bab ii deskripsi proses -...

19
Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer Dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloridee Kapasitas 150.000 Ton/ Tahun Bab II Deskripsi Proses 15 BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 2.1.1. Spesifikasi bahan baku 2.1.1.1. Ethylene Dichloride (EDC) a. Rumus Molekul : C2H4Cl2 b. Berat Molekul : 98,96 g/mol c. Wujud : Cair d. Kemurnian : 99,8% wt e. Tekanan Uap (20 o C) : 61 mmHg f. Impuritas : 0,2% wt g. Titik Lebur (1 atm) : -35,3 o C h. Titik Didih (1 atm) : 83,5 o C i. Titik Nyala : 13 o C j. Specific Gravity (20 o C) : 1,25 (www.asc.co.id) 2.1.2. Spesifikasi produk 2.1.2.1. Vinyl Chloride Monomer (VCM) a. Rumus Molekul : C2H3Cl b. Berat Molekul : 62,50 g/mol c. Titik Beku (1 atm) : -154 o C d. Titik Didih (1 atm) : -13 o C e. Titik Nyala : -78 o C f. Specific Gravity (25 o C) : 0,9106 g. Viskositas (20 o C) : 0,01072 cp h. Tekanan Uap (25 o C) : 2.980 mmHg i. Wujud : cair j. Kemurnian : 99,8% wt

Upload: phungnhan

Post on 19-Jul-2018

256 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

Page 1: BAB II DESKRIPSI PROSES - abstrak.ta.uns.ac.idabstrak.ta.uns.ac.id/wisuda/upload/I0512031_bab1.pdf · BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. ... Tinjauan Termodinamika 2.2.5.1. Panas Reaksi

Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer Dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloridee Kapasitas 150.000 Ton/ Tahun

Bab II Deskripsi Proses

15

BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.1.1. Spesifikasi bahan baku

2.1.1.1. Ethylene Dichloride (EDC)

a. Rumus Molekul : C2H4Cl2

b. Berat Molekul : 98,96 g/mol

c. Wujud : Cair

d. Kemurnian : 99,8% wt

e. Tekanan Uap (20oC) : 61 mmHg

f. Impuritas : 0,2% wt

g. Titik Lebur (1 atm) : -35,3oC

h. Titik Didih (1 atm) : 83,5oC

i. Titik Nyala : 13oC

j. Specific Gravity (20oC) : 1,25

(www.asc.co.id)

2.1.2. Spesifikasi produk

2.1.2.1. Vinyl Chloride Monomer (VCM)

a. Rumus Molekul : C2H3Cl

b. Berat Molekul : 62,50 g/mol

c. Titik Beku (1 atm) : -154oC

d. Titik Didih (1 atm) : -13oC

e. Titik Nyala : -78oC

f. Specific Gravity (25oC) : 0,9106

g. Viskositas (20oC) : 0,01072 cp

h. Tekanan Uap (25oC) : 2.980 mmHg

i. Wujud : cair

j. Kemurnian : 99,8% wt

Page 2: BAB II DESKRIPSI PROSES - abstrak.ta.uns.ac.idabstrak.ta.uns.ac.id/wisuda/upload/I0512031_bab1.pdf · BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. ... Tinjauan Termodinamika 2.2.5.1. Panas Reaksi

Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer Dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloridee Kapasitas 150.000 Ton/ Tahun

Bab II Deskripsi Proses

16

k. Impuritas : 0,2% wt

(www.asc.co.id)

2.2. Konsep Proses

2.2.1. Dasar Reaksi

Pembuatan Vinyl Chloride Monomer dengan bahan baku Ethylene

dichloride merupakan proses pirolisis/thermal cracking. Reaksinya adalah

sebagai berikut :

CH2ClCH2Cl(g) CH2=CHCl(g) + HCl(g)

Reaksi utama perekahan EDC, selain menghasilkan VCM juga

HCl sebagai hasil samping. Reaksi lanjutan yang menghasilkan fraksi

ringan dan fraksi berat seperti acethylene dapat dihindari dengan cara-cara

sebagai berikut :

Menjaga suhu pada range yang diijinkan (450-550oC) dengan

mengatur laju bahan bakar.

Pendinginan setelah keluar reaktor akan menghentikan reaksi

perekahan.

2.2.2. Fase Reaksi

Mekanisme reaksi pembentukan VCM dari EDC terjadi pada fase

gas.

2.2.3 Kondisi Reaksi

Cracking EDC untuk menghasilkan VCM dijalankan pada fase gas

non-katalitik dengan suhu antara 450 - 550 oC dan tekanan 3 – 30 bar.

Rasio konversi EDC tergantung dari suhu perekahan. Tingginya

suhu perekahan akan mengakibatkan tingginya rasio konversinya.

Konversi EDC menjadi VCM pada kondisi tersebut diatas adalah 45-55%.

2.2.4. Sifat Reaksi

Proses pembuatan Vinyl Chloride Monomer dengan cara

pirolisis EDC dilakukan dalam non-isothermal plug flow reactor yang

Page 3: BAB II DESKRIPSI PROSES - abstrak.ta.uns.ac.idabstrak.ta.uns.ac.id/wisuda/upload/I0512031_bab1.pdf · BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. ... Tinjauan Termodinamika 2.2.5.1. Panas Reaksi

Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer Dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloridee Kapasitas 150.000 Ton/ Tahun

Bab II Deskripsi Proses

17

terdapat di dalam furnace box. Reaksi ini merupakan reaksi homogen non-

katalitik fase gas.

2.2.5. Tinjauan Termodinamika

2.2.5.1. Panas Reaksi (∆Hr)

Panas reaksi (∆Hr) dapat digunakan untuk mengetahui apakah

reaksinya endotermis atau eksotermis. Berikut merupakan perhitungan

panas reaksi untuk reaksi:

CH2ClCH2Cl(g) CH2=CHCl(g) + HCl(g)

Tabel 2.1 Harga ∆Hof Masing-masing Komponen

Komponen ∆Hof (kJ/mol)

C2H4Cl2 -129,70

C2H3Cl 28,45

HCl -92,30

(Yaws,1999)

∆Hor298,15 = ∆Hof produk - ∆Hof reaktan

= ((28,45+(-92,30))- (-129,70)) kJ/mol

= 65,85 kJ/mol

Karena harga ∆Hor298,15 positif, maka reaksi bersifat endotermis.

2.2.5.2. Energi Bebas Gibbs (∆Go)

Tabel 2.2 Harga ∆Gof Masing-masing Komponen

Komponen ∆Gof (kJ/mol)

C2H4Cl2 -73,85

C2H3Cl 42,93

HCl -95,30

(Yaws,1999)

Maka,

∆Gor298,15 = ∆Gof produk - ∆Gof reaktan

= ((42,93+(-95,30))- (-73,85)) kJ/mol

= 21,48 kJ/mol

Page 4: BAB II DESKRIPSI PROSES - abstrak.ta.uns.ac.idabstrak.ta.uns.ac.id/wisuda/upload/I0512031_bab1.pdf · BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. ... Tinjauan Termodinamika 2.2.5.1. Panas Reaksi

Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer Dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloridee Kapasitas 150.000 Ton/ Tahun

Bab II Deskripsi Proses

18

ln K298,15 =−𝛥𝐺𝑜𝑓298,15

𝑅.𝑇

=−21480 J/mol

8,314J

mol.K .298,15 𝐾

= - 8,665

K298,15 = 1,7252.10-4

Pada suhu 480oC (753 K) nilai konstanta kesetimbangan dapat

dihitung dengan persamaan berikut :

ln𝐾

𝐾298,15=

−∆𝐻𝑂𝑟298,15

𝑅(

1

𝑇−

1

𝑇298,15)

lnK

1,7252. 10−4=

−65850 𝐽/𝑚𝑜𝑙

8,314𝐽

𝑚𝑜𝑙. 𝐾

(1

753−

1

298,15)

K753 = 1611,63

Karena reaksi fase gas-gas maka dicari nilai Kp :

Kp = (R.T)Δn. K753

= (8,314.753). 1611,63 = 1,0089.107

Nilai Kp >> 1, maka reaksi berlangsung searah yakni kearah kanan

(irreversible)

2.2.6. Tinjauan Kinetika

Reaksi pirolisis EDC merupakan reaksi order 1. Reaksinya mengikuti

reaksi berikut:

CH2ClCH2Cl(g) k CH2=CHCl(g) + HCl(g)

Reaksi dapat dituliskan sebagai berikut:

A k B + C

Persamaan kecepatan reaksinya dapat ditulis:

-rA = k.CA

Nilai konstanta kecepatan reaksi (k) pembentukan VCM mengikuti

persamaan umum kinetika menurut Arrhenius :

k = A.𝑒−𝐸𝑎

𝑅𝑇

Dimana :

k = konstanta kecepatan reaksi

Page 5: BAB II DESKRIPSI PROSES - abstrak.ta.uns.ac.idabstrak.ta.uns.ac.id/wisuda/upload/I0512031_bab1.pdf · BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. ... Tinjauan Termodinamika 2.2.5.1. Panas Reaksi

Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer Dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloridee Kapasitas 150.000 Ton/ Tahun

Bab II Deskripsi Proses

19

A = Faktor frekuensi tumbukan (s-1)

Ea = Energi Aktivasi (kal/mol)

T = suhu mutlak (K)

R = Tetapan Gas Ideal, (1,987 kal/mol.K)

Nilai konstanta kecepatan reaksi untuk proses ini adalah :

k1 = 1013.35.𝑒−222300

𝑅𝑇

(Ullman, 2001)

2.3. Diagram Alir Proses dan Deskripsi Proses

2.3.1. Diagram Alir Kualitatif

Diagram alir proses dapat dilihat pada Gambar 2.1

2.3.2. Diagram Alir Kuantitatif

Diagram alir kuantitatif ditunjukkan pada gambar 2.2

2.3.3. Process Flow Diagram

Process flow diagram ditunjukkan pada gambar 2.3

Page 6: BAB II DESKRIPSI PROSES - abstrak.ta.uns.ac.idabstrak.ta.uns.ac.id/wisuda/upload/I0512031_bab1.pdf · BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. ... Tinjauan Termodinamika 2.2.5.1. Panas Reaksi

Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer Dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloridee Kapasitas 150.000 Ton/ Tahun

Bab II Deskripsi Proses

20

Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif

Keterangan :

F = Furnace

PC = Partial Condenser

S = Separator

AB = Absorber

MD = Menara Distilasi

FPC

S

AB

MD

F1

C2H4Cl2

H2O

P = 1 atm

T = 35oC

F2

C2H4Cl2

H2O

P = 10 atm

T = 86,75oC

F10

C2H4Cl2

H2O

P = 4,83 atm

T = 145,39oC

F3

HCl

C2H3Cl

C2H4Cl2

H2O

P = 9,99 atm

T = 481,10oC

F3

HCl

C2H3Cl

C2H4Cl2

H2O

P = 9,99 atm

T = 122,91oC

HCl

C2H3Cl

C2H4Cl2

H2O

P = 9,99 atm

T = 122,91oC

F4

F4

HCl

C2H3Cl

C2H4Cl2

H2O

P = 6,2 atm

T = 106,86oC

F5

C2H4Cl2

H2O

P = 9,99 atm

T = 122,91oC

F5

C2H4Cl2

H2O

P = 5 atm

T = 122,59oC

F9

C2H4Cl2

H2O

P = 7,3 atm

T = 152,38oC

F6

H2O

P = 6,21 atm

T = 35oC

F8

HCl

H2O

P = 6,2 atm

T = 51,85oC

F7

HCl

C2H3Cl

C2H4Cl2

P = 6,2 atm

T = 43oC

Page 7: BAB II DESKRIPSI PROSES - abstrak.ta.uns.ac.idabstrak.ta.uns.ac.id/wisuda/upload/I0512031_bab1.pdf · BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. ... Tinjauan Termodinamika 2.2.5.1. Panas Reaksi

Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer Dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloridee Kapasitas 150.000 Ton/ Tahun

Bab II Deskripsi Proses

21

Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif

Keterangan :

F = Furnace

PC = Partial Condenser

S = Separator

AB = Absorber

MD = Menara Distilasi

FPC

S

AB

MD

F1

C2H4Cl2 : 29.945,27 kg/jam

H2O : 60,01 kg/jam

30.005,28 kg/jam

F3

HCl : 11.038,38 kg/jam

C2H3Cl : 18.901,34 kg/jam

C2H4Cl2 : 24.496,14 kg/jam

H2O : 109,09 kg/jam

54.544,96 kg/jam

F9

C2H4Cl2 : 0,61 kg/jam

H2O : 59,99 kg/jam

60,60 kg/jam

F10

C2H4Cl2 : 24.490,60 kg/jam

H2O : 49,08 kg/jam

24.539,68 kg/jam

C2H4Cl2 : 54.435,87 kg/jam

H2O : 109,09 kg/jam

54.544,96 kg/jam

F2

F3

HCl : 11.038,38 kg/jam

C2H3Cl : 18.901,34 kg/jam

C2H4Cl2 : 24.496,14 kg/jam

H2O : 109,09 kg/jam

54.544,96 kg/jam

F7

HCl : 33,12 kg/jam

C2H3Cl : 18.901,34 kg/jam

C2H4Cl2 : 4,93 kg/jam

18.939,39 kg/jam

HCl : 11.038,38 kg/jam

C2H3Cl : 18.901,34 kg/jam

C2H4Cl2 : 4,93 kg/jam

H2O : 0,02 kg/jam

29.944,68 kg/jam

F4

F4

HCl : 11.038,38 kg/jam

C2H3Cl : 18.901,34 kg/jam

C2H4Cl2 : 4,93 kg/jam

H2O : 0,02 kg/jam

29.944,68 kg/jam

C2H4Cl2 : 24.491,21 kg/jam

H2O : 109,07 kg/jam

24.600,28 kg/jam

F5

F5

C2H4Cl2 : 24.491,21 kg/jam

H2O : 109,07 kg/jam

24.600,28 kg/jam

F8

HCl : 11.005,27 kg/jam

H2O : 22.341,56 kg/jam

33.346,83 kg/jam

H2O : 22.341,54 kg/jam

22.341,54 kg/jam

F6

Page 8: BAB II DESKRIPSI PROSES - abstrak.ta.uns.ac.idabstrak.ta.uns.ac.id/wisuda/upload/I0512031_bab1.pdf · BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. ... Tinjauan Termodinamika 2.2.5.1. Panas Reaksi

Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer Dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloridee Kapasitas 150.000 Ton/ Tahun

Bab II Deskripsi Proses

23

2.3.4. Deskripsi Proses

Secara keseluruhan reaksi perekahan EDC menjadi VCM dapat

dibagi menjadi tiga tahap, yaitu :

1. Tahap penyiapan bahan baku

2. Tahap pembentukan Vinyl Chloride Monomer

3. Tahap separasi dan pemurnian

2.3.4.1 Tahap Penyiapan Bahan Baku

Bahan baku Ethylene dicloride disimpan dalam fase cair pada

tangki penyimpanan (T-01) yang dirancang dengan kapasitas

penyimpanan 30 hari produksi. Bahan baku Ethylene dichloride disimpan

pada P = 1 atm dan suhu 35 oC.

Ethylene dichloride dicampur dengan arus recycle dari hasil atas

menara destilasi (MD) kemudian dialirkan ke dalam reaktor (F) secara

kontinyu.

2.3.4.2 Tahap Pembentukan Vinyl Chloride Monomer

Proses pembentukan Vinyl Choride Monomer merupakan reaksi

endotermis yang berlangsung pada fase gas dalam sebuah reaktor plug

flow yang dimulai pada suhu reaksi 450oC dan tekanan 10 atm sampai

suhu tertentu sehingga diperoleh konversi reaksi yang diinginkan yaitu

sebesar 55%. Karena suhu saat proses pirolisis Ethylene dicloride

menjadi Vinyl Choride Monomer pada suhu tinggi, maka dipilih reaktor

jenis furnace. Pada proses ini dihasilkan produk samping berupa asam

klorida (HCl).

Reaksi yang terjadi adalah :

)()(32

303,550450

)(242 gg

barC

gHClClHCClHC

o

2.3.4.3 Tahap Separasi dan Pemurnian

Produk keluar reaktor terdiri dari campuran EDC, VCM, dan HCl

dalam fase gas. Arus keluar reaktor ini dilewatkan ke dalam partial

condenser (PC) untuk didinginkan secara mendadak agar tidak terjadi

Page 9: BAB II DESKRIPSI PROSES - abstrak.ta.uns.ac.idabstrak.ta.uns.ac.id/wisuda/upload/I0512031_bab1.pdf · BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. ... Tinjauan Termodinamika 2.2.5.1. Panas Reaksi

Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer Dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloridee Kapasitas 150.000 Ton/ Tahun

Bab II Deskripsi Proses

24

reaksi lanjutan, dimana produk keluaranreaktor didinginkan dengan

pendingin downtherm A.

Hasil atas kondensor parsial dilewatkan ke dalam menara absorber

(AB) untuk menyerap gas HCl yang diumpankan dari dasar menara.

Sebagai penyerap, digunakan air yang diumpankan dari atas menara.

Hasil absorber berupa HCl dialirkan ke dalam tangki penyimpanan (T-

02). Hasil atas absorber yang mengandung VCM, EDC, dan sedikit HCl

kemudian ditampung di dalam tangki penyimpanan produk (T-03). Hasil

bawah kondenser parsial yang mengandung EDC dan air diumpankan ke

dalam MD untuk menghilangkan kandungan airnya. Hasil atas MD

berupa EDC dan sedikit air diumpankan ke arus umpan sebagai recycle

menuju reaktor, dan arus bawah MD yang berupa air dan sedikit EDC

dialirkan ke bak penyimpanan (BU-04).

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas

Kemurnian produk : Vinyl Chloride Monomer (99,8%)

Kapasitas perancangan : 150.000 ton/tahun

Waktu operasi selama 1 tahun : 330 hari

Waktu operasi selama 1 hari : 24 jam

2.4.1 Neraca Massa

Diagram alir neraca massa sistem tabel

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan : kg

Tabel 2.3 Neraca Massa Reaktor (F)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Arus 2 Arus 3

EDC 54.435,87 24.496,14

VCM 18.901,34

HCl 11.038,38

H2O 109,08 109,08

SUBTOTAL 54.544,96 54.544,96

Page 10: BAB II DESKRIPSI PROSES - abstrak.ta.uns.ac.idabstrak.ta.uns.ac.id/wisuda/upload/I0512031_bab1.pdf · BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. ... Tinjauan Termodinamika 2.2.5.1. Panas Reaksi

Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer Dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloridee Kapasitas 150.000 Ton/ Tahun

Bab II Deskripsi Proses

25

TOTAL 54.544,96 54.544,96

Tabel 2.4 Neraca Massa Partial Condenser (PC)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Arus 3 Arus 4 Arus 5

EDC 24.496,14 4,93 24.491,21

VCM 18.901,34 18.901,34

HCl 11.038,38 11.038,38

H2O 109,08 0,01 109,07

SUBTOTAL 54.544,96 29.944,68 24.600,28

TOTAL 54.544,96 54.544,96

Tabel 2.5 Neraca Massa Absorber (AB)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Arus 4 Arus 6 Arus 7 Arus 8

EDC 4,93 4,93

VCM 18.901,34 18.901,34

HCl 11.038,38 33,11 11.005,27

H2O 0,01 22.341,54 22.341,56

SUBTOTAL 29.944,68 22.341,54 18.939,39 33.346,83

TOTAL 52.286,22 52.286,22

Tabel 2.6 Neraca Massa Menara Distilasi (MD)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Arus 5 Arus 9 Arus 10

EDC 24.491,21 0,60 24.490,60

VCM

HCl

H2O 109,07 59,99 49,07

SUBTOTAL 24.600,28 60,60 24.539,68

Page 11: BAB II DESKRIPSI PROSES - abstrak.ta.uns.ac.idabstrak.ta.uns.ac.id/wisuda/upload/I0512031_bab1.pdf · BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. ... Tinjauan Termodinamika 2.2.5.1. Panas Reaksi

Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer Dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloridee Kapasitas 150.000 Ton/ Tahun

Bab II Deskripsi Proses

26

TOTAL 24.600,28 24.600,28

Tabel 2.7 Neraca Massa Total

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Arus 1 Arus 6 Arus 7 Arus 8 Arus 9

EDC 29.945,27 4,93 0,60

VCM 18.901,34

HCl 33,11 11.005,27

H2O 60.01 22.341,54 22.341,56 59,99

SUBTOTAL 30.005,28 22.341,54 18.939,39 33.346,83 60,60

TOTAL 52.346,82 52.346,82

2.4.2 Neraca Panas

Diagram alir neraca panas system table

Basis perhitungan : 1 jam

Satuan : kJ

Tabel 2.8 Neraca Panas Tee

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Arus 1 Arus 10 Arus 2

EDC 391.669,50 4.142.074,56 4.532.954,35

VCM

HCl

H2O 2.515,31 24.842,50 28.147,53

SUBTOTAL 394.184,81 4.166.917,07 4.561.101,88

TOTAL 4.561.101,88 4.561.101,88

Tabel 2.9 Neraca Panas Reaktor

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Arus 2 Pemanas Reaksi Arus 3

EDC 4.532.954,35 11.891.390,88

Page 12: BAB II DESKRIPSI PROSES - abstrak.ta.uns.ac.idabstrak.ta.uns.ac.id/wisuda/upload/I0512031_bab1.pdf · BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. ... Tinjauan Termodinamika 2.2.5.1. Panas Reaksi

Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer Dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloridee Kapasitas 150.000 Ton/ Tahun

Bab II Deskripsi Proses

27

VCM 19.914.457,56 10.351.290,43

HCl 4.068.398,58

H2O 28.147,53 98.395,78

SUBTOTAL 29.944,68 41.762.831,36 19.914.457,56 26.409.475,68

TOTAL 46.323.933,25 46.323.933,25

Tabel 2.10 Neraca Panas Kondenser Parsial

Komponen

Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Arus 3 Beban

Kondenser

Arus 4 Arus 5

EDC 11.891.390,88 416,89 3.312.740,53

VCM 10.351.290,43 1.774.126,36

HCl 4.068.398,58 862.170,53

H2O 98.395,78 2,92 44.734,85

SUBTOTAL 26.409.475,68 20.415.228,81 2.636.716,71 3.357.475,38

TOTAL 26.409.420,91 26.409.420,91

Tabel 2.11 Neraca Panas Ekspander

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Arus 4 in Arus 4 out Panas Hilang

EDC 416,89 344,56

VCM 1.774.126,36 1.463.451,71

HCl 862.170,53 720.614,13

H2O 2,92 2.43

SUBTOTAL 2.636.716,71 60,60 452.304,04

TOTAL 2.636.716,71 2.636.716,71

Page 13: BAB II DESKRIPSI PROSES - abstrak.ta.uns.ac.idabstrak.ta.uns.ac.id/wisuda/upload/I0512031_bab1.pdf · BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. ... Tinjauan Termodinamika 2.2.5.1. Panas Reaksi

Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer Dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloridee Kapasitas 150.000 Ton/ Tahun

Bab II Deskripsi Proses

28

Tabel 2.12 Neraca Panas Absorber

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Arus 4 Pelarutan Arus 6 Arus 7 Arus 8 Penyerapan

EDC 416,89 72,07 0,60

VCM 1.774.126,36 303.898,33

HCl 862.170,53 474.,97 1.103.823,09

H2O 2,92 936.434,37 2.510.260,79 111.880,88

SUBTOTAL 2.636.716,71 909.562,89 936.434,37 304.445,37 3.614.083,88 111.880,88

TOTAL 4.030.410,12 4.030.410,12

Tabel 2.13 Neraca Panas Throtling Valve

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Arus 5 in Arus 5 out Panas Hilang

EDC 3.298.903,73 3.287.402,20

VCM

HCl

H2O 44.558,01 44.410,94

SUBTOTAL 3.343.461,75 3.331.813,15 11.648,59

TOTAL 3.343.461,75 3.343.461,75

Tabel 2.14 Neraca Panas Menara Distilasi

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Arus 5 Qr Arus 9 Arus 10 Qc

EDC 3.287.401,64

109,05 4.142.074,56

VCM

HCl

H2O 44.410,93 32.181,48 24.842,50

SUBTOTAL 3.331.812,57 34.154.932,27 32.290,53 4.166.917,07 33.287.537,25

TOTAL 37.486.744,85 37.486.744,85

Page 14: BAB II DESKRIPSI PROSES - abstrak.ta.uns.ac.idabstrak.ta.uns.ac.id/wisuda/upload/I0512031_bab1.pdf · BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. ... Tinjauan Termodinamika 2.2.5.1. Panas Reaksi

Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer Dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloridee Kapasitas 150.000 Ton/ Tahun

Bab II Deskripsi Proses

29

Tabel 2.15 Neraca Panas Total

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Arus 1 Arus 6 Q Pemanas Qr Arus 8 Arus 9 Arus 7 Qc Q PC Q hilang

EDC 391.669,50 109,05 72,07

VCM 303.898,33

HCl 1.103.823,09 474.,97

H2O 2.515,31 936.434,37 2.510.260,79 32.181,48

SUBTOTAL 394.184,81 936.434,37 41.762.831,36 34.154.932,27 3.614.083,88 32.290,53 304.445,37 33.287.537,25 39.546.073,21 463.952,62

TOTAL 77.248.382,81 77.248.382,81

Page 15: BAB II DESKRIPSI PROSES - abstrak.ta.uns.ac.idabstrak.ta.uns.ac.id/wisuda/upload/I0512031_bab1.pdf · BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. ... Tinjauan Termodinamika 2.2.5.1. Panas Reaksi

Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer Dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloridee Kapasitas 150.000 Ton/ Tahun

Bab II Deskripsi Proses

30

2.5 Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses

2.5.1 Tata Letak Peralatan Proses

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out

peralatan proses pada pabrik vinyl chloride monomer, antara lain

(Vilbrant, 1959):

1. Aliran bahan baku dan produk

Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan

keuntungan ekonomi yang besar serta menunjang kelancaran dan

keamanan produksi.

2. Aliran udara

Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu

diperhatikan kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari

terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat sehingga

mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang dapat mengancam

keselamatan pekerja.

3. Cahaya

Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-

tempat proses yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya

penerangan tambahan.

4. Lalu lintas manusia

Dalam perancangan lay out pabrik perlu diperhatikan agar pekerja

dapat mencapai seluruh alat proses dangan cepat dan mudah. Hal

ini bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat

segera diperbaiki.

5. Pertimbangan ekonomi

Dalam menempatkan alat-alat proses diusahakan dapat menekan

biaya operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi

pabrik.

6. Jarak antar alat proses

Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan operasi

tinggi sebaiknya dipisahkan dengan alat proses lainnya, sehingga

Page 16: BAB II DESKRIPSI PROSES - abstrak.ta.uns.ac.idabstrak.ta.uns.ac.id/wisuda/upload/I0512031_bab1.pdf · BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. ... Tinjauan Termodinamika 2.2.5.1. Panas Reaksi

Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer Dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloridee Kapasitas 150.000 Ton/ Tahun

Bab II Deskripsi Proses

31

U

FT-01 PC S

MD

T-02

T-03 A T-03 B T-03 C

AB

C

RBBU-04

U

apabila terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut maka

kerusakan dapat diminimalkan.

Keterangan :

T-01 : Tangki penyimpanan ethylene dichloride

T-02 : Tangki penyimpanan HCl

T-03 A/B/C : Tangki penyimpanan vinyl chloride monomer

BU-04 : Bak penampungan limbah bottom MD

F : Reaktor Furnace

PC : Kondenser Parsial

S : Separator

AB : Absorber

MD : Menara distilasi

C-02 : Kondenser MD

RB : Reboiler MD

Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan Proses

Skala 1:200

Page 17: BAB II DESKRIPSI PROSES - abstrak.ta.uns.ac.idabstrak.ta.uns.ac.id/wisuda/upload/I0512031_bab1.pdf · BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. ... Tinjauan Termodinamika 2.2.5.1. Panas Reaksi

Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer Dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloridee Kapasitas 150.000 Ton/ Tahun

Bab II Deskripsi Proses

32

2.5.2 Tata Letak Pabrik

Tata letak pabrik adalah pengaturan atau penyusunan peralatan

proses dan fasilitas pabrik lainnya, sedemikian rupa sehingga pabrik dapat

berfungsi dengan efektif, efisien dan aman. Tata letak pabrik yang baik

bertujuan agar :

Mempermudah arus masuk dan keluar area pabrik

Proses pengolahan bahan baku menjadi produk lebih efisien

Mempermudah penanggulangan bahaya yang mungkin terjadi

seperti kebakaran, ledakan dll.

Mencegah terjadinya polusi.

Memudahkan pemasangan, pemeliharaan, dan perbaikan.

Menekan biaya produksi serendah mungkin dengan hasil yang

maksimum.

Untuk mencapai hasil yang optimal, maka hal-hal yang perlu

dipertimbangkan dalam menentukan tata letak pabrik adalah (Vilbrant,

1959):

1. Pabrik vinyl chloride monomer ini .merupakan pabrik baru (bukan

pengembangan), sehingga penentuan lay out tidak dibatasi oleh

bangunan yang ada.

2. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di

masa depan.

3. Sistem kontruksi yang direncanakan adalah outdoor untuk

menekan biaya bangunan dan gedung, dan juga karena iklim

Indonesia memungkinkan konstruksi secara outdoor.

4. Letak masing-masing alat produksi sedemikian rupa sehingga

memberikan kelancaran dan keamanan bagi tenaga kerja. Selain

itu, penempatan alat-alat produksi diatur secara berurutan sesuai

dengan urutan proses kerja masing-masing berdasarkan

pertimbangan teknik, sehingga diapat diperoleh efisiensi teknis

dan ekonomis.

Page 18: BAB II DESKRIPSI PROSES - abstrak.ta.uns.ac.idabstrak.ta.uns.ac.id/wisuda/upload/I0512031_bab1.pdf · BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. ... Tinjauan Termodinamika 2.2.5.1. Panas Reaksi

Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer Dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloridee Kapasitas 150.000 Ton/ Tahun

Bab II Deskripsi Proses

33

5. Alat-alat yang berisiko tinggi harus diberi jarak yang cukup

sehingga aman dan mudah mengadakan penyelamatan jika terjadi

kecelakaan, kebakaran dan sebagainya.

6. Jalan-jalan dalam pabrik harus cukup lebar dan memperhatikan

faktor keselamatan manusia, sehingga lalu lintas dalam pabrik

dapat berjalan dengan baik. Perlu dipertimbangkan juga adanya

jalan pintas jika terjadi keadaan darurat.

7. Letak kantor dan gudang mudah dijangkau dari jalan utama

Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberapa bagian utama,

yaitu (Vilbrant, 1959):

a. Daerah perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol

Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur

kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat

pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan

diproses serta produk yang dijual

b. Daerah proses

Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses

berlangsung.

c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk.

Merupakan daerah untuk tangki bahan baku dan produk.

d. Daerah gudang, bengkel dan garasi.

Merupakan daerah untuk menampung bahan-bahan yang

diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan

proses.

e. Daerah utilitas

Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung

proses berlangsung dipusatkan.

Page 19: BAB II DESKRIPSI PROSES - abstrak.ta.uns.ac.idabstrak.ta.uns.ac.id/wisuda/upload/I0512031_bab1.pdf · BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. ... Tinjauan Termodinamika 2.2.5.1. Panas Reaksi

Prarancangan Pabrik Vinyl Chloride Monomer Dengan Proses Pirolisis Ethylene Dichloridee Kapasitas 150.000 Ton/ Tahun

Bab II Deskripsi Proses

34

U

Keterangan :

1. Pos keamanan 7. Gudang 13. Unit proses

2. Garasi 8. Control room 14. Masjid

3. Parkir karyawan 9. Laboratorium 15. Pembangkit listrik

4. Kantin 10. Klinik 16. Area perluasan

5. Kantor 11. Pemadam

6. Bengkel 12. Unit Utilitas

Gambar 2.4 Tata Letak Pabrik

Skala 1:1300

13

16

16

2

4

10

11

3

1

12

15

5

1

14

8

9

6

7

5