11

Perancangan dan Perancangan dan PengembanganPengembanganProses KimiaProses Kimia

22

Teaching Engineering is Teaching Engineering is Theaching DesignTheaching Design

Perancangan Pabrik : Kompilasi dari Perancangan Pabrik : Kompilasi dari SemuaSemua

Mata Kuliah dalam Teknik KimiaMata Kuliah dalam Teknik KimiaTeknik Reaksi KimiaTeknik Reaksi KimiaOperasi Teknik KimiaOperasi Teknik KimiaThermodinamika Teknik KimiaThermodinamika Teknik KimiaAzas Teknik KimiaAzas Teknik Kimiadlldll

33

Tujuan Perancangan PabrikTujuan Perancangan Pabrik

Modifikasi dan PenambahanModifikasi dan PenambahanPerancangan Kapasitas Produksi Perancangan Kapasitas Produksi

Yang baru dengan Proses LamaYang baru dengan Proses LamaPerancangan Proses baru Perancangan Proses baru

berdasarkan hasil Penelitianberdasarkan hasil Penelitian

44

Faktor yang Perlu Faktor yang Perlu diperhatikan diperhatikan

1.1. Faktor EksternalFaktor Eksternal Peraturan Pemerintah / DaerahPeraturan Pemerintah / Daerah IklimIklim Lingkungan (energi, air, fasilitas Lingkungan (energi, air, fasilitas

lain)lain) KeamananKeamanan Hukum yang BerlakuHukum yang Berlaku Budaya Masyarakat Budaya Masyarakat

55

2. Faktor Internal2. Faktor InternalTeknologi ProsesTeknologi ProsesBahan BakuBahan BakuKondisi OperasiKondisi OperasiManajerialManajerialTenaga KerjaTenaga KerjaLimbah yang dihasilkanLimbah yang dihasilkan

66

Konstruksi Pabrik KimiaKonstruksi Pabrik Kimia

77

Pengembangan ProsesPengembangan Proses

Tahap2 kegiatan pengembangan pabrik kimia dengan proses baru menurut AICHE :

Penelitian Proses (Process Research) Pengembangan Proses (Process Development) Teknik Proses (Process Engineering) Analisis Ekonomi (Economic Analysis) Teknik Proyek (Project Engineering) Teknik Konstruksi (Construction Engineering) Teknik Operasi (Operational Engineering) Teknik Penelitian Pasar (Market Research

Engineering)

88

Penelitian LabPenelitian Lab

99

Plant ConstructionPlant Construction

1010

MarketMarket

1111

Perancangan Proses Kimia : Tahap SintesisPerancangan Proses Kimia : Tahap Sintesis

Aktivitas :Aktivitas : Memilih langkah-langkah pengolahan yang mungkin.Memilih langkah-langkah pengolahan yang mungkin.

reaksi, pemisahan, pencampuran, pemanasan, pendinginan, reaksi, pemisahan, pencampuran, pemanasan, pendinginan, pengubahan tekanan, penggilingan, aglomerasi, dll. pengubahan tekanan, penggilingan, aglomerasi, dll.

Menghubungkan langkah-langkah pengolahan Menghubungkan langkah-langkah pengolahan menjadi suatu diagram alir proses.menjadi suatu diagram alir proses.

1212

Perancangan proses kimia : Tahap simulasiPerancangan proses kimia : Tahap simulasi

Analisis via model matematik utk memeriksa/meng-Analisis via model matematik utk memeriksa/meng-evaluasi apakah struktur/konfigurasi proses memang evaluasi apakah struktur/konfigurasi proses memang memiliki unjuk kerja (memiliki unjuk kerja (performanceperformance) yang baik : dapat ) yang baik : dapat menghasilkan produk yang diinginkan secara ekono-menghasilkan produk yang diinginkan secara ekono-mik, efisien, fleksibel, dan aman bagi personel pabrik mik, efisien, fleksibel, dan aman bagi personel pabrik maupun lingkungan.maupun lingkungan.

1313

Perancangan proses kimia : Tahap optimasiPerancangan proses kimia : Tahap optimasi

Dilakukan sesudah unjuk kerja konfigurasi awal Dilakukan sesudah unjuk kerja konfigurasi awal proses dievaluasi.proses dievaluasi.

Dua tipe : optimasi parameter dan optimasi struktur.Dua tipe : optimasi parameter dan optimasi struktur. Optimasi parameterOptimasi parameter : via pengubahan kondisi : via pengubahan kondisi

operasi unti-unit di dalam proses.operasi unti-unit di dalam proses. Optimasi strukturOptimasi struktur : via pengubahan penyusunan- : via pengubahan penyusunan-

ulang struktur/konfigurasi proses.ulang struktur/konfigurasi proses.

Optimasi adalah upaya abadi para insinyur !.Optimasi adalah upaya abadi para insinyur !.

1414

Contoh-contoh pembuka wawasanContoh-contoh pembuka wawasan

Andaikan suatu produk harus dibuat via reaksi kimia.Andaikan suatu produk harus dibuat via reaksi kimia. Yang lazim ditemui : konversi tak bisa sempurna dan Yang lazim ditemui : konversi tak bisa sempurna dan

ada produk samping/ikutan.ada produk samping/ikutan. Perlu sistem pemisahan untuk mendapatkan produk Perlu sistem pemisahan untuk mendapatkan produk

dengan kemurnian sesuai syarat dan mengelola dengan kemurnian sesuai syarat dan mengelola produk samping/ikutan maupun sisa reaktan/umpan.produk samping/ikutan maupun sisa reaktan/umpan.

1515

Satu konfigurasi/struktur dasar yang mungkinSatu konfigurasi/struktur dasar yang mungkin

Semua kebutuhan energetik masih dianggap dipasok oleh utilitas !.Semua kebutuhan energetik masih dianggap dipasok oleh utilitas !.

1616

Sesudah integrasi (pemerpaduan) kalor :Sesudah integrasi (pemerpaduan) kalor :konfigurasi lengkap dengan jaringan penukar kalorkonfigurasi lengkap dengan jaringan penukar kalor

Ini hanya salah satu yang mungkin !.Ini hanya salah satu yang mungkin !.

1717

Kemungkinan lain :Kemungkinan lain :

1818

Eksplorasi tipe, kondisi operasi dan kapasitas reaktor dapat Eksplorasi tipe, kondisi operasi dan kapasitas reaktor dapat mengubah keseluruhan kondisi prosesmengubah keseluruhan kondisi proses

Laju alir dan komposisi produk reaktor maupun hasil-Laju alir dan komposisi produk reaktor maupun hasil-hasil reaksi samping bisa berubah.hasil reaksi samping bisa berubah.

Tugas pemisahan pun bisa menjadi lain sama sekali !.Tugas pemisahan pun bisa menjadi lain sama sekali !.

1919

Konfigurasi dasar prosesnya mungkin seperti ini :Konfigurasi dasar prosesnya mungkin seperti ini :

2020

Sesudah integrasi kalor (Sesudah integrasi kalor (heat integrationheat integration) konfigurasinya ) konfigurasinya bisa menjadi seperti ini :bisa menjadi seperti ini :

2121

atau seperti ini :atau seperti ini :

2222

Hirarki perancangan proses :Hirarki perancangan proses :Model Bawang BombayModel Bawang Bombay

Jika produk harus dibuat via Jika produk harus dibuat via reaksi kimia, pemilihan dan reaksi kimia, pemilihan dan perancangan reaktor dilakukan perancangan reaktor dilakukan paling pertama.paling pertama.

Hasil perancangan reaktor akan Hasil perancangan reaktor akan mendikte/menentukan kebu-mendikte/menentukan kebu-tuhan pemisahan dan daur-tuhan pemisahan dan daur-ulang.ulang.

Sesudah itu digarap peran-Sesudah itu digarap peran-cangan jaringan penukar kalor.cangan jaringan penukar kalor.

Pemilihan dan perancangan Pemilihan dan perancangan utilitas datang paling akhir !.utilitas datang paling akhir !.

2323

Pendekatan pada perancangan prosesPendekatan pada perancangan proses Ada 2 (dua) pendekatan :Ada 2 (dua) pendekatan :

Membangun suatu struktur yang tak dapat direduksi.Membangun suatu struktur yang tak dapat direduksi. Mencipta dan mengoptimalkan suatu struktur Mencipta dan mengoptimalkan suatu struktur

(super) yang selanjutnya dapat direduksi.(super) yang selanjutnya dapat direduksi. Pendekatan via pembangunan struktur yang tak dapat Pendekatan via pembangunan struktur yang tak dapat

direduksi :direduksi : mengikuti logika/model bawang Bombay.mengikuti logika/model bawang Bombay. perancang mengendalikan perkembangan rancangan.perancang mengendalikan perkembangan rancangan. perbedaan keputusan yang diambil pada tiap tahap perbedaan keputusan yang diambil pada tiap tahap

perancangan akan menghasilkan rancangan yang perancangan akan menghasilkan rancangan yang berbeda (berbagai opsi harus dievaluasi !).berbeda (berbagai opsi harus dievaluasi !).

rancangan paling unggul belum tentu didapatkan.rancangan paling unggul belum tentu didapatkan.

2424

Pendekatan mencipta dan mengoptimalkan struktur Pendekatan mencipta dan mengoptimalkan struktur (super) yang dapat direduksi :(super) yang dapat direduksi : pertama-tama mencipta suatu struktur super/hiper;pertama-tama mencipta suatu struktur super/hiper;

mencakup aneka ragam kemungkinan & kemewahan.mencakup aneka ragam kemungkinan & kemewahan.

kemudian disusun variabel-variabel dan persamaan kemudian disusun variabel-variabel dan persamaan rancangan tiap unitnya;rancangan tiap unitnya;variabel intejer mewakili aktif-tidaknya unit/hubungan.variabel intejer mewakili aktif-tidaknya unit/hubungan.

selanjutnya digarap optimasi parameter & struktur.selanjutnya digarap optimasi parameter & struktur. struktur optimal tak akan didapat jika struktur super struktur optimal tak akan didapat jika struktur super

tak memendam/mencakupnya !.tak memendam/mencakupnya !. perancang terasing dari pengambilan keputusan perancang terasing dari pengambilan keputusan (semua keputusan diambil oleh komputer !).(semua keputusan diambil oleh komputer !). ruwet dan kurang edulatif bagi perancang pemula !.ruwet dan kurang edulatif bagi perancang pemula !.

2525

Contoh struktur super/hiper :Contoh struktur super/hiper :

Struktur amat mewah :Struktur amat mewah : pemurnian pra- maupun pasca-reaksi, reaktor pemurnian pra- maupun pasca-reaksi, reaktor adiabatik maupun isotermal, aneka mode pemisahan (absorpsi, distilasi, adiabatik maupun isotermal, aneka mode pemisahan (absorpsi, distilasi, penguapan sekejap maupun dengan membran, kompresor bertebaran).penguapan sekejap maupun dengan membran, kompresor bertebaran).

Struktur super Struktur super proses pembu-proses pembu-atan benzen da-atan benzen da-ri toluen via re-ri toluen via re-aksi hidrodeal-aksi hidrodeal-kilasi :kilasi :

CC66HH55CHCH33 + H + H22

C C66HH66 + CH + CH44. .

2626

Optimasi (dengan komputer) menghasilkan struktur optimal yang tak Optimasi (dengan komputer) menghasilkan struktur optimal yang tak lagi mengandung aneka keberlimpahan seperti dalam struktur super :lagi mengandung aneka keberlimpahan seperti dalam struktur super :

2727

-----ooo----------ooo-----

Pendekatan via pembangunan struktur yang Pendekatan via pembangunan struktur yang tak dapat direduksi (via model/logika bawang tak dapat direduksi (via model/logika bawang Bombay) akan dipilih dalam kuliah ini.Bombay) akan dipilih dalam kuliah ini.

Cocok bagi pemula dan dapat digunakan Cocok bagi pemula dan dapat digunakan sebagai sarana untuk membangun kemampuan sebagai sarana untuk membangun kemampuan yang kian mumpuni serta wawasan yang lebih yang kian mumpuni serta wawasan yang lebih luas dan arif. luas dan arif.