-02) Tabel 5.8 Neraca Pana Partial Kondensor (CD-01) Tabel 5.9 Neraca Panas Knock Out Drum (KOD) Tabel 5.10 Neraca Panas Cooler (C-03) Tabel 5.11 Neraca Panas Absorber (AB) Tabel 5.12 Neraca Panas Mix Point Khlor (MP-01) Tabel 5.13 Neraca Panas Cooler (C-04) Tabel 5.14 Neraca Panas Distilasi (D) Tabel 5.15 Neraca Panas Cooler (C-05) Tabel 7.1 Kebutuhan Steam Untuk Pemanas Tabel 7.2 Spesifikasi Boiler Tabel 7.3 Spesifikasi Pompa Air Sungai Tabel 7.4 Spesifikasi Bak Air Penampungan Air Sungai Tabel 7.5 Spesifikasi Clarifier x

11 Tabel 7.6 Spesifikasi Sand Filter Tabel 7.7 Spesifikasi Bak Air Bersih Tabel 7.8 Spesifikasi Deminirilizer Water Tabel 7.9 Spesifikasi Bak Air Lunak Tabel 7.10 Spesifikasi Tangki Umpan Boiler Tabel 7.11 Spesifikasi Bak Air Pendingin Tabel 7.12 Spesifikasi Bak Air Sanitasi Tabel 7.13 Spesifikasi Cooling Tower Tabel 7.14 Perhitungan Spesifikasi Alat Pompa Water Treatment Tabel 7.15 Kebutuhan Tenaga Listrik untuk Unit Proses Tabel 7.16 Kebutuhan Tenaga Listrik untuk Unit Utilitas Tabel 7.17 Spesifikasi Power Generator Tabel 7.18 Spesifikasi Tangki Bahan Bakar Generator Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift Tabel 9.2 Perincian Gaji Karyawan xi

12 INTISARI Perkloroetilen atau C 2 Cl 4 dibuat dengan mereaksikan etilen diklorida (C 2 H 4 Cl 2 ) dengan gas klor (Cl 2 ) dengan menggunakan katalis Ferriclorida dimana kondisi operasi 425 C dan tekanan 1,2 atm. Reaksi tersebut berlangsung didalam reaktor fluidized bed. Reaksinya bersifat eksotermis dan digunakan air sebagai pendingin. Kapasitas produksi pabrik perkloroetilen dirancang ton/tahun membutuhkan bahan baku etilen dikhlorida 99% sebesar 7.450,00 ton/tahun dan gas klor sebesar ,99 ton/tahun. Utilitas berupa air ,6590 kg/jam, listrik sebesar 643,2790 kwatt. Pabrik ini direncanakan didirikan di Cilegon, Banten di atas tanah seluas m 2. Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) dengan system garis dan staff yang membutuhkan tenaga kerja sebanyak 124 orang. Pabrik ini beroperasi selama 330 hari efektif setiap tahum dan 24 jam/hari. Berdasarkan perhitungan evaluasi ekonomi untuk pendirian pabrik perkloroetilen dibutuhkan modal sebesar Rp Pabrik perkloroetilen ini membutuhkan Fixed Capital Invesment (FCI) Rp dan Working Capital (WC) Rp Analisis ekonomi pabrik perkloroetilen menunjukan nilai ROI sebelum pajak sebesar 50,93%, dan ROI setelah pajak 33,11%. Nilai POT sebelum pajak 1,64 tahun dan POT setelah pajak 2,32 tahun. BEP sebesar 42,95% kapasitas produksi dan SDP sebesar 29,19% kapasitas produksi. Berdasarkan data analisis ekonomi tersebut, maka pabrik perkloroetilen ini layak untuk dikaji lebih lanjut. Kata Kunci : Etilen Diklorida, Klor, Etilen Diklorida, Pra rancangan. xii

13 BAB 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik Perkloroetilen atau yang biasa disebut Tetrakloroetilena merupakan salah satu dari sekian banyak zat kimia yang banyak digunakan sebagai bahan baku industri kimia. Perkloroetilen memiliki rumus molekul yaitu C 2 Cl 4. Penggunaan utama dari produk perkloroetilen ini yaitu sebagai pelarut dalam industri dry cleaning, biasanya perkloroetilen ini digunakan sebagai penggosok logam, industri penghasil cairan pengering untuk tekstil atau industri produsen pelarut untuk sejumlah senyawa organik. Etilen diklorida sedikit larut dalam air tetapi larut dalam pelarut polar seperti ethanol dan benzene. Penggunaan lain perkloroetilen merupakan intermediet produk yang selanjutnya digunakan untuk memproduksi bahan kimia lainnya, antara lain untuk menghasilkan trikloroetilen acid dan fluorocarbon. Pertimbangan untuk mendirikan sebuah pabrik di dunia industri adalah untuk mendapatkan sebuah keuntungan yang optimal. Berdirinya pabrik ini, diharapkan dapat memanfaatkan sebuah potensi yang ada serta dukungan teknologi perkloroetilen dengan menggunakan bahan baku berupa etilen diklorida (C2H4Cl2) dan klorin (Cl 2 ) yang banyak tersedia di Indonesia. Etilen diklorida atau 1.2 dichloroethane dengan rumus molekul C2H4Cl2 adalah senyawa yang sangat beracun dengan kenampakan berupa cairan seperti minyak tapi tidak berwarna dan mempunyai aroma yang enak. Perkembangan sektor industri di Indonesia, khususnya industri kimia dari tahun ketahun telah mengalami peningkatan baik kualitas maupun kuantitas, sehingga kebutuhan akan bahan baku, bahan pembantu maupun tenaga kerja semakin meningkat Dilihat dari kebutuhan perkloroetilen pada saat ini yang semakin meningkat dari tahun ke tahun, beriringan dengan industri yang memakai produk perkloroetilen, maka dengan berdirinya pabrik ini diharapkan dapat memberi peluang perkembangan industri kimia lainnya. Oleh karena itu, pabrik perkloroetilen perlu didirikan di Indonesia dengan beberapa pertimbangan-pertimbangan sebagai 1

14 berikut : Dapat menghemat devisa negara, karena sampai saat ini kebutuhan perkloroetilen di Indonesia masih dipenuhi dengan impor. Dengan adanya pabrik perkloroetilen di dalam negeri maka impor perkloroetilen dapat dikurangi dan jika berlebih dapat di ekspor. Dapat memacu pertumbuhan serta pembangunan pabrik industri yang baru menggunakan bahan dasar perkloroetilen di Indonesia. Bahan baku yang berupa etilen diklorida yang mudah diperoleh di Indonesia. Berperan serta dalam menunjang usaha pemerintah dalam hal menciptakan lapangan kerja baru di bidang industri kimia. Produksi dari etilen diklorida dengan reaksi oksiklorinasi : C 2 H 4 Cl 2 + 3Cl 2 C 2 Cl 4 + 4HCl Penggunaan etilen sebagai bahan baku yang harganya lebih murah dan mudah didapat. Reaksi terjadi pada temperature tinggi sehingga memiliki reaksi yang cepat dengan konversi sekitar +-90% (Kirk and Othmer,1967). 1.2 Penentuan Kapasitas Pabrik Kapasitas produksi pabrik perkloroetilen akan ditentukan berdasarkan banyaknya kebutuhan dalam negeri. Berdasarkan data statistik dan Bahan Pusat Statistik dari tahun , dapat dilihat pada table berikut : Tabel 1.1 Data Impor Perkloroetilen di Indonesia Tahun Impor (Kg) Sumber : Badan Pusat Statistik,2022 2

15 Kebutuhan Berikut grafik data impor di Indonesia tahun , , , , ,00 y = 2E+06x - 5E+09 R² = 0, , Tahun Kapasitas bahan baku pabrik menggunakan metode pertumbuhan rata-rata per tahun, yaitu sebagai berikut: TAHUN Kebutuhan KENAIKAN (%) , , , ,11 P 0,02 n=5 I F = P (1 + i) n Keterangan : F : Perkiraan nilai impor pada tahun 2027 P : Nilai impor tahun 2021 i : kenaikan rata-rata impor setiap tahun dalam % n Sehingga: : jangka waktu pabrik berdiri ( ) = 5 tahun F = P (1 + i) n = ,25 ton (1 + 0, %) 5 = ton/tahun Apabila belum ada pabrik di dalam negeri, maka kapasitas produksi dapat diterapkan 1,5 kali dari peluang yang ada : 3

16 Kapasitas produksi = ton x 1,5 = ton/tahun = ton/tahun Sampai saat ini pabrik Perkloroetilen belum ada di Indonesia dan masih mengimpor untuk kebutuhan dalam negeri. Dengan perhitungan pertumbuhan rata-rata diatas dan mempertimbangkan beberapa aspek maka dipilih kapasitas pabrik ton/tahun agar dapat mencukupi kebutuhan dalam negeri. 1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik Untuk merancang sebuah pabrik hal yang penting untuk diperhatikan yaitu penentuan lokasi pabrik. Pemilihan lokasi pabrik merupakan salah satu hal yang dapat mempengaruhi keberhasilan, kelangsungan dan perkembangan dari sebuah pabrik. Pendirian pabrik perkloroetilen ini direncanakan di Cilegon, Banten. Dengan beberapa pertimbangan, sebagai berikut : Sumber bahan baku Bahan baku merupakan faktor yang sangat penting dalam penentuan lokasi sebuah pabrik. Perhatian utama yang harus diberikan untuk penyiapan bahan baku adalah kesiapan suplay dari sumber bahan baku secara continue serta peralatan penyimpanan. Dalam hal ini, pabrik perkloroetilen ini akan didirikan di Cilegon, Banten karena dekat dengan sumber bahan baku. Bahan baku etilen diklorida diperoleh dari PT. Sulfindo Adi Usaha, Jawa Barat dan bahan baku klorin diperoleh dari PT. Asahimas, Jawa Barat. Tersedianya bahan baku yang cukup besar diharapkan kebutuhan bahan baku bisa terpenuhi Pemasaran Dipilihnya Cilegon, Banten sebagai lokasi pabrik dengan adanya pertimbangan bahwasanya sebagian besar industri di pulau Jawa terutama di Jakarta dan Jawa Barat yang merupakan sasaran empuk pemasaran produk perkloroetilen sehingga memudahkan dalam pemasaran produk nantinya Utilitas Didaerah Cilegon, Banten terdapat PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) 4

17 Sularaya sehingga memudahkan untuk mendapatkan suplay listrik dari PLN. Fasilitas pendukung berupa air dan bahan bakar tersedia cukup memadai dikarenakan merupakan kawasan industri Transportasi Tersedianya sarana jalan raya memudahkan untuk pendistribusian produk ke konsumen ke berbagai daerah di Pulau Jawa dan sarana pelabuhan untuk pendistribusian diluar Pulau Jawa Tenaga Kerja Pada daerah Banten, khususnya Cilegon merupakan daerah yang kapasitas penduduknya cukup tinggi sehingga kebutuhan tenaga kerja ini dapat mudah dipenuhi Letak Pabrik Tata letak pabrik merupakan pengaturan atau penyusunan peralatan dan fasilitas pabrik lainnya, sedemikian sehingga pabrik bisa berfungsi dengan efektif, efesien, dan aman. Tujuan yang akan dicapai, yaitu : Memberikan efisien yang tinggi Memudahkan pemasangan, pemeliharaan, dan perbaikan Memberikan semangat kerja untuk karyawan Memberikan jaminan keselamatan kerja Menekan biaya produksi serendah mungkin dengan hasil semaksimal mungkin. Untuk memudahkan mendapatkan kondisi seperi ini, maka adapun halhal yang perlu di perhatikan, sebagai berikut : Tata letak alat proses diatur sedemikian rupa sehingga memudahkan penyusunan. Bahan baku, tenaga kerja, dan transportasi ditangani seefektif dan seefisien mungkin. Fasilitas untuk karyawan seperti koperasi, kantin, sarana olahraga, poliklinik dan sebagainya diletakan secara strategis dan tidak mengganggu jalannya proses. 5

18 Jarak antar unit satu dengan yang lainnya diatur sedemikian rupa sehingga memudahkan aktivitas saat bekerja dilapangan dan memudahkan proses pengalian, perbaikan, dan tidak mengganggu lalu lintas pekerja. Pengontrolan terhadap jalannya alat-alat proses dilakukan secara rutin pada ruang control tersendiri. Persediaan lahan tanah untuk perluasan dan pengembangan pabrik. Kawasan industri Cilegon, merupakan lokasi yang sangat mendukung untuk pendirian pabrik Perkloroetilen dikarenakan lokasinya sangat strategis. Kawasan industri ini adalah lokasi yang sangat memadai mulai dari sarana dan prasarana dan merupakan bagian dari otonomi daerah yang telah mendapatkan dukungan dari pemerintah dan sudah ada beberapa industri yang beroperasi di kawasan tersebut. Gambar 1.1 Letak Lokasi Pabrik Power dan Persediaan Bahan Bakar Power dari steam sangat dibutuhkan sehingga besarnya sebuah industri, dan bahan bakar umumnya digunakan untuk penyediaan utilitas. Biaya power lokal dapat menolong menentukan di mana power itu harus diangun atau dihasilkan sendiri. 1.4 Tinjauan Pustaka Bahan Baku Bahan baku adalah bahan yang harus ada dalam sebuah industri, karena bahan baku akan diolah menjadi suatu pabrik dan produk tersebut akan dijualkembali. Adapun bahan baku yang digunakan dalam pabrik ini adalah : 6

19 1. Etilen Diklorida (1,2 Dikloroetana) Etilen diklorida atau 1.2 dichloroethane dengan rumus molekul C 2 H 4 Cl 2 adalah senyawa yang sangat beracun dengan kenampakan berupa cairan seperti minyak tapi tidak berwarna dan mempunyai aroma yang enak. Etilen diklorida sedikit larut dalam air tetapi larut dalam pelarut polar seperti ethanol dan benzene. (Kirk &Othmer, vol 6, 1993). Etilen diklorida (C 2 H 4 Cl 2 ) merupakan salah satu bahan kimia produk industri yang digunakan sebagai bahan baku untuk memproduksi monomer vinil klorida yang merupakan bahan baku utama pembuatan polivinil klorida. Etilen diklorida juga bahan baku etilene diamina, perkloretilen, karbon tetra klor- ida dan trikloroetilen. Etilen diklorida juga digunakan sebagai zat antara (interme-diete) dalam proses pembuatan berbagai zat-zat organik disamping itu juga digunakan sebagai zat pelarut/solven pada industri anti-knocking agent, minyak dan lilin. Serta sebagai bahan baku ethylene diamina, perchlor ethylene, carbon tetra chlorida dan trichloro ethylene. Gambar 1.2 Rumus Molekul Etilen Diklorida Sumber: roboguru.ruangguru.com 2. Klorin Klorin adalah bahan kimia yang biasanya digunakan sebagai pembunuh kuman. Zat klorin akan bereaksi dengan airmembentuk asam hipoklorus yang diketahui dapat merusak sel-sel dalamtubuh. Klorin berwujud gas berwarna kuning kehijauan dengan bau cukup menyengat. Penggunaan klorin dalam pangan bukan hal yang asing. Klorin sekarang bukan hanya digunakan untuk bahan pakaian dan kertas saja, tetapi telah digunakan sebagai bahan pemutih atau pengkilat beras, agar beras yang berstandar medium menjadi beras 7

20 berkualitas super (Darniadi dalam Wongkar, 2014). Klor (berasal dari bahasa Yunani Chloros, yang berarti hijau pucat ), adalah unsur kimia dengan nomor atom 17 dan simbol Cl termasuk dalam golongan halogen. Klorin merupakan unsur kedua dari keluarga halogen, terletak padahalogen VII A periode III. Sifat kimia klorin sangat ditentukan oleh konfigurasi elektron pada kulit terluarnya. Keadaan ini membuatnya tidak stabil dan sangatreaktif. Hal ini disebabkan karena struktuk electron gas mulia. Disamping itu, klorin juga bersifat sebagai oksidator. Seperti halnya oksigen, klorin juga membantu reaksi pembakaran dengan mengahasilkan panas cahaya. Dalam air laut maupaun sungai, klorin akan terhidrolisa membentuk asam hipoklorit (HClO) yang merupakan suatu oksidator. Klorin tidak terbakar di udara, melainkan bereaksi secara kimia. Klorin ialah unsur yang sangat aktif hampir dengan setiap unsur dapat langsungbersenyawa dan reaksinya besar sekali. Gas klor yang mudah dikenal karena baunya yang khas itu, bersifat merangsang (iritasi terhadap selaput lendir pada mata/conjunctiva). Selaput lender hidung, selaput lender tenggorok, tali suaradan paru-paru. Menurut World HealthOrganization (WHO) nilai ambang batasresidu klorin dalam air adalah 0,5 ppm (Suryaningrum, dkk, 2007). Gambar 1.3 Rumus Molekul Klorin Sumber: roboguru.ruangguru.com Bahan Bantu Bahan pembantu adalah bahan yang dipakai dalam proses produksi, tetapi tidak dapat diidentifikasikan dengan barang jadi yang dihasilkan. Bahan pembantu yang dipakai pada proses peroduksi adalah asam sulfat yang berperan sebagai katalis. 8

21 1. Ferri Chlorida Besi(III) klorida, atau ferri klorida, adalah suatu senyawa kimia yang merupakan komoditas skala industri, dengan rumus kimia FeCl 3. Senyawa ini umum digunakan dalam pengolahan limbah, produksi air minum maupun sebagai katalis,baik di industri maupun di laboratorium. Warna dari kristal besi (III) klorida tergantung pada sudut pandangnya, dari cahaya pantulan ia berwarna hijau tua, tetapi dari cahaya pancaran ia berwarna ungu-merah. Besi (III) klorida bersifat deliquescent, berbuih di udara lembap, karena munculnya HCl, yang terhidrasi membentuk kabut. Bila dilarutkan dalam air, besi (III) klorida mengalami hidrolisis yang merupakan reaksi eksotermis (menghasilkan panas). Hidrolisis ini menghasilkan larutan yang co*klat, asam,dan korosif, yang digunakan sebagai koagulan pada pengolahan limbah dan produksi air minum. Larutan ini juga digunakan sebagai pengetsa untuk logam berbasis-tembaga pada papan sirkuit cetak (PCB). Anhidrat dari besi(iii) klorida adalah asam Lewis yang cukup kuat, dan digunakan sebagai katalis dalam sintesis organik. Gambar 1.4 Rumus Molekul Ferri Chlorida Sumber: roboguru.ruangguru.com Produk Pengertian produk secara umum adalah segala sesuatu yang mampu dihasilkan dari proses produksi berupa barang ataupun jasa yang nantinyabisa diperjualbelikan di pasar. 1. Perkloroetilen Perkloroetilen yang memiliki rumus molekul C 2 Cl 4, berat molekulnya 165,83 sering juga disebut tetrakloroetilen, dalam dunia industri kimia secara luas dikenal dengan nama PER. Perkloroetilen adalah zat yang dalam bentuk 9

22 cairan tidak berwarna, baunya seperti eter, tahan terhadap hidrolisis, larut dalam alkohol, eter dan minyak dalan berbagai proporsi, serta tidak larut dalam air. Dihasilkan pertama kali oleh Faraday pada tahun 1821, melalui pembusukan karekan disebabkan adanya pemanasan heksakloroetan. Produksi dasar dari industri asetilen dimulai sejak dasawarsa pertama abad ini. Pada tahun 1950-an, perkloroetilen menjadi dry-cleaning solvent. Pada tahun 1887 Combes membuat perkloroetilen dengan memanaskan chloral dan anhydrous alumunium chloride. Kemudian pada awal tahun 1925 ditemukan kegunaan perkloroetilen sebagai penggosok logam dan cairan pengering untuk tekstil. Sejak itu perkloroetilen mulai diproduksi secara komersial. Perkloroetilen merupakan salah satu senyawa organik yang sangat luas penggunaannya, antara lain : - Sebagai bahan penggosok logam (metal degreasing) - Sebagai cairan pengeringan (dry cleaning liquid) untuk semua jenistekstil, baik alam maupun sintetis - Sebagai pelarut untuk asam benzoat, asam amoniak, asam cinnamic,asam trikloroasetat, karet, cat, tinta dan sabun - Sebagai bahan untuk mengekstraksi sulfur dari butiran-butiran oksida yang dipakai dalam purifikasi Perkloroetilen dapat diproduksi dengan menggunakan bahan baku asetilen, etilen, propilen, diklorid propane, klorid dan HCl, tergantung pada proses yang akan digunakan. Sebagai contoh, proses yang dilakukan oleh Pittsburgh, sebuah pabrik yang berlokasi di Barberton, Ohio, dengan menggunakan bahan baku propane, dan propilen diklorida, sedangkan du poat di New York menggunakan bahan baku asetilen,(kirk and Othmer, 1967). Dari beberapa proses maka pada prarancangan pabrik ini akan menggunakan proses dari bahan baku etilen diklorida karena : - Harga bahan baku lebih murah 10

23 - Dalam proses produksinya tidak menggunakan pelarut - Bahan baku dapat terkonversi sampai 90% - Tekanan prosesnya rendah Reaksi yang terjadi : C 2 H 4 Cl 2 + 3Cl 2 C 2 Cl 4 + 4HCl Gambar 1.5 Rumus Molekul Perkloroetilen Sumber: roboguru.ruangguru.com 2. Hidrogen Klorida Asam klorida adalah larutan akuatik dari gas hidrogen klorida (HCl). HCl adalah asam kuat, dan merupakan komponen utama dalam asam lambung.senyawa ini juga digunakan secara luas dalam industri. Asam klorida harus ditangani dengan wewenang keselamatan yang tepat karena merupakan cairan yang sangat korosif. Asam klorida adalah asam anorganik kuat yang digunakan dalam berbagai proses industri seperti pengolahan logam. Asam klorida dikenal oleh alkemiawan Eropa sebagai roh garam atau acidum salis (asam garam). Kedua nama tersebut masih digunakan terutama dalam bahasa lain: Salzsäure, Belanda: Zoutzuur, Swedia: Saltsyra, dan Polandia: kwas solny. Gas HCl disebut udara asam laut. Nama sebelumnya (pra-sistematis) adalah asam muriatat(bahasa Inggris: muriatic acid) (muriatic berarti "yang berkaitan dengan air garam atau garam", dan dari situ muriat berarti hidroklorida), dan nama ini masih kadang-kadang digunakan. Nama "asam klorida" diciptakan oleh kimiawan Perancis Joseph Louis Gay- Lussac pada tahun Asam klorida pernah menjadi zat yang sangat penting dan sering digunakandalam awal sejarahnya. Ia ditemukan oleh alkimiawan Persia Abu Musa Jabir bin Hayyan sekitar tahun

24 Senyawa ini digunakan sepanjang abad pertengahanoleh alkimiawan dalam pencariannya mencari batu filsuf, dan kemudian digunakan juga oleh ilmuwan Eropa termasuk Glauber, Priestley, and Davy dalam rangka membangun pengetahuan kimia modern. Sejak Revolusi Industri, senyawa ini menjadi sangat penting dan digunakan untuk berbagai tujuan, meliputi sebagai pereaksi dalam produksi massal senyawa kimia organik seperti vinil klorida untuk plastik PVC dan MDI/TDI ntuk Poliuretana. Kegunaan kecil lainnya meliputi penggunaan dalam pembersih rumah, produksi gelatin, aditif makanan, dan pengolahan kulit. Sekitar 20 juta ton gas HCl diproduksi setiap tahun. pada abad ke-20 proses Leblanc digantikandengan proses Slovay yang tidak menghasilkan asam klorida sebagai produk sampingan. Gambar 1.6 Rumus Molekul HCl Sumber: roboguru.ruangguru.com Pemilihan Proses Dasar Reaksi Reaksi pembentukan perkloroetilen merupakan reaksi klorinasi fase uap menggunakan reaktor fixed bed dengan bantuan katalis. Katalis yang digunakan adalah ferriklorida. Pada proses ini dapat menghasilkan perkloroetilene dengan kemurnian 99 %. Pembuatan perkloroetilen dari etilen diklorida dengan proses klorinasi fase uap berjalan pada suhu C dan tekanan 1-2 atm. C 2 H 4 Cl 2 + 3Cl 2 C 2 Cl 4 + 4HCl Mekanisme Reaksi Reaksi yang terjadi antara gas etilen diklorida dan gas chlorine dengan adanya katalisator FeCl 3 adalah reaksi ionik dengan mekanisme sebagai berikut : FeCl 3 + Cl 2 FeCl 4- + Cl - 12

25 C 2 H 4 Cl 2 + Cl - C 2 Cl 4 + H + H FeCl 4 FeCl3 + HCl Secara komersial perkloroetilen dapat diproduksi dengan proses sebagai berikut : 1. Proses klorinasi Acetylene Reaksi yang terjadi selama proses klorinasi asetilen terbagi dalam 4 tahapan reaksi, yaitu : C 2 H 2 + 2Cl 2 C 2 H 2 Cl 4 H 298 K = -379,45 Kkal/Kmol C 2 H 2 Cl 4 C 2 HCl 3 + HCl H 298 K = 50,8 Kkal/Kmol C 2 HCl 3 + Cl 2 C 2 HCl 5 H 298 K = 132,64 Kkal/Kmol C 2 HCl 5 C 2 Cl 4 + HCl H 298 K = 37,83 Kkal/Kmol Klorin dan asetilen di reaksikan, menghasilkan tetrakloroetana (C 2 H 2 Cl 3 ) dialirkan secara countercurrent dengan suspense milk of lime (10%) dalam packed tower yang dipanaskan. HCl diperoleh sebagai produk samping dan trikloroetilen diperoleh sebagai produk utama. (Austin, 1977). Trikloroetilen diklorinasi dimenara klorinasi ( C) dengan katalis lewis-acid (0,1 1 wt% FeCl 3 ) menghasilkan pentakloroetan. Perkloroetilen diperoleh dari katalis pemecah panas ( C, karbon aktif). Yield overall (berdasarkan asetilen) 90-94%. Karena harga bahan baku yang mahal dan melalui 4 tahapan reaksi, menyebabkan lamanya waktu produksi sehingga biaya produksinya besar. Proses ini sudah lama tidak digunakan lagi. 2. Proses klorinasi etilen diklorida Pada proses ini, etilen diklorida (C 2 H 4 Cl 2 ) dan Klorin (Cl 2 ) cair diuapkan secara terpisah terlebih dahulu, kemudian keduanya dimasukan kedalam reaktor fixed bed multitubular yang berisi katalis feri klorida. Pada proses ini, tinggi suhu mencapai C, dengan tekanan 1-2 atm. Reaksi yang terjadi sebagai berikut : C 2 H 4 Cl 2 + 3Cl 2 C 2 Cl 4 + 4HCl H 298 K =-251,63 Kkal/Kmol 13

26 Produk dari hasil reaksi klorinasi dialirkan kedalam absorber untuk penyerapan perkloroetilen dan terpisah dari HCl. Lalu, terpisah pada proses destilasi. Keuntungan proses klorinasi etilen diklorida yaitu pembetukan produk samping sedikit, dioperasikan pada tekanan rendah, bahan bakunya banyak tersedia di Indonesia sehinggan kontinuitas terjaga, dan proses ini merupakan proses yang sekarang banyak digunakan dalam industri untuk memproduksi perkloroetilen. 3. Oksi klorinasi (Oxychlorination) Etilen diklorida, HCl, dan Oksigen dimasukan kedalam reaktor fluidized bed dengan katalis ferriclorida. Reaksi terjadi pada suhu C dan tekanan 7-20 atm. Dari reaktor kemudian dimasukan kedalam separator untuk untu memisahkan fraksi berat dan fraksi ringan. Fraksi ringan keluar dari bagian atas separator dan masuk ke dalam kolom scrubber yang berfungsi yang menetralisir gas-gas yang bersifat asam, terutama HCl yang akan keluar ke udara bebas (Stack Gas). Pada bagian bawah kolom separator keluar fraksi berat yang kemudian dimasukan kedalam kolom destilasi untuk memurnikan produk. Dibagian atas kolom destilasi akan keluar produk samping trikkloroetilen dan pada bagian bawah kolom destilasi akan keluar produk saping tetrakloroetilen beserta sedikit air (H 2 O). Reaksi yang terjadi pada proses ini, sebagai berikut : C 2 H 4 Cl 2 + Cl 2 + O 2 C 2 Cl 4 + 2H 2 O H 298 K = -366,03 Kkal/Kmol 4C 2 H 4 Cl 2 + 2Cl 2 + 3O 2 4C 2 HCl 3 + 6H 2 O H 298 K = -970,48 Kkal/Kmol Keuntungan pada proses ini yaitu tidak ada produk samping HCl yang dihasilkan. Sedangkan kerugiannya adalah proses dioperasikan pada tekanan tinggi (Kirk Othmer, 1996). 14

27 Tabel 1.2. Perbandingan Jenis-Jenis Proses Acetaldehyde Proses Suhu ( C) Tekanan (atm) Katalis Yield (%) Klorinasi Asetilen Karbon Aktif Klorinasi etilen diklorida Feriklorida Oksiklorinasi Pottasium klorida, tembaga klorida Dari beberapa macam proses pembuatan perkloroetilen dipilih jenis pembuatan dengan proses klorinasi etilen diklorida karena pembentukan produk samping sedikit, dioperasikan pada tekanan rendah, bahan bakunya banyak tersedia di Indonesia sehingga kontinuitas terjaga, dan proses ini adalah proses yang sekarang banyak digunakan oleh industri untuk memproduksi perkloroetilen Tinjauan Proses Secara Umum Penemu perkloroetilen yang pertama kali yaitu M. Faraday pada tahun Etilen diklorida direaksikan dengan klorin menghasilkan perkloroetilen dan asam klorida menggunakan katalis feri klorida. Reaksinya berupa : C 2 H 4 Cl 2 + 3Cl 2 C 2 Cl 4 + 4HCl Konversi etilen diklorida sebesar 95% dan kondisi operasi pada suhu C dengan tekanan 1-2 atm Tinjauan Kinetika Pada reaktor terjadi reaksi utama : C 2 H 4 Cl 2 + 3Cl 2 C 2 Cl 4 + 4HCl Pengaruh suhu terhadap konstanta kecepatan reaksi dapat ditinjau dari persamaan : k = 0, exp [ / RT ] Keterangan : k = konstanta kecepatan reaksi, liter/mol.detik Dari persamaan diatas, diketahui bahwa dengan semakin tingginya suhu reaksi, harga konstanta k akan semakin besar (kecepatan reaksi bertambah). 15

28 1.4.7 Tinjauan Termodinamika Data : G C 2 H 4 Cl 2 (298 K) = -73,85 kkal/mol G C 2 Cl 4 (298 K) = 22,64 kkal/mol G HCl (298 K) = -95,3 kkal/mol Perubahan energi Gibbs dapat dihitung dengan persamaan : G 298 = - R. T In K Dengan : G 298 = Energi bebas Gibbs standart suatu reaksi pada 298 K (kkal/mol) R = Konstanta gas (R = 0, kkal/mol.k) T = Temperatur ( K) K = Konstanta keseimbangan Reaksi : C 2 H 4 Cl 2 + 3Cl 2 C 2 Cl 4 + 4HCl G 298 = G 298 produk - G 298 reaktan = -385,56 (-73,85) = -284,71 kkal/mol G 298 = - R T ln K -284,71 kkal/mol = - 0, kkal/mol.k x 298 o K x ln K -284,71 kkal/mol = - 0, kkal/mol x ln K K = 6,3004E+208 Dari persamaan : ln (K/K 1 ) =-( H 298 /R)x(1/T-1/T 1 ) Keterangan : K 1 = Konstanta kesetimbangan pada temperature tertentu T 1 = Temperatur tertentu ( o K) H 298 = Panas reaksi pada 298 K Data panas reaksi pada 298 o K : H C 2 H 4 Cl 2 (298 K) : -129,7 kkal/mol 16

29 H C 2 Cl 4 (298 K) : -12,13 kkal/mol H HCl (298 K) : -92,3 kkal/mol H 298 = H 298 produk - H 298 reaktan = 381,33 (-129,7) kkal/mol = -251,63 kkal/mol Pada suhu T 1 = 200 C = 473 K, besarnya konstanta kesetimbangan diperoleh dari perhitungan sebagai berikut : ln (K/K 1 ) = - ( H 298 / R) x (1/T - 1/T 1 ) ln (K / K 1 ) = - (-251,63 / 0, ) x (1/298 1/473) ln (K / K 1 ) = ,4026 x 1, ln (K / K 1 ) = 157,2104 K 1 = 3,3399E+140 Setelah dilakukan perhitungan, diperoleh harga K 1 = 3,3399E+140, karena harga konstanta kesetimbangan yang cukup besar, maka reaksi ini adalah reaksi irreversible (searah / tidak dapat balik). 17

30 BAB II. URAIAN PROSES Proses pembuatan perkloroetilen yaitu dengan mereaksikan etilen diklorida dan khlor dalam fase gas. Proses yang dilakukan dalam 3 tahapan, yaitu : 1. Tahap persiapan bahan baku 2. Tahap reaksi pembentukan perkloroetilen 3. Tahap pemurnian 2.1 Tahap Persiapan Bahan Baku Larutan etilen diklorida yang diumpankan pada tangki bahan baku pada kondisi suhu 30 C dan P=1 atm dengan adanya bantuan pompa dialirkan ketangki pencampuran untuk dicampur dengan aliran recycle etilen diklorida yang berasal dari produk atas kolom Distilasi. Campuran larutan etilen diklorida keluar tangki pencampuran pada temperatur 30 C, selanjutnya dengan menggunakan pompa dialirkan ke Vaporizer untuk diuapkan dengan kondisi temperatur 98 C dan tekanan 1 atm. sem*ntara itu gas klor dari tangki bahan baku gas klor yang disimpan pada kondisi suhu T=30 C dan tekanan P=1,5 atm dialirkan melewati Expander untuk diturunkan tekanannya sampai 1 atm dan dicampur dengan aliran gas klor recycle yang berasal dari produk atas Absorber pada kondisi temperatur 72 C dan tekanan 1 atm. Campuran gas klor pada temperatur 30 C selanjutnya dicampur dengan aliran uap etilen diklorida yang keluar dari Vaporizer. Campuran gas etilen diklorida dan gas klor pada temperatur C selanjutnya dilewatkan ke furnace untuk dinaikan temperaturnya sampai 425 C sebelum diumpankan masuk kedalam reactor. Proses pembuatan perkloroetilen yang digunakan oleh industri-industri ada (dua) macam proses yang penting, antara lain : 1. Produksi dari asetilen dan trikloroetilen Reaksi : C 2 H 2 + 2Cl 2 C 2 H 2 Cl 4 C 2 H 2 Cl 4 C 2 HCl 3 + HCl C 2 HCl 3 + Cl 2 C 2 HCl 5 18

31 C 2 HCl 5 C 2 Cl 4 + HCl Dikarenakan panjangnya rangkaian produksi terdiri dari 4 langkah reaksi dan penggunaan asetilen memerlukan biaya yang lebih tinggi, proses ini telah berkurang penggunaannya selama 20 tahun belakangan ini, (Kirk and Othmer, 1967). 2. Produksi dari etilen Etilen diklorida pada suhu ruangan dan tekanan atmosfer berupa cairan tak berwarna, berbau enak sedikit larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik (alkohol, eter, benzene). Etilen diklorida tidak mudah teroksidasi, tidak korosif terhadap logam, mudah menguap, menstabilkan proses hidrolisa pada kondisi normal, tidak mudah terbakar namun mempercepat pembakaran. Produksi dari etilen diklorida dengan reaksi oksiklorinasi : C 2 H 4 Cl 2 + 3Cl 2 C 2 Cl 4 + 4HCl Penggunaan etilen sebagai bahan baku yang harganya lebih murah dan mudah didapat. Reaksi terjadi pada temperature tinggi sehingga memiliki reaksi yang cepat dengan konversi sekitar +-90% (Kirk and Othmer,1967). 2.2 Tahap Reaksi Pembentukan Perkloroetilen Reaksi yang terjadi antara etilen diklorida dengan klor membentuk perkloroetilen, dijalankan didalam reaktor tipe fluidized bed reaktor pada kondisi operasi temperatur isothermal 425 C dan tekanan 1,2 atm dengan bantuan katalis Silica Alumina. Sebanyak 90% reaktan terkonversi membentuk produk. Mekanisme reaksi pada reaktor sebagai berikut : C 2 H 4 Cl 2 (g) + 2Cl 2 (g) C 2 Cl 4 + 4HCl Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis sehingga dibutuhkan air sebagai pendingin untuk menyerap panas reaksi pembentukan produk. Produk gas keluaran reaktor yang terdiri dari perkloroetilen, hydrogen klorida, etilen diklorida dan klor sisa reaksi, selanjutnya dialirkan menuju Cooler untuk diturunkan temperaturnya sampai 125 C sebelum masuk kedalam Partial Condensor. 19

32 2.3 Tahap Pemurnian Pada Partial Condensor komponen yang terkondensasi hanya komponen perkloroetilen, air, dan etilen diklorida. Sedangkan klor dan hidrogen klorida tetap dalam fase gas keluar Patrial Condensor. Campuran gas-cair keluaran Patrial Condensor selanjutnya dipisahkan pada Knockout Drum. Produk atas Knockout Drum berupa gas klor dan hidrogen klorida selanjutnya dilewatkan pada Cooler untuk diturunkan temperaturnya sampai 40 C, sebelum diumpankan ke menara penyerap (absorber). Pada kolom absorber, gas hidrogen klorida diabsorbsi dengan menggunakan air untuk dipisahkan dari campuran gas klor sehingga menghasilakn produk samping larutan HCl dengan kemurnian sekitar 21%. Produk larutan HCl keluar Bottom absorber pada temperatur 30 C selanjutnya dialirkan dengan bantuan pompa ke tangki penampung larutan HCl. Sedangkan produk atas kolom Absorber berupa gas klor sisa reaksi selanjutnya di Recycle dan dicampur dengan aliran gas klor umpan segar yang berasal dari tangki bahan baku gas klor. Produk liquid knockout drum berupa campuran perkloroetilen, etilen diklorida dan air, selanjutnya dialirkan melewati cooler sebelum diumpankan ke kolom distilasi untuk dimurnikan. Produk atas kolom berupa larutan etilen diklorida dengan konsentrasi 99% pada temperatur 85 C selanjutnya dikembalikan ke tangki pencampuran sebelum diumpankan ke tangki reacktor. Sedangkan produk bawah kolom berupa larutan perkloroetilen dengan kemurnian 99,3% pada temperatur 125 C dengan bantuan pompa dialirkan melewati cooler untuk diturunkan temperaturnya sampai 30 C sebelum ditampung pada tangki produk perkloroetilen. 20

33 2.4 Diagram Alir Kualitatif Cl 2 HCl F-102 P = 15 atm T=30 C F-101 P=1atm T=30 C C 2 H 4 Cl 2 H 2 O G-101 P=1,5 atm T=30 C Cl 2 HCl C 2 H 4 Cl 2 H 2 O V-101 P=1 atm P=98 C F-105 P=1 atm T=30 C Gas Hasil Pembakaran Q-101 P=1 atm T=98 C C H Cl H 2 O C 2 H 4 Cl 2 H 2 O HCl Cl 2 C 2 H 4 Cl 2 H 2 O HCl Cl 2 C 2 Cl 4 R-101 P=1,7 atm T=425 C E-101 P=1,2 atm T=333 C E-102 P=1,2 atm T=125 C C 2 H 4 Cl 2 H 2 O HCl Cl 2 C 2 Cl 4 E-111 P=1,2 atm T=125 C H-101 P=1,2 atm T=125 C H 2 O Cl 2 HCl C 2 H 4 Cl 2 H 2 O C 2 Cl 4 E-103 P=1 atm T=125 C H 2 O Cl 2 HCl C 2 H 4 Cl 2 H 2 O C 2 Cl 4 E-104 P=1,2 atm T=125 C D-101 P=1 atm P=72 C D-111 P=1,2 atm T=25 C C 2 H 4 Cl 2 H 2 O H 2 O Cl 2 HCl C H Cl H 2 O E-110 C 2 H 4 Cl 2 H 2 O C 2 Cl 4 E-112 X-101 E-105 P=1 atm T=85 C C 2 H 4 Cl 2 H 2 O C 2 Cl 4 F-103 P=1 atm T=72 C F-104 P=1 atm T=30 C Ket : Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif Kode alat Nama Alat Kode Alat Nama Alat Kode Alat Nama Alat Kode Alat Nama Alat F-101 Tangki Bahan Baku Etilen Dikhlorida G-101 Expander H-101 Knock Out Drumb E-110 Reboiler F-102 Tangki Bahan Baku Gas Klor R-101 Reaktor E-103 Cooler 03 E-105 Cooler 05 F-105 Tangki Pencampur E-101 Cooler 01 E-104 Cooler 04 X-101 Accumulator V-101 Vaporizer E-102 Cooler 02 D-111 Destilasi E-112 Parsial Kondensor-2 Q-101 Furnace E-111 Parsial Kondensor 01 E-110 Absorber F-104 Tangki Produk Perkloroetilen F-103 Tangki Produk HCl 21

34 2.5 Diagram Alir Kuantitatif Cl2 = 18978,3000 kg/jam HCl = 98,5500 kg/jam ,8500 kg/jam H 2 O= 49192,6050 kg/jam HCl = 3795,5200 kg/jam Cl 2 = 13126,8600 kg/jam ,1250 kg/jam F-102 P = 15 atm T=30 C G-101 P=1,5 atm T=30 C Cl 2 = 22773,9600 kg/jam HCl = 118,2600 kg/jam ,2200 kg/jam C2H4Cl2 H2O V-101 P=1 atm P=98 C C 2H 4Cl 2 = 8830,7010 kg/jam H 2O = 16,2180 kg/jam ,9190 kg/jam F-101 P=1 atm T=30 C Ket : F-105 P=1 atm T=30 C Gas Hasil Pembakaran Q-101 P=1 atm T=98 C R-101 P=1,7 atm T=425 C E-101 P=1,2 atm T=333 C C2H4Cl2 = 980,1000 kg/jam H2O = 18,0000 kg/jam HCl = 13126,6600 kg/jam Cl2 = 3795,6600 kg/jam ,4200 kg/jam C2H4Cl2 = 9801,0000 kg/jam H2O = 18,0000 kg/jam ,0000 kg/jam C 2 H 4 Cl 2 = 970,2990 kg/jam H 2 O = 1,7820 kg/jam + 972,0810 kg/jam E-102 P=1,2 atm T=125 C C 2H 4Cl 2 = 980,1000 kg/jam H 2O = 18,0000 kg/jam E-111 P=1,2 atm T=125 C HCl = 13126,6600 kg/jam Cl 2 = 3795,6600 kg/jam C 2Cl 4 = 14790,6000 kg/jam ,2200 kg/jam H-101 P=1,2 atm T=125 C E-103 P=1 atm T=125 C C2H4Cl4 = 970,2990 kg/jam H2O = 1,7820 kg/jam C2Cl4 = 14790,6000 kg/jam ,7000 kg/jam H2O Cl2 HCl D-101 P=1 atm P=72 C C 2 H 4 Cl 2 H 2 O D-111 C 2 Cl 4 E-104 P=1,2 atm T=125 C Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif C2H4Cl4 H2O C 2 H 4 Cl 2 H 2 O = 9,8010 kg/jam = 16,2180 kg/jam + 26,0190 kg/jam E-112 X-101 H 2 O= 49192,6050 kg/jam HCl = 3795,5200 kg/jam Cl 2 = 13126,8600 kg/jam ,1250 kg/jam P=1,2 atm C 2 H 4 Cl 2 T=25 C E-110 H 2 O C 2 Cl 4 Kode alat Nama Alat Kode Alat Nama Alat Kode Alat Nama Alat Kode Alat Nama Alat F-101 Tangki Bahan Baku Etilen Dikhlorida G-101 Expander H-101 Knock Out Drumb E-110 Reboiler F-102 Tangki Bahan Baku Gas Klor R-101 Reaktor E-103 Cooler 03 E-105 Cooler 05 F-105 Tangki Pencampur E-101 Cooler 01 E-104 Cooler 04 X-101 Accumulator V-101 Vaporizer E-102 Cooler 02 D-111 Destilasi E-112 Parsial Kondensor-2 Q-101 Furnace E-111 Parsial Kondensor 01 E-110 Absorber F-104 Tangki Produk Perkloroetilen F-103 Tangki Produk HCl C 2 H 4 Cl 2 H 2 O C 2 Cl 4 E-105 P=1 atm T=85 C F-103 P=1 atm T=72 C F-104 P=1 atm T=30 C 22

35 BAB III. SPESIFIKASI BAHAN 3.1 Spesifikasi Bahan Baku Etilen Diklorida (PT. Sucofindo Adi Usaha, Jawa Barat) Rumus molekul : C 2 H 4 Cl 2 Berat molekul : 98,97 g/mol Titik didih : 83,47 C Titik leleh : -96,81 C Titik beku : -35,66 C Kondisi kritis : Tc = 290 C Pc = 5360 kpa Densitas pada 20 C : 1,253 g/cm 3 Bentuk : Cair Toxicitas : Menyebabkan iritasi terhadap kulit dan mata serta menyebabkan kanker. Warna : Tak berwarna Pengotor : TCE 0,07% Tekanan Uap : T C P kpa 3,33 8, ,65 93,31 Panas pembentukan 25 C : -157,3 kj/mol Panas spesifik (liquid pada 25 C) : 1,288 kj/mol Panas penguapan 25 C : 343,7 kj/mol Viscositas 25 C : 0, Klorin (PT. Asahimas, Jawa Barat) Rumus molekul : Cl 2 Berat molekul : 70,905 g/mol Titik didih : -34,05 C 23

36 Titik leleh : -101,03 C Kondisi Kritis : Tc = 144 C Pc =7,71083 kpa Densitas pada 20 C : 0,573 g/cm 3 Bentuk : Gas Toxitas : Menyebabkan iritasi pada kulit dan menyebabkan kanker Warna : Hijau kekuningan Entalpi peleburan : 90,33 kj/kg Entalpi penguapan : 287,1 kj/kg Densitas kritis : 565 kg/m 3 Potensial elektroda standar : 1,359 V Entalpi peruraian : 239,44 kj/mol (2,481 ev) Entalpi Hidrasi Cl : 405,7 kj/mol 3.2 Spesifikasi Bahan Bantu Ferriclorida Rumus molekul : FeCl 3 Berat molekul : 162,2 g/mol Titik lebur : 306 C Titik didih : 315 C Aroma : Sedikit berbau HCl Warna : Hijau-hitam oleh pantulan cahaya, ungu-merah oleh transmisi cahaya Densitas : 2,898 g/cm 3 Kelarutan dalam air : 74,4 g/100ml (0 C) Viskositas : 40% larutan 12 cp 24

37 3.3 Spesifikasi Bahan Produk Perkloroetilen Rumus molekul : C 2 Cl 4 Berat molekul : 165,8 g/mol Titik didih : 121,2 C Titik beku : -22,35 C Kondisi Kritis : Tc = 347,3 C Pc = 9740 kpa Densitas pada 20 C : 1,478 g/cm 3 Bentuk : Cair Toxitas : Jika uap perkloroetilen terhisap melebihi 200 ppm akan menyebabkan pusing, dan terganggunya sistem pernapasan. Konsentrasi diatas 1000 ppm akan menyebabkan kematian Warna : Tak berwarna Tekanan Uap : T C P kpa Panas pembentukan (liquid) : -51,1 kj/mol Panas spesifik 20 C : 0,87 kj/mol.k Panas penguapan 25 C : 34,7 kj/mol Konduktivitas Panas : 0,13 W/k.m Viscositas 25 C : 0,00086 Mekanisme utama untuk memindahkan perkloroetilen dari udara yaitu dengan mereaksikannya dengan hidroksil radikal. 25

38 3.3.2 Hidrogen Klorida Rumus molekul : HCl Berat molekul : 36,461 g/mol Titik didih : -85 C Titik lebur : -114,4 C Titik leleh : -62,2 C Kondisi kritis : Tc = 51,6 C Pc = 8,3 Mpa Densitas kritis : 0,41 g/cm 3 Densitas uap (-85 C) : 1,187 g/cm 3 Entalpi peleburan : 54 J/g Entalpi penguapan : 0,443 kj/g 26

39 BAB IV. NERACA MASSA 4.1 Neraca Massa Setiap Alat Kapasitas Produksi Satuan Waktu Operasi Rate Produksi : ton/tahun : kg/jam : 330 hari/tahun : kg/jam Berdasarkan perhitungan untuk basis 100 kgmol jam umpan C 2 H 4 Cl 2 masuk reaktor didapat hasil akhir produk C 2 Cl 4 = 14816,619 kg/jam (produk bawah distilasi,(d-111)). Faktor Pengali Rate Produksi : = Berat Produk kg jam = 14816,619 kg/jam = 0, Neraca Massa Tangki Pencampur (F-105) Tabel 4.1 Neraca Massa Tangki Pencampur (F-105) Komponen Masuk (Kg) Keluar (Kg) F1 F11 (Recycle) F2 C 2 H 4 Cl , , ,5868 H 2 O 13,6823 1, , , , TOTAL 8.283, , Neraca Massa Mix Point Gas Khlor Komponen Tabel 4.2 Neraca Massa Mix Point Gas Khlor F3 Masuk (Kg) F9 (Recycle dari AB) Keluar (Kg) F4 Cl , , ,1889 HCl 83, , , , ,8264 TOTAL , ,

40 4.1.3 Neraca Massa Reaktor (R-101) Komponen Tabel 4.3 Neraca Massa Reaktor (R-101) BM Kg/kgmol Masuk Keluar F2 F4 F5 Kgmol Kg/Jam Kgmol Kg C 2 H 4 Cl , , ,8587 H 2 O 18 15,1857-1, ,1857 HCl 36,5-99, , ,4395 Cl , , ,1982 C 2 Cl , ,0491 TOTAL , , Neraca Massa Kondensor (E-111) dan Knockout Drum (H-101) Tabel 4.4 Neraca Massa Kondensor (E-111) dan Knockout Drum (H-101) Masuk (Kg) Keluar (Kg) Komponen F6 F10 F5 Gas (top KOD) Cair(bottom KOD) C 2 H 4 Cl 2 826, ,8587 H 2 O 15, ,1857 HCl , , Cl , , C 2 Cl , ,0491 Total , , , , Neraca Massa Absorber (D-101) Tabel 4.5 Neraca Massa Absorber (D-101) Masuk (Kg) Keluar (Kg) Komponen F6 F7 F9 F8 Gas Liquid Gas Liquid H 2 O , ,2063 HCl , , ,8112 Cl , , TOTAL , , , , , ,

41 4.1.5 Neraca Massa Distilasi (D-111) Tabel 4.6 Neraca Massa Distilasi (D-111) Komponen Masuk (Kg) Keluar (Kg) F10 F11 (Distilat) F12 (Bottom) C 2 H 4 Cl 2 826, ,5901 8,2686 H 2 O 15,1857 1, ,6823 C 2 Cl , , , ,0000 TOTAL , ,

42 4.2 Neraca Massa Total Tabel 4.7 Neraca Massa Total Komponen Laju Alir Massa (Kg/Jam) C 2 H 4 Cl , , ,8587 H 2 O 13, , ,1857 Cl , , ,1982 HCl 83, , ,4395 C 2 Cl ,0491 TOTAL 7.463, , , , ,7311 Komponen Laju Alir Massa (Kg/Jam) C 2 H 4 Cl 2 826, ,5901 8,2686 H 2 O , , ,1857 1, ,6823 Cl , ,1982 HCl , , ,6283 C 2 Cl , ,0491 Total , , , , , , ,

43 BAB V. Neraca Panas Basis Operasi Operasi Suhu referensi : 1 jam : 24 jam/hari : 25 o C = 298 o K 1. Tangki Pencampur (F-105) Tabel 5.1 Neraca Panas Tangki Pencampur (F-105) Masuk (kj/jam) Komponen Q1 Q2 Keluar (Q3) (kj/jam) Q C 2 H 4 Cl , , ,8849 Q H 2 O 127, , , , ,0233 Q TOTAL , , Vaporizer (V-101) Tabel 5.2 Vaporizer (V-101) Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Q C 2 H 4 Cl , ,3173 Q H 2 O 136, ,6731 Q penguapan ,9254 Q pemanas , Q Total , , Mix Point Gas Umpan Reaktor (MP-02) Tabel 5.3 Mix Point Gas Umpan Reaktor (MP-02) Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Aliran 1 Aliran 2 Aliran 3 Q Cl , ,0770 Q HCl 392, ,6915 Q C 2 H 4 Cl , ,8246 Q H 2 O - 141, , , ,8565 Q Total , ,

44 4. Furnace (Q-101) Tabel 5.4 Furnace (Q-101) Komponen Masuk ( kj/jam) Keluar (kj/jam) Q Cl , ,5323 Q HCl 429, ,3041 Q C 2 H 4 Cl , ,9071 Q H 2 O 155, ,1234 Q Pemanas , Q Total , , Reaktor (R-101) Tabel 5.5 Reaktor (R-101) Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Q C 2 H 4 Cl , ,3535 Q H 2 O , ,0442 Q Cl , ,0531 Q HCl , ,5026 Q C 2 Cl ,5411 Q reaksi , Q pendingin ,8849 Q total , , Cooler (E-101) Tabel 5.6 Cooler (E-101) Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Q C 2 H 4 Cl , ,1709 Q H 2 O , ,2166 Q Cl , ,2700 Q HCl , ,1892 Q C 2 Cl , ,9622 Q pendingin ,6854 Q total , ,

45 7. Cooler (E-102) Tabel 5.7 Cooler (E-102) Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Q C 2 H 4 Cl , ,2191 Q H 2 O 995, ,5070 Q Cl , ,7979 Q HCl , ,1641 Q C 2 Cl , ,2047 Q pendingin ,0839 Q total , , Partial Kondensor (E-111) Tabel 5.8 Partial Kondensor (E-111) Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Gas Liquid Q C2H4Cl , ,2191 Q H2O 2.859, ,5070 Q Cl , , Q HCl , , Q C2Cl , ,2047 Q Kondensasi , Q pendingin , , ,5809 Q Total , , Knock Out Drum (H-101) Tabel 5.9 Knock Out Drum (H1-101) Keluar (kj/jam) Komponen Masuk (kj/jam) Liquid (Bottom Gas (Top KOD) KOD) Q C2H4Cl , ,2191 Q H2O 2.859, ,5070 Q Cl , , Q HCl , , Q C2Cl , , , ,9308 Q Total , ,

46 10. Cooler (E-103) Tabel 5.10 Cooler (E-103) Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Q Pendingin ,5457 Q Cl , ,5430 Q HCl , ,8733 Q Total , , Absorber (D-101) Tabel 5.11 Absorber (D-101) Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Gas Cair Gas Liquid Q H 2 O , ,4710 Q Cl , , Q HCl , , , ,5847 Q Total , , Mix Point Gas Khlor (MP-01) Tabel 5.12 Mix Point Khlor (MP-01) Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (Kj/jam) Aliran 1 Aliran 2 Aliran 3 Q Cl , , ,1907 Q HCl 326, , , , ,2997 Q Total , , Cooler (E-104) Tabel 5.13 Cooler (E-104) Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Q H 2 O 2.859,5070-0, Q C 2 Cl ,2047-0, Q C 2 H 4 Cl ,2191-0, Q pendingin ,9383 Q Total , ,

47 14. Distilasi (D-111) Tabel 5.14 Distilasi (D-111) Komponen Masuk (Kj/jam) Keluar (Kj/jam) Distilat Bottom Q C 2 H 4 Cl 2 0, , ,8964 Q H 2 O 0, , ,1695 Q C 2 Cl 4 0, ,8833 Q kondensor ,7271 Q reboiler , , ,0389 Q Total , , Cooler (E-105) Tabel 5.15 Cooler (E-105) Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Q H 2 O 3.260, ,8093 Q C 2 Cl , ,8565 Q C 2 H 4 Cl 2 754, ,1068 Q pendingin , Q Total , ,

48 BAB VI. SPESIFIKASI ALAT PROSES 1. Tangki Bahan Baku Etilen Dikhlorida (F-101) Fungsi : Untuk menampung bahan baku etilen dikhlorida untuk kebutuhan proses selama 1 bulan proses. Jenis : Silinder tegak dengan tutup bawahplate head dan tutup atas Dishead Jumlah : 2 buah Kapasitas : ,8309 ft 3 Ukuran tangki D : 45 ft H : 68 ft Bahan kontruksi : Carbon steel SA-283 Grade C P desain : 44,6356 psi Tebal Shell : 1,2467 in Tutup bawah, tf : 5,1964 in Tutup atas, Td : 0,9921 in 2. Tangki Pencampur (F-105) Fungsi : Untuk menampung bahan baku dan recycle etilen dikhlorida dari Distilasi selama 7 hari kerja Jenis : Silinder tegak dengan tutup bawah plate head dan tutup atas Dishead Jumlah : 2 buah Kapasitas : ,3421 ft 3 Ukuran tangki D : 28 ft H : 42 ft Bahan kontruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C P desain : 35,2106 psi Tebal shell : 0,6757 in Tutup bawah, tf : 2,8717 in Tutup atas, Td : 0,4877 in 36

49 3. Tangki Bahan Baku Gas Khlor (F-102) Fungsi : Untuk menampung bahan baku etilen dikhlorida untuk kebutuhan proses selama 1 bulan. Jenis : Silinder tegak dengan tutup bawah plate head dan tutup atas Dishead Jumlah : 1 buah Kapasitas : ,0918 ft 3 Ukuran tangki D : 68 ft H : 69 ft Bahan kontruksi : Carbon steel SA-283 Grade C P desain : 44,6356 psi Tebal Shell : 1,2467 in Tutup bawah, tf : 5,1964 in Tutup atas, Td : 0,9921 in 4. Tangki Produk C2Cl4 (F-104) Fungsi : Untuk menampung produk bawah Distilasi selama 15 hari kerja. Jenis : Silinder tegak dengan tutup bawah plate head dan tutup atas Dishead. Jumlah : 8 buah Kapasitas : ,0127 ft 3 Ukuran tangki Bahan kontruksi D H : 50 ft : 75 ft : carbon steel SA-283 grade C P desain : 20,9970 psi Tebal shell : 0,7112 in Tutup bawah, tf : 3,9600 in Tutup atas, Td : 0,5185 in 37

50 5. Tangki Bahan Bakar (F-106) Fungsi : Untuk menampung bahan bakar preheater selama 3 hari kerja Jenis : Silinder Horizontal Jumlah : 2 buah Kapasitas : ,8907 ft 3 Ukuran tangki D : 33 ft L : 98 ft Bahan kontruksi: Carbon steel SA-283 grade C P desain : 624,4408 psi Tebal shell : 11,7425 in Tutup bawah, tf : 14,1496 in Tutup atas, Td : 10,4045 in 6. Reaktor (R-101) Nama Fungsi Kondisi operasi Waktu tinggal Katalis : Reaktor : Untuk mereaksikan etilen dikhlorida menjadi perkloroetilen pada fase gas : 1,7 atm = 17,64 Psi : 0,04 jam : Silica Alumina 1. Dimensi tangki : - Bahan konstruksi = Stainnless steel SA 240 Grade M Type Di (diameter dalam) = 178,7346 in - Do (diameter luar) = 180 in - t s (tebal silinder) = 0,6327 in - L s (tinggi silinder = 760,3016 in - tha (tebal tutup atas) = 0,3527 in - ha (tinggi tutup atas) = 23,6518 in - thb (tebal tutup bawah) = 0,3527 in 38

51 - hb (tinggi tutup bawah = 23,6518 in - Tinggi tangki = 807,6052 in 7. Tangki Produk HCl (F-103) Fungsi : Untuk menampung produk bottom absorber larutan HCl selama 3 hari kerja Jenis : Silinder tegak dengan tutup bawah plate head dan tutup atas Dishead. Jumlah : 3 buah Kapasitas : ,1964 ft 3 Ukuran tangki D : 75 ft H : 113 ft Bahan kontruksi : Carbon steel SA-283 grade C P desain : 20,9809 psi Tebal Shell : 1,0036 in Tutup bawah, tf : 5,9378 in Tutup atas, Td : 0,7772 in 8. Cooler (E-101) Fungsi Kapasitas Tipe Diameter shell Diameter pipa Panjang pipa Bentuk pipa Jumlah alat Rd : Untuk menurunkan suhu yang keluar dari reaktor menuju ke Cooler (F-102). : ,0751 Btu/jam : 2-4 shell and tube HE : 12 in : 1 ½ in, 8 BWG : 4 ft : Triangular pitch : 1 buah : 0,0006 j.ft 2 F/Btu 39

52 9. Cooler (E-102) Fungsi : Untuk menurunkan suhu gas produk reaktor (R-101) yang keluar dari (E-101) sebelum masuk partial condenser (E- 111). Kapasitas : ,4397 Btu/jam Tipe : 2-4 shell and tube HE Diameter shell : 8 in Diameter pipa : ¾ in, 16 BWG Bentuk pipa : Triangular pitch Jumlah alat : 1 buah Rd : 0,0000 j.ft 2 F/Btu 10. Cooler (E-103) Fungsi : Untuk menurunkan suhu gas keluar top (H-101) sebelum masuk partial absorber (D-101). Kapasitas : ,0363 Btu/jam Tipe : 2-4 shell and tube HE Diameter shell : 10 in Diameter pipa : ¾ in, 16 BWG Panjang pipa : 8 ft Bentuk pipa : Triangular pitch Jumlah alat : 1 buah Rd : 0,0029 j.ft 2 F/Btu 11. Cooler (F-104) Fungsi : Untuk menurunkan suhu liquid keluar bottom H-101 sebelum masuk Distilasi (D-111). Kapasitas Tipe : ,4392 Btu/jam : 2-4 shell and tube HE 40

53 Diameter shell : 8 in Diameter pipa : 1 ¼ in, 16 BWG Panjang pipa : 4 ft Bentuk pipa : Triangular pitch Jumlah alat : 1 buah Rd : 0,0005 j.ft 2 F/Btu 12. Cooler (F-105) Fungsi : Untuk menurunkan suhu produk liquid C 2 Cl 4 keluar bottom Distilasi (D-111) masuk ke tangki produk C 2 Cl 4 masuk Distilasi (D-111). Kapasitas : ,0751 Btu/jam Tipe : 2-4 shell and tube HE Diameter shell : 8 in Diameter pipa : 0,75 in, 16 BWG Panjang pipa : 6 ft Bentuk pipa : Triangular pitch Jumlah alat : 1 buah Rd : 0,0004 j.ft 2 F/Btu 13. Distilasi (D-111) Fungsi : Untuk memisahkan fraksi ringan dan fraksi berat campuran H 2 O, C 2 H 4 Cl 2, dan C 2 Cl 4. Diameter kolom : 4,165 ft Tinggi menara : 34 ft Jumlah plate aktual : 16 plate Jumlah plate min. : 5 plate Umpan masuk pada plate : ke-7 dari atas Tebal shell (ts) : 0,3557 in Tebal head (th) : 0,2304 in Bahan kontruksi : carbon steel SA-129 Grade A. 41

54 14. Absorber (D-101) Fungsi : Untuk menyerap HCl dengan menggunakan air sebagai penyerap. Suhu : 40 C Tekanan : 1,5 atm Diameter menara : 6,2289 ft Tebal shell P desain : 0,0056 in : 24,9832 psi Tebal tutup (td) : 0,0053 in Tinggi dish Tinggi tower : 0,1181 ft : 27 m 15. Knock Out Drum (H-101) Fungsi : Untuk memisahkan fase uap, fase liquid yang keluar dari condenser (E-111) Tipe : Silinder mendatar dengan tutup berbentuk dishead Suhu : 125 C Volume tangki : 27,2945 ft 3 D shell : 2,4583 ft Panjang shell : 5,7537 ft Tebal shell : 0,1266 in P desain : 19,8903 psi 16. Condensor (E-111) Fungsi : Untuk mengembunkan uap yang keluar dari Cooler (E-101) Kapasitas : ,1091 Btu/jam Tipe : 2-4 shell and tube HE Diameter shell : 10 in Diameter pipa : ¾ in, 18 BWG Panjang pipa : 6 ft Bentuk pipa : Triangular pitch 42

55 Jumlah alat : 1 buah Rd : 0, Condensor (E-112) Kapasitas : ,7603 Btu/jam Tipe : 2-4 shell and tube HE Diameter shell : 8 in Diameter pipa : ¾ in, 18 BWG Panjang pipa : 6 ft Bentuk pipa : Triangular pitch Jumlah alat : 1 buah Rd : 0, Pompa (L-101) Fungsi : Untuk mengalirkan bahan baku etilen dikhlorida ke Vaporizer (V-101). Kapasitas : 0,0602 ft 3 /detik Bahan : Carbon stell Efisien pompa : 20% Efisien motor : 80% Power pompa : 1 Hp Power motor : 1,25 Hp Jumlah : 1 buah 19. Pompa (L-102) Fungsi : Untuk mengalirkan baku etilen dikhlorida ke Vaporizer (V-101). Kapasitas : 0,0782 ft 3 /detik Bahan : Carbon stell Efisien pompa : 20% Efisien motor : 80% Power pompa : 1 Hp 43

56 Power motor Jumlah : 1,25 Hp : 1 buah 20. Pompa (L-103) Fungsi : Untuk mengalirkan bahan yang keluar pada bagian bawah Knockout Drum (H-101) masuk Distilasi. Kapasitas : 0,1258 ft 3 /detik Bahan : Carbon stell Efisien pompa : 20% Efisien motor : 80% Power pompa : 1 Hp Power motor : 1,25 Hp Jumlah : 1 buah 21. Pompa (L-104) Fungsi : Untuk mengalirkan bahan yang keluar pada bagian bawah Absorber (D-101) masuk ke tangki produk HCl (F-103). Kapasitas : 0,4963 ft 3 /detik Bahan : Carbon stell Efisien pompa: 20% Efisien motor : 80% Power pompa : 1 Hp Power motor : 1,25 Hp Jumlah : 1 buah 22. Pompa (L-105) Fungsi Kapasitas Bahan : Untuk mengalirkan bahan yang keluar dari puncak kolom Distilasi yang direfluks kembali ke Distilasi. : 0,0077 ft 3 /detik : Carbon stell 44

57 Efisien pompa : 20% Efisien motor : 80% Power pompa : 1 Hp Power motor : 1,25 Hp Jumlah : 1 buah 23. Pompa (L-106) Fungsi : Untuk mengalirkan bahan yang keluar dari bottom Distilasi yang direfluks kembali ke Distilasi. Kapasitas : 0,1180 ft 3 /detik Bahan : Carbon stell Efisien pompa : 20% Efisien motor : 80% Power pompa : 1 Hp Power motor : 1,25 Hp Jumlah : 1 buah 24. Furnace (Q-101) Fungsi : Menaikan suhu umpan reaktor (R-101) yang berasal dari aliran mix point gas umpan. Tipe : Box furnace Panas yang di suplay : Btu/jam ft 2 Diameter tube : 0,0875 ft A tube : 2,0377 ft 3 Jumlah tube : 279 tube Panjang : 7,4167 ft 45

58 25. Vaporizer (V-101) Fungsi : Untuk menguapkan larutan C 2 H 4 Cl 2 yang masuk ke reaktor. Jenis : shell and tube pemindahan panas P kritis : 5360 Kpa T kritis :270 C Nt : 42 buah Ud : 1226,5539 W/m 2 C 26. Reboiler (E-110) Fungsi : Untuk menguapkan cairan bawah kolom Distilasi (D-111) untuk Dikembalikan ke menara Distilasi. Kapasitas : ,7033 Btu/jam Diameter pipa : 0,75 in, 18 BWG Flow area (at) : 0,0093 ft 2 Steam (hio) : 230,4614 Btu/j.ft 2 F Uc : 119,9167 Btu/j.ft 2 F Rd : 0,0017 Btu/j.ft 2 F 27. Blower (BL) Fungsi : Menghembuskan udara ke Furnace Tipe : Rotary screw, single and stage Rate volumetric : 7, m 3 /detik Suhu : 60 C Efisiensi : 66% Power (Hp) : 1 Hp Di opt. : 0,3167 in 46

59 BAB VII. UTILITAS Utilitas merupakan sarana penunjang untuk keberlangsungan kegiatan proses di suatu pabrik, karena unit ini merupakan bagian yang cukup vital pada pabrik, untuk kelancaran produksinya. Utilitas pada pabrik ini direncanakan meliputi unit-unit sebagai berikut : 1. Unit penyediaan uap (steam), sebagai media panas 2. Unit penyediaan air sebagai media pendingin 3. Unit pembangkit listrik sebagai tenaga penggerak mekanik 7.1 Unit Penyediaan Uap (Steam) Table 7.1 Kebutuhan steam untuk pemanas Nama Alat Kode alat Jumlah steam (kg/jam) Vaporizer V ,5238 Reboiler Distilasi (E-110) E ,1984 TOTAL 6.654,7222 Tabel 7.2 Spesifikasi boiler Nama alat Boiler Fungsi Menghasilkan steam Tipe alat Water tube boiler Panjang tube 8 ft Kapasitas ,0286 lb/jam Jenis bahan bakar Diesel oil Heating surface 290 ft 2 Jumlah 1 buah 47

60 7.2 Spesifikasi Alat Utilitas A. Pompa air sungai (L-001) Tabel 7.3 Spesifikasi Pompa air sungai Kode L-001 Fungsi Mengalirkan air sungai ke bak penampungan air sungai Tipe alat Single stoge centrifugal pump Bahan kontruksi Cast iron Kapasitas ,5672 ft 3 /jam = 5.173,9839 gpm Daya motor 425 Hp Jumlah 2 buah B. Bak penampungan air sungai Tabel 7.4 Spesifikasi bak penampungan air sungai Kode B-001 Fungsi Untuk menampung air yang dipompakan dari sungai dan juga sebagai tempat pengendapan pendahuluan. Tipe Bak persegi panjang Waktu tinggal 2 jam Kapasitas ,2653 ft 3 Volume bak 21,7834 m Panjang 43,5668 m Lebar 21,7834 m Tinggi 21,7834 m C. Clarifire Tabel 7.5 Spesifikasi clarifier Kode F-001 Fungsi Untuk mengendapkan kotoran yang tersuspensi dalam air dengan menambahkan flokulan Al 2 (SO 4 ) 3 18 H 2 O. Tipe alat Silinder vertical Dimensi D = 11 m, Tinggi Silinder = 11 m, Tinggi Konis = 12 m Kapasitas 1.176,1067 m 3 Daya motor 1 Hp Kebutuhan 41,0325 kg 48

61 flokulan Bahan Kontruksi Jumlah Cast iron 1 buah D. Sand Filter Tabel 7.6 Spesifikasi sand filter Kode B-002 Fungsi Untuk menyaring partikel yg belum terendapkan yg ikut keluar dari clarifire Tipe alat Grafity sand filter Waktu tinggal 1 jam Kapasitas 1.176,1067 m 3 Bahan Carbon steel kontruksi Jumlah 1 buah E. Bak air bersih Table 7.7 Spesifikasi bak air bersih Kode B-003 Fungsi Untuk menampung air bersih yang keluar dari sand filter untuk kebutuhan Air umpan boiler dan air sanitasi. Tipe Bak beton persegi panjang Dimensi P = 17,2990 m, L = 8,6495 m, T = 8,6495 m Kapasitas 1.176,1067 m 3 /jam Bahan Kontruksi Beton Jumlah 1 buah F. Deminerilized Water Tabel 7.8 Spesifikasi Deminerilized Water Tangki Kation Exhanger Kode F-002-K Fungsi Untuk mengikat kation dalam air dengan menggunakan Resin asam Tipe Silinder vertical 49

62 Regenerasi Kapasitas Bahan kontruksi Jumlah 36% HCl 35,1640 gpm Carbon steel 1 buah Kode Fungsi Tipe Regenerasi Kapasitas Jenis Resin Bahan Kontruksi Diameter tangki Tinggi tangki Jumlah Tangki Anion Exhanger F-003-A Untuk mengikat anion dalam air dengan menggunakan resin Basa Silinder vertical 40% NaOH 35,1640 gpm Acrylic based Carbon steel 1 ft 10 ft 1 buah G. Bak air lunak Tabel 7.9 Spesifikasi bak air lunak Kode B-004 Fungsi Untuk menampung air bersih keluar dari ion exchanger untuk kebutuhan air umpan boiler. Tipe Persegi panjang Dimensi P = 3,0912 m, L = 3,0912 m, T = 3,0912 m Bahan Kontruksi Beton Jumlah 1 buah H. Tangki umpan boiler Tabel 7.10 Spesifikasi tangki umpan boiler Kode F-004 Fungsi Untuk menampung air umpan dari bak air lunak dsn air kondensat yang disirkulasi Tipe Silinder Horizontal 50

63 Dimensi Tangki Bahan Kontruksi Jumlah P = 3,1398 m, L = 1,0466 m Carbon steel 1 buah I. Bak Air Pendingin Tabel 7.11 Spesifikasi bak air pendingin Kode B-005 Fungsi Untuk menampung air pendingin make uap dan air bekas pendingin disirkulasi setelah melalui cooling tower. Tipe Dimensi Tangki Bahan Kontruksi Jumlah Persegi panjang P = 15,1138 m, L = 7,5569 m, T = 11,3353 m Beton 1 buah J. Bak air sanitasi Tabel 7.12 Spesifikasi bak air sanitasi Kode B-006 Fungsi Untuk menampung air keperluan karyawan pabrik, laboratorium, dll Tipe Persegi panjang Dimensi Tangki P = 1,1452 m, L = 0,5726 m, T = 0,8589 m Bahan Kontruksi Beton Jumlah 1 buah K. Cooling Tower Tabel 7.13 Spesifikasi cooling tower Kode CT-001 Fungsi Untuk mendinginkan air pendingin sebelum disirkulasi Tipe Persegi panjang Kapasitas 264,6411 gpm Power motor 6 Hp Bahan Kontruksi Induced draft cooling tower Jumlah 1 buah Suhu masuk 40 C Suhu keluar 30 C 51

64 Tabel 7.14 Perhitungan Spesifikasi alat pompa water treatment Kode Kapasitas Ws Power Hp Jumlah Bahan kontruksi Alat (gpm) (ftlbf/lbm) Pompa Motor (Buah) L , , Cast iron 2 L-003 2, , Cast iron 2 L , , Cast iron 2 L , , Cast iron 2 L , , Cast iron 2 L-007 2, , Cast iron 2 L-008 1, , Cast iron 2 Ket : L-02 : Pompa air dari reservoir ke clarifier L-03 : Pompa air dari bak air bersih ke kation exchanger, bak air pendingin, alat proses dan air sanitasi. L-04 : Pompa air kation exchanger ke anion exchanger. L-05 : Pompa air dari tangki air lunak ke tangki umpan boiler L-006 : Pompa air bak air pendingin ke alat proses air pendingin L-007 : Pompa air pendingin ke CT L-008 : Pompa air sanitasi ke proses yang membutuhkan air sanitasi pabrik. 7.3 Unit penyediaan listrik a. Kebutuhan listrik untuk unit proses Tabel 7.15 kebutuhan tenaga listrik untuk unit proses Nama alat Jumlah Daya, Hp Total, Hp Pompa ,25 1,25 Pompa ,25 1,25 Pompa ,25 1,25 Pompa ,25 1,25 Pompa ,25 1,25 Pompa ,25 1,25 Pompa ,25 1,25 Expander 1 1,25 1,25 TOTAL 10 52

65 b. Kebutuhan tenaga listrik untuk unit utilitas Tabel 7.16 kebutuhan tenaga listrik untuk unit utilitas Nama alat Jumlah Daya, Hp Total, Hp Pompa Pompa Pompa Pompa Pompa Pompa Pompa Pompa Clarifire Cooling Tower Pompa BB 1 1,25 1,25 Boiler TOTAL 469,25 = Unit penyediaan bahan bakar Tabel 7.17 spesifikasi power generator Tipe AC generator Power 804 kwatt Power motor 80% Phase 3 Jumlah 1 Buah A. Tangki bahan bakar generator Table 7.18 spesifikasi tangki bahan bakar generator Kode TG-001 Fungsi Menampung bahan bakar generator selama 1 bulan Tipe Silinder Horizontal Kapasitas 866,8586 ft 3 Dimensi Diameter = 7 ft, Panjang = 21 ft Bahan kontruksi Carbon steel Jumlah 2 buah 53

66 54

67 BAB VIII. LAY OUT PABRIK DAN PERALATAN PROSES 8.1 Tata Letak Pabrik Lay out pabrik adalah tempat kedudukan dari bagian-bagian pabrik, yang meliputi tempat bekerjanya karyawan, tempat peralatan, tempat penimbunan bahan baik bahan baku maupun produk, ditinjau darisegi hubungan satu dengan yang lain. Tata letak pabrik harus dirancang sedemikian rupa sehingga penggunaan areal pabrik harus dipikirkan penempatan alat-alat produksi dari keamanan, keselamatan dan kenyamanan bagi karyawan dapat dipenuhi. Selain peralatan yang tercantum didalam flowsheet proses, beberapa bangunan fisis lain seperti kantor, poliklinik, mushola, laboratorium, kantin, fire safety, pos penjagaan harus ditempatkan pada bagian yang tidak mengganggu jalannya proses. Dalam melakukan tata letak pabrik, tujuan yang akan dicapai adalah : - Memberikan efisien yang tinggi - Memudahkan pemasangan, pemeliharaan, dan perbaikan - Memberikan gairah kerja pada karyawan - Memberikan jaminan keselamatan kerja yang baik - Menekan biaya produksi serendah mungkin dengan hasil semaksimal mungkin. Untuk memudahkan mendapatkan kondisi seperti diatas, maka perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut : - Tata letak alat proses diatur sedemikian rupa sehingga memudahkan penyusunan. - Bahan baku, tenaga kerja, dan transportasi ditangani seefektif dan seefisien mungkin. - Fasilitas untuk karyawan seperti koperasi, kantin, sarana olahraga, poliklinik dan sebagainya diletakan secara strategis dan tidak mengganggu jalannya proses. 55

68 - Jarak antar unit satu dengan yang lainnya diatur sedemikian rupa sehingga memudahkan aktivitas saat bekerja dilapangan dan memudahkan proses pengalian, perbaikan, dan tidak mengganggu lalu lintas pekerja. - Pengontrolan terhadap jalannya alat-alat proses dilakukan secara rutin pada ruang control tersendiri. - Persediaan lahan tanah untuk perluasan dan pengembangan pabrik. Hal-hal lain yang perlu diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik: a. Perluasan Pabrik Perluasan pabrik dan kemungkinan penambahan bangunan di masa yang akan datang. Perluasan pabrik harus diperhitungkan sebelum masalah kebutuhan tempat menjadi masalah besar di masa yang akan datang. Sejumlah area khusus harus dipersiapkan untuk perluasan pabrik jika dimungkinkan pabrik menambah kapasitas produksi atau ingin mengolah bahan baku sendiri, sehingga perlu adanya penambahan peralatan. b. Harga Tanah Harga tanah merupakan faktor yang membatasi kemampuan penyediaan awal. Jika harga tanah tinggi, maka diperlukan efisiensi yang tinggi terhadap pemanfaatan tanah. Pemakaian tempat harus disesuaikan terhadap area yang tersedia. Jika perlu ruangan harus dibuat bertingkat, sehingga dapat menghemat tempat. c. Kualitas, Kuantitas dan Letak Bangunan Kualitas, kuantitas, dan letak bangunan harus memenuhi standar bangunan pabrik meliputi, kekuatan fisik meupun kelengkapannya, misalnya ventilasi, insulasi, dan instalasi. Keteraturan dalam penempatan bangunan akan membantu kemudahan kerja dan perawatan. d. Keamanan Faktor yang paling penting adalah keamanan. Walaupun talah dilengkapi dengan peralatan keamanan, seperti hidran, reservoir air, penahan ledakan, dan asuransi pabrik, faktor- faktor pencegah harus tetap 56

69 disediakan, misalnya tangki bahan baku, produk, dan bahan bakar harus ditempatkan di area khusus dengan jarak antar ruang yang cukup sehingga dapat meminimalkan potensi terjadinya ledakan dan kebakaran. e. Fasilitas Jalan Jalan raya yang berfungsi sebagai jalur pengangkutan bahan baku, produk, dan bahan-bahan lainnya sangat diperlukan. Penempatan jalan tidak boleh mengganggu proses dan kelancaran distribusi. 57

70 Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Skala 1:1000 Dengan : Luas Bangunan = m 2 Luas Tanah = m 2 58

71 Keterangan gambar 8.1 : No Nama bangunan Jumlah Luas (m 2 ) Total luas (m 2 ) 1 Pos Keamanan Taman Parkir Angkutan Parkir Karyawan dan Tamu Kantor Perpustakaan Masjid Kantin Koperasi Poliklinik Daerah Proses Laboratorium Daerah Bahan Baku Daerah Produk Daerah Utilitas Ruang Kontrol Bengkel Gudang Peralatan Toilet Area Perluasan Total (m 2 ) Total luas pabrik, Asumsi Jalan 15% Lokasi Pabrik Pemilihan lokasi pabrik merupakan hal yang sangat penting dan menentukan keberhasilan pabrik yang akan didirikan. Lokasi suatu pabrik dapat mempengaruhi kedudukan pabrik dalam persaingan maupun dalam penentuan kelangsungan hidupnya. Penentuan lokasi pabrik yang tepat perlu pertimbangan yang berdasarkan aspek-aspek teknis dan ekonomis. Idealnya, lokasi yang dipilih harus dapat memberikan keuntungan untuk jangka panjang dan memberikan keuntungan untuk perluasan. Dalam hal ini ada dua faktor untuk menentukan lokasi pabrik yaitu : 59

72 1. Faktor Utama Suatu cara yang biasanya dipakai untuk memilih suatu region. Misalnya : Bahan baku, pemasaran, persediaan bahan bakar, persediaan air dan cuaca. 2. Faktor Khusus Dipakai untuk memilih lokasi pabrik didalam region industri (daerah industri). Misalnya : pengangkutan, waste disposal, peraturan-peraturan daerah, tenaga kerja, social masyarakat, dan lain-lain. Gambar 8.2 Peta Lokasi Pabrik Berdasarkan faktor-faktor tersebut, maka lokasi pabrik Perkloroetilen ditetapkan di daerah Cilegon Jawa Barat, karena didaerah tersebut terdapat pabrik PT. Asahimas Subentra yang telah memproduksi klorin dan etilen diklorida yang merupakan bahan baku dari pembuatan perkloroetilen dan juga daerah tersebut dekat dengan Pelabuhan Merak sehingga dapat dengan mudah menjual produk ke daerahdaerah di seluruh Indonesia. Dasar pertimbangan lainnya : a. Letak pabrik terhadap sumber bahan baku. Bahan baku dalam proses pengolahan merupakan faktor yang sangat penting dalam pemilihan lokasi yang tepat. Dilihat dari segi bahan baku maka suatu pabrik sebaiknya didirikan di daerah sumber bahan baku tersebut tersedia sehingga pengadaannya dengan mudah dapat diatasi. Lokasi pabrik yang tidak terlalu jauh atau dekat dengan sumber bahan baku yang akan dikonsumsi maka akan mengurangi biaya transportasi dan penyimpanan. Perhatian utama yang 60

73 harus diberikan untuk penyiapan bahan baku adalah kepastian suplay dari sumber bahan baku secara kontinyu, biaya transportasi, kemurnian bahan baku, serta peralatan penyimpanan. Dikawasan ini,sangat dekat dengan sumber gas alam. Hal tersebut akan menghemat biaya pipanisasi. b. Pemasaran. Pemasaran adalah faktor yang perlu mendapat perhatian dalam suatu industri, karena berhasil tidaknya masalah pemasaran sangatlah menentukan besarnya penghasilan industri tersebut. Konsumen biasanya menginginkan untuk membeli sesuatu dengan jarak yang lebih dekat selain harga yang lebih murah, sehingga menumbuhkan pabrik-pabrik baru yang mengolaj produk samping. Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah : a. Dimana hasil produksi harus dipasarkan. b. Berapa kemampuan daya serap pasar dan bagaimana pemasaran di masa yang akan datang. c. Pengaruh persaingan masa sekarang dan yang akan datang. d. Jarak pasaran dan lokasi pabrik serta cara mencapai daerah pemasaran. c. Tenaga listrik dan bahan bakar. Mengenai tenaga listik dan bahan bakar sehubungan dengan lokasi pabrik, maka diusahakan unit pembangkit tenaga listrik sendiri atau dari Perusahaan Listrik Negara (PLN). Power dari steam sangat diperlukan untuk sebagian besar industri, dan bahan bakar umungnya digunakan untuk penyediaan utilitas. Biaya power local dapat menolong menentukan dimana power itu harus dibangun atau dihasilkan sendiri. d. Persediaan air Proses industri menggunakan sejumlah besar air untuk pendinginan, pembersihan, pembangkit steam, dan lain-lain. Mata air merupakan sumber air yang sangat bersih, meskipun sumur yang dalam atau sumur artesis dapat digunakan jika kebutuhan air tidak terlalu besar. Kebutuhan air pada suatu pabrik Perkloroetilen diperoleh dari aliranj sungai sehingga memerlukan pengolahan air yang bersih lebih lanjut. 61

74 e. Keadaan alam Keadaan alam yang perlu diperhatikan adalah arah angina, sehingga tidak membahayakan masyarakat yang ada disekitaran industri. Gas hasil buangan pabrik harus dibakar,walaupun hanya kadar perkloroetilen-nya sudah sangat rendah atau dengan membuat cerobong asap pengeluaran yang tinggi. f. Pengangkutan Jumlah dan jenis produk menentukan jenis sarana angkutan. Sarana angkutan laut sangat ekonomis dan lebih dapat menjangkau daerah yang lebih luas dan jauh. Muara badak sangat dekat dengan pelabuhan sehingga produk perkloroetilen dapat dipasarkan diluar negeri maupun dalam negeri. g. Waste disposal Mengenai waste disposal, apakah sudah tersedia tempat pembuangan. Pabrik perkloroetilen menghasilkan limbah yang kebanyakan berwujud gas. Jalan satu-satunya untuk mengurangi pencemaran limbah yang keluar yaitu dengan cara menyerap gas-gas berbahaya sehingga berkadar rendah dan tidak membahayakan. Bila buangan pabrik berbahaya bagi kegiatan dan kehidupan sekitarnya, maka harus diperhatikan : a. Hukum dan peraturan waste disposal yang ada. b. Kemungkinan pembuangan ke dalam aliran sungai atau cairan yang ada. h. Tenaga Kerja Kebutuhan tenaga kerja didapat dari daerah Cilegon,Jawa Barat, Jawa Timur, dan sekitarnya. Sebelum menentukan lokasi pabrik, masalah tenaga kerja perlu diadakan peninjauan, karena jangan sampai masalah ini dapat menghambat kerja pabrik. Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah : a. Mudah tidaknya mendapatkan tenaga kerja serta bagaimana kondisi sosial buruh di daerah tersebut. b. Jarak antara tempat tinggal tenaga kerja dengan lokasi pabrik. 62

75 i. Undang-undang dan peraturannya. Pembuangan limbah sangat harus diperhatikan disini, karena limbah yang dihasilkan mengandung zat-zat yang berbahaya bagi lingkungan pada kadar tertentu. Hal-hal yang perlu ditinjau dalam undang-undang dan peraturannya adalah : a. Bagaimana ketentuan mengenai penentuan daerah industri. b. Ketentuan mengenai penggunaan jalan umum yang ada. c. Ketentuan lain yang umum mengenai industri di daerah tersebut. j. Sosial masyarakat Berdirinya pabrik baru yaitu pabrik perkloroetilen, akan memberikan kesempatan bekerja bagi masyarakat, yang pada akhirnya akan menaikan tingkat pendapatan masyarakat. Bertambahnya pendapatan masyarakat akan memperbaiki kondisi sosial masyarakat. k. Bencana alam Bencana alam tidak perlu terlalu dikhawatirkan, karena kawasan industri Cilegon, Jawa Barat selama ini termasuk daerah yang aman. 63

76 8.3 Tata Letak Peralatan Pabrik Penentuan tata letak peralatan pabrik perlu memperhatikan beberapa hal antara lain, penyusunan alat proses harus saling berurutan sesuai dengan urutan kerja dan fungsinya. Selain itu, faktor kemudahan dalam pengecekan dan keselamatan kerja harus dipertimbangkan. Kondisi operasi masing-masing alat harus diperhatikan. Untuk alat proses yang beroperasi pada suhu dan tekanan tinggi ditempatkan terpisah dari alat proses lainnya serta harus mudah dijangkau oleh pemadam kebakaran. Setiap alat harus ditempatkan ditempat yang cukup, artinya tidak terlalu besar dan tidak terlalu sempit, sehingga mudah untuk pemeriksaan, perbaikan, dan pemindahan alat guna menjamin keselamtan kerja. Pengaturan alat kontrol dilakukan pada ruang kendali (control room). Untuk kantor produksi dan laboratorium ditempatkan berdekatan dengan area proses agar mudah dalam mengontrol dan mengawasi produksi. 64

77 F-102 G-101 F-103 Q-101 R-101 E-101 E-111 H-101 D-101 D-111 V-101 F-101 F-105 F-104 Keterangan : Gambar 8.3 Tata Letak Peralatan Kode Nama Alat Kode Nama Alat Kode Nama Alat F-101 Tangki Etilen Diklorida V-101 Vaporizer E-101 Cooler F-102 Tangki Gas Klor Q-101 Furnace E-111 Condensor F-103 Tangki Produk HCl R-101 Reaktor H-101 Knock Out Drum F-104 Tangki Produk P G-101 Expander F-105 Tangki Pencampur 64

78 BAB IX. STRUKTUR ORGANISASI PERUSAHAAN 9.1 Organisasi Perusahaan Perusahaan pabrik perkloroetilen adalah perseroan terbatas (PT). PT merupakan bentuk perusahaan yang mendapatkan modal dari penjualan sahamnya dan tiap pemegang saham mengambil bagian sebanyak satu saham atau lebih. Saham adalah surat berharga yang dikeluarkan perusahaan atau PT tersebut. Orang yang memiliki saham berarti telah menyetor modal keperusahaan dan berarti pula ikut memiliki perusahaan. Alasan dipilihnya bentuk PT ini berdasarkan beberapa faktor : a. Mudah mendapatkan modal yaitu dengan menjual saham perusahaan b. Tanggung jawab pemegang saham terbatas sehingga kelancaran produksi hanya dipegang oleh pimpinan perusahaan c. Pemilik dan pengurus perusahaan terpisah satu sama lain. Pemilik perusahaan adalah pemegang saham dan pengurus perusahaan adalah direksi beserta staf yang diawasi oleh dewan komisaris d. Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin karena tidak berpengaruh dengan berhentinya pemegang saham, direksi beserta stafnya dan karyawan perusahaan e. Efisiensi manajemen, para pemegang saham duduk dalam dewan komisaris dan dewan komisaris dapat memilih dewan direksi seperti direktur utama f. Lapangan usaha lebih luas, suatu PT dapat menarik modal yang sangat besar dari masyarakat sehingga dengan modal ini PT dapat memperluas usahanya. Ciri ciri PT adalah : 1. Perusahaan didirikan dengan akta dari notaris berdasarkan kitab undang undang hukum dagang 2. Besarnya modal ditentukan dalam akta pendirian dan terdiri dari saham saham 3. Pemilik perusahaan adalah para pemegang saham 65

79 4. Perusahaan dipimpin oleh direksi yang dipilih para pemegang saham 5. Pembinaan personalia sepenuhnya diserahkan kepada direksi dengan memperhatikan hukum hukum perburuhan. 9.2 Struktur Organisasi Salah satu faktor yang sangat menunjang kemajuan perusahaan adalah struktur organisasi yang digunakan dalam perusahaan tersebut. Hal ini berhubungan dengan komunikasi yang terjadi di dalam perusahaan,demi tercapainya keselamatan kerja antar karyawan. Struktur organisasi garis adalah struktur organisasi yang melukiskan wewenang garis para pejabat dalam suatu organisasi terhadap pejabat pejabat dibawahnya dengan suatu otoritas. struktur organisasi dari suatu perusahaan dapat bermacam macam sesuai dengan bentuk dan kebutuhan dari masing masing perusahaan. Jenjang kepemimpinan dalam perusahaan ini sebagai berikut : a. pemegang saham b. Direktur Utama c. Direktur d. Kepala Bagian e. Kepala Seksi f. Karyawan dan Operator Tanggung jawab, tugas dan wewenang dari masing masing jenjang kepemimpinan tentu saja berbeda beda. Tanggung jawab, tugas serta wewenang tertinggi terletak pada puncak pimpinan yaitu dewan komisaris. Sedangkan kekuasaan tertinggi berada pada rapat umum pemegang saham. 66

80 Dewan Komisaris Direktur Utama Sekretaris Direktur Umum dan Administrasi Direktur Teknik dan Produksi Kepala Bagian Umum Kepala Bagian Keuangan Kepala Bagian Pemasaran Kepala Bagian Produksi Kepala Bagian Teknik Kepala Seksi Personalia Kepala Seksi Keuangan Kepala Seksi Pemasaran Kepala Seksi Produksi Kepala Seksi Perawatan Kepala Seksi Logistik Kepala Seksi Administrasi Kepala Seksi Pengadaan Barang Kepala Seksi Quality Control Kepala Seksi Laboratorium Kepala Seksi Bengkel Kepala Seksi Keamanan Kepala Seksi Utilitas Gambar 9.1 Stuktur Organisasi Perusahaan 67

81 9.3 TUGAS DAN WEWENANG 1. Pemegang saham Pemegang saham sebagai pemilik perusahaan adalah beberapa orang yang mengumpulkan modal untuk kepentigan pendirian dan berjalan operasi perusahaan tersebut. Kekuasaan tertinggi pada perusahaan yang berbentuk adalah rapat pemegang saham rapat umum tersebut, para pemegang saham bertugas untuk : a. Melakukan rapat untuk memilih, menentukan dan memberhentikan dewan komisaris. b. Meminta pertanggungjawaban dewan komisaris c. Mengangkat dan memberhentikan direktur utama d. Mengesahkan hasil hasil usaha, neraca dan perhitungan laba rugi tahunan dari perusahaan. 2. Dewan Komisaris Dewan komisaris adalah pelaksana dari pemilik saham dan semua keputusan ditentukan dalam rapat persero. Masa kerja dewan komisaris adalah dua tahun atau menurut ketentuan yang ada dalam perjanjian : Tugas dan wewenang : a. Menentukan, mengangkat dan memberhentikan direktur utama b. Menentukan dan menyepakati keputusan direksi tentang kebijakan umum, target laba perusahaan, alokasi sumber sumber dana dan pengarahan pemasaran c. Mengawasi tugas direksi d. Menyetujui atau menolak rencana rencana yang diajukan oleh direktur utama 3. Direktur Utama Direktur utama merupakan pimpinan tertinggi dalam perusahaan dan bertanggung jawab terhadap maju mundurnya perusahaan. Direktur utama bertanggung jawab pada dewan komisaris atas segala tindakan dan kebijaksanaan 68

82 yang telah diambil sebagai pimpina perusahaan. Direktur utama dibantu oleh seorang sekretaris. Tugas dan wewenang : a. Menjaga kestabilan manajemen perusahaan dan membuat kelangsungan hubungan yang baik antara pemilik saham, pimpinan dan karyawan b. Mengelola, menyetujui dan mengendalikan pengeluaran untuk investasi dan pemanfaatan sebagi modal. c. Mengkoordinasi kerja sama antara setiap elemen yang ada diperusahaan Direktur utama membawahi : 1) Direktur Teknik dan Produksi Tugas dari direktur teknik dan priduksi adalah memimpin pelaksanaan kegiatan pabrik yang berhubungan dengan bidang produksi dan operasi, teknik, pengembangan, pemeliharaan peralatan, pengaduaan dan laboratorium. 2) Direktur umum dan administrasi Tugas direktur umum dan administraso adalah bertanggung jawab terhadap masalah masalah yang berhubungan dengan administrasi, personalia, keuangan, pemasaran, humas, keamanan dan keselamatan kerja. 4. Sekretaris Tugas sekretaris adalah membantu pimpinan dalam melakukan tugas tugas harian, baik yang rutin maupun yang khusus. 5. Kepala Bagian Kepala bagian bertugas untuk mengkoordinir, mengatur dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan dalam lingkungan bagiannya sesuai dengan garis garis yang telah diberikan pleh pimpina perusahaan. Kepala bagian dibagi menjadi : a. Kepala bagian produksi 69

83 Tugas kepala bagian produksi adalah bertanggung jawab ke direktur teknik dan produksi dan mengawasi jalannya proses produksi. Serta merencanakan jadwal produksi. b. Kepala bagian teknik Mengadakan perbaikan dan pemeliharaan terhadap peralatan pabrik yang mengalami kerusakan maupun yang tidak. c. Kepala bagian pemasaran Mengkoordinasi kegiatan pemasaran hasil produksi, dan mengatur keluar masuknya peralatan dan bahan. d. Kepala bagian keuangan Bertanggung jawab kepada direktur umum dan administrasi mengenai pengeluaran, pemasukan serta yang berkaitan tentang keuangan. e. Kepala bagian umum Bertanggung jawab terhadap kegiatan yang berhubungan dengan tata usaha, personalia dan rumah tangga perusahaan 6. Kepala Seksi Kepala seksi adalah pelaksanaan pekerjaan dalam lingkungan bagiannya sesuai dengan renacan yang telah diatur oleh para kepala bagian masing masing. Setiap kepala seksi bertanggung jawab terhadap kepala bagian masing masing sesuai dengan seksinya. a. Kepala seksi produksi Memimpin langsung serta memantau kelancaran proses produksi b. Kepala seksi Quality Cpntrol Mengawasi dan meneliti produk, proses produksi perusahaan untuk memperoleh standar kualitas yang diharapkan c. Kepala seksi laboratorium Menyelenggarakan pengendalian mutu untuk bahan baku, bahan pembantu, produk dan limbah. 70

84 d. Kepala seksi utilitas Bertanggung jawab terhadap penyediaan air, steam, bahan bakar dan udara tekana baik untuk proses maupun instrumentasi e. Kepala seksi perawatan alat Mengawasi pelaksanaan pemeliharaan perawatan mesin untuk menjaga kelancaran proses produksi dan menjaga konsistensi kualitas dan memperpanjang umur peralatan mesin. f. Kepala seksi bengkel Bertanggung jawab atas kegiatan perawatan dan penggantian alat alat serta fasilitas pendukungnya g. Kepala seksi pemasaran Mengkoordinasikan kegiatan pemasran produk dan pengadaan bahan baku pabrik h. Kepala seksi personalia Mengkoordinasikan kegiatan yang berhubungan dengan kepegawaian i. Kepala seksi logistic Menyediakan sumber daya fisik sesuai kebutuhan dan mengendalikan pengiriman, penyimpanan material dan alat. j. Kepala seksi administrasi Bertanggung jawab terhadap dokumen dokumen penting perusahaan k. Kepala seksi keamanan Menyelenggrakan kegiatan yang berkaitan dengan mengawasi masalah keamanan perusahaan. 9.4 Pembagian Jam Kerja Pabrik ini direncanakan beroperasi 330 hari dalam setahun dan 24 jam sehari. Sisa hari yang bukan hari libur digunakan untuk perbaikan atau perawatan dan shut down, sedangkan pembagian jam kerja karyawan pada pabrik ini erbagi menjadi : 71

85 a. Karyawan Non shift Karyawan non shift adalah karyawan yang tidak menangani proses produksi secara langsung. Yang termasuk karyawan non shift adalah direktur, kepala kepala bagian, bagian bagian umum dan administrasi dan kepala kepala seksi. Karyawan non shift ini bekerja selama 34 jam selama satu minggu dengan perincian : Senin jumat : WIB Sabtu : libur Sedangkan untuk jam istirahat diatur : Selain hari jumat : WIB Jumat : WIB Hari minggu dan hari libur nasional semua karyawan non shift libur b. Karyawan shift Karyawan shift adalah karyawan yang langsung menangani proses produksi atau mengatur bagian bagian tertentu dari pabrik yang mempunyai hubungan dengan keamanan dan kelancaran produksi. Yang termasuk karyawan shift adalah operator produksi, sebagian dari bagian teknik, bagian gudang, bagian keamanan dan bagian bagian yang harus selalu siaga untuk menjaga keselamatan kerja dan keamanan pabrik. Karyawan shift dibagi dalam tiga shift dengan pengaturan sebagai berikut : Shift I (pagi) : Pukul WIB Shift II (Sore) : Pukul WIB Shift III (malam) : Pukul WIB Karyawan shift dibagi dalam 4 regu, dalam sehari produksi 3 regu bekerja dan 1 regu istirahat dan dikenakan secara bergantian. Tiap regu akan mendapatkan giliran 3 hari kerja dan 1 hari libur tiap tiap shift dan masuk lagi untuk shift berikutnya. 72

86 Regu Tabel 9.1 jadwal Kerja Karyawan Shift Hari A I I I L II II II L III III III L I I I B L II II II L III III III L I I I L II II C II L III III III L I I I L II II II L III D III III L I I I L II II II L III III III L Keterangan : L = libur I = WIB II = WIB III = WIB 73

87 9.5 SISTEM KEPEGAWAIAN DAN SISTEM GAJI Sistem penggajian karyawan mengacu pada tingkat pendidikan, status pekerjaan, kedudukan, tanggung jawab dan keahlian yang dimiliki. Karyawan dibedakan menjadi 3 golongan yaitu : 1. Karyawan Tetap Karyawan yang menerima upah bulanan tergantung pada kedudukan, tingkat pendidikan dan keahlian. 2. Karyawan Karyawan yang menerima upah harian dibayar setiap akhir pekan, misalnya perawat kebun dan buruh pabrik 3. Karyawan Botongan Karyawan yang menerima upah setiap jenis pekerjaan yang dilakukan secara borongan. Sedangkan sistem gaji pegawai dibagi menjadi 2 golongan yaitu : a. Gaji bulanan adalah gaji yang diberikan kepada pegawai tetap dan besarnya gaji sesuai dengan peraturan perusahaan b. Gaji lembur adalh gaji yang diberikan kepada karyawan yang bekerja melebihi jam kerja yang telah ditetapkan dan besarnya sesuai dengan peraturan perusahaan. Perincian besar gaji karyawan pabrik ini dapat dilihat pada tabel 9.2 dimana gaji yang dberikan disesuaikan dengan standar upah minimum Kabupaten/Kota di Daerah Provinsi Jawa Barat Tahun Keputusan Gubernur Jawa Barat Nomor : 561/kep.774-Yanbangsos/

88 Tabel 9.2 Perincian Gaji Karyawan No Jabatan Jumlah Gaji/bulan Jumlah (Rp) (Rp) 1 Dewan Komisaris Direktur Utama Direktur Umum dan Administrasi Direktur Tekik dan Produksi Sekretaris Sopir khusus Direksi Kepala Bagian Ka. Sek Personalisa Ka. Sek Logistrik Ka. Sek administrasi Ka. Sek Keamanan ka. Sek Keuangan Ka. Sek Pengadaan barang Ka. Sek Pemasaran Ka. Sek Produksi Ka. Sek Quality Control Ka. Sek Laboratorium Ka. Sek Utilitas Ka. Sek Perawatan Ka. Sek Bengkel Ka. Sek K Staff sek. Produksi Staff sek. Utilitas staff sek. Quality Control Staff sek. Laboratorium Staff sek. Perawatan Staff sek. Bengkel Staff sek. Pemasaran Staff sek. Pengadaan barang Staff sek. Keuangan staff sek. Keamanan Staff sek. Administrasi Staff sek. Logistik Staff sek. Personalia Staff sek. K Dokter Perawat Total

89 9.6 Fasilitas Karyawan Fasilitas dinas yang diberikan pada karyawan atau pimpinan perusahaan sesuai dengan kemajuan dan keuntungan dari perusahaan adalah sebagai berikut : a. Fasilitas air bersih b. Fasilitas kesehatan bagi karyawan (suami/istri dan anak) c. Memberikan pakaian kerja 2 buah lengkap dengan alat alat untuk perlindungan terhadap keselamatan kerja sebanyak 2 kali dalam setahun d. Fasilitas transportasi berupa bus pegawai bagi karyawan yang rumahnya jauh dari lokasi e. Fasilitas ibadah berupa masjid di lingkungan perusahaan f. Memberikan uang bonus tiap tahun yang besarnya disesuaikan dengan keuntngan perusahaan dan memberikan uang tunjangan hari raya g. Memberikan asuransi kepada karyawan berupa asuransi kesehatan, asurasni kecelakaan dan asuransi hari tua 76

90 BAB X. ANALISIS EKONOMI Analisis ekonomi dilakukan untuk mengetahui apakah pabrik yang dirancangakan menguntungkan atau tidak. Dari segi ekonomi, suatu pabrik dikatakan sehat jika dapat memenuhi kewajiban finansial dalam dan keluar serta dapat mendatangkan keuntungan yang layak bagi perusahaan dan pemiliknya. Kewajiban finansial kedalam ini terdiri dari berbagai macam beban pembiayaan operasi seperti bahan baku, bahan penunjang peralatan, gaji/upah karyawan, penyediaan piutang dagang. Sedangkan kewajiban finansial keluar terutama terdiri dari pembayaran pinjaman bank serta bunganya. Evaluasi ekonomi bertujuan untuk menganalisa dan melihat apakah Pabrik Perkloroetilen ini layak berdiri atau tidak. Dalam Evaluasi Ekonomi ini dihitung harga peralatan yang digunakan, harga bahan, harga jual produk utama ataupun produk samping, jumlah tenaga kerja beserta jumlah gaji. Untuk itu pada perancangan Pabrik Perkloroetilen ini dibuat evaluasi atau penilaian yang ditinjau dengan metode : 1. Keuntungan (Profit) 2. Return On Investment (ROT) 3. Payout Time (POT) 4. Profit On Sales (POS) 5. Break Even Point (BEP) 6. Shut Down Point (SDP) 7. Discounted Cash Flow (DCF) Untuk menunjang faktor-faktor diatas perlu diadakan penafsiran terhadap beberapa hal yaitu : 1. Investasi Modal Total (Total Capital Investment) 2. Biaya Pengeluaran Umum (General Expens) 3. Total Penjualan 4. Perkiraan Laba atau Rugi Usaha 77

91 10.1 Dasar Perhitungan Dasar perhitungan : Kapasitas Produksi = ton /tahun Satu Tahun Operasi = 330 hari Pabrik Beroperasi = Tahun Penaksiran Harga Peralatan Harga peralatan proses selalu mengalami perubahan setiap tahun tergantung pada kondisi ekonomi yang ada. Untuk mengetahui harga peralatan yang ada saat ini, dapat ditaksir dari harga alat tahun lalu berdasarkan indeks harga. Persamaan pendekatan yang digunakan untuk memperkirakan harga peralatan yang ada pada saat sekarang adalah (Aries, 1955) : Nx Ex=Ey [ Ny ] Keterangan : Ex = Harga alat pada tahun x Ey = Harga alat pada tahun y Nx = Nilai Indeks tahun x Ny = Nilai Indeks tahun y Harga indeks tahun 2027 dicari dengan persamaan least square, dengan menggunakan data indeks dari tahun 2012 sampai Sebagaimana yang ditampilkan di tabel indeks pada perhitungan biaya. Untuk jenis alat yang sama tetapi kapasitas berbeda, harga suatu alat dapat diperkirakan dengan menggunakan metode six-tenth factor sebagai berikut (Aries, 1955) : Ket: 0,6 Cb Eb=Ea [ ] Ca Ea = Harga alat dengan kapasitas diketahui Eb = Harga alat dengan kapasitas dicari Ca = Kapasitas alat A 78

92 10.3 Penentuan Investasi Modal Total (TCI) Investasi modal total (Total Capital Investment) yaitu banyaknya pengeluaran yang dibutuhkan untuk mendirikan fasilitas-fasilitas pabrik dan untuk pengoperasiannya. Investasi modal total ini terdiri dari investasi modal tetap dan modal kerja. 1. Investasi Modal Tetap (Fixed Capital Investment) Investasi modal tetap (FCI) adalah biaya yang dibutuhkan untuk mendirikan fasilitas-fasilitas dan peralatan manufaktur pabrik. Investasi modal tetap terdiri dari : a. Direct Plant Cost (DPC) Direct Plant Cost adalah pengeluaran yang diperlukan untuk mendirikan bangunan pabrik, membeli dan memasang mesin, peralatan proses dan peralatan pendukung yang diperlukan untuk operasi pabrik. Modal langsung ini terdiri dari physical plant cost dan engineering and construction. Physical plant cost terbagi lagi menjadi beberapa pengeluaran yaitu sebagai berikut (Aries, 1955) : 1. Purchased Equipment Cost (PEC), merupakan biaya pembelian alat baik alat proses maupun alat pendukung lainnya. Apabila alat yang dibeli adalah barang import, biasanya akan terkena biaya tambahan seperti biaya pengangkutan, asuransi, pajak, dan gudang. 2. Biaya pemasangan alat (instalasi), merupakan biaya yang dibutuhkan untuk pemasangan alat-alat proses maupun alat pendukung di lokasi pabrik. Besarnya biaya pemasangan ini diestimasi sebesar 43% dari PEC. 3. Biaya pemipaan (piping), merupakan biaya yang dikeluarkan untuk pembelian maupun pemasangan pipa pada alat-alat proses maupun alat pendukung di lokasi 79

93 pabrik. Untuk proses cair-cair besarnya biaya pemipaan ini diestimasi sebesar 36% dari PEC. 4. Biaya insulasi, merupakan biaya yang dikeluarkan untuk pembelian maupun pemasangan sistem insulasi di dalam alat proses produksi maupun alat pendukung yang memerlukan insulasi. Besarnya biaya insulasi ini diestimasi sebesar 8% dari PEC. 5. Biaya instrumentasi dan alat kontrol, merupakan biaya yang digunakan untuk melengkapi sistem proses maupun utilitas dengan suatu sistem pengendalian. Sistem pengendalian disini termasuk pembelian dan pemasangan instrumentasi dan alat-alat kontrol sesuai dengan kebutuhan. Besarnya biaya ini diestimasi sebagai extensive controls, yaitu sebesar 13% dari PEC 6. Biaya instalasi listrik, merupakan biaya yang dipakai untuk pengadaan sarana pendukung dalam pendistribusian tenaga listrik. Biaya instalansi disini belum termasuk dengan alat penyedia listrik. Besarnya biaya ini diestimasi sebesar 10%- 15% dari PEC. 7. Biaya bangunan dan sarana, merupakan biaya yang diperlukan untuk mendirikan bangunan-bangunan di dalam lingkungan pabrik. Biaya bangunan dan sarana ini disesuaikan dengan kondisi daerah tempat didirikannya pabrik. Pada prarancangan pabrik ini biaya bangunan dan sarana diestimasi sebesar 47% dari PEC untuk proses fluid new plant at new site. 8. Biaya tanah dan perataan tanah, adalah biaya untuk pembelian tanah, perbaikan kondisi tanah (perataan), dan pembuatan jalan ke areal pabrik. Biaya pembelian tanah disesuaikan dengan harga pasaran di lokasi pendirian 80

94 pabrik yaitu sebesar Rp ,-/m 2. Sedangkan biaya perataan dan pembuatan tanah diestimasi sebesar 10% dari total pembelian tanah 9. Enviromental, adalah biaya untuk pemeliharaan kelestarian lingkungan di kawasan pabrik dan sekitarnya. Besarnya biaya ini diestimasi sebesar 6%-25% dari PEC (Timmerhaus, 1991). b. Engineering and Construction Cost Engineering and construction cost merupakan biaya untuk keperluan design engineering, field supervisor, temporary construction dan inspection. Besarnya biaya untuk keperluan ini diestimasi sebesar 20% dari physical plant cost (PPC). c. Contractor's fee dan Contingency Contractor's adalah biaya yang dipakai untuk membayar kontraktor pembangun pabrik. Sedangkan Contingency merupakan biaya kompensasi terhadap pengeluaran yang tak terduga, perubahan proses meskipun kecil, perubahan harga dan kesalahan estimasi. Dari hasil perhitungan, diperoleh biaya investasi modal tetap (FCI) yang diperlukan untuk mendirikan pabrik Perkloroetilen dengan kapasitas ton per tahun ini adalah Rp Modal Kerja / Working Capital (WC) Modal kerja adalah modal yang diperlukan untuk memulai usaha sampai mampu menarik keuntungan dari hasil penjualan dan memutar keuangannya. Jangka waktu pengadaan bahan baku biasanya antara 1-4 bulan dan tergantung dari cepat atau lambatnya hasil produksi yang diterima. Dalam perancangan ini jangka waktu pengadaan modal kerja diambil 1 bulan. 81

95 Modal kerja meliputi : a. Modal untuk biaya bahan baku proses dan utilitas. Biaya yang dibutuhkan untuk persediaan bahan baku, besarnya tergantung dari kecepatan konsumsi bahan baku, nilai, ketersediaan, sumber, dan kebutuhan storage-nya. b. In Process Inventory Biaya yang harus ditanggung selama bahan sedang berada dalam proses, besarnya tergantung pada lama siklus proses. c. Product Inventory Biaya yang diperlukan untuk penyimpanan produk sebelum produk tersebut dijual. d. Available Cash Merupakan persediaan uang tunai untuk membayar buruh, services, dan material. e. Extended Credit Persediaan uang untuk menutup penjualan barang yang belum dibayar. Modal kerja (working capital) yang didapat dari perhitungan biaya sebesar Rp. Rp Plant Start Up Plant start up merupakan modal yang digunakan untuk menjalankan peralatan secara keseluruhan pertama kali. Biaya untuk plant start up ini sebesar Rp. Rp ,36. Dari data-data yang telah ada sehingga diketahui investasi modal total diperoleh sebesar Rp. Rp ,7500. Modal ini berasal dari : 1. Modal sendiri Besarnya modal sendiri adalah 70% dari total modal investasi, sehingga modal sendiri adalah sebesar Rp. Rp

96 2. Pinjaman dari bank Besarnya modal pinjaman dari bank adalah 30% dari total modal investasi, sehingga pinjaman dari bank adalah sebesar Rp Penentuan Biaya Total Produksi (TPC) Biaya produksi total merupakan semua biaya yang digunakan selama pabrik beroperasi. Biaya produksi meliputi Manufactoring Cost (MC) dan General expense. a. Direct manufacturing cost, adalah pengeluaran yang bersangkutan khusus dalam pembuatan produk, meliputi: 1. Biaya bahan baku (proses dan utilitas), yaitu biaya yang Dikeluarkan untuk pembelian bahan baku yang digunakan dalam proses produksi sampai di tempat. 2. Gaji karyawan, yaitu biaya yang dikeluarkan untuk membayar Upah karyawan baik karyawan shift maupun non-shift. 3. Perawatan (maintenance), yaitu biaya yang dikeluarkan untuk pemeliharaan peralatan proses dan utilitas. Besarnya biaya ini diestimasi sebesar 8%-10% dari FCI. 4. Plant supplies, yaitu biaya yang diperlukan untuk pengadaan plant supplies, antara lain lubricants, charts dan gaskets. Besarnya biaya ini diestimasi sebesar 15% dari maintenance (Aries dan Newton, 1955). 5. Royalties and patent, yaitu biaya paten untuk keperluan produksi diamortisasi selama waktu proteksinya (selama paten berlaku). Royalties biasanya dibayar berdasarkan kecepatan produksi atau penjualan. Besarnya biaya ini diestimasi sebesar 1%-5% dari harga jual produk (Aries dan Newton, 1955). 6. Supervision, yaitu gaji untuk semua personil yang bertanggung Jawab terhadap pengawasan langsung pada proses produksi. Untuk proses rumit diambil 25% dari gaji karyawan. 83

97 Utilitas, meliputi kebutuhan steam, listrik, bahan bakar, udara tekan dan refrigerasi. Besarnya 10-20% dari total harga jual produk. b. Indirect manufacturing cost adalah pengeluaran sebagai akibat tidak langsung karena operasi pabrik, meliputi (Aries, 1955) : 1. Payroll Overhead, yaitu pengeluaran perusahaan untuk biaya pensiun, liburan yang dibayar perusahaan, asuransi, cacat jasmani akibat kerja dan keamanan. Besarnya biaya ini diestimasi sebesar 15%-20% dari gaji karyawan (Aries dan Newton, 1955). 2. Laboratorium, yaitu biaya untuk pengoperasian laboratorium karena Laboratorium dibutuhkan untuk menjamin quality control. Besarnya biaya ini diestimasi sebesar 10%-20% dari gaji karyawan (Aries dan Newton, 1955). 3. Plant Overhead, yaitubiaya untuk service yang tidak langsung berhubungan dengan unit produksi, termasuk di dalamnya adalah biaya kesehatan, fasilitas rekreasi, pembelian (purchasing), pergudangan (warehousing) dan engineering (termasuk safety dan protection). Besarnya biaya ini diestimasi sebesar 50%- 100% dari gaji karyawan (Aries dan Newton, 1955). 4. Packaging product dan transportasi. Biaya packaging dibutuhkan untuk membayar biaya pengepakan dan container produk, besarnya tergantung dari sifat-sifat fisis dan kimia produk serta nilainya. Sedangkan biaya transportasi adalah biaya yang diperlukan untuk membayar ongkos pengangkutan barang produksi hingga sampai di tempat pembeli. Besarnya biaya ini diestimasi sebesar 4% dari harga jual produk (Aries dan Newton, 1955). c. Fixed Manufacturing Cost, merupakan harga yang berkenaan dengan Fixed Capital dan pengeluaran yang bersangkutan dimana harganya tetap, tidak tergantung pada waktu dan tingkat produksi, meliputi : 1. Depresiasi, yaitu biaya penyusutan nilai peralatan dan gedung, besarnya diperhitungkan dari perkiraan lamanya umur pabrik. Besarnya biaya ini diestimasi sebesar 8%-10% dari FCI (Aries dan Newton, 1955). 84

98 2. Property tax, yaitu pajak property yang harus dibayar oleh pihak pabrik, besarnya tergantung dari lokasi dan situasi di mana plant tersebut berdiri. Besarnya biaya ini diestimasi sebesar 2%-4% dari FCI (Aries dan Newton, 1955). 3. Asuransi, yaitu biaya asuransi pabrik, dimana semakin berbahaya plant tersebut, maka biaya asuransinya semakin tinggi. Besarnya biaya ini diestimasi sebesar 1% dari FCI (Aries dan Newton, 1955). Dari hasil perhitungan didapat Total Manufacturing Cost (TMC) adalah Rp General Expense General expense adalah pengeluaran umum yang meliputi pengeluaranpengeluaran yang bersangkutan dengan fungsi-fungsi perusahaan yang tidak termasuk dalam manufacturing cost. General expense ini terdiri dari administrasi perlengkapan kantor, sales, riset, dan finance. a. Biaya administrasi Biaya administrasi adalah biaya yang diperlukan untuk menjalankan administrasi perusahaan, meliputi : 1. Legal Fee and Auditing. Legal fee adalah biaya untuk fee yang legal, sedangkan auditing adalah biaya untuk membayar akuntan publik. Besarnya biaya ini diestimasi sebesar 3%-5% dari gaji karyawan 2. Peralatan kantor dan komunikasi. Biaya ini digunakan untuk membeli peralatan kantor seperti kertas, tinta dan lain-lain serta untuk biaya komunikasi di lingkungan perusahaan seperti telpon dan internet. Total biaya administrasi adalah 2-3% dari harga jual produk. 85

99 a. Sales Expense Sales Expense adalah biaya administrasi yang diperlukan dalam penjualan produk, termasuk didalamnya biaya promosi apabila produk tergolong baru. Besarnya biaya ini diestimasi sebesar 3-12% dari harga jual produk (Aries, 1955). b. Biaya Riset Biaya Riset diperlukan untuk mendukung pengembangan pabrik, baik perbaikan proses maupun peningkatan kualitas produk. Besarnya biaya ini diestimasi sebesar 2-4% dari harga jual produk, biasanya untuk industri kimia sebesar 2,5 % dari harga jual produk (Aries, 1955). Dari hasil perhitungan didapat total general expense sebesar Rp Maka biaya produksi total (TPC) didapatkan sebesar Rp , Total Penjualan Hasil penjualan produk Perkloroetilen (C 2 Cl 4 ) dan HCl sebagai berikut : = ,000 kg/jam x 24 jam/hari x 330 hari/tahun x Rp88.000/kg x /kg = Rp ,02. Jadi total harga penjualan produk : Rp , Perkiraan Laba Usaha Dari hasil perhitungan diperoleh rata-rata laba sebagai berikut : Rata-rata laba sebelum pajak = Rp Rata-rata laba sesudah pajak = Rp Analisa Kelayakan Untuk dapat mengetahui keuntungan yang diperoleh tergolong besar atau tidak, sehingga dapat dikategorikan apakah pabrik tersebut potensial untuk 86

100 didirikan atau tidak maka dilakukan analisa atau evaluasi kelayakan ekonominya. Beberapa cara yang digunakan untuk menyatakan kelayakan ekonomi antara lain adalah Percent Profit on Sales (POS), Percent Return On Investement (ROI), Pay Out Time (POT), Net Present Value (NPV), Interest Rate of Return (IRR), Break Even Point (BEP), dan Shut Down Point (SDP) A. Percent Profit on Sales (POS) Percent profit on sales merupakan salah satu metode untuk menyatakan tingkat keuntungan dari produk yang dijual. Dari hasil perhitungan diperoleh sebagai berikut : POS sebelum pajak = 10,31% POS setelah pajak = 6,70% B. Percent Return On Investement (ROI) Return on investment adalah tingkat keuntungan yang dapat dihasilkan dari tingkat investasi yang dikeluarkan. Dari hasil perhitungan diperoleh sebagai berikut : ROI sebelum pajak = 50,93% ROI setelah pajak = 33,11% C. Pay Out Time (POT) Pay out time adalah waktu pengembalian modal yang dihasilkan berdasarkan keuntungan yang dicapai. Perhitungan ini diperlukan untuk mengetahui berapa lama investasi yang telah dilakukan akan kembali. Dari hasil perhitungan diperoleh sebagai berikut : POT sebelum pajak = 1,64 tahun POT setelah pajak = 2,32 tahun D. Net Present Value (NPV) Net present value merupakan salah satu metode yang termasuk dalam kategori discounted cash flow penganut nilai waktu dan proceeds selama total usia proyek. Karena menganut nilai waktu maka nilai arus kas selama masa manfaat di-present value-kan kemudian jumlah total dari present value ini dikurangi dengan investasi awal. 87

101 Dari hasil perhitungan diperoleh sebagai berikut : Nilai sekarang dari arus kas (PV) = Rp Investasi awal = Rp Net Present Value (NPV) = Rp Ratio = 1 NVP Pada suku bunga yang ditetapkan bernilai positif, sehingga dari metode ini investasi yang dilakukan adalah layak. E. Interest Rate of Return (IRR) Interest rate of return berdasarkan discounted cash flow adalah suatu tingkat bunga tertentu dimana seluruh penerimaan dimasa yang akan datang tepat menutup seluruh jumlah pengeluaran modal. Cara yang dilakukan adalah dengan trial i, yaitu laju bunga sehingga memenuhi persamaan berikut: ( +i) n Keterangan : n = tahun CF = cash flow pada tahun ke-n ( +i) n = total modal akhir masa konstruksi Dari hasil perhitungan diperoleh nilai i sebesar 53,00% per tahun. Harga i yang diperoleh lebih besar dari harga i untuk pinjaman modal pada bank. Hal ini menunjukkan bahwa pabrik layak untuk didirikan dengan kondisi tingkat bunga bank sebesar 8,2% pertahun. F. Break Even Point (BEP) Break Event Point (BEP) adalah titik impas (suatu kondisi dimana pabrik menunjukkan biaya dan penghasilan jumlahnya sama atau tidak untung atau tidak rugi). Dengan nilai BEP kita dapat menentukan tingkat berapa harga 88

102 jual dan jumlah unit yang dijual secara minimum dan berapa harga serta unit penjualan yang harus dicapai agar mendapat keuntungan. Range nilai BEP yang masih diijinkan berkisar 40-60%. BEP = 42,95% G. Shut Down Point (SDP) Shut down point adalah suatu titik atau saat penentuan suatu aktivitas produksi harus dihentikan karena lebih murah untuk menutup pabrik dan membayar Fixed Expanse (Fa) dibandingkan harus produksi. Penyebabnya antara lain variable cost yang terlalu tinggi, atau bisa juga karena keputusan manajemen akibat tidak ekonomisnya suatu aktivitas produksi (tidak menghasilkan profit). SDP = 29,19% 89

103 BAB XI. KESIMPULAN 1. Pabrik Perkloroetilen dengan kapasitas ton/tahun direncanakan didirikan di Cilegon, Banten dengan luas tanah 16,776 m 2. Pabrik beroperasi selama 330 hari efektif setiap tahun dan 24 jam/hari dengan jumlah tenaga kerja yang diserap sebanyak 124 orang. 2. Ditinjau dari segi ekonomi, pabrik perkloroetilen ini membutuhkan Fixed Capital Invesment (FCI) Rp dan Working Capital (WC). Rp Analisis ekonomi pabrik perkloroetilen menunjukan nilai ROI sebelum pajak sebesar 50,93%, dan ROI setelah pajak 33,11%. Nilai POT sebelum pajak 1,64 tahun dan POT setelah pajak 2,32 tahun. BEP sebesar 42,95% kapasitas produksi dan SDP sebesar 29,19% kapasitas produksi. Berdasarkan data analisis ekonomi tersebut, maka pabrik perkloroetilen ini layak untuk dikaji lebih lanjut. 90

104 BAB XII. DAFTAR PUSTAKA Alibaba Harga Etilen Diklorida dan Gas Klorin/kilo. URL : Diakses pada tanggal 1 Desember Aries, R.S. and Newton, R.D., Chemical Engineering Cost Estimation, Mc. Graw Hill Book Company, Inc, New York, Badan Pusat Statistik Statistik Impor Menurut HS tahun URL : Diakses tanggal 22 April Bhatt, B.I. and Vora, S.M., Stoichiometry, Second Edition, Tata Mc. Graw Hill Publishing Company Limited, New Delhi, Brown, G.G., Unit Operation, Modern Asia Edition, Charles E. Tutle Co., Tokyo,1961. Brownell, L.E. and Young, E.H., Process Equipment Design, John Wiley and Sons Inc, New York, Coulson and Richardson s, Chemical Engineering, Volume 6 (Design), 2 nd edition, Pergamon Press, New York, Geankoplis, C. J Transport Processes and Unit Operations Third Edition.: Prentice-Hall International. United States of America. Geankoplis, C. J Transport Process and Separation Process Principles. 4th Edition. New Jersey: Prentice-Hall. Himmelblau, D.M., Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering, 5 th edition, Prentice-Hall Internasional, Inc, John Wiley and Sons, New York, Kirk, R.E., Othmer, D.F., 2006, Encyclopedia of Chemical Technology, 4thedm vol 17, John Wiley and Sons, New York. Kern, D.Q., Process Heat Transfer, Internasional Edition, Mc. Graw Hill, Ltd., Japan, Levenspiel, O., Chemical Reaction, Second Edition, John Wiley and Sons, Inc, New York, Matche.com Harga Alat Pabrik. URL : Diakses pada tanggal 1 Desember Mc. Cabe, W.L. and Smith, J.C., Unit Operation of Chemical Engineering, 4 th edition, Mc. Graw Hill Book, Inc, New York, Perry, R.H. and Chilton Cecil, H., Chemical Engineering Hand Book, 6 th edition, Mc.Graw Hill Book Company, New York, Peters, M.S. and Klaus, T.D., Plant Design and Economics for Chemical Engineerings. 3 th edition, Mc.Graw Hill Book Company, New York, Ruang guru Rumus Molekul. URL : Diakses pada tanggal 3 Februari Reid, R.C. Praustniz and Sherwood, J.M., The Property of Gas and Liquid, 3 th edition, Mc.Graw Hill Book Company, New York, Sinuhaji, Dian Novita Perbedaan Kandungan Klorin (Cl) Pada Beras Sebelum dan Sesudah Dimasak Tahun Fakultas Kesehatan Masyarakat, Universitas Sumatera Utara. 91

105 Suryaningrum, Riana Dyah, dkk Peningkatan Kadar Tanin dan Penurunan Kadar Klorin. Jurusan Pendidikan Biologi, FKIP, Universitas Malang Sheewood, T. Pigford, R.L. and Wilke, C.R., Mass Transfer, Mc. Graw Hill Book Company, New York. Smith, J.M., Van Ness, Mc., Introduction to Chemical Engineering Thermodinamics, 3 rd edition, Mc.Graw Hill Book Company, New York, Treyball, R.E., Mass Tranfer Operation, 2 nd edition, Mc.Graw Hill Book Company, Inc, New York, Ulrich, Garl D., A Guide To Chemical Engineering Process Design and Economics. Van Winkle, M., Distillation, Mc.Graw Hill Book Company, Inc, New York, Wongkar, I. Y., Abidjulu, J., & Wehantouw, F Analisis Klorin pada Beras yang Beredar di Pasar Kota Manado. Jurnal Ilmiah Farmasi, 3(3): Van Winkle, M., Distillation, Mc.Graw Hill Book Company, Inc, New York,

106 LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Kapasitas Produksi Satuan Basis Operasi : ton/tahun : kg/jam : 1 Jam Waktu Operasi : 330 hari/tahun Rate Produksi 1 Tahun : ton/tahun x x 1 Hari 330 Hari = kg/jam 24 Jam 1000 kg x 1 Ton Basis perhitungan : 100 kgmol umpan C 2 H 4 Cl 2 Faktor Pengali : Rate Produksi = Berat Produk kg jam = 14816,619 kg/jam = 0, Tangki Pencampur (F-105) Fungsi : Untuk mencampur aliran umpan segar C 2 H 4 Cl 2 99%dan aliran recycle C 2 H 4 Cl 2 99% dari Distilasi (D-111). Umpan segar Recycle C 2 H 4 Cl 2 99% C 2 H 4 Cl 2 99% 1 11 dari distilat D F Umpan C 2 H 4 Cl 2 99% Masuk ke reaktor Diketahui : Komposisi umpan segar C 2 H 4 Cl 2 99% masuk ke reaktor C 2 H 4 Cl 2 = 99 kgmol = 9801 kg H 2 O = 1 kgmol = 18 kg Total = 9819 kg + 93

107 Komposisi aliran recycle C 2 H 4 Cl 2 99% dari distilasi (D-111) : C 2 H 4 Cl 2 = 970,299 kg H 2 O = 1,782 kg = 972,081 kg Maka komposisi aliran umpan segar C 2 H 4 Cl 2 99% dari tangka bahan baku adalah : C 2 H 4 Cl 2 = ( ,299) kg = 8830,701 kg = 89,199 kgmol H 2 O dalam C 2 H 4 Cl 2 = 1/99 x 89,199 kgmol = 0,901 kg = 16,218 kg + Neraca Massa Total Tangki Pencampuran (F-105) Masuk (Kg) Keluar Komponen F1 F12 (Recycle) F2 C 2 H 4 Cl , , ,000 H 2 O 16,218 1,782 18, , , , , Mix Point Gas Klor (MP-01) Cl 2 & HCl 3 4 Cl 2 Recycle 9 MP-01 HCl dr AB Diketahui : Komposisi gas klor masuk reaktor (R) adalah : Cl 2 = 320,76 kgmol HCl = 3,24 kgmol Total = 22773,96 kg = 118,26 kg = 22892,22 kg + 94

108 Komposisi gas klor recycle dari top Absorber (AB) Cl 2 = 3795,66 kg HCl = 19,71 kg Total = 3815,37 kg + Maka komposisi gas klor umpan segar dari tangka bahan baku : Cl 2 = (22773, ,66) kg = 18978,30 kg = 267,3 kgmol HCl dalam Cl 2 = 1 / 99 x 267,3 kg = 2,7 kgmol = 98,55 kg Neraca Massa Total Mix Point Gas Klor (MP-01) Masuk (Kg) Keluar (Kg) Komponen F10 F3 (Recycle dr AB) F4 Cl , , ,96 HCl 98,55 19,17 118, , ,37 Total 22892, ,22 3. Reaktor (R-101) Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi pembentukan perkloroetilen C 2 H 4 Cl 2 99% 2 C 2 Cl 4 H 2 O 1% 5 HCl R-101 C 2 Cl 4 Cl 2 99% 4 C 2 H 4 Cl 2 HCl 1% H 2 O Kondisi operasi reaktor : (Organic Chemical ProcessEncyclopedia, hal.510) Suhu : 589 C Tekanan : 17,64 Psi (1,2 atm) Konversi reaksi : 90% 95

109 Fase : gas Waktu reaksi : 0,04 jam Katalis : Silica Alumina Tipe reaktor : Fluidized Bed Reaktor Reaksi yang terjadi : C 2 H 4 Cl 2 (g) + 3Cl 2 C 2 Cl 4 (g) + 4HCl (g) Diketahui : Basis perhitungan = 100 kgmol Komposisi C 2 H 4 Cl 2 masuk kedalam reaktor adalah : C 2 H 4 Cl 2 = 99% x 100 kg = 99 kgmol H 2 O = 1 % x 100 kg = 1 kgmol Berat Molekul : C 2 H 4 Cl 2 H 2 O HCl Cl 2 C 2 Cl 4 Komposisi bahan baku : Etilen Diklorida Berat mol C 2 H 4 Cl 2 mula-mula = 99 kg/mol = 18 kg/mol = 36,5 kg/mol = 71 kg/mol = 166 kg/mol = 99 kgmol Berat Mol C 2 H 4 Cl 2 yang bereaksi = Konversi x Berat mol C 2 H 4 Cl 2 = 90% x 99 kgmol = 89,1 kgmol Mol C 2 H 4 Cl 2 sisa = C 2 H 4 Cl 2 mula-mula C 2 H 4 Cl 2 bereaksi = ( 99 x 89,1) kgmol = 9,9 kgmol 96

110 Khlor Cl 2 yang digunakan 20% berlebih Koefiesian Cl 2 = 3 Cl 2 yang bereaksi Cl 2 masuk ke reaktor Cl 2 sisa C 2 Cl 4 terbentuk HCl yang dihasilkan HCl masuk reaktor HCl keluar reaktor H 2 O masuk reaktor = Koefieisn Cl 2 x Mol C 2 H 4 Cl 2 yang bereaksi = 3 x 89,1 kgmol = 267,3 kgmol = 120% x Mol Cl 2 yang bereaksi = 120% x 267,3 kgmol = 320,76 kgmol = Cl 2 mula-mula Cl 2 bereaksi = (320,76 267,3) kgmol = 53,46 kgmol = Berat mol C 2 H 4 Cl 2 x Konversi reaksi = 99 kgmol x 0,9 = 89,1 kgmol = Koefisien HCl x Mol Cl 2 bereaksi = 4 x 89,1 kgmol = 356,4 kgmol = Persentase HCl x Cl 2 masuk ke reaktor Persentase Cl 2 1 = x 320,76 kgmol 99 = 3,24 kgmol = HCl yang dihasilkan + HCl masuk reaktor = 356,4 kgmol + 3,24 kgmol = 359,64 kgmol = H 2 O keluar reaktor = 1 kgmol 97

111 Neraca Massa Total Reaktor (R-101) Komponen BM Kg/kgmol Masuk Keluar F2 F4 F5 Kg/Jam Kg/Jam Kgmol Kg C 2 H 4 Cl ,00-9,9 980,10 H 2 O 18 18,00-1,00 18,00 HCl 36,5-118,26 359, ,66 Cl ,96 53, ,66 C 2 Cl , ,60 Total 32711, ,22 4. Condensor dan Knockout Drum (E-111 & H-101) Fungsi : Mengkondensasikan gas C 2 H 4 Cl 2, H 2 O, C 2 Cl 4, yang ada dalam campuran gas produk reaktor. 6 Gas (A B) Gas 5 Gas R E Liquid H Liquid (D) 10 Pada kondensor komponen yang dikondensasikan hanya komponen C 2 H 4 Cl 2, H 2 O, C 2 Cl 4 sedangkan HCl dan Cl 2 tetap dalam fase gas keluar partial condenser. Campuran gas-liquid keluar condenser dipisahkan pada knockout drum (KOD). Suhu kondensasi pada kondensor pada condenser dihitung dengan metode trial & error. Persamaan yang digunakan : ki dihitung dengan persamaan : Ki = pi/pt Ket : pi : tekanan uap murni komponen pt : tekanan total / operasi pada kondensor 98

112 pi dihitung dengan persamaan Antoine : In pi = A B/(C+T) Ket : pi : tekanan uap, mmhg A,B,C : konstanta Antoine T : Temperatur, K Diketahui data konstanta Antoine komponen : Komponen Antoine A B C C 2 H 4 Cl 2 16, ,17-50,22 H 2 O 18, ,44-46,13 C 2 Cl 4 16, ,29-52,15 Trial suhu kondensasi komponen pada partial condenser dicoba pada : T operasi = 125,07 C = 398,07 K = 125 C P operasi = 1,2 atm = 912 mmhg Dari perhitungan diperoleh data-data sebagai berikut : Komponen ni, kgmol yi,fraksi mol pi, mmhg Ki = pi/pt Xi = yi/ki C 2 H 4 Cl 2 9,9000 0, ,1900 2,5748 0,0385 H 2 O 1,0000 0, ,4533 1,9040 0,0053 C 2 Cl 4 89,0000 0, ,7991 0,9318 0,9562 Total 100,0000 1,0000 1,0000 Trial suhu memenuhi karena xi = 1,0 Neraca Massa Total Patrial Kondensor (E-111) dan Knock Out Drum (H-101) Masuk (kg) Keluar (kg) Komponen F6 F10 F5 (Gas (top KOD) (Cair (bottom KOD) C 2 H 4 Cl 2 980,10-980,10 H 2 O 18,00-18,00 HCl 13126, ,86 - Cl , ,66 - C 2 Cl , , , , ,22 99

113 5. Absorber (D-101) Fungsi : Menyerap HCl yang ada dalam campuran gas dengan menggunakan air proses (H 2 O) 9 Gas keluar Gas masuk 6 D H 2 O Penyerap Dari top KOD 8 Liquid keluar HCl H 2 O Absorber (D-101) yang digunakan untuk menyerap HCl yang ada dalam campuran gas dengan menggunakan air. Komposisi gas masuk absorber : Komponen Kg Kgmol Fraksi mol HCl 13126, ,6400 0,8706 Cl , ,4600 0,1294 Total 16922, ,1000 1,0000 Aliran gas keluar absorber berupa gas Cl 2 akan direcycle dan dicampur dengan aliran gas umpan segar sebelum masuk kereaktor. Untuk menghindari terjadinya perubahan komposisi gas Cl 2, maka diharapkan komposisi gas Cl 2 keluar absorber : Cl 2 = 99% mol HCl = 1% mol Maka komposisi gas keluar absorber : Cl 2 = 53,46 kgmol HCl = 1/99 x 53,46 kgmol = 0,54 kgmol = 19,71 kg 100

114 HCl terabsorbsi = HCl dalam gas masuk HCl dalam gas keluar = (359,64 0,54) kgmol = 359,10 kgmol = 13107,15 kg Fraksi mol HCl dalam aliran gas masuk (yi) yi = 359,64 / 413,1 = 0,8706 Ratio fraksional HCl dalam aliran gas masuk (yi) yi = yi / (1-yi) = 0,8706 / (1-0,8706) = 6,7280 Kecepatan aliran gas masuk absorber bebas HCl, Gs adalah : Gs = G 1 (1-yi) Ket : G 1 : Total mol gas masuk absorber Gs = 413,1 (1-0,8706) = 53,4551 kgmol Total gas keluar absorber (G 2 ) = (413,1 359,10) kgmol = 54,0 kgmol Fraksi mol gas HCl dalam aliran gas keluar (y 2 ) y 2 = HCl dalam gas keluar / total gas keluar = 0,54 / 54 = 0,0100 Ratio fraksional HCl dalam aliran gas keluar (y 2 ) : y 2 = y 2 / (1- y 2 ) = 0,0100 / (1 0,0100) = 0,0101 Perhitungan kebutuhan H 2 O penyerap : Perhitungan didasarkan pada Hukum gas ideal data larutan ideal. 101

115 Hukum Roult ; Hukum Dalton ; Ket : Pi xi,yi Pt P* = Pi. Xi yi = P* / Pt = (Pi. Xi) / Pt : Tekanan uap murni komponen HCl pada suhu tertentu : Fraksional komponen HCl dalam fase liquid dan gas : Tekanan operasi absorber Trial kondisi operasi absorber pada : Suhu (T) = 40 C Tekanan (P) = 1,5 atm = 1140 mmhg Pada suhu 40 C diketahui tekanan uap murni HCl Pi HCl Maka : P* = Pi. Xi yi Data kesetimbangan : = 8463,8153 mmhg =8463,8153. Xi = P* / Pt = 8463,8153 / (xi) = 7,4244 xi X x = x / (1-x) y = 7,4244 x Y = y / (1-y) 0,01 0,0101 0,0742 0,0802 0,02 0,0204 0,1485 0,1744 0,03 0,0309 0,2227 0,2866 0,04 0,0417 0,2970 0,4224 0,05 0,0526 0,3712 0,5904 0,06 0,0638 0,4455 0,8033 0,07 0,0753 0,5197 1,0821 0,08 0, ,4631 0,09 0,0989 0,6682 2,0138 0,10 0,1111 0,7424 2,8820 0,11 0,1236 0,8167 4,4555 0,12 0,1364 0,8909 8,1659 Untuk y1 = 6,7280, dengan cara interpolasi didapatkan harga xi = 0,1314. Dengan persamaan garis operasi pada absorber : (Pers. R.E. treybal. Hal. 284) Gs (y 1 y 2 ) = Ls (x 1 x 2 ) 102

116 H 2 O penyerap masuk absorber tidak mengandung HCl, maka x 2 = 0 sehingga jumlah H 2 O penyerap minimun yang dibutuhkan, Ls adalah : Ls = Gs (y 1 -y 2 ) / (x 1 -x 2 ) Ls = 53,4551. (6,7280 0,0101) / (0,1314 0) = 2732,9225 kgmol x 18 kg/kgmol = 49192,6050 kg Neraca Massa Total Absorber (D-101) Masuk (kg) Keluar (kg) Komponen F6 F7 F9 F8 Gas Liquid Gas Liquid H 2 O , ,6050 HCl 13126, , ,1500 Cl , , , , , , , , Distilasi (D-111) Fungsi : Memurnikan produk perkloroetilen dari campurannya 11 D F 10 D-111 Distilasi digunakan untuk memurnikan produk perkloroetilen (C 2 Cl 4 ) yang keluar dari bottom Knocout Drum (H-101). Komposisi umpan masuk Distilasi (D-111) Komponen Kg Kgmol Fraksi Mol C 2 H 4 Cl 2 980,10 9,90 0,099 H 2 O 18,00 1,00 0, B 103

117 C 2 Cl ,60 89,10 0,890 Total 15788,70 100,00 1,000 Dalam menentukan kondisi operasi pada proses distilasi dilakukan dengan metode trial & error terhadap suhu (T) dan tekanan (P) operasi. Hasil trial T dan P dianggap jika komposisi cairan dan uapnya sama dengan satu. Penentuan Kondisi Umpan Menara Direncakan umpan masuk kolom pada kondisi cairan jenuh (bubble point). Trial bubble point memenuhi jika diperoleh : Ket : xi yi Pi Pt ki yi = xi. ki dan yi = 1,0... (1) ki = Pi / Pt... (2) : Fraksi mol komponen (dalam fase cair) : Fraksi mol komponen (dalam fase uap) : Tekanan uap murni komponen, pada suhu trial : Tekanan total (Operasi) : Konstanta kesetimbangan uap - cair Pi dihitung dengan persamaan Antoine : Dimana : Pi = A-B / (C+T).(3) A,B,C : Konstanta Antoine T : Suhu, K Diketahui data konstanta Antoine (Lampiran A Sherwood & Proustniz) Komponen Antoine A B C Titik Didih ( C) C 2 H 4 Cl 2 16, ,17-50,22 83,4 H 2 O 18, ,44-46,13 100,0 C 2 Cl 4 16, ,29-52,15 121,2 Trial kondisi umpan distilasi pada : T operasi = 121,5 C = 394,5 K = 121 C P operasi = 1,2 atm (912 mmhg) Komponen xi, fraksi mol Pi, mmhg ki=pi/p operasi yi=xi. ki C 2 H 4 Cl 2 0, ,8861 2,3495 0,2326 H 2 O 0, ,8640 1,7038 0,

118 C 2 Cl 4 0, ,0847 0,8422 0,7504 TOTAL 1,000 1,000 Trial bubble point umpan memenuhi karena diperoleh yi = 1,0 Penentuan Komposisi Produk Distilat dan Bottom Dalam penentuan komposisi produk distilat dan bottom ditetapkan sebagai : Komponen kunci ringan (light key) LK = C 2 H 4 Cl 2 Komponen kunci berat (heavy key) HK = H 2 O Direncanakan komponen C 2 H 4 Cl 2 yang ada dalam umpan, terdistribusi ke dalam produk distilat sebanyak 99% dan komposisi produk atas yang diinginkan : C 2 H 4 Cl 2 H 2 O = 99% mol = 1% mol Pendistribusian komponen C 2 H 4 Cl 2 ke dalam produk distilat atau produk bottom dihitung dengan menggunakan metode Short Cut. Perhitungan metode Short Cut dilakukan dengan membuat plot antara log (D/B) versus log α untuk komponen light key (LK) dan heavy key (HK) yang menghasilkan persamaan linear : Log (D/B) = m. log α + C Komponen light key (C 2 H 4 Cl 2 ) : (C 2 H 4 Cl 2 ) D = 0,99 x 9,9 kgmol = 9,801 kgmol x 99 kg/kgmol = 970,299 kg (C 2 H 4 Cl 2 ) B = (C 2 H 4 Cl 2 ) F - (C 2 H 4 Cl 2 ) B = (9,9 9,801) kgmol = 0,099 kgmol x 99 kg/kgmol = 9,801 kg Log (C 2 H 4 Cl 2 ) D / (C 2 H 4 Cl 2 ) B = log (9,801 / 0,0099) = 1,9956 Komponen heavy key (H 2 O) (H 2 O) D = 1/99 x kg (C 2 H 4 Cl 2 ) D = 1/99 x 9,801 kg = 0,099 kgmol = 1,782 kg 105

119 (H 2 O) B = (H 2 O) F (H 2 O) D = (1,00 0,099) kgmol = 0,901 kgmol = 16,218 kg Log (H 2 O) D / (H 2 O) B = log 0,099 / 0,901 = -0,9591 Perhitungan nilai α (derajat volatilitas) komponen didasarkan pada komponen kunci berat (HK) : α C 2 H 4 Cl 2 = K C 2 H 4 Cl 2 / K H 2 O = 2,3495 / 1,7038 = 1,3790 log α = 0,1396 α H 2 O = K H 2 O / K H 2 O = 1,7038 / 1,7038 = 1 log α = 0 α C 2 Cl 4 = K C 2 Cl 4 / K H 2 O = 0,8422 / 1,7038 = 0,4943 log α = - 0,3060 Dengan mensubstitusikan nilai log (D/B) dan log ke dalam pers.(4) diatas didapat nilai m dan c. Log (D/B) = m. log α + c Komponen C 2 H 4 Cl 2 : 1,9956 = m. 0, C... (1) Komponen H 2 O : -0,9591 = m. 0 + C (2) Substitusi persamaan (2) ke persamaan (1), sehingga berikut : m = 21,1655 dan c = -0,9591 maka pendistribusian komponen C 2 Cl 4 sebagai berikut : log (C 2 Cl 4 ) D / (C 2 Cl 4 ) B = m. log C 2 Cl 4 + C = (21,1655) x (-0,3060) + (-0,9591) = -7,4357 (C 2 Cl 4 ) D / (C 2 Cl 4 ) B = 3,6 x

120 Neraca massa komponen C 2 Cl 4 : (C 2 Cl 4 ) F = (C 2 Cl 4 ) D + (C 2 Cl 4 ) B Atau (C 2 Cl 4 ) F / (C 2 Cl 4 ) B = (C 2 Cl 4 ) D / (C 2 Cl 4 ) B + 1 = 3, = 1,0000 Maka (C 2 Cl 4 ) B = (C 2 Cl 4 ) F / 1,0000 = 89,100 / 1,0000 kgmol = 89,1000 kgmol = 14790,6 kg Dari perhitungan diatas diketahui komponen C 2 Cl 4 seluruhnya terdistribusikan kedalam produk bottom. Neraca Massa Total Distribusikan (D-111) Komponen Masuk (Kg) Keluar (Kg) F10 F11 (Distilat) F12 (Bottom) C 2 H 4 Cl 2 980, ,299 9,801 H 2 O 18,0 1,782 16,218 C 2 Cl , , , , ,700 Mencari faktor pengali massa Kapasitas Hari : ton/tahun : 330 Hari Basis operasi : 1 Jam Pabrik perkloroetilen (C 2 Cl 4 ) beroperasi dengan kapasitas produksi ton/tahun dengan waktu operasi dalam 1 tahun = 330 hari. Maka rate produksi : = ton / tahun x 1000 kg / 1 ton x 1 tahun / 330 hari x 1 hari / 24 jam = kg/jam Untuk basis 100 kgmol jam umpan C 2 H 4 Cl 2 masuk reaktor didapat hasil akhir produk C 2 Cl 4 = 14816,619 kg/jam (produk bawah destilasi, D) sehingga faktor pengali massa: = ( kg/jam) / 14816,619 kg/jam) = kg/jam 107

121 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Basis Operasi : 1 Jam Suhu Referensi : 25 C = 298 K Operasi : 24 Jam/hari Persamaan Panas : Q = m.cp. T = m T Tref Cp dt Dengan : Q : Panas (Kj) m : Massa bahan (Kg) Cp : Spesifik Heat (Kj/kmol kelvin) Tref : Suhu Refrensi (Kelvin) T : Suhu Bahan (Kelvin) Ket : Cp = A + B.T + C.T 2 + D.T 3 Cp : Spesifik heat (Kj/kmol Kelvin) A,B,C,D : Konstanta T : Suhu bahan (Kelvin) Penyederhanaan Integrasi H : Cp = A + B.T + C.T 2 + D.T 3 Q = T TRef Cp dt T = (A + B. T + C. T2 + DT3) TRef = A (T T ) + B (T 2 T 2 ) + C (T 3 T 3 ) + D (T 4 T 4 ) Ref 2 Ref 3 Ref 4 Ref Data konstanta A,B,C,D : Cp = A + B.T + C.T 2 + D.T 3 (J/mol K) Komponen A B C D C 2 H 4 Cl 2 37, , , , H 2 O 33, , , , HCl 29, , , , Cl 2 27, , , , C 2 Cl 4 34, , , ,

122 1. Tangki Pencampuran (F-105) Fungsi : Untuk mencampur aliran umpan segar C 2 H 4 Cl 2 99% dari aliran recycle C 2 H 4 Cl 2 99% dari Distilasi (D-111) D-111 T = 303 K T = 358 K (30 C) (85 C) F-105 Panas Masuk (Qin) Menghitung T 4 Ref ) V 101 T = 303 K (30 C) Panas sensibel liquid umpan segar masuk tangki pencampur, TP : Q1 TRef Cp dt pada suhu 30 C (303 K) T B C D Cp C H Cl = A(T T ) + (T 2 T 2 ) + (T 3 T 3 ) + (T Ref 2 Ref 3 Ref 4 TRef T (0,14362) = ( ) + ( ) 2 + (0, ) ( ) + ( 0, ) ( ) = 396,2250 kj/kmol T Cp H2O = 168,1422 kj/kmol TRef Maka : Q C2 H4Cl2 = n. Cp. dt 109

123 Menghitung T = 75,2835 kg/jam kg x 396,2250 kj/kmol 98,95916 kmol = ,2227kJ/jam Q H2O = n. Cp. dt 0,7601 kg/jam = 18 kg kmol x 168,1422 kj/kmol = 127,8093 kj/jam Sehingga Total Panas Masuk (Q1) : Komponen n (kmol/jam) Cp (kj/kmol) Q(kJ/jam) C 2 H 4 Cl 2 75, , ,2227 H 2 O 0, , ,8093 Total 76, , ,0319 Panas sensibel liquid recycle masuk tangki pencampur, TP : Q2 TRef Cp dt pada suhu 85 C (358 K) T B C D Cp C H Cl = A(T T ) + (T 2 T 2 ) + (T 3 T 3 ) + (T Ref 2 Ref 3 Ref 4 TRef T 4 Ref ) (0,14362) = ( ) + ( ) 2 + (0, ) ( ) + ( 0, ) ( ) 3 4 = 4.962,9404 kj/kmol Cp H2O = 2.026,4295 kj/kmol TRef Maka : T Q C2 H4Cl2 = n. Cp. dt Q H2O = n. Cp. dt 0,0836 kg/jam = 98,95916 kg x 4.962,9404 kj/kmol kmol = 414,6812 kj/ja 110

124 = 0,7601 kg/jam kg 18 kmol x 12138,46353 kj/kmol = 1.540,3421kJ/jam Sehingga Total Panas sensibel liquid recycle masuk (Q2), yaitu : Komponen n (kmol/jam) Cp (kj/kmol) Q(kJ/jam) C 2 H 4 Cl 2 0, , ,6812 H 2 O 0, , ,3421 Total 0, , ,0233 Panas sensibel liquid keluar Tangki Pencampur, TP : Q3 T B Cp C H Cl = A(T T ) + (T 2 T 2 ) + C (T 3 T 3 ) + D (T 4 T 4 ) Ref 2 Ref 3 Ref 4 Ref TRef T Cp H2O = 161,4067 kj/kmol TRef Maka : Q C2 H4Cl2 = n. Cp. dt = ( ) 0, ( ) 2 + (0, ) ( ) 3 + ( 0, ) ( ) 4 = 380,2965 kj/kmol 83,5555 kg/jam = 98,95916 kg x 380,2965 kj/kmol kmol = ,8849 kj/jam Q H2O = n. Cp. dt 0,8436 kg/jam = 18 kg kmol x 161,4067 kj/kmol = 136,1703 kj/jam 111

125 Sehingga Total Panas sensibel liquid keluar Tangki Pencampur (Q3), yaitu : Komponen n (kmol/jam) Cp (kj/kmol) Q(kJ/jam) C 2 H 4 Cl 2 83, , ,8849 H 2 O 0, , ,1703 Total 84, , ,0553 Neraca Panas Total Tangki Pencampur (TP) : Masuk (kj/jam) Komponen Q1 Q2 Keluar (Q3) (kj/jam) Q C 2 H 4 Cl , , ,8849 Q H 2 O 127, , , , ,0233 TOTAL , , Vaporizer (V-101) Fungsi : Untuk menguapkan larutan etilen dikhlorida sebelum diumpankan ke Reaktor (R-101) Steam T = 473 K (200 C) T=303 K V-101 T 2 = 371 K (30 C) (98 C) Kondensat steam T = 555 K (282 C) Penentuan kondisi operasi Vaporizer, (V-101) : Pada alat ini, larutan etilen dikhlorida diuapkan sampai kondisi uap jenuh (dew point). Penentuan kondisi dew point vaporizer (V-101) dengan menggunakan persamaan : xi = yi/ki dan xi = 1,0 112

126 Ket : ki = pi/pt xi : Fraksi mol komponen dalam fase cair yi : Fraksi mol komponen dalam fase uap pi : tekanan uap murni komponen I (mmhg) pt : tekanan operasi vaporizer pi dihitung dengan persamaan Antoine (metode perhitungan dapat dilihat pada perhitungan Neraca Massa). Diketahui komposisi etilen dikhlorida masuk vaporizer : Komponen Kg Kg mol Fraksi mol C 2 H 4 Cl , ,5555 0,9900 H 2 O 15,1857 0,8436 0,0100 TOTAL 8.283, , Trial kondisi operasi pada : T operasi = 98 C (371 K) P operasi = 1,5 atm (1140 mmhg) Komponen yi (fraksi mol) pi (mmhg) ki = pi/pt xi = yi/ki C 2 H4Cl 2 0, ,6825 1,0067 0,9836 H 2 O 0, ,4056 0,6126 0,0164 TOTAL 1,000 1,000 Trial memenuhi karena didapatkan harga xi = 1,0 Perhitungan neraca panas Vaporizer, VP : - Panas sensibel liquid masuk vaporizer, VP Liquid keluar tangki pencampur (TP-01), Q1 = ,0553 kj/mol - Panas laten penguapan,q2 Ket : n Hv Q = n. Hv = kg mol komponen teruapkan = entalpi penguapan komponen (kj/kmol) Entalpi penguapan komponen ditentukan dengan persamaan Watson (pers.3-75 Perrys 6, hal.3-275) : Hv2 = Hv1 {(1-Tr2) / (1-Tr1)} 0,38 113

127 Ket : Tr1 : suhu reduce komponen pada suhu yang diketahui Hv1 : entalpi penguapan pada suhu yang diketahui Tr2 : suhu reduce komponen pada suhu yang terhitung Hv2 : entalpi penguapan pada suhu yang terhitung Data-data perhitungan : (appendix D Sherwood & Prastniz) Komponen Hvl (kj/kmol) Tc ( K) T1 ( K) C 2 H 4 Cl ,4 H 2 O Maka panas laten penguapan komponen pada suhu 98 C (371 K) untuk : C 2 H 4 Cl 2 Tr 1 = T 1 / T c = 356,4 K / 561 K = 0,635 Tr 2 = T 2 / T c = 371 K / 561 K = 0,661 Hv2 = Hv1{(1 Tr2)/(1 Tr1)} 0,38 = 7650{(1 0,66)/(1 0,635)} 0,38 = 7.446,4990 kj/kgmol Q C H Cl = (8.268,5868 kg 98,9592 kg ) x 2.840,406 kj jam kmol kmol H 2 O = ,7088 kj/jam Tr 1 = T 1 / T c = 373 K / 647 K = 0,577 Tr 2 = T 2 / T c = 371 K / 647 K = 0,573 Hv2 = Hv1{(1 Tr2)/(1 Tr1)} 0,38 = 9729{(1 0,577)/(1 0,573)} 0,38 = 9.694,2664 kj/kgmol kg kj Q H2O = (15,1857 jam 18 kg kmol) x 1.179,6596 kmol = 995,2166 kj/jam Maka Q2 = Q C2H4Cl2 + Q H2O = ,7088 kj/jam + 995,2166 kj/jam = ,9254 kj/jam 114

128 Panas sensibel gas keluar vaporizer VP,Q3 QC2H4Cl2 = QH2O = 8.268,5868 kg/jam 98,95916 kg kmol 555 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( o K) kgmol = 83,5555 kmol/jam x ,7734 kj kmol = ,3173 kj/jam 15,1857 kg/jam 18 kg kmol 555 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 0,8436 kmol/jam x 8.855,2094 kj kmol = 7.470,6731 kj/jam Maka Q3 = Q C2H4Cl2 + QH2O = ,3173 kj/jam ,6731 kj/jam = ,9904 kj/jam Panas yang dibutuhkan dari pemanas, Q4 Neraca panas : Q3 + Q4 = Q1 + Q2 Q4 = (Q1 + Q2) Q3 = (31.912, ,9254) ,9904 = ,8605 kj/jam Sebagai pemanas pada vaporizer(v-101) digunakan saturated steam (Uap jenuh) pada kondisi suhu 200 C dan tekanan 16,0 kgf/cm 2. Dari table steam (appendix III stoichiometry), diketahui entalpi penguapan steam, λ steam = 463,1 kkal/kg, maka jumlah steam pemanas yang dibutuhkan, m adalah : 115

129 Neraca panas total vaporizer VP : m = Q4 γ steam = , ,1 = 4.813,5238 kg Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Q C 2 H 4 Cl , ,3173 Q H 2 O 136, ,6731 Q penguapan ,9254 Q pemanas , Q Total , , Mix Point Gas Umpan Reaktor MP-02 Keterangan : MP-01 3 (Khlor) 1 T = 303 K 1. Aliran gas khlor dari Mp Aliran gas etilen dikhlorida dari V Aliran campuran gas 2 V 101 T = 371 K Panas sensibel gas aliran 1, Q1 = Panas sensibel gas khlor dari Mp-01 Q1 = ,2281 kj/kmol Panas sensibel gas aliran 2, Q2 = Panas sensibel gas keluar vaporizer V-101 Q2 = ,8565 kj/kmol Panas sensibel gas aliran 3, Q3 Q3 = Q1 + Q2 = ,2281 kj kmol = ,0846 kj/kmol ,8565 kj kmol Suhu campuran gas pada aliran 3 ditentukan dengan metode trial & error. Metode perhitungannya adalah sbb : Trial T = 30 C = 303 K 116

130 Q Cl2 = ,1889 kg/jam 71 kg kmol 303 K (37, , , K + 0, ) dt ( kj kgmol o K) = 270,6083 kmol/jam x 185,33124 kj kmol = ,2110 kj/jam Q H2O = 15,1857 kg/jam 18 kg kmol 303 K (37, , , K + 0, ) dt ( kj kgmol o K) = 0,8436 kmol/jam x 168,1422 kj kmol = 141,8527 kj/jam 8.268,5868 kg/jam 303 K Q C2H4Cl2 = 98,9592 kg/kmol (37, , , K + 0, ) dt ( kj o K) kgmol = 83,5555 kmol/jam x 487,7714 kj jam = ,0038 kj/jam Q HCl = 99,7697 kg/jam 36,5 kg kmol 303 K (37, , , K + 0, ) dt ( kj kgmol o K) = 2,7334 kmol/jam x 143,4165 kj kmol = 392,0171 kj/jam Jika QCl2 QHCl QC2H4Cl2 QH2O = Q3, maka T memenuhi. Hasil perhitungan trial & error didapatkan harga T = 59,5 C, 333 K = 60 C Q Cl 2 = ,0770 Q HCl = 429,6915 Q C 2 H 4 Cl 2 = ,

131 Q H 2 O = 155, Q Total = ,0846 kj/jam Neraca panas total Mix Point gas umpan reaktor MP-02 : Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Aliran 1 Aliran 2 Aliran 3 Q Cl , ,0770 Q HCl 392, ,6915 Q C 2 H 4 Cl , ,8246 Q H 2 O - 141, , , ,8565 Q Total , , Furnace (Q-101) Fungsi : Menaikan suhu umpan Reaktor (R-101) yang berasal dari aliran mix point gas umpan. Gas hasil pembakaran (gas buang) T = MP 02 R T = 333 K Q-101 T = 698 K (60 C) (425 C) Bahan bakar + Udara Panas sensibel gas masuk Furnace (Q-101), Q1 = panas gas dari aliran mix point gas umpan MP-02 = ,0846 kj/jam Panas sensibel gas keluar Furnace (Q-101), Q2 = panas sensibel gas reaktan masuk reaktor = ,7823 kj/jam Panas yang dibutuhkan dari pemanas, Q3 adalah : Q 3 = Q 2 Q 1 = , ,0846 = ,7823 kj/jam Sebagai pemanas pada Furnace (Q-101) digunakan bahan bakar diesel oil yang dibakar dengan udara. Heating value bahan bakar, H V = 10837,6652 kkal/kg. 118

132 Komposisi bahan bakar adalah : C = 85%, H 2 = 13%, O 2 = 0,4%, N 2 = 1,2%, dan S = 0,4%. Jumlah bahan bakar yang dibutuhkan, m adalah : m = Q3 / H V = ,7823 / 10837,6652 = 665,0858 kg Perhitungan kebutuhan udara pembakaran Furnace (F), adalah : C = 85% x 665,0858 kg = ,2895 kg H 2 O 2 N 2 S = 13% x 665,0858 kg = 8.646,1149 kg = 0,4% x 665,0858 kg= 266,0343 kg = 1,2% x 665,0858 kg= 798,1029 kg = 0,4% x 665,0858 kg= 266,0343 kg Reaksi pada ruang pembakaran : a. C + O 2 CO 2 C bereaksi = ,2895 kg / 12 kg/kmol = 4.711,0241 kmol O 2 bereaksi = 1/1 x 4.711,0241 kmol = 4.711,0241 kmol x 32 kg/kmol = ,7720 kg CO 2 terbentuk = 1/1 x 4.711,0241 kmol x 44 kg/kmol = ,0615 kg b. 2H 2 + O 2 2H 2 O H 2 bereaksi = 8.646,1149 kg/ 2 kg/kmol = 4.323,0574 kmol O 2 bereaksi = 1/1 x 4.323,0574 kmol = 4.323,0574 kmol x 32 kg/kmol = ,8378 kg H 2 O terbentuk = 2/2 x 4.323,0574 x 18 kg/kmol = ,0338 kg c. S + O 2 SO 2 S bereaksi = 266,0343 kg / 32 kg/kmol = 8,3136 kmol O 2 bereaksi = 1/1 x 8,3136 kmol 119

133 = 8,3136 x 32 kg/kmol = 266,0343 kg SO 2 terbentuk = 1/1 x 8,3136 kmol = 8,3136 kmol x 64 kg/kmol = 532,0686 kg Dari perhitungan di atas diketahui total kebutuhan O 2 pembakar : O 2 = O 2 reaksi (1) + O 2 reaksi (2) + O 2 reaksi (3) = , , ,0343 = ,6441 kg Untuk pemenuhan oksigen pembakar diambil O 2 dari udara O 2 yang dibutuhkan dari udara : = O 2 pembakar - O 2 dalam bahan bakar = ( , ,0343) kg = ,6098 kg = 9.034,0816 kmol Digunakan O 2 pembakaran 20% berlebih, maka komposisi udara pembakaran masuk preheater : O 2 N 2 = 1,2 x 9.034,0816 kmol = ,8979 kmol = ,7317 kg = 79/21 x ,8979 kmol = ,4253 kmol = ,9087 kg Neraca panas total Furnace (F) : Komponen Masuk ( kj/jam) Keluar (kj/jam) Q Cl , ,5323 Q HCl 429, ,3041 Q C 2 H 4 Cl , ,9071 Q H 2 O 155, ,1234 Q Pemanas , Q Total , ,

134 5. Reaktor (R-101) Fungsi : tempat berlangsungnya reaksi pembentukan perkloroetilen. Air t = 30 C Pro duk T = 698 K (425 C) R-101 Air t = 40 C Reaktan T = 698 K (425 C) Reaktor dioperasikan pada kondisi isothermal (suhu konstan) pada T = 698 C. Panas sensibel gas reaktan masuk Reaktor (R), Q reaktan : 8.268,5868 kg/jam 698 K Q C2H4Cl2 = 98,9592 kg/kmol (37, , , K + 0, kj ) dt ( kgmol o K) = 83,5555 kmol/jam x ,8049 kj kmol Q H2O = = ,3434 kj/jam 15,1857 kg/jam 18 kg kmol 698 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 0,8436 kmol/jam x ,2239 kj kmol = 9.153,7616 kj/jam 121

135 Q Cl2 = ,1889 kg/jam 71 kg kmol 698K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 270,6083 kmol/jam x ,9959 kj kmol = ,7715 kj/jam 99,7697 kg/jam Q HCl = 36,5 kg kmol 698K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 2,7334 kmol/jam x 9.008,9706 kj kmol = ,2744 kj/jam Maka Q reaktan = Q C 2 H 4 Cl 2 + Q H 2 O + Q Cl 2 + Q HCl = , , , ,2744 Panas reaksi, Q reaksi Reaksi pada reaktor : = ,1510 kj/jam C 2 H 4 Cl Cl 2 (g) C 2 Cl 4 (g) + 4HCl (g) Entalpi reaksi standar pada suhu 25 C (298 K), H R 25 C H R 25 C = H f produk - H f reaktan = ( H f C 2 Cl H f HCl) ( H f C 2 H 4 Cl 2 + H f Cl 2 ) = {(-2899)+(4x(-22062))} - {(-17652)+(3x(0))} = kg/kmol 122

136 Panas reaksi, Q reaksi = kmol C 2 H 4 Cl 2 bereaksi x H R 25 C = 0,9 x (8.268,5868 kj/jam / 99 kg/kmol) x ( kg/kmol) = ,4584 kj/jam Panas sensibel gas produk keluar reaktor R, Q produk 826,8587 kg/jam 698 K Q C2H4Cl2 = 98,9592 kg/kmol (37, , , K + 0, ) dt ( kj o K) kgmol = 8,3556 kmol/jam x ,2742 kj kmol Q H2O = = ,3535 kj/jam 15,1857 kg/jam 18 kg kmol 698 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 0,8436 kmol/jam x ,8082 kj kmol = ,0442 kj/jam 3.202,1982 kg/jam Q Cl2 = 71 kg kmol 698K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 45,1014 kmol/jam x ,1196 kj kmol = ,0531 kj/jam 123

137 11.074,4395 kg/jam Q HCl = 36,5 kg kmol 698K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 303,4093 kmol/jam x ,1305 kj kmol = ,5026 kj/kjam ,0491 kg/jam Q C2Cl4 = 166 kg kgmol 698 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 75,1690 kmol/jam x ,5712 kj kmol = ,5411 kj/jam Maka Q produk = Q C 2 H 4 Cl 2 + Q H 2 O + Q Cl 2 + Q HCl + Q C 2 Cl 4 = , , , , ,0867 = ,0965 kj/jam Panas yang dilepaskan pada reaktor R, Q pendingin : Neraca panas total reaktor R Qp = (Q reaksi + Q produk) Q reaktan = {( ,4584) ,4943} ,1510 = ,8849 kj/jam (reaksi bersifat endotermis) Sebagai penyerap panas pada reaktor digunakan air dengan suhu air masuk t 1 = 30 C dan suhu air keluar t 2 = 45 C, maka jumlah air pendingin yang dibutuhkan, m adalah : m = Q lepas / {cp x (t 1 - t 2 )} = ,8849 / { 1 x (45-30)} = ,3923 kg 124

138 Neraca panas total Reaktor (R) : Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Q C 2 H 4 Cl , ,3535 Q H 2 O , ,0442 Q Cl , ,0531 Q HCl , ,5026 Q C 2 Cl ,5411 Q reaksi , Q pendingin ,8849 Q total , , Cooler (C-01) Fungsi : Menurunkan suhu gas produk reaktor (R-101) sebelum masuk cooler (E-102) Air, t = 30 C R-101 E-101 E-102 T = 689 K T = 610,9 K (425 C) Air, t = 45 C (337,9 C) Panas sensibel gas masuk cooler C-01, Q1 = Panas sensibel gas keluar reaktor R- 01 = ,0965 kj/jam. Panas sensibel gas keluar cooler C-01 ; Q2 : Q C2H4Cl2 = 826,8587 kg/jam 98,9592 kg/kmol 610,9K (37, , , K kj + 0, ) dt ( o K) kgmol = 8,3556 kmol/jam x 2.840,4064 kj kmol = ,1709 kj/jam 125

139 Q H2O = 15,1857 kg/jam 18 kg kmol 610,9 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 0,8436 kmol/jam x 1.179,6596 kj kmol = 995,2166 kj/jam ,0491 kg/jam Q C 2 Cl 4 = 166 kg kgmol 610,9 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 75,1690 kmol/jam x 3.424,8435 kj kmol = ,9622 kj/jam 3.202,1982 kg/jam Q Cl2 = 71 kg kmol 610,9 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 45,1014 kmol/jam x 1.190,9451 kj kmol = ,2700 kj/jam ,4395 kg/jam Q HCl = 36,5 kg kmol 610,9 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 303,4093 kmol/jam x 1.003,6284 kj kmol = ,1892 kj/kjam Maka Q2 = Q C 2 H 4 Cl 2 + Q H 2 O + Q Cl 2 + Q HCl + Q C 2 Cl 4 = , , , , ,

140 = ,8089 kj/jam Panas yang diserap pendingin, Q3 : Q3 = Q1 Q2 = , ,8089 = ,6854 kj/jam Sebagai pendingin pada cooler (E-101) digunakan air dengan suhu air masuk cooler (E-101) t1 = 30 C dan suhu air keluar t2 = 45 C. Jumlah air pendingin yang dibutuhkan : M = Q3 / { cp x (t2 t1) } = ,6854 / { 1 x (45 30) } = ,7124 kg Neraca panas total Cooler (E-101) : Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Q C 2 H 4 Cl , ,1709 Q H 2 O , ,2166 Q Cl , ,2700 Q HCl , ,1892 Q C 2 Cl , ,9622 Q pendingin ,6854 Q total , , Cooler (E-102) Fungsi : Menurunkan suhu gas produk reaktor (R-101) sebelum masuk partial condenser (E-111). Air, t = 30 C E-101 E-111 T=610,9 K E-102 T= 398 K (337,9 C) (125 C) Air, t = 45 C Panas sensibel gas masuk cooler C-02, Q1 = Panas sensibel gas keluar reaktor R- 01 = ,8089 kj/kmol. 127

141 826,8587 kg/jam 398 K Q C2H4Cl2 = (37, , , ,9592 kg/kmol 298 K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) Q H2O = Q C2Cl4 = Q Cl2 = Q HCl = = 8,3556 kmol/jam x 8.515,1999 kj kmol = ,2191 kj/jam 15,1857 kg/jam 18 kg kmol 398 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 0,8436 kmol/jam x 3.389,4580 kj kmol = 2.859,5070 kj/jam ,0491 kg/jam 166 kg kgmol 398 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 75,1690 kmol/jam x ,7067 kj kmol = ,2047 kj/jam 3.202,1982 kg/jam 71 kg kmol 398 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 45,1014 kmol/jam x 3.446,3866 kj kmol = ,7979 kj/jam ,4395 kg/jam 36,5 kg kmol 398 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 303,4093 kmol/jam x 2.866,9595 kj kmol 128

142 = ,1641 kj/kjam Maka Q2 = Q C 2 H 4 Cl 2 + Q H 2 O + Q Cl 2 + Q HCl + Q C 2 Cl 4 = , , , , ,2047 = ,8928 kj/jam Panas yang diserap pendingin, Q3 : Q3 = Q1 Q2 = , ,8928 = ,0839 kj/jam Sebagai pendingin pada cooler (E-102) digunakan air dengan suhu air masuk cooler (C-101) t 1 = 30 C dan suhu air keluar t 2 = 45 C. Jumlah air pendingin yang dibutuhkan : M = Q3 / { cp x (t2 t1) } = ,0839 / { 1 x (45 30) } = ,2587 kg Neraca panas total Cooler (E-102) : Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Q C 2 H 4 Cl , ,2191 Q H 2 O 995, ,5070 Q Cl , ,7979 Q HCl , ,1641 Q C 2 Cl , ,2047 Q pendingin ,0839 Q total , ,

143 8. Partial Condensor (E-111) Fungsi : Mengkondensasikan gas C 2 H 4 Cl 2 ; H 2 O ; C 2 Cl 4, yang ada dalam campuran gas produk reaktor. Air, t = 30 C E-102 E-111 H-101 T = 398 K T= 398 K Air, t = 40 C Panas sensibel gas masuk kondensor E-111, Q1 = Panas sensibel gas keluar cooler E-102 = ,89 kj/kmol. Panas laten kondensasi komponen pada condenser, Q2 Q = n. Hv Ket : n = kmol komponen terkondensasi Hv = entalpi kondensasi komponen, kj/jam Entalpi kondensasi komponen dihitung dengan menggunakan persamaan Watson (pers. 3-75), Perrys edisi 6, hal Hv2 = Hv1 {(1-Tr2) / (1-Tr1)} 0,38 Ket : Tr1 = Suhu reduce komponen pada suhu yang diketahui Hv1 = Entalpi penguapan pada suhu yang diketahui Tr2 = Suhu reduce komponen pada suhu yang terhitung Hv2 = Entalpi penguapan pada suhu yang terhitung Data data perhitungan : (Appendix D Sherwood & Prastniz) Komponen Hv 1 ( kj/jam) Tc ( K) T1 ( K) C 2 H 4 Cl ,4 H 2 O C 2 Cl

144 Maka entalpi kondensasi komponen pada suhu 125 C (398 K) adalah : C 2 H 4 Cl 2 T r1 = T 1 /T c = 356,4 K / 561 K = 0,635 T r2 = T 2 /T c = 398 K / 561 K = 0,709 Hv 2 = Hv 1 {(1- T r2 ) / (1- T r1 )} 0,38 = 7650 {(1-0,709) / (1-0,635)} 0,38 = 7018,9069 kj/jam Q C 2 H 4 Cl 2 = (8,3556 kg/kmol / 99 kg/kmol ) x 7018,9069 kj/jam = ,8608 kj/jam H 2 O T r1 = T 1 /T c = 373 K / 647 K = 0,577 T r2 = T 2 /T c = 398 K / 647 K = 0,615 Hv 2 = Hv 1 {(1- T r2 ) / (1- T r1 )} 0,38 = 9729 {(1-0,615) / (1-0,577)} 0,38 = 9387,1540 kj/jam Q H 2 O = (0,8436 kg/kmol / 18 kg/kmol) x 9387,1540 kj/jam = 7.919,4467 kj/jam C 2 Cl 4 T r1 = T 1 /T c = 394 K / 620 K = 0,635 T r2 = T 2 /T c = 398 K / 620 K = 0,642 Hv 2 = Hv 1 {(1- T r2 ) / (1- T r1 )} 0,38 = 8300 {(1-0,642) / (1-0,635)} 0,38 = 8239,1489 kj/jam Q C 2 Cl 4 = (75,1690 kg/kmol / 166 kg/kmol) x kj/jam = ,3425 kj/jam Sehingga Q2 = Q C 2 H 4 Cl 2 + Q H 2 O + Q C 2 Cl 4 = , , ,3425 = ,65 kj/jam 131

145 Panas sensibel gas liquid keluar condenser E-111, Q3 1. Panas sensibel gas, Qv : Q Cl2 = Q HCl = 3.202,1982 kg/jam 71 kg kmol 398 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( o K) kgmol = 45,1014 kmol/jam x 3.446,3866 kj kmol = ,7979 kj/jam ,4395 kg/jam 36,5 kg kmol 398 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( o K) kgmol = 303,4093 kmol/jam x 2.866,9595 kj kmol = ,1641 kj/jam Maka Qv = Q HCl + Q Cl2 = ,1641 kj/jam ,7979 kj/jam = ,9620 kj/jam 2. Panas sensibel liquid, QL : 398 K 826,8587 kg/jam Q C2H4Cl2 = 98,9592 kg/kmol (37, , , K + 0, ) dt ( kj o K) kgmol = 8,3556 kmol/jam x 8.515,1999 kj kmol = ,2191 kj/jam 132

146 15,1857 kg/jam Q H2O = 18 kg kmol 398 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 0,8436 kmol/jam x 3.389,4580 kj kmol = 2.859,5070 kj/jam ,0491 kg/jam Q C2Cl4 = 166 kg kgmol 398 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 75,1690 kmol/jam x ,7067 kj kmol = ,2047 kj/jam Maka QL Sehingga Q3 = Q C2H4Cl2 + Q H2O + Q C2Cl4 =71.149,2191 kj/jam+2.859,5070 kj/jam ,2047 kj/jam = ,9308 kj/jam = Qv + QL = ,9620 kj/jam ,9308 kj/jam = ,89 kj/jam Panas yang dilepaskan condenser (diserap pendingin), Q4 : Q1 + Q2 = Q3 + Q4 Q4 = (Q1 + Q2) Q3 = ( , ,65 ) ,89 = ,65 kj/jam Sebagai pendingin digunakan air dengan suhu air masuk condenser (E-111) t 1 = 30 C dan suhu air keluar condenser t 2 = 40 C. 133

147 Jumlah air pendingin yang digunakan : m = Q4 / { cp x (t2 t1) } = ,65 / { 1 x (40 30) } = ,47 kg Neraca Panas Total Partrial Condensor (E-111) Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Gas Liquid Q C2H4Cl , ,2191 Q H2O 2.859, ,5070 Q Cl , , Q HCl , , Q C2Cl , ,2047 Q Kondensasi , Q pendingin , , ,5809 Q Total , , Knockout Drum (H-101) Fungsi : Untuk memisahkan fase gas dan liquid keluaran dari kondensor Qv T = 398 K T = 398 K QF H-101 QL T = 398 K Pada Knockout Drum tidak terjadi perubahan panas, hanya proses pemisahan antara fase gas dan fase liquid. Panas masuk Knockout Drum, Q1 = panas sensibel gas liquid keluar partial condenser = ,8928 kj/jam. Panas keluar Knockout Drum KOD, Q2 : Q2 = Qv + QL = , ,8928 = ,7855 kj/jam 134

148 Neraca panas total KOD-01 Q masuk = Q keluar Q1 = Q2 = ,8928 kj/jam Neraca Panas Total Knockout Drum KOD Keluar (kj/jam) Komponen Masuk (kj/jam) Liquid (Bottom Gas (Top KOD) KOD) Q C2H4Cl , ,2191 Q H2O 2.859, ,5070 Q Cl , , Q HCl , , Q C2Cl , , , ,9308 Q Total , , Cooler (E-103) Fungsi : Menurukan suhu gas keluar top Knockout Drum (H-101) sebelum masuk Absorber. Air, t = 30 C H-101 E-103 D-101 T = 398 K T = 313 K Air, t = 37 C Panas sensibel gas masuk Cooler (E-103), Q1 = panas sensibel gas keluar top KOD (H-101) = ,9620 kj/jam Panas sensibel gas keluar Cooler (E-103), Q2 : 3.202,1982 kg/jam Q Cl2 = 71 kg kmol 313 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 45,1014 kmol/jam x 508,2448 kj kmol 135

149 = ,5430 kj/jam ,4395 kg/jam Q HCl = 36,5 kg kmol 313 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 303,4093 kmol/jam x 430,2029 kj kmol = ,5457 kj/jam Maka Qv = Q HCl + Q Cl2 = ,5457 kj/jam ,5430 kj/jam = ,0887 kj/jam Panas yang diserap pendingin, Q3 Q3 = Q1 Q2 = , ,0887 = ,8733 kj/jam Sebagai pendingin digunakan air, dengan suhu air masuk Cooler (E-103) t 1 = 30 C dan suhu keluar t 2 = 37 C m = Q3 / { cp x (t2 t1) } = ,8733 / { 1 x (37 30) } = ,8390 kg Neraca Panas Total Cooler-03 (E-103) Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Q Pendingin ,5457 Q Cl , ,5430 Q HCl , ,8733 Q Total , , Absorber (D-101) Fungsi : Menyerap HCl yang ada dalam csmpuran gas dengan menggunakan air proses (H 2 O) 136

150 D-101 QG, T : 72 C = 345,1 K H 2 O penyerap T : 303 K E-103 T = 313 K QL = Tangki produk T = 72 C = 345,1 K Panas sensibel gas masuk absorber D-101, Q1 = panas sensibel gas keluar cooler (E-102) = ,8089 kj/jam Panas sensibel liquid H 2 O penyerap absorber (D-101), Q2 : Q H2O = ,2063 kg/jam 18 kg kmol 303 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 2.305,6226 kmol/jam x 168,1422 kj kmol = ,4710 kj/jam Panas keluar absorber (D-101),Q3 : Panas keluar absorber (D-101) terdiri dari panas sensibel gas keluar top absorber (QG) dan panas sensibel liquid keluar bottom absorber (QL). Q3 Atau = QG + QL = Q3 = Q1 + Q2 = , ,4710 = ,2798 kj/jam Panas komponen gas dan liquid keluar absorber ditentukan dengan metode trial & error terhadap suhu. Trial memenuhi jika QG + QL = Q3. Metode perhitungan trial + error suhu. 137

151 Trial T = 72 C = 345,1 K - Panas sensibel gas (QG) Q Cl2 = 3.202,1982 kg/jam 345,1 K 71 kg kmol (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 45,1014 kmol/jam x 1.607,5753 kj kmol = ,8705 kj/jam ,4395 kg/jam Q HCl = 36,5 kg kmol 345,1 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 303,4093 kmol/jam x 1.351,2421 kj kmol = ,4293 kj/jam QG = Q HCl + Q Cl 2 - Panas sensibel liquid (QL) ,8112 kg/jam Q HCl = 36,5 kg kmol 345,1 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 302,9537 kmol/jam x 1.351,2421 kj kmol = ,8445 kj/jam ,2063 kg/jam Q H2O = 18 kg kmol 345,1 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 2.305,6226 kmol/jam x 1.589,9258 kj kmol = ,7655 kj/jam 138

152 QL = Q HCl + Q H 2 O Jika QG + QL = Q3, maka trial T memenuhi. Hasil perhitungan trial & error didapat pada T = 72 C = 345,1 K. Panas sensibel gas (QG) : Panas sensibel liquid (QL) : Q Cl 2 = ,8705 kj/jam Q HCl = ,4293 kj/jam Q total = ,2997 kj/jam + Q H 2 O = ,4710 kj/jam Q HCl = 615,5847 kj/jam Q total = ,0557 kj/jam + Maka : QG + QL = ,2997 kj/jam ,0557 kj/jam = ,3554 kj/jam (trial suhu memenuhi) Neraca Panas Total Absorber (D-101) Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Gas Cair Gas Liquid Q H 2 O , ,4710 Q Cl , , Q HCl , , , ,5847 Q Total , , Mix Point Gas Klor (MP-01) Tangki BB 1 3 T = 85,5 C = 353,8 K. T = 30 C 2 AB, T = 30 C 139

153 Panas sensibel gas Khlor pada aliran 1, Q1 : ,9908 kg/jam Q Cl2 = 71 kg kmol 303 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 225,5069 kmol/jam x 169,0459 kj kmol = ,0091 kj/jam 83,1414 kg/jam Q HCl = 36,5 kg kmol 303 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 2,2778 kmol/jam x 143,4165 kj kmol = 326,6809 kj/jam Q1 = Q HCl + Q Cl 2 = 326,6809 kj/jam ,0091 kj/jam = ,6901 kj/jam Panas sensibel gas pada aliran 2, Q2 = Panas sensibel gas keluar top absorber AB- 01 = ,2997 kj/jam Panas sensibel gas pada aliran campuran, Q3 : Q3 = Q1 + Q2 = ,6901 kj/jam ,2997 kj/jam = ,9898 kj/jam Suhu gas pada aliran campuran 3 ditentukan dengan metode trial & error. Hasil trial memenuhi jika Q HCl + Q Cl 2 = Q3. Metode perhitungan trial & error. Trial T = 85,5 C = 353,8 K ,1889 kg/jam Q Cl2 = 71 kg kmol 353,8 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) 140

154 = 270,6083 kmol/jam x 1.908,8594 kj kmol = ,1907 kj/jam 99,7697 kg/jam Q HCl = 36,5 kg kmol 353,8 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 2,7334 kmol/jam x 1.601,5848 kj kmol = 4.377,7992 kj/jam Jika Q HCl + Q Cl 2 = Q3, maka trial suhu memenuhi. Hasil perhitungan trial & error didapat pada T = 85,5 C = 353,8 K. Q Cl 2 = ,1907 kj/jam Q HCl = 4.377,7992 kj/jam Q Total = ,9899 kj/jam + Neraca Panas Total Mix Point Khlor MP-01 Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (Kj/jam) Aliran 1 Aliran 2 Aliran 3 Q Cl , , ,1907 Q HCl 326, , , , ,2997 Q Total , , Expander (G-101) Fungsi : Menurunkan tekanan gas khlor yang berasal dari tangki bahan baku sebelum dicampur dengan aliran gas khlor recycle dari Absorber (D- 101). P1 = 15 atm (15,2 bar) T1 = 35 C G-101 P = 1,5 atm (1,52 bar) T2 = 30 C 141

155 Data-data yang diketahui : Suhu masuk ekspander, T1 = 35 C (308 K) Tekanan masuk ekspander, P1 = 15 atm Tekanan gas keluar ekspander, P2 = 1,5 atm Laju alir massa gas : Komponen kj/jam Kgmol Xi, fraksi mol Cl , ,5069 0,9900 HCl 83,1414 2,2778 0,0100 Total , ,7848 1,0000 BM campuran gas, BM mix : BM mix = xi. BM 1 = (0,9900 x 71) + (0,0100 x 36,5) = 70,6550 kg/kmol Densitas campuran gas, ρ : ρ = (BM/V) x (T1/T2) x (P2/P1) Ket : V : Volume gas ideal pada kondisi standar, T1 = 0 C = 273 K dan P1 = 1 atm, 22,4 m 3 / kgmol T2 : Suhu gas masuk ekspander, 35 C (308 K) P2 : Tekanan gas masuk ekspander, 15 atm (15,2 bar) Maka : 70,6550 kg 273 K 15 atm ρ = 3 kmol x x 22,4 m kmol = 41,9372 kg/m K 1 atm Tenaga yang dilepaskan gas untuk recovery turbin : Ket : -Ws = s i. m (P1 P2) ε i = Efisien intrinsic (50%) ρ 142

156 Maka : m = laju alir gas = 4,4706 kg/detik -Ws = 0,5 X 4,4706 detik x = ,8978 J/detik kg ( ) 5j 15,2 1,52 bar x 10 3 bm 41,9372 Suhu gas keluar ekspander dihitung dengan neraca energi untuk sistem adiabatic : M (H1-H2) Ws = m. cp (T1-T2) Atau Ws = m. cp (T1-T2) (T1-T2) = -Ws / ( m. cp ) ,8978 J detik kj 3J (T1-T2) = (227,7848 kj ) X ( 1 jam: 3600 detik) x (59,1633 K ) X ( ) jam = 308 K = 5 K T2 = T1-5 K = (308-5) K = 303 K = 30 C Jadi temperatur gas keluar ekspander Ep-01, T2 = 30 C jam detik 14. Cooler (E-104) Fungsi : Menurunkan suhu liquid keluar bottom Knockout Drum (H-101) sebelum masuk destilasi (D-111). Air, t = 30 C H-101 D-111 T = 125 C C-04 T = 25 C (398 K) (298 K) Air, t = 45 C Panas sensibel liquid masuk cooler-04 (E-104), Q1 = Panas sensibel liquid keluar bottom KOD (H-101) = ,9308 kj/jam 143

157 Panas sensibel liquid keluar cooler C-04, Q2 : 826,8587 kg/jam Q C2H4Cl2 = 98,9592 kg/kmol 298 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 8,3556 kmol/jam x( 0, kj kmol) = 0, kj/jam 15,1857 kg/jam Q H2O = 18 kg kmol 298 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 0,8436 kmol/jam x ( 0, kj kmol) = 0, kj/jam ,0491 kg/jam Q C2Cl4 = 166 kg kgmol 298 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 75,1690 kmol/jam x ( 0, kj kmol) = 0, kj/jam Maka Q2 = Q C2H4Cl2 + Q H2O + Q C2Cl4 = -0, , , = -0, kj/jam Panas yang diserap pendingin, Q3 : Q3 = Q1 Q2 = ,9308 (-0, ) = ,9383 kj/jam Sebagai pendingin digunakan air, dengan suhu air masuk cooler (E-104),t 1 = 30 C dan suhu air keluar t 2 = 45 C. Jumlah air pendingin yang dibutuhkan : 144

158 M = Q3 Cp X (t2 t1) = ,9383 / { 1 x (45-30) } = ,9292 kg Neraca Panas Total Cooler (E-104) : Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Q H 2 O 2.859,5070-0, Q C 2 Cl ,2047-0, Q C 2 H 4 Cl ,2191-0, Q pendingin ,9383 Q Total , , Distilasi (D-111) Fungsi : Memurnikan produk perkhloroetilen dari campurannya. QF QD 1. Menentukan kondisi operasi kolom a. Kondisi operasi umpan Sesuai hasil perhitungan neraca massa dapat diketahui kondisi umpan masuk kolom pada kondisi bubble point T = 121 C b. Kondisi puncak kolom Uap keluar puncak kolom pada kondisi uap jenuh (dew point) Komposisi produk atas kolom sbb : QRB QB Komponen Kj Kmol Fraksi mol C 2 H 4 Cl 2 818,5901 8,2720 0,9900 H 2 O 1,5034 0,0835 0,0100 Total 820,0935 8,3555 1,

159 Trial kondisi dew point dicoba pada : T dew point : 84,5 C (357,5 K) = 85 C P operasi : 1 atm (760 mmhg) Komponen Yi, fraksi mol Pi : mmhg Ki = pi/pt Xi = Yi*Ki C 2 H 4 Cl 2 0, ,4801 1,0177 0,9728 H 2 O 0, ,7158 0,5562 0,0272 Total 1,0000 1,0000 c. Kondisi operasi bawah kolom Liquid keluar bottom pada kondisi bubble point (cairan jenuh) Komposisi produk bawah kolom sbb : Komponen Kj Kmol Fraksi mol C 2 H 4 Cl 2 8,2686 0,0836 0,0011 H 2 O 13,6823 0,7601 0,0100 C 2 Cl , ,1690 0,9889 Total , ,0127 1,0000 Trial kondisi buble point dicoba pada : T bubble point : 126,3 C (339,3 K) = 126 C P operasi : 1,2 atm (912 mmhg) Komponen Yi : fraksi mol Pi : mmhg Ki = pi/pt Xi = Yi*Ki C 2 H 4 Cl 2 0, ,7351 2,6521 0,0400 H 2 O 0, ,1673 1,9772 0,0100 C 2 Cl 4 0, ,1173 0,9607 0,9500 Total 1,0000 1, Penentuan reflux kolom Reflux (komponen cairan yang dikembalikan ke dalam kolom) dihitung dengan persamaan underwood. RM + 1 = (αi. xi / αi θ) D dan αi = ki / KHK...(1) Ket : Rm : reflux minimum αi : derajat volatilitas komponen, dalam destilat θ : konstanta underwood xi : fraksi mol komponen, dalam destilat 146

160 ki : konstanta kesetimbangan uap-air K HK : konstanta kesetimbangan uap-cair komponen kunci berat (H 2 O) Θ dihitung dengan persamaan : 1-q = ( αi. xi / αi θ)f... (2) Ket : αi : derajat volatilitas komponen, dalam umpan q : jumlah mol cairan jenuh yang terbentuk xi : fraksi mol komponen, dalam destilat maka : (αi. xi / αi θ ) F = 1-1 = 0... (3) Nilai θ dari persamaan di atas dihitung dengan metode trial & error. Trial nilai θ memenuhi jika (αi. xi / αi θ) F = 0. Nilai αi umpan D-01. Data αi umpan dapat dilihat pada lampiran A perhitungan neraca massa destilasi Trial nilai θ dicoba pada : θ = 1, Komponen XF αf (αf. XF / αf θ) C 2 H 4 Cl 2 0,0011 1,3707 0, H 2 O 0,0100 0,0581-0, C 2 Cl 4 0,9889 1,0000-0, Total 1,0000 0,0000 Trial nilai θ memenuhi karena (α F. x F / α F θ) F = 0,0000 Trial nilai θ disubstitusikan ke persamaan (1) : Komponen XD αd (αd. XD / αd θ) C 2 H 4 Cl 2 0,9900 1,8297 2,7607 H 2 O 0,0100 1,0000 2,0581 Total 1,0000 0,0114 RM + 1 = 0,0114 RM = 0, = 0,9886 Diambil P operasi = 1,2 x Rm = 1,2 x 0,9886 = 0,

161 Neraca di sekitar puncak kolom : V = RD + D V = ROP x D Komposisi uap keluar puncak kolom (V) : Komponen Kj Kgmol C 2 H 4 Cl 2 152,4858 1,5409 H 2 O 0,2800 0,0156 Total 152,7669 1, Perhitungan neraca panas Distilasi D a. Panas sensibel liquid umpan masuk Distilasi D, QF = Panas sensibel liquid keluar cooler C-04. QF = ,9308 kj/jam b. Panas sensibel liquid distilad keluar, QD = Q C2H4Cl2 = Q H2O = 818,5901 kg/jam 98,9592 kg/kmol 358 K (37, , K kj + 0, , ) dt ( o K) kgmol = 8,2720 kmol/jam x 4.962,9404 kj kmol = ,4387 kj/jam 1,5034 kg/jam 18 kg kmol 298 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( o K) kgmol = 0,0835 kmol/jam x 2.026,4295 kj kmol = 169,2496 kj/jam Maka QD = Q C2H4Cl2 + Q H2O = , ,2496 = ,6883 kj/jam 148

162 c. Panas sensibel liquid keluar, QB 169,5 K 8,2686 kg/jam Q C2H4Cl2 = (37, , ,9592 kg/kmol 298 K kj + 0, , ) dt ( kgmol o K) Q H2O = Q C2Cl4 = Maka QB = 0,0836 kmol/jam x 9.034,6653 kj kmol = 754,8964 kj/jam 13,6823 kg/jam 18 kg kmol 169,5 K (37, , , K + 0, ) dt ( = 0,7601 kmol/jam x 4.288,9847 kj kmol = 3.260,1695 kj/jam ,0491 kg/jam 166 kg kgmol 169,5 K kj kgmol o K) (37, , K kj + 0, , ) dt ( o K) kgmol = 75,1690 kmol/jam x ,8579 kj kmol = ,8833 kj/jam = Q C2H4Cl2 + Q H2O + Q C2Cl4 = 754, , ,8833 = ,9493 kj/jam d. Neraca panas yang dilepaskan pada kondensor Neraca panas di sekitar puncak kolom : Qv = Qc = Qcd + Qd + Q LD 149

163 Panas sensibel gas masuk kondesor, Qv 1,5403 kg/jam Q C2H4Cl2 = 98,9592 kg/kmol 358 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 0,0156 kmol/jam x 4.962,9404 kj kmol = 77,2467 kj/jam 2,5487 kg/jam Q H2O = 18 kg kmol 358 K (37, , , K kj + 0, ) dt ( kgmol o K) = 0,1416 kmol/jam x 2.026,4295 kj kmol = 286,9347 kj/jam Maka Qv = Q C2H4Cl2 + Q H2O = 77, ,9347 = 364,1814 kj/jam Panas laten kondensasi pada kondensor, Qc : Q = n. Hv Ket : n : kmol komponen terkondensasi pada suhu 85 C (358 K) Hv : Entalpi kondensasi komponen, kj/kmol Entalpi kondensasi dihitung dengan persamaan Watson (pers Perrys, edisi 6 hal 3-275). Metode perhitungan dapat dilihat pada perhitungan neraca panas Vaporizer VP 1,5403 kg/jam Q C2H4Cl2 = kg x ,7734 kj/kmol 98,9592 kmol = 375,4018 kj jam 150

164 Q H2O = 2,5487 kg/jam kg x 8.855,2094 kj/kmol 18 kmol Qc = 2,1502 kj jam = Q C2H4Cl2 + Q H2O = 375,4018 kj jam + 2,1502 kj jam = 377,5520 kj/jam Panas sensibel liquid reflux, Q LD 152,4868 kg/jam Q C2H4Cl2 = kg x 9.034,6653 kj/kmol 98,9592 kmol = ,5761 kj jam 0,2800 kg/jam Q H2O = kg x 4.288,9847 kj/kmol 18 kmol Q LD kj = 66,7293 jam = Q C2H4Cl2 + Q H2O = ,5761 kj jam + 66,7293 kj jam = ,3054 kj/jam Panas yang dilepaskan kondensor distilasi, Qcd : Qv + Qc Q CD = Q LD + Q CD + Q D = (Qv + Qc) - Q LD = (364, ,5520) (13.988, ,6883 ) = ,7271 kj/jam Sebagai penyerap panas pada kondensor digunakan air dengan suhu masuk kondensor t 1 = 30 C dan suhu air t 2 = 45 C. Jumlah air pendingin yang dibutuhkan : m = Q CB / cp (t2-t1) = ,7271 / 1 (45-30) = ,9069 kg 151

165 Panas yang dibutuhkan pada reboiler distilasi, Q RB : Neraca panas total Q F + Q RB = Q D + Q B + Q CD Q RB = (Q D + Q B + Q CD ) - Q F = (41.222, , ,7271) ,9308 = ,9697 kj/jam Sebagai pemanas pada reboiler distilasi digunakan saturated steam (uap jenuh) pada kondisi suhu 200 C dan tekanan 16,0 kg F/cm 2. Dari table steam (appendix III stoichiometri) ; diketahui entalpi penguapan steam : λ steam = 463,1 kkal/kg Jumlah steam pemanas yang dibutuhkan, m : M = Q RB / λ steam = ,9697 / 463,1 = 1.841,1984 kg Neraca Panas Total Distilasi (D) : Keluar (Kj/jam) Komponen Masuk (Kj/jam) Distilat Bottom C 2 H 4 Cl 2 0, , ,8964 H 2 O 0, , ,1695 C 2 Cl 4 0, ,8833 Q kondensor , Q reboiler , , ,9493 Q Total , ,

166 16. Cooler (E-105) Fungsi : Menurunkan suhu produk liquid C 2 Cl 4 keluar bottom distilasi (D-111) sebelum masuk tangki produk C 2 Cl 4. Air, t = 30 C D-111 F-104 E-105 T = 358 K T = 303 K Air, t = 37 C Panas sensibel liquid masuk cooler (E-104) : Q1 = Panas sensibel liquid keluar bottom distilasi D-01 Q1 = ,9493 kj/jam Panas sensibel liquid keluar cooler (E-105) : Q2 0,0836 kj/jam Q C2H4Cl2 = 98,9592 kj kmol x ,4034 kj/kmol = 1.098,8727 kj jam 0,7601 kj/jam Q H2O = kj x 5.087,3408 kj/kmol 18 kmol = 3.867,0209 kj jam 75,1690 ki/jam Q C2Cl4 = kj x ,1194 kj/kmol 18 kmol = ,0448 kj jam Maka Q2 = Q C2H4Cl2 + Q H2O + Q C2Cl4 kj kj kj = 33,1068 jam + 127,8093 jam ,8565 jam = ,7726 kj jam 153

167 Panas yang diserap pendingin, Q3 : Q3 = Q1 Q2 = , ,7726 = ,1767 kj/jam Sebagai pendingin digunakan air dengan suhu air masuk t 1 = 30 C dan suhu air keluar t 2 = 37 C. Jumlah air pendingin yang dibutuhkan : M Neraca Panas Total Cooler C-05 = Q3 / cp x (t2-t1) = ,1767 / 1 x (37-30) = ,2367 kg Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Q H 2 O 3.260, ,0209 Q C 2 Cl , ,0448 Q C 2 H 4 Cl 2 754, ,8727 Q pendingin , Q Total , ,

168 LAMPICAN C. PERHITUNGAN SPEKSIFIKASI ALAT 1. Tangki Bahan Baku Etilen Dikhlorida (F-101) Fungsi : Untuk menampung bahan baku etilen dikhlorida untuk kebutuhan proses selama 1 bulan proses. Kebutuhan bahan baku = 7.463,6790 kg/jam Larutan C 2 H 4 Cl 2 yang disediakan untuk 1 bulan : ρ C 2 H 4 Cl 2 pada 30 C Komposisi Larutan C 2 H 4 Cl 2 = 7.463,6790 kg/jam x 24 jam / 1 hari x 30 hari = ,8518 kg x 2,2046 lb/kg = ,1786 lb = 1.082,1000 kg/m3 x 0,06243 (lb/ft3) / (kg/m3)3 = 67,5555 lb/ft3 Komponen m (lb) X ρ (lb/ft 3 ) ρ. x (lb/ft 3 ) C 2 H 4 Cl ,2627 0, , ,4204 H 2 O 30,1639 0, ,2477 0,1245 Total ,4266 1,0000 ρ mix = ρ C 2 H 4 Cl 2 x C 2 H 4 Cl 2 + ρ H 2 O x H 2 O = 67,5449 lb/ft 3 Volume larutan C 2 H 4 Cl 2 = ,1786 lb / 67,5449 lb/ft 3 = ,2125 ft 3 Direncanakan tangki berbentuk silinder tegak dengan tutup bawah plate head dan tutup atas dishead. Tangki bahan baku latutan C 2 H 4 Cl 2 sebanyak 2 buah. Volume larutan C 2 H 4 Cl 2 dalam 1 tangki adalah : = ,2125 ft 3 / 2 = ,6062 ft 3 Volume larutan C 2 H 4 Cl 2 dalam tangki = 0,85 volume tangki Volume tangki = ,6062 ft 3 / 0,85 = ,8309 ft 3 Volume tangki = 1 4 π D 2. H Asumsi H = 1,5 D ,8309 ft 3 = 1 4 π D 2. (1,5 D) 155

169 D3 = ,9371 ft D = 44,4158 ft = 540 in = 45 ft Tinggi Tangki (H) = 1,5 D = 1,5 (45 ft) = 67,50 ft = 810 in Tinggi larutan C 2 H 4 Cl 2 dalam tangki, HL : HL = Volume larutan C2H4Cl2 / ( 1 4 π D 2 ) = ,6062 ft 3 / (( 1 4 π. (45 ft) 2 ) = 55,1694 ft Tekanan hidrostatik fluida, ph : g 2 Ph = ρ mix. gc. HL/(144 in ) = 67,5449 lb ft 3 x 1 x 55,1694 ft /(144in 2 ) = 25,8778 psia P design = ( ph + P operasi ) x 1,1 = ( 25, ,7) x 1,1 = 44,6356 psi Tebal shell (Ts) Ts = Pd X D + c 2 F.E 0,6 Pd = 44,6356 X540 2 X X 0,85 0,6 X 44,6356 = 1,2467 in Perencanaan Tutup Atas : Tebal dish, Td : + 0,125 Td = 0,885 x Pd x D /2 (F. E 0,1 Pd) = 0,885 x 44,6356 x 540/ 2 (12650 x 0,85 0,1 x 44,6356) = 0,9921 in 156

170 Perencanaan Tutup Bawah : Tebal Palte, TF : Pd TF = c x d ( ) 1 2 F = 540 x 0,162 x ((44,6356/ 12650)^ (1 2 )) = 5,1964 in Tinggi dish, Hd = L ((L 2 (ID/4) 2 )) 0,5 L = Crown radius = ID-6 = = 534 in Hd = 534 ((534 2 (540/4) 2 ) 0,5 = 17,3463 in Jadi, tinggi tangki = tangki silinder + tanggi dish = ( ,3463) in = 827,3463 in = 68,9455 ft = 21,0136 m 2. Tangki Pencampur (F-105) Fungsi : Untuk menampung bahan baku etilen dikhlorida untuk kebutuhan proses selama 7 hari kerja. Kebutuhan bahan baku = 8.283,7724 kg jam Laruran C 2 H 4 Cl 2 yang disediakan untuk 7 hari kerja : = 8.283,7724 kg jam x 24 jam /1 hari x 7 hari = ,7685 kg x 2,2046 lg/kg = ,99 lb 157

171 Komposisi Laruran C 2 H 4 Cl 2 Komponen m (lb) X ρ (lb/ft 3 ) ρ. x (lb/ft 3 ) C 2 H 4 Cl ,9264 0, , ,4204 H 2 O 33,4783 0, ,2477 0,1245 Total ,4047 1, ,5449 Volume larutan C 2 H 4 Cl 2 = ,99 lb /67,5449lb/ft 3 = ,8815ft 3 Direncanakan tangki berbentuk silinder tegak dengan tutup bawah plate head dan tutup atas dishead. Tangki pencampur sebanyak 2 buah. Volume larutan C 2 H 4 Cl 2 dalam 1 tangki adalah : = ,8815 ft 3 /2 = ,4408 ft 3 Volume larutan C 2 H 4 Cl 2 dalam tangki = 0,85 volume tangki Volume tangki = ,4408 ft 3 / 0,85 = ,3421 ft 3 Volume tangki = 1 4 π D 2. H asumsi H = 1,5 D ,3421 ft 3 = 1 4 π D 2. (1,5 D) D 3 = ,5856 ft D = 28,3110 ft = 28 ft = 336 in Tinggi tangki (H) = 1,5 D = 1,5 (28 ft) = 42 ft = 504 in Tinggi larutan C 2 H 4 Cl 2 dalam tangki, HL : HL = Volume larutan C 2 H 4 Cl 2 / ( 1 4 π D 2 ) = ,4408 ft 3 / (( 1 4 x 3,14 x 28^2)) = 36,9028 ft 158

172 Tekanan hidrostatik fluida, ph : Ph = ρ mix. g/gc. HL/(144 in 2 ) = 67,5449 lb/ft 3 x 1 x 36,9028ft / (144 in 2 ) = 17,3097 psia P design = (ph + P Operasi) x 1,1 = (17, ,7)x 1,1 = 35,2106 psia Tebal shell (Ts) Ts = {Pd x D / 2 (F.E 0,6 Pd)} + 2 = ((35,2106 x 336)/2(12650 x 0,85 0,6 x 35,2106)) + 0,125 = 0,6757 in Perencanaan Tutup Atas Tebal dish, Td : Td = 0,885 x Pd x D /2(12650 x 0,85 0,1 x Pd) = 0,885 x 35,2106 x 336 /2(12650 x 0,85 0,1 x 35,2106) = 0,4877 in Perencanaan Tutup Bawah Tebal palte, TF : TF = D (( c (Pd/F))) 1/2 = 336 ((0,162 (35,2106/12650)) 1/2 = 2,8717 in Tinggi dish, Hd = L - {L 2 (ID/4) 2 } 0,5 L = Crown radius = ID -6 = = 330 in Hd = 330 ((330 2 (336/4))) 0,5 = 10,8699 in Jadi tinggi tangki = tinggi silinder + tinggi dish = ( ,8699) in 159

173 = 514,8699 in= 42,9058 ft = 13,0771 m 3. Tangki Bahan Baku Gas Khlor (F-102) Fungsi Kebutuhan Cl 2 : Untuk menampung gas Cl 2 kebutuhan proses selama 14 hari kerja kg = ,9586 jam kg x 24 jam hari x 14 hari = ,1046 jam x 2,2046 lb/kg = ,1390 lb BM T1 P2 ρ Cl2 = ( ) x ( V ) x ( ) T2 P1 71 lb lbmol 492 R 1117,6231 pa = ( 3 ) x ( ) x ( ) 395 ft lbmol 546 R 14,7psi = 13,5492 lb ft ,1390 lb Volume Cl 2 = 13,5492 lb ft 3 = ,0918 ft 3 4. Tangki Produk C2Cl4 (F-104) Fungsi : Untuk menampung produk bawah distilasi Massa bahan : ,0000 kg jam Produk bawah C 2 Cl 4 ditampung selama 3 hari kerja : Spesifik volume = ,0000 kg jam x 24 jam x 3 hari 1 hari = ,0000 kg x 2,2046 lb kg = ,0000 lb = 0, m 3 kg x 1 ft 3 / 0,0028 m 3 x 1 kg / 2,20462 lb = 0,1627 ft 3 lb 1 ρ air = 0,1627 ft 3 lb = 6,1465 lb ft 3 160

174 Komponen m (lb) X ρ (lb/ft 3 ) ρ. x (lb/ft 3 ) C 2 H 4 Cl 2 18,2291 0,0007 7,7198 0,0051 H 2 O 30,1642 0,0011 6,1463 0,0067 C 2 Cl ,3567 0,9982 9,9816 9,9641 Total ,7500 1,0000 9,9759 ρ mix = 9,9759 lb ft 3 Volume larutan = ,0000 lb 9,9759 lb ft 3 = ,0865 ft 3 Direncanakan tangki berbentuk silinder vertikal dengan tutup bawah plate head dan tutup atas dishead. Produk bawah distilasi ditampung dalam 8 buah tangki. Volume larutan produk C 2 Cl 4 dalam 1 tangki adalah : ,0865 ft 3 = 8 = ,2608 ft 3 Volume larutan produk C 2 Cl 4 dalam tangki = 0,85 volume tangki Volume tangki = ,2608 ft3 0,85 = ,0127 ft 3 Volume tangki = 1 4 π D 2. H Asumsi H = 1,5 D ,0127 ft 3 = 1 4 D 2. (1,5 D) D 3 = ,5862 ft D = 49,8930 ft = 600 in Tinggi tangki (H) = 1,5 D = 1,5 (50 ft) = 75 ft = 900 in = 50 ft Tinggi larutan C2H4Cl2 dalam tangki, HL Volume larutan C2H4Cl2 HL = 1 4 π D ,2608 ft 3 =

175 Tekanan hidrostatik fluida, ph = 63,3418 ft g HL ph = ρ mix.. gc (144 in 2) 63,3418 = 9,9759 x 1 x (144 in2 ) P design = (ph + P operasi)x 1,1 = (4,3881 x 14,7)x 1,1 = 20,9970 psi Tebal shell (Ts) : Perencanaan tutup atas Tebal dish, Td : Perencanaan tutup bawah Tebal Palte, TF : = 4,3881 psi (Pd x D) Ts = { 0,6 x Pd} + 2 (2(12650 x 0,85)) 20,9970 x 600 = {( 0,6 x 20,9970 )} + 2 (2(12650 x 0,85) = 0,7112 in 0,885 x Pd x D Td = ( ) {2 (12650 x 0,85 0,1 x Pd)} 0,885 x 20,9970 x 600 = ( ) {2(12650 x 0,85 0,1 x 20,9970 )} = 0,5185 in TF = D (( c (Pd/F))) 1/2 = 600 ((0,162 (20,9970/12650)) 1/2 = 3,9600 in Tinggi dish, Hd = L - {L 2 (ID/4) 2 } 0,5 L = Crown radius = ID

176 = = 594 in Hd = 594 ((594 2 (600/4))) 0,5 = 19,2514 in Jadi tinggi tangki = tinggi silinder + tinggi dish = ( ,2514) in = 919,2514 in = 76,6043 ft 5. Tangki Bahan Bakar (BB-101) Fungsi Tipe : Untuk menampung bahan bakar preheater selama 3 hari kerja : Silinder Horizontal Bahan Kontruksi : Carbon Steel SA-283 grade c Kebutuhan bahan bakar untuk 3 hari : = 665,0858 kg jam x 24 jam x 3 hari 1hari = ,1746 kg x 2,2046 lb kg = ,8606 lb ρ bahan bakar = 0,75 lb ft 3 Volume bahan bakar = ,8606 lb / 0,75 lb ft 3 = ,8141 ft 3 Tangki dirancang dengan ketentuan : - Tangki berisi 85% bahan bakar - Perbandingan panjang (L) dan diameter (D) tangki = L/D = 3 : 1 - Digunakan 2 buah tangki Volume bahan bakar 1 tangki = ,8141ft3 2 = ,9071ft 3 Volume bahan bakar = 0,85 volume tangki 163

177 Volume tangki = ,9071 ft 3 / 0,85 = ,8907 ft 3 Volume tangki, Vt = 1 4 π D 2. L = 1 4 π D 2. (3 D) = 3 4 π D 3 D = (4 Vt /3π) 1/3 Panjang tangki (L) D = (4 x ,8907/ 3 x 3,14) 1/3 = 32,7602 ft = 9,9838 m = 10 m L = 3 D = 3 (32,7602)ft = 98,2895 ft = 29,9544 m = 30 m 6. Reaktor (R-101) Nama : Reaktor Jenis reaktor : Fluidized Bed Fungsi : Untuk mereaksikan etilen dikhlorida menjadi perkloroetilen pada fase gas Kondisi operasi : 1,7 atm = 17,64 Psi Waktu tinggal : 0,04 jam Katalis : Silica Alumina Temperature masuk : 589 C Temperature keluar : 589 C Dasar Perancangan : Produk perkloroetilen (C 2 Cl 4 ) 99,3% Persamaan reaksi : C 2 H 4 Cl Cl 2 C 2 Cl HCl 164

178 Dari perhitungan neraca massa diketahui aliran umpan gas masuk reaktor, adalah : Komponen BM (kg/mol) M (kg/jam) M (kmol/jam) Fraksi Mol (Xi) C 2 H 4 Cl , ,5211 0,2346 H 2 O 18 15,1857 0,8436 0,0024 HCl 36,5 36,5000 1,0000 0,0028 Cl , ,6083 0,7602 Total , ,9730 1,0000 Menghitung ρ campuran Temperatur (T) = 589 C Tekanan (P) Ket : Jadi = 1,7 atm BM T1 P2 ρ campuran = x x V T2 P1 Σ BM x Xi = Σ[(X C2H4Cl2 x BM C2H4Cl2) + (X H2O x BM H2O) ρ Campuran = 77, (X HCl x BM HCl) + (X Cl2 x BM Cl2)] = [(0,2346 x 99) + (0,0024 x 18) + (0,0028 x 36,5) = 77,3470 lb/lbmol = 0,1131 lb/ft 3 + (0,7602 x 71)] 471,2 20,58 Psi x x ,7 Psi = 1,8112 kg/m 3 - Rancangan dimensi reaktor Menentukan volume reaktor Bahan masuk = ,7311 kg/jam = ,7920 lb/jam ρ campuran = 0,1131 lb/ft 3 Rate Volumetrik = = Massa bahan masuk ρ campuran ,7311 lb jam 0,1131 lb ft 3 = ,2953 ft 3 /jam 165

179 Volume liquid = Rate Volumetrik x Waktu operasi = ,2953 ft 3 /jam x 1 jam = ,2953 ft 3 Diasumsikan volume ruang kosong : 20% volume liquid serta volume coil dan pengaduk L 10% volume liquid. Volume ruang kosong = 20% x Volume liquid = 20% x ,2953 ft 3 = ,8591 ft 3 Volume Coil & Pengaduk = 10% x Volume liquid = 10% x ,2953 ft 3 = ,9295 ft 3 Jadi, volume total = Vliquid + Vruang kosong + Vcoil & pengaduk = , , ,9295 = ,0839 ft 3 = ,8475 gallon - Menentukan dimensi vessel a. Menghitung diameter vessel Diasumsikan : Ls = 1,5 di Volume total = V tutup bawah + V silinder + V tutup atas 3 Volume total = π. di + π. di2 (LS) + π. di 3 24.tan tan ,0839 ft 3 = (3,14). di3 + (3,14). di2 (1,5 di) + (3,14). di3 24 (1,7321) 4 24 (1,7321) ,0839 ft 3 = 0,0755 di 3 + 1,1775 di 3 + 0,0755 di 3 di 3 = ,7274 ft 3 di = 80,7531 ft = 969,0376 in b. Menghitung volume liquid dalam shell Vliquid dalam shell = Vliquid Vtutup bawah 166

180 = ,2953 ft 3 - = ,2953 ft 3 3 π. di 24.tan 60 (3,14) X , X (1,7321) = ,2953 ft ,4628 = ,8325 ft 3 = 74,8193 ft c. Menghitung tinggi liquid dalam shell Hliquid dalam shell = V liquid dalam shell π 4 x di 2 = 74,8193 ft 3,14 ( 4 ) X (80,7531 ft) 2 = 0,0146 ft d. Menentukan P design (Pi) P design = P operasi + Ph = 1,7 atm = 17,64 Psi Ph = = ρ X (H 1) 144 0,1131 X (0,0146 1) 144 = 0,0008 Psi P design = 17,64 + 0,0008 = 17,6408 Psi e. Menentukan tebal silinder (t s ) ts = P i.d i + C 2(f.E 0,6 P i ) 17, ,0376 ts = + 1 2( ,8 0,6 17,6408) 16 ts = , , t s = 0,6327 in 167

181 Standarisasi d o d o = d i + 2.t s = 969,0376 in + 2(0,6327 in) = 970,3030 in Standarisasi d o = 180 in (Brownell & Young, tabel 5-7, hal. 91) d i d i d i = d o 2.t s = 180 in 2(0,6327 in) = 178,7346 in = 14,8945 ft Cek hubungan antara Ls dengan di : Volume total 3 = π.di 24.tan 60 + π.d i 2 4 (Ls) + 0,0847. di ,0839 ft 3 = (3,14) (14,8945ft)3 + (3,14) (14,8945 ft)2 (Ls) + 24.tan ,0847. (14,8945 ft) ,0839 ft 3 = 249,5901 ft ,1503 Ls + 279,8757 ft 3 Ls Ls Ls d i - Menentukan dimensi tutup = ( ,0839 ft3) (249,5901 ft ,8757 ft3) 174,1503 = 63,3585 ft = 760,3016 in = 63,3585 ft 14,8945 ft = 4,2538 ft Menentukan tebal tutup atas dan bawah terebntuk standart dushed r = 170 in (Brownell & Young tabel 5.7 hal. 90) icr = 9/16 in (Brownell & Young tabel 5.7 hal. 88) sf = 2,0 (Brownell & Young tabel 5.7 hal. 88) dari Brownell & Young, persamaan hal.258: tha = 0,885 P i d i + C f.e 0,1.P i tha = 0,885 17,6408 psia 178,7346in + 1 ( ,8) (0,1 17,6408 psia)

182 tha = 2.790, , tha = 0,3527 in Tinggi tutup atas (ha) : a AB = di 2 = 178, = 89,3673 in = a icr = (89,3673 9/16) in = 88,8048 in BC = r icr = (170 9/16) in = 169,4375 in AC = (BC) 2 + (AB) 2 = (169,4375 ) 2 + (88,8048) 2 = 191,2991 in b = AC r = (191, ) in = 21,2991 in ha = tha + b + sf = (0, , ,0) in ha = 23,6518 in Dari perhitungan diatas, maka diperoleh dimensi reaktor sebagai berikut: d o = 970 in d i = 178,7346 in L s = 760 in t s = 0,6327 in tha = 0,3527 in 169

183 ha = 23,6518 in thb = 0,3527 in hb = 23,6518 in tinggi reaktor = tinggi tutup bawah + silinder + tutup atas = hb + L s + ha = (23, ,6518) in = 807,6052 in 1. Spesifikasi Reaktor Dimensi tangki : - Bahan konstruksi = Stainnless steel SA 240 Grade M Type Di (diameter dalam) = 178,7346 in - Do (diameter luar) = 180 in - t s (tebal silinder) = 0,6327 in - L s (tinggi silinder = 760,3016 in - tha (tebal tutup atas) = 0,3527 in - ha (tinggi tutup atas) = 23,6518 in - thb (tebal tutup bawah) = 0,3527 in - hb (tinggi tutup bawah = 23,6518 in - Tinggi tangki = 807,6052 in 7. Tangki Produk HCl (F-103) Fungsi : Untuk menampung produk bawah absorber (D-101) Massa larutan HCl = ,0175 kg jam Produk bawah absorber (larutan HCl) ditampung selama 3 hari kerja : = ,0175 kg jam x 24 jam /1 hari x 3 hari = ,2609 kg x 2,2046 lb kg = ,9206 lb 170

184 3 1 ft 3 1 kg Spesifikasi volume = 0, m kg x 0,0028 m 3 x 2,20462 lb ft 3 = 0,1627 lb ρ air = 1 3 0,1627 ft lb ft 3 = 6,1465 lb Komponen m (lb) x ρ (lb/ft 3 ) ρ. x (lb/ft 3 ) HCl ,0505 0,2104 7,7935 1,6397 H 2 O ,5595 0,7896 6,1465 4,8534 Total ,6100 1,0000 6,4930 Volume larutan = ,9206lb 6,4930 lb ft 3 = ,7509 ft 3 Direncanakan tangki berbentuk silinder tegak dengan tutup bawah plate head dan tutup atas dishead. Tangki produk bawah absorber sebanyak 3 buah. Volume larutan HCl dalam 1 tangki adalah : = ,7509 ft 3 / 3 = ,9170 ft 3 Volume larutan HCl dalam tangki = 0,85 volume tangki Volume tangki = ,9170 ft 3 / 0,85 = ,1964 ft 3 Volume tangki = 1 4 π D 2. H Asumsi H = 1,5 D ,1964 ft 3 = 1 4 π D 2. (1,5 D) D 3 = ,4874 ft D = 75,3565 ft = 75 ft = 900 in Tinggi tangki (H) = 1,5 D = 1,5 D (75 ft) = 122,50000 ft = 1.350,0000 in 171

185 Tinggi larutan HCl dalam tangki, HL : HL = Volume larutan HCl / 1 4 π D 2. H = ,9170 ft 3 /{ 1 4 π. (75 ft) 2 } = 96,9951 ft Tekanan hidrostatik fluida, ph Ph = ρ mix. g/gc. HL/(144 in 2 ) = 6,4930 lb/ft 3 x 1 x 96,9951ft / (144 in 2 ) = 4,3735 psi P design = (ph + P Operasi) x 1,1 = (4, ,7)x 1,1 = 20,9809 psi Tebal shell (Ts) Ts = {Pd x D / 2 (F.E 0,6 Pd)} + 2 = ((20,9809 x 900)/2(12650 x 0,85 0,6 x 20,9809)) + 0,125 = 1,0036 in Perencanaan Tutup Atas Tebal dish, Td : Td = 0,885 x Pd x D /2(12650 x 0,85 0,1 x Pd) = 0,885 x 20,9809 x 900 /2(12650 x 0,85 0,1 x 20,9809) = 0,7772 in Perencanaan Tutup Bawah Tebal palte, TF : TF = D (( c (Pd/F))) 1/2 = 900 ((0,162 (20,9809/12650)) 1/2 = 5,9378 in Tinggi dish, Hd = L - {L 2 (ID/4) 2 } 0,5 L = Crown radius = ID

186 = 1.350, = 1.344,0000 in Hd = 1.344,0000 ((11.344, (900/4))) 0,5 = 18,9675 in Jadi tinggi tangki = tinggi silinder + tinggi dish = (1.350, ,9675) in = 1.368,9675 in = 114,0806 ft = 35 m 8. Cooler (E-101) Fungsi : Untuk menurunkan suhu gas produk reaktor (R-101) sebelum masuk partial condenser (E-111). a. Laju alir fluida panas (W)= ,7311 kg jam = ,7920 lb jam Laju alir fluida dingin (W)= ,7124 kg = ,1908 lb jam Q = ,9892 kj jam = ,0751 Btu jam b. Suhu fluida panas masuk = 425 C = 797 F Suhu fluida panas keluar = 300 C = 572 F Suhu fluida dingin masuk = 30 C = 86 F Suhu fluida dingin keluar = 45 C = 113 F Fluida Panas Fluida Dingin Difference t t t2 - t1 LMTD = 198 / ln (684/486) = 579,3700 F 225 R = 27 = 8,73 173

187 27 S = = 0,038 (797 86) Ft = 1,0 digunakan untuk 2 4 shell & tube exchanger t = 1,0 x 579,3700 = 579,3700 c. Tc = 684,5 tc = 99,5 UD = 24 Btu j. ft 2 Q A = UD. t ,0751 = (24 x 579,3700) = 23,0683 ft 2 Ukuran tube OD tube = in BWG = 8 L = 4 ft a t = 1,075 in 2 a"t = 0,3925 ft 2 ID Tube = 1,17 in Jumlah tube ( Nt ) = Ukuran Shell A L x a"t 23,0683, = x 0, = 14,6932 OD Shell = in Pt = in triangular pitch 174

188 L = 4 ft Passes = 6 Nt = 15 ID Shell = 12 in A terkoreksi = Nt x L x a t = 15 x 4 x 0,3925 = 23,5500 ft 2 UD terkoreksi = Q A X t = , ,5500 X 579,3700 = 23,5091 Btu j. ft 2 Fluida Panas, Shell Side as = ID X CF X B 144 Pt C = Pt OD = 1,875 1,5 B = ID = 12 = 2,4 5 5 = 0,3750 as = 12 X 0,3750 X 2,4 144 X 1,875 = 0,0400 ft 2 Gs = W as = ,7920 lb jam 0,0400 ft 2 = ,8006 lb j. ft 2 Tc = 527 F μ = 0,019 cp x 2,42 = 0,046 lb ft. j Dc = 1, = 0,

189 Res = = Dc X Gs μ 0,1240 X ,8006 0,0460 = ,4221 jh = 500 Pada Tc = 527 C = 0,48 Btu lb F K = 0,9 x (0,0233) = 0,021 Btu j. ft 2 ft ho = jh X (K Dc) (c X μ k) 1/3 500 x (0,021 0,1240) = (0,48 x 0,046 0,021) 1/3 = 29,6745 Btu j. ft 2 ft Fluida Dingin, Tube Side Nt x a t at = 144 n 15 x 1,0750 = 144 x 6 = 0,0187 ft 2 Gt = W at ,1908 = 0,0187 = ,9188 lb j. Ft 2 tc = 99,5 F μ = 0,75 cp x 2,42 = 1,815 lb Ft. j 1,17 176

190 D = 12 = 0,

191 Ret = D X Gt μ 0,0975 x ,9188 = 1,8150 = ,1981 jh = 25 tc = 99,5 C = 1,0 Btu lb K = 0,3623 Btu j. Ft 2 ft hi = jh X (k/d) (c X μ k) 1/3 hio = 25 x (0,3623 0,0975) = (1 x 1,815 0,3623) 1/3 = 155,1282 Btu j. Ft 2 hi ID OD 155,1282 = 1,17/1,5 = 121,0000 Btu j. ft 2 Sehingga Uc = hio X ho (hio+ho) 121,0000 x 29,6745 = (121, ,6745) Rd = Uc UD Uc X UD = 23,8303 Btu j. ft 2 23, ,5091 = 23,8303 x 23,5091 = 0,0006 Rd hitung < Rd ketentuan sehingga desain HE layak digunakan. 178

192 9. Cooler (C-02) Fungsi : Untuk menurunkan suhu gas produk reaktor R-01 yang keluar dari C-01 sebelum masuk partial condenser CD-01. a. Laju alir fluida panas (W)= ,7311 kg jam = ,7920 lb jam Laju alir fluida dingin (W)= ,2587 kg = ,3254 lb jam Q = ,0839 kj jam = ,4397 Btu jam b. Suhu fluida panas masuk = 300 C = 572 F Suhu fluida panas keluar = 125 C = 257 F Suhu fluida dingin masuk = 30 C = 86 F Suhu fluida dingin keluar = 45 C = 113 F Fluida Panas Fluida Dingin Difference t t t2 - t1 LMTD = 288 / ln (459/171) = 291,6800 F 315 R = 27 = 11, S = = 0,0556 (572 86) Ft = 1,0 digunakan untuk 2 4 shell & tube exchanger (Fig. 19 kern) t = 1,0 x 291,6800 = 291,6800 c. Tc = 414,5 tc = 99,5 UD = 30 Btu j. ft 2 Q A = UD. t ,4397 = (30 x 291,6800) = 132,4607 ft 2 179

193 Ukuran tube OD tube = 3 4 in BWG = 16 L = 6 ft a t = 0,302 in 2 a"t = 0,1963 ft 2 ID Tub = 0,620 in Jumlah tube ( Nt ) = A L x a"t 132,4607 = x 0, = 112,4645 Ukuran Shell OD Shell = 3 4 in Pt L = in triangular pitch = 6 ft Passes = 6 Nt = 113 ID Shell = 8 in A terkoreksi = Nt x L x a t = 113 x 6 x 0,1963 UD terkoreksi = 113,0914 ft 2 = Q A X t = , ,0914 X 291,6800 = 29,8578 Btu j. ft 2 180

194 Fluida Panas, Shell Side as = ID X CF X B 144 Pt 8 x 0,1875 x 1,6 as = 144 x 0,9375 = 0,0178 ft 2 C = Pt OD = 0,9375 0,75 B = ID = 8 = 1,6 5 5 = 0,1875 Gs = W as = ,7920 lb jam 0,0178 ft 2 = ,0513 lb j. ft 2 Tc = 414,5 F μ = 0,0165 cp x 2,42 = 0,0399 lb ft. j Dc = 0,7428 = 0, Res = Dc X Gs μ 0,0619 X ,0513 = 0,0399 = ,0617 jh = 310 Pada Tc = 414,5 C = 0,47 Btu lb F K = 0,9 x (0,0195) = 0,0176 Btu j. ft 2 ft ho = jh X (K Dc) (c X μ k) 1/3 310 x (0,176 0,0619) = (0,47 x 0,0399 0,0176) 1/3 = 31,3290 Btu j. ft 2 ft 181

195 Fluida Dingin, Tube Side at = = Nt x a t 144 n 113 x 0, x 6 = 0,0395 ft 2 Gt = W at ,3254 = 0,0395 = ,6661 lb j. Ft 2 tc = 99,5 F μ = 0,75 cp x 2,42 = 1,815 lb Ft. j 0,62 D = 12 = 0,0517 Ret = D X Gt μ 0,0517 x ,6661 = 1,8150 = ,8656 jh = 130 tc = 99,5 C = 1,0 Btu lb K = 0,3623 Btu j. Ft 2 ft hi = jh X (k/d) (c X μ k) 1/3 130 x (0,3623 0,0517) = (1 x 1,815 0,3623) 1/3 = 1.522,2581 Btu j. Ft 2 182

196 hio = hi ID OD 1.522,2581 = 0,62/1,5 = 629,2000 Btu j. ft 2 Sehingga Uc = hio X ho (hio+ho) 629,2000 x 31,3290 = (629, ,3290) = 29,8431 Btu j. ft 2 Rd = Uc UD Uc X UD 29, ,8578 = 29,8431 x 29,8578 = 0,0000 Rd hitung < Rd ketentuan sehingga desain HE layak digunakan. 183

197 10. Cooler (E-103) Fungsi : Untuk menurunkan suhu gas keluar top KOD (H-101)sebelum masuk partial Absorber (D-101). a. Laju alir fluida panas (W)= ,7311 kg jam = ,7920 lb jam Laju alir fluida dingin (W)= ,2587 kg = ,3254 lb jam Q = ,0839 kj jam = ,4397 Btu jam b. Suhu fluida panas masuk = 125 C = 257 F Suhu fluida panas keluar = 40 C = 104 F Suhu fluida dingin masuk = 30 C = 86 F Suhu fluida dingin keluar = 37 C = 98,6 F Fluida Panas Fluida Dingin Difference ,6 158,4 t t ,6 140,4 t2 - t1 LMTD = 140,4 / ln (158,4/18) = 64,5600 F 153 R = 26 = 12, ,6 S = = 0,0737 (257 86) Ft = 0,970 digunakan untuk 2 4 shell & tube exchanger (Fig. 19 kern) t = 0,970 x 64,5600 = 62,6263 c. Tc = 180,5 tc = 92,3 UD = 16 Btu j. ft 2 Q A = UD. t ,0363 = 16 x 62,6263 (table 8 kern hal 840) = 824,7712 ft 2 184

198 Ukuran tube OD tube = 3 4 in BWG = 16 L = 8 ft a t = 0,302 in 2 a"t = 0,1963 ft 2 ID Tube = 0,620 in Jumlah tube ( Nt ) = Ukuran Shell A L x a"t 824,7712 = x 0, = 525,1982 OD Shell = 3 4 in Pt L = in triangular pitch = 8 ft Passes = 8 Nt = 526 ID Shell = 10 in A terkoreksi = Nt x L x a t = 526 x 8 x 0,1963 UD terkoreksi = 826,0304 ft 2 = Q A X t = , ,0304 X 62,6232 = 15,9756 Btu j. ft 2 185

199 Fluida Panas, Shell Side as = ID X CF X B 144 Pt 19 x 0,1875 x b as = 144 x 0,9375 = 0,0278 ft 2 C = Pt OD = 0,9375 0,75 = 0,1875 B = ID = 10 = Gs = W as = ,9859 lb jam 0,0278 ft 2 = ,4931 lb j. ft 2 Tc = 180,5 F μ = 0,0118 cp x 2,42 = 0,0286 lb ft. j Dc = 0, = 0,0619 Res = Dc X Gs μ = ,5732 jh = 250 Pada Tc = 180,5 0,0619 X ,4931 = 0,0286 C = 0,45 Btu lb F K = 0,0131 Btu j. ft 2 ft ho = jh X (K Dc) (c X μ k) 1/3 250 x (0,0131 0,0619) = (0,45 x 0,0286 0,0131) 1/3 = 17,2997 Btu j. ft 2 ft 186

200 Fluida Dingin, Tube Side at = = Nt x a t 144 n 526 x 0, x 8 = 0,1379 ft 2 Gt = W at ,3951 = 0,1379 = ,2851 lb j. Ft 2 tc = 92,3 F μ = 0,8 cp x 2,42 = 1,9360 lb Ft. j 0,62 D = 12 = 0,0517 Ret = D X Gt μ 0,0517 x ,2851 = 1,9360 = ,6373 jh = 100 tc = 92,3 C = 1,05 Btu lb K = 0,3589 Btu j. Ft 2 ft hi = jh X (k/d) (c X μ k) 1/3 100 x (0,3589 0,0517) = (1,05 x 1,9360 0,3589) 1/3 = 1.311,4839 Btu j. Ft 2 187

201 hio = hi ID OD 1.311,4839 = 0,62/1,5 = 542,0800 Btu j. ft 2 Sehingga Uc = hio X ho (hio+ho) 542,0800 x 17,2997 = (542, ,2997) = 16,7647 Btu j. ft 2 Rd = Uc UD Uc X UD 16, ,9756 = 16,7647 x 15,9756 = 0,0029 Rd hitung < Rd ketentuan sehingga desain HE layak digunakan. 188

202 11. Cooler (E-104) Fungsi : Untuk menurunkan suhu liquid keluar bottom KOD (H-101)sebelum masuk Distilasi (D-111). a. Laju alir fluida panas (W)= ,0935 kg jam = ,8061 lb jam Laju alir fluida dingin (W)= ,9292 kg = ,5539 lb jam Q = ,9383 kj jam = ,4392 Btu jam b. Suhu fluida panas masuk = 125 C = 257 F Suhu fluida panas keluar = 121 C = 104 F Suhu fluida dingin masuk = 30 C = 86 F Suhu fluida dingin keluar = 45 C = 113 F Fluida Panas Fluida Dingin Difference t t t2 - t1 LMTD = 19 / ln (144/163) = 153,3000 F 8 R = 27 = 0, S = = 0,1579 (257 86) Ft = 0,995 digunakan untuk 2 4 shell & tube exchanger (Fig. 19 kern) t = 0,995 x 153,3000 = 152,5335 c. Tc = 253 tc = 99,5 UD = 35 Btu j. ft 2 (table 8 kern hal 840) Q A = UD. t ,4392 = 35 x 152,5335 = 148,7721 ft 2 189

203 Ukuran tube OD tube = in BWG = 16 L = 4 ft a t = 0,9850 in 2 a"t = 0,3271 ft 2 ID Tube = 1,12 in Jumlah tube ( Nt ) = A L x a"t 148,7721 = x 0, = 113,7054 Ukuran Shell OD Shell = in Pt L = in triangular pitch = 4 ft Passes = 4 Nt = 113 ID Shell = 8 in A terkoreksi = Nt x L x a t UD terkoreksi = Q A X t = 113 x 4 x 0,3271 = 147,8492ft 2 = , ,8492 X 152,5335 = 35,2185 Btu j. ft 2 190

204 Fluida Panas, Shell Side as = ID X CF X B 144 Pt 8 x 0,3125 x 1,6 as = 144 x 1,5625 = 0,0178 ft 2 C = Pt OD = 1,5625 1,25 B = ID = 8 = 1,6 5 5 = 0,3125 Gs = W as = ,8061 lb jam 0,0178 ft 2 = ,8433 lb j. ft 2 Tc = 253 F μ = 0,013 cp x 2,42 = 0,0315 lb ft. j Dc = 1, = 0,1032 Res = ho = Dc X Gs μ 0,1032 X ,8433 = 0,0315 = ,0252 jh = 700 Pada Tc = 253 C = 0,56 Btu lb F K = 0,0133 Btu j. ft 2 ft jh X (K Dc) (c X μ k) 1/3 700 x (0,0133 0,1032) = (0,56 x 0,0315 0,0133) 1/3 = 39,8427 Btu j. ft 2 ft 191

205 Fluida Dingin, Tube Side at = = Nt x a t 144 n 113 x 0, x 8 = 0,0966 ft 2 Gt = W at ,5539 = 0,0966 = ,5134 lb j. Ft 2 tc = 99,5 F μ = 0,75 cp x 2,42 = 1,8150 lb Ft. j 1,12 D = 12 = 0,0933 Ret = D X Gt μ 0,0933 x ,5134 = 1,8150 = ,5140 jh = 75 tc = 99,5 C = 1,0 Btu lb K = 0,3623 Btu j. Ft 2 ft hi = jh X (k/d) (c X μ k) 1/3 75 x (0,3623 0,0933) = (1,0 x 1,8150 0,3623) 1/3 = 486,1607 Btu j. Ft 2 192

206 hio = hi ID OD 486,1607 = 1,12/1,5 = 363,0000 Btu j. ft 2 Sehingga Uc = hio X ho (hio+ho) 363,0000 x 39,8427 = (542, ,2997) = 35,9021 Btu j. ft 2 Rd = Uc UD Uc X UD 35, ,2185 = 35,9021 x 35,2185 = 0,0005 Rd hitung < Rd ketentuan sehingga desain HE layak digunakan. 193

207 12. Cooler (F-105) Fungsi : Untuk menurunkan suhu produk liquid C 2 Cl 4 keluar bottom distilasi (D- 111) sebelum masuk ke tangki produk C 2 Cl 4 masuk distilasi (D-111). a. Laju alir fluida panas (W)= ,0000 kg jam = ,5000 lb jam Laju alir fluida dingin (W)= ,9241 kg = ,5726 lb jam Q = ,9892 kj jam = ,0751 Btu jam b. Suhu fluida panas masuk = 126 C = 258,8 F Suhu fluida panas keluar = 40 C = 104 F Suhu fluida dingin masuk = 30 C = 86 F Suhu fluida dingin keluar = 37 C = 98,6 F Fluida Panas Fluida Dingin Difference ,6 160 t t1 154,8 12,6 142,2 t2 - t1 LMTD = 142,2/ ln (160/18) = 65,05 F 154,8 R = 12,6 = 12,29 12,6 S = = 0,0729 (258,8 86) Ft = 1,0 digunakan untuk 2 4 shell & tube exchanger (Fig. 19 kern) t = 1,0 x 65,05 = 65,05 c. Tc = 181,4 tc = 92,3 UD = 35 Btu j. ft 2 (table 8 kern hal 840) Q A = UD. t ,0751 = 35 x 65,05 = 140,8859 ft 2 194

208 Ukuran tube OD tube L = 0,75 in BWG = 16 = 6 ft a t = 0,3020 in 2 a"t = 0,1963 ft 2 ID Tube = 0,620 in Jumlah tube ( Nt ) = x a"t L 140,8859 = x 0, A = 119,6179 Ukuran Shell OD Shell = 0,75 in Pt = in triangular pitch L = 6 ft Passes = 6 Nt = 120 ID Shell = 8 in A terkoreksi = Nt x L x a t = 120 x 6 x 0,1963 = 141,3360 ft 2 UD terkoreksi = Q A X t = , ,3360 X 65,05 = 34,8885 Btu j. ft 2 195

209 Fluida Panas, Shell Side as = ID X CF X B 144 Pt 8 x 0,1875 x 1,6 as = 144 x 1,5625 = 0,0178 ft 2 C = Pt OD = 0,9375 0,75 B = ID = 8 = 1,6 5 5 = 0,1875 Gs = W as ,5000 lb jam = 0,0107ft 2 = ,3750 lb j. ft 2 Tc = 181,4 F μ = 0,0118 cp x 2,42 = 0,0286 lb ft. j Dc = 0,7428 = 0, Res = Dc X Gs μ 0,0619 X ,3750 = 0,0286 = ,8109 jh = 550 Pada Tc = 181,4 C = 0,45 Btu lb F K = 0,0133 Btu j. ft 2 ft 196

210 ho = jh X (K Dc) (c X μ k) 1/3 550 x (0,0113 0,0619) = (0,45 x 0,0286 0,0113) 1/3 = 38,0593 Btu j. ft 2 ft Fluida Dingin, Tube Side Nt x a t at = 144 n 120 x 0,3020 = 144 x 8 = 0,0315 ft 2 Gt = W at = ,5726 0,0315 = ,1170 lb j. Ft 2 tc = 92,3 F μ = 0,8 cp x 2,42 = 1,9360 lb Ft. j 0,62 D = 12 = 0,0517 Ret = D X Gt μ 0,0517 x ,1170 = 1,9360 = ,3583 jh = 98 tc = 92,5 C = 1,0 Btu lb K = 0,3598 Btu j. Ft 2 ft 197

211 hi = jh X (k/d) (c X μ k) 1/3 98 x (0,3598 0,0517) = (1,0 x 1,9360 0,3598) 1/3 = 1.224,0516 Btu j. Ft 2 hi hio = ID OD 1.224,0516 = 0,620/1,5 = 505,9413 Btu j. ft 2 Sehingga Uc = hio X ho (hio+ho) 505,9413 x 38,0593 = 505, ,0593 = 35,3966 Btu j. ft 2 Rd = Uc UD Uc X UD 35, ,8885 = 35,3966 x 34,8885 = 0,0004 Rd hitung < Rd ketentuan sehingga desain HE layak digunakan. 13. Distilasi (D-111) Fungsi : Untuk memisahkan fraksi ringan dan fraksi berat campuran H 2 O, C 2 H 4 Cl 2, dan C 2 Cl 4. a. Jumlah plate minimum (metode Fenske, pers Van Winkle, hal 236) X LK X HK [ ] D [ ] Nm = Log X HK X LK log a average Ket : X LK X HK = Fraksi mol komponen Light Key distilat & bottom = Fraksi mol komponen Heavy Key distilat & bottom 198

212 α average = ½ (α top + α bottom) α top = K C 2H4Cl2 K H2O 1,0177 = 0,5562 = 1,8297 α bottom = K C 2H 4 Cl 2 K H2O 2,6521 = 1,9772 = 1,3413 α average = ½ + (1, ,3413) = 1,5855 Nm = { log( 0 0,, )( 0,0011) }0,0100 log 1,5855 = 5,1808 = 5 plate b. Jumlah plate teoritis (metode Billiands, Van Winkle, hal 242) L L ( N Nm ) dan { D D min} N + 1 L + 1 D Ket : N Nm (L/D) min = Jumlah plate pada reflux ratio L/D = Jumlah plate minimum pada total reflux = Reflux minimum { L L min} 2,0928 1,7440 D D L = +1 1, D = 0,1271 Dari fig Van Winkle, hal 243 N Nm = 0,52 N+1 199

213 N = 11,36 plate teoritis c. Jumlah plate aktual Perhitungan rata-rata umpan masuk kolom pada suhu 121 C. Dari perhitungan neraca massa dan panas. Komponen M, kg X, fraksi berat ni ni. xi C 2 H 4 Cl 2 826,8587 0,0621 0,3 0,0186 H 2 O 15,1857 0,0011 0,158 1, C 2 Cl ,0491 0,9368 0,45 0,4216 TOTAL ,0935 1,0000 0,4402 α av. nf = 1,5855 x 0,4402 = 0,6979 Untuk α av. nf = 0,6979 dari fig.9.8 peters, diperoleh : n kolom keseluruhan = ε o = 75% N teoritis s o N aktual = + 1 = 11, ,75 = 16,15 Jadi jumlah palte aktual = 16 d. Menentukan plate umpan (Metode Kirkbrade) M (X HK)F B (X LK)B Log = 0,206 Log ( ). x ( P ) ( ) F ( ) XLK D X HK = 0,206 Log 0, ,3562 x 0,0011 0,010 1,687 0,0100 = 0,2052 m = 1,6040 p m + p = 11,36 1,6040 P + P = 11,36 P = 4,36 m = 7,0 200

214 Jadi umpan masuk pada plate ke-7 dari atas dan plate ke-4 dari bawah e. Menentukan diameter tower Puncak kolom Neraca massa dan neraca panas puncak kolom Komponen M, Kg Kgmol Fraksi mol BM C 2 H 4 Cl 2 818,5901 8,2720 0, H 2 O 1,5034 0,0835 0, TOTAL 820,0935 8,3555 1,0000 Maka : BM rata-rata uap = 98,19 Densitas uap, ρv Ket : V T1 = 492 R P1 = ( xi. Bmi) = BM x T1 x P2 V T2 P1 = Volume spesifik pada kondisi standar 359 ft 3 /lbm = 1 atm (14,7 psi) P2 = tekanan operasi uap standar = 1,2 atm = 17,64 psi T2 = suhu uap keluar puncak kolom = 85 C= 645 R 98,19 lb/lbmol492 R 17,64 psi ρv = ( ) x x 359 ft 3 /lbmol 645 R 14,7 psi = 0,2504 lb/ft 3 Komposisi liquid aliran masuk reflux pada puncuk kolom Komposisi M (kg) Kgmol Xi, fraksi C 2 H 4 Cl 2 152,4858 1,5403 0,9900 H 2 O 0,2800 0,0156 0,0100 TOTAL 152,7658 1,5558 1,0000 ρ campuran = (xi. ρi) = 31,0682 kg/m 3 Dicoba digunakan tray spacing ts = 24 in untuk nilai diameter tower berkisar D = 6-10 ft (table 1 Peters, hal 684). Dari fig.16-6 Peters, hal 657 untuk ts = 24 didapatkan Kv = 0,3 201

215 Kecepatan superficial uap meninggalkan puncak kolom ρl ρ uap 1/2 Vm = Kv { } (pers. 1 Peters, hal 656) ρ uap hal 650) = } {(31,0682 0,2504) 1/2 = 3,3282 0,2504 Kecepatan uap meninggalkan kolom puncak (V) berkisar 65-80% C=Vm (Peters, Diambil V = 0, Vm = 0, ,3282 = 2,4962 Luas aliran uap keluar (A) Ket : V Q uap Q uap A = V = Kecepatan uap keluar, ft/sec = Kecepatan volumetric gas, ft 3 /sec Total kgmol/j T1 P2 Q uap = x 359 ft 3 /lbmol x x 0,453 kgmol/lbmol T2 P1 1,6873 kgmol/j = x 359 ft 3 /lbmol x ,64 psi x 0,453 kgmol/lbmol = ,8200 ft 3 /jam = 34,0 ft 3 /sec 34,0 ft 3 /sec A = 2,4962 ft/sec ,7 psi = 13,6207 ft 2 4 A 1/2 Jadi, diambil diameter kolom D = ( ) π 4 13,6207 ft 2 = ( 3,14 = 4,165 ft ) 1/2 202

216 Diameter kolom bagian atas Komposisi liquid keluar dasar kolom = 4,165 ft. Komponen M, kg Kgmol Fraksi Berat Fraksi Mol C 2 H 4 Cl 2 8,2686 0,0835 0,0007 0,0011 H 2 O 13,6823 0,7601 0,0011 0,0100 C 2 Cl , ,1690 0,9982 0,9889 TOTAL , ,0126 1,0000 1,0000 ρ campuran = (xi. ρi) = 43,3285 lb/ft 3 Komposisi uap masuk pada kolom Komponen Kgmol X BM C 2 H 4 Cl 2 10,0394 0, H 2 O 1,0241 0, C 2 Cl 4 90,3546 0, TOTAL 101,4181 1,0000 BM rata-rata uap = ( xi. Bmi) = 157,887 BM T1 P2 Densitas uap, ρv = ( V = 157, x x ) T2 P1 = 0,3612 lb/ft 3 x ,8 x 17,64 psi 14,7 psi Kecepatan volumetric uap masuk (Vm) : ρl ρ uap 1/2 Vm = Kv {( )} ρ uap = 0,3 {( 43,3285 0,3612 0,3612 = 3,2720 ft/detik V = 0,75 x 3,2720 = 2,454 ft/detik )} 1/2 Total kgmol/j Q uap = 0,453 kgmol/lbmol x 359 ft 3 /lbmol x T1 T2 x P2 P1 203

217 = 17,0434 kgmol/j x 359ft3 x 492 x 0,453 kgmol/lbmol = ,8858 ft 3 /jam = 307,22 ft 3 /detik QV Maka A = V = 307,22 ft3 /detik 2,454 ft/detik = 125,1915 ft 2 Diameter kolom, DB = ( 4 A 1/2 ) = ( 4 1,25,1915 1/2 ) D Top ( Sehingga diameter optimum = D Bottom ) Dasar kolom π 3,14 = 12,6285 ft 2 4,165 12, = 8,3968 ft = 100,761 in Neraca massa sekitar kolom bawah L = V + B Dari pers Van Winkle, hal 221 L V = K LK L = V. K LK 17,64 psi lbmol 718,8 14,7 psi = (L B) x K LK V = L-B Dari perhitungan neraca massa dan neraca panas diketahui : Produk bottom (B) = = 76,0126 kg/mol 204

218 K LK = 1,7038 Maka L = (L. B). K LK = L. K LK B K LK B.K LK = K LK 1 = f. Menentukan tinggi menara Tinggi plate 76,0126.1,7038 1, = 184,0158 kgmol = (N Aktual 1) x tray spacing, ts = (16-1) 24 = 360 in = 30 ft Diambil ruang kosong diatas dan dibawah menara masing-masing 2 ft, jadi tinggi menara, z = tinggi plate + 2 (2) g. Tebal shell, ts = = 34 ft P x D ts = 2 (F. E 0,6 P) + C Bahan kontruksi carbon stell SA-129 Grade A dengan F = dan E = 0,85 P= 1,2 x (17, ,7) = 38,808 psi h. Tebal tutup, th 38,808 x 100,761 ts = 2 ( x 0,85) (0,6 x 38,808) + 0,125 = 0,3557 in Dirancang dengan tutup tipe Hemisperical P X d th = 2 (F.E 0,6 P) 38,808 x 100,761 th = 2 ( x 0,85) (0,6 38,808) 205

219 = 0,2304 in 14. Absorber (AB) Fungsi : Untuk menyerap HCl dengan menggunakan air sebagai penyerap. Densitas liquid keluar, ρl = xi. ρl Fraksi berat liquid Berat liquid = Berat total liquid = , ,0175 = 0, ,2063 Fraksi berat H2O = ,0175 = 0,7896 Densitas liquid keluar, ρl = (x HCl. ρ HCl )+ (x H 2 O. ρ H 2 O) a. Menentukan diameter menara Ket : L` G` Maka : = L` ρg 0,5 G` ( ) ρl = Rate liquid keluar absorber = ,0175 kg/j = ,6336 lb/j = rate gas masuk absorber = 3.218,8264 kg/j = 7.097,5123 lb/j = , ,6336 = 0,0225 = (0, ,1730) + (0, ,25) = 1.048,1971 kg/m 3 = 65,4387 lb/ft 3 x ( 0,1612 ) 65,4387 0,5 206

220 Untuk basis Cabe 11, didapatkan : Ket : GG = 0,0612 pada keadaan floading, dari gif hal 167 Mc (G 2. FP. μ 0,1 ) G L = 0,07 {gc x (ρl ρg)ρg} = Kecepatan massa gas, lb/ft 2 detik FD = Faktor isian, ft -2 µl gc = viskositas liquid, cp = faktor konversi satuan = 32,174 lbf.ft/;bm.s 2 Kolom dirancang dengan menggunakan packing jenis keramik, cincin racing 1 inch. Dari table 22-7 hal.165 Mc. Cabe didapat Fp = 155, maka kecepatan massa gas pada kondisi floading adalah : Dik. Laju alir massa gas masuk Maka luas penampang menara (A) : G = [ {0,07 gc (ρl ρ 0,5 G )ρg} ] G (F P. μ 0,1 ) L {0,07. 32,2 (8,8578 0,1612)0,1612} 0,5 = [ ] (155. 0,656 0,1 ) = 0,2016 lb/ft 2 dtk = 725,76 lb/ft 2 jam G = ( ,0175 ) x 725,76 lb/ft 2 jam L ,6336 = 329,1429 lb/ft 2 jam = 7.097,5123 lb/j = 1,9715 lb/detik 1,9715 lb/detik A = 0,2016 lb/ft 2 detik Diameter menara (D) : = 9,7794 ft 2 D = (4. A ) 1/2 π = ( 4 X 9,7794 ) 3,14 1/2 207

221 Menentukan tinggi kolom packing : = 6,2289 ft = 1,8985 m = 74,7472 in Perhitungan difusuvutas gas HCl di dalam gas dengan persamaan MC. Cabe II, Hal 137. Ket : Maka : V CB = V CA = 1, ,5 0,01498 T ( Dv = MA + MB ) P ( T CA. T CB) 0,1405 [(V CA) 0,4 + (V CB) 0,4 ] 2 BM HCl ρ HCl 36,5 gr/grmol = 1,6394 gr/cm 3 = 22,2642 cm 3 /gr = BM Cl2 ρ Cl2 71 gr/gmol 3,2204 gr/cm 3 = 22,0469 cm 3 /gr 1, ,5 0,01498 (313) ( + Dv = 36,5 71 ) 1,5 ( ,6) 0,1405 [(22,047) 0,4 + (22,2642) 0,4 ] 2 = 0,4008 cm 2 /detik Angka Schmidt untuk gas : Ket : N se = μ Dv ρg µ = viskositas gas campuran = 1, gr/m.detik ρ = 1,9916 gr/cm 3 2,63 g/cm.detik N se = 0,0126 g/cm 3 X 0,4008 cm 2 /detik = 0,

222 Perbandingan tinggi satuan perpindahan panas atas dasar fase gas (HG) digunakan persamaan MC, Cabe II untuk menaksirkan HC Cl 2, yang didasarkan atas data dalam gambar untuk HCl H 2 O. Ket : Pada GGHCl = 500 lb/ft 2 jam, GGH2O = 1500 lb/ft 2 jam, HG HCl = 1,4 N Se 1/2 0,3 1 G G ,4 GGCl2 = HGHCl ( ) ( ) ( ) ( ) 0,66 F P 500 GL 0,052 1/ ,76 0, = 1,4 ( ) ( ) ( ) ( ) 0,66 = 2,295 ft 1, ,8640 Perhitungan satuan perpindahan panas atas dasar fase liquid : Perhitungan difusitas HCl dalam liquid µb = viskositas air, cp = 0,656 VA VA HCl = Volume molar zat terlarut = Mm HCl ρ HCl = 13, Dv = (μb) 1,14(VA)0,589 36,5 g/mol 1,1668 g/cm 3 = 31,2821 cm 3 /mol Maka, : Angka Schmidt untuk liquid : 13, Dv = (0,656) 1,14 (31,2821) 0,589 N se = μ = 2, cm 3 /dtk = ρg x Dv 5, g/cm.dtk (1,0483 g/cm 3 ) (2, cm 2 /dtk) = 176,9089 Digunakan persamaan untuk menaksirkan HL HCl yang didasarkan atas data dalam untuk O 2 H 2 O pada GG = 1500 dengan HL = 0,9 dan N se = ,4 209

223 HL HCl = 0,9 ( 381 = 5,265 ft 176,9098 1/2 ( 1 ( 2671,8640 ) ) [ 0,3 ) 0,656 ] 1,52 ( 1500 ) 0,894 Sehingga tinggi satuan perpindahan panas menyeluruh atas dasar fase gas, HOG = HG + (m GG ) x HL GL Dari gambar Mc, Cabe II, nilai rata-rata m ialah kira-kira 1,0 HOG = [( = 41,7039 ft 132, ,7169 ) x 5,262] Perhitungan jumlah satuan perpindahan atas dasar fase gas (NOG) : 2 ft. Ket : y* = 0 y1 dy NOG = y2 y y y1 = fraksi mol gas HCl masuk = 0,8796 y2 = fraksi mol gas HCl keluar = 0,1161 NOG = y1 ln ( ) y2 Sehingga tinggi kolom packing = ln ( 0,8796 ) 0,1161 = 2,0147 = HOG x NOG = 41,7039 x 2,0147 = 84,0208 ft = 25,6095 m Dirancang tinggi ruang kosong diatas dan dibawah packing masing-masing diambil Jadi tinggi silinder kolom, H = 84, (2) = 88,0208 ft = 26,8287 m 210

224 Tebal Shell : P desain P x D ts = 2 (F. E 0,6 P) + C (Brownell & Young pers. 13 1) = 1,2 x P Operasi = 1,2 x 1,5 atm = 1,7 atm = 24,9832 psi Bahan kontruksi yang digunakan adalah carbon steel Grade A dengan : f = psi E = 0,85 D = 933,6803 ft Maka : Ket : Maka : Tebal shell Tebal tutup, td : Tebal dishead Tinggi dish: ts = 26,4528 X 933, ( X 0,85) (0,6 X 26,4528) = 0,8848 in = ¼ in = = + 0,125 0,885 X Pd X D + C (B&Y pers ) 2 (F.E 0,4 X Pd) 0,885 X 26,45258 X 933, (16250 X 0,85) (0,4 X 26,45258) = 0,7915 in = ¼ in ID 2 0,5 Hd = L [L 2 ( ) ] 4 L = Crown radius = ID-6 = 40 6 = Hd = 36 [36 2 ( ) 4 2 0,5 ] + 0,125 (H&R Pers. 4-14) 211

225 = 1,4168 in = 0,1181 ft Tinggi tutup atas = tinggi tutup bawah = 0,1181 ft Jadi tinggi tangka keseluruhan = tinggi silinder + tinggi tutup atas + tinggi tutup bawah = 88, (0,1181) = 88,257 ft =26,9 m = 27 m 15. Knock Out Drum (H-101) Fungsi Type : Memisahkan fase gas dan liquid yang keluar dari kondensor : Silinder mendatar dan tutup berbentuk dishead Dasar pemilihan : Fase uap diharapkan menguap sempurna Kondisi operasi : Suhu operasi = 125 C = 257 F Dari lampiran B didapat bahan masuk : W Vapo = ,6376 kg jam = ,2753 lb jam = 8,7429 lb detik W Liqui = ,0935 kg jam = ,4781 lb jam = 8,1571 lb detik BM Campuran = 44,1875 kg kgmol = 97,3293 lb lbmol absorber ρ vapor = (BM x 359) x ( P ) x {( )/(460 + t } 14,7 = (44,1875 x 359) x (17,6352 psi / 14,7 psi) x {( )/(460 = 0,1013 lb ft )} ρ H2O pada 257 = 1329,38 kg m 3 = 89,9934 lb Ft 3 1 ρ liquid = { xi } x ρ H2O Σ ( sgi ) = 1 0,0620 1, ,9368 {( 1,256 ) + ( 1 ) + ( 1,624 )} x 89,

226 = 143,4500 lb ft 3 A. Faktor Pemisahan Ket : ρl WL Wv ρv = Rate aliran liquid = Rate aliran vapor = density vapor = density liquid WL ρv 1/3 = x ( ) Wv ρl 8,1571 0,1013 1/3 = x ( ) 8, ,4500 = 0,0831 B. Dari Evans, Fig 5.1 kv = 2 KH = 1,25 kv = 1,25 x 2 = 2,5 Dimana KH = Faktor kec.uap untuk tangki horizontal KV = Faktor kec. Uap untuk tangki vertical C. (Uv)max = Uv (Kecepatan Uap Desain) KH { (ρl ρv) ρv } 1/2 143,4500 0,1013 = 2,5 {( )} 0,1013 = 28,0651 ft detik 1/2 D. Flow Area uap yang diperlukan Qv (Av) min = Uv max 213

227 Qv = Wv ρv 8,7429 = 0,1013 = 86,2858 ft 3 detik Av min = 86, ,0651 = 3,0745 ft 2 E. Tangki Penuh Av min (A total) min = 2 3,0745 = 2 F. Volume Liquid Ket : = 1,5372 ft 2 4 x 1,5372 D min = 3,14 = 1,9583 ft D = D min + 6 = (1,9583 x 12) + 6 = 29,4993 in = 2,4583 ft V = QL x t QL t = Rate aliran liquid = waktu persiapan, t = 2 menit = 120 detik WL QL = ρl 8,1571 = 143,4500 = 0,0569 ft 2 detik 214

228 G. Volume tangki 0,0569 V = 120 = 6,8236 ft 3 V tangki = 4 x 6,8236 ft 3 Check entrainment reduction = 27,2945ft 3 Volume tangki L = π 2 ( 4 x D ) = 27,2945 3,14 ( 4 x 2,4583) = 5,7537 ft π 2 ( 4 x D ) L > a Ket : Fa Fa = Csf. vapor Ut = persen area drum sebagai vapor space d = 0,125 H D = 0,1825 t d v = 0,125 t = t d = t 0,125 d =0,875 d Fa = 0,875 Diameter dalam drum (D) = 2,4583ft = 0,7492 meter L = Panjang drum = 5,7537 ft = 1,7536 meter a = vapor space H D = 0,1825 = 0,1825 x 2,4583 H = 0,1825 D = 0,4486 ft a = D H = 2,4583 0,

229 = 2,0096 ft Ut = dioplet setting velocity {gi x D = 2 x (ρl ρv)} 18 µv Ket Dp = Dioplet diameter (dianjurkan mikron) Asumsi Dp = 100 mikron = 100 x 3, = 100 x 3, μv campuran = 0,0187 kg m. s = 0,0124 lb ft. detik Diketahui : Ut = {32,174 (3, ) 2 (143,4500 0,1031)} 18 (0,0124) Fa = = 2, ft detik π 2 (.D )L 4 a Csf.vapor > Ut ( 3,14.2, )x 5,7537 = 0,875 4 > 2,0096 0,5971 2, = 16,2707 > 904,4273 (Memenuhi) V Load = 0,066 Cfs V load = ρv 1/2 Cfs ( ) ρl ρv Cfs vapor = Vload ρv 1/2 ( ) ρl ρv 0,0666 Cfs = 0,1013 1/2 { } 143,4500 0,1013 = 46,6867 Mencari tebal masing-masing : Tutup atas = tutup bawah 216

230 Untuk diameter = 29,4993 in Re = 30 in L tutup = Re (BC 2 AB 2 ) 1/2 volume shell π X D2 4 AB = ID Re 10 = 30 2 = 13,4996 in BC = ID Re = 29, = 28,2493 in = 30 (28, , ) 1/2 = 5,1851 in = 0,4321 ft Volume tutup = 1,05 x Lt 2 x (3 x ( 30 ) 0, = 1,05 x (0, ) x (3 x 2,5 0,1867) = 1,2162 ft 3 Volume shell = Volume tangki 2 x volume tutup L shell = = = 27,2945 (2 x 1,2162) = 24,8622 ft 3 24,8622 3,14 X 2, = 5,2409 ft L Total = L tutup atas + L Shell + L tutup bawah = (2 x 0,4321 ) + 5,2409 = 6,1051 ft Tebal Shell : Menurut Code ASMF : P tot x ri t shell = ( F x E 0,6 P ) + c 217

231 Ket : t = tebal shell E = 80% P tot = working pressure r = jari-jari dalam bejana = D/2 F e c = strees yang diijinkan = joint yang diijinkan = Faktor korosi 17,6352 x 0,85 t shell = { ( x 0,8) (0,6 x ,125} = 0,1266 in D + 50 Check = 120 2, = 120 = 0,4371 = 0,4371 > 0,1266 in Tebal tutup : (Pd x Rc x W) t = { (2 ( F. E) (0,2 Pd)) } + C Ket : t p Rc F C = tebal tutup = working pressure = crown radius = strees yang diijinkan = faktor korosi Mencari tekanan operasi : Tekanan untuk tutup atas shell dan tutup bawah adalah sama, yaitu : P = P hidrostatik + P Operasi P Operasi = 1,2 atm = 17,6352 psi 218

232 Tinggi liquid diatas bejana = 0,1825 x D = 0,1825 x 30 = 0,4486 ft P hidrostatik shell = ρl x H ,4500 X = ( ) 144 P total P desain = 0,4469 psi = P hidrostatik + P operasi = 0, ,6352 = 18,0821 psi = 1,1 x P tot = 1,1 x 18,0821 = 19,8903 psi 16. Condensor (E-111) Fungsi : untuk mengembunkan uap yang keluar dari puncak menara E-111 a. Laju alir fluida panas (W) = ,7311 kg jam = ,7533 lb jam Laju alir fluida dingin (W) = ,4650 kg = ,3346 lb jam Q = ,6501 kj jam = ,1091 Btu jam b. Suhu fluida panas masuk = 125 C = 267 F Suhu fluida panas keluar = 125 C = 267 F Suhu fluida dingin masuk = 30 C = 86 F Suhu fluida dingin keluar = 40 C = 104 F Fluida Panas Fluida Dingin Difference t t t2 - t1 LMTD = 18 / ln (153/171) = 161,8332 F Ft = 1,0 digunakan untuk 2 4 shell & tube exchanger 219

233 c. Tc = 1 2 ( ) = 257 F tc = 1 2 ( ) = 95 F Ukuran tube UD = 75 Btu j. ft 2 Q A = UD. t ,1091 = (75 x 161,83) = 53,5644 ft 2 OD tube BWG = 3 4 in = 18 L = 6 a t = 0,334 in 2 a"t = 0,1963 ft 2 ID Tube = 0,652 in AJumlah tube ( Nt ) = L x a"t Ukuran Shell = 53,5644 x 0, = 45,4783 OD Shell = 3 4 in Pt = 1 in triangular pitch L = 6 ft Parser = 4 Nt = 46 ID Shell = 10 Ft A terkoreksi = Nt x L x a t = 46 x 6 x 0,1963 = 54,1788 ft 2 220

234 Gs = W as UD terkoreksi = Q A X t = , ,1788 x 161,8332 = 74,1495 Btu j. ft 2 Fluida Panas, Shell Side as = ID X CF X B 144 Pt 0,75 = 0,25 10 x 0,25 x 2 as = 144 x 1 C = Pt OD = 1 B = ID = 10 = = 0,0347 ft 2 = ,7533 lb jam 0,0347 ft 2 = ,8959 lb j. ft 2 Tc = 257 F μ = 0,0132 cp x 2,42 = 0,0319 lb ft. j Dc = 0,95 12 = 0,0792 Res = Dc X Gs μ 0,0792 X ,8959 = 0,0319 = ,6802 jh = 450 Tc = 257 F C = 0,46 Btu lb F K = 0,0135 Btu j. ft 2 ft ho = jh X (K Dc) (c X μ k) 1/3 221

235 450 x (0,0135 0,0792) = (0,46 x 0,0319 0,0135) 1/3 = 78,8665 Btu j. ft 2 ft Fluida Dingin, Tube Side Nt x a t at = 144 n 46 x 0,3340 = 144 x 4 Gt = W at = 0,0267 ft ,3346 = 0,0276 = ,2473 lb j. Ft 2 tc = 95 F μ = 0,75 cp x 2,42 = 1,815 lb Ft. j 0,0652 D = = 0, Ret = D X Gt μ hi = 0,0543 x ,2473 = 1,8150 = ,1898 jh = 120 tc = 95 F C = 1,0 Btu lb F K = 0,3602 Btu j. Ft 2 ft jh X (k/d) (c X μ k) 1/3 120 x (0,3602 0,0543) = (1 x 1,815 0,3602) 1/3 222

236 hio = = 1.364,6966 Btu j. Ft 2 hi ID OD 1.364,6966 = 0,6520/0,75 = 1.186,3762 Btu j. ft 2 Sehingga Uc = hio X ho (hio+ho) 1.186,3762 x 78,8665 = (1.186, ,8665) = 73,9505 Btu j. ft 2 Rd = Uc UD Uc X UD 73, ,1495 = 73,9505 x 74,1495 = 0,0000 Rd hitung < Rd ketentuan sehingga desain HE layak digunakan 17. Condensor (E-112) Fungsi : untuk mengubah fase up menjadi fase cair pada distilasi (D-111) a. Laju alir fluida panas (W)= 820,0935 kg jam = 1.808,3061 lb jam Laju alir fluida dingin (W)= ,9069 kg = ,4497 lb jam Q = ,7271 kj jam = ,7603 Btu jam b. Suhu fluida panas masuk = 85 C = 185 F Suhu fluida panas keluar = 85 C = 185 F Suhu fluida dingin masuk = 30 C = 86 F Suhu fluida dingin keluar = 45 C = 113 F Fluida Panas Fluida Dingin Difference t t t2 - t1 223

237 LMTD = 27 / ln (72/99) = 119,64 F Ft = 1,0 digunakan untuk 2 4 shell & tube exchanger t = 1,0 x 119,64 = 119,64 c. Tc = 185 tc = 99,5 UD = 24 Btu j. ft 2 Q A = UD. t ,7603 = (24 x 119,64) = 18,4706 ft 2 Ukuran tube : OD tube = 3 4 in BWG = 18 L = 6 Ft a t = 0,334 in 2 a"t = 0,1963 ft 2 ID Tube AJumlah tube ( Nt ) = L = 0,652 in x a"t 18,4706 = x 0, = 15,6823 Ukuran Shell OD Shell = 3 4 in Pt L = in triangular pitch = 6 ft Passes = 6 224

238 Nt = 16 ID Shell = 8 in A terkoreksi = Nt x L x a t = 16 x 6 x 0,1963 = 18,8448 ft 2 UD terkoreksi = Q A X t = , ,8448 X 119,64 = 23,5234 Btu j. ft 2 Fluida Panas, Shell Side as = ID X CF X B 144 Pt 8 x 0,2855 x 1,6 as = 144 x 0,9375 C = Pt OD = 0,9375 = 0,652 B = ID = 8 = 1,6 5 5 Gs = W as = 0,0271 ft 2 = 1.808,3061 lb jam 0,0271 ft 2 = ,0260 lb j. ft 2 Tc = 185 F μ = 0,0118 cp x 2,42 = 0,0286 lb ft. j Res = Dc X Gs μ Dc = 0, = = 0,0702 0,0702 X ,0260 0,0286 = ,2574 jh =

239 Pada Tc = 185 C = 0,455 Btu lb F K = 0,0132 Btu j. ft 2 ft ho = jh X (K Dc) (c X μ k) 1/3 Fluida Dingin, Tube Side 420 x (0,0132 0,0702) = (0,455 x 0,0286 0,0132) 1/3 = 25,9119 Btu j. ft 2 ft at = = Nt x a t 144 n 16 x 0, x 6 = 0,0062 ft 2 Gt = W at ,4497 = 0,0062 = ,7862 lb j. Ft 2 tc = 99,5 F μ = 0,75 cp x 2,42 = 1,815 lb Ft. j 0,0652 D = 12 = 0,0543 Ret = D X Gt μ 0,0543 x ,7862 = 1,8150 = ,9609 jh = 88 tc =

240 hi = C = 1,0 Btu lb K = 0,3623 Btu j. Ft 2 ft jh X (k/d) (c X μ k) 1/3 88 x (0,3623 0,0543) = (1 x 1,815 0,3623) 1/3 hio = hi ID OD = 979,8773 Btu j. Ft 2 979,8773 = 0,6520/0,75 = 851,84 Btu j. ft 2 Sehingga Uc = hio X ho (hio+ho) 851,84 x 25,9119 = (851, ,9119) = 25,1470 Btu j. ft 2 Rd = Uc UD Uc X UD 25, = 25,1470 x 24 = 0,0019 Rd hitung < Rd ketentuan sehingga desain HE layak digunakan 18. Pompa (L-001) Fungsi : Untuk mengalirkan bahan baku etilen dikhlorida ke (F-101) Laju alir massa, m = 7.463,6790 kg/j = ,4121 lb/j Density H 2 O pada T = 30 C = 995,68 kg/m 3 = 62,1603 lb/ft 3 ρ campuran = (ρ C 2 H 4 Cl 2 x ρ C 2 H 4 Cl 2) + (ρ H 2 O x X H 2 O) = (67,5555 x 0,99 )+ (62,1603 x 0,01) = 73,0959 lb/ft 3 x (1 kg/m 3 / 0,06243 lb/ft 3 ) 227

241 = 1170,8469 kg/m 3 Viskositas, µ C 2 H 4 Cl 2 Q = m = = 0,74 cp x 0,00672 lb/ft.detik = 4, lb/ft.detik µ H 2 O = 0,85 cp x 0, lb/ft.detik lb ,4121 j lb ρ 73,0959 Ft 3 = 225,1482 ft3 j = 5, lb/ft.detik = 27,0178 gpm = 6,1330 m 3 /j = 0,0602 ft 3 /detik Diameter optimum pipa dihitung dengan pers. 15 Peter and Timerhaus, hal 496. Untuk asumsi aliran turbulen (N Re > 21000) Di = 3,9. Q 0,45. ρ 0,13 = 3,9. (0,0602) 0,45. (73,0959) 0,13 = 1,9237 in Dari table 11 Kern hal 884 diperoleh : PNZ = 10 in Schedule no. = 40 ID = 10,020 in = 0,8958 ft OD = 10,750 in = 0,8958 ft A = 78,8 in 2 = 0,5472 ft 2 Kec. Linier dalam pipa : N Re = ρ. V. D μ Q V = A 0,0602 ft 3 /detik = 0,5472 ft 2 = 0,1100 ft/detik 228

242 73,0959 x 0,01100 x 0,835 = ( 4, ) = ,9433 Dipilih pipa terbuat dari commercial shell : Panjang pipa lurus, L = 150 m = 492,120 ft Tinggi pompa, Z = 8,5 m = 27,8858 ft 3 elbow 90, Le = 55. 0, = 137,775 ft 2 bate valve, Le = 6. 0, = 10,02 ft 1 blobe valve, Le = , = 233,8 ft Le L = Le + L = (381, ,120) ft Friksi : f.σ Le.V2 F = 2 gc D 0, ,715. 0,023 2 = 2. 43,174. 0,835 = 1, ft. ft 2 /lbm L/D = 0,00019 = 873,715 ft = 381,595 ft Energi mekanik pompa : P V 2 Z. g ( ) + ( ) + ( ) + F = Wf ρ 2 gc gc P1 = P2 = 1 atm z = 27,8868 ft V 2 /2. gc = 0, ,174 = 8, Efisiensi = 20% (peters Fig.14.37) BHP = m. Wf μ Wf = 27, , , = 27,8869 lbf.ft 2 /lbm 229

243 BHP 3324,1265 x 27,8869 = 0,2 x 3600 = 128,7494 ft 2. lbf/lbm = 128,7494 ft 2. lbf/lbm = 128,7494 ft2.lbf/lbm 550 lbf.ft = 0,2341 Hp = 1 Hp WHP = BHP x 80% μ 1 Hp = 0,8 = 1,25 Hp 19. Furnace (Q-101) Fungsi : Menaikan suhu umpan reaktor (R-101) yang berasal dari aliran mix point gas umpan. Perhitungan spesifikasi ini menggunakan metode Lobo and Evans (Kern.Hal ) 1. Panas yang disuplai Q a. A cp = 2 x Average fluks Diketahui Average fluks = Btu/j.ft 2 Diambil Average fluks = Btu/j.ft 2 Q a. A cp 2. Menghitung Jumlah tube yang dibutuhkan Btu = 2 x ft 2 j = Btu/j. ft 2 Asumsi overall exchanger faktor = 0,6 Q = a. A cp 0,6 = Btu/j. ft 2 230

244 Temperatur gas masuk = 60 C = 92 F Temperatur gas keluar = 425 C = 797 F Suhu rata-rata dalam steak = 242,5 C = 468,5 F Dari fig Kern, hal 699, untuk nilai Q/α. A cp. F = Btu/j. ft 2 Diperoleh nilai TG = 1630 F dan Ts = 200 F Udara excess yang digunakan berlebih sebanyak 20% Dari perhitungan neraca panas diketahui : Jumlah bahan bakar = 665,0858 kg/jam Udara yang dibutuhkan = ,6404 kg/jam = 1.466,5141 lb/j = ,6921 lb/j Steam for otomizing = ,6921 lb/jam / 17,44= ,2782 lb/j Dipilih tube dengan ukuran nominal ¾ in schedule no.40 (table 11 hal 844), dengan spesifikasi sebagai berikut : OD = 1,05 in = 0,0875 ft Panjang tube = 89 in = 7,4167 ft ID tube = 0,824 in = 0,0687 ft Jumlah pusat antara tube = 8,5 in = 0,7083 ft Sehingga jarak antara tube Luas permukaan tube Jadi jumlah tube = (8,5 1,05) in = 7,45 in = 0,6208 ft = OD x π x L = 0,0875 x 3,14 x 7,4167 = 2,0377 ft 2 Q = Average fluks. A ,9896 Btu/ j = ( Btu/j.f 2 X 2,0377)ft^2 = 279,4475 = 279 tube 231

245 Pembagian tube : Bagian samping = 100 tube = (100 x 0,0875) + (100 x 0,6208) ft = 70,8300 ft Bagian atas = 150 tube = (150 x 0,0875) + (150 x 0,6208) ft = 106,2450 ft Bagian Bridge Wall = 29 tube = (29 x 0,0875) + (29 x 0,6208) ft Equivalent cold plane surface = 20,5407 ft = A. cp A cp per tube = jarak pusat x panjang tube Rati jarak pusat ke pusat OD = 0,7083 x 7,4167 = 5,2532 ft 2 0,7083ft = 0,0875 ft = 8,0949 Total pada baris refractory, dari fig Kern diperoleh α = 0,44 A cp x jumlah tube = 2,3144 x 279 = 645,7176 ft 2 Refractory Surface End Walls = 2 x Bagian atas x Bagian samping = 2 x 106,2450 x 70,8300 = ,6667 ft 2 Bridge walls = Bridge walls x panjang tube = 20,5407 x 7,4167 = 152,3442 ft 2 Side walls = bagian samping x panjang tube = 70,8300 x 7,4167 = 525,3249 ft 2 Floor and arch = 2 x bagian samping x panjang tube = 2 x 70,8300 x 7,4167 = 1.050,6497 ft 2 Total (AT) = ,6667 ft ,3442 ft ,3249 ft ,6497 ft 2 = ,9855 ft 2 232

246 Sehingga : AR = AT α A cp = ,9855 ft 2 122,5042 = ,4813 ft 2 AR = ,4813 aa cp 122,5042 = 135,9666 Rasio dimensi = panjang tube bagian atas bagian samping = 7, , ,8300 = 1 14,3 9,5 Dari table 19.7 Kern diperoleh nilai (L) = 1,8 x smallest dimension = 1,8 x 7,4167 =13,3501 ft = 13,4 ft 20. Vaporizer (V-101) Fungsi : Untuk menguapkan larutan C 2 H 4 Cl 2 yang masuk ke reaktor (R-101) Jenis : Shell and Tube pemindahan panas Data Spesifik C 2 H 4 Cl 2 : Boiling point : 83,7 C Panas laten : 130 Btu/lb = 302,38 kj/kg Panas spesifik : 1,288 kj/kg. C P Kritis T Kritis : 5360 Kpa : 290 C Panas sensibel = (83,7 0) x 1,288 = 107,8056 kj/kg Total panas = (107, ,38) = 410,1856 kj x 5000 = 569,7022 kw Panas max = 1,05 x 569,7022 kw = 598,873 kw Pada fig.12.1 asumsi U = 1000 W/m 2 C kg

247 Perbedaan temperature rata-rata kedua sisi 150 Thermal pada 1,73 R = 115,2 C Tm = (115,2 83,7) C = 31,5 C Luas daerah perpindahan panas = 598, x 31,5 Ditetapkan : ID = 25 mm OD = 30 mm Pompa nominal = 4,8 m No of tube = 18,99 ( ) = 41,9984 = 42 = 18,99 m 2 π. 4,8 Digunakan satuan pitch = 1,5 x OD tube = 1,5 x 30 mm = 45 mm Jari-jari minimum bend = 3,0 x OD tube = 3,0 x 30 mm = 90 mm Boiling koefisien, gunakan persamaan mostinskie : Fluks panas, q = 598, ,99 = 31,5001 kw/m 2 5,84 Hub = 0,104 (38) 0,69 (31, ) 0,7 0,17 {1,8 ( ) + 4 ( 5,84 1,2 ) + 38 Dik 10 ( 5, ) } = 3121,8792 w m 2 UD = 8000 w m

248 RD = 5000 w m 2 Vc = w m 2 Kw = 55 w m ln = + + ( 25 ) ( + ) 8, UD 3121, x UD = 1226,5539 w m 2 Perkiraan beda temperature boiling film yang dibutuhkan, adalah : = 1126,5539 x 31,5 3121,8792 = 12,3760 = 54,20 Dari data m yers hasil ekstrapolasi diberikan koefisien perpindahan panas 3000 Btu/j.Ft 2 F = w/m 2 C. ρl = 550 kg/m ρv = x x 5,84 = 12,4 kg/m 3 22,4 ( ) Nt = 52 Untuk penyusunan secara square pitch kh = 0,44 302, ,25 Qc = 0,44 x 1,5 x {( 1 ) (9, x 9,8155 x 12,4 2 } 522 w = ,0601 m 2 = 261 kw/m 2 Faktor konversi = 0,7 Max fluks yang diperoleh = 261 x 0,7 = 182,7 kw/m 2 Fluks actual = 31,5001 kw/m 2 Lay out Dari tube sheet lay out Db = 420 mm Gunakan diameter shell sebagai twice diameter budle : Ds = 2 x 420 = 840 mm 235

249 Tinggi liquid = 500 mm dari pasar Daerah bebas = = 340 mm (aman) Dari sketsa, lebar dari tinggi cairan = 0,8 Luas area cairan = 0,8 x 2,4 = 1,9 m 2 Kec. Uap = 0,2 { , ,4 = 1,3 m/s Ukuran lay out : D = 840 mm = 2,7558 = 2,8 ft L = 740 mm = 2,4278 = 2,4 ft Nt = 52 buah } 21. Reboiler (E-110) Fungsi : Untuk menguapkan cairan bawah kolom Distilasi (D-111) untuk dikembalikan ke menara distilasi a. Laju alir fluida panas (W) = ,0000 kg jam = ,5000 lb jam Laju alir fluida dingin (W) = 1.842,1984 kg = 4.062,0475 lb jam Q = ,9697 kj/jam = ,7033 Btu jam) b. Suhu fluida panas masuk = 200 C = 392 F Suhu fluida panas keluar = 300 C = 392 F Suhu fluida dingin masuk = 121 C = 249,8 F 236

250 Suhu fluida dingin keluar = 153 C = 307,4 F Fluida Panas Fluida Dingin Difference ,4 84,6 t ,8 142,2 t1 0 57,6-57,6 t2 - t1 LMTD = 57,6 / ln (84,6/142,2) = 110,92 F Ft = 0,75 t = 0,970 x 110,92 = 89,19 c. Tc = 392 F tc = 278,6 F UD = 100 Btu j. ft 2 (Table 8 kern hal 840) Q A = UD x t ,7033 = 100 x 83,19 = 97,1656 ft 2 Ukuran tube OD tube = ¾ in BWG = 18 L = 6 ft a t = 0,334 in 2 a t = 0,1963 ft 2 ID Tube = 0,652 in Jumlah tube (Nt) = A L x a t 97,1656 = x 0, = 82,

251 Ukuran shell OD = ¾ in Pt = 15/16 in triangular pitch Passes = 6 ID Shell = 8 in L = 6 ft Nt = 24 A terkoreksi = Nt x L x a t = 24 x 6 x 0,1963 = 28,2672 ft 2 UD Terkoreksi = Q A X t = , ,1656 X 83,19 = 100,000 Btu j. ft 2 Fluida Dingin, Shell Side : Asumsi ho = 250 Btu j. ft 2 hio Tw = tc + { x (Tc tc)} (hio + ho) 102,2163 = 278,6 + { x ( ,6)} (102, ) = 311,5097 tw = (311, ,6) = 33 F Fluida Panas, Tube Side : Nt x a t at = 144 x n 238

252 24 x 0,334 = 144 x 6 = 0,0093 ft 2 Gt = W at tc = 392 F ,5000 = 0,0093 μ = 0,0160 x 2,42 = 0,0387 lb/ft. j 0,652 D = = 0, Ret = D X Gt µ = ,3832 lb/j. ft 2 0,0543 x ,3832 = 0,0387 = ,9896 jh = 800 tc = 392 F c = 0,465 Btu lb. F k = 0,0187 Btu j. ft 2 F/ft k hi = jh x ( ) x (c. (μ. k)) D = 800 x ( 0,0187 ) x (0,465 x (0,0387 x 0,0187) 0,0543 = 265,1013 Btu j. ft 2 F/ft ID hio = hi x ( ) OD = 265,1013 x ( 0,652 ) 0,75 239

253 = 230,4614 Btu j. ft 2 F/ft hio.ho Sehingga Uc = hio+ho 230,4614 x 250 = 230, = 119,9167 Btu j. ft 2 F/ft Rd = Uc Ud Uc.Ud 119, = 119,9167 x 100 = 0,0017 Btu j. ft 2 F/ft Rd hitung < Rd ketentuan sehingga layak digunakan 22. Blower (BL-101) Fungsi : Menghembuskan udara ke preheater Tipe : rotary srew, single ang stage a. Mencari efisiensi Suhu masuk = 60 C massa udara Rate udara = BM Udara BM udara = (0,79 x 28) + (0,21 x 32) = 28,84 kg/kgmol 30,2815 kg Rate udara = 28,84 kg/kgmol = 1,050 kgmol/jam Pada kondisi udara masuk : 1,050 kgmol Rate volumetric = ( ) x 22,4 x ( ) 3600 detik 273 = 7, m 3 /detik Dari coulson fig. 3.6 diperoleh efisiensi = 66% 240

254 b. Mencari harga T2 Udara keluar bertekanan 1,5 atm Y untuk udara = 1,4 (diatomic gas) y 1 m = y m 1,4 1 = 1,4 0,66 = 22,05 psi dari blower = 0, n = (1 m) 1 = (1 0,5405) = 2,1763 P2 m T2 = T1 x ( ) P1 22,05 0,5405 = 333 x ( ) 20,5744 = 345,703 K = 346 K c. Kebutuhan blower Asumsi udara mendekati gas ideal Z = 1 R. T. n W = Z x {( ) x ( ) n 1 P1 P2 n 1/n 1} 8,314 x x ,4 W = 1 x {( ) x ( ) 2, = 1 x 5122,1810 x 0,1995 = 1021,8751 kj/kgmol = 244,234 kj/kgmol 1021,8751 X 1,050 Hp = 0,66 = 1625,7104 kj/jam = 25,68 Btu/min 2, ,1763 1} 241

255 = 0,606 Hp = 1 Hp d. Menghitung diameter optimum (Di op) ρ udara = 0,074 lb/ft 3 Di op = 3,9 (8, ) 0,45 (0,074) 0,13 = 0,3167 in Dari appendikx K, B & Y diketahui : Nominal size = 3 ½ in Schedule no. = 80 xs 805 ID Wall thickness = 3,364 in = 0,318 in 23. Accumulator (X-101) Fungsi : menampung kondensat dari kondensor (E-112) Jenis : silinder horizontal Kapasitas cairan yang melewati accumulator : = 820,0935 kg/j = 1.808,3061 lb/j Densitas liquid = 0,7192 lb/ft ,3061 lb/j Volume liquid = 0,7192 lb/ft 3 = 2.514,3300 ft 3 /j = 41,9055 ft 3 /min Waktu tinggal Volume liquid = 20 menit = 41,9055 ft 3 /min x 20 menit = 838,1100 ft 3 Tangki dirancang agar cairan menempati ½ dari volume yangada dan 20% keamanan dan berbentuk silinder horizontal dan tutup berbentuk dishead. 242

256 Volume tangki = 2 x 1,2 x 838,1100 ft 3 = 2.011,4640 ft 3 Volume tangki = V Silinder + V Dishead VT = π D 2. L + 2 (0,0847 D 3 ), dimana L = 4D (Treyball 397) 4 = π D 2. 4 D + 2 (0,0847 D 3 ) 4 = π. D 3 + 0,1694 D ,4640 ft 3 = 3,3094 D 3 D 3 = 2.011,4640 ft3 3,3094 D 3 = 607,8032 ft 3 D = 8,4707 ft L = 4 x 8,4707 = 33,8829 ft VL = π D 2. HL 4 838,1100 ft 3 = π. (8,4707) 2. HL 4 HL = 14,8795 ft ρl X HL P hidrolisa = 144 = 0,7192 X 14,8795 ft 114 = 0,0743 psi P = 14,7 + 0,0743 = 14,7743 psi P desain = 1,1 x 14,7743 = 16,2517 psi Perencanaan Shell : P x rl ts = + C (Brownell & Young Pers. 13 1) (F. E 0,6 P) Dipilih kontruksi : carbon stell SA 135 Grade B f = psi 243

257 E = 0,85 ID rl = 2 ts = = 8, = 4,2354 ft = 50,8244 in 16,2517 X 50, X 0,85 16,2517 = 0,0753 in Spesifikasi : Jenis Bahan Diameter Panjang : Silinder horizontal : Carbon steel SA 135 Grade B : 8,4707 ft : 5,9609 ft 244

258 LAMPIRAN D. UTILITAS Utilitas merupakan sarana penunjang untuk keberlangsungan kegiatan proses di suatu pabrik, karena unit ini merupakan bagian yang cukup vital pada pabrik, untuk kelancaran produksinya. Utilitas pada pabrik ini direncanakan meliputi unit-unit sebagai berikut : 1. Unit penyediaan uap (steam), sebagai media panas 2. Unit penyediaan air sebagai media pendingin 3. Unit pembangkit listrik sebagai tenaga penggerak mekanik 7.1 Unit Penyediaan Uap (steam) Unit pembangkit steam merupakan tempat steam diproses dan diproduksi. Penyediaan steam untuk pabrik perkloroetilen dihasilkan dari reboiler. Air umpan boiler terlebih dahulu diolah untuk memenuhi syarat sebagai air ketel, sehingga pembentukan kerak dan korosi pada boiler dapat dihindari. Dari perhitungan neraca panas, dapat diketahui rincian kebutuhan steam sebagai berikut : Table 7.1 Kebutuhan steam untuk pemanas : Nama Alat Kode alat Jumlah steam (kg/jam) Vaporizer V ,5238 Reboiler Distilasi (RD-01) RD ,1984 TOTAL 6.654,7222 Untuk memperhitungkan faktor keamanan dan kebocoran maka direncanakan steam yang disediakan 10% lebih besar dari kebutuhan normal. Jadi jumlah steam yang harus disediakan oleh reboiler, yaitu : = 1,1 x 6.654,7222 kg jam = 7.320,1944 kg jam = ,0286 lb jam Steam yang digunakan adalah saturated steam (uap jenuh) pada suhu 320 C dan tekanan 16 kgf/cm 2. Dari table steam (Appendiks III Stoichiometry) diketahui enthalpy penguapan : X team = 463,1 kkal/ig, dari table Smith Van Ness, hal

259 diketahui data entalphy steam adalah : - Liquid jenuh = HL = 366,33 Btu/lb - Uap jenuh = Hg = 1199,88 Btu/Ib a. Power boiler : Power boiler dihitung sesuai persamaan : Ms (Hg Hf) Hp = (Seven P 140 Pers. 172) Ket : Ms = Massa uap yang dihasilkan (lb/jam) Hg = Entalpi uap steam (Btu/lb) Hf = Entalpi liquid steam (Btu/lb) Maka : ,0286 lb jam (1199,88 366,33) Btu lb Hp = = 29,1922 Hp Digunakan power boiler 29 Hp dan digunakan 1 buah boiler. b. Kebutuhan air umpan boiler : Kebutuhan air umpan boiler dihitung dengan persamaan, sebagai berikut : Ket : W = W x F W = Kebutuhan air umpan boiler, lb/jam W F = Steam yang dihasilkan boiler, lb/jam = Faktor evaporasi Faktor evaporasi dihitung dengan persamaan : Hg HI F = 970,4 1199,88 366,33 F = 970,4 F = 0,85 246

260 Maka W = W x F = ,0286 x 0,85 = ,7511 lbm/jam = 6.287,8690 kg/jam c. Kebutuhan Bahan Bakar : Untuk kebutuhan bahan bakar boiler digunakan minyak diesel (diesel oil) dengan heating value (nilai kalor bahan bakar) Hv = Btu/lb, efisiensi boiler 85%, sehingga kebutuhan bahan bakar untuk reboiler adalah : Ms (Hg Hf) Mf = μhv Ket : Mf Ms Hg = Massa bahan bakar, lb/jam = Massa steam yang dihasilkan, lb/jam = Entalpi uap jenuh steam, Btu/lb Hf Maka : = Entalpi liquid jenuh steam, Btu/lb Mf = ,0286 (1199,88 366,33) 0,85 (19525) = 802,2153 lb jam Diketahui densitas minyak diesel = 802,2153 lb/jam d. Kecepatan volumetrik bahan bakar boiler : (802,2153 lb jam) Q = (54,9384 lb ft3 ) = 14,6021 ft 3 jam = 413,4873 liter jam 247

261 e. Perpindahan Panas Boiler : Boiler yang dipakai tipe tube boiler, heating surface boiler = 10 ft 2 tiap 1 Hp Seven, hal 140). Jadi, heating surface total, A adalah : Ditetapkan tube boiler : Hp x 10 ft 2 A = Hp 29,1922 x 10 ft 2 = 21,1922 = 290 ft 2 1. Nominal pipa size, NPs = 6 in 2. Luas permukaan perpanjangan tube, a 0 = 1,734 ft 2 3. Panjang tube, L = 8 ft Maka, jumlah tube boiler, Nt adalah : A 290 ft 2 Nt = = = 133,7947 buah a0 x L 1,734 ft 2 /ft x 8 ft Ditetapkan jumlah boiler sebanyak 134 buah. Spesifikasi boiler : Nama alat Fungsi Tipe Panjang tube Kapasitas Jenis bahan bakar : Boiler : Menghasilkan steam : Water tube boiler : 8 ft : ,0286 lb/jam : Diesel oil Heating surface : 290 ft 2 Jumlah : 1 Buah 7.2 Unit Penyediaan Air Air merupakan bagian yang sangat penting dalam suatu industri kimia, pada pabrik perkhloroetilen ini dibutuhkan air dalam jumlah yang sangat 248

262 besar, sehingga diperlukan adanya unit penyediaan air sendiri karena selain lebih ekonomis juga menjamin tersedianya air secara terus menerus. Pada pengadaan air diperoleh dari air sungai yang dipompa ke dalam bak penampung dengan dilewatkan melalui penyaring atau sekat untuk mencegah terbawanya kotoran-kotoran menuju ke bak penampungan. Air dari bak penampungan selanjutnya dipompakan ke bak koagulan clarifire untuk ditambahkan flokulan (tawas) guna mengendapkan zat tersuspensi dalam air, juga ditambahkan soda abu (natrium karbonat) yang dapat membantu pengendapan dengan menaikan kebasahan. Air dari bak pengendap secara over flow dialirkan ke tangki penyaring pasir guna menghilangkan kotoran yang belum terendapkan. Dari tangki penyaring ini dialirkan ke dalam bak air bersih. Untuk kebutuhan air sanitasi, air tersebut dialirkan ke bak air sanitasi untuk ditambahkan kaporit sebagai desinfektan sehingga dapat langsung digunakan. Untuk air umpan boiler sebelum digunakan perlu pengolahan terlebih dahulu dengan menggunakan demineralisasi dengan ion exchange sehingga kesadahan air dapat dikurangi. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam proses pengolahan air sesuai peruntukannya, harus memenuhi syarat-syarat ketentuan sebagai berikut : a. Air sanitasi Air sanitasi diperlukan untuk keperluan para karyawan dilingkungan pabrik untuk konsumsi,cuci dan,mandi. Air sanitasi ini berhubungan dengan kesehatan, harus memenuhi standar kualitas tertentu, yaitu : Syarat Fisis (Sifat-sifat fisis) Warna : Jernih (tidak berwarna) Rasa : Tidak berasa Bau : Tidak berbau Suhu : Dibawa suhu udara 249

263 Syarat kimia Tidak mengandung zat organic maupun zat-zat anorganik yang terlarut dalam air seperti Hg dan Cu serta memenuhi syarat kesehatan Kesadahan : 70 < ppm CaCO 3, 1 ppm ph : 6,5 8,5 Syarat Bakteriologis Tidak mengandung kuman maupun bakteri terutama bakteri pathogen. Untuk memenuhi syarat tersebut, maka setelah proses penjernihan harus ditambahkan desinfektan seperti kaporit. b. Air umpan boiler Zat-zat yang menyebabkan korosi Korosi yang terjadi dalam boiler dapat disebabkan air mengandung asam, gas terlarut seperti O 2, CO 2, H 2 S atau gas amoniak. Zat-zat yang menyebabkan kerak Pembentukan kerak disebabkan adanya kesadahan yang tinggi dan suhu yang tinggi, biasanya garam-garam karbonat dan silica dapat mengendap. Zat-zat yang menyebabkan foaming Pada pabrik perkhloroetilen ini, kebutuhan air secara garis besar digunakan untuk keperluan : - Air pendingin - Air sanitasi - Air umpan boiler A. Perhitungan kebutuhan air Jumlah kebutuhan air pendingin, air umpan boiler diperoleh berdasarkan neraca massa dan panas. Data kebutuhan tersebut dirangkum sebagai berikut : 250

264 1. Air pendingin - Reaktor (R-01) = ,3923 kg/jam - Cooler (C-01) = ,7124 kg/jam - Cooler (C-02) = ,2723 kg/jam - Cooler (C-03) = ,8390 kg/jam - Cooler (C-04) = ,9292 kg/jam - Cooler (C-05) = ,2367 kg/jam - Partial Kondensor = ,4650 kg/jam + TOTAL = ,8762 kg/jam Untuk menghemat pemakaian air, air bekas pendingin dari peralatan pendingin perlu di sirkulasikan. Dengan asumsi terjadi kehilangan 10% dari total air sebelum disirkulasi. Air yang disirkulasi = x ,8762 = ,8885 kg jam Air yang ditambahkan (make up water) = , ,8885 = ,9876 kg jam 2. Air proses Kebutuhan air proses pada alat absorber (AB-01) = 15,1857 kg/jam. Syarat-syarat air proses : - Tidak menimbulkan endapan - Tidak membentuk kerak - Tidak menimbulkan korosi pada tekanan dan temperature tinggi - Memiliki tingkatan kemurnian yang tinggi 3. Air umpan boiler Kebutuhan air umpan boiler diperoleh pada perhitungan unit penyediaan steam sebanyak 6.654,7222 kg/jam. Kondensat steam disirkulasikan dengan asumsi terjadi kehilangan sebelum sirkulasi, sebanyak 20% dari kondensat steam. 251

265 Kondensat steam yang disirkulasikan = x 6.654,7222 kg jam = 5.323,7777 kg jam Air umpan yang harus ditambahkan (make up water) = (6.654, ,7777) kg jam = 1.330,9444 kg jam A. Air Sanitasi Jumlah karyawan pabrik sebanyak 124 orang dengan kebutuhan air 124 liter/hari setiap orang. Total kebutuhan air perkaryawan adalah : = 124 liter/hari 24 liter/jam = 5,1666 liter/jam Air untuk keperluan labolatorium, pencucian alat dan lain-lain diperkiran 10% dari kebutuhan air kantor. = 124 x 10% = 12,4 liter/hari = 0,5166 liter/jam Perumahan karyawan pabrik diasumsikan 124 karyawan, setiap rumah terdapat 4 orang, untuk kebutuhan airnya, adalah : Air = 124 x 124 x 4 = 2.562,66667 liter/hari 24 Kebutuhan tempat ibadah, poliklinik, taman, dan lain-lain diperkiranakan 10 liter/jam, dengan jumlah pengunjung sebanyak 100 orang/hari, dan pemakaian rata-rata 2 jam/hari. = 10 liter x m 3 x hari x 100 orang hari 1000 liter 24 jam hari = 0,5 m 3 /jam = 500 liter/jam 252

266 Maka total kebutuhan air sanitasi, adalah : = 5, , , = 3.068,3499 kg jam = 6.765,71153 lb/jam Total kebutuhan air (M) : = , , ,8750 = ,6590 kg/jam = ,1831 lb/jam 7.3 Perhitungan Peralatan Pengolahan Air 1. Pompa air sungai (L-001) Fungsi : Mengalirkan air sungai ke bak penampungan air sungai Tipe : Centriugal pump Rate air : ,6590 kg/jam = ,1831 lb/jam Densitas : 1000 kg/m 3 = 62,43 lb/ft 3 Viskositas : 6, lb/ft detik - Rate volumetric air (Q) adalah : Q = m = ,1831 lb jam = ,5672 ft 3 jam ρ 62,43 lb ft 3 - Diameter optimum pipa (Di) Asumsi ; aliran turbulen, Nre = 11,5388 ft 3 detik = 5.173,9839 gpm Persamaan aliran tubulen (Peters, per.15 hal.496) Di = 3,9 Q 0,45 ρ 0,13 = 3,9 (11,5388) 0,45 (62,43) 0,13 = 20,0649 in = 0,1931ft 253

267 - Dipilih pipa nominal dengan spesifikasi : Kode : L-001 NPS : 20 in Schedule 20 Diameter (Di) : 19,25 in = 1,6042 ft Luas penampang (A) : 15,1113 in 2 = 1,2593 ft 2 Uji bilangan reynold : Maka, Nre = Instalasi perpipaan : Nre = Q V = A = ρ VD μ 11,5388 ft 3 detik 1,2593 ft 2 = 9,1630 ft/detik 62,43 lb ft 3. 9,1630 ft detik. 0,1391 ft = ,5474 6, lb/ft dtk - Panjang pipa lurus, L : 44 m = 144,3640 ft - Tinggi pemompaan, Z: 22 m = 72,1820 ft - 3 buah standar elbow 90, 2 buah gate valve, 3 buah standar 45, 1 buah globe valve. Panjang ekivalen sambungan, Le (Tabel 1, peters hal ) - Elbow 90 (standar radius), Le = 3 x 140 x 0,1391 = 58,5227 ft - Gate Valve (open), Le = 2 x 15 x 0,1391 = 4,1802 ft - Globe Valve (open), Le = 1 x 650 x 0,1391 = 90,5708 ft - Elbow 45, Le = 3 x 28 x 0,1391 = 11,7045 ft Total = 164,9783 ft + 254

268 Panjang pipa total, L = + Le = 144, ,9783 = 309,3423 ft - Kontraksi yang terjadi : Fraksi karena gesekan dalam pipa : F = f. Σ L. V2 2. gc. Di Dipilih pipa komersial steel dengan ε = 0,00015, ε/d = 0,002. Untuk Nre ,6006 diperoleh dari grafik 14.1 (Peters,hal.482) faktor friksi sebesar f = 0,00007, maka : (0,00007). (309,3423 ft 2 ). (9,1338 ft detik) F = 2. (32,174 lbm lbf ft 2 ) (0,1391 ft) = 0,0221 ft lbf/lbm - Energi mekanik pompa (-Ws) P Z. g V 2 Ws = ( ) + ( ρ gc ) + ( 2 gc ) + Σ F Ket : ΔP ( ) = 0 ; P1 = P2 = 1 Atm ρ ΔZ.g 32,2 ( ) = 27,8868 ft ( ) lbf/lbm gc 32,2 = 27,8868 ft lbf/lbm ΔV 2 9, ( ) = = 147,4056 ft lbf/lbm 2 gc 2 (32,174) Maka : Ws = (27, , ,0021) ft lbf/lbm = 175,2945 ft lbf/lbm 255

269 - Efisiensi pompa 75% - Dari fig Peters, ⴄ = 85% (m x Wf ) BHP = (η x 3600) ,1831x 175,2945 = 0,75 x 3600 = ,0952 ft lbf/lbm = 306 Hp WHP = 306 0,85 = 360 Hp - Efisiensi pompa = 85% (Fig Peters hal. 520) HP = WHP η = 360 0,85 = 424 Digunakan pompa dengan daya motor 424 Hp Spesifikasi pompa air sungai Kode alat : L-001 Tipe : Single stoge centrifugal pump Kapasitas : ,5672 ft 3 /jam = 5.173,9839 gpm Power motor : 424 Hp Bahan kontruksi : Cast iron Jumlah : 2 buah 256

270 2. Bak penampungan air sungai Fungsi Kode : B-001 Tipe Densitas Rate air masuk Waktu tinggal : Untuk menampung air yang dipompakan dari sungai dan juga sebagai tempat pengendapan pendahuluan. : Bak persegi panjang : 62,43 lb/cuft : ,6590 kg/jam = ,1831lb/jam : 2 jam Volume air yang ditampung, V : m. t V = ρ ,6590 x 2 = 63,43 = ,4775 ft 3 - Dirancang 90% dari volume bak terisi air : Volume reservoir = ,4775 = ,2653 ft 3 (0,9 X 2) - Dipakai bak terbentuk persegi panjang Sehingga : P : L : T = 2 : 1 : 1 Volume bak = 2 X. X. X = 2 X 3 Panjang Lebar Tinggi = ,2653 = 2 X 3 2 X 3 = ,6326 X = 21,7834 = 43,5668 m = 21,7834 m = 21,7834 m 257

271 3. Clarifire Fungsi : Untuk mengendapkan kotoran yang tersuspensi dalam air dengan menambahkan flokulan Al 2 (SO 4 ) 3 18 H 2 O. Kode : F-001 Tipe : Tangki silinder vertical dengan tutup bawah konis Rate air masuk : ,6590 kg/jam = ,1831lb/jam Densitas : 62,43 lb/cuft Waktu tinggal : 1 jam Rate volume air : Q = ,6590 x = 1.176,1067 m 3 Volume tangki berisi air dirancang 90% : 1.176,1067 V = 0,9 = 1.302,6285 m 3 Volume tangki = Volume silinder + Volume konis - Volume silinder : Vs = 1 x π x D 2 x H 4 1 = x π x D 4 = 0,785 D 3 3 H = D - Volume konis : 1Vk = 2. π. D. h (h = ½. D. tg 45) 12 = 1. π. D 3. tg = 0,1308 D 3 258

272 Maka : Vr = Vs + Vk = (0, ,1308)D 3 = 0,9158 D 3 Diameter, D = ( Vr 1/ ,6185 1/3 = 11,2462 m ) = ( ) 0,9158 0,9158 Tinggi silinder H = D = 11,2462 m Tinggi konis = h = 1 D tg 45 = 1 (10,85812) tg = 11,8796 m Kebutuhan Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O = 35 ppm (Wallas hal 309) Density air = 1 kg/liter Jadi, kebutuhan koagulan : (35 mg ltr) x ( ,6590 kg jam) = { } 1 kg ltr = ,0646 mg = 41,0325 kg Tangki dilengkapi pengaduk jenis aksial turbun 4 blade (Brown 507), dik : Dt = 5,2 Di Zi = 0,87 Di Jadi, untuk diameter tangki 11,2462 m = 36,8988 ft Dt 35,6254 Di = = = 6,8510 ft 5,2 5,2 Kecepatan putaran diambil n = 60 rpm = 1 rps, ρ = 62,43 lb/ft 3 µ = 6, lb/ft.dtk Nre = 1 rps x 6,85102 x 62,43 6, = ,

273 Untuk N re = ,1994dari grafik Brown hal. 507 diperoleh power number ɸ = 4 Power pengaduk, P = Φ n3 X D 3 X ρ gc (4 x 1 3 x 6, x 62,43 lb ft 3 ) = 32,174 lbf lbm x 500 Hp ft lbf dt = 0,1063 = 1 Hp Efisiensi motor, ⴄ = 80% (Peters fig.14-38) Power motor, P = 1 Hp = 1,25 Hp = 1 Hp 0,8 Spesifikasi clarifier : Kode : F-001 Tipe : Silinder vertical Kapasitas : 1.176,1067 m 3 Dimensi Power motor pengaduk : 1 Hp Kebutuhan flokulan Bahan kontruksi Jumlah : Diameter = 11 m Tinggi silinder = 11 m Tinggi konis = 12 m : 41,0325 kg : Carbon steel : 1 Buah 4. Sand Filter Fungsi : Untuk menyaring partikel yang belum terendapkan yang ikut Kode : B-002 Tipe Densitas keluar dari clarifier. : Grafity sand filter Waktu tinggal : 1 jam Rate volumetric : 63,43 lb/cuft : ,6590 = 1.176,1067 m 3 jam

274 Diambil kecepatan filtrasi, Qf= 0,84 m 3 /m 2.jam Luas penampang tangki, A Q A = Qf = 1.176,1067 0,84 1/3 A Diameter tangki, D = (1 ) 4. π 1.395,6627 = ( 1 4. π = 592,6381 m = 1.395,6627 m 2 1/3 Dipilih perbandingan tinggi dari diameter tangki 1 : 1 H ) = 592,6381 m Tinggi konis = ( 1. D tg 45) 2 1 = (. 592, ) 2 Spesifikasi sand filter Kode : B-002 Tipe : Grafity sand filter Kapasitas : 1.176,1067 m 3 Dimensi : - Tinggi pasir halus : 0,5 m - Tinggi pasir : 0,5 m - Tinggi partikel : 0,5 m Bahan kontruksi Jumlah : 1 buah : Carbon steel = 296,3190 m 261

275 5. Bak Air Bersih Fungsi : Untuk menampung air bersih yang keluar dari sand filter untuk kebutuhan air umpan boiler dan air sanitasi. Kode : B-003 Tipe Rate air masuk : Bak persegi panjang Densitas : 1000 kg/m 3 Waktu tinggal : 1 jam : ,6590 kg/jam = ,1831lb/jam Volume air yang ditampung di bak : ,6590 x 1 V = 1000 = 1.176,1067 m 3 Dirancang 90% dari volume bak berisi air : 1.176,1067 V = 0,9 = 1.302,6185 m 3 Bak berbentuk persegi dengan ketentuan : Panjang Lebar Tinggi = 2 x = x = x Maka volume bak,vt = P. L. T = 2 x ,6185 = 2 x 3 x = 8,6495 m Sehingga dimensi bak dihitung : P = 2 (8,6495) = 17,2990 L = 8,6495 T = 8,

276 Spesifikasi bak air bersih Kode : B-003 Tipe : Bak beton persegi panjang Rate air masuk, m : 1.176,1067 m 3 /jam Dimensi bak : - Panjang : 17,2990 m - Lebar : 8,6495 m - Tinggi : 8,6495 Bahan kontruksi : Beton Jumlah : 1 Buah 6. Deminerilized Water Tangki ini terdiri dari tangki kation exchanger dan tangki anion exchanger. Tangki kation exchanger : Fungsi Kode Tipe Rate air masuk, m : Untuk mengikat kation dalam air dengan menggunakan Resin asam : F-002-K : Silinder Vertikal Rate volumetric : : 6.654,7222 kg/jam = ,6624 lb/jam m x 1,2 Q = (ρ air) ,6624 x 1,2 = 62,43 = 282,0502 ft 3 jam = 35,1604 gpm Asumsi kadar kation yang akan terserap yang ada dalam umpan 145 ppm kation yang terserap 50 ppm (table 15-6 Powel, hal.163). 263

277 Kation yang terserap Aktif resin selama 24 jam = (145-50) mg/ltr x 5,5609 ltr / 64,86 mg = 8,3354 Kation exchanger beroperasi 24 jam/hari Air yang masuk kation exchanger selama 24 jam 60 menit = 35,1640 gpm x ( ) x 24 jam = ,1188 gpm Total kation yang dihilangkan : 1 jam = 8,3354 gr gpm x ,1188 gpm = ,3043 gram Resin yang digunakan (Perry s) : Jenis resin Kapasitas penyerap : 8,3 kg/f ,3043 gr Volume resin = 8300 gr ft 3 = 50,8521 ft 3 : Nature green sand zeolite = 1.439,9785 liter Kebutuhan HCl untuk regenerasi resin 110% gr HCl Diambil regenerasi = liter resin = 1,1 gr ltr x 1.439,9785 liter = 1.583,9763 gram Jadi, untuk regenerasi resin digunakan HCl 36% dengan densitas 1180 kg/m 3 Maka, HCl 36% yang dibutuhkan : 1,5840 kg = 1180 kg m 3 = 0,0013 m 3 = 1,3424 liter 264

278 Spesifikasi kation exchanger : Kode alat : F-002-K Tipe : Silinder vertical Kapasitas : 35,1640 gpm Regenerasi : 36% HCl Bahan kontruksi : Carbon steel Jumlah : 1 buah 7. Tangki Anion Exchanger Fungsi Kode Tipe : Untuk mengikat anion dalam air dengan menggunakan resin basa : F-003-A : Silinder vertical Rate air masuk, m : 6.654,7222 kg/jam = ,6624 lb/jam Diambil faktor keamanan 20% Rate volumetric : Q = ( m X 1,2 ) ρ air Kadar kation yang diserap : 145 ppm Anion yang diserap : 50 ppm (14.673,6624 X 1,2) = 62,43 = 282,0502 ft 3 /jam = 35,1640 gpm Jenis resin : Ponlitle A-2 (table 6 powel 176) Kecepatan penyerap : gpm/ft 2 Kapasitas penyerap : 7,2 kg/ft 3 Anion yang diserap : 8,3354 gr/gpm Aktif resin 24 jam : Air yang masuk AE-01 selama 24 jam 60 menit = 35,1640 gpm ( ) x 24 jam 1 jam 265

279 = ,1188 gpm Total anion yang dihilangkan : = 8,3354 gr gpm x ,1188 gpm = ,3043 gr Volume resin = anion yang digunakan / kapasitas penyerap ,3043 = 7200 = 58,6212 cuft = 1.659,9635 liter Dirancang tinggi bed, H = 60 in = 5 ft Diameter bed, D = V { = { 1 (. π. h) 4 58, (. 3,14. h) 4 = 14,9353 ft 1/2 } Tinggi bed total = 2. tinggi bed = 2. 5 ft = 10 ft Kebutuhan NaOH untuk regenerasi resin 1/2 } Diambil regenerasi = 110% NaOH/liter x volume resin = 1.1 gr/ltr x 1.659,9635 liter = 1.825,9598 gr NaOH Untuk regenerasi resin digunakan NaOH 40% dengan densitas 1090 kg/m 3 Maka NaOH 40% yang dibutuhkan : = 1,8260 kg 1090 kg m 3 = 0,0017 m 3 = 1,6752 liter 266

280 Spesifikasi anion exchanger : Kode alat : F-003-A Tipe : Silinder vertical Kapasitas : 35,1640 gpm Regenerasi : 40% NaOH Jenis resin : Acrylic based Diameter tangki : 1 ft Tinggi tangki : 10 ft Bahan Kontruksi : carbon steel Jumlah : 1 buah 8. Bak air lunak Fungsi Kode : B-004 Tipe Rate air masuk, m Waktu tinggal : Untuk menampung air bersih keluar dari ion exchanger untuk kebutuhan air umpan boiler. : Tangki persegi panjang : 6.654,7222 kg/jam : 1 jam Dirancang bak berisi 90% air : Volume air tertampung = m X t ρ X 0,9 = ( 6.654,7222 X 1 ) 1000 X 0,9 = 7,3941 m 3 Bak berbentuk persegi panjang : Misal : Volume bak = 2 X 3 P x L x t = P = L = T = X 2 X 3 = 7,3941 X 3 = 3,

281 X = 1,5456 Spesifikasi bak air lunak : Kode : B-004 Tipe : Persegi panjang Dimensi panjang : - Panjang : 2 (1,5456) = 3, Lebar : 1,5456 m - Tinggi : 1,5456 m Bahan kontruksi : Beton Jumlah : 1 buah 9. Tangki umpan boiler Fungsi Kode : F-004 Tipe Rate air masuk, m : Densitas Waktu tinggal : Untuk menampung air umpan dari bak air lunak dsn air kondensat yang disirkulasi : Silinder Horizontal : 1000 kg/jam : 1 jam 6.654,7222 kg/jam Volume air yang tertampung dirancang tangki berisi 90% air : m x t V = ρ x 0,9 = 6.654,7222 X X 0,9 = 7,3941 m 3 Dipilih tangki dengan perbandingan panjang dan diameter L = 3 D Volume tangki 7,3941 m 3 = 1 π D 2 L, Dimana L = 3 D 4 = 3 π D

282 D = { 4 X 7, X 3,14 = 1,0466 m 1/3 } L = 3 D = 3 x 1,0466 = 3,1398 m Spesifikasi tangki umpan boiler Kode : F-004 Tipe : Silinder Horizontal Dimensi tangki Panjang : 3,1398 m Lebar : 1,0466 m Bahan kontruksi : Carbon steel Jumlah : 1 buah 10. Bak air pendingin Fungsi : Untuk menampung air pendingin make uap dan air bekas pendingin disirkulasi setelah melalui cooling tower Kode : B-005 Tipe Rate air masuk, m : Bak persegi panjang : ,8762 kg/jam Densitas : 1000 kg/m 3 Waktu tinggal : 1 jam Volumetrik air masuk (Q) : V = ,8762 X = 1.165,1799 m 3 269

283 Dirancang 90% dari volume bak berisi air 1.165,1799 m 3 V = 0,9 x 1 = 1.294,6443 m 3 Bak berbentuk persegi (V) : Panjang Lebar Tinggi = 2 x = x = 1,5 x X = V 1/3 ( ) ,6443 = ( 3 = 7,5569 m ) 1/3 Spesifikasi bak air pendingin Kode : B-005 Tipe Rate air masuk, m Dimensi tangki : Persegi panjang : 1.165,1799 m 3 - Panjang : 2 (7,5569) = 15,1138 m - Lebar : 7,5569 m - Tinggi : 1,5 (7,5569) = 11,3353 m Bahan kontruksi Jumlah : Beton : 1 buah 11. Bak air sanitasi Fungsi : Untuk menampung air keperluan karyawan pabrik, laboratorium, dll. Kode : B-006 Tipe : Tangki persegi panjang 270

284 Rate air masuk, m : 506,8750 kg/jam Waktu tinggal : 1 jam Densitas Volume air tertampung : 1000 kg/jam = m X t ρ = 506,8750 X = 0,5069 m 3 Digunakan 1 bak dengan 90% dari volume bak berisi air 0,5069 V = 0,9 = 0,5632 m 3 Bak berbentuk persegi panjang, dengan dimensi P x L x t Spesifikasi bak air sanitasi : Kode : B-006 V = 2x. x. 1,5x = 3 x 3 X = ( v 1/3 ) 3 0,5632 X = ( ) 3 = 0,5726 m 1/3 Tipe : Persegi panjang Dimensi tangki : - Panjang : 1,1452 m - Lebar : 0,5726 m - Tinggi : 0,8589 m Bahan kontruksi : Beton Jumlah : 1 buah 271

285 12. Cooling tower Fungsi : Untuk mendinginkan air pendingin sebelum disirkulasi Kode Tipe : CT-001 : Tangki persegi panjang Rate air masuk,m : ,8762 kg/jam Densitas : 1000 kg/jam Rate volumetric,q = Suhu air masuk Suhu air keluar Suhu wet bulb : 76 F Suhu approach : 10 F ,8762 kg jam X 1 jam 1000 kg m 3 = 1.165,1799 m 3 /jam = 264,6411 gpm : 40 C (140 F) : 30 C (86 F) Penurunan suhu : = 10 F Konsentrasi air 2 gpm/ft 2 (Perrys ed.6, hal 12-15) Maka, luas permukaan teoritis tower, A : A = 264,6411 gpm 2 gpm ft 2 = 132,3206 ft 2 Power teoritis fan (untuk 100% standar performance) Power fan, P = 0,04 Hp ft 2 x luas tower = 0,04 Hp ft 2 x 132,3206 ft 2 = 5,2928 Hp P Power motor = (η = 85% (Peters, hal 21 fig ) η 5,2928 Hp = 0,85 = 6,2269 Hp 272

286 = 6 Hp Spesifikasi Cooling Tower Kode : CT-001 Tipe : Induced draft cooling tower Kapasitas : 264,6411 gpm Suhu air masuk : 40 C Suhu air keluar : 30 C Power motor : 6 Hp Jumlah : 1 buah Table 7.2 perhitungan spesifikasi alat pompa water treatmen Kode Kapasitas Ws Power Hp Bahan Jumlah Alat (gpm) ftlbf/lbm) Pompa Motor kontruksi (Buah) L , , Cast iron 2 L-003 2, , Cast iron 2 L , , Cast iron 2 L , , Cast iron 2 L , , Cast iron 2 L-007 2, , Cast iron 2 L-008 1, , Cast iron 2 Ket : P-02 : Pompa air dari reservoir ke clarifier P-03 : Pompa air dari bak air bersih ke kation exchanger, bak air pendingin, alat proses dan air sanitasi. P-4 : Pompa air kation exchanger ke anion exchanger. P-05 : Pompa air dari tangki air lunak ke tangki umpan boiler P-06 : Pompa air bak air pendingin ke alat proses air pendingin P-07 : Pompa air pendingin ke CT P-08 : Pompa air sanitasi ke proses yang membutuhkan air sanitasi pabrik. 7.3 Unit penyediaan listrik Untuk memenuhi kebutuhan listrik pada suatu pabrik, dapat diperoleh langsung dari PLN setempat atau menggunakan generator sendiri. Pabrik 273

287 perkhloroetilen beroperasi secara kontinyu, maka untuk mengantisipasi kemungkinan gangguan dari PLN, maka ditetapkan menggunakan generator sendiri. Perkiraan tenaga listrik disajikan dalam tabel berikut : A. Kebutuhan Listrik untuk unit proses Tabel 7.3 Kebutuhan tenaga listrik untuk unit proses. Nama alat Jumlah Daya, Hp Total, Hp Pompa ,25 1,25 Pompa ,25 1,25 Pompa ,25 1,25 Pompa ,25 1,25 Pompa ,25 1,25 Pompa ,25 1,25 Pompa ,25 1,25 Expander 1 1,25 1,25 TOTAL 10 Total kebutuhan listrik pada unit proses : = 10 Hp x 745,701 watt/1 Hp = 7.457,0100 watt = 7,4570 kw B. Kebutuhan tenaga listrik untuk unit utilitas Tabel 7.4 kebutuhan tenaga listrik untuk unit utilitas Nama alat Jumlah Daya, Hp Total, Hp Pompa Pompa Pompa Pompa Pompa Pompa Pompa Pompa Clarifire Cooling Tower Pompa BB 1 1,25 1,25 Boiler TOTAL 469,25 =

288 Total kebutuhan listrik pada unit utilitas : = 469 x 745,701 watt/1 Hp = ,1943 watt = 349,9202 kwatt Total kebutuhan listrik untuk pabrikasi : P pabrikasi = P proses + P utilitas = 7,4570 kwatt + 349,9202 kwatt = 357,3772 kwatt Jika faktor keamanan 20%, maka : P Pabrikasi = 1,2 x 357,3772 kwatt/hp = 297,8143 kwatt C. Kebutuhan listrik untuk alat control 20 P = ( ) x 357,3772 kwatt 100 = 71,4754 kwatt D. Kebutuhan tenaga listrik untuk unit penerangan Dari Perrys edisi 6 tabel diperoleh range 7-25% kebutuhan listrik pabrikasi untuk penerangan. Jika dipilih range 20%, maka : P penerangan = ( 20 ) x 357,3772 kwatt 100 = 71,4754 kwatt E. Kebutuhan listrik untuk bengkel, laboratorium, perkantoran, dan keperluan lain Keperluan lain untuk bengkel, dan lain-lain adalah 15% dari kebutuhan listrik pabrikasi, maka : 40 Pe = 100 x 357,3772 kwatt = 142,9509 kwatt 275

289 Total kebutuhan listrik keselurahan (P) : P = P pabrikasi + P control + P penerangan + Pe = 357, , , ,9509 = 643,2790 kwatt Kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan sebagai cadangan untuk memperlancar produksi bila terjadi gangguan pada PLN, digunakan sebuah generator AC dengan kapasitas, terpasang setiap gerator sebesar 150 kw. W = 150 Kw = 201,153 Hp 7.4 Unit Penyediaan Bahan Bakar Pada unit penyediaan bahan bakar ini digunakan untuk kebutuhan proses produksi dan untuk generator sebagai pengganti listrik : a. Power Generator Power motor untuk generator penggerakan mesin diesel sebesar 80%, maka : Power generator Spesifikasi generator : Tipe Power = (total kebetuhan listrik / power faktor) = 643,2790 0,8 : AC generator : 804 kwatt Power motor : 80% Phase 3 Jumlah : 1 buah = 804,0987 kwatt b. Kebutuhan Bahan Bakar generator Bahan bakar yang digunakan adalah diesel oil dengan heating value, Hv = Btu/lb dan density bahan bakar = 54,9384 lb/ft

290 Jumlah bahan bakar yang digunakan : ,9677 watt = (19525 Btu/lb x 0,293 watt jam/ Btu x 54,9384 lb/ft3 ) = 2,0467 ft 3 /jam = 57,9578 ltr/jam c. Tangki bahan bakar generator Kode : TG-01 Fungsi : Menampung bahan bakar generator selama 1 bulan Tipe : Silinder Horizontal Volume bahan bakar selama 1 bulan : V = 2,0467 ft 3 /jam x 720 jam = 1.473,6596 ft 3 Dirancang 85% dari volume tangki berisi bahan bakar : 1.473,6596 V = 0,85 x 2 = 866,8586 ft 3 Perbandingan panjang dan diameter tangki = L : 3 D Diameter tangki, D : Panjang, L : 4D = ( 3 π 1/3 ) 4 x 866,8586 = ( 3 x 31,4 = 7 ft L = 3 D Spefisikasi tangki bahan bakar : Tipe = 3 x 7 = 21 ft : Silinder Horizontal Kapasitas : 866,8586 ft 3 ) 1/3 277

291 Diameter Panjang Bahan kontruksi Jumlah : 7 ft : 21 ft : Carbon steel : 2 buah 278

292 LAMPIRAN E. ANALISIS EKONOMI Dasar Perhitungan : 1. Kapasitas Produksi Kapasitas produksi Satu tahun operasi Tahun pabrik beroperasi = = = ton/tahun 330 hari 2027 Asumsi Kurs Dollar = Rp ,-/US $ (Asumsi Kurs 2027) Luas pabrik = m 2 Harga tanah = Rp /m 2 2. Harga bahan baku dan produk Harga Gas Khlor (Cl 2 ) = Rp kg Harga Etilen Diklorida (C 2 H 4 Cl 2 ) = Rp kg Perkloroetilen = Rp kg Hidrogen Clorida = Rp /kg 3. Harga bahan baku utilitas Harga NaOH = Rp kg Harga NaCl = Rp kg Harga Solar = Rp liter Harga indeks tahun 2027 dicari dengan persamaan Least Square, dengan menggunakan data indeks dari tahun 2012 sampai Untuk tujuan tersebut digunakan data indeks sebagai berkut (Chemical Engineering Plant Cost Index CEPCI) : 279

293 Tabel 12.1 Indeks Harga No. Tahun Indeks , , , , , , , , , ,78 Dengan asumsi kenaikan indeks bersifat linear, maka dapat diturunkan persamaan least square dari data di atas sebagai berikut : Y = 4,96 x 9628,5 Nilai indeks tahun 2027 dapat dicari sebagai berikut : Y = 4,96 x 9628,5 = 4,96 x ,5 = 425,42 Maka index tahun 2027 adalah = 425,42 Dan index tahun 2014 adalah = 381,8 Harga pada tahun 2027 dapat dicari sebagai berikut : Ex = Ey (Aries, 1955 hal. 16) Dimana : Nx Ny Ex = Harga alat pada tahun 2027 Ey = Harga alat pada tahun 2014 Nx = Indeks tahun 2027 = 425,42 Ny = Indeks tahun 2014 = 381,8 280

294 Untuk jenis alat yang sama tetapi kapasitas berbeda, harga suatu alat dapat diperkirakan dengan menggunakan persamaan pendekatan sebagai berikut : Dimana : Ea Cb Eb = = = Harga alat dengan kapasitas diketahui Kapasitas alat b Harga alat dengan kapasitas dicari n = Eksponen = 0,6 Ca = Kapasitas alat a Menentukan Investasi Modal Total (TCI) A. Investasi Modal Tetap (FCI) Dari data pada Peters and Timmerhaus 5th ed, Ulrich dan berdasarkan kapasitas, power dan dimensi masing - masing alat serta perbandingan indeks didapat harga alat (Equipment Cost, EC) pada tahun 2027, sebagai berikut : 281

295 No Nama Alat Jumlah Ukuran Harga Satuan 2021 (US $) Harga Satuan 2027 (US $) Total Harga (US $) 1 Tangki Bahan ,2734 Baku Etilen 2 Dikhlorida gallon Tangki pencampur , C2H4Cl2 gallon Tangki bahan baku ,979 gas klor 1 gallon Tangki produk ,0992 c2cl4 8 gallon Tangki bahan ,0847 bakar 2 gallon Tangki produk ,793 HCl 3 gallon , Cooler-01 1 Btu/jam , Cooler Btu/jam , Cooler Btu/jam , Cooler Btu/jam , Cooler Btu/jam , Distilasi 1 lb/jam Absorber 1 74,7471 inc Knock Out Drum 1 16,282 ft/m Condensor ,1788 ft Condensor ,8448 ft Pompa ,75 inc Furnace 1 Btu/jam.ft Vaporizer 1 204,40836 ft Blower 1 31,2872 ft 3 /m Pompa ,75 inc Pompa ,75 inc Pompa ,75 inc Pompa ,75 inc Pompa ,75 inc , Reaktor 1 gallon TOTAL $ Dalam Rupiah Rp

296 Harga Alat Utilitas : No Nama Alat Jumlah Ukuran Harga satuan 2014 (US $) Total Harga 2027 (US $) Total Harga (US $) 1 Pompa Air 1 20 inc sungai Clarifire 1 36,9381 ft Sand filter ft T ,6666 Deminerilized 1 gallon Water Tangki kation ,1188 gpm Tangki anion ,1188 gpm Tangki umpan 1953, boiler 5 gallon TOTAL $ Dalam Rupiah Rp Harga Alat Utilitas dalam Negeri : Biaya investasi utilitas dari dalam negeri yang sudah termasuk biaya material dan instalasi adalah berupa alat alat yang terdiri dari bak air bersih dan bak air penampungan awal. Maka biaya utilitas negeri dapat dilihat : a. Bak Penampung awal menggunakan konstruksi beton bertulang : Bak penampungan air sungai = 1.066,9011 m 3 Biaya Bak = Rp / m 3 Total Biaya = Rp b. Bak air bersih menggunakan konstruksi beton bertulang : Bak air bersih = m 3 Biaya Bak = Rp / m 3 Total Biaya = Rp c. Bak air sanitasi menggunakan kontruksi beton bertulang : Bak air sanitasi = m 3 Biaya Bak = Rp /m 3 283

297 Total Biaya = Rp d. Bak air lunak menggunakan kontruksi beton bertulang : Bak air lunak = 7,3941 m 3 Biaya Bak = Rp / m 3 Total Biaya = Rp e. Bak air pendingin menggunakan kontruksi beton bertulang : Bak air pendingin = 1.165,1799 m 3 Biaya Bak = Rp / m 3 Total Biaya = Rp ,752 Maka Total biaya utilitas = Rp Jadi total biaya peralatan proses dan utilitas sebesar = Rp Total Purchased Equipment Cost (PEC) No Purchase Equipment Cost Biaya (US $) 1 Harga Alat FOB/Equipment Cost (EC) Biaya Pengangkutan Sampai Pelabuhan (15% EC) Asuransi Pengangkutan (2% EC) ,66 4 Provisi Bank (0,2-0,5% EC, Diambil 0,5% EC) ,20 5 EMKL (Ekspedisi Muatan Kapal Laut 1% EC) 81936,99 6 Pajak Bea Masuk Barang (20% EC) ,98 TOTAL $ Dalam Rupiah Rp Total Pysical Plant Cost (PPC) No Pysical Plant Cost (PPC) Biaya (US $) 1 PEC Instalasi (43% dari PEC) Piping (36% dari PEC)(Proses solid - fluid) Instrumentasi (13% dari PEC) Instalasi (8% dari PEC) Listrik (10%-15% dari PEC, diambil 15%) Bangunan (47% dari PEC) (Proses solid-fluid untuk new plant at new site)

298 8 Tanah dan perataan tanah Enviromental (6-25% dari PEC), diambil 25% TOTAL $ Dalam Rupiah Rp Total Biaya Langsung (Direct Plant Cost, DPC) No Direct Plant Cost Biaya (US $) 1 Physical Plant Cost (PPC) Engineering and Construction (20% dari PPC)(karena PPC>$5,000,000) TOTAL $ Dalam Rupiah Rp Total Biaya Fixed Invesment No Fixed Capital Invesment Biaya (US $) 1 Direct Plant Cost (DPC) Contractor's Fee (4%-10% dari DPC, diambil %) 3 Contingency (10%-30% dari DPC, diambil 30%) TOTAL $ Dalam Rupiah Rp Jadi modal tetap FCI sebesar Rp Data Bahan Baku Proses Modal dihitung selama 12 bulan = 330 hari Estimasi Harga Bahan Baku Bahan Kebutuhan Baku (kg/jam) Harga/kg (Rp) Harga Total Per Tahun (Rp) Gas Klor , Etilen dikhlorida 7.450, Total Rp

299 Estimasi Harga Bahan Utilitas Bahan Baku Kebutuhan Harga/kg Harga Total Per Tahun kg/jam (Rp) (Rp) Solar 57, NaOH 1, TOTAL Rp Total Biaya raw material selama 1 tahun = Rp Estimasi Harga Jual Produk Produk Jumlah Harga/kg (kg/jam) (Rp) Harga/tahun (Rp) Perkloroetilen Hidrogen Clorida 3.218, Total Rp ,02 Total Biaya Work Capitang Invesment No Working Capital (WC) Biaya 1 Raw Material Inventory ( 1 bulan) Rp ,83 2 In Process Inventory (5% dari Mc) Rp ,12 3 Product Inventory (1% MC) Rp ,02 4 Available Cash (1 bulan MC) Rp ,02 5 Extended Credit (1 bulan sales) Rp ,34 TOTAL Rp B. Plant Start Up Plant start up besarnya 5%-10% dari DPC, diambil 10% sehingga biaya yang dibutuhkan sebesar = Rp ,36 Dengan perhitungan diatas maka dapat diperkirakan investasi modal total (TCI) untuk membangun pabrik Perkloroetilen dari Etilen Diklorida dan Gas Khlor dengan kapasitas ton/tahun sebesar = Rp ,

300 Total Capital Invesment No Total Capital Investment Biaya 1 Fixed Capital Investment (FCI) Rp , Working Capital (WC) Rp , Plant Start up Rp ,36 TOTAL Rp ,7500 Estimasi Gaji Karyawan No Jabatan Jumlah Gaji/bulan (Rp) Jumlah (Rp) 1 Dewan Komisaris Direktur Utama Direktur Umum dan Administrasi Direktur Tekik dan Produksi Sekretaris Sopir khusus Direksi Kepala Bagian Ka. Sek Personalisa Ka. Sek Logistrik Ka. Sek administrasi Ka. Sek Keamanan ka. Sek Keuangan Ka. Sek Pengadaan barang Ka. Sek Pemasaran Ka. Sek Produksi Ka. Sek Quality Control Ka. Sek Laboratorium Ka. Sek Utilitas Ka. Sek Perawatan Ka. Sek Bengkel Ka. Sek K Staff sek. Produksi Staff sek. Utilitas staff sek. Quality Control Staff sek. Laboratorium Staff sek. Perawatan Staff sek. Bengkel Staff sek. Pemasaran

301 29 Staff sek. Pengadaan barang Staff sek. Keuangan staff sek. Keamanan Staff sek. Administrasi Staff sek. Logistik Staff sek. Personalia Staff sek. K Dokter Perawat Total Total Gaji Pegawai 1 Bulan = Rp Total Gaji Pegawai 1 Tahun = Rp Direct Manufacturing Cost No Direct Manufacturing Cost (DMC) Biaya 1 Bahan baku proses Rp ,19 2 Bahan baku utilitas Rp ,80 3 Laboratorium Rp ,00 4 Supervision (25% dari biaya tenaga kerja Rp ,00 untuk proses rumit) 5 Maintenance (8% - 10% dari FCI, diambil Rp ,51 10%) 6 Plant supplies (15% dari maintenance) Rp ,88 7 Royalities and patent (1% harga jual) Rp ,96 8 Utilitas Rp ,88 TOTAL Rp Indirect Manufacturing Cost No Indirect Manufacturing Cost (IMC) Biaya 1 Payroll overhead (15%-20% dari labor, Rp ,00 diambil 20%) 2 Packaging Produk (13% dari harga jual Rp ,48 produk) 3 Plant Overhead (50-100% labor, diambil Rp ,00 50%) 4 Laboratorium (10-20% dari labor, diambil 10%) Rp ,00 TOTAL Rp

302 Fixed Manufacturing Cost No Fixed Manufacturing Cost (FMC) Biaya 1 Depresiasi (8%-10% dari FCI, diambil 9%) Rp ,51 2 Property tax (2-4% dari FCI, diambil 3%) 3 Asuransi (1% dari FCI) Rp ,00 Rp ,25 TOTAL Rp Total Manufacturing Cost No Manufacturing Cost (MC) Biaya 1 Direct Manufacturing Cost Rp ,21 2 Indirect Manufacturing Cost Rp ,48 3 Fixed Manufacturing Cost Rp ,76 C. General Expense (GE) TOTAL Rp No General Expense (GE) Biaya 1 Administrasi (2%-3% dari harga jual produk, Rp ,88 diambil 3%) 2 Sales (3%-12% dari harga jual produk, Rp ,52 diambil 12%) 3 riset (2%-4% dari harga jual produk, diambil Rp ,92 2% untuk industri kimia 4 Finance (5% TCI) Rp ,94 TOTAL Rp Manufacturing Cost = Rp ,45 General Expense = Rp ,26 Total Biaya Produksi (TPC) = Rp ,71 D. Analisa Kelayakan Analisa ekonomi dilakukan dengan metode discounted cash flow, yaitu cash flow yaitu yang nilainya diproyeksikan pada masa sekarang, adapun anggapan yang diapakai sebagai berikut: 289

303 1. Modal a. Modal sendiri 70% = Rp b. Modal pinjaman 30% = Rp c. Pencarian modal pinjaman selama konstruksi dilakukan secara diskrit dengan cara sebagai berikut: a. Pada akhir tahun kedua masa konstruksi (tahun(-1)) dilakukan pembayaran sebesar 50% dari modal pinjaman. b. Pada akhir masa konstruksi (tahun(-0)) dibayarkan sisa modal pinjaman 2. Pengembalian pinjaman dalam waktu 10 tahun, sebesar = 48,56% pertahun 3. Umur pabrik diperkirakan sebesar 10 tahun dengan depresiasi 10% pertahun 4. Kapasitas produksi Tahun I = 85% Tahun II = 95% Tahun III = 100% 5. Pajak pendapatan Kurang dari Rp ,00 = 15% Rp ,00 Rp = 25% Lebih dari Rp = 35% Pajak pendapatan (pasal 17 UU PPh no.17, 2000) Perhitungan biaya total produksi pada kapasitas 80%, 95% dan 100% Biaya produksi tanpa depresiasi = Total Biaya Produksi Depresiasi = Rp ,20 Biaya Operasi Kapasitas 85%, 95% dan 100% No Kapasitas Biaya 1 85% Rp % Rp % Rp

304 Penyediaan Investasi Kebutuhan investasi dipenuhi dengan cara modal sendiri danmodal pinjaman dari bank, dengan ketentuan sebagai berikut: Modal sendiri sebesar (70%) = Rp Modal pinjaman bank (30%) = Rp Modal sendiri dipergunakan untuk penyediaan modal tetap (fixed capital investment) pada tahun pertama masa konstruksi (-2) dan sisanya untuk memenuhi kebutuhan modal kerja. Sedangkan untuk modal pinjaman di bank diperlukan untuk menambah kekurangan modal kerja (working capital). Masa Konstruksi Adapun total investasi pada akhir masa konstruksi adalah sebagai berikut : Modal Pinjaman Selama Masa Konstruksi % Modal Pinjaman Jumlah (Rp) Bunga 8,2% Jumlah Rp Rp Rp Rp Rp ,08 Rp Modal pinjaman pada akhir masa konstruksi Rp Untuk modal sendiri tidak akan terpengaruh karena modalnya habis pada tahun pertama, sedangkan untuk modal pinjaman dari bank akan terpengaruh, karena pembayaran pinjaman dilakukan setelah mulai berproduksi pada tahun pertama dan bunga bank tetap dihitung pada saat modal dicairkan. Masa Modal Pinjaman % Konstruksi Jumlah (Rp) inflasi 6% Jumlah Rp Rp Rp Total investasi pada akhir masa konstruksi Modal Sendiri Rp = Modal sendiri + Modal pinjaman = Rp

305 Keuntungan (Profit) Tahun ke- Kapasitas Proyeksi Rugi Laba Selama 10 Tahun Laba sebelum pajak (Rp) Pajak(Rp) Laba Setelah pajak)rp) 0 0% 1 85% Rp Rp Rp % Rp Rp Rp % Rp Rp Rp % Rp Rp Rp % Rp Rp Rp % Rp Rp Rp % Rp Rp Rp % Rp Rp Rp % Rp Rp Rp % Rp Rp Rp Rata - Rata Rp Rp Keterangan : Pajak sebesar 35% sesuai dengan pasal 17 UU PPh no.17, 2000 Rata-rata laba sebelum pajak = Rp Rata-rata laba sesudah pajak = Rp Harga penjualan = Rp Sehingga di dapatkan nilai nilai berikut : Percent Profit on Sales (POS) sebelum pajak : = Profit sebelum pajak x 100% = Hasil Penjualan Rp x 100% = 10,31% Rp Percent Profit on Sales (POS) setelah pajak : = Profit setelah pajak x 100% = Rp x 100% = 6,70% Hasil Penjualan Rp

306 Percent Return On Investement (ROI) Return on Investment adalah tingkat keuntungan yang dapat dihasilkan dari tingkat investasi yang dikeluarkan. Percent Return on Investment (ROI) = Profit X 100% Fixed Capital Investment Rp ROI sebelum pajak = 50,93% Rp ROI sesudah pajak = 33,11% Rp Rp Pay Out Time (POT) Pay Out Time adalah waktu pengembalian modal yang dihasilkan berdasarkan keuntungan yang dicapai. Perhitungan ini diperlukan untuk mengetahui berapa tahun investasi yang telah dilakukan akan kembali. FCI Pay Out Time (POT) = Depresiasi + Profit Rp POT sebelum pajak = 1,64 Tahun Rp ,51 + Rp Rp POT sesudah pajak = 2,32 Tahun Rp ,51 + Rp

307 E. Net Present Value (NPV) Nilai Sekarang Arus Kas pada tiap Tahun Produksi Suku Bunga Tahun Arus Kas (Df) Ke- 8,2% Nilai Sekarang 1 Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Rp Total Present Value/Nilai Sekarang Rp Nilai sekarang dari arus kas = Rp Investasi awal = Rp Net Present Value (NPV) = Rp Ratio = Total Present Value Modal awal = Rp = 1 Rp NPV pada suku bunga yang ditetapkan bernila positif, sehingga dari metode ini investasi yang dilakukan adalah layak dengan ratio 1 F. Interest Rate of Return (IRR) Interest rate of reurtn (IRR) berdasarkan discounted cash flow adalah suatu tingkat bunga tertentu dimana seluruh penerimaan akan tetap menutup seluruh jumlah pengeluaran modal. Cara yang dilakukan adalah dengan trial I, yaitu laju bunga sehingga memenuhi persamaan berikut : CF/(1+i) n 294

308 Keterangan : n CF = Tahun = Cash flow pada tahun ke n Discounted Cash flow untuk nilai I Trial nilai Tahu Arus kas (rp) Trial nilai i i n ke-n 53,00 Nilai sekarang (pv) % 1 Rp Rp ,6536 Rp Rp Rp ,4272 Rp Rp Rp ,2792 Rp Rp Rp ,1825 Rp Rp Rp ,1193 Rp Rp Rp ,0780 Rp Rp Rp ,0510 Rp Rp Rp ,0333 Rp Rp Rp ,0218 Rp Rp Rp ,0142 Rp Total PV. pada suku bunga 53,00 % Rp Nilai sekarang dari arus kas pada suku bunga = Rp Investasi awal = Rp Rp Ratio = Rp = 91,46% X 100% Dari hasil perhitungan diperoleh nilai i sebesar 53,00% /tahun. Harga i yang diperoleh lebih besar dari harga i untuk pinjaman modal pada bank. Hal ini menunjukkan bahwa pabrik layak untuk didirikan dengan kondisi tingkat bunga bank sebesar 8,2% /tahun. G. Break Event Point (BEP) Regulated Cost/semi variabel (Rc) Gaji Karyawan Rp Payroll Overhead Rp

309 Laboratorium Rp General Expense Rp Maintenance Rp Plant supplies Rp Plant overhead Rp Supervisi Rp Rc Rp Variable Cost (Vc) Bahan baku Rp Utilitas Rp Packaging and transport Rp Royalties and Patens Rp Vc Rp Fixed Cost (Fc) Depresiasi Rp Property tax Rp Asuransi Rp Fc Rp Total Penjualan Produk (Sc) Rp Regulated cost/semi variabel adalah biaya yang berubah tidak sebanding dengan perubahan jumlah produksi 2. Variable Cost adalah biaya yang terpengaruh jumlah produksi 3. Fixed Cost adalah biaya yang tidak terpengaruh jumlah produksi Break event point adalah titik yang menunjukkan pada tingkat berapa biaya dan penghasilan jumlahnya sama. Dengan BEP kita dapat menentukan tingkat berapa harag jual dan jumlah unit yang dijual secara minimum dan berapa serta unit penjualan yang 296

310 harus dicapai agar mendapatk keuntungan. Range nilai BEP masih diijinkan berkisar 40-60%. (Fc+(0,3xRc)) BEP = X 100% (S-Vc-(0,7 x Rc)) Diperoleh nilai Break Event Point (BEP) sebesar = 42,95% H. Shut Down Point (SDP) Shut Down Point adalah suatu titik atau saat penentuan aktivitas produksi dihentikan. Penyebabnya antara lain variable cost yang terlalu tinggi, atau karena keputusan manajemen akibat tidak ekonomisnya suatu aktivitas produksi (tidak menghasilkan keuntungan. (0,3 x Rc) SDP = X 100% (S-Vc-(0,7 x Rc)) = 29,19% Pabrik layak didirikan karena SDP memenuhi range 20% - 40%. 1E+13 9E+12 8E+12 7E+12 6E+12 5E+12 4E+12 3E+12 2E+12 1E % 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Biaya Tetap Pengeluaran total Penjualan total Biaya Variabel SVC Grafik BEP Pabrik Perkloroetilen dari Etilen Diklorida dan Gas Klor 297

311 298

Menunjukkan lagi

PRA RANCANGAN PABRIK PERKLOROETILEN DARI ETILEN DIKLORIDA DAN GAS KLOR KAPASITAS TON/TAHUN - PDF Free Download (2024)