tugas akhir prarancangan pabrik n-butil akrilat dari asam akrilat dan
TRANSCRIPT
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK N-BUTIL AKRILAT
DARI ASAM AKRILAT DAN N-BUTANOL
KAPASITAS 60.000 TON/TAHUN
Oleh :
1. Achmad Nasikhin A. NIM : I0500008
2. Marjito NIM : I0598036
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
2006
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
23
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK N-BUTIL AKRILAT
DARI SIKLOHEKSANOL DAN ASAM NITRAT
KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN
Disusun Oleh :
Achmad Nasikhin A. NIM. I 0500008
Marjito
NIM. I0598036
Disetujui
Dosen Pembimbing
Ir. Nunik Sri Wahjuni, MSi NIP. 132 258 054
Dipertahankan di depan tim penguji :
1. Ir. H. Rusdiansjah 1.________________ NIP. 131 571 615 2. Fadilah, S.T, M.T 2.________________ NIP. 132 258 062
Mengetahui
a.n. Dekan FT UNS Disahkan
Pembantu Dekan I, Ketua Jurusan Teknik Kimia,
Ir. Paryanto, M.S. Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si. NIP. 131 569 244 NIP. 131 569 187
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
24
MOTTO
“Kemudian, apabila engkau telah membulatkan tekad, maka bertawakallah kepada Allah. Sungguh, Allah mencintai orang yang
bertawakal.“
(QS. At-Taubah : 40)
“Ya Tuhan kami, terimalah (amal) dari kami. Sungguh, engkaulah yang Maha Mendengar, Maha mengetahui.“
(QS. Al Insyirah : 5-6)
“Manusia yang paling baik adalah yang paling berguna bagi
manusia yang lainnya.” (Al Hadits)
“Bertanggungjawablah atas segala yang telah kamu lakukan saat hidup, karena kelak dirimu sendirilah yang akan dimintakan
pertanggungjawaban.”
PERSEMBAHAN
Kepada Allah SWT, Rabb Semesta Alam. Semoga apa yang telah kami kerjakan ini tercatat sebagai
amal yang shalih dan turut memberatkan timbangan amal kami di akhirat kelak.
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
25
UCAPAN TERIMA KASIHKU KEPADA
· Allah SWT atas segala kenikmatan, kekuatan, karunia, dan hidayah-Nya hingga selama 6 tahun ini bisa meniti hari-hari di Solo.
· Almarhum Ibu (ma’, semoga semua amal kebaikanku dapat bermanfaat untukmu), bapakku dan ibuku, saudara saudariku (mbak nur, mas muslih, didik, juwanti, rita, sudin, elin, arif), keponakanku (riska, yana, dan hafsah).
· Doel, mitra yang baik hati dan tidak sombong dan teman-teman yang secara khusus membantu terselesaikannya TA ini (Langgeng, Iwan, Deni, Sheira, Panggih, Aan, Bisri) Allah pasti akan membalas kebaikanmu padaku. Temen-teman yang membantu memberikan inspirasi sebelum pendadaran (langgeng, panggih, sugeng 01, nasikhin, aqom, sheira)
· Pak Pardi dan Bu mamik yang lebih dari sekedar Pak dan Ibu kost, anik (semoga anakmu jadi anak yang sholeh/sholehah, dan andi, Teman-teman di kost Abu Hurairah, ayo kita pesta bujang lagi, Pak Mraji, Pak Ir. Sugiatno, MT, segenap warga Pucangsawit RW02, tidak lupa adik-adik TPA semoga kamu semua menjadi anak-anak sholeh dan sholehah diberikan hidayah dan kekuatan sehingga dapat melewati ujian kehidupan.
· Dosen–dosen Teknik Kimia, Pak Bregas terimakasih atas nasehat-nasehatnya, Bu Sperisa terimakasih atas bimbingannya,Panguji TAku, Staf-staf Pengajaran. Laboran (mas rahmat, mbak ana, mbak ima, dan mbak deni (laboran baru)
· Teman-teman di TPA AL MUHAJIRIN, FORMALIM, HMTK. Bersama kalian semua, kuliah jadi jauh lebih bermakna.
· Segenap teman-teman angkatan 2000 (Apris, Arin, Yoyok, Nanda, Normen, Doel, Nasikhin, Anatri, Andi, Annais, Ari, Atun, BTJ, Sheira, Febri, Hendrik, Heni, Isak, Jaka, Iik, Lilik, Lukas, Aqom, Priscil, Molgi’, Mumu, Nida, Pambayun, Panggih, Puti, Sigit, Naldi, Sis, Nining, Tux, Yoto, Yulia) dan angkatan 1998-2005
· Semua pihak yang selama ini pernah saya kenal, bagaimanapun Anda telah turut memberi warna selama 6 tahun ini
TSB
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
26
DARI RAHMAN, TERIMA KASIH KEPADA :
· Ayah ku atas semangat, dorongan dan uasaha kerasnya sehingga Insya Allah kuliah ku sebentar lagi selesai. Almarhum Ibu, semoga aku menjadi amal jariyah bagimu. mBak ku terimakasih untuk semuannya, mas Murod, keponakan ku Ridwan, bermain dengan mu membuat pusing TA sedikit terobati.
· Keluarga besar mBah Mulyodihardjo, keluarga besar Ibu ku atas motivasinya.
· Pak Be, Aba Hirr, Pak Kucing, TSB, akhirnya garis finish telah terlihat !!!!!!!!!!
· Langgeng, Mirwan, Panggih, Ceria, Pambayun, atas bantuan konsultasi dan diskusinya. Bisri, A’an, Deni (juru ketik yang handal).
· Semua “boloh Yoo” (Apris, Nanda, Arin, Langgeng, Anatri, Anna is, Nasikhin, Ari, Atun, BTJ, Heni, Febri, Prisil, Normen, mas Toming, Ceria, Hendrik, Isa, Jaka, Naldi, Iik, Lilik, Lukas, Aqom, Molgi’, Mumu, Sigit, Nida, Pambayun, Panggih, Puti, TSB, Sis, Nining, Tux’s, Yoto, Yulia) berusaha sampai akhir.
· Saudara seperjuangan di FORMALIM (ayo koordinasi lagi), HMTK, AL ABROR Group, atas semua pelajaran yang tidak akan didapat di bangku kelas.
· Dosen – dosen Teknik Kimia, Bu Sperisa terimakasih atas bimbingannya, Pak Bregas terimakasih atas nasehat - nasehatnya, Panguji TA ku, Staf - staf Pengajaran spesial Bu Pur, mBak Ana atas kunci Lab.nya untuk lembur penelitian (mas Wardi juga), mas Rahmat, mBak Ima.
· Mas – mas dan mBak – mBak ’98 dan ’99, teman–teman angkatan ’01 – ’04 atas semua kenangan.
· Semua pihak yang selama ini telah banyak membantu, karena barang siapa tidak berterima kasih pada manusia, maka hakikatnya ia tidak bersyukur pada ALLAH.
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
27
KATA PENGANTAR
Tulus syukur kami haturkan ke hadirat Allah SWT mengiringi
terselesaikannya Tugas Akhir Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat dari Asam
Akrilat dan N-Butanol Kapasitas 60.000 ton/tahun, yang berarti segera berakhir
pula studi kami di Teknik Kimia UNS. Atas pertolongan dan kemurahan-Nya
sajalah, tugas akhir ini dapat terselesaikan.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk memperoleh gelar akademik
Sarjana Teknik selama menempuh studi di Jurusan Teknik Kimia UNS. Pada
kesempatan ini, kami ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ibu Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si sebagai Ketua Jurusan Teknik Kimia
UNS.
2. Ibu Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si, atas bimbingan dan arahan selama
mengerjakan tugas akhir ini.
3. Segenap pihak yang membantu terselesaikannya tugas akhir ini yang tidak
mungkn disebutkan satu persatu.
Tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Untuk itu, kritik dan saran
yang bersifat konstruktif sangat kami harapkan untuk kesempurnaan tugas akhir
ini.
Surakarta, 7 Oktober 2006
Penulis
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
28
DAFTAR ISI
Halaman Judul.................................................................................................... i
Lembar Pengesahan ........................................................................................... ii
Motto dan Persembahan..................................................................................... iii
Kata Pengantar ................................................................................................... vi
Daftar Isi ............................................................................................................ vii
Daftar Tabel ....................................................................................................... xi
Daftar Gambar....................................................................................................xiii
Intisari ................................................................................................................ iv
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ........................................... 1
1.2. Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik ................................ 4
1.3. Lokasi Pabrik ......................................................................... 8
1.4. Tinjauan Pustaka .................................................................. 11
1.4.1. Tinjauan Proses ........................................................ 11
1.4.2. Kegunaan Produk ..................................................... 14
1.4.3. Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk ..........
15
BAB II DESKRIPSI PROSES
2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk .................................... 22
2.1.1. Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku ............................ 22
2.1.2. Sifat Fisis dan Kimia Produk ..................................... 23
2.1.3. Sifat Fisis dan Kimia Bahan Pembantu .................... 24
2.2. Konsep Proses ...................................................................... 25
2.2.1. Dasar Reaksi ........................................................... 25
2.2.2. Mekanisme Reaksi ................................................... 26
2.2.3. Tinjauan Kinetika ...................................................... 27
2.2.4. Tinjauan Thermodinamika ....................................... 27
2.3 Diagram Alir Proses ............................................................. 33
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
29
2.3.1. Diagram Alir Proses ................................................ 33
2.3.2. Langkah Proses .......................................................... 33
2.4 Diagram Alir Neraca Massa dan Neraca Panas ................... 36
2.4.1. Neraca Massa Total.................................................... 36
2.4.2. Neraca Massa Komponen .......................................... 38
2.4.3. Neraca Panas .............................................................. 41
2.5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan ............................................ 49
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES
3.1. Tangki Penyimpanan N-Butanol............................................ 54
3.2. Tangki Penyimpanan Asam Akrilat .. ................................... 55
3.3. Tangki Penyimpanan Asam Sulfat ........................................ 56
3.4 Tangki Penyimpanan MEHQ ................................................ 57
3.5. Tangki Penyimpanan N-Butil Akrilat ................................... 58
3.6. Reaktor 01 ............................................................................ 59
3.7. Reaktor 02 ............................................................................ 60
3.8. Dekanter ................................................................................. 61
3.9. Menara Distilasi ..................................................................... 62
3.10. Accumulator 01...................................................................... 63
3.11. Condensor 01 ......................................................................... 64
3.12. Reboiler 01............................................................................. 65
3.13. Heat Exchanger 1 ................................................................... 66
3.14. Heat Exchanger 2 ................................................................... 67
3.15. Heat Exchanger 3 ................................................................... 69
3.17. Pompa 01................................................................................ 70
3.18. Pompa 02................................................................................ 71
3.19. Pompa 03................................................................................ 72
3.20. Pompa 04................................................................................ 72
3.21. Pompa 05................................................................................ 73
3.22. Pompa 06................................................................................ 73
3.23. Pompa 07................................................................................ 74
3.24. Pompa 08................................................................................ 75
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
30
3.25. Pompa 09................................................................................ 76
3.26. Pompa 10 .............................................................................. 76
3.27. Ejector 01 ............................................................................. 77
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM
4.1. Unit Pendukung Proses .......................................................... 79
4.1.1 Unit Pengadaan Air .................................................. 80
4.1.1.1 Air Pendingin ................................................. 82
4.1.1.2 Air Umpan Boiler .......................................... 84
4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi................. 86
4.1.1.4 Air Pemadam Kebakaran ............................... 87
4.1.2. Unit Pengadaan Steam ............................................. 87
4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan .................................. 88
4.1.4 Unit Pengolahan Limbah ........................................... 89
4.1.5 Unit Pengadaan Listrik ............................................. 90
4.1.6 Unit Pengadaan Bahan Bakar ................................... 91
4.2. Laboratorium.......................................................................... 92
4.2.1. Laboratorium Fisik dan Analitik................................ 92
4.2.2. Laboratorium Penelitian dan Pengembangan .......... 94
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN
5.1 Bentuk Perusahaan ............................................................... 95
5.2 Struktur Organisasi .............................................................. 96
5.3. Tugas dan Wewenang .......................................................... 98
5.3.1. Pemegang Saham .................................................... 98
5.3.2. Dewan Komisaris .................................................... 98
5.3.3. Dewan Direksi .......................................................... 99
5.3.4. Staf Ahli ..................................................................... 100
5.3.5. Penelitian dan Pengembangan (Litbang) ................... 100
5.3.6. Kepala Bagian .......................................................... 101
5.3.7 Kepala Seksi............................................................... 105
5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan ......................................... 107
5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ...................................... 110
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
31
5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ............ 110
5.6.1. Penggolongan Jabatan ............................................. 110
5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji ...................................... 111
5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan .......................................... 114
BAB VI ANALISIS EKONOMI
6.1 Penaksiran Harga Peralatan ................................................ 116
6.2 Penentuan Total Capital Investment (TCI) .......................... 118
6.2.1. Modal Tetap / Fixed Capital (FC) ............................. 119
6.2.2. Modal Kerja / Working Capital (WC) ..................... 120
6.3 Biaya Produksi Total (TPC) ................................................. 120
6.3.1. Manufacturing Cost (MC) ....................................... 120
6.3.1.1. Direct Manufacturing Cost (DMC) ............. 120
6.3.1.2. Indirect Manufacturing Cost (IMC) ........... 121
6.3.1.3. Fixed Manufacturing Cost (FMC) ............. 121
6.3.2. General Expense (GE) ............................................. 122
6.4 Keuntungan (Profit) ............................................................. 122
6.5. Analisis Kelayakan .............................................................. 123
Daftar Pustaka .................................................................................................... xv
Lampiran
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
32
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Impor N-Butil Akrilat Di Indonesia tahun 2000-2005
Tabel 1.2 Data Industri yang membutuhkan N-Butil Akrilat di dunia
Tabel 1.3 Data Kapasitas Produksi Pabrik N-Butil Akrilat
Tabel 2.1 Data Entalpi Pembentukan pada Suhu 298 K
Tabel 2.2 Data Energi Bebas Gibbs pada Suhu 298 K
Tabel 2.3 Neraca Massa Keseluruhan
Tabel 2.4 Neraca Massa pada Reaktor 01 (R-01)
Tabel 2.5 Neraca Massa pada Reaktor 02 (R-02)
Tabel 2.6 Neraca Massa pada Dekanter 01 (D-01)
Tabel 2.7 Neraca Massa pada Menara Distilasi 01 (MD-01)
Tabel 2.8 Neraca Panas pada Reaktor 01 (R-01)
Tabel 2.9 Neraca Panas pada Reaktor 02 (R-02)
Tabel 2.10 Neraca Panas pada Dekanter 01 (D-01)
Tabel 2.11 Neraca Panas pada Menara Distilasi 01 (MD-01)
Tabel 2.12 Neraca Panas Keseluruhan
Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift
Tabel 6.1 Indeks Harga Alat
Tabel 6.2 Modal Tetap
Tabel 6.3 Modal Kerja
Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost
Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost
Tabel 6.6 Fixed manufacturing cost
Tabel 6.7 General Expense
Tabel 6.8 Analisis Kelayakan
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
33
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Grafik Impor N-Butil Akrilat Indonesia Tahun 2000-2005
Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif
Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif
Gambar 2.3 Diagram Alir Proses
Gambar 2.4 Tata Letak Pabrik N-Butil Akrilat
Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan Proses Pabrik N-Butil Akrilat
Gambar 4.1 Skema Penyediaan Air
Gambar 4.2 Skema Pengolahan Limbah
Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik N-Butil Akrilat
Gambar 6.1 Analisis Kelayakan
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
34
INTISARI
Achmad Nasikhin A, Marjito 2006, Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat dari Asam Akrilat dan n-butanol Kapasitas 60.000 ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. N-Butil Akrilat dibuat dengan cara mereaksikan Asam Akrilat dan n-butanol dengan larutan katalis Asam sulfat pada suhu 80 oC dan tekanan 1 atm di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk. Perbandingan mol asam akrilat dengan n-butanol yang digunakan adalah 1 : 5. Konversi reaksi pembentukan n-butil akrilat dari asam akrilat adalah sebesar 90 % Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis, sehingga untuk mempertahankan suhu reaktor digunakan pendingin. Pendingin yang digunakan adalah model koil dengan media pendingin berupa air. N-Butil Akrilat kemudian dipisahkan dari sisa-sisa bahan baku dan katalis meggunakan dekanter dan Menara Distilasi. N-Butil Akrilat kemudian disimpan dalam tangki penyimpanan. Pabrik N-Butil Akrilat ini dirancang dengan kapasitas 60.000 ton/tahun. Bahan baku yang dibutuhkan adalah Asam akrilat 98% sebanyak 36.141,269 ton/tahun, n-butanol 99% sebanyak 38.252,547 ton/tahun, katalis asam sulfat sebanyak 11.515,69 ton/tahun dan bahan inhibitor MEHQ sebanyak 80,361 ton/tahun. Produk yang dihasilkan berupa N-Butil Akrilat 99,5 % sebanyak 60.000 ton/tahun. Lokasi pabrik direncanakan di Cilegon, Banten dan dibangun di atas tanah dengan luas 30.000 m2. Pemilihan lokasi tersebut didasari pertimbangan penyediaan bahan baku, pemasaran, transportasi, tenaga kerja, dan ketersediaan sarana pendukung yang lain. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari dan 330 hari per tahun dengan asumsi waktu shut down satu bulan. Unit pendukung proses pabrik meliputi unit penyedia air, steam, udara tekan, tenaga listrik, bahan bakar dan unit pengolahan limbah. Kebutuhan air sebanyak 46,5 m3/hari diperoleh dengan cara mengolah air sungai Cidanau, steam sebesar 417,161 kg/hari, listrik sebesar 313,0567 kW dan kebutuhan bahan bakar (solar) sebanyak 52869,089 L/hari. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku dan produk.
Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff, dengan pertimbangan kemudahan dalam mendapatkan modal, pengelolaan, dan prospek pengembangan yang lebih menguntungkan. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 145 orang. Pabrik direncanakan mulai dibangun tahun 2012 dan bisa beroperasi pada awal tahun 2012. Modal tetap pabrik sebesar Rp. 324.661.798.850 sedangkan modal kerjanya sebesar Rp1.608.387.920.867, dan biaya produksi total per tahun adalah sebesar Rp. 6.269.621.293.236. Evaluasi ekonomi menunjukkan bahwa Keuntungan sebelum pajak Rp. 618.378.706.764, sesudah pajak Rp. 494.702.965.411. Percent Return on Investment (ROI) sebelum pajak 190,47 %, setelah pajak 152,37 %. Pay Out Time (POT) sebelum pajak 0,5 tahun, setelah pajak 0,62 tahun. Break Event Point (BEP) 40,58 %, Shut Down Point (SDP) 36,80 % dan Discounted Cash Flow (DCF) 16,65 %.
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
35
Dari hasil evaluasi ekonomi tersebut, pabrik N-Butil Akrilat dari Asam Akrilat dan n-butanol kapasitas 60.000 ton/tahun dinilai layak untuk didirikan karena telah memenuhi standar persyaratan pendirian suatu pabrik.
DAFTAR PUSTAKA
Aries,R.S. and Newton, R.D, 1955, Chemical Engineering Cost Estimation, McGraw Hill International Book Company, New York.
Agra, S.W., 1992, Perpindahan Panas Konduksi dan Radiasi, PAU-Ilmu Teknik
UGM, Yogyakarta. Badger, W.L. and Banchero, J.T. 1955. Introduction to Chemical Engineering.
McGraw Hill Book Company, Tokyo. Branan, C.R., 1994, Rules of Thumb for Chemical Engineering, Gulf Publishing
Company, Texas. Brown, G.G. 1978. Unit Operation. 3rd edtion. McGraw Hill International Book
Company. Tokyo. Brownell, L.E. and Young, E.H, 1959, Process Equipment Design. 1st edtion,
Wiley Eastern Limited, New York. Chopey, N.P., 1994, Handbook of Chemical Engineering Calculation, 2nd edition,
McGraw Hill International Book Company, New York. Coulson, J. M. and Richardson, J.F., 1989, An Introduction to Chemical
Engineering, Pergamon Press, Oxford. Geankoplis, C.J.and J.F. Richardson, 1983, Transport Process and Unit
Operation, Allyn and Bacon Inc., Massachusetts. Kern, D.Q., 1965, Process Heat Transfer, McGraw Hill International Book
Company, New York. Kirk, R.E. & Othmer, D. F. 1978. Encyclopedia of Chemical Technology. Vol 1,
3rd edition. A Wiley Interscience Publisher Inc., New York. Ludwig, E.E 1964, Design for Chemical and Petrochemical Plants, Volume II.
Gulf Publishing Inc., Texas.
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
36
McAdams, W.H., 1954, Heat Transmission, McGraw-Hill Kogakusha Company Ltd., Tokyo.
McCabe, W.I and Smith, J.C. 1987. Unit Operation of Chemical Engineering. 4th
edition. McGraw Hill Book Company. Singapore. McKetta, J.J and Cunningham, D.F. 1983, Encyclopedia of Chemical Processing
and Design. Vol 1, Marcel Pekker Inc, New York. Perry, R.H. and Green, D.W. 1984. Perry’s Chemical Engineer’s Handbook 6th
edition. McGraw Hill Book Company, Singapore. Perry, R.H. and Green, D.W., 1999, Perry’s Chemical Engineer’s Handbook 7th
edition, McGraw Hill Book Company, Singapore. Rase, Howard F, 1977, Chemical Reactor Design for Process Plant 3th edtion,
John Willey and Sons Inc., Canada. Sherwood and Reid. 1981. Property of Gas and Liquids 3ed edtion. McGraw Hill
International Book Company, Tokyo. Smith, J.M and Van Ness, H.C., 1975, Introduction to Chemical Engineering
Thermodynamics 3th edition. McGraw Hill International Book Co., New York.
Timmerhauss, K.D. and Peters, M.S. 2003, Plant Design and Economics for
Chemical Engineering 5th edtion, McGraw Hill International Book Company, New York.
Treyball, R.E. 1985, Mass Transfer Operation 3rd edition, McGraw Hill
International Book Company, New York. Yaws, C.L., 1999, Chemical Properties Handbook, McGraw Hill Company, New
York. Wallas, S.M. 1988. Chemical Process Equipment (Selection and Design) 3th
edition, Butterworths, United States of America. www.the-innovation-group.com
www.pupukkujang.com
INTISARI
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
37
Achmad Nasikhin A, Marjito 2006, Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat dari Asam Akrilat dan n-butanol Kapasitas 60.000
ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Pabrik N-Butil Akrilat ini dirancang dengan kapasitas 60.000 ton/tahun. Bahan baku yang dibutuhkan adalah Asam akrilat 98%
sebanyak 36.141,269 ton/tahun, n-butanol 99% sebanyak 38.252,547 ton/tahun, katalis asam sulfat sebanyak 11.515,69 ton/tahun dan bahan
inhibitor MEHQ sebanyak 80,361 ton/tahun. Produk yang dihasilkan berupa N-Butil Akrilat 99,5 % sebanyak 60.000 ton/tahun.
Lokasi pabrik direncanakan di Cilegon, Banten dan dibangun di atas tanah dengan luas 30.000 m2. Pemilihan lokasi tersebut
didasari pertimbangan penyediaan bahan baku, pemasaran, transportasi, tenaga kerja, dan ketersediaan sarana pendukung yang lain. Pabrik
beroperasi selama 24 jam per hari dan 330 hari per tahun dengan asumsi waktu shut down satu bulan.
N-Butil Akrilat dibuat dengan cara mereaksikan Asam Akrilat dan n-butanol dengan larutan katalis Asam sulfat pada suhu 80 oC dan tekanan 1 atm di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk. Perbandingan mol asam akrilat dengan n-butanol yang digunakan adalah
1 : 5. Konversi reaksi pembentukan n-butil akrilat dari asam akrilat adalah sebesar 90 % Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis, sehingga
untuk mempertahankan suhu reaktor digunakan pendingin. Pendingin yang digunakan adalah model koil dengan media pendingin berupa air.
N-Butil Akrilat kemudian dipisahkan dari sisa-sisa bahan baku dan katalis meggunakan dekanter dan Menara Distilasi. N-Butil Akrilat
kemudian disimpan dalam tangki penyimpanan.
Unit pendukung proses pabrik meliputi unit penyedia air, steam, udara tekan, tenaga listrik, bahan bakar dan unit pengolahan
limbah. Kebutuhan air sebanyak 46,5 m3
/hari diperoleh dengan cara mengolah air sungai Cidanau, steam sebesar 417,161 kg/hari, listrik
sebesar 313,0567 kW dan kebutuhan bahan bakar (solar) sebanyak 52869,089 L/hari. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol
mutu bahan baku dan produk.
Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff, dengan pertimbangan
kemudahan dalam mendapatkan modal, pengelolaan, dan prospek pengembangan yang lebih menguntungkan. Sistem kerja karyawan
berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 145 orang.
Pabrik direncanakan mulai dibangun tahun 2008 dan bisa beroperasi pada awal tahun 2010. Modal tetap pabrik sebesar Rp.
324.661.798.850 sedangkan modal kerjanya sebesar Rp1.608.387.920.867, dan biaya produksi total per tahun adalah sebesar Rp.
6.269.621.293.236. Evaluasi ekonomi menunjukkan bahwa keuntungan sebelum pajak Rp. 618.378.706.764 dan sesudah pajak Rp.
494.702.965.411. Percent Return on Investment (ROI) sebelum pajak 190,47 % dan setelah pajak 152,37 %. Pay Out Time (POT) sebelum
pajak 0,5 tahun dan setelah pajak 0,62 tahun. Break Event Point (BEP) 40,58 %, Shut Down Point (SDP) 36,80 % dan Discounted Cash
Flow (DCF) 16,65 %.
Dari hasil evaluasi ekonomi tersebut, pabrik N-Butil Akrilat dari Asam Akrilat dan n-butanol kapasitas 60.000 ton/tahun dinilai
layak untuk didirikan karena telah memenuhi standar persyaratan pendirian suatu pabrik.
KATA PENGANTAR
Tulus syukur kami haturkan ke hadirat Allah SWT mengiringi terselesaikannya Tugas Akhir Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat dari
Asam Akrilat dan N-Butanol Kapasitas 60.000 ton/tahun, yang berarti segera berakhir pula studi kami di Teknik Kimia UNS. Atas pertolongan dan
kemurahan-Nya sajalah, tugas akhir ini dapat terselesaikan.
Tugas akhir ini merupakan syarat untuk memperoleh gelar akademik Sarjana Teknik selama menempuh studi di Jurusan Teknik Kimia
UNS. Pada kesempatan ini, kami ingin mengucapkan terima kasih kepada :
4. Ibu Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si sebagai Ketua Jurusan Teknik Kimia UNS.
5. Ibu Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si, atas bimbingan dan arahan selama mengerjakan tugas akhir ini.
6. Bapak Adrian Nur, ST., MT. dan Bapak YC. Danarto, ST., MT. Selaku tim penguji tugas akhir.
7. Segenap pihak yang membantu terselesaikannya tugas akhir ini yang tidak mungkn disebutkan satu persatu.
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
38
Tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Untuk itu, kritik dan saran yang bersifat konstruktif sangat kami harapkan untuk
kesempurnaan tugas akhir ini.
Surakarta, 7 Oktober 2006
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman Judul ...................................................................................................................................................................................................... i
Lembar Pengesahan .............................................................................................................................................................................................. ii
Motto dan Persembahan ........................................................................................................................................................................................ iii
Kata Pengantar ...................................................................................................................................................................................................... vi
Daftar Isi ............................................................................................................................................................................................................... vii
Daftar Tabel .......................................................................................................................................................................................................... xi
Daftar Gambar ......................................................................................................................................................................................................xiii
Intisari................................................................................................................................................................................................................... iv
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik.......................................................................................................................... 1
1.2. Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik ............................................................................................................... 4
1.3. Lokasi Pabrik....................................................................................................................................................... 8
1.4. Tinjauan Pustaka ................................................................................................................................................ 11
1.4.1. Tinjauan Proses ............................................................................................................................ 11
1.4.2. Kegunaan Produk ......................................................................................................................... 14
1.4.3. Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk ......... ..................................................................... 15
BAB II DESKRIPSI PROSES
2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ................................................................................................................... 22
2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku Baku ........................................................................................................ 22
2.1.2. Spesifikasi Produk.......................................................................................................................... 23
2.1.3. Spesifikasi Bahan Pembantu ......................................................................................................... 24
2.2. Konsep Proses .................................................................................................................................................... 25
2.2.1. Dasar Reaksi ................................................................................................................................ 25
2.2.2. Mekanisme Reaksi ....................................................................................................................... 26
2.2.3. Tinjauan Kinetika .......................................................................................................................... 27
2.2.4. Tinjauan Thermodinamika ............................................................................................................ 27
2.3 Diagram Alir Proses ........................................................................................................................................... 33
2.3.1. Diagram Alir Proses .................................................................................................................... 33
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
39
2.3.2. Langkah Proses .............................................................................................................................. 33
2.4 Diagram Alir Neraca Massa dan Neraca Panas .................................................................................................. 36
2.4.1. Neraca Massa Total ........................................................................................................................ 36
2.4.2. Neraca Massa Komponen ............................................................................................................... 38
2.4.3. Neraca Panas .................................................................................................................................. 41
2.5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan........................................................................................................................... 48
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES
3.1. Tangki Penyimpanan N-Butanol .......................................................................................................................... 53
3.2. Tangki Penyimpanan Asam Akrilat .................................................................................................................... 54
3.3. Tangki Penyimpanan Asam Sulfat ...................................................................................................................... 55
3.4 Tangki Penyimpanan MEHQ .............................................................................................................................. 56
3.5. Tangki Penyimpanan N-Butil Akrilat .................................................................................................................. 57
3.6. Reaktor 01 ......................................................................................................................................................... 58
3.7. Reaktor 02 ......................................................................................................................................................... 59
3.8. Dekanter .............................................................................................................................................................. 60
3.9. Menara Distilasi .......................................................................................................................................................... 61
3.10. Accumulator 01 ................................................................................................................................................... 62
3.11. Condensor 01....................................................................................................................................................... 63
3.12. Reboiler 01 .......................................................................................................................................................... 64
3.13. Heat Exchanger 1................................................................................................................................................. 65
3.14. Heat Exchanger 2................................................................................................................................................. 66
3.15. Heat Exchanger 3................................................................................................................................................. 68
3.17. Pompa 01............................................................................................................................................................. 70
3.18. Pompa 02............................................................................................................................................................. 71
3.19. Pompa 03............................................................................................................................................................. 72
3.20. Pompa 04............................................................................................................................................................. 72
3.21. Pompa 05............................................................................................................................................................. 73
3.22. Pompa 06............................................................................................................................................................. 73
3.23. Pompa 07............................................................................................................................................................. 74
3.24. Pompa 08............................................................................................................................................................. 75
3.25. Pompa 09............................................................................................................................................................. 75
3.26. Pompa 10 ........................................................................................................................................................... 76
3.27. Ejector 01 .......................................................................................................................................................... 77
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM
4.1. Unit Pendukung Proses ........................................................................................................................................ 79
4.1.1 Unit Pengadaan Air ...................................................................................................................... 80
4.1.1.1 Air Pendingin...................................................................................................................... 82
4.1.1.2 Air Umpan Boiler .............................................................................................................. 84
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
40
4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ...................................................................................... 86
4.1.1.4 Air Pemadam Kebakaran .................................................................................................... 87
4.1.2. Unit Pengadaan Steam .................................................................................................................. 87
4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan ....................................................................................................... 88
4.1.4 Unit Pengolahan Limbah ................................................................................................................ 89
4.1.5 Unit Pengadaan Listrik ................................................................................................................. 90
4.1.6 Unit Pengadaan Bahan Bakar ........................................................................................................ 91
4.2. Laboratorium ....................................................................................................................................................... 92
4.2.1. Laboratorium Fisik dan Analitik..................................................................................................... 92
4.2.2. Laboratorium Penelitian dan Pengembangan ................................................................................ 94
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN
5.1 Bentuk Perusahaan ............................................................................................................................................. 95
5.2 Struktur Organisasi ............................................................................................................................................ 96
5.3. Tugas dan Wewenang ........................................................................................................................................ 98
5.3.1. Pemegang Saham ........................................................................................................................ 98
5.3.2. Dewan Komisaris ........................................................................................................................ 98
5.3.3. Dewan Direksi .............................................................................................................................. 99
5.3.4. Staf Ahli ......................................................................................................................................... 100
5.3.5. Penelitian dan Pengembangan (Litbang)......................................................................................... 100
5.3.6. Kepala Bagian .............................................................................................................................. 101
5.3.7 Kepala Seksi................................................................................................................................... 105
5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan ........................................................................................................................ 107
5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ..................................................................................................................... 110
5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ............................................................................................ 110
5.6.1. Penggolongan Jabatan ................................................................................................................. 110
5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji ........................................................................................................... 111
5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan ........................................................................................................................ 114
BAB VI ANALISIS EKONOMI
6.1 Penaksiran Harga Peralatan ...............................................................................................................................116
6.2 Penentuan Total Capital Investment (TCI) .........................................................................................................118
6.2.1. Modal Tetap / Fixed Capital (FC) ..................................................................................................119
6.2.2. Modal Kerja / Working Capital (WC) ...........................................................................................120
6.3 Biaya Produksi Total (TPC) ...............................................................................................................................120
6.3.1. Manufacturing Cost (MC) ...........................................................................................................120
6.3.1.1. Direct Manufacturing Cost (DMC) ..................................................................................120
6.3.1.2. Indirect Manufacturing Cost (IMC) .................................................................................121
6.3.1.3. Fixed Manufacturing Cost (FMC) ...................................................................................121
6.3.2. General Expense (GE) ..................................................................................................................122
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
41
6.4 Keuntungan (Profit) ...........................................................................................................................................122
6.5. Analisis Kelayakan ............................................................................................................................................123
Daftar Pustaka....................................................................................................................................................................................................... xv
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Impor N-Butil Akrilat Di Indonesia tahun 2000-2005
Tabel 1.2 Data Kapasitas Produksi Pabrik N-Butil Akrilat
Tabel 2.1 Data Entalpi Pembentukan pada Suhu 298 K
Tabel 2.2 Data Energi Bebas Gibbs pada Suhu 298 K
Tabel 2.3 Neraca Massa Keseluruhan
Tabel 2.4 Neraca Massa pada Reaktor 01 (R-01)
Tabel 2.5 Neraca Massa pada Reaktor 02 (R-02)
Tabel 2.6 Neraca Massa pada Dekanter 01 (D-01)
Tabel 2.7 Neraca Massa pada Menara Distilasi 01 (MD-01)
Tabel 2.8 Neraca Panas pada Reaktor 01 (R-01)
Tabel 2.9 Neraca Panas pada Reaktor 02 (R-02)
Tabel 2.10 Neraca Panas pada Dekanter 01 (D-01)
Tabel 2.11 Neraca Panas pada Menara Distilasi 01 (MD-01)
Tabel 2.12 Neraca Panas Keseluruhan
Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift
Lampiran
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
42
Tabel 6.1 Indeks Harga Alat
Tabel 6.2 Modal Tetap
Tabel 6.3 Modal Kerja
Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost
Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost
Tabel 6.6 Fixed manufacturing cost
Tabel 6.7 General Expense
Tabel 6.8 Analisis Kelayakan
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Grafik Impor N-Butil Akrilat Indonesia Tahun 2000-2005
Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif
Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif
Gambar 2.3 Diagram Alir Proses
Gambar 2.4 Tata Letak Pabrik N-Butil Akrilat
Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan Proses Pabrik N-Butil Akrilat
Gambar 4.1 Skema Penyediaan Air
Gambar 4.2 Skema Pengolahan Limbah
Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik N-Butil Akrilat
Gambar 6.1 Analisis Kelayakan
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
43
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik
Perkembangan industri sebagai bagian dari usaha pembangunan ekonomi jangka panjang diarahkan untuk menciptakan struktur ekonomi
yang lebih kokoh dan seimbang yaitu struktur ekonomi dengan titik berat industri maju yang didukung oleh sektor-sektor lain yang tangguh. Seiring
dengan perkembangan industri tersebut, terjadi pula peningkatan pada kebutuhan bahan baku dan bahan pembantu.
Dengan berkembangnya peradaban manusia, dunia industri dituntut untuk dapat lebih meningkatkan teknologinya, baik dengan
penemuan-penemuan baru maupun pengembangan teknologi sebelumnya.
Industri kimia memegang peran penting dalam rangka turut meningkatkan kemajuan bangsa. Di Indonesia, industri kimia yang kini mulai
berkembang merupakan salah satu tulang punggung dalam mengisi dan menunjang pertumbuhan industri-industri lainnya. Dewasa ini industri kimia di
dalam negeri tumbuh dengan pesat. Salah satu Industri yang mempunyai kegunaan penting dan memiliki prospek cerah adalah polimer. Perkembangan
industri khususnya di bidang polimer sangat pesat mengingat kebutuhan akan bahan-bahan berbasis polimer sangat diperlukan baik bagi rumah tangga
maupun industri.
Untuk menghasilkan suatu produk polimer, tentunya diperlukan suatu bahan dasar yang memungkinkan sehingga bahan tersebut mampu
diolah menjadi produk polimer sesuai dengan yang kita inginkan. Salah satu bahan dasar pembuatan produk polimer adalah ester akrilat yang salah
satunya adalah N- butil akrilat.
Alasan Pemilihan Produk
N-Butil akrilat adalah jenis ester akrilat yang paling banyak dipakai. N-butil akrylat mempunyai kelebihan dibanding berbagai
jenis macam ester akrilat yang lain yang lebih rendah misalnya methyl akrylat dan ethyl akrylat, karena n-butil akrilat korosifitasnya
lebih rendah sehingga penanganan dan penyimpanannya lebih mudah.
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
44
(UNEP PUBLICATIONS,2002)
Industri polimer cukup banyak di Indonesia, akan tetapi kebanyakan bahan
bakunya masih didapatkan dari impor, sehingga adanya industri n-Butil Akrilat
monomer sebagai bahan produk intermediet mempunyai prospek yang cukup baik
untuk dikembangkan di Indonesia. Disamping untuk memenuhi kebutuhan dalam
negeri, industri ini juga dipersiapkan mampu bersaing di pasar bebas untuk
memenuhi kebutuhan dunia.
Produksi N-butil akrilat ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan di Indonesia. Selama ini untuk memenuhi kebutuhan N-butil akrilat di
Indonesia dilakukan dengan mengimpor dari luar negeri. Pendirian pabrik N-butil akrilat yang merupakan sub sektor industri padat modal dan padat
teknologi diharapkan dapat menstimulasi tumbuhnya industri-industri baru yang berhubungan dengan akrilat.
Berdasarkan beberapa pertimbangan tersebut, maka pabrik ini layak didirikan di Indonesia. Keuntungan pendirian pabrik N-butil akrilat antara
lain:
1. Menghemat devisa negara, karena untuk memenuhi kebutuhan n-butil akrilat tidak harus mengimpor lagi, dan memberikan imbas positif
berupa menguatnya mata uang rupiah.
2. Memenuhi kebutuhan n-butil akrilat dalam negeri, dan harganya juga akan lebih murah dari pada mengimpor, dengan demikian harga
produkpun juga akan lebih murah, sehingga akan memberikan andil untuk menekan laju inflasi.
3. Meningkatkan devisa negara, karena selain untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, sebagian produk juga bisa diekspor.
4. Memacu tumbuhnya industri baru baik industri yang menghasilkan bahan baku bagi n-butil akrilat seperti asam akrilat, n-butanol, asam
sulfat, sodium hidroksida, propilen dan lain-lain, maupun industri-industri yang memanfaatkan n-butil akrilat sebagai bahan bakunya
terutama industri polimer.
5. Membuka lapangan kerja baru dan mengurangi pengangguran bagi masyarakat , yang pada akhirnya akan meningkatkan GNP Indonesia.
1.2. Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik
Ada beberapa pertimbangan dalam pemilihan kapasitas pabrik n-Butil Akrilat. Penentuan kapasitas pabrik n-butil Akrilat dengan
pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut:
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
45
1. Kebutuhan/pemasaran produk dalam
Kebutuhan n-butil akrilat selama ini dipenuhi dari import yang sebagian besar berasal dari negara Thailand, China dan Jepang.
Berdasarkan data Departemen Perindustrian dan Perdagangan, perkembangan import n-butil akrilat Indonesia dapat dilihat pada Tabel
1.1.
Tabel 1.1 Import n-butil akrilat di Indonesia tahun 2000-2004
Tahun Impor (Kg)
2000 7.574.810
2001 8.888.190
2002 11.112.113
2003 15.430.074
2004 22.056.254
(www.dprindag.go.id, 2005)
Tabel 1.1. apabila diplotkan akan didapat grafik seperti pada Gambar 1.1.
y = 3550477,2000x + 2360856,6000
0,00E+00
5,00E+06
1,00E+07
1,50E+07
2,00E+07
2,50E+07
0 1 2 3 4 5 6
Tahun ke-
Imp
ort
(kg
)
Gambar 1.1. Grafik import n-Butil Akrilat dari tahun 2000-2004
Dari Gambar 1.1. di atas, bila dilakukan pendekatan regresi linier, akan diperoleh persamaan : y = 3.550.477,2 x + 2.360.856,6
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
46
Dengan : y = jumlah impor n-butil akrilat (ton/tahun)
x = tahun ke -
Jadi untuk tahun 2010 (tahun ke-11) diperkirakan Indonesia membutuhkan n-butil akrilat kurang lebih sebesar 43.517.060 ton/tahun.
Adapun pendirian pabrik n-butil akrilat juga akan diproyeksikan untuk ekspor ke luar negeri. Kebutuhan n-butil akrilat dunia dapat
diperkirakan berdasarkan kapasitas pabrik yang membutuhkan n-butil akrilat. Beberapa industri di dunia yang menggunakan n-butil
akrilat sebagai salah satu bahan bakunya dapat dilihat dalam tabel 1.2.
Tabel 1.2 Data Industri yang membutuhkan n-butil akrilat di dunia.
Perusahaan Negara Kapasitas (Ton per Tahun)
Tongda Jizhuou
China 20.000
(www.buyersguide.com)
Parchem Ltd. Amerika Serikat 45.000
(www.kellysearch.com)
Huntsman Chemical Australia 100.000
(www.chemlink.com)
2. Ketersediaan Bahan Baku
Bahan baku pembuatan n-Butil Akrilat adalah asam akrilat dan n-butanol. N-Butanol diperoleh dari PT. Petro Oxo Nusantara, Gresik
Jawa Timur yang memiliki kapasitas produksi 150.000 ton per tahun. (www.cathca.com). Kebutuhan asam akrilat diperoleh dari PT.
Nishoku Tripolyta Acrylindo yang mempunyai kapasitas produksi 60.000 ton per tahun . Sedangkan kebutuhan asam Sulfat sebagai
katalis diperoleh dari PT Indo Lysaght yang mempunyai kapasitas produksi sebesar 30.000 ton per tahun
(Direktori Industri, 2000)
Untuk memproduksi n-butil akrilat dengan kapasitas 60.000 ton per tahun diperlukan bahan baku asam akrilat kira-kira sebanyak 38.000
ton per tahun, n-butanol kira-kira sebanyak 40.000 ton per tahun dan katalis asam sulfat sebanyak 12.000 ton per tahun. Sehingga dengan
kapasitas rancangan 60.000 ton per tahun diperkirakan bahan baku akan dapat terpenuhi dari kapasitas pabrik di atas.
3. Kapasitas pabrik yang sudah ada
Penentuan kapasitas minimal berdasarkan pada kapasitas pabrik yang telah berproduksi dan layak untuk didirikan. Berikut ini adalah data
dari kapasitas beberapa pabrik n-butil akrilat di berbagai negara dan kapasitasnya yang telah berjalan. Ditunjukkan dalam Tabel 1.3
Tabel 1.3 Data kapasitas produksi pabrik n-Butil Akrilat.
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
47
Perusahaan Negara Kapasitas (Ton per Tahun)
BASF Belgium S.A./ N.V.
Belgia 50.000
(www.buyersguide.com)
ABCR GmbH & Co. KG Jerman 100.000
(www.buyersguide.com)
Dalian Guangrong Chemical Co.,Ltd China 20.000
(www.kellysearch.com)
Thai MMA Co., Ltd Thailand 15.000
Mitsubhisi Press Release 2005
Sedangkan di Indonesia sendiri sampai saat ini belum ada pabrik yang memproduksi n-butil akrilat.
Berdasarkan pertimbangan di atas maka diambil keputusan bahwa kapasitas pabrik yang akan didirikan sebesar 60.000 ton/tahun dengan
harapan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri dan juga untuk kepentingan ekspor.
I.3. Lokasi Pabrik
Pemilihan lokasi pabrik sangat penting di dalam perancangan pabrik karena
hal ini berhubungan langsung dengan nilai ekonomis dari pabrik yang akan
dibangun. Pabrik n-Butil Akrilat ini direncanakan akan dibangun di Cilegon,
Banten. Ada beberapa faktor yang harus diperhatikan untuk menentukan lokasi
pabrik yang kita rancang agar secara teknis dan ekonomis menguntungkan.
Adapun faktor-faktor yang harus dipertimbangkan yaitu :
1. Faktor Primer
a. Ketersediaan bahan baku
Kriteria penilaian dititikberatkan pada kemudahan memperoleh bahan baku. Bahan baku utama yakni n-Butanol diperoleh dari PT.
Petro Oxo Nusantara yang berlokasi di Kawasan Industri Gresik, Jawa Timur. Sedangkan bahan baku asam akrilat diperoleh dari PT.
Nishoku Tripolyta Acrylindo yang berlokasi di Bogor, Jawa Barat .
b. Pemasaran produk
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
48
Faktor yang perlu diperhatikan adalah letak wilayah pabrik yang membutuhkan n-butil akrilat dan jumlah kebutuhannya. Lokasi pabrik
di daerah Cilegon, Banten sangat strategis dengan adanya pelabuhan laut serta jalan-jalan darat sehingga daerah pemasaran produksi
dapat dijangkau.
c. Sarana transportasi
Tersedianya jalan raya dan pelabuhan memudahkan dalam distribusi produk baik untuk kebutuhan dalam negeri maupun untuk tujuan
eksport. Dengan adanya fasilitas jalan raya, rel kereta api, dan pelabuhan laut yang memadai, maka pemilihan lokasi di Cilegon sangat
tepat.
d. Tenaga kerja
Tersedianya tenaga kerja yang terampil mutlak diperlukan untuk menjalankan mesin-mesin produksi. Banten, khususnya Cilegon
merupakan kawasan industri yang sudah mapan. Untuk mendapatkan tenaga kerja ahli maupun tenaga kerja biasa dari daerah sekitar
industri cukup mudah.
e. Penyediaan utilitas
Perlu diperhatikan sarana-sarana pendukung seperti tersedianya air, listrik, dan sarana lainnya sehingga proses produksi dapat berjalan
dengan baik. Cilegon dengan daerah pantai dialiri sungai Cidanau yang cukup besar sehingga kebutuhan air untuk proses produksi
maupun untuk karyawan akan mudah terpenuhi. Selain itu, sebagai suatu kawasan industri yang telah direncanakan dengan baik dan
tempat industri berskala besar (PT. Krakatau Steel dan PT. Chandra Asri Petrochemical Center), Cilegon telah mempunyai sarana-sarana
pendukung yang memadai.
2. Faktor Sekunder
a. Perluasan areal pabrik
Cilegon memiliki kemungkinan untuk perluasan pabrik karena masih mempunyai areal yang cukup luas. Hal ini perlu diperhatikan
karena dengan semakin meningkatnya permintaan produk akan menuntut adanya perluasan pabrik.
b. Karakteristik lokasi
Karakteristik lokasi ini menyangkut iklim di daerah tersebut, kemungkinan terjadinya banjir, serta kondisi sosial masyarakatnya. Dalam
hal ini, Cilegon sebagai kawasan industri adalah daerah yang telah ditetapkan menjadi daerah industri sehingga pemerintah memberikan
kelonggaran hukum untuk mendirikan suatu pabrik di daerah tersebut.
c. Kebijaksanaan pemerintah
Dalam hal ini, pendirian pabrik juga perlu memperhatikan beberapa faktor kepentingan yang terkait di dalamnya, kebijaksanaan
pengembangan industri, dan hubungannya dengan pemerataan kesempatan kerja, kesejahteraan, dan hasil-hasil pembangunan.
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
49
-H2O +CH3O
Disamping itu, pabrik yang didirikan juga harus berwawasan lingkungan, artinya keberadaan pabrik tersebut tidak boleh mengganggu
atau merusak lingkungan sekitarnya.
d. Kemasyarakatan
Dengan masyarakat yang akomodatif tehadap perkembangan industri dan tersedianya fasilitas umum untuk hidup bermasyarakat, maka
lokasi di Cilegon dirasa tepat.
Dari pertimbangan faktor-faktor di atas, maka dipilih daerah Cilegon, Propinsi Banten sebagai lokasi pendirian pabrik n-Butil Akrilat.
1.4. Tinjauan Pustaka
1.4.1. Tinjauan Proses
N-Butil Akrilat yang mempunyai nama kimia Butil 2-propeonate, Acrylic acid butyl ester, merupakan suatu senyawa yang berupa
cairan tak berwarna dan sedikit berbahaya. Rumus molekulnya adalah C7H12O3, dengan berat molekul 128.17gram/mol
(www.Chemicalland 21.com, Mei 2006).
Ada beberapa proses yang dikenal dalam pembutan N-butil akrilat, yaitu :
1. Proses Reppe
Bahan baku yang digunakan adalah Asetilen. Bahan ini direaksikan dengan CO dan senyawa alkohol dalam suasana asam. Reaksi berlangsung
pada suhu 40 o
C dan tekanan atmosfer.
Reaksi :
4C2H2 + 4C4H9OH + Ni(CO)4 + 2HCl → 4CH2=CHCOOC4H9 + H2 + NiCl2
Asetilen n-Butanol Nikel karbonil As.klorida N-Butil Akrilat Hidrgen Ni-klorid
Proses ini ditinggalkan karena kesulitan dalam penanganan toxic dan mahalnya Nikel karbonil.
2. Proses Etilen Sianohidrin
Etilen Sianohidrin dibuat terlebih dahulu dari Etilen oksida dan HCN kemudian dihidrolisa menjadi asam akrilat menggunakan asam sulfat.
Produk ini selanjutnya direaksikan dengan alcohol membentuk ester akrilat.
Proses ini tidak digunakan lagi karena timbul masalah dalam penanganan HCN dan limbah NH4HSO4.
3. Proses Goodrich (Ketene Process)
Pada proses ini bahan baku yang digunakan adalah asam akrilat yang di dehidrolisa membentuk Ketene. Ketene kemudian direaksikan dengan
formaldehid membentuk β-propialaktone, senyawa ini kemudian direaksikan dengan alkohol membentuk ester akrilat.
Reaksi :
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
50
ROH
H2SO4
CH2CHCOOH CH2=C=O CH2-C=O
CH2-O
Asam Akrilat Ketene b-propialaktone
CH2=CHCOOR + H2O
Ester Akrilat
Proses ini tidak begitu lama digunakan karena melalui banyak tahapan reaksi dan produk antara β-propialaktone merupakan bahan beracun.
(Ullman’s, 1985)
4. Proses Esterifikasi Asam akrilat
Pada proses ini Asam akrilat direaksikan dengan N-butanol dengan katalis Asam sulfat membentuk N-butil akrilat. Reaksi tersebut
berlangsung pada reaktor alir tangki berpengaduk.
Reaksi :
CH2=CHCOOH + C4H9OH → CH2=CHCOOC4H9 + H2O
Asam akrilat N-butanol N-butil akrilat Air
(Groggins , 1983)
Berdasarkan keempat proses di atas, dipilih proses keempat yaitu proses
esterifikasi asan akrilat dengan katalis asam sulfat dengan beberapa pertimbangan
sebagai berikut :
- mudah dalam penanganan produk
- katalis yang dipakai yaitu asam sulfat mudah didapat, murah serta mudah dalam penanganannya
- tidak melalui proses yang panjang
- secara ekonomis semua bahan bakunya murah
- konversi hasilnya lebih besar
- tidak menghasilkan produk samping yang berarti
1.4.2. Kegunaan Produk
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
51
N-butil akrilat monomer dipakai sebagai chemical intermediate pada produksi resin polimer (emulsion polymers). N-Butil akrilat juga
digunakan untuk menghasilkan homopolimer dan kopolimer bersama monomer-monomer yang lain misalnya asam akrilat dan garamnya, amida dan
ester; methakrilat, akrilonitril, asam maleat, ester, vinil asetat, vinil klorid, stiren, butadiene, unsaturated polyesters dan drying oils. Polimer dan
kopolimer ini digunakan dalam berbagai macam produk misalnya zat-zat pendispersi atau pelarut
(ECETOC, 1994).
N-Butil akrilat dipergunakan pula dalam industri pelapisan dan tinta, bahan perekat, seal, tekstil, plastik dan elastomer. Aplikasinya
dalam industri pelapisan antara lain pembentukan lateks, pendispersi terhadap air, dan dipakai pada pabrik peralatan otomotif original, serta dalam
refinishing material. Bahan-bahan perekat yang sensitif terhadap tekanan juga mengandung n-butil akrilat. Sebagai bahan perekat, n-butil akrilat
digunakan dalam industri-industri tekstil dan konstruksi. Produk-produk industri tekstil yang mengandung n-butil akrilat antara lain fiber, warp sizings,
thickener, dan back coat formulation (adhesives). Dalam industri plastik, n-butil akrilat merupakan bahan dasar bagi beberapa modifikasi PVC dan
molding atau extrusion additives.
(BAMM, 1993).
Komposisi pemakaian n-butil akrilat adalah sebagai berikut :
Penggunaan Persen
Pelapisan cat 44%
Bahan perekat/seal 18%
Tekstil 15%
Zat aditif plastik 9%
Kertas 5%
Lain-lain 9%
(UNEP PUBLICATIONS,2002)
1.4.3. Sifat-sifat fisik dan kimia bahan baku dan produk
1. Bahan Baku Utama
Asam Akrilat
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
52
Rumus Kimia : C2H3COOH
Berat Molekul : 72,0634 g/mol
Titik leleh : 13 ºC
Titik Didih : 141 ºC
Suhu kritis : 380 oC
Berat jenis (25o
C) : 1045 kg/m3
Viskositas(25o
C) : 1,149 mPa.s
Panas penguapan pada 101.3 kPa : 45,6 kJ/mol
Panas pembakaran : 1376 kJ/mol
(Perry and Green, 1984)
Beberapa reaksi yang terjadi :
- Reaksi esterifikasi
Reaksi esterifikasi terjadi jika Asam akrilat direaksikan dengan suatu alkohol membentuk ester dari Asam akrilat dan air.
Reaksi :
CH2=CHCOOH + ROH → CH2=CHCOOR + H2O
As. Akrilat Alkohol Ester Air
- Reaksi addisi
Asam akrilat dapat diadisi dengan halogen, hydrogen, dan hydrogen sianida.
Reaksi :
CH2=CHCOOH + HX → H2CX-CH2COOH
( Kirk & Othmer, 1982 )
N-Butanol
Rumus Kimia : C4H9OH
Berat Molekul : 74,1224 g/mol
Titik Leleh : -79.9 ºC
Titik Didih : 117 ºC
Berat jenis : 810,5 kg/m3
Kelarutan dalam air pada 25 ºC : 9,5 g / 100 g H2O
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
53
Panas pembakaran : 1376 kJ/mol
(Perry and Green, 1984)
Beberapa reaksi yang terjadi :
- Reaksi esterifikasi
Reaksi esterifikasi antara N-butanol dengan asam organik akan membentuk ester dan air.
Reaksi :
C4H9OH + RCOOH → RCOOC4H9 + H2O
N-Butanol Asam Organik Ester Air
- Reaksi subsitusi
Reaksi substitusi antara N-butanol dengan HCl dengan bantuan katalis ZnCl2 menghasilkan Butil klorida.
Reaksi :
C4H9OH + HCl → C4H9 Cl + H2O
N-Butanol As.Klorida Butil klorida Air
(Fessenden&Fessenden, 1982)
2. Produk : N-Butil Akrilat
Rumus Kimia : C2H3COO C4H9
Berat Molekul : 128,1706 g/mol
Titik Beku : -64 ºC
Titik Didih : 147 ºC
Berat jenis : 901,5 kg/m3
Kelarutan dalam air pada 25 ºC : 0,2 g / 100 g H2O
(www.chemicalland21.com, Mei 2006)
Beberapa reaksi yang terjadi :
1. 2CH2=CHCOOC4H9 + H2S → S(CH2CH2COOC4H9)
N-butil akrilat merkaptan 3-alkoxythiopropionat
2. CH2=CHCOOC4H9 + NH3 → H2NCH2CH2COOC4H9
N-butil akrilat amonia beta-aminopropionat
( Kirk & Othmer, 1982 )
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
54
3. Bahan Pembantu
a. Asam Sulfat
Rumus Kimia : H2SO4
Berat Molekul : 98,0734 g/mol
Titik leleh : -38 ºC
Titik Didih : 290 ºC
Berat jenis : 1768,1 kg/m3
Kemurnian : 93 %
Impuritas : air
(Perry and Green, 1984)
Beberapa reaksi yang terjadi :
1. HO4S- + H+ → H2O4S
Reaksi fase gas, ΔHRo 1282kJ/mol, ΔGR
o 1251 kJ/mol
2. C12H26 + H2O4S → C12H26O3S + H2O
Reaksi fase cair, ΔHRo 290 kJ/mol
3. C3H6 + H2O4S → C3H8O4S
Reaksi fase cair, ΔHRo -38 kJ/mol
(http://www.webbook.nist.gov)
b. MEHQ (monomthyl ether of hydroquinone )
Rumus Kimia : CH3OC6H4OH / C7H8O2
Berat Molekul : 124,1390 g/mol
Titik Didih : 243 ºC
Kemurnian : 100 %
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
55
Kenampakan : Cair, berwarna putih atau merah muda pucat, dengan sedikit bau phenol
(Perry and Green, 1984)
Beberapa reaksi yang terjadi :
1. Br- + C7H8O2 → (Br- • C7H8O2)
Reaksi fase gas, ΔHRo 87,9 kJ/mol.
2. C7H7O2- + H+ → C7H8O2
Reaksi fase gas, ΔHRo 1466 kJ/mol.
(http://www.webbook.nist.gov)
1.4.4. Tinjauan proses secara umum
Esterifikasi adalah reaksi antara asam karboksilat dengan alkohol dengan persamaan reaksi sebagai berikut :
Reaksi esterifikasi ini adalah suatu reaksi substitusi gugus radikal organik dengan ion hidrogen yang berasal dari asam. Dengan putusnya
ikatan karbonil-oksigen atau ikatan alkyl oksigen, maka terbentuklah air.
Dalam hal ini ikatan yang terputus adalah ikatan C-O dari asam karboksilat dan bukan ikatan O-H dari asam atau C-O dari alkohol.
Reaksi esterifikasi ini dapat berjalan bila dalam suasana asam.
(Fessenden&Fessenden, 1982)
N-butil akrilat yang mempunyai nama lain 2 propenoic acid, butil ester; acrylic acid,n-butil ester; butil 2-propenoate merupakan suatu
senyawa yang berupa cairan tak berwarna dan sedikit berbahaya. Rumus molekulnya adalah C2H3COOC4H9, dengan berat molekul 128 g/mol.
(www.Chemicalland.com)
Reaksi pembentukan n-Butil Akrilat adalah reaksi esterifikasi yang merupakan reaksi tidak dapat balik, eksotermal dengan persamaan
reaksi :
O H+
O
O H+
O
R-C + R'-OH → R C + H2O
O-H O-R'
As. Karboksilat Alkohol Ester akrilat Air
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
56
CH2 CH-C + C4H9-OH → CH2 = CH-C + H2O
O-H O- C4H9
Asam akrilat N-butanol N-butil akrilat Air
Untuk mempercepat laju reaksi maka digunakan katalis yang merupakan pemberi suasana asam. Katalis yang diperlukan dalam reaksi ini adalah katalis
asam kuat, seperti asam sulfat, toluene sulfonic acid, dodecyl benzene sulfonic acid, ataupun campuran toluene sulfonic acid dan xylene sulfonic acid.
Katalis yang digunakan adalah asam sulfat karena harganya cukup murah dan kekuatan asamnya tinggi
( Kirk & Othmer, 1982 )
BAB II
DESKRIPSI PROSES
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk
2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku
1. Asam Akrilat
Rumus molekul : CH2=CHCOOH
CH2== CH C
Kenampakan/ bau : Cair dan bening (25 0C, 1 atm), bau menyengat
Stabilitas : Dapat terbakar, stabil dengan inhibitor UV
Kemurnian : 98 %
Inhibitor : 20 ppm
Impuritas : 2 % air
(www.chemicalland21.com)
OH
O
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
57
2. n-Butanol
Rumus molekul : CH3CH2CH2CH2(OH)
Kenampakan : Cair tidak berwarna (25 0C, 1 atm), dengan bau
alkohol yang menyengat
Stabilitas : Stabil dalam kondisi biasa, dapat terbakar, kontak
dengan oksidator kuat dapat menyebabkan
kebakaran atau ledakan.
Kemurnian : 99 %
Impuritas : 1 % air
(www.chemicalland21.com)
2.1.2 Spesifikasi Produk
1. n-Butil Akrilat
Rumus molekul : CH2=CHCOO(CH2)3CH3
Kenampakan : Cair dan bening (25 0C, 1 atm)
Stabilitas : Dapat terbakar, stabil dengan inhibitor atau dengan
adanya kandungan oksigen terlarut.
Kemurnian : 99,5 % (min)
Inhibitor : 250 ppm MEHQ
Impuritas : 0,5 % Asam akrilat
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
58
(www.Chemicalland21.com)
2.1.3 Spesifikasi Bahan Pembantu
1 Katalisator Asam Sulfat
Rumus molekul : H2SO4
Kenampakan : Cairan (25 0C, 1 atm)
Kemurnian : 98 %
Impuritas : 2 % air
(www.Chemicalland21.com)
2. Inhibitor Methil Ether Hidroquinone ( MEHQ)
Rumus molekul : C7H8O2
Kenampakan : Cair, putih atau merah muda pucat dengan sedikit
bau phenol
Stabilitas : Dapat terbakar, tidak boleh kontak dengan halogen
dan oksidator.
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
59
Toksikologi : Berbahaya bagi pencernaan, menyebabkan iritasi
pada kulit dan mata.
Kemurnian : 100 %
(www.ptcm.ox.ac.um/MSDS)
2.2. Konsep Proses
2.2.1. Dasar Reaksi
Proses pembuatan n-Butil Akrilat berlangsung di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) pada kondisi suhu 80 oC dan tekanan
1 atmosfir dengan bantuan katalis Asam sulfat dengan perbandingan asam Akrilat banding n-butanol adalah 1:5, perbandingan mol ( US Patent No
3.875.212 ). Digunakan reaktor alir tangki berpengaduk karena reaksi merupakan reaksi cair-cair dengan katalis cair dan produk cair, sehingga dengan
menggunakan RATB dengan dilengkapi koil diharapkan terjadi pengadukan sempurna sehingga reaksi dapat berjalan isothermal dan komposisi
campuran sama.
Reaksi antara Asam Akrilat dengan n-Butanol adalah suatu reaksi substitusi
gugus radikal organik dengan ion hidrogen yang berasal dari asam. Dengan
putusnya ikatan karbonil-oksigen atau ikatan alkyl oksigen, maka terbentuklah air.
Reaksi yang terjadi :
CH3CH2CH2CH2(OH)+ H2C=CHCOOH H2C=CHCOO(CH2)3CH3 + H2O
Reaksi di atas adalah reaksi esterifikasi antara alkohol dan asam dan
merupakan reaksi yang berlangsung bolak-balik.
2.2.2. Mekanisme Reaksi
Esterifikasi Asam akrilat berlangsung melalui serangkaian tahap protonasi
dan deprotonasi. Oksigen Karbonil diprotonasi, alkohol nukleofilik menyerang
karbon positif, dan eliminasi air akan menghasilkan ester yang dimaksud.
O OH OH OH
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
60
RC – OH RC – OH RC – OH RC – OH
R’O+ - H R’O
O +OH OH OH
RC – OR’ RC RC+ RC – +OH2
R’O R’O R’O
Mekanisme tersebut dapat diringkas sebagai berikut :
O OH O
RC – OH + R’OH R – COH RCOR’ + H2O
Asam Karboksilat Ester
OR
Dalam reaksi Esterifikasi ikatan yang terputus adalah ikatan C – O dari asam
karboksilat bukan ikatan O – H dari asam atau ikatan C – O dari alkohol.
( Fessenden & Fessenden, 1986 )
2.2.3. Tinjauan kinetika
Reaksi pembentukan n-butil Akrilat dari butanol dan asam Akrilat merupakan reaksi orde 2 total terhadap umpan. Dengan persamaan
reaksi :
CH3CH2CH2CH2(OH)+ H2C=CHCOOH H2C=CHCOO(CH2)3CH3 + H2O
A + B C + D
Dengan persamaan kecepatan reaksi :
BAA CCkr =- )(
R’OH H+
-H+
-H2O -H+
-H+
-H+
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
61
(Levenspiel, 1975)
Dengan k merupakan konstanta kecepatan reaksi ke kanan dan C merupakan konsentrasi reaktan.
2.2.4. Tinjauan Termodinamika
Reaksi pembentukan n-Butil Akrilat jika ditinjau secara termodinamika,
dengan harga nilai ΔHf untuk tiap komponen ditunjukan dalam Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Harga ΔHf untuk tiap komponen
Komponen ΔHf ( kJ/mol )
Asam Akrilat -336,307
n-Butanol -274,535
n-Butil Akrilat -395,131
Air -285,84
(Carl L. Yaws, 1999)
Jika ∆HOR = bernilai negatif maka reaksi eksotermis
Jika ∆HOR = bernilai positif maka reaksi endotermis
∆HOR 298 = ∆HOf produk - ∆HOf reaktan
∆HOR 298 = ((-395,131)+(-285,84) ) – ((-336,307)+(-274,535))
= -70,129 J/mol.
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
62
Harga ΔHR bernilai negatif berarti reaksi merupakan reaksi eksotermis.
Sedangkan nilai ΔHR saat suhu operasi yaitu 80 oC nilai masih negatif yang berarti
reaksi merupakan reaksi eksotermis.
Sedang konstanta kesetimbangan reaksi pembentukan n-butil Akrilat dari Asam Akrilat dan n-Butanol dapat ditentukan berdasarkan
persamaan berikut :
2
lnRT
rdt
kd DH=
∆G = - RT ln K (Smith, 1981)
dari penjabaran didapatkan:
úû
ùêë
é-
D=
122
1 11ln
TTR
Hr
K
K (Smith,
1981)
Tabel 2.2. Harga ∆Gº untuk Beberapa Komponen
Komponen ∆GO298 (kJ/mol)
Asam Akrilat
n-Butanol
n-Butil Akrilat
Air
-223,00
-150,30
-286,06
-228,59
(Carl L. Yaws, 1999)
∆GO total = ∆GO produk - ∆GO reaktan
= ((-286,06)+(-228,59) – ((-223,00)+(-150,30))
= -25,230 kJ/mol
∆GO298 = -RT ln K298
- 25,230 kJ/mol = - ( 8.314*10-3kj/mol K) (298 K) (ln K298)
K298 = 26.459,14
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
63
ln (K353/K298) = (∆HO298/R) (1/353 – 1/298)
= (-70,129/8.314*10-3) (-0,00077838)
= 4,41021
K353 = 2,174 . 1006
Harga K yang besar mengindikasikan reaksi pembentukan n-butil Akrilat bersifat
searah (irreversible).
Perhitungan konversi kesetimbangan (XAe) :
Dari reaksi pembuatan n-butil akrilat diperoleh persamaan :
[ ][ ][ ][ ]
9432
29432
OHHCCOOHHC
OHHCOOCHCK =
( )( )( )( )AeAoBoAeAo
AeAoAeAo
XCCXC
XCXCK
´--
´´=
1
dengan :
CAo = konsentrasi asam akrilat mula-mula
CBo = konsentrasi n-butanol mula-mula
diketahui:
CAo = 1,6876
CBo = 5 CAo
K = 2,174 . 1006
Sehingga :
( )( )AeAoAoAeAo
AeAo
XCCXCXC
K--
=51
)( 22
( )( )2
2
511 AeAeAe
AeAo
XXX
XCK
+--=
Manipulasi persamaan diatas, diperoleh :
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
64
K ( 1 - 5 XAe ) + XAe2 ( 5 K – K XAe – Cao XAe
2 ) = 0
2,174.1006
( 1 – 5XAe ) + XAe 2
( 5 x 2,174.1006
– 2,174 . 1006
XAe – 1,578
x XAe 2
) = 0
Setelah dilakukan perhitungan diperoleh harga XAe = 0,999988 karena harga XAe mendekati atau sama dengan 1, maka terbukti reaksi pembuatan n-
butil akrilat adalah reaksi irreversible.
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
65
2.3. Diagram Alir Proses
2.3.1. Diagram Alir Proses
Diagram alir proses pembuatan n-butil akrilat dapat dilihat pada Gambar
2.3.
2.3.2. Langkah Proses
Secara garis besar, proses pembuatan N-butil akrilat dari asam akrilat dan
metanol dapat dikelompokkan menjadi tiga tahapan, yaitu :
1. Unit Penyiapan Bahan Baku
2. Unit Reaksi
3. Unit Pemurnian Produk
1. Unit Penyiapan Bahan Baku
Bahan baku yang dimaksud adalah asam akrilat dan n- butanol. Adapun
penyiapan masing-masing bahan baku tersebut dapat dijelaskan sebagai
berikut :
a. Penyiapan asam akrilat, asam sulfat dan MEHQ
Bahan baku asam akrilat dan asam sulfat yang diperoleh dari PT.
Nishoku Tripolyta Acrylindo dan PT. Indo Lysaght diangkut dengan
truk tangki, untuk kemudian disimpan dalam tangki penyimpanan TP-
02 dan TP-03. Kapasitas penyimpanan 30 hari dan disimpan pada
tekanan atmosferis dan suhu lingkungan. MEHQ disimpan dalam tanki
penyimpanan TP-04 dengan kapasitas penyimpanan selama 4 bulan
pada tekanan atmosferis dan suhu lingkungan. Asam akrilat, asam
sulfat dan MEHQ dari TP-02, TP-03 dan TP-04 dipompa dengan
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
66
pompa P-02, P-03 dan P-04 ke reaktor R-01 dan melalui HE-01 untuk
pemanasan sampai suhu 60oC.
b. Penyiapan n-Butanol
Bahan baku n-Butanol yang diperoleh dari PT. Petro Oxo Nusantara
diangkut dengan truk tangki, untuk kemudian disimpan pada tangki
penyimpanan TP-01. Kapasitas penyimpanan untuk 30 hari dan
disimpan pada tekanan atmosferis dan suhu lingkungan. N-Butanol
yang disimpan dalam TP-01 kemudian dipompa dengan pompa P-01
masuk ke reaktor R-01.
Kedua arus bahan ini bersama dengan arus recycle dari menara distilasi
kemudian masuk sebagai umpan rektor.
2. Unit Reaksi
Campuran asam akrilat, asam sulfat, MEHQ, n-butanol dan arus recycle
masuk ke reaktor R-01. Reaktor R-01 beroperasi pada suhu 80oC dan tekanan
1 atm. Di dalam reaktor terjadi reaksi esterifikasi asam akrilat dan n-butanol
menjadi n-butil akrilat, dan reaksi yang terjadi adalah reaksi eksotermis.
Keluar dari reaktor R-01 campuran yang telah bereaksi sebagian dialirkan ke
reaktor R-02 untuk direaksikan lagi hingga mencapai konversi total 90 %.
Reaktor yang digunakan adalah jenis reaktor alir tangki berpengaduk
(RATB) yang dilengkapi dengan koil pendingin. Fungsi pengaduk untuk
mencampur dua reaktan dan katalis. Reaktan diumpankan dari atas reaktor
dan keluar dari bagian bawah reaktor. Sifat reaksi adalah eksotermis sehingga
diperlukan pendingin untuk menjaga supaya suhu reaksi relatif konstan.
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
67
Media pendingin yang digunakan adalah air yang dialirkan di dalam koil
yang berada di dalam reaktor.
3. Unit Pemurnian Produk
Produk reaktor terdiri atas n-butil akrilat, sisa asam akrilat yang tidak
bereaksi, sisa butanol yang tidak bereaksi, air, MEHQ, dan asam sulfat.
Campuran bersuhu 80 °C ini kemudian digunakan sebagai umpan dekanter
dengan bantuan pompa (P-06).
Di dalam dekanter (D-01), senyawa-senyawa organik (n-butil akrilat, n-
butanol dan asam akrilat) dipisahkan dari senyawa-senyawa anorganik (air
dan asam sulfat). Pemisahan ini dapat terjadi karena sifat dari n-butil akrilat
n-nutanol dan asam akrilat yang sedikit larut dalam air. Hasil bawah dekanter
yang berupa senyawa-senyawa anorganik langsung dialirkan ke unit
pengolahan limbah dengan pompa (P-08). Di sisi lain, hasil atas dekanter
yang berupa senyawa-senyawa organik diumpankan ke menara distilasi I
dengan pompa (P-07) yang sebelumnya dipanaskan di heat exchanger III
(HE-02) untuk pemurnian lebih lanjut. Kondisi operasi keluar dekanter adalah
suhu 80oC dengan tekanan 1 atm.
Pada menara distilasi (MD-01), n-butil akrilat akan terpisahkan pada
bagian bawah menara sedangkan asam akrilat akan terpisahkan pada bagian
atas menara. N-butil akrilat yang merupakan hasil bawah menara distilasi
ditampung dalam tangki penyimpan produk (TP-05) setelah sebelumnya
diturunkan suhunya dengan menggunakan heat exchanger I (HE-01) dan IV
(HE-03). Produk N-butil akrilat ini disimpan pada kondisi cair tekanan 1 atm
dan suhu sekitar 45 – 50 °C. Di sisi lain, asam akrilat dan n-butanol yang
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
68
merupakan hasil atas dialirkan kembali (recycle) dengan bahan baku n-
butanol untuk diumpankan kembali ke dalam reaktor.
2.4 Diagram Alir Neraca Massa
2.4.1 Neraca Massa Total
Tabel 2.3 Neraca Massa Keseluruhan (Overall)
P
R
O
S
E
S
Arus (1)
Arus (2)
Arus (3)
Arus (7)
Arus (10)
Arus (4)
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
69
Masuk Keluar
Komponen Arus (1) Arus (2) Arus (3) Arus (4) Arus (7) Arus (10)
H2O 91,1539 45,7880 29,0800 1594,8960
C4H9OH 4714,8968 150,7177
C2H3COOH 4648,4295 183,4130 22,5703
C2H3COOC4H9 39,8724 7537,8788
MEHQ 10,1467 8,6247 1,5220
H2SO4 1424,9213 1411,4830 13,4383
4739,5834 4760,6848 1454,0013 10,1467 3389,0068 7575,4094
Total 10.964,4162 10.964,4162
(dalam kg/jam)
2.4.2 Neraca Massa Komponen
Tabel 2.4 Neraca Massa pada Reaktor 01 (R-01)
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
70
Masuk
Keluar Komponen
Arus (1) Arus (2) Arus (3) Arus (4) Arus (9) Arus (5)
H2O 91,1539 45,7880 29,0800 164,9758 1507,2659
C4H9OH 4714,8968 19813,0609 21003,1114
C2H3COOH 4648,4295 267,4122 1483,8533
C2H3COOC4H9 396,7305 6177,2961
MEHQ 10,1467 10,1467
H2SO4 1424,9213 1424,9213
4739,5834 4760,6848 1454,0013 10,1467
Total 31606,5956 31606,5956
(dalam kg/jam)
Tabel 2.5 Neraca Massa pada Reaktor 02 (R-02)
Komponen
Masuk
Arus (5)
Keluar
Arus (6)
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
71
H2O 1509,8889 1759,8717
C4H9OH 21003,1080 19963,7786
C2H3COOH 1483,8541 473,3955
C2H3COOC4H9 6177,2992 7974,4817
MEHQ 10,1467 10,1467
H2SO4 1424,9213 1424,9213
Total 31606,5956 31606,5956
(dalam kg/jam)
Tabel 2.6 Neraca Massa pada Dekanter (D-01)
Keluar
Komponen
Masuk
Arus (6) Arus (7) Arus (8)
H2O 1759,8717 1594,8960 164,9758
C4H9OH 19963,7786 150,7177 19813,0609
C2H3COOH 473,3955 183,4130 289,9825
C2H3COOC4H9 7974,4817 39,8724 7934,6093
MEHQ 10,1467 8,6247 1,5220
H2SO4 1424,9213 1411,4830 13,4383
3389,0068 28217,5888
Total 31606,5956 31606,5956
(dalam kg/jam)
Tabel 2.7 Neraca Massa pada Menara Distilasi (MD-01)
Keluar
Komponen
Masuk
Arus (8) Arus (9) Arus (10)
H2O 164,9758 164,9758 -
C4H9OH 19813,0609 19813,0609 -
C2H3COOH 289,9825 267,4122 22,5703
C2H3COOC4H9 7934,6093 396,7305 7537,8788
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
72
MEHQ 1,5220 - 1,5220
H2SO4 13,4383 - 13,4383
20642,1793 7575,4094
Total 28217,5888 28217,5888
(dalam kg/jam)
2.4.2 Neraca Panas
Tabel 2.8 Neraca Panas pada Reaktor I (R-01)
Masuk Keluar
Komponen
Umpan Q reaksi Arus (5) Q pendingin
H2O 160565,2658 347627,1550
C4H9OH 2981337,0965 2571969,1631
C2H3COOH 557882,1936 174867,6715
C2H3COOC4H9 45925,1341 715078,1775
MEHQ 1075,2572 1075,2572
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
73
H2SO4 101253,9773 101253,9773
3159746,8441 3095912,3669
3848036,9246 3159746,8441 3911871,4018 3095912,3669
Total 7007783,7687 7007783,7687
(dalam kJ/kg)
Tabel 2.9 Neraca Panas pada Reaktor II (R-02)
Masuk Keluar
Komponen
Arus (5) Q reaksi Arus (6) Q pendingin
H2O 347627,1550 405785,4341
C4H9OH 2571969,1631 2444696,4191
C2H3COOH 174867,6715 55788,2194
C2H3COOC4H9 715078,1775 923118,2731
MEHQ 1075,2572 1075,2572
H2SO4 101253,9773 101253,9773
1017910,9465 998064,7680
Total 3911871,4018 1017910,9465 3931717,5802 998064,7680
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
74
4929782,3482 4929782,3482
(dalam kJ/kg)
Tabel 2.10 Neraca Panas pada Dekanter (D-01)
Keluar
Komponen
Masuk
Arus (6) Arus (7) Arus (8)
H2O 405785,4341 284049,8039 121735,6302
C4H9OH 2444696,4191 48893,9284 2395802,4907
C2H3COOH 55788,2194 22315,2877 33472,9316
C2H3COOC4H9 923118,2731 4615,5914 918502,6818
MEHQ 1075,2572 913,9687 161,2886
H2SO4 101253,9773 100241,4376 1012,5398
461030,0176 3470687,5626
Total 3931717,5802 3931717,5802
(dalam kJ/kg)
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
75
Tabel 2.11 Neraca Panas pada Menara Distilasi II (MD-02)
Masuk Keluar
Komponen
Arus (8) Q reboiler Arus (11) Arus (10) Q kondenser
H2O 7994,6257 9191,9162
C4H9OH 525308,9271 604457,0228
C2H3COOH 7136,3537 7770,8433 3117,9073
C2H3COOC4H9 348273,6191 20036,2925 2697202,8792
MEHQ 59,2155 481,6215
H2SO4 293,0240 2350,9872
31025575,99 30816528,67
3137007,43 31026842,3832 642901,3558 2703153,395 30816528,67
Total 34162583,4229 34162583,4229
(dalam kJ/jam)
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
76
Tabel 2.12 Neraca Panas Keseluruhan (Overall)
INPUT kJ/jam OUTPUT kJ/jam
Q1 48276,40 Q7 438824,53
Q2 53267,35 Q10 77322,76
Q3 9817,61 QCd-01 30816528,67
Q4 94,93 Q pendingin reaktor 3095912,37
QRb-01 31025575,99 QHE4 485939,44
Q reaksi 3159746,84 1,038E+06
QHE3 617748,65
TOTAL 34914527,77 TOTAL 34914527,77
(dalam kJ/jam)
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif
C2H3COOHH2O
H2SO4
H2O
MEHQ
H2OC4H9OHC2H3COOHC2H3COOC4H9
H2SO4
MEHQ
30 oC1 atm
30 oC1 atm
30 oC1 atm
83,74 oC0,25 atm
C4H9OHH2O
30 oC1 atm
H2OC4H9OHC2H3COOHC2H3COOC4H9
H2SO4
MEHQ
H2OC4H9OHC2H3COOHC2H3COOC4H9
H2SO4
MEHQ
C2H3COOHC2H3COOC4H9
H2SO4
MEHQ
H2OC4H9OHC2H3COOHC2H3COOC4H9
80 oC1 atm
80 oC1 atm
102,66 oC0,25 atm
60 oC1 atm
76 oC1 atm
80 oC1 atm
ReaktorC2H3COOH + C4H9OH à C2H3COOC4H9 + H2O
ReaktorC2H3COOH + C4H9OH à C2H3COOC4H9 + H2O
MDDekanter
H2OC4H9OHC2H3COOHC2H3COOC4H9
H2SO4
MEHQ
82,55 oC0,25 atm
50 oC1 atm
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
78
Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif
C2H3COOH = 4648,4295H2O = 91,2658
4739,5834
H2SO4 = 1424,9213H2O = 29,0800 = 1454,0013
MEHQ = 10,1467
H2O = 1507,2659C4H9OH = 21003,1114C2H3COOH = 1483,8533C2H3COOC4H9 = 6177,2961MEHQ = 10,1467H2SO4 = 1424,9213
31606,5956
C4H9OH = 4714,8968H2O = 45,7880
= 4760,6848
C2H3COOH = 22,5703C2H3COOC4H9 = 7537,8788MEHQ = 1,5220H2SO4 = 13,4383
= 7575,4094
H2O = 164,9758C4H9OH = 19813,0609C2H3COOH = 267,4122C2H3COOC4H9 = 396,7305
= 20642,1793
80 oC1 atm
ReaktorC2H3COOH + C4H9OH à C2H3COOC4H9 + H2O
ReaktorC2H3COOH + C4H9OH à C2H3COOC4H9 + H2O MDDekanter
83,51 oC0,25 atm
H2O = 1759,8717C4H9OH = 19963,7786C2H3COOH = 473,3955C2H3COOC4H9 = 7974,4817MEHQ = 10,1467H2SO4 = 1424,9213
31606,5956
H2O = 1594,8960C4H9OH = 150,7177C2H3COOH = 183,4130C2H3COOC4H9 = 39,8724MEHQ = 8,6247H2SO4 = 1411,4830
3389,0068
H2O = 164,9758C4H9OH = 19813,0609C2H3COOH = 289,9825C2H3COOC4H9 = 7934,6093MEHQ = 1,5220H2SO4 = 13,4383
28327,6691
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Bab II Deskripsi Proses
79
Gambar PFD
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
1
2.5 Tata Letak Pabrik dan Peralatan
Pada bagian ini dibahas lay out pabrik dan lay out peralatan proses.
Lay out pabrik adalah tempat kedudukan dan bagian – bagian pabrik yang meliputi tempat bekerja karyawan, tempat peralatan, tempat
penimbunan bahan baik bahan baku maupun produk, ditinjau dari hubungan satu dengan yang lainnya. Tata letak pabrik harus dirancang sedemikian
rupa sehingga penggunaan area pabrik effisien dan kelancaran proses produksi dapat terjamin. Jadi dalam penentuan tata letak pabrik harus dipikirkan
penempatan alat – alat produksi sehingga keamanan, keselamatan dan kenyamanan bagi karyawan dapat terpenuhi. Selain peralatan yang tercantum di
dalam flow sheet process, beberapa bangunan lain seperti kantor, bengkel, poliklinik, laboratorium, kantin, pengendali kebakaran (fire safety), pos
keamanan dan sebagainya hendaknya dapat ditempatkan pada bagian yang tidak mengganggu, ditinjau dari segi lalu lintas barang, kontrol, dan
keamanan.
Hal – hal yang harus diperhatikan dalam perancangan tata letak pabrik adalah :
1. Daerah Proses
Daerah proses adalah yang digunakan untuk menempatkan alat – alat yang berhubungan dengan proses produksi. Dimana daerah proses
ini diletakkan pada daerah yang terpisah dari bagian lain agar lebih mudah dalam pengontrolan, transportasi bahan baku dan produk.
2. Keamanan
Keamanan terhadap kemungkinan adanya kebakaran, ledakan, asap atau gas beracun benar – benar diperhatikan di dalam tata letak pabrik.
Untuk itu harus dilakukan penempatan alat – alat pengaman seperti hidran, penampung air yang cukup, penahan ledakan. Tangki
penyimpanan bahan baku ataupun produk berbahaya, harus diletakkan pada tempat yang khusus serta perlu adanya jarak antara bangunan
satu dengan yang lainnya guna memberikan pertolongan dan menyediakan jalan bagi karyawan untuk menyelamatkan diri.
3. Luas Area yang Tersedia
Harga tanah menjadi hal yang membatasi kemampuan penyediaan area. Pemakaian tempat sesuai dengan area yang tersedia. Jika harga
tanah sangat tinggi, maka diperlukan efisiensi dalam pemakaian ruang hingga peralatan tertentu diletakkan diatas peralatan lain, ataupun
lantai ruangan diatur sedemikian hingga agar menghemat tempat.
4. Instalasi dan Utilitas
Pemasangan dan distribusi yang baik dari udara, steam dan listrik akan membantu kemudahan kerja dan perawatannya. Penempatan yang
tepat akan menjamin kelancaran operasi serta memudahkan perawatannya.
Secara garis besar, lay out pabrik dapat dibagi dalam beberapa daerah utama yaitu :
1. Daerah administrasi atau perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol.
Daerah administrasi merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol
sebagai pusat pengendali proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang akan dijual.
2. Daerah Proses
Merupakan daerah tempat alat – alat proses diletakkan dan proses berlangsung.
3. Daerah Pergudangan Umum, Bengkel dan Garasi
4. Daerah Utilitas
Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan sarana pendukung dipusatkan.
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
2
Lay out peralatan proses adalah metoda untuk meletakkan alat-alat proses sehingga diperoleh kinerja yang efisien. Dalam menentukan lay
out peralatan proses pada pabrik N-butil akrilat ini ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu :
· Aliran bahan baku dan produk
Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan ekonomis yang sangat besar serta menunjang kelancaran dan
keamanan produksi.
· Aliran udara
Aliran udara di dalam dan disekitar area proses perlu diperhatikan agar lancar. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi
udara pada satu tempat yang dapat mengakibatkan akumulasi bahan kimia berbahaya yang membahayakan keselamatan kerja.
· Cahaya
Penerangan seluruh pabrik harus memenuhi pada tempat – tempat proses yang berbahaya atau berisiko tinggi perlu diberikan penerangan
tambahan.
· Lalu lintas manusia
Dalam perancangan lay out peralatan perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dengan cepat dan mudah,
sehingga jika terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki, dan juga keamanan pekerja selama bekerja perlu diperhatikan.
· Pertimbangan ekonomi
Dalam perancangan alat proses perlu diusahakan agar dapat menekan biaya operasi, menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik
yang akhirnya memberikan keuntungan dari segi ekonomi.
· Jarak antar alat proses
Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan yang tinggi sebaiknya dipisahkan dari alat proses lainnya, sehingga jika terjadi
ledakan atau kebakaran pada alat tersebut tidak membahayakan alat – alat proses lainnya.
Tata letak pabrik maupun peralatan proses dapat dilihat pada gambar 2.4 dan gambar 2.5.
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
3
Skala 1 : 300
Gambar 2.4 Tata Letak Peralatan Pabrik N-butil akrilat
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
4
Gam
bar
2.5
Tat
a L
etak
Per
alat
an P
rose
s P
abri
k N
-But
il A
krila
t
HE
.04
HE
.03
HE
.02
HE
.01
TP
.01
TP
.04
MD
.03
D-0
1
Ska
la:
1:20
0
U
TP
.01
TP
.01
TP
.01
TP
.01
TP
.01
TP
.03
TP
.03
TP
-05
TP
.05
TP
-05
TP
-05
R.0
1
R.0
2
BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES
3.1. Tangki Penyimpanan N-Butanol
Kode : TP-01
Fungsi : Menyimpan bahan baku n-butanol selama satu bulan
Tipe : Tangki silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dan bagian
atas conical.
Jumlah : 3 buah
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
5
Kondisi penyimpanan
· Suhu : 30 ° C
· Tekanan : 1 atm
Kapasitas : 5489,69 m3
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 grade C.
Diameter : 45 ft
Tinggi : 42 ft
Tebal shell
§ Course 1 : 1,0625 inchi
§ Course 2 : 1,0000 inchi
§ Course 3 : 0.9375 inchi
§ Course 4 : 0.8750 inchi
§ Course 5 : 0.8125 inchi
§ Course 6 : 0.7500 inchi
§ Course 7 : 0.6875 inchi
Tebal head : 0,5625 inch
Tinggi head : 7,3067 ft
Tinggi total : 49,3067 ft
3.2. Tangki Penyimpanan Asam Akrilat
Kode : TP-02
Fungsi : Menyimpan bahan baku asam Akrilat selama satu bulan
Tipe : Tangki silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dan bagian
atas conical.
Jumlah : 3 buah
Kondisi penyimpanan
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
6
· Suhu : 30 ° C
· Tekanan : 1 atm
Kapasitas : 4698,31 m3
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 grade C.
Diameter : 45 ft
Tinggi : 36 ft
Tebal shell
§ Course 1 : 1,0625 inchi
§ Course 2 : 1,0000 inchi
§ Course 3 : 0.9375 inchi
§ Course 4 : 0.8750 inchi
§ Course 5 : 0.8125 inchi
§ Course 6 : 0.6875 inchi
Tebal head : 0,5625 inch
Tinggi head : 7,3067 ft
Tinggi total : 43,3067 ft
3.3. Tangki Penyimpanan Asam Sulfat
Kode : TP-03
Fungsi : Menyimpan bahan baku asam sulfat selama satu bulan
Tipe : Tangki silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dan bagian
atas conical.
Jumlah : 2 buah
Kondisi penyimpanan
· Suhu : 30 ° C
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
7
· Tekanan : 1 atm
Kapasitas : 723,46 m3
Bahan konstruksi : Stainless steel SA 240 grade M.
Diameter : 30 ft
Tinggi : 18 ft
Tebal shell
§ Course 1 : 0,875 inchi
§ Course 2 : 0,8125 inchi
§ Course 3 : 0,6875 inchi
Tebal head : 0,2500 inchi
Tinggi head : 4,87115 ft
Tinggi total : 22,87115 ft
3.4. Tangki Penyimpanan MEHQ
Kode : TP-04
Fungsi : Menyimpan bahan inhibitor MEHQ selama empat bulan
Tipe : Tangki silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dan bagian
atas conical.
Jumlah : 1 buah
Kondisi penyimpanan
· Suhu : 30 ° C
· Tekanan : 1 atm
Kapasitas : 31,8259 m3
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 grade C.
Diameter : 10 ft
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
8
Tinggi : 18 ft
Tebal shell
§ Course 1 : 0,3125 inchi
Tebal head : 0,1875 inch
Tinggi head : 1,62 ft
Tinggi total : 19,62
3.5. Tangki Penyimpanan n-Butil Akrilat
Kode : TP-05
Fungsi : Menyimpan produk n-butil Akrilat selama satu bulan
Tipe : Tangki silinder tegak dengan dasar datar (flat bottom) dan bagian
atas conical.
Jumlah : 4 buah
Kondisi penyimpanan
· Suhu : 30 ° C
· Tekanan : 1 atm
Kapasitas : 7810,66 m3
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 grade C.
Diameter : 70 ft
Tinggi : 18 ft
Tebal shell
§ Course 1 : 1,3750 inchi
§ Course 2 : 1,2500 inchi
§ Course 3 : 1,1875 inchi
Tebal head : 0,7500 inch
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
9
Tinggi head : 11,37 ft
Tinggi total : 29,37 ft
3.6. Reaktor 01
Kode : R-01
Fungsi : Mereaksikan n-Butanol dan Asam Akrilat dengan katalis Asam Sulfat
Tipe : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk
Bahan Konstruksi : Stainless Steel SA-240 Grade 316
Jumlah : 1 buah
Kapasitas : 16,1734 m3
Kondisi Operasi
· Suhu = 80 O
C
· Tekanan = 1 atm
· Waktu tinggal = 20,7744 menit
Dimensi reaktor
· Diameter : 2,1758 m
· Tinggi : 4,3517 m
· Tebal shell : 0,2500 in
· Jenis head : Torispherical Dished Head
· Tebal head : 0,25 in
Koil Pendingin
· Jenis koil : Single Helix
· Diameter : 1,4143 m
· Panjang koil : 102,062 m
· Jarak antara koil : 0,1905 m
· Jumlah lilitan : 23 lilitan
Pengaduk
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
10
· Jenis pengaduk : Turbine with 6 blades and four
bafles
· Diameter impeller : 0,72528 m
· Jarak impeller dengan bottom: 0,72528 m
· Lebar baffle : 0,21758 m
· Motor : 11 Hp
3.7. Reaktor 02
Kode : R-02
Fungsi : Mereaksikan n-Butanol dan Asam Akrilat dengan katalis Asam Sulfat
Tipe : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk
Bahan Konstruksi : Stainless Steel SA-240 Grade 316
Jumlah : 1 buah
Kapasitas : 16,1734 m3
Kondisi Operasi
· Suhu = 80 O
C
· Tekanan = 1 atm
· Waktu tinggal = 20,7744 menit
Dimensi reaktor
· Diameter : 2,1758 m
· Tinggi : 4,3517 m
· Tebal shell : 0,2500 in
· Jenis head : Torispherical Dished Head
· Tebal head : 0,2500 in
Koil Pemanas
· Jenis koil : Single Helix
· Diameter : 1,4143 m
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
11
· Panjang koil : 40,1483 m
· Jarak antara koil : 0,1905 m
· Jumlah lilitan : 11 lilitan
Pengaduk
· Jenis pengaduk : Turbine with 6 blades and four
bafles
· Diameter impeller : 0,72528 m
· Jarak impeller dengan bottom: 0,72528m
· Lebar baffle : 0,21758 m
· Motor : 11 Hp
3.8. Dekanter (D-01)
Kode : D-01
Fungsi : Memisahkan fase anorganik (asam sulfat dan air) dari fase
organik (asam akrilat, n-butanol dan n-butil akrilat)
Tipe : Horizontal, Cylindrical Vessel
Jumlah : 1 buah
Kondisi operasi
· Tekanan : 1 atm
· Suhu : 80 °C
· Waktu pisah : 7 menit 9 detik
Spesifikasi :
Diameter shell = 1,33 m
Panjang shell = 3,99 m
Tebal shell = 3/16 in.
Tipe head = Torisperical Dished Head
Panjang head = 0,13 m
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
12
Tebal head = 3/16 in.
Bahan Konstruksi : Stainlees Steel SA 240 Grade 316
3.9. Menara Distilasi (MD-01)
Kode : MD-01
Fungsi : Memisahkan Asam Akrilat, n-butanol dari produk untuk direcycle reaktor 01 (R-01).
Tipe : Packing dengan kondensor total dan reboiler total
Jumlah : 1 buah
Kondisi operasi
· Tekanan Operasi: 0,25 atm
· Suhu distilat : 82,74 °C
· Suhu bottom : 102,66 °C
· Suhu umpan : 83,51 °C
Jenis packing : Intalox sadles
Ukuran Packing : 75 mm
Bahan packing : ceramic
Feed masuk : 16,12 m dari bawah
Dimensi menara atas
· Diameter kolom : 3,2460 m
· Tebal shell : 0,1875 in
Diameter menara bawah
· Diameter kolom : 3,7840 m
· Tebal shell : 0,1875 in
Tinggi menara : 32,23 m
Bahan Konstruksi : Stainlees Steel SA 240 Grade 316
3.10. ACCUMULATOR 01
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
13
Kode : AC- 01
Fungsi : Menampung hasil atas manara distilasi MD 01
Tipe : Horisontal Drum dengan Torisperical Head
Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA 283 Grade C
Jumlah : 1 buah
Kondisi Operasi
· Suhu = 81,3035O
C
· Tekanan = 0,25 atm
· Waktu tinggal = 30 menit
Dimensi
· Diameter : 2,4932 m
· Panjang : 7,4797 m
· Tebal dinding : 0,1875 in
· Tebal head : 0,1875 in
3.11. KONDENSOR 01
Kode : CD-01
Fungsi : Mengkondensasikan hasil atas Menara Distilasi MD-01
Tipe : Shell and Tube Heat Exchanger
Jumlah : 1 buah
Spesifikasi
· Beban : 30816528,670 Kj/jam
· Luas area transfer : 96,8392 m2
· Susunan : triangular pitch
· Shell
§ Fluida : Hasil atas Menara Distilasi MD-01
§ Suhu : 82,74
oC
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
14
§ Kapasitas : 49886,0368 kg/jam
§ Dimeter : 0,9906 m
§ Bahan konstruksi : Cast Steel
· Tube
§ Fluida : Air pendingin
§ Suhu : 30 °C
§ Kapasitas : 733726,8731 kg/jam
§ Dimensi : ID : 0,532 in OD : 0,75 in BWG : 12
L : 1,2192 m n : 290
Bahan konstruksi : Cast Steel
3.12. REBOILER 01
Kode : RB-01
Fungsi : Menguapkan sebagian hasil bawah Menara Distilasi MD-01.
Tipe : Ketle Reboiler
Jumlah : 1
Spesifikasi
· Beban : 31025575,99 Kj/jam
· Luas area transfer : 136,7269 m2
· Susunan : triangular pitch
· Shell
§ Fluida : Hasil bawah Menra Distilasi MD 01
§ Suhu : 102,66
oC
§ Kapasitas : 99458,1307 kg/jam
§ Dimeter : 0,9398 m
§ Bahan konstruksi : Carbon Steel
· Tube
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
15
§ Fluida : Steam
§ Suhu : 176,67 °C
§ Kapasitas : 15314,05774 kg/jam
§ Dimensi : ID : 0,782 in OD : 1 in BWG : 12
L : 2,7432 m n : 60
Bahan konstruksi : Cast Steel
3.13. HEAT EXCHANGER 1
Kode : HE-01
Fungsi : Memanaskan umpan asam akrilat, asam sulfat dan MEHQ dari Tangki TP-02, TP-03 dan TP-04
Tipe : Double pipe
Spesifikasi
· Beban : 374177,61 Kj/jam
· Luas area transfer : 5,393 m2
· Hairpin
§ Jumlah hairpin : 4
§ Panjang : 2,4384 m
· Pipa Luar (Annulus)
§ Fluida : Fluida dingin, umpan masuk reaktor
§ Suhu masuk : 30°C
§ Suhu keluar : 60 °C
§ Kapasitas : 6277,4395 kg/jam
§ Pressure drop : 2,263
§ Bahan konstruksi : Stainless steel
· Pipa dalam (inner pipe)
§ Fluida : Fluida panas (produk / hasil bawah MD-01)
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
16
§ Suhu masuk : 102,66°C
§ Suhu keluar : 80,16 °C
§ Kapasitas : 7575,7576 Kg/jam
§ Pressure drop : 0,08
§ Bahan konstruksi : Carbon steel
· Clean Overall Coefficient (Uc) : 524,50
· Dirt Overall Coefficient (Ud) : 73,30
· Dirt Factor (Rd) : 0,0117
· Rd required : 0,001
3.14. HEAT EXCHANGER 2
Kode : HE-03
Fungsi : Memanaskan umpan masuk MD-01
Tipe : Double pipe
Spesifikasi
· Beban : 218213,34 Kj/jam
· Luas area transfer : 2,0225 m2
· Hairpin
§ Jumlah hairpin : 2
§ Panjang : 1,8288 m
· Pipa Luar (Annulus)
§ Fluida : Fluida panas, saturated steam
§ Suhu masuk : 177 °C
§ Suhu keluar : 177 °C
§ Kapasitas : 113,6331 kg/jam
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
17
§ Pressure drop : 0,001
§ Bahan konstruksi : Stainless steel
· Pipa dalam (inner pipe)
§ Fluida : Fluida dingin, umpan MD
§ Suhu masuk : 80 °C
§ Suhu keluar : 83,51 °C
§ Kapasitas : 20751,9115 Kg/jam
§ Pressure drop : 0,38
§ Bahan konstruksi : Stainless steel
· Clean Overall Coefficient (Uc) : 184,79
· Dirt Overall Coefficient (Ud) : 58,48
· Dirt Factor (Rd) : 0,0117
· Rd required : 0,001
3.15. HEAT EXCHANGER 3
Kode : HE 04
Fungsi : Mendinginkan hasil bawah Menara Distilasi MD –01 dari HE-01 sebelum disimpan di Tangki TP
05
Tipe : Double pipe
Jumlah : 1
Spesifikasi
· Beban : 485939,44 Kj/jam
· Luas area transfer : 6,7410 m2
· Hairpin
§ Jumlah hairpin : 4
§ Panjang : 3,048 m
· Pipa Luar (Annulus)
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
18
§ Fluida : Fluida panas, hasil bawah Menara Distilasi MD-01
§ Suhu masuk : 80,16 °C
§ Suhu keluar : 50 °C
§ Kapasitas : 7575,7576 kg/jam
§ Pressure drop : 1,647
§ Bahan konstruksi : Stainless steel
· Pipa dalam (inner pipe)
§ Fluida : Fluida dingin, air pendingin
§ Suhu masuk : 35 °C
§ Suhu keluar : 45 °C
§ Kapasitas : 9661,14 Kg/jam
§ Pressure drop : 0,18
§ Bahan konstruksi : Carbon steel
· Clean Overall Coefficient (Uc) : 245,62
· Dirt Overall Coefficient (Ud) : 149,02
· Dirt Factor (Rd) : 0,0026
· Rd required : 0,001
3.16. POMPA 01
Kode : P-01
Fungsi : Memompa bahan baku n-Butanol dari Tangki TP-01 ke reaktor
Tipe : Centrifugal pump
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 268
Kapasitas : 5,9515 m3/j
Daya pompa : 0,75 KW
Pipa yang digunakan
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
19
§ D nominal size : 6 in
§ No. Schedule : 40
§ ID : 6,065 in
§ OD : 6,625 in
3.17. POMPA 02
Kode : P-02
Fungsi : Memompa bahan baku Asam Akrilat dari Tangki TP-02 ke reaktor
Tipe : Centrifugal pump
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 268
Kapasitas : 5,6230 m3/j
Daya pompa : 0,75 KW
Pipa yang digunakan
§ D nominal size : 2 1/5 in
§ No. Schedule : 40
§ ID : 2,469 in
§ OD : 2,88 in
3.18. POMPA 03
Kode : P-03
Fungsi : Memompa bahan baku Asam Sulfat dari Tangki TP-03 ke reaktor
Tipe : Centrifugal pump
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Stainless steel SA 213
Kapasitas : 1,7917 m3/j
Daya pompa : 0,75 KW
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
20
Pipa yang digunakan
§ D nominal size : 2 ½ in
§ No. Schedule : 40
§ ID : 2,469 in
§ OD : 2,88 in
3.19. POMPA 04
Kode : P-04
Fungsi : Memompa bahan baku MEHQ dari Tangki TP-04 ke reaktor
Tipe : Centrifugal pump
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel SA 268
Kapasitas : 5,6230 m3/j
Daya pompa : 0,75 KW
Pipa yang digunakan
§ D nominal size : 2 1/2 in
§ No. Schedule : 40
§ ID : 2,469 in
§ OD : 2,88 in
3.20. POMPA 05
Kode : P-05
Fungsi : Memompa produk Reaktor R-01 ke Reaktor R-02
Tipe : Centrifugal pump
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Stainless steel SA 213
Kapasitas : 38,9497 m3/j
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
21
Daya pompa : 0,75 HP
Pipa yang digunakan
§ D nominal size : 6 in
§ No. Schedule : 40
§ ID : 6,065 in
§ OD : 6,625 in
3.21. POMPA 06
Kode : P-06
Fungsi : Memompa produk Reaktor R-02 ke dekanter
Tipe : Centrifugal pump
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Stainless steel SA 213
Kapasitas : 38,9497 m3/j
Daya pompa : 0,75 KW
Pipa yang digunakan
§ D nominal size : 6 in
§ No. Schedule : 40
§ ID : 6,065 in
§ OD : 6,625 in
3.22. POMPA 07
Kode : P-07
Fungsi : Memompa produk ringan Dekanter ke Menara Distilasi MD-01
Tipe : Centrifugal pump
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Stainless steel SA 213
Kapasitas : 4,1993 m3/j
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
22
Daya pompa : 0,75 KW
Pipa yang digunakan
§ D nominal size : 1 ¼ in
§ No. Schedule : 40
§ ID : 1,38 in
§ OD : 1,66 in
3.23. POMPA 08
Kode : P-08
Fungsi : Memompa produk berat Dekanter ke IPAL
Tipe : Centrifugal pump
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Stainless steel SA 213
Kapasitas : 3,1682 m3/j
Daya pompa : 0,75 KW
Pipa yang digunakan
§ D nominal size : 3/4 in
§ No. Schedule : 40
§ ID : 0,824 in
§ OD : 1,05 in
3.24. POMPA 09
Kode : P-09
Fungsi : Memompa produk akumulator ke MD-01 dan Reaktor R-01
Tipe : Centrifugal pump
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
23
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbom steel SA 268
Kapasitas : 65,0101 m3/j
Daya pompa : 1,5 KW
Pipa yang digunakan
§ D nominal size : 6 in
§ No. Schedule : 40
§ ID : 6,065 in
§ OD : 6,625 in
3.25. POMPA 10
Kode : P-10
Fungsi : Memompa hasil bawah menara distilasi MD-01 ke tangki produk TP-05
Tipe : Centrifugal pump
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Stainless steel SA 213
Kapasitas : 538,9242 m3/j
Daya pompa : 1,50 KW
Pipa yang digunakan
§ D nominal size : 1 1/4 in
§ No. Schedule : 40
§ ID : 1,66 in
§ OD : 1,442 in
3.26. EJECTOR Ej-01
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
24
Kode : Ej-01
Fungsi : Menjaga kondisi operasi Menara Distilasi MD-01 tetap vakum.
Tipe : Steam Jet Ejector
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbom steel SA 268
P Steam : 125 psig
Kebutuhan Steam : 180 lbm/jam
Diameter : 2 inch
BAB IV
UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM
4.1. Unit Pendukung Proses
Unit pendukung proses atau yang lebih dikenal dengan sebutan utilitas merupakan unit penunjang proses produksi yang merupakan bagian
penting untuk menunjang berlangsungnya proses suatu pabrik. Utilitas di pabrik N-Butil Akrilat dirancang antara lain meliputi unit pengadaaan air, unit
pengadaan steam, unit pengadaan udara tekan, unit pengadaan listrik, unit pengadaan bahan bakar dan unit pengolahan limbah.
1. Unit pengadaan air
Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air sungai untuk memenuhi
kebutuhan air sebagai berikut :
a. Air pendingin
b. Air umpan boiler
c. Air konsumsi umum dan sanitasi
d. Air pemadam kebakaran
2. Unit pengadaan steam
Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steam sebagai media pemanas untuk alat–alat heat exchanger dan reboiler
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
25
3. Unit pengadaan udara tekan.
Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan instrumentasi pneumatic ,untuk penyediaan udara tekan di bengkel, dan
untuk keperluan back wash.
4. Unit pengadaan listrik
Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk
peralatan proses, peralatan utilitas, peralatan elektronik atau listrik, AC, maupun
untuk penerangan. Listrik disuplai dari PLN dan dari generator sebagai cadangan
bila listrik dari PLN mengalami gangguan.
5. Unit pengadaaan bahan bakar.
Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan boiler dan
generator.
6. Unit pengolahan limbah
Unit ini bertugas untuk pengolahan bahan-bahan buangan atau hasil
samping reaksi contohnya : Air, Asam Sulfat, Asam akrilat, N-Butil Akrilat, n-
Butanol, dan MEHQ.
4.1.1. Unit Pengadaan Air
Air yang berasal dari sungai pada umumnya belum memenuhi persyaratan yang diperlukan, biasanya mengandung lumpur atau padatan
serta material penyebab foaming, oksigen bebas dan kadang mengandung asam, sehingga harus menjalani proses pengolahan terlebih dahulu. Tahapan
pengolahan air sungai menjadi air baku meliputi :
1. Penyaringan awal, pada bagian suction pompa dipasang screen ukuran 4
mesh, penyaringan ini bertujuan untuk memisahkan benda-benda besar
yang mungkin terikut oleh air, jika tidak dilakukan penyaringan
dikhawatirkan akan terjadi penyumbatan sistem pemipaan dan kerusakan
impeller pada pompa.
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
26
2. Pengendapan, merupakan proses mekanis untuk memisahkan padatan-
padatan atau lumpur yang terdapat di dalam air dengan menggunakan gaya
gravitasi, pada bak pengandapan dilengkapi dengan penyekat yang
berfungsi untuk memisahkan padatan atau lumpur yang telah jatuh
sehingga tidak terikut oleh aliran air.
3. Aerasi, merupakan proses mekanis penghembusan air dengan udara.
Proses ini bertujuan untuk menghilangkan besi yang terlarut dalam air.
Terjadi proses oksidasi yang menjadikan besi terlarut menjadi endapan
yang tidak larut. Proses aerasi dilakukan dalam suatu unit yang disebut
aerator. Untuk menaikkan pH air ditambahakan NaOH sehingga air pada
keadaan netral.
Pada waktu penghisapan air dari bak pengendapan ke aerator, dilakukan
penginjeksian :
a. Alum, yang berfungsi sebagai flokulan.
b. Kalsium hipoklorit yang berfungsi sebagai disinfektan. Konsentrasi kalsium hipoklorit dijaga sekitar 0,8 – 1 ppm.
Aerator ini sekaligus berfungsi sebagai clarifier untuk mengendapkan floc-floc yang terbentuk. Lumpur yang diendapkan di blow down,
sedangkan air keluar dari bagian atas.
4. Filtrasi, Air ini dilewatkan melalui sand filter (pada tangki penyaring),
untuk menyaring partikel-partikel kotoran halus yang masih ada.
Kemudian air tersebut ditampung dalam tangki penampungan TU-01. Dari
sini, air mengalami perlakuan didasarkan pada penggunaannya.
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
27
Skema pengolahan air ditunjukan pada gambar 4.1 Jumlah air sungai
yang dibutuhkan sebagai media pendingin, kebutuhan umpan air boiler dan
sanitasi adalah sebesar 24181,66 kg/jam atau 24,3285 m3/jam.
Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air
4.1.1.1. Air pendingin
Air yang telah mengalami tahap pengolahan air awal dipompa ke unit penyediaan air pendingin untuk digunakan sebagai air pendingin.
Alasan digunakannya air sebagai media pendingin adalah karena faktor-faktor sebagai berikut :
a. Air dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah.
b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya.
c. Dapat menyerap sejumlah panas per satuan volume yang tinggi.
d. Tidak terdekomposisi.
Air pendingin ini digunakan sebagai pendingin pada kondensor, heat exchanger dan cooler. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam
pengolahan air pendingin :
a. kesadahan (hardness), yang dapat menyebabkan kerak.
b. Adanya zat besi, yang dapat menimbulkan korosi.
Disini air pendingin dari tangki penampungan air pendingin dipompa ke cooler dan condenser, setelah terjadi transfer panas air
didinginkan kembali dengan menggunakan cooling tower. Pada saat pendinginan di cooling tower terjadi penguapan sehingga diperlukan make up
water sebesar 16,5812 m3
/jam.
Air Sungai Bak Pengendapan Aerator Filter Sand
TU-01
Air Pendingin
dan
Air Konsumssi umum dan sanitasi
Ion Exchanger Air Umpan Boiler
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
28
Spesifikasi lengkap cooling tower :
1. Tipe : Inducted Draft Cooling Tower
2. Jumlah : 1 buah
3. Jumlah air yang didinginkan : 847,5910 m3/jam
4. Tenaga fan : 2,92 KW
5. Tenaga motor : 4,75 KW
6. Jumlah fan : 3 buah
4.1.1.2. Air umpan boiler
Untuk kebutuhan umpan boiler air yang digunakan air yang kualitasnya lebih baik dari pada air untuk pendingin. Beberapa hal yang perlu
diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah sebagai berikut :
a. Kandungan zat yang dapat menyebabkan korosi.
Korosi yang terjadi di dalam boiler disebabkan karena air mengandung larutan-larutan asam dan gas-gas yang terlarut.
b. Kandungan zat yang menyebabkan kerak (scale forming ).
Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan yang biasanya berupa garam-garam karbonat dan silikat.
c. Kandungan zat yang menyebabkan pembusaan ( foaming ).
Air yang digunakan pada proses pemanasan bisa menyebabkan foaming pada boiler karena adanya zat-zat organik, anorganik, dan zat-zat
yang tidak larut dalam jumlah besar. Efek pembusaan terjadi pada alkalinitas tinggi dan adanya gas CO2.
Ø Jumlah air sebagai umpan boiler
Jumlah air yang digunakan adalah sebesar 17381,714 kg/jam atau laju alir sebanyak 17,487 m3
/jam. Jumlah air ini digunakan hanya
pada awal start up pabrik, untuk kebutuhan selanjutnya hanya air make up saja yang diperlukan. Jumlah air untuk keperluan make up air umpan boiler
adalah sebesar 3476,343 kg/jam atau laju alir 3,49745 m3/jam. Air umpan boiler biasanya digunakan lagi setelah digunakan dan terkondensasi.
Ø Pengolahan air sebagai umpan boiler.
Air yang telah mengalami pengolahan tahap awal yang ditampung dalam TU-01 perlu mengalami pengolahan lebih lanjut agar dapat
digunakan sebagai air umpan boiler. Tahapan pengolahan air menjadi air umpan boiler meliputi :
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
29
a. Demineralisasi, merupakan unit penukar ion atau ion exchanger untuk menghilangkan kesadahan pada air yang akan memungkinkan
terjadinya kerak pada boiler. Kesadahan ini umumnya disebabkan adanya ion Ca+
dan Mg+
. Proses ini dilakukan dengan ion
exchanger yang berisi natrium resin (NaR), selama proses pelunakan ion Ca+
dan Mg+
dalam air diikat oleh natrium resin membentuk
CaR2 dan MgR2, dan digantikan oleh ion Na+
. Setelah digunakan untuk jangka waktu tertentu maka daya serap NaR akan turun
sehingga perlu diaktifkan lagi dengan menggunakan larutan NaCl, dan CaCl2 dan MgCl2 yang terbentuk dibuang. Sehingga perlu
digunakan 2 buah ion exchanger, agar pada saat salah satu diregenerasi ion exchanger lainya digunakan untuk proses.
b. Deaerator, merupakan unit untuk menghilangkan gas-gas yang terlarut terutama O2 yang dapat menyebabkan korosi dan CO2 yang dapat
menyebabkan foaming. Proses deaerasi dilakukan dengan cara:
· Menambahkan Na2SO3 untuk mengikat O2 yang masih terlarut.
· Dengan pemanasan awal, sehingga diharapkan kelarutan gas-gas dalam air akan berkurang.
4.1.1.3. Air konsumsi umum dan sanitasi
Air dari TU-01 yang telah mengalami pengolahan tahap awal
dipompa ke unit penyediaan air konsumsi umumdan sanitasi. Air ini
digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum, laboratorium, kantor,
perumahan dan pertamanan. Air konsumsi dan sanitasi harus memenuhi
beberapa syarat, yang meliputi syarat fisik, syarat kimia, dan syarat
bakteriologis.
Syarat fisik:
a. suhu di bawah suhu udara luar
b. warna jernih
c. tidak mempunyai rasa dan tidak berbau.
Syarat kimia:
a. tidak mengandung zat organik maupun anorganik
b. tidak beracun
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
30
Syarat bakteriologis :
Tidak mengandung bakteri-bakteri, terutama bakteri yang patogen.
Ø Jumlah air untuk konsumsi dan sanitasi
Jumlah yang dibutuhkan adalah sebesar 1925,81 kg/jam atau laju alir sebesar
1,9375 m3/jam.
Ø Pengolahan air untuk konsumsi dan sanitasi.
Ke dalam air dari tangki TU-01 yang telah mengalami pengolahan air tahap
awal selanjutnya diinjeksikan larutan kalsium hipoklorit untuk mematikan
kandungan biologis air. Konsentrasi kalsium hipoklorit dijaga sekitar 0,8–1,0
ppm. Untuk menjaga pH air minum, ditambah larutan Ca(OH)2 sehingga pH-
nya sekitar 6,8 – 7,0.
4.1.1.4. Unit Penyediaan Air Pemadam Kebakaran.
Air untuk keperluan pemadam kebakaran diambil dari unit
penyediaan air pendingin, karena kebutuhan air pemadam kebakaran
merupakan suatu kebutuhan yang tak terduga namun harus selalu siap. Air
diambil dari kolam penampungan air pendingin dan dari tangki air pendingin
yang dihubungkan ke hydrant di sekitar areal pabrik untuk mencegah
kebakaran.
4.1.2. Unit Pengadaan Steam
Steam yang diproduksi pada pabrik n-N-Butil Akrilat ini digunakan
untuk memenuhi kebutuha, reboiler, heat exchanger dan ejector. Untuk
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
31
memenuhi kebutuhan steam digunakan boiler. Kebutuhan steam pada pabrik
n-N-Butil Akrilat ini adalah
Tekanan = 9,160 atm
Suhu = 177 oC
Jumlah = 15801,56 kg/jam
Untuk menjaga kemungkinan kebocoran steam pada saat distribusi, jumlah
steam dilebihkan sebanyak 20 %. Jadi jumlah steam yang dibutuhkan adalah
sebanyak 17381,71 kg/jam.
Ø Boiler yang dibutuhkan.
Spesifikasi Boiler :
1. Tipe : Fire Tube Boiler
2. Jumlah : 2 buah
3. Heating surface : 6334,48 ft2
4. Rate of steam : 19159,9 lb/jam
5. Tekanan steam : 9,160 atm
6. Bahan bakar : Solar
4.1.1.3. Unit Pengadaan Udara Tekan
Kebutuhan udara tekan untuk prarancangan pabrik N-Butil Akrilat ini
diperkirakan sebesar 200 m3/jam, tekanan 124 psi dan suhu 30 °C. Alat
untuk menyediakan udara tekan berupa kompresor yang dilengkapi dengan
pendingin untuk mengkondensasikan air yang masih terikut dan water trap
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
32
yang berisi silica gel untuk menyerap kandungan air sampai diperoleh
kandungan air maksimal 84 ppm.
Ø Kompresor yang dibutuhkan
Kapasitas : 200 m3/jam
Tekanan suction : 1 atm
Tekanan discharge : 6,8027 atm
Suhu udara : 30 °C
Jenis : Single Stage Reciprocating Compressor
Efisiensi : 80 %
Daya kompresor : 24 HP
Jumlah : 1 buah
4.1.1.4. Unit Pengadaan Listrik
Kebutuhan tenaga listrik di pabrik n-N-Butil Akrilat ini dipenuhi oleh
PLN dan generator pabrik, hal ini bertujuan agar pasokan tenaga listrik dapat
berlangsung kontinyu meskipun ada gangguan pasokan dari PLN. Generator
yang digunakan adalah generator arus bolak-balik dengan pertimbangan :
1. Tenaga listrik yang dihasilkan cukup besar.
2. Tegangan dapat dinaikkan atau diturunkan sesuai kebutuhan dengan
transformer.
Kebutuhan listrik di pabrik ini antara lain terdiri dari :
1. Listrik untuk keperluan proses dan utilitas = 132,269 kW
2. Listrik untuk penerangan = 93,176 kW
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
33
3. Listrik untuk AC = 15 kW
4. Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi. = 10 kW
Jumlah kebutuhan listrik total = 313,0567 kW
Jumlah kebutuhan listrik sebesar ini disuplai oleh PLN. Jika diasumsikan
kapasitas generator = 75 % dari kapasitas total sehingga spesifikasi generator
yang dibutuhkan untuk menyuplai kebutuhan listrik diatas jika terjadi
gangguan listrik dari PLN adalah sebagai berikut :
Tipe : AC generator
Kapasitas : 400 kW
Tegangan : 220/380 volt
Efisiensi : 80 %
Jumlah : 1 buah
Bahan bakar : Solar
4.1.1.5. Unit Pengadaan Bahan Bakar
Unit pengadaan bahan bakar mempunyai tugas untuk memenuhi
kebutuhan bahan bakar pada boiler dan generator. Jenis bahan bakar yang
digunakan adalah solar yang diperoleh dari Pertamina dan distributornya.
Pemilihan bahan bakar cair tersebut didasarkan pada alasan :
1. mudah didapat
2. pasokan terjamin
3. mudah dalam penyimpanan
Sifat fisik solar adalah sebagai berikut :
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
34
- Heating Value : 18.800 Btu/lb
- Specific gravity : 0,8691
- Efisiensi : 80 %
Ø Kebutuhan bahan bakar
1. Untuk Boiler = 1225 L/jam
2. Untuk Generator = 47,3084 L/jam
Total kebutuhan = 1272,3 L/jam
= 52869,089 L/hari
4.1.1.6. Unit Pengolahan Limbah
Limbah cair yang dibuang masih mengandung Asam Sulfat, Asam akrilat dan n-butanol dalam jumlah cukup besar, sehingga sebelum
dibuang ke lingkungan perlu dinetralkan terlebih dahulu dengan menggunakan NaOH dan diendapkan, air yang dipisahkan dapat dibuang ke
lingkungan . Kemudian limbah yang mengandung n-butanol dan asam
akrilat direaksikan dengan bahan lumpur aktif di dalam sebuah bak, selanjutnya hasil keluaran dari bak lumpur aktif dialirkan ke bak
pengendap untuk memisahkan limbah yang sudah diolah dengan lumpur aktif yang terikut, kemudian lumpur aktif yang terendapkan dipompa kembali
ke bak lumpur aktif.
Skema pengolahan limbah yang digunakan di pabrik n-N-Butil Akrilat
dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Skema Pengolahan Limbah
4.2. Laboratorium
Laboratorium merupakan bagian yang sangat penting dalam menunjang kelancaran proses produksi dan menjaga mutu produk. Dengan
data yang diperoleh dari laboratorium maka proses produksi akan selalu dapat dikontrol dan dijaga mutu produk sesuai dengan spesifikasi yang
diharapkan. Disamping itu juga berperan dalam pengendalian pencemaran lingkungan.
Laboratorium berada dibawah bidang produksi yang mempunyai tugas pokok antara lain :
1. Sebagai pengontrol kualitas bahan baku dan pengontrol kualitas produk.
Bak Penampung
Bak Lumpur Aktif
Bak Penampung
Bak
Pengendapan
Limbah Sanitasi
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
35
2. Sebagai pengontrol terhadap proses produksi dengan melakukan analisa terhadap pencemaran lingkungan.
3. Sebagai pengontrol terhadap mutu air pendingin, air umpan boiler dan lain-lain yang berkaitan langsung dengan proses produksi.
Laboratorium melaksanakan kerja 24 jam sehari dalam kelompok kerja shift dan non shift :
1. Kelompok shift
Kelompok ini melaksanakan tugas pemantauan dan analisa–analisa rutin terhadap proses produksi. Dalam melaksanakan tugasnya,
kelompok ini menggunakan sistem bergilir, yaitu sistem kerja shift selama 24 jam dengan dibagi menjadi 4 shift. Masing-masing shift
bekerja selama 8 jam.
2. Kelompok non shift
Kelompok ini mempunyai tugas melakukan analisa khusus yaitu analisa yang sifatnya tidak rutin dan menyediakan reagen kimia yang
diperlukan di laboratorium. Dalam rangka membantu kelancaran pekerjaan kelompok shift, kelompok ini melaksanakan tugasnya di
laboratorium utama dengan tugas antara lain :
a. menyediakan reagen kimia untuk analisa laboratorium
b. melakukan analisa bahan buangan penyebab polusi
c. melakukan penelitian atau percobaan untuk membantu kelancaran produksi.
Dalam melaksanakan tugasnya, bagian laboratorium dibagi menjadi :
a. Laboratorium fisik
b. Laboratorium analitik
c. Laboratorium penelitian dan pengembangan
4.2.1. Laboratorium Fisik dan Analitik
Bagian ini bertugas mengadakan pemeriksaan atau pengamatan terhadap sifat-sifat bahan baku dan produk. Pengamatan yang dilakukan
yaitu antara lain :
- specific gravity,dengan menggunakan hidrometer
- viskositas, dengan menggunakan viskometer
- kandungan air, dengan menggunakan water content tester
- kandungan MEHQ, dengan menggunakan spectofotometri UV
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
36
4.2.2. Laboratorium Penelitian dan Pengembangan
Bagian ini bertujuan untuk mengadakan penelitian, contohnya perlindungan terhadap lingkungan. Disamping mengadakan
penelitian rutin, laboratorium ini juga mengadakan penelitian yang sifatnya non rutin, misalnya penelitian terhadap produk di unit tertentu
yang tidak biasanya dilakukan penelitian guna mendapatkan alternatif lain terhadap penggunaan bahan baku.
Alat analisa penting yang digunakan antara lain :
1. Water content tester, untuk menganalisa kadar air.
2. Hydrometer, untuk mengukur specific gravity.
3. Viscometer, untuk mengukur viskositas.
4. Atomic Absorbtion Spectrophotometer (AAS), untuk menganalisa kadar bahan baku dan produk.
BAB V
MANAJEMEN PERUSAHAAN
5.1. Bentuk Perusahaan
Pabrik n-butil akrilat yang akan didirikan direncanakan mempunyai :
· Bentuk : Perseroan Terbatas (PT)
· Lapangan usaha : Industri n-butil akrilat
· Lokasi perusahaan : Cilegon, Banten
Alasan dipilihnya bentuk perusahaan ini adalah didasarkan atas beberapa faktor berikut :
1. Mudah untuk mendapatkan modal, yaitu dengan menjual saham perusahaan kepada publik.
2. Tanggung jawab pemegang saham terbatas, sehingga kelancaran produksi hanya dipegang oleh pimpinan perusahaan.
3. Pemilik dan pengurus perusahaan terpisah satu sama lain, pemilik perusahaan adalah para pemegang saham dan pengurus perusahaan
adalah direksi beserta stafnya yang diawasi oleh dewan komisaris.
4. Kelangsungan perusahaan lebih terjamin, karena tidak berpengaruh dengan berhentinya:
a. pemegang saham
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
37
b. direksi beserta stafnya
c. karyawan perusahaan.
5. Efisiensi segi manajemen
Para pemegang saham dapat memilih orang yang ahli sebagai dewan
komisaris dan direktur utama yang cukup cakap dan berpengalaman.
6. Lapangan usaha lebih luas
Suatu Perseroan Terbatas dapat menarik modal yang sangat besar dari
masyarakat, sehingga dengan modal ini PT dapat memperluas usahanya.
5.2. Struktur Organisasi
Salah satu faktor yang menunjang kemajuan perusahaan adalah struktur organisasi yang terdapat dan dipergunakan oleh perusahaan
tersebut. Untuk mendapatkan suatu sistem yang terbaik, maka perlu diperhatikan beberapa pedoman antara lain :
· Perumusan tujuan perusahaan dengan jelas
· Pendelegasian wewenang
· Pembagian tugas kerja yang jelas
· Kesatuan perintah dan tanggung jawab
· Sistem pengontrol atas pekerjaan yang telah dilaksanakan
· Organisasi perusahaan yang fleksibel
Dengan berpedoman pada pedoman tersebut maka dipilih struktur organisasi yang baik yaitu sistim line and staff. Pada sistem ini garis kekuasaan lebih
sederhana dan praktis. Demikian pula kebaikan dalam pembagian tugas kerja seperti yang terdapat dalam sistem, organisasi fungsional, sehingga
seorang karyawan hanya akan bertanggung jawab pada seorang atasan saja. Sedangkan untuk mencapai kelancaran produksi maka perlu dibentuk staf
ahli yang terdiri dari orang-orang ahli di bidangnya. Staf ahli akan memberi bantuan pemikiran dan nasehat kepada tingkat pengawas, demi tercapainya
tujuan perusahaan.
Ada 2 kelompok orang yang berpengaruh dalam menjalankan organisasi garis dan staf ini, yaitu:
1. Sebagai garis atau lini yaitu orang-orang yang melaksanakan tugas pokok organisasi dalam rangka mencapai tujuan.
95
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
38
2. Sebagai staf yaitu orang-orang yang melakukan tugas sesuai dengan keahliannya dalam hal ini berfungsi untuk memberi saran-saran kepada
unit operasional.
Pemegang saham sebagai pemilik perusahaan dalam pelaksanaan tugas sehari-harinya diwakili oleh dewan komisaris, sedangkan tugas
untuk menjalankan perusahaan dilaksanakan oleh direktur utama dibantu oleh direktur produksi dan teknik, direktur keuangan dan umum, selain itu
masih terdapat staff ahli dan litbang yang berada langsung dibawah (bertanggung jawab langsung) direktur utama. Direktur produksi dan teknik
membawahi bidang produksi, dan teknik, sedangkan direktur keuangan dan umum membawahi bidang keuangan dan umum., dan direktur pemasaran
dan logistik membawahi bidang pemasaran dan logistik. Direktur-direktur ini membawahi beberapa kepala bagian yang akan bertanggung jawab
membawahi atas bagian dalam perusahaan, sebagai bagian dari pendelegasian wewenang dan tanggung jawab. Masing-masing kepala bagian
membawahi beberapa seksi dan masing-masing seksi akan membawahi beberapa karyawan perusahaan pada masing-masing bidangnya. Karyawan
perusahaan akan dibagi dalam beberapa kelompok regu yang setiap kepala regu akan bertanggung jawab kepada pengawas masing-masing seksi. Bagan
struktur organisasi dapat dilihat pada Gambar 5.1
5.3. Tugas dan Wewenang
5.3.1.Pemegang Saham
Pemegang saham adalah beberapa orang yang mengumpulkan modal untuk kepentingan pendirian dan berjalannya operasi perusahaan
tersebut. Kekuasaan tertinggi pada perusahaan yang mempunyai bentuk PT (Perseroan Terbatas) adalah Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS). Pada
RUPS tersebut para pemegang saham berwenang:
· Mengangkat dan memberhentikan dewan komisaris
· Mengangkat dan memberhentikan direktur
· Mengesahkan hasil-hasil usaha serta neraca perhitungan untung-rugi tahunan dari perusahaan.
5.3.2.Dewan Komisaris
Dewan komisaris merupakan pelaksana tugas sehari-hari dari pemilik saham, sehingga dewan komisaris akan bertanggung jawab kepada
pemilik saham.
Tugas-tugas dewan komisaris meliputi:
· Menilai dan menyetujui rencana direksi tentang kebijakan umum, target perusahaan, alokasi sumber-sumber dana dan pengarahan
pemasaran.
· Mengawasi tugas-tugas direksi
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
39
· Membantu direksi dalam tugas-tugas penting.
5.3.3.Dewan Direksi
Direktur utama merupakan pimpinan tertinggi dalam perusahaan dan bertanggung jawab sepenuhnya terhadap maju mundurnya
perusahaan. Direktur utama bertanggung jawab terhadap dewan komisaris atas segala tindakan dan kebijaksanaan yang diambil sebagai pimpinan
perusahaan. Direktur utama membawahi direktur produksi dan teknik dan direktur keuangan dan umum.
· Melaksanakan kebijakan perusahaan dan mempertanggungjawabkan pekerjaannya pada pemegang saham pada akhir jabatannya.
· Menjaga stabilitas organisasi perusahaan dan membuat kontinuitas hubungan yang baik antara pemilik saham, pimpinan, konsumen dan
karyawan.
· Mengangkat dan memberhentikan kepala bagian dengan persetujuan rapat umum pemegang saham.
· Mengkoordinasikan kerja sama dengan direktur produksi dan teknik dan direktur keuangan dan umum.
Tugas direktur produksi dan teknik:
· Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang produksi, teknik dan pemasaran.
· Mengkoordinasikan, mengatur dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepala-kepala bagian yang menjadi bawahannya.
Tugas direktur keuangan dan umum:
· Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang keuangan, logistik dan pelayanan umum.
· Mengkoordinasikan, mengatur dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepala-kepala bagian yang menjadi bawahannya.
Tugas direktur pemasaran:
· Bertanggung jawab kepada direktur utama dalam bidang pemasaran.
· Mengkoordinasikan, mengatur dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan kepala-kepala bagian yang menjadi bawahannya.
5.3.4. Staf Ahli
Staf ahli terdiri dari tenaga-tenaga ahli yang bertugas membantu direktur dalam menjalankan tugasnya baik yang berhubungan dengan
teknik maupun administrasi. Staf ahli bertanggung jawab kepada direktur utama sesuai dengan bidang keahliannya masing-masing.
Tugas dan wewenang staf ahli :
· Memberikan nasehat dan saran dalam perencanaan pengembangan perusahaan.
· Mengadakan evaluasi bidang teknik dan ekonomi perusahaan.
· Memberikan saran-saran dalam bidang hukum.
5.3.5.Penelitian dan Pengembangan (Litbang)
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
40
Penelitian dan pengembangan terdiri dari ahli-ahli atau sarjana-sarjana sebagai pembantu direksi dan bertanggung jawab kepada direksi.
Litbang membawahi 2 (dua) departemen:
1. Departemen penelitian
2. Departemen pengembangan
Tugas dan wewenang Litbang:
· Mempertinggi mutu suatu produk
· Memperbaiki proses dari pabrik / perencanaan alat untuk pengembangan produksi
· Mempertinggi efisiensi kerja
5.3.6. Kepala Bagian
Secara umum tugas kepala bagian adalah mengkoordinasi, mengatur dan mengawasi pelaksanaan pekerjaan dalam lingkungan bagiannya
sesuai dengan garis-garis yang diberikan oleh perusahaan. Kepala bagian bertanggung jawab kepada direktur utama yang terdiri dari:
a. Kepala bagian produksi.
Bertanggung jawab kepada direktur produksi dalam bidang mutu dan kelancaran produksi.
Kepala bagian produksi membawahi:
1. Seksi proses, bertugas:
· Mengawasi jalannya proses dan produksi
· Menjalankan tindakan seperlunya pada peralatan produksi yang mengalami kerusakan, sebelum diperbaiki oleh seksi yang berwenang.
2. Seksi pengendalian, bertugas:
· Menangani hal-hal yang dapat mengancam keselamatan kerja dan mengurangi potensi bahaya yang ada.
3. Seksi laboratorium, bertugas:
· Mengawasi dan menganalisis mutu bahan baku dan bahan pembantu
· Mengawasi dan menganalisis mutu produksi
· Mengawasi hal-hal tentang buangan pabrik
b. Kepala bagian teknik
Bertanggung jawab kepada direktur produksi dan teknik dalam bidang pemeliharaan peralatan dan utilitas.
Kepala bagian teknik membawahi:
1. Seksi pemeliharaan, bertugas:
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
41
· Melaksanakan pemeliharaan fasilitas gedung dan peralatan pabrik
· Memperbaiki kerusakan peralatan pabrik
2. Seksi utilitas
· Melaksanakan dan mengatur sarana utilitas untuk memenuhi kebutuhan proses, kebutuhan uap, air dan tenaga listrik.
c. Kepala bagian keuangan
Kepala bagian keuangan bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang administrasi dan keuangan.
Kepala bagian keuangan membawahi :
1. Seksi administrasi, yang bertugas :
· Menyelenggarakan pencatatan hutang piutang, administrasi persediaan kantor dan pembukuan serta masalah pajak.
2. Seksi kas, yang bertugas :
· Menghitung penguanaan uang perusahaan, mengamankan uang dan membuat prediksi keuangan masa depan.
· Mengadakan perhitungan tentang gaji dan insentif karyawan.
d. Kepala bagian umum
Bertanggung jawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang personalia, hubungan masyarakat dan keamanan.
Kepala bagian umum membawahi :
1. Seksi personalia, dengan tugas :
· Membina tenaga kerja dan menciptakan suasana kerja yang baik antara pekerja dan pekerjaannya serta lingkungannya supaya tidak
terjadi pemborosan waktu dan biaya.
· Mengusahakan disiplin kerja yang tinggi dalam menciptakan kondisi kerja yang dinamis.
· Melaksanakan hal-hal yang berhubungan dengan kesejahteraan karyawan.
2. Seksi humas, yang bertugas :
· Mengatur hubungan perusahaan dengan masyarakat luar.
3. Seksi keamanan, yang bertugas :
· Menjaga semua bangunan pabrik dan fasilitas yang ada di perusahaan.
· Mengawasi keluar masuknya orang-orang, baik karyawan maupun yang bukan dari lingkungan perusahaan.
· Menjaga dan memelihara kerahasiaan yang berhubungan dengan intern perusahaan.
e. Kepala bagian logistik, bertugas :
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
42
Bertanggungjawab kepada direktur keuangan dan umum dalam bidang logistik.
Seksi logistik, bertugas:
· Melaksanakan pembelian barang dan peralatan yang dibutuhkan perusahaan.
· Mengetahui harga pasaran dan mutu bahan baku serta mengatur keluar masuknya bahan dan alat dari gudang.
f. Kepala bagian pemasaran
Bertanggung jawab kepada direktur pemasaran dalam bidang pemasaran hasil produksi.
Kepala bagian ini membawahi :
1. Seksi pemasaran, bertugas:
· Merencanakan strategi penjualan hasil produksi
· Mengatur distribusi barang dari gudang
2. Seksi pengembangan pemasaran, bertugas :
· Melaksanakan penelitian yang berkaitan dengan pengembangan pemasaran.
5.3.7. Kepala Seksi
Merupakan pelaksana pekerjaan dalam lingkungan bagiannya sesuai dengan rencana yang telah diatur oleh kepala bagian masing-masing,
agar diperoleh hasil yang maksimum dan efektif selama berlangsungnya proses produksi. Setiap kepala seksi bertanggung jawab terhadap kepala bagian
masing-masing sesuai dengan seksinya.
Struktur organisasi perusahaan dapat dilihat pada gambar 5.1
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
43
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
44
5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan.
Pabrik n-butil akrilat direncanakan beroperasi selama 330 hari dalam satu tahun dan proses produksi berlangsung 24 jam per hari. Sisa
hari yang bukan hari libur digunakan untuk perbaikan dan perawatan (shut down pabrik). Sedangkan pembagian jam kerja karyawan digolongkan dalam
dua golongan, yaitu :
1. Karyawan non shift / harian.
Karyawan non shift adalah para karyawan yang tidak menangani proses. Yang termasuk karyawan harian adalah direktur, staf ahli,
kepala bagian, kepala seksi serta bawahan yang ada di kantor. Karyawan harian dalam satu minggu akan bekerja selama 6 hari dengan jadwal
jam kerja sebagai berikut :
jam kerja :
· Hari senin – jumat : jam 07.30 – 15.30
· Hari sabtu : jam 08.00 – 12.00
jam istirahat:
· Hari senin – jum’at : jam 11.30 – 12.30
2. Karyawan shift
Karyawan shift adalah karyawan yang secara langsung menangani proses produksi atau mangatur bagian-bagian tertentu dari pabrik yang
mempunyai hubungan dengan masalah keamanan dan kelancaran produksi. Yang termasuk karyawan shift antara lain: operator produksi, sebagian dari
bagian teknik, laboratorium dan bagian-bagian keamanan.
Para karyawan shift akan bekerja bergantian sehari semalam, dengan pengaturan sebagai berikut:
· shift pagi : jam 07.00 – 15.00
· shift sore : jam 15.00 – 23.00
· shift malam : jam 23.00 – 07.00
Untuk karyawan shift ini dibagi dalam 4 regu (A, B, C, D) dimana 3 regu bekerja dan 1 regu istirahat dan dikenakan secara bergantian. Tiap
regu akan mendapat giliran 3 hari kerja dan 1 hari libur tiap-tiap shift dan masuk lagi untuk shift berikutnya. Jumlah karyawan shift sebanyak 56 orang.
Tiap regu terdiri dari 14 orang karyawan. Jadwal pembagian kelompok shift dapat dilihat pada Tabel 5.1.
Kelancaran produksi dari suatu pabrik sangat dipengaruhi oleh faktor kedisiplinan karyawannya. Untuk itu kepada seluruh karyawan
diberlakukan absensi dan masalah absensi ini akan digunakan pimpinan perusahaan sebagai dasar dalam mengembangkan karier para karyawan dalam
perusahaan.
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
45
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
46
Tab
el 5
.1 J
adw
al p
emba
gian
kel
ompo
k sh
ift
Ket
eran
gan:
Jad
wal
unt
uk h
ari s
elan
jutn
ya b
erul
ang
ke s
usun
an a
wal
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
47
5.5. Status Karyawan dan Sistem Upah
Pada pabrik n-butil akrilat ini sistim upah karyawan berbeda-beda tergantung pada status karyawan, kedudukan, tanggung jawab dan
keahlian.
Menurut statusnya karyawan dibagi menjadi 3 golongan sebagai berikut :
1. Karyawan tetap
Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan dengan Surat Keputusan (SK) direksi dan mendapat gaji bulanan sesuai dengan kedudukan,
keahlian dan masa kerja.
2. Karyawan harian
Yaitu karyawan yang diangkat dan diberhentikan direksi tanpa Surat Keputusan (SK) direksi dan mendapat upah harian yang dibayar tiap akhir
pekan.
3. Karyawan borongan
Yaitu karyawan yang digunakan oleh pabrik bila diperlukan saja. Karyawan ini menerima upah borongan untuk suatu perusahaan.
5.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji
5.6.1. Penggolongan Jabatan
1. Direktur utama : S-1 semua jurusan
2. Direktur produksi : S-1 Teknik Kimia
3. Direktur keuangan dan umum : S-1 Ekonomi
4. Direktur pemasaran dan logistik : S-1 Ekonomi
5. Kepala bagian produksi : S-1 Teknik Kimia
6. Kepala bagian teknik : S-1 Teknik Mesin
7. Kepala bagian keuangan : S-1 Ekonomi
8. Kepala bagian umum : S-1 Hukum
9. Kepala bagian pemasaran : S-1 Teknik Kimia/Ekonomi
10. Kepala bagian logstik : S-1 Teknik Kimia
11. Kepala seksi : ahli madya
12. Operator : STM/SLTA/SMU
13. Sekretaris : Akademi Sekretaris
14. Dokter : S-1 Kedokteran
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
48
15. Perawat : Sekolah Perawat
16. Lain-lain : SMP/sederajat
5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji
Jumlah karyawan harus ditentukan secara tepat sehingga semua pekerjaan yang ada dapat diselesaikan dengan baik dan efisien. Perincian
jumlah karyawan adalah :
1. Direktur utama 1 orang
2. Direktur produksi dan teknik 1 orang
3. Direktur keuangan dan umum 1 orang
4. Staf ahli 1 orang
5. Litbang 2 orang
6. Sekretaris 3 orang
7. Kepala bagian produksi 1 orang
8. Kepala bagian teknik 1 orang
9. Kepala bagian umum 1 orang
10. Kepala bagian keuangan 1 orang
11. Kepala bagian pemasaran 1 orang
12. Kepala bagian logistik 1 orang
13. Kepala seksi proses 1 orang
14. Kepala seksi pengendalian 1 orang
15. Kepala seksi laboratorium 1 orang
16. Kepala seksi pemeliharaan 1 orang
17. Kepala seksi utilitas 1 orang
18. Kepala seksi administrasi 1 orang
19. Kepala seksi kas 1 orang
20. Kepala seksi personalia 1 orang
21. Kepala seksi humas 1 orang
22. Kepala seksi keamanan 1 orang
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
49
23. Kepala seksi penjualan 1 orang
24. Kepala seksi pengembangan pemasaran 1 orang
25. Kepala seksi logistik 1 orang
26. Karyawan proses 20 orang
27. Karyawan pengendalian 8 orang
28. Karyawan laboratorium 8 orang
29. Karyawan pemeliharaan 5 orang
30. Karyawan utilitas 8 orang
31. Karyawan administrasi 5 orang
32. Karyawan kas 5 orang
33. Karyawan personalia 7 orang
34. Karyawan humas 5 orang
35. Karyawan keamanan 20 orang
36. Karyawan penjualan 5 orang
37. Karyawan pengembangan pemasaran 5 orang
38. Karyawan logistik 5 orang
39. Dokter 1 orang
40. Perawat 3 orang
41. Sopir 3 orang
42. Pesuruh 4 orang
TOTAL 145 orang
Adapun besarnya gaji karyawan tiap bulan adalah :
1. Direktur utama S1 Rp. 20.000.000
2. Direktur S1 Rp. 15.000.000
3. Litbang dan staf ahli S1 Rp. 6.000.000-Rp. 7.000.000
4. Kepala bagian S1 Rp. 8.000.000
5. Kepala seksi S1/D3 Rp. 3.500.000-Rp.5.000.000
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
50
6. Karyawan biasa SLTA/D1/D3 Rp. 750.000-Rp 3.000.000
5.7. Kesejahteraan Sosial Karyawan
Kesejahteraan yang diberikan oleh perusahaan pada karyawan antara lain:
1. Tunjangan
· Gaji pokok yang diberikan berdasarkan golongan karyawan yang bersangkutan dan bonus bagi karyawan berprestasi.
· Tunjangan jabatan yang diberikan berdasarkan jabatan yang dipegang karyawan
· Tunjangan lembur yang diberikan kepada karyawan yang bekerja di luar jam kerja berdasarkan jumlah jam kerja
2. Cuti
· Cuti tahunan diberikan kepada setiap karyawan selama 12 hari kerja dalam 1 tahun
· Cuti sakit diberikan pada karyawan yang menderita sakit berdasarkan keterangan dokter.
3. Pakaian kerja
Pakaian kerja diberikan pada setiap karyawan sejumlah 3 pasang untuk setiap tahunnya
4. Pengobatan
a. Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit yang diakibatkan oleh kerja ditanggung oleh perusahaan sesuai dengan undang-
undang yang berlaku
b. Biaya pengobatan bagi karyawan yang menderita sakit tidak disebabkan oleh kecelakaan kerja diatur berdasarkan kebijaksanaan
perusahaan.
BAB VI
ANALISA EKONOMI
Pada perancangan pabrik N-Butil Akrilat ini dilakukan evaluasi atau penilaian investasi dengan maksud untuk
mengetahui apakah pabrik yang dirancang ini dapat menguntungkan atau tidak. Yang terpenting dari perancangan ini
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
51
adalah estimasi harga dari alat – alat, karena harga ini dipakai sebagai dasar untuk melakukan analisa ekonomi. Analisa
ekonomi dipakai untuk mendapatkan perkiraaan/estimasi tentang kelayakan investasi modal dalam suatu kegiatan produksi
suatu pabrik dengan meninjau kebutuhan modal investasi, besarnya laba yang diperoleh, lamanya modal investasi dapat
dikembalikan dan terjadinya titik impas . Selain itu analisa ekonomi dimaksudkan untuk mengetahui apakah pabrik yang
akan didirikan dapat menguntungkan atau tidak.
Untuk itu pada perancangan pabrik N-Butil Akrilat ini, kelayakan investasi modal yang akan dianalisa meliputi
:
a. Profitability
Adalah selisih antara total penjualan produk dengan total biaya produksi yang dikeluarkan
b. % Return of Investement (ROI)
Adalah persen keuntungan jika dibandingkan dengan investasi (modal).
c. Pay Out Time (POT)
Adalah waktu yang diperlukan untuk mengembalikan investasi (modal).
d. Break Even Point (BEP)
Adalah Titik (kapasitas) dimana suatu proses produksi tidak mengalami
kerugian dan juga tidak mengalami keuntungan.
e. Shut Down Point (SDP)
Adalah titik dimana pabrik tersebut mengalami kerugian sebesar fixed cost.
f. Discounted Cash Flow (DCF)
Untuk meninjau faktor-faktor tersebut di atas perlu diadakan penaksiran
terhadap beberapa faktor, yaitu :
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
52
I. Penaksiran modal industri (Total Capital Investment) yang terdiri atas :
a. Modal Tetap
b. Modal Kerja
II. Penentuan Biaya Produksi Total (TPC)
a. Manufacturing cost
b. General Expense
III. Total pendapatan penjualan produk N-Butil Akrilat
Yaitu keuntungan yang di dapat selama satu periode produksi.
6.1 Penaksiran Harga Peralatan
Harga peralatan pabrik bisa diperkirakan dengan metode yang dikonversikan dengan keadaan yang ada sekarang
ini. Penentuan harga peralatan dilakukan dengan menggunakan data indeks harga.
Penentuan harga dengan indeks dilakukan untuk alat dengan kapasitas
yang sama dan jenis yang sama namun berbeda tahunnya.
Tabel 6.1. Indeks harga alat
Cost Index, tahun Chemical Engineering Plant Index
1991 361.3
1992 358.2
1993 359.2
1994 368.1
1995 381.1
1996 381.7
1997 386.5
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
53
1998 389.5
1999 390.6
2000 394.1
2001 394.3
2002 390.4
Sumber : Peters Timmerhause, 2003
Ny
Nx.EyEx =
Dengan :
Ex : Harga pembelian pada tahun 2012
Ey : Harga pembelian pada tahun 2002
Nx : Indeks harga pada tahun 2012
Ny : Indeks harga 2002
6.2 Penentuan Total Capital Investment (TCI)
Asumsi-asumsi dan ketentuan yang digunakan dalam analisa ekonomi :
1. Pembangunan fisik pabrik akan dilaksanakan pada tahun 2012 dengan masa konstruksi dan instalasi selama 2
tahun dan pabrik dapat beroperasi secara komersial pada awal tahun 2014.
2. Proses yang dijalankan adalah proses kontinyu.
3. Kapasitas produksi adalah 60.000 ton/tahun.
4. Jumlah hari kerja adalah 330 hari per tahun
5. Modal kerja yang diperhitungkan selama 1 bulan.
6. Shut down pabrik dilaksanakan selama 35 hari dalam satu tahun untuk perbaikan alat-alat pabrik.
7. Umur alat-alat pabrik diperkirakan 10 tahun kecuali alat-alat tertentu (umur pompa adalah 5 tahun).
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
54
8. Nilai rongsokan (salvage value) 0 % dari FCI
9. Situasi pasar, biaya dll diperkirakan stabil selama pabrik beroperasi.
10. Upah buruh asing US$ 20 per manhour
11. Upah buruh lokal Rp. 20.000,00 permanhour
12. Perbandingan jumlah tenaga asing : lokal = 5 % : 95 %
13. Harga produk N-Butil Akrilat US$ 6.38 / kg
Harga bahan baku: n-Butanol US$ 0.55 / kg
Harga bahan baku: Asam akrilat US$ 2.07 / kg
Harga katalis: Asam Sulfat US$ 0,07 / kg
Harga inhibitor: MEHQ US$ 0,85 / kg
14. Kurs dollar yang dipakai, 1 US $ = Rp. 10.000,00
6.2.1 Modal Tetap (Fixed Capital Invesment)
Tabel 6.2. Modal Tetap
No. Jenis Harga US $ Harga (Rp)
1. Harga pembelian peralatan 7.489.295,95
2. Instalasi alat-alat 823.822,44 1.119.828.724
3. Pemipaan 1.572.751,94 16.850.914.125
4. Instrumentasi 1.797.430,79 2.563.821.882
5. Isolasi 224.678,85 564.580.598
6. Listrik 674.036,55 3.370.182.735
7. Bangunan 3.370.182,73 0
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
55
8. Tanah & Perbaikan lahan 748.939,50 2.700.000.000
9. Utilitas 223.250,26 9.254.738.259
10. Engineering&Construction 5.646.292,15 2.614.524.761
11. Contractor’s fee 1.411.573,04 522.904.952
12. Contingency 2.823.146,08 1.307.262.380
Fixed Capital Invesment (FCI) 28.600.586,28 38.655.936.056,54
Total Fixed Capital Investment (FCI) =Rp. 324.661.798.850
6.2.2 Modal Kerja ( Working Capital Invesment )
Tabel 6.3. Modal Kerja
No. Jenis Harga US $ Harga (Rp)
1. Persediaan Bahan baku 9.271.385,67 0
2. Persediaan Bahan dalam proses 10.463.045,16 0
3. Persediaan Produk 41.852.180,63 0
4. Extended Credit 57.400.000 0
5. Available Cash 41.852.180,63 8.5953.375.616
Working Capital Investment (WCI) 160.838.792.09 20.145.095.137
Total Working Capital Investment (WCI) = Rp 1.608.387.920.867
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
56
TOTAL CAPITAL INVESMENT( TCI )
TCI = FCI + WCI
= Rp. 324.661.798.850 + Rp. 1.608.387.920.867
= Rp. 1.933.049.719.737
6.3 Biaya Produksi Total (Total Production Cost)
6.3.1 Manufacturing Cost
6.3.1.1 Direct Manufacturing Cost
Tabel 6.4. Direct Manufacturing Cost
No. Jenis Harga US $ Harga (Rp)
1. Harga Bahan Baku 111.256.628,01 0
2. Gaji Pegawai 0 3.780.000.000
3. Supervisi 0 1.200.000.000
4. Maintenance 973.985,40 0
5. Plant Supplies 146.097,81 0
6. Royalty & Patent 6.886.000 0
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
57
7. Utilitas 0 2.892.382.545.871
Total Direct Manufacturing Cost (DMC) 119.262.711,22 2.897.362.545.871
Total Direct Manufacturing Cost (DMC) = Rp. 4.085.027.259.921
6.3.1.1 Indirect Manufacturing Cost
Tabel 6.5. Indirect Manufacturing Cost
No. Jenis Harga US $ Harga (Rp)
1. Payroll Overhead 0 567.000.000
2. Laboratory 0 378.000.000
3. Plant Over Head 0 1.890.000.000
4. Packaging & Shipping 89.544.000 0
Total Indirect Manufacturing Cost (IMC) 89.544.000 2.835.000.000
Total Indirect Manufacturing Cost (IMC) = Rp. 898.275.000.000
Fixed Manufacturing Cost
Tabel 6.6. Fixed Manufacturing Cost
No. Jenis Harga US $
Harga (Rp)
1. Depresiasi 0 32.466.179.885
2. Property Tax 0 3.246.617.989
3. Asuransi 0 3.246.617.989
Total Fixed Manufacturing Cost (FMC) 0 38.959.415.863
Total Fixed Manufacturing Cost (FMC) = Rp 38.959.415.863
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
58
Total Manufacturing Cost (TMC) = DMC + IMC + FMC
= Rp. 4.085.027.259.921 + Rp. 898.275.000.000 +
Rp 38.959.415.863
= Rp. 5.022.261.675.784
General Expense
Tabel 6.7. General Expense
No. Jenis Harga US $ Harga (Rp)
1. Administrasi 0 5.326.800.000
2. Sales 0 753.339.251.368
3. Riset 0 401.780.934.063
4. Finance 0 86.912.632.021
General Expense (GE) 0 1.247.359.617.452
General Expense (GE) = Rp 1.247.359.617.452
Biaya Produksi Total (TPC) = TMC + GE
= Rp. 5.022.261.675.784 + Rp 1.247.359.617.452
= Rp. 6.269.621.293.236
6.4 Keuntungan (Profit)
Penjualan selama 1 tahun :
N-Butil Akrilat = Rp. 6.888.000.000.000
Total Penjualan = Rp. 6.888.000.000.000
Biaya Produksi Total = Rp. 6.269.621.293.236
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
59
Keuntungan Sebelum Pajak = Rp. 618.378.706.764
Pajak 20 % = Rp. 123.675.741.353
Keuntungan Setelah Pajak = Rp. 494.702.965.411
6.5 Analisa Kelayakan
1. % Return of Investmen (% ROI)
ROI sebelum pajak = x100%FCI
Pajak Sebelum Keuntungan
= %100850.798.661.324.764.706.378.618.
xRpRp
= 190,47 %
ROI setelah pajak = x100%FCI
PajakSetelah Keuntungan
= %100850.798.661.324.353.741.675.123.
xRpRp
= 152,37 %
2. Pay Out Time (POT)
POT sebelum pajak = DepresiasiPajak Sebelum Keuntungan
FCI+
= 885.179.466.32764.706.378.618.
850.798.661.324.RpRp
Rp+
= 0,50 tahun
POT setelah pajak = DepresiasiPajakSetelah Keuntungan
FCI+
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
60
=885.179.466.32.411.956.702.494.
850.798.661.324.RpRp
Rp+
= 0,62 tahun
3. Break Even point (BEP)
- Fixed manufacturing cost (Fa)
Fa Rp. 38.959.415.862
- Variabel Cost (Va)
Raw material Rp 1.112.566.280.128
Packaging and transport Rp. 895.440.000.000
Utilities Rp. 2.892.380.147.733
Royalti Rp. 68.880.000.000
Total Rp 4.969.266.427.861
- Regulated Cost (Ra)
Labor Rp. 3.780.000.000
Payroll Overhead Rp 567.000.000
Supervisi Rp. 1.200.000.000
Laboratorium Rp. 378.000.000
General Expense Rp. 1.247.359.617.451
Maintenance Rp. 9.739.853.966
Plant Supplies Rp. 1.460.978.095
Plant Overhead Rp. 1.065.000.000
Total Rp. 1.266.375.449.512
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
61
BEP = %1007.0
3.0x
RaVaSaRaFa
--+
= 449.5121.266.375. Rp.7,066.427.861Rp.4.969.200.000.000Rp.6.888.0
.51266.375.4490,3xRp.1.2415.682Rp.38.989.
x--+
= 40,58 %
4. Shut Down Point (SDP)
SDP = %1007.0
3.0x
RaVaSaRa--
= 5126.375.449.0,7Rp.2.2666.427.861Rp.4.969.2000.0006.888.000. Rp.
.51266.375.4490,3xRp.1.2
--
= 36,80 %
5. Discounted Cash Flow (DCF)
Umur pabrik (n) = 10 tahun
FC I = Rp 324.661.798.850
WC = Rp. 1.608.387.920.887
SV = 0
C = Keuntungan setelah pajak + depresiasi
= Rp. 494.702.965.412 + Rp.32.466.179.885
= Rp. 527.169.145.297
(FCI + WC) (1 + i)n
= Wc + Sv + C {(1+i)n-1
+ (1+i)n-2
+ …+ (1+i) + 1}
Dengan trial and error diperoleh i = 16,65
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
62
Tabel 6.8. Kelayakan Ekonomi
Hasil
Prarancangan
Kelayakan
ROI
- Sebelum pajak
- Setelah pajak
190,47 %
152,37 %
Untuk high risk, minimum 32-48
%.
POT
- Sebelum pajak
- Setelah pajak
0,50 tahun
0,62 tahun
Maksimum 2 tahun
BEP 40,58 % 40-60 %
SDP 36,80 %
DCF 16,65 % 6 %
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
63
Dari analisa ekonomi yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan bahwa pendirian pabrik N-Butil Akrilat
dengan kapasitas 60.000 ton/tahun layak dipertimbangkan untuk direalisasikan pembangunannya.
Error!
Gambar 6.1 Grafik Analisis Kelayakan Ekonomi
Keterangan :
Fa = Fixed manufacturing cost
Va = Variabel cost
Ra = Regulated cost
Sa = Penjualan ( sales )
SDP = Shut down point
BEP = Break even point
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
kapasitas (%)
Nila
i x
Rp
1.0
00.0
00.0
00
BEP
SDP Va
Sa
Fa
Ra
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
64
DAFTAR PUSTAKA
Aries,R.S. and Newton, R.D. 1955. Chemical Engineering Cost Estimation. McGraw Hill International Book Company. New York
Brown, G.G. 1978. Unit Operation. 3ed
edtions. McGraw Hill International Book Company. Tokyo
Brownell, L.E. and Young, E.H. 1959. Process Equipment Design. 1st
edtions. John Wiley & Sons Inc. New York
Coulson, J.M. and Richardson, J.F. 1983. An Introduction to Chemical Engineering. Allyn and Bacon Inc. Massachusets
Evans, F.C. 1994. Equipment Design Handbook for Refineries and Chemical Plants. Gulf Publishing Inc. Houston
Geankoplis, C.J.and J.F. Richardson. Design Transport Process and Unit Operation. 1989. Pegamon Press. Singapore
Kern, D.Q. 1983. Process Heat Transfer. McGraw Hill International Book Company. Tokyo
Kirk, R.E. & Othmer, D. F. 1983. Encyclopedia of Chemical Technology. Vol…3rd
edition. A Wiley Interscience Publisher Inc. New York
Levenspiel, O. 1972. Chemical Reaction Engineering. 2nd
edition. John Wiley and Sons Inc. Singapore
Mc Cabe, W.I and Smith, J.C. 1985. Unit Operation of Chemical Engineering. 4th
edition. McGraw Hill Book Company. Singapore
Morrison, R.T. and Boyd, R.N. , 1983, Organic Chemistry ,4th
Edition, Allyn and Bacon Inc. Singapore
Perry, R.H. and Green, D.W. 1984. Perry’s Chemical Engineer’s Handbook. 3th
edition. McGraw Hill Book Company. Singapore
Perry, R.H. and Green, D.W. 1984. Perry’s Chemical Engineer’s Handbook. 7th
edition. McGraw Hill Book Company. Singapore
Rase, Howard F. 1981. Chemical Reactor Design for Process Plant. 3ed
edtions. McGraw Hill International Book Company. Tokyo
Sauselein, Theodore B. 1981. Boiler Operaotor’s Exam Preparation Guide. 3ed
edtions. McGraw Hill International Book Company. Tokyo
Sherwood and Reid. 1981. Property of Gas and Liquids. 3ed
edtions. McGraw Hill International Book Company. Tokyo
Smith, J.M and Van Ness, H.C. 1987. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics. 4th
edition. McGraw Hill International Book Company.
Tokyo
Timmerhauss, K.D. and Peters, M.S. 1991. Plant Design and Economics for Chemical Engineering.3ed
edtions. McGraw Hill International Book
Company. Singapore
Treyball, R.E. 1978. Mass Transfer Operation. 2ed
edition. McGraw Hill International Book Company. Singapore
Ulrich, G.D 1984. A Guide To Chemical Engineering Process Design and Economics. John Wiley and Sons Inc. Kanada
Vilbrandt, F.C and Dryden, C.E. 1959. Chemical Engineering Plant Design. 4th
edition. McGraw Hill International Book Company. Kogakusha ltd.
Tokyo
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
65
Wallas, S.M. 1988. Chemical Process Equipment (Selection and Design). 3ed
editions. Butterworths. United States of America
Winarto, F.G., 1986, Air Untuk industri pangan, P.T. Gramedia, Jakarta
Yaws, C.L. 1999. Chemical Properties Handbook. McGraw Hill Company. New York
www. Chemistrystore.com , 2003, The chemistrystore.com Inc., Florida
www. Ccr.com.cn, 2003, Annual export import data.
www. Eng-tips.com, 2003.
NERACA MASSA
PRARANCANGAN PABRIK N-BUTIL AKRILAT
DARI ASAM AKRILAT DAN N-BUTANOL
DENGAN KATALIS ASAM SULFAT
Kapasitas produksi = 60.000 ton/tahun
Basis ` = 1 jam operasi
1 tahun = 330 hari
Kemurnian produk = 99,5 % berat ( minimal )
Konversi = 90 %
Kapasitas prarancangan = 60.000ton
kgx
jamhari
xhari
thnx
thnton
11000
241
3301
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
66
A AS
MEHQ
(9)
(4)
(3)
(2) (6)
= 7575,4094
jamkg
Nama Rumus Kimia Simbol BM (kg/kmol)
Air
N-Butanol
Asam Akrilat
N-Butil Akrilat
Asam Sulfat
Mono metil eter of hiroquinone
H2O
C4H9OH
C2H3COOH
C2H3COOC4H9
H2SO4
MEHQ
A
B
AA
NBA
AS
MEHQ
18,0152
74,1224
72,0634
128,1706
98,0734
124,1390
NERACA MASSA DI REAKTOR
Arus 1 : Merupakan umpan fresh feed Asam Akrilat yang mengandung
AA dan A.
Arus 2 : Merupakan umpan fresh feed N-Butanol yang mengandung B dan A.
Arus 3 : Merupakan umpan fresh feed Asam Sulfat yang mengandung AS dan A
Arus 4 : Merupakan umpan fresh feed MEHQ yang mengandung MEHQ.
Arus 6 : Merupakan Produk keluar reaktor yang terdiri dari A, B, AA,
NBA, SA, dan MEHQ.
Asumsi
Kandungan NBA dalam produk = 7575,4094 kg/jam x 99,5%
= 7537,8788 kg/jam
= 58,8113 kmol / jam
Perbandingan Asam Akrilat / N-Butanol = 5
Konversi 90 %
Reaksi: Asam Akrilat + N-Butanol
N-Butil Akrilat + Air
mula 65,6915 328,4577 3,0953 38,7114
bereaksi 59,1224 59,1224 59,1224 59,1224
Reaktor
A
AA
A
B
A
B
AA
NBA
MEHQ
AS A
B
AA
NBA
MEHQ
AS
(1)
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
67
akhir 6,5691 269,3353 62,2177 97,8338
Dari US Patent 3.875.212 (1975), untuk dapat menjalankan reaksi tersebut diatas membutuhkan katalis Asam Sulfat sebanyak 5 % dari bahan baku
yang masuk reaktor.
Asam Sulfat yang dibutuhkan = ( )1224,744577,3280634,726915,65100
5xxx +
= 1454,0013 kg/jam
Asam Sulfat yang digunakan = 98 % berat
Neraca Massa Reaktor
a. Neraca Massa A
A ( 6 ) = A ( 1 ) + A(2) + A(3) + Areaksi + Arecycle
= Adalam Asam Akrilat + Adalam n-butanol +A dalam Asam Sulfat + AReaksi + Arecycle
= (2/98)4472,0257 + (1/99)4781,5684 + (2/100)1454,0013 + 1065,1015 + 528,7483
= 1762,4944 kg/jam
= 97,8337 kmol/jam
b. Neraca Massa B
B(6) = B(2) + BReaksi + Brecycle
= 64,5091 kmol/jam + -59,1224 kmol/jam + 263,9486 kmol/jam
= 269,3353 kmol/jam
= 19.963,7786 kg/jam
c. Neraca Massa AA
AA(7) = AA(1) + AAReaksi + AArecycle
= 62,0568 kmol/jam + -59,1224 kmol/jam + 3,6347 kmol/jam
= 6,5692 kmol/jam
= 473,3955 kg/jam
d. Neraca Massa NBA
NBA(6) = NBAReaksi + NBArecycle
= 59,1224 kmol/jam + 3,0953 kmol/jam
= 62,2117 kmol/jam
= 7974,4817 kg/jam
d. Neraca Massa SA
SA(6) = SA(3)
= SAfresh feed
= 14,5291 kmol/jam
= 1424,9213 kg/jam
e. Neraca Massa MEHQ
MEHQ(6) = MEHQ(4)
= MEHQfresh feed
= 0,0817 kmol/jam
= 10,1467 kg/jam
Dengan menyusun program komputer dapat diperoleh volum dan jumlah reactor yang optimum, yaitu 2 reaktor dengan konversi pada
reaktor pertama 0,6865509 dan masuk reaktor kedua sampai konversi 0,9.
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
68
Neraca Massa Reaktor R-01
Tabel 1. Neraca Massa Reaktor R-01
Input (kg/jam) Komponen
Arus (1) Arus (2) Arus (3) Arus (4) Arus (9)
Output (5) kg/jam
A 91,1539 45,7880 29,0800 164,9758 1507,2659
B 4714,8968 19813,0609 21003,1114
AA 4648,4295 - 267,4122 1483,8533
NBA - 396,7305 6177,2961
MEHQ 10,1467 10,1467
AS 1424,9213 - 1424,9213
4739,5834 4760,6848 1454,0013 10,1467 20.642,1794 Total
31606,5956
31606,5956
Neraca Massa Reaktor R-02
Tabel 2. Neraca Massa Reaktor R-02
Input (5) Output (6) Komponen
kg/jam kg/jam
A 1507,2659 1759,8717
B 21003,1114 19963,7786
AA 1483,8533 473,3955
NBA 6177,2961 7974,4817
MEHQ 10,1467 10,1467
AS 1424,9213 1424,9213
Total 31606,5956 31606,5956
NERACA MASSA DECANTER
Data Kelarutan masing-masing dalam 100 g H2O :
1. N-Butil akrilat = 2,5 g
2. N-Butanol = 9,5 g
3. Asam Akrilat = 11,5 g
4. Asam Sulfat = 87,5 g
5. MEHQ = 0,7 g
Kelarutan air dalam H2SO4 (kg air/100kgH2SO4): 87,5
A
B
AA
NBA
MEHQ
AS
Decanter
A
B
AA
NBA
MEHQ
AS
A
B
AA
NBA
MEHQ
AS
(6) (8)
(7)
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
69
Diinginkan : 99% H2SO4 ke bawah, sehingga:
H2SO4 (7) = 99 kg x H2SO4 (6)
100 kg H2O
= 99 kg x 1424,9213 kg/jam
100 kg H2O
= 1411,4830 kg/jam
H2SO4 (8) = H2SO4 (6) - H2SO4 (7)
= 1424,9213 - 1411,4830
= 13,4383 kg/jam
H2O (7) = 87,5 kg x H2SO4 (7)
100 kg H2SO4
= 87,5 kg x 1411,4830 kg/jam
100 kg H2SO4
= 1594,8960 kg/jam
H2O (8) = H2O (6) - H2O (7)
= 1759,8717 -1594,8960
= 164,9758 kg/jam
C4H9OH (7) = 9,5 kg x H2O (7)
100 kgH2O
= 9,5 kg x 1594,8960 kg/jam
100 kgH2O
= 150,7177 kg/jam
C4H9OH (8) = C4H9OH (6) - C4H9OH (7)
= 19963,7786 - 150,7177
= 19813,0609 kg/jam
C2H3COOOH (7) = 11,5 kg x H2O (7)
100 kgH2O
= 11,5 kg x 1411,4830 kg/jam
100 kgH2O
= 183,4130 kg/jam
C2H3COOOH (8) = C2H3COOOH (6)-C2H3COOOH (7)
= 473,3955 - 183,4130
= 289,9825 kg/jam
C2H3COOC4H9 (7) = 2,5 kg x H2O (7)
100 kgH2O
= 2,5 gr NBA x 1411,4830 kg/jam
100 gr H2O
= 39,8724 kg/jam
C2H3COOC4H9 (8) = 7974,4817
= 7934,6093 kg/jam
MEHQ (7) = 0,7 kg x H2O (7)
100 kgH2O
= 0,7 kg x 1411,4830 kg/jam
= 8,6247 kg/jam
MEHQ (8) = 10,1467 - 8,6247
=
Tabel 3. Neraca Massa Decanter
Komponen Input (6) Output(kg/jam)
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
70
kg/jam Hasil Bawah(7) Hasil Atas (8)
A 1759,8717 1594,8960 164,9758
B 19963,7786 150,7177 19813,0609
AA 473,3955 183,4130 289,9825
NBA 7974,4817 39,8724 7934,6093
MEHQ 10,1467 8,6247 1,5220
AS 1424,9213 1411,4830 13,4383
3389,0068 28217,5888 Total
31606,5956 31606,5956
NERACA MASSA MENARA DISTILASI MD
A
B
(9) AA
NBA
A
B
AA (8)
NBA
MEHQ AA
AS NBA
(10) MEHQ
AS
Komponen LK : Asam Akrilat
Komponen HK : N-Butil Akrilat
Diinginkan
1. 92,22 % mol Asam Akrilat terikut distilat
2. 95% mol N-Butil Akrilat terikut botom
Neraca massa disekitar Menara Distilasi
a. Neraca Massa AA
AA(9) = 0,9222 x AA(8)
= 0,9222 x 3,9415 kmol/jam
= 3,6347 kmol/jam
= 261,9297 kg/jam
AA(10) = AA(8) – AA(9)
= 3,9415 – 3,6347 kmol/jam
= 0,3068 kmol/jam
= 22,1076 kg/jam
b. Neraca Massa NBA
NBA(10) = 0,95 NBA(8)
= 0,95 x 61,9066 kmol/jam
= 58,8113 kmol/jam
= 7537,8788 kg/jam
NBA(9) = NBA(8) - NBA(10)
= 61,9066 - 58,8113 kmol/jam
= 3, 0953 kmol/jam
= 396,7305 kg/jam
MD
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
71
Tabel 4. Neraca Massa Menara Distilasi MD
Output(kg/jam) Komponen Input (8)
kg/jam Distilat(9) Bottom(10)
A 164,9758 164,9758 -
B 19813,0609 19813,0609 -
AA 289,9825 267,4122 22,5703
NBA 7934,6093 396,7305 7537,8788
MEHQ 1,5220 - 1,5220
AS 13,4383 - 13,4383
20642,1793 7575,4094 Total
28217,5888 28217,5888
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
72
NERACA MASSA KESELURUHAN
INPUT (kg/jam) KOMPONEN
Arus (1) Arus (2) Arus (3) Arus (4) Total Arus (7)
H2O 91,2658 48,2987 29,0800 168,6445
C4H9OH 4714,8968 4714,8968
C2H3COOH 4648,4295 4648,4295
C2H3COOC4H9
MEHQ 10,1467 10,1467
H2SO4 1424,9213 1424,9213
10964,4162
LAMPIRAN
NERACA PANAS
PRARANCANGAN PABRIK BUTIL AKRILAT
DARI ASAM AKRILAT DAN N-BUTANOL
DENGAN KATALIS ASAM SULFAT
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
73
1. NERACA PANAS REAKTOR
a. Menghitung Panas Reaksi Pada 298oK
Panas reaksi : (298 K)
DHf 0
asam akrilat = - 336,23 kJ/mol
DHf 0
n-butanol = - 274,6 kJ/mol
DHf 0
n-butil akrilat = - 395,05 kJ/mol
DHf 0
air = - 285,84 kJ/mol
(Carl L Yaws, 1999)
DHR 0
= DHf 0
produk - DHf 0
reaktan
= (- 395,05 - 285,84) - (- 336,23 - 274,6)
= - 70,06 kJ/mol
Harga DHR 0
negatif berarti reaksi esterifikasi ini bersifat eksotermis.
b. Neraca Panas Reaktor R-01
Reaktor bekerja secara isotermal pada suhu 388 K
Referensi : Entalpi cairan pada 298 K = 0
Menghitung enthalpi umpan ( ΔH1 )
Komponen m (kmol/jam)
kJ/kmol
ΔH ( kJ/jam )
Air 11,4484 -6779,4533 -77614,2169
Butanol 59,1930 -15120,6175 -895034,8903
Butil Akrilat 4,4562 -27141,5071 -120947,1698
Asam Akrilat 88,7895 -16526,3533 -1467366,9550
T1= 388 K T2= 388 K
DH1 DH2 ΔHR 298 K
ò298
388
dT Cp
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
74
Asam Sulfat 2,6088 -13118,5985 -34223,9385
Hidroquinone 0,0188 -21826,5720 -411,4033
Total -2595598,5743
Menghitung entalpi produk reaktor R-01 ( ΔH2 )
Komponen m (kmol/jam)
kJ/kmol
ΔH ( kJ/jam )
Air 53,5873 6779,4533 363292,4985
Butanol 17,0542 15120,6175 257869,6658
Butil Akrilat 46,5950 27141,5071 1264658,705
Asam Akrilat 46,6507 16526,3533 770965,6526
Asam Sulfat 2,6088 13118,5985 34223,9385
Hidroquinone 0,0188 21826,5720 411,4033
Total 2691421,861
Panas reaksi
Butanol yang bereaksi sebesar 42,1388 kmol/jam
DHR0 = 42,1388 kmol/jam x 43,86 kJ/mol
= 1848209,376 kJ/jam
Panas yang hilang ke lingkungan : 13701,3858 kJ/jam
Panas yang ditambahkan : ΔH1 + ΔHRo + ΔH2 + Panas yang hilang
: 1957734,0489 kJ.jam
Keterangan Input (kJ/jam) Output (kJ/jam)
Panas yang dibawa umpan 2595598,5734
Panas yang dibawa produk 2691421,8610
Panas reaksi 1848209,3760
Panas yang hilang ke lingkungan 13701.3858
Panas yang ditambahkan koil 1957734,0489
Total 4553332,621 4553332,621
c. Neraca Panas Reaktor R-02
ò388
298
dT Cp
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
75
Reaktor bekerja secara isotermal pada suhu 388 K
Referensi : Entalpi cairan pada 298 K = 0
Menghitung enthalpi umpan ( ΔH1 )
Komponen m (kmol/jam)
kJ/kmol
ΔH ( kJ/jam )
Air 53,5873 -6779,4533 -363292,4953
Butanol 17,0542 -15120,6175 -257869,6658
Butil Akrilat 46,5950 -27141,5071 -1264658,705
Asam Akrilat 46,6507 -16526,3533 -770965,6526
Asam Sulfat 2,6088 -13118,5985 -34223,9385
Hidroquinone 0,0188 -21826,5720 -411,4033
Total -2691421,861
Menghitung entalpi produk reaktor R-02 ( ΔH2 )
Komponen m (kmol/jam)
kJ/kmol
ΔH ( kJ/jam )
Air 64,7222 6779,4533 438780,8579
Butanol 5,9193 15120,6175 89503,4890
Butil Akrilat 57,7299 27141,5071 1566875,981
Asam Akrilat 35,5158 16526,3533 586946,9385
Asam Sulfat 2,6088 13118,5985 34223,9385
Hidroquinone 0,0188 21826,5720 411,4033
Total 2716742,453
Panas reaksi
Butanol yang bereaksi sebesar 11,1349 kmol/jam
DHR0 = 11,1349 kmol/jam x 43,86 kJ/mol
= 488375,5969 kJ/jam
Panas yang hilang ke lingkungan : 13701,3858 kJ/jam
T1= 388 K T2= 388 K
DH1 DH2 ΔHR 298 K
ò298
388
dT Cp
ò388
298
dT Cp
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
76
Panas yang ditambahkan : ΔH1 + ΔHRo + ΔH2 + Panas yang hilang
: 527397.5738 kJ/jam
Keterangan Input (kJ/jam) Output (kJ/jam)
Panas yang dibawa umpan 2691421,8610
Panas yang dibawa produk 2716742,452
Panas reaksi 488375,5963
Panas yang hilang ke lingkungan 13701.3858
Panas yang ditambahkan koil 527397,5738
Total 3218819,435 3218819,435
2. NERACA PANAS MENARA DISTILASI MD-01, MD-02, MD-03
a. Neraca Panas di Kondenser
Neraca Massa di Sekitar condenser
V = L + D
Dengan R =
D
L0 = 2,3587
V = ( R + 1) D = 3,3587 D
Neraca Panas di sekitar condenser
V.HV + QC = L0h0 + D hD
(R+1)DHV + QC = (R+1)DhD
QC = (R+1)(hD-HV)D
V, Y1
QC
D, XD L0
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
77
Dimana : R = 2.3587
D = 46,733 kmol/jam
b. Menentukan Kondisi Distilat
Distilat berada pada kondisi buble point, ΣY=1, dengan menggunakan persamaan antoine didapat:
Kondisi Distilat : P = 0,17 atm
T = 343,5862 K
Komponen Po ki Xi Yi
Air 0,3136 1,8447 0,4616 0,8516
Butanol 0,1359 0,7998 0,0422 0,0337
Butil Akrilat 0,0397 0,2335 0,4829 0,1127
AsamAkrilat 0,0237 0,1394 0.0132 0,0018
Asam Sulfat 8,26E-6 4,86E-5 0 0
MEHQ 4,02E-5 0,0002 0 0
Total 1,0000 0,9999
c. Menentukan Kondisi Vapor
Vapor berada pada kondisi dew point, ΣX=1, dengan menggunakan persamaan antoine didapat:
Kondisi Distilat : P = 0,17 atm
T = 363,7136 K
Komponen Po ki Yi Xi
Air 0,7076 4,1573 0,4616 0,1111
Butanol 0,3433 2,0199 0,0422 0,0209
Butil Akrilat 0,0984 0,5790 0,4829 0,8340
AsamAkrilat 0,0658 0,3874 0.0132 0,0340
Asam Sulfat 4,55E-5 0,0002 0 0
MEHQ 0,0001 0,0008 0 0
Total 1,0000 1,0000
d. Menentukan Entalpi Distilat
Suhu Distilat pada buble point, T = 343,5862 K
Referensi : Entalpi cairan pada T = 298 K
Komponen
ò5862,343
298
CpdT kj/kmol
Xi ΔH
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
78
Air 3429,1555 0,4616 1583,0495
Butanol 7464,0505 0,0422 315,1437
Butil Akrilat 13424,7155 0,4829 6483,3371
Asam Akrilat 8169,4054 0.0132 107,7867
Asam Sulfat 6524,4951 0 0
MEHQ 10821,9457 0 0
Total 8489,3171
Entalpi distilat ( hD ) = 8489,3171 kJ/kmol
= 8,4893 MJ/kmol
e. Menentukan Entalpi Vapor
Suhu Vapor pada dew point, T = 363,7136 K
Referensi : Entalpi uap pada T = 298 K
Komponen
ò7136,363
298
CpdT kj/kmol
Yi ΔH
Air 1837,2082 0,4616 848,1363
Butanol 7962,9152 0,0422 336,2078
Butil Akrilat 19999,9816 0,4829 9658,7987
Asam Akrilat 6803,5161 0.0132 89,7652
Asam Sulfat 5697,3780 0 0
MEHQ 9592,3985 0 0
Total 10932,9082
f. Menentukan Panas Kondensasi
Komponen Hvap(kJ/mol) Yi Hvap(kJ/mol)
Air 40.8235 0.4616 18.85
Butanol 46.7024 0.0422 1.97
Butil Akrilat 44.0867 0.4829 21.29
Asam Akrilat 36.0898 0.0131 0.48
Asam Sulfat 42.0086 0 0.00
MEHQ 66.4860 0 0.00
Total 42.59
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
79
HV = 10932,9082 kJ/kmol + 42,59 kJ/mol
= 52,53 MJ/kmol
g. Menentukan Beban Kondensor
QC = ( R+1) ( hD-HV ) D
= ( 3,3587 ) ( 8,4893-52.53 ) MJ/kmol 46,733 Kmol/jam
= -7076,7741 MJ/jam
h. Menentukan Entalpi Umpan
Suhu Umpan pada buble point, T = 348.5977 K
Referensi : Entalpi cairan pada T = 298 K
Komponen
ò5977,348
298
CpdT kj/kmol
Xi ΔH
Air 3805,5933 0,3565 1356,7874
Butanol 8306,8885 0,0326 270,8661
Butil Akrilat 14938,3862 0,3926 5864,8341
Asam Akrilat 9092,5687 0,2037 1852,9916
Asam Sulfat 7257,8789 0,0143 104,3010
MEHQ 12041,9997 0,0001 1,2503
Total 9451,0307
Entalpi umpan ( hF ) = 9451,0307 kJ/kmol
= 9,4510 MJ/kmol
i. Menentukan Kondisi Bottom
Hasil bawah berada pada kondisi buble point, ΣY=1, dengan menggunakan persamaan antoine didapat:
Kondisi Bottom : P = 0,17 atm
T = 343,5862 K
Komponen Po ki X Y
Air 1.5463 9.0963 4.27E-16 3.88E-15
Butanol 0.8269 4.8642 3.85E-12 1.87E-11
Butil Akrilat 0.2349 1.3822 0.0862 0.1191
Asam Akrilat 0.1761 1.0360 0.8502 0.8808
Asam Sulfat 0.0002 0.0014 0.0631 9.06E-05
MEHQ 0.0004 0.0027 0.0004 1.23E-06
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
80
Total 1 1.000
j. Menentukan Entalpi Bottom
Suhu Bottom pada buble point, T = 385,8655 K
Referensi : Entalpi cairan pada T = 298 K
Komponen ò5977,348
298
CpdT kj/kmol
Xi ΔH
Air 6617.2908 4.27E-16 2.82E-12
Butanol 14742.1328 3.85E-12 5.68E-08
Butil Akrilat 26465.5781 0.0862 2281.5353
Asam Akrilat 16115.3924 0.8502 13701.7210
Asam Sulfat 12797.0984 0.0631 807.6333
MEHQ 21288.0043 0.0004 9.7068
Total 16790.8897
Entalpi Bottom = 16790,8897 kJ/kmol
= 16,7909 MJ/kmol
Neraca Panas di sekitar Menara Distilasi :
FhF + QC + QR = DhD + BhB
Dengan: F = 60,5121 kmol/jam
D = 46,7330 kmol/jam
B = 13,7807 kmol/jam
QC = -7076,7741 MJ/jam
hD = 8489,3171 kJ/kmol
hB = 16790,8897 kJ/kmol
hF = 9451,0307 kJ/kmol
Sehingga didapat QR = 7123994,335 kJ/jam
= 7123,9943 MJ/jam
Resume Neraca Panas Menara Distilasi MD-01, MD-02, MD-03
Keterangan Input (kJ/jam) Output (kJ/jam)
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
81
Panas yang dibawa umpan 571901,8661
Panas yang dibawa destilat 396732,0034
Panas yang dibawa bottom 231390,125
Panas pada kondensor 7067774,0733
Panas pada reboiler 7123994,335
Total 7695896,201 7695896,201
3. NERACA PANAS MENARA DISTILASI MD-04, MD-05
a. Neraca Panas di Kondenser
Neraca Massa di Sekitar condenser
V = L + D
Dengan R =
D
L0 = 1,2199
V = ( R + 1) D = 2,2199 D
Neraca Panas di sekitar condenser
V.HV + QC = L0h0 + D hD
(R+1)DHV + QC = (R+1)DhD
QC = (R+1)(hD-HV)D
Dimana : R = 1,2199
D = 62,5888 kmol/jam
b. Menentukan Kondisi Distilat
Distilat berada pada kondisi buble point, ΣY=1, dengan menggunakan persamaan antoine didapat:
Kondisi Distilat : P = 0,17 atm
T = 341,5673 K
Komponen Po ki X Y
Air 0.2873 1.6900 0.5170 0.8738
Butanol 0.1229 0.7232 0.0472 0.0342
Butil Akrilat 0.0359 0.2116 0.4327 0.0915
Asam Akrilat 0.0212 0.1248 0.0029 0.0004
Total 1,0000 1,0000
c. Menentukan Kondisi Vapor
V, Y1
QC
D, XD L0
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
82
Vapor berada pada kondisi dew point, ΣX=1, dengan menggunakan persamaan antoine didapat:
Kondisi Distilat : P = 0,17 atm
T = 361,2732 K
Komponen Po ki Y X
Air 0.6439 3.7881 0.5170 0.1364
Butanol 0.3090 1.8179 0.0472 0.0260
Butil Akrilat 0.0887 0.5220 0.4327 0.8289
Asam Akrilat 0.0585 0.3446 0.0029 0.0085
Total 1,0000 1.0000
d. Menentukan Entalpi Distilat
Suhu Distilat pada buble point, T = 341,5673 K
Referensi : Entalpi cairan pada T = 298 K
Komponen ò5673,341
298
CpdT kJ/kmol
Xi ΔH(kj)
Air 3277.5432 0.5170 1694.6279
Butanol 7125.8738 0.04728 336.9624
Butil Akrilat 12817.1839 0.4327 5546.1907
Asam Akrilat 7798.8983 0.0029 23.0492
Total 7600.8304
Entalpi distilat ( hD ) = 7600,8304 kJ/kmol
= 7,6008 MJ/kmol
e. Menentukan Entalpi Vapor
Suhu Vapor pada dew point, T = 324,5830 K
Referensi : Entalpi uap pada T = 298 K
Komponen ò5830,324
298
CpdT kJ/kmol
Yi ΔH(kj)
Air 767.192839 0.5170 396.6710
Butanol 3075.535519 0.0472 145.4333
Butil Akrilat 7804.278193 0.4327 3377.0300
Asam Akrilat 2607.979195 0.00295 7.7077
Total 3926.8422
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
83
f. Menentukan Panas Kondensasi
Komponen Hvap(kJ/mol) Yi Hvap(kJ/mol)
Air 40.9104 0.5170 21.1524
Butanol 46.8386 0.04728 2.2148
Butil Akrilat 44.1613 0.4327 19.1092
Asam Akrilat 36.1367 0.0029 0.1068
Total 42.5833
HV = 3926,8422 kJ/kmol + 42,5833 kJ/mol
= 46,5102 MJ/kmol
g. Menentukan Beban Kondensor
QC = ( R+1) ( hD-HV ) D
= ( 2,2199 ) ( 7,6008-46,5102 ) MJ/kmol 62,5888 Kmol/jam
= -5406,2050 MJ/jam
h. Menentukan Entalpi Umpan
Suhu Umpan pada buble point, T = 343,5862 K
Referensi : Entalpi cairan pada T = 298 K
Komponen ò5862,343
298
CpdT kj/kmol
Yi ΔH(kj/kmol)
Air 3429.1555 0.4616 1583.0495
Butanol 7464.0505 0.0422 315.1437
Butil Akrilat 13424.7154 0.4829 6483.3371
Asam Akrilat 8169.4053 0.0131 107.7867
Total 8489.3171
Entalpi umpan ( hF ) = 8489,3171 kJ/kmol
= 8,4893 MJ/kmol
i. Menentukan Kondisi Bottom
Hasil bawah berada pada kondisi buble point, ΣY=1, dengan menggunakan persamaan antoine didapat:
Kondisi Bottom : P = 0,17 atm
T = 377,9761 K
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
84
Komponen Po Ki X Y
Air 1.1842 6.9659 5.19E-07 3.6E-06
Butanol 0.6139 3.6115 8.56E-06 3.0E-05
Butil Akrilat 0.1748 1.0282 0.9015 0.9270
Asam Akrilat 0.1260 0.7412 0.0985 0.0730
Total 1,0000 1,0000
j. Menentukan Entalpi Bottom
Suhu Bottom pada buble point, T = 377,9761 K
Referensi : Entalpi cairan pada T = 298 K
Komponen ò9761,377
298
CpdT kJ/kmol
Xi ΔH(kJ/kmol)
Air 6019.2637 5.19E-07 0.0031
Butanol 13353.1453 8.56E-06 0.1143
Butil Akrilat 23982.8449 0.9015 21619.9917
Asam Akrilat 14604.8688 0.0985 1438.7776
Total 23058.8868
Entalpi Bottom = 23058,8868 kJ/kmol
= 23,0589 MJ/kmol
Neraca Panas di sekitar Menara Distilasi :
FhF + QC + QR = DhD + BhB
Dengan: F = 70,0996 kmol/jam
D = 62,5888 kmol/jam
B = 7,5107 kmol/jam
QC = -5406,2050 MJ/jam
hD = 7600,8304 kJ/kmol
hB = 23058,8868 kJ/kmol
hF = 8489,3171 kJ/kmol
Sehingga didapat QR = 5460024,36 kJ/jam
= 5460,02436 MJ/jam
Resume Neraca Panas Menara Distilasi MD-04, MD-05
Keterangan Input (kJ/jam) Output (kJ/jam)
Panas yang dibawa umpan 595098,0051
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
85
Panas yang dibawa destilat 475727,328
Panas yang dibawa bottom 173189,981
Panas pada kondensor 5406205,054
Panas pada reboiler 5460024,36
Total 6055122,3651 6055122,3651
4. NERACA PANAS MENARA DISTILASI MD-06
a. Neraca Panas di Kondenser
Neraca Massa di Sekitar condenser
V = L + D
Dengan R =
D
L0 = 2,0086
V = ( R + 1) D = 3,0086 D
Neraca Panas di sekitar condenser
V.HV + QC = L0h0 + D hD
(R+1)DHV + QC = (R+1)DhD
QC = (R+1)(hD-HV)D
Dimana : R = 3,0086
D = 71,5938 kmol/jam
b. Menentukan Kondisi Distilat
Distilat berada pada kondisi buble point, ΣY=1, dengan menggunakan persamaan antoine didapat:
Kondisi Distilat : P = 0,25 atm
T = 339,8096 K
Komponen Po Ki X Y
Air 0.2659 1.0638 0.9038 0.9615
Butanol 0.1125 0.4500 0.0810 0.03646
Butil Akrilat 0.0329 0.1319 0.0151 0.0019
Asam Akrilat 0.0192 0.0770 8.54E-06 6.58E-07
Total 1 0.9999
c. Menentukan Kondisi Vapor
Vapor berada pada kondisi dew point, ΣX=1, dengan menggunakan persamaan antoine didapat:
Kondisi Distilat : P = 0,25 atm
T = 343,7945 K
V, Y1
QC
D, XD L0
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
86
Komponen Po Ki Y X
Air 0.3164 1.2657 0.9038 0.7140
Butanol 0.1373 0.5495 0.0810 0.1474
Butil Akrilat 0.0400 0.1603 0.0151 0.0943
Asam Akrilat 0.0239 0.0958 8.54E-06 8.91E-05
Total 1,0000 1,0000
d. Menentukan Entalpi Distilat
Suhu Distilat pada buble point, T = 339,8096 K
Referensi : Entalpi cairan pada T = 298 K
Komponen ò8096,339
298
CpdT kJ/kmol
Xi ΔH(kj/kmol)
Air 3145.5562 0.9038 2843.0626
Butanol 6832.0738 0.0810 553.57098
Butil Akrilat 12289.2912 0.0151 185.95605
Asam Akrilat 7476.9758 8.54E-06 0.0638812
Total 1,0000 3582,6535
Entalpi distilat ( hD ) = 3582,6535 kJ/kmol
= 3,5826 MJ/kmol
e. Menentukan Entalpi Vapor
Suhu Vapor pada dew point, T = 324,5830 K
Referensi : Entalpi uap pada T = 298 K
Komponen ò5830,324
298
CpdT kJ/kmol
Yi ΔH(kj/kmol)
Air 767.192839 0,9038 639,4145
Butanol 3075.535519 0.0810 249,1962
Butil Akrilat 7804.278193 0.0151 118,0908
Asam Akrilat 2607.979195 8.54E-06 0,0222
Total 1,0000 1060,7248
f. Menentukan Panas Kondensasi
Komponen Hvap(kJ/mol) Yi Hvap(kJ/mol)
Air 40.9858 0.9038 37.0444
Butanol 46.9566 0.0810 3.8046
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
87
Butil Akrilat 44.2259 0.01513 0.6692
Asam Akrilat 36.1774 8.54E-06 0.0003
Total 41.5186
HV = 1060,7248 kJ/kmol + 41,5186 kJ/mol
= 42,5794 MJ/kmol
g. Menentukan Beban Kondensor
QC = ( R+1) ( hD-HV ) D
= ( 3,0085 ) ( 3,5826-42,5794) MJ/kmol 71,5938 Kmol/jam
= -8399,6746 MJ/jam
h. Menentukan Entalpi Umpan
Suhu Umpan pada buble point, T = 350,5163 K
Referensi : Entalpi cairan pada T = 298 K
Komponen ò5163,350
298
CpdT kJ/kmol
Xi ΔH(kj/kmol)
Air 3949.7544 0.5170 2042.1895
Butanol 8630.8574 0.0472 408.1288
Butil Akrilat 15520.01433 0.4327 6715.7466
Asam Akrilat 9447.2931 0.0029 27.9209
Total 9193.986
Entalpi umpan ( hF ) = 9093,986 kJ/kmol
= 9,0939 MJ/kmol
i. Menentukan Kondisi Bottom
Hasil bawah berada pada kondisi buble point, ΣY=1, dengan menggunakan persamaan antoine didapat:
Kondisi Bottom : P = 0,25 atm
T = 387,4288 K
Komponen Po ki X Y
Air 1.6275 6.5102 0.00024 0.0015
Butanol 0.8752 3.5011 0.0022 0.0077
Butil Akrilat 0.2486 0.9947 0.9906 0.9854
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
88
Asam Akrilat 0.1877 0.7511 0.0068 0.0051
Total 1 1
j. Menentukan Entalpi Bottom
Suhu Bottom pada buble point, T = 387,4288 K
Referensi : Entalpi cairan pada T = 298 K
Komponen ò5163,350
298
CpdT kJ/kmol
Xi ΔH(kj/kmol)
Air 6736.0451 0.00024 1.6537
Butanol 15019.2266 0.0022 33.1828
Butil Akrilat 26960.4607 0.9906 26708.442
Asam Akrilat 16416.2907 0.0068 113.1547
Total 26856.434
Entalpi Bottom = 26856,434 kJ/kmol
= 26,8564 MJ/kmol
Neraca Panas di sekitar Menara Distilasi :
FhF + QC + QR = DhD + BhB
Dengan: F = 125,1777 kmol/jam
D = 71,5938 kmol/jam
B = 53.5838 kmol/jam
QC = -8399,6746 MJ/jam
hD = 3582,6534 kJ/kmol
hB = 26856,4337 kJ/kmol
hF = 9193,9859 kJ/kmol
Sehingga didapat QR = 8944359,952 kJ/jam
= 8944,3599 MJ/jam
Resume Neraca Panas Menara Distilasi MD-06
Keterangan Input (kJ/jam) Output (kJ/jam)
Panas yang dibawa umpan 1150882,245
Panas yang dibawa destilat 256495,9786
Panas yang dibawa bottom 1439071,6
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
89
Panas pada kondensor 8399674,615
Panas pada reboiler 8944359,952
Total 10095242,1974 10095242,1974
5. NERACA PANAS MENARA DISTILASI MD-07
a. Neraca Panas di Kondenser
Neraca Massa di Sekitar condenser
V = L + D
Dengan R =
D
L0 = 1,0773
V = ( R + 1) D = 2,0773 D
Neraca Panas di sekitar condenser
V.HV + QC = L0h0 + D hD
(R+1)DHV + QC = (R+1)DhD
QC = (R+1)(hD-HV)D
Dimana : R = 2,0773
D = 58,3631 kmol/jam
b. Menentukan Kondisi Distilat
Distilat berada pada kondisi buble point, ΣY=1, dengan menggunakan persamaan antoine didapat:
Kondisi Distilat : P = 0,25 atm
T = 338,4448 K
Komponen Po ki Yi Xi
Air 0.2503 1.0013 0.9979 0.9991
Butanol 0.1049 0.4197 0.0020 0.0008
Butil Akrilat 0.0308 0.1233 0.0002 0.0000
Asam Akrilat 0.0179 0.0714 0.0000 0.0000
Total 1.0000 1.0000
c. Menentukan Kondisi Vapor
Vapor berada pada kondisi dew point, ΣX=1, dengan menggunakan persamaan antoine didapat:
Kondisi Distilat : P = 0,25 atm
T = 338,5021 K
Komponen Po ki Y X
V, Y1
QC
D, XD L0
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
90
Air 0.2510 1.0039 0.9979 0.9940
Butanol 0.1052 0.4210 0.0020 0.0047
Butil Akrilat 0.0309 0.1237 0.0002 0.0012
Asam Akrilat 0.0179 0.0716 0.0000 0.0000
Total 1.0000 1.0000
d. Menentukan Entalpi Distilat
Suhu Distilat pada buble point, T = 338,4448 K
Referensi : Entalpi cairan pada T = 298 K
Komponen ò4448,338
298
CpdT kJ/kmol
Xi ΔH(kj/kmol)
Air 3043.0771 0.9979 3036.5582
Butanol 6604.3448 0.0020 13.1286
Butil Akrilat 11880.0620 0.0002 1.8336
Asam Akrilat 7227.4309 0.0000 0.0000
Total 3051.5204
Entalpi distilat ( hD ) = 3582,6535 kJ/kmol
= 3,5826 MJ/kmol
e. Menentukan Entalpi Vapor
Suhu Vapor pada dew point, T = 338,5021 K
Referensi : Entalpi uap pada T = 298 K
Komponen ò5021,338
298
CpdT kJ/kmol
Yi ΔH(kj/kmol)
Air 1156.5833 0.9979 1154.1057
Butanol 4765.6741 0.0020 9.4735
Butil Akrilat 12048.2963 0.0002 1.8596
Asam Akrilat 4053.0975 0.0000 0.0000
Total 1165.4388
f. Menentukan Panas Kondensasi
Komponen Hvap(kJ/mol) Yi Hvap(kJ/mol)
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
91
Air 41.0442 0.9979 40.9563
Butanol 47.0478 0.0020 0.0935
Butil Akrilat 44.2759 0.0002 0.0068
Asam Akrilat 36.2089 0.0000 0.0000
Total 41.0567
HV = 1165,4388 kJ/kmol + 41,0567 kJ/mol
= 42,2221 MJ/kmol
g. Menentukan Beban Kondensor
QC = ( R+1) ( hD-HV ) D
= ( 2,0773 ) ( 3,0515-42,2221) MJ/kmol 58,3631 Kmol/jam
= -4749,0405 MJ/jam
h. Menentukan Entalpi Umpan
Suhu Umpan pada buble point, T = 339,8096 K
Referensi : Entalpi cairan pada T = 298 K
Komponen ò8096,339
298
CpdT kJ/kmol
Xi ΔH(kj)
Air 3145.5572 0.9038 2843.0633
Butanol 6832.0758 0.0810 553.5711
Butil Akrilat 12289.2947 0.0151 185.9561
Asam Akrilat 7476.9779 0.0000 0.0639
Total 3582.6545
Entalpi umpan ( hF ) = 3582,6545 kJ/kmol
= 3,5826 MJ/kmol
i. Menentukan Kondisi Bottom
Hasil bawah berada pada kondisi buble point, ΣY=1, dengan menggunakan persamaan antoine didapat:
Kondisi Bottom : P = 0,25 atm
T = 346,9806 K
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
92
Komponen Po ki X Y
Air 0.3624 1.4496 0.4891 0.7090
Butanol 0.1605 0.6420 0.4297 0.2758
Butil Akrilat 0.0467 0.1867 0.0812 0.0152
Asam Akrilat 0.0284 0.1137 0.0000 0.0000
Total 1.0000 1.0000
j. Menentukan Entalpi Bottom
Suhu Bottom pada buble point, T = 346,9806 K
Referensi : Entalpi cairan pada T = 298 K
Komponen ò9806,346
298
CpdT kJ/kmol
Xi ΔH(kj/kmol)
air (LK) 3684.1031 0.4891 1801.8257
butanol (HK) 8034.3798 0.4297 3452.1626
but. Met. 14449.0601 0.0812 1173.2454
as. Met. 8794.1344 0.0000 0.4066
as Sul 6427.6402
Entalpi Bottom = 6427,6402 kJ/kmol
= 6,4276 MJ/kmol
Neraca Panas di sekitar Menara Distilasi :
FhF + QC + QR = DhD + BhB
Dengan: F = 71,5939 kmol/jam
D = 58,3631 kmol/jam
B = 13,2307 kmol/jam
QC = -4749,0405 MJ/jam
hD = 3051,5204 kJ/kmol
hB = 6427,6402 kJ/kmol
hF = 3582,6545 kJ/kmol
Sehingga didapat QR = 4755683,0530 kJ/jam
= 4755,6830 MJ/jam
Resume Neraca Panas Menara Distilasi MD-06
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
93
Keterangan Input (kJ/jam) Output (kJ/jam)
Panas yang dibawa umpan 256496,0499
Panas yang dibawa destilat 178096,277
Panas yang dibawa bottom 85042,354
Panas pada kondensor 4749040,472
Panas pada reboiler 4755683,053
Total 5012179,1029 5012179,1029
6. NERACA PANAS EVAPORATOR EV-01
UMPAN HASIL ATAS HASIL BAWAH
KOMPONEN (kg/hr) (kmol/hr) (kg/hr) (kmol/hr) (kg/hr) (kmol/hr)
Butil Akrilat 258.04 1.82 232.24 1.64 25.80 0.18
Asam Akrilat 1541.32 17.92 1387.19 16.13 154.13 1.79
Asam Sulfat 130.37 1.33 0.00 0.00 130.37 1.33
MEHQ 1.19 0.01 0.00 0.00 1.19 0.01
Total 1930.93 21.08 1619.43 17.77 311.50 3.31
Hasil atas pada kondisi uap jenuh, ΣX=1,
Kondisi operasi T = 387,1491
P = 0,19 atm
Komponen Yi Ki xi = yi/Ki
Butil Akrilat 0.0921 1.296009959 0.071033073
Asam Akrilat 0.9079 0.97736595 0.92896671
Asam Sulfat 0.0000 0.001409214 0
MEHQ 0.0000 0.002592169 0
Total 1.0000 0.999999782
Suhu Umpan : T = 385,8655 K
ΔHV 385,8655 Butil Akrilat = 5,40 kJ/mol
ΔHV 385,8655 Asam Akrilat = 4,50 kJ/mol
Maka panas untuk menguapkan ( Q1 ) = 81478,6878kJ/jam
Panas Untuk menaikan Suhu :
KOMPONEN kmol/jam
ò1491,387
8655,385
CpdT kJ/kmol m ò1491,387
8655,385
CpdT
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
94
Butil Akrilat 1.8172 97.49805631 177.1750
Asam Akrilat 17.9223 227.4650135 4076.7067
Asam Sulfat 1.3303 406.2571402 540.4610
MEHQ 0.0096 247.0172886 2.3743
Total 4796.7269
Panas untuk menaikan suhu ( Q2 ) = 4796,7269 kJ/jam
Panas total yang ditambahkan = Q1 + Q2
= 81478,6878 kJ/jam + 4796,7269 kJ/jam
= 86275,4048
Keterangan Input (kJ/jam) Output (kJ/jam)
Panas untuk Penguapan 81478,6878
Panas untuk menaikan suhu 4796,7269
Panas yang ditambahkan 86275,4048
Total 86275,4048 86275,4048
7. NERACA PANAS VAPORIZER V-01
a. Preheating
Memanaskan umpan, Tin = 347,6078 K
Tout = 350,5163 K
Komponen kmol/hr
ò5163,350
6078,347
CpdT kJ/kmol m ò5163,350
6078,347
CpdT
Air 68.26118872 218.5304204 14917.14627
Butanol 6.523762471 490.8387807 3202.115617
Butil Akrilat 79.650996 881.2563197 70192.9436
Asam Akrilat 0.591780112 537.464066 318.0605452
Total 155.0277273 88630.26603
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
95
Panas untuk memenaskan umpan ( Q1) = 88630,26603 kJ/jam
b. Vaporizing
Panas untuk menguapkan, pada suhu = 364,0247 K
Komponen kmol/hr Hvap Q
Air 64.7221588 39.9202038 2583.721769
Butanol 5.91930124 45.2721323 267.9793888
Butil Akrilat 54.1663083 43.3063119 2345.743038
Asam Akrilat 0.36995633 35.6016121 13.17104168
Total 125.177725 5210615.238
Panas untuk manaikan suhu hasil cair pada suhu 364,0247 K
Komponen kmol/hr Cpdt mCpdT
Air 3.539029908 1016.262791 3596.584411
Butanol 0.604461229 2302.378432 1391.698497
Butil Akrilat 25.48468774 4129.948496 105250.4478
Asam Akrilat 0.221823784 2518.183249 558.5929384
Total 29.85000266 110797.3236
Panas pada bagian Vaporizing = 5321412,5614 kJ/jam
Panas ditambahkan pada vaporizing = Q1 + Q2
=(88630,266+5321412,5614) kJ/jam
= 5410468,8495 kJ/jam
Keterangan Input (kJ/jam) Output (kJ/jam)
Panas untuk Penguapan 5321412,5614
Panas untuk menaikan suhu 88630,266
Panas yang ditambahkan 5410468,8495
Total 5410468,8495 5410468,8495
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
96
REAKTOR
Kode : R-01 dan R-02
Tugas : Mereaksikan Asam Akrilat sebanyak
4733,95542 kg/jam dan n-Butanol sebanyak 24346,07145 kg/jam menjadi n-Butil Akrilat dengan katalisator
Asam Sulfat sebanyak 1424.92132 kg/jam
Jenis Alat : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
Alasan Pemilihan : 1. Reaksi dijalankan dalam kondisi Isothermal sehingga suhu dan komposisi campuran yang harus selalu
sama dapat dipenuhi dengan pemakaian reactor RATB karena adanya pengadukan.
2. reaksi dijalankan dalam kondisi cair sehingga memungkinkan penggunaan jenis reactor RATB.
Kondisi Operasi : Isotermal pada suhu 80 0 C dan tekanan 1 atm
Reaksi :
CH2=CHCOOH + C4H9OH CH2CHCOOC4H9 + H2O
Reaksi di atas adalah reaksi esterifikasi antara alkohol dan asam dan merupakan reaksi yang berlangsung bolak-balik.
Konstanta Kesetimbangan Reaksi
Konstanta kesetimbangan reaksi pembentukan n-Butil Akrilat dari Asam Akrilat dan Butanol dapat di tentukan berdasarkan
persamaan berikut :
2
lnRT
rdt
kd DH=
∆G = - RT ln K (Smith, 1981)
dari penjabaran didapatkan:
úû
ùêë
é-
D=
122
1 11ln
TTR
Hr
K
K (Smith,
1981)
Tabel 1. Harga ∆Gº untuk Beberapa Komponen
Komponen ∆GO298 (kJ/mol)
N-Butanol -150,30
H2SO4
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
97
Asam Akrilat
N-Butil Akrilat
Air
-223,00
-286,06
-228,59
(Carl L. Yaws, 1999)
∆GO total = ∆GO produk - ∆GO reaktan
= ((-286,06)+(-228,59) – ((-223,00)+(-150,30))
= -25,230 kJ/mol
∆GO298 = -RT ln K298
- 25,230 kJ/mol = - ( 8.314*10-3 kj/mol K) (298 K) (ln K298)
K298 = 26.459,14
ln (K353/K298) = (∆HO298/R) (1/353 – 1/298)
= (-70,129/8.314*10-3) (-0,00077838)
= 4,41021
K353 = 2,174 . 1006
Karena harga K yang besar maka reaksi pembentukan n-Butil Akrilat dapat
dianggap bersifat searah (irreversible).
Konstanta Kecepatan Reaksi
Nilai konstanta kecepatan berdasarkan US Patent no 3,875,212 diperoleh nilai k = 0.01254L/gmol menit
T = 800
C
P = 1 atm
Perbandingan umpan : Nbutanol / asam Akrilat = 5 (% mol)
Katalis (H2SO4) : 5 % (massa) x umpan reaktan masuk reactor
Menentukan Kondisi Operasi reaktor
1. Neraca Massa Overall di sekitar Reaktor R-01 dan R-02
Dari perhitungan neraca massa diperoleh :
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
98
Input (kg/jam) Komponen
Arus (1) Arus (2) Arus (3) Arus (4) Arus (9)
Output (6) kg/jam
A 91,2658 48,2987 29,0800 528,7483 1762,4944
B - 4781,5684 - 19564,503 19963,7786
AA 4472,0257 - - - 261,9297 473,3955
NBA - - - - 396,7305 7974,4817
MEHQ - - - 10,1467 - 10,1467
AS - - 1424,9213 - - 1424,9213
4563,2915 4829,8671 1454,0013 10,1467 20751,9115 Total
31609,2182
31609,2182
P operasi = 1 atm
T operasi = 80 oC
2. Menghitung FA0, Fi, FV dan CA0
a.) Kecepatan umpan asam akrilat (FA0, kgmol/jam)
FA0 = 65,6915 kgmol/jam
FA0 = 0,0182 kgmol/detik
b.) Kecepatan umpan volumetrik (Fi, kg/jam)
Densitas (gr/cc atau kg/liter)
Komponen BM A B n
Tc
H2O 18,0152 0,3471 0,2740 0,2857 647,1
C4H9OH 74,1224 0,2689 0,2667 0,2457 562,9
C2H3COOH 72,0634 0,3465 0,2582 0,3070 615,0
C2H3COOC4H9 128,1706 0,2995 0,2584 0,3084 598,0
MEHQ 124,139 0,3630 0,2652 0,1345 758,0
H2SO4 98,0734 0,4217 0,1936 0,2857 925,0
Komponen ρ, kg/liter Fi / ρ xi xi / ρ
H2O 0,9755 714,9126 0,0221 0,0226
C4H9OH 0,7584 32100,1738 0,7702 1,0155
C2H3COOH 0,9819 4821,3310 0,1498 0,1525
å=i
iV
FF
rn
CTT
BA)1(
.--
=r
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
99
C2H3COOC4H9 0,8368 474,1262 0,0126 0,0150
MEHQ 1,2294 8,2536 0,0003 0,0003
H2SO4 1,7645 807,5501 0,0451 0,0255
Fv = 38926,3473 liter/jam
ρ camp = 0,8120 kg/liter
c.) Konsentrasi Asam Akrilat mula-mula (CA0, kgmol/liter)
CA0 = 0,00169 kgmol/liter
= 1,6876 gmol/liter
3. Menghitung Volume Reaktor
a.) Persamaan reaksi kimia
Dari US Patent no 3,875,212 diperoleh nilai k = 0,01254 L/gmol.menit
Reaksi yang terjadi :
CH2=CHCOOH + C4H9OH CH2CHCOOC4H9 + H2O
Sehingga persamaan reaksi kimia pembentukan n-butyl akrilat :
Dianggap reaksi elementer
BAA CCk)r( =-
Skema reaktor menghitung -rA :
CA0, FA0
CB0
-rA, τ , CA, V
CA, FA
Jika :
Maka
Dengan:
CA0 = konsentrasi asam akrilat mula-mula (mol/liter)
V
AAAVA F
FCCFF 0
000 . =¾®¾=
H2SO4
R
)1( AAoA XCC -=
AAoBoB XCCC -=
)).(1(. 000 AABAAA XCCXCkr --=-
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
100
CB0 = konsentrasi n-butanol mula-mula (mol/liter)
FA0 = molar flowrate asam akrilat masuk (mol/detik)
FA = molar flowrate asam akrilat keluar (mol/detik)
V = volume reaktor (liter)
-rA = kecepatan reaksi (mol/liter.detik)
τ = waktu tinggal (detik)
CA = konsentrasi akhir asam akrilat (mol/liter)
CB = konsentrasi akhir n-butanol (mol/liter)
XA = konversi asam akrilat menjadi n-butyl akrilat
Kondisi operasi :
P operasi = 1 atm
T operasi = 80 oC
CA0 = 1,6876 gmol/liter
CB0 = 5 x CA0
k = 0,01254 L/gmol.menit
= 0,7524 L/gmoljam
XA = 0,9
Sehingga persamaan -rA menjadi :
)5()1()( 00 AAAAA xCxCkr --=-
)5()1()()( 20 AAAA xxCkr --=-
diperoleh :
-rA = 0,8785 mol/liter detik
b.) Neraca Massa RATB
Neraca massa asam akrilat di sekitar RATB :
V =
A
AA
r
FvXC
-..0
= 1,6876 gmol/liter x 0,9 x 38926,3473 liter/jam
0,8785 mol/liter detik
= 67295,77 liter
( )
( )A
AA
V
AAVAV
accreaksioutin
rXC
FV
VrCFCF
RRRR
-==
=---=--
.
0...
0
0
t
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
101
τ = 1,73 jam
= 1 jam 44 menit
Dari Tabel 8.8 Rase (1987) tidak dapat digunakan dengan satu vessel sehingga dilakukan optimasi untuk menentukan jumlah reaktor yang
digunakan.
Optimasi Jumlah Reaktor
Tujuan : menentukan jumlah reaktor dan volum yang optimum.
Langkah-langkah :
1. Menentukan jumlah reaktor (N) dan konversi akhir yang diinginkan
2. Trial waktu tinggal (t)
3. Hitung xi sampai xN dengan persamaan (1)
4. Bila xN terhitung nilainya sama dengan xN diinginkan maka trial waktu tinggal (t) benar. Jika tidak, kembali trial waktu tinggal (t) dari
tahap no.2
5. Hitung volume tiap reaktor, Fv.V t=
6. Hitung volume total reaktor, V.NVt =
7. Hitung konstanta harga total reaktor, K.NH =
dengan 6,0VK = , karena jumlah reaktor yang dipakai berdasarkan harga total reaktor yang harganya dipengaruhi oleh volume
reaktor (six tenth factor)
Dengan algoritma di atas maka dapat disusun program optimasi reaktor.
Dari hasil optimasi didapat hasil sebagai berikut :
Tabel Hasil Perhitungan Optimasi Reaktor
==========================================================
JUMLAH VOL TIAP VOL TOTAL WAKTU HARGA
REAKTOR REAKTOR REAKTOR TINGGAL REAKTOR (BUAH)
(M3) (M3) (JAM) (RP*KONSTANTA)
==========================================================
1 67.29577 67.29577 1.73 15.33656
XA( 1 ) = .8999999
2 13.45246 26.90491 0.34624 12.93565
XA( 1 ) = .6865509
XA( 2 ) = .8999997
3 8.248267 24.74480 0.18374 13.26711
XA( 1 ) = .5417956
XA( 2 ) = .7867266
XA( 3 ) = .899999
4 5.00535 20.02142 0.12345 13.93440
XA( 1 ) = .4455003
XA( 2 ) = .6886155
XA( 3 ) = .8238915
XA( 4 ) = .8999977
5 3.60262 18.01310 0.09257 14.65462
XA( 1 ) = .3777865
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
102
XA( 2 ) = .6089177
XA( 3 ) = .752629
XA( 4 ) = .8429034
XA( 5 ) = .89998
Konversi dan Jumlah Reaktor
Asumsi yang digunakan :
§ Reaksi berlangsung secara isotermal
§ Pengadukan berjalan sempurna, sehingga kondisi di dalam reaktor seragam
§ Sifat fisis cairan dalam reaktor tetap
§ Reaksi berjalan steady state
Reaksi :
A + B C + D
BAA CCk)r( =-
)xCC)(x1(Ck)r( A0A0BA0AA --=-
)5()1()( 00 AAAAA xCxCkr --=-
)5()1()()( 20 AAAA xxCkr --=-
k
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
103
Neraca Massa Asam Akrilat (A) pada reaktor ke – i :
Fv.Ci-1 – Fv.Ci – (-rA)i.V = 0
)r(
CC
FvV
A
i1i
--
= -
)r(
CC
A
i1i
--
=t -
)5)(1(
)(2
0
10
ii
ii
xxCk
xxC
--
-= -
)5)(1(
)(
0
1
ii
ii
xxCk
xx
---
= -
12
0 )65( --=+- iiii xxxxCk t
Diperoleh,
ttttt
0
1002
00
2
)5)((4)16()16(
kC
xkCkCkCkCx i
i-+-+±+
=
Konversi optimum ditentukan dengan mencari konversi optimum pada single reaktor, di mana dipilih konversi sebesar 0,9 dengan waktu tinggal
1.73 jam.
Dengan algoritma di atas maka dapat disusun program optimasi reaktor. Dari hasil optimasi didapat hasil sebagai berikut :
i i+1
Fv.Ci-1 Fv.Ci
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
104
Tabel Hasil Perhitungan Optimasi Reaktor
Atau dinyatakan dalam grafik :
=============================================================
JUMLAH VOL TIAP VOL TOTAL WAKTU HARGA
REAKTOR REAKTOR REAKTOR TINGGAL REAKTOR
(BUAH) (M3) (M3) (JAM) (RP*KONSTANTA)
=============================================================
1 67.30682 67.30682 1.73 15.33656
XA( 1 ) = .9
2 22.45246 44.90491 0.34624 12.93565
XA( 1 ) = .6865509
XA( 2 ) = .8999999
3 11.91493 35.74480 0.18374 13.26711
XA( 1 ) = .5417906
XA( 2 ) = .7867266
XA( 3 ) = .899999
4 8.00535 32.02142 0.12345 13.93440
XA( 1 ) = .4455003
XA( 2 ) = .6886155
XA( 3 ) = .8238915
XA( 4 ) = .8999977
5 6.00262 30.01310 0.09257 14.65462
XA( 1 ) = .3777865
XA( 2 ) = .6089177
XA( 3 ) = .752629
XA( 4 ) = .8429036
XA( 5 ) = .89998
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
105
Hubungan Volum dan Jumlah Reaktor
0
20000
40000
60000
80000
0 1 2 3 4 5 6Jumlah Reaktor
Vo
lum
To
tal,
Lit
er
Gambar 1 Grafik Hubungan Jumlah Reaktor dan Volum Total Reaktor
Hubungan Jumlah Reaktor dan Waktu tinggal
0
0.5
1
1.5
2
0 1 2 3 4 5 6Jumlah Reaktor
Wak
tu t
ing
gal
, m
en
it
Gambar 2. Grafik Hubungan Jumlah Reaktor dan Waktu Tinggal
Hubunganan Jumlah Reaktor dan Faktor Harga
12
13
14
15
16
0 1 2 3 4 5 6
Jumlah Reaktor
Fa
kto
r h
arg
ar
Gambar 3. Grafik Hubungan Jumlah Reaktor dan Faktor Harga
Dari grafik didapat jumlah reaktor yang optimum adalah 2 (dua) pada konversi 90%.
Volume masing-masing reaktor adalah 22.45246 m3.= 45817.83 liter
Konversi reaktor pertama :
XA1 = 0.6865509 = 0.69
Konversi reaktor kedua :
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
106
XA2 =0.8999999 = 0.90
Neraca Massa Reaktor
Umpan Reaktor R-01 dalam kg/jam
Tabel . Umpan Reaktor R-01
Komponen TP-01 TP-02 TP-03 TP-03 Recycle MD-01 Total
H2O 45.6 96.6 29.1 529.2 700.5
C4H9OH 4781.6 19564.5 24346.1
C2H3COOH 4472.0257 268.812 4733.9554
C2H3COOC4H9 396.7305 396.7305
MEHQ 10.1475 10.1475
H2SO4 1424.9213 1424.9213
Total 4517.6586 4878.1658 1454.0013 10.1475 20759.2275 31612.3363
Neraca Massa Reaktor Overall
Tabel . Neraca Massa Overall Reaktor
Neraca Massa Reaktor R-01
Tabel 5. Neraca Massa Reaktor R-01
komponen BM Input(kmol) Reaksi (kmol) Output (kmol) Input(kg/hr) Reaksi (kg/hr) Output(kg/hr
H2O 18.0152 38.88440 45.10104 83.98543 700.51018 812.50419 1513.01437
C4H9OH 74.1224 328.45768 -45.10104 283.35664 24346.07145 -3342.99705 21003.07440
C2H3COOH 72.0634 65.69154 -45.10104 20.59050 4733.95542 -3250.13402 1483.82140
Input (Arus 5) Output (Arus 6)
Komponen BM kgmol/jam kg/jam kgmol/jam kg/jam
H2O 18.0152 38.88440 700.51018 98.00678 1765.61172
C4H9OH 74.1224 328.45768 24346.07145 269.33530 19963.77859
C2H3COOH 72.0634 65.69154 4733.95542 6.56915 473.39554
C2H3COOC4H9 128.1706 3.09533 396.73046 62.21771 7974.48166
MEHQ 124.139 0.08174 10.14749 0.08174 10.14749
H2SO4 98.0734 14.52913 1424.92132 14.52913 1424.92132
Jumlah 450.73982 31612.33632 450.73982 31612.33632
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
107
C2H3COOC4H9 128.1706 3.09533 45.10104 48.19637 396.73046 5780.62688 6177.35734
MEHQ 124.139 0.08174 0.00000 0.08174 10.14749 0.00000 10.14749
H2SO4 98.0734 14.52913 0.00000 14.52913 1424.92132 0.00000 1424.92132
Total 450.73982 0.00000 450.73982 31612.33632 0.00000 31612.33632
Neraca Massa Reaktor R-02
Tabel 5. Neraca Massa Reaktor R-02
komponen BM Input(kmol) Reaksi (kmol) Output Input(kg/hr) Reaksi (kg/hr) Output(kg/hr
H2O 18.0152 83.98543 14.02135 98.00678 1513.01437 252.59735 1765.611723
C4H9OH 74.1224 283.35664 -14.02135 269.33530 21003.07440 -1039.296 19963.77859
C2H3COOH 72.0634 20.59050 -14.02135 6.56915 1483.82140 -1010.426 473.3955417
C2H3COOC4H9 128.1706 48.19637 14.02135 62.21771 6177.35734 1797.1243 7974.481659
MEHQ 124.139 0.08174 0.00000 0.08174 10.14749 0.00000 10.14749033
H2SO4 98.0734 14.52913 0.00000 14.52913 1424.92132 0.00000 1424.921316
Total 450.73982 0.00000 450.73982 31612.33632 0.00000 31612.33632
NERACA PANAS REAKTOR
Tujun = Menentukan jumlah panas yang harus diambil pendingin sehingga reaktor beroperasi secara isotermal
Neraca Panas : panas masuk -panas keluar - panas reaksi + Q = 0
delHreaktan -delHproduk - delHreaksi standar + Q = 0
Suhu operasi = 80 C = 353,15 K dan P= 1 atm
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
108
Panas Reaksi pada 25 C (Dari NIST.GOV)
DHf as.akrlt = -336.23 kJ/mol
DHf butanol = -274.6 kJ/mol
DHf n-but akr = -395.05 kJ/mol
DHf air = -285.84 kJ/mol
DHreaksi = DHf produk - DHf reaktan
= -70.06 kJ/mol
= -16.8144 kcal/mol
Harga DHr negatif berarti reaksi esterifikasi ini bersifat eksotermis
Sehingga dibutuhkan pendingin untuk menyerap panas
Menghitung Cp dengan menggunakan persamaan :
Cp = A + BT + CT2 + DT
3 (kJ/kmol K)
cp dalam J/mol.K, T dalam K, Tref = 25 °C=298 K
Komponen A B C D
H2O 92.0530 -0.0400 -2.110E-04 5.347E-07
C4H9OH 83.8770 0.5663 -1.721E-03 2.278E-06
C2H3COOH -18.2420 1.2106 -3.116E-03 3.141E-06
C2H3COOC4H9 101.2390 1.1519 -3.241E-03 3.946E-06
MEHQ 30.6130 1.2814 -2.728E-03 2.320E-06
H2SO4 26.0040 0.7034 -1.386E-03 5.347E-07
(Sumber : yaws (1999))
reaktan
80 C
reaktan
25 C
produk
80 C
produk
25 C
DHReaktan
D H Reaksi Standar
DHReaktan
DHProduk
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
109
8. Menghitung Panas Reaksi standar Pada 298oK
Panas rekasi standar pada suhu 25 oC ( 298 K)
reaksi yang terjadi :
C4H9OH + C2H3COOH -----------> C2H3COOC4H9 + H2O
Enthalpi pembentukan (ΔHf) komponen pada 25 °C (298 K):
H2O = -285.84 Joule/gmol
C4H9OH = -274.60 Joule/gmol
C2H3COOH = -336.23 Joule/gmol
C2H3COOC4H9 = -395.05 Joule/gmol
MEHQ = 0 Joule/gmol
H2SO4 = 0 Joule/gmol
Panas rekasi standar pada suhu 298 K ( DHf 298 )
DHf298 = DHf produk - DHf reaktan
= { DHf C2H3COOC4H9 + 2DHf H2O } - { DHf C2H3COOH + DHf C4H9OH }
= { -865205 - 2*241800 + 82100 } - { -294801 - 2*135100 }
= -70.0600 J/gmol
= -70.0600 kJ/kgmol ( eksothermis )
9. Neraca Panas Reaktor R-01
Reaktor bekerja secara isotermal pada suhu 353 K
Referensi : Entalpi cairan pada 298 K = 0
Menghitung enthalpi umpan ( ΔH1 )
komponen BM Input(kmol) Cpdt(80-25) ΔH1=mCpdt
H2O 18.0152 38.88439674 4061.261027 157919.6851
C4H9OH 74.1224 328.4576787 8881.894593 2917326.481
C2H3COOH 72.0634 65.69153574 8309.718587 545878.1756
C2H3COOC4H9 128.1706 3.095331242 14517.90117 44937.71305
MEHQ 124.139 0.081742968 12873.50795 1052.318751
T1= 353 K T2= 353 K
DH1 DH2 ΔHR 298 K
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
110
H2SO4 98.0734 14.52913141 6825.067332 99162.30014
Total 3766276.6733
Menghitung entalpi produk reaktor R-01 ( ΔH2 )
komponen BM Output(kmol) Cpdt(25-80) ΔH2=mCpdt
H2O 18.0152 83.985433 -4061.261027 -341086.7659
C4H9OH 74.1224 283.3566425 -8881.894593 -2516743.831
C2H3COOH 72.0634 20.59049949 -8309.718587 -171101.2563
C2H3COOC4H9 128.1706 48.1963675 -14517.90117 -699710.1
MEHQ 124.139 0.081742968 -12873.50795 -1052.318751
H2SO4 98.0734 14.52913141 -6825.067332 -99162.30014
Total -3828856.572
ΔH = ΔH Reaktan + ΔHReaksi + ΔH Produk
= -3222358.4987 kJ/jam
Panas yang harus ditambahkan = 3222358.499 kJ/jam
= 3054206.553 Btu/jam
10. Neraca Panas Reaktor R-02
Reaktor bekerja secara isotermal pada suhu 353 K
Referensi : Entalpi cairan pada 298 K = 0
Menghitung enthalpi umpan ( ΔH1 )
komponen BM Input(kmol) Cpdt mCpdt
H2O 18.0152 83.985433 4061.261027 341086.7659
C4H9OH 74.1224 283.3566425 8881.894593 2516743.831
C2H3COOH 72.0634 20.59049949 8309.718587 171101.2563
C2H3COOC4H9 128.1706 48.1963675 14517.90117 699710.1
MEHQ 124.139 0.081742968 -12873.50795 -1052.318751
H2SO4 98.0734 14.52913141 6825.067332 99162.30014
Total 3826751.934
Menghitung entalpi produk reaktor R-02 ( ΔH2 )
komponen BM Output(kmol) Cpdt mCpdt
T1= 353 K T2= 353 K
DH1 DH2 ΔHR 298 K
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
111
H2O 18.0152 98.00677891 -4061.261027 -398031.1116
C4H9OH 74.1224 269.3352966 -8881.894593 -2392207.714
C2H3COOH 72.0634 6.569153574 -8309.718587 -54587.81756
C2H3COOC4H9 128.1706 62.21771341 -14517.90117 -903270.6142
MEHQ 124.139 0.081742968 -12873.50795 -1052.318751
H2SO4 98.0734 14.52913141 -6825.067332 -99162.30014
Total -3848311.876
H = ΔH Reaktan + ΔHReaksi + ΔH Produk
= -1003895.437 kJ/jam
Panas yang harus ditambahkan = -1003895.437 kJ/jam
= -951509.2819 Btu/jam
PERANCANGAN REAKTOR R-01
Dari data sebelumnya diketahui :
Volum cairan = 22908.915 Liter
Waktu Tinggal = 20.9574 menit
Konversi = 0.6865578
Neraca Massa :
komponen BM Input(kmol) Reaksi (kmol) Output (kmol) Input(kg/hr) Reaksi (kg/hr) Output(kg/hr
H2O 18.0152 38.88440 45.10104 83.98543 700.51018 812.50419 1513.01437
C4H9OH 74.1224 328.45768 -45.10104 283.35664 24346.07145 -3342.99705 21003.07440
C2H3COOH 72.0634 65.69154 -45.10104 20.59050 4733.95542 -3250.13402 1483.82140
C2H3COOC4H9 128.1706 3.09533 45.10104 48.19637 396.73046 5780.62688 6177.35734
MEHQ 124.139 0.08174 0.00000 0.08174 10.14749 0.00000 10.14749
H2SO4 98.0734 14.52913 0.00000 14.52913 1424.92132 0.00000 1424.92132
Total 450.73982 450.73982 31612.33632 0.00000 31612.33632
Menentukan & Cek Volum Reaktor
Flow Rate
Komponen Flow rate ρ Volum
H2O 700.51018 0.975493784 718.1083016
C4H9OH 24346.07145 0.758440486 32100.17383
C2H3COOH 4733.95542 0.836761382 5657.47359
C2H3COOC4H9 396.73046 0.981877282 404.0530012
MEHQ 10.14749 1.229373101 8.254199091
H2SO4 1424.92132 1.764498936 807.5501138
31612.33632 39695.61304
Volum = Flow rate*Waktu tinggal
Volum ops = 22965.28068 Liter
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
112
22.96528068 m^3
811.0112333 ft^3
6066.785331 gallon
144.4472697 barrel
Over Desig 20%:
Volume R-01 = 27558.33681 Liter
27.55833681 m^3
973.2134799 ft^3
7280.142397 gallon
173.3367237 barrel
A. Menghitung Dimensi Utama Reaktor
1. Menentukan diameter (IDs) dan tinggi reaktor (H)
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan head "torisperical dished head"
Alasan : 1. Pengeluaran mudah
2. Jenis head ini dapat digunakan hingga tekanan 200 psi
Volume cairan = 22965.28068 liter
= 811.0112333 ft^3
= 6066.785331 gallon
P Operasi = 1 atm
Diambil over design 20%, sehingga :
V design = 27558.33681 liter = 973.2134799 ft^3
= 7280.142397 gallon
(dari Rase,Tabel 8.8 bisa digunakan 1 buah tangki )
P design = 1.2 atm = 17.64 psi
V head = 0.000049 IDs3
Dengan V = volume head, ft3
(Brownell, eq.5.11)
IDs = diameter tangki, ft
H = 2D (Vol. < 400 bbl)
Vreaktor = V silinder + 2 V head
= 1/4. π.IDs2. 2 IDs + 2 *0.000049 IDs
3
= 1.57 IDs3
+ 0.000098 IDs3
973.2134799 = 1.570098 IDs3
IDs = 8.5263 ft = 102.3155629 in = 2.5988 m
H = 17.0526 ft = 204.6311258 in = 5.1976 m
2.Menentukan tebal reaktor
Tebal dinding reaktor
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
113
t = p*ri/(f*E-0.6*p) + c (Brownell, eq.13.1) dengan : p = tekanan
perancangan, psia
ri = jari-jari dalam reaktor, in
f = maximum allowable stress , psia
E = effisiensi pengelasan
c = corrosion allowance , in
Dipilih bahan konstruksi Stainless Steel SA 240 Grade316 karena tahan korosi H2SO4
Maka
P = 17.64 psia
f = 17900 psia
E = 0.8
ri = 51.68 inch
c = 0.12500 inch
Sehingga diperoleh :
t shell = 0.18871 inch = 0.479320259 cm
Dari Brownell p.90, dipilih / digunakan tebal standar 1/4 :
t shell = 0.25 inch = 0.635 cm
ODshell = IDs + 2.ts = 102.8155629 in =2.611515297 m
= 8.567963573 ft
Tebal alas dan head reaktor
untuk head jenis torisperical :
t = p*rc*W/((2*f*E)-(0.2*p)) + c (Brownell,eq.7.77)
dengan : W = stress-intensification factor for torispherical dished heads
rc = radius of crown,in
Asumsi :
OD head = ID shell + 2*tshell
= 102.8155629 in
Dipakai standar OD = 108 in (Brownell, p.90)
Dari tabel 5.7 Brownell untuk : OD = 108 in
t = 0.375 in
icr = 6.5 in
r = 102 in (Brownell, p.90 )
W = 1/4(3+((r/icr)^0.5)) (Brownell, eq. 7.76)
= 1.7403 in
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
114
Sehingga t = 0.2343485 in
Dari Brownell p.90, dipilih / digunakan tebal standar 1/4 :
t head = 0.25 in
= 0.635 cm
3.Menentukan tinggi reaktor
Untuk tebal head 0,25 in maka standard straight flange (sf) = 1.5-3 in
Dipilih sf = 2 in
icr = 6.5 in
Dari gambar :
BC = r - icr = 95.5 in
AB = (IDs/2)-icr = 44.65778144 in
AC = (BC^2-AB^2)^0.5 = 84.41523889 in
b = r - AC = 17.58476 in
Tinggi head (OA) = t head+b+sf
= 19.83476 in = 0.50380 m
Tinggi reaktor total = H + 2*OA
= 244.300648 in = 20.35839 ft = 6.20524 m
Menghitung Dimensi Pengaduk dan Daya Pengaduk
1. Menentukan dimensi pengaduk
V cairan = 22965.28 liter
= 6066.79 galon
Fv = 38929.5437 liter/jam
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
115
= 171.4203 galon/min
Menghitung viscositas cairan dalam reaktor / Arus(6) :
T operasi = 80 °C = 353.15 Kelvin
P operasi = 1.20 atm
Persamaan viskositas cairan :
Komponen A B C D
H2O -10.2058 1792.50 0.0177 -1.26E-05
C4H9OH -5.3970 1325.60 0.0062 -5.51E-06
C2H3COOH -15.9215 2440.00 0.0344 -2.77E-05
C2H3COOC4H9 -6.9308 1170.00 0.0135 -1.23E-05
MEHQ -16.2546 3320.80 0.0271 -1.72E-05
H2SO4 -18.7045 3496.62 0.0331 -1.70E-05
(Sumber: Carl. L. Yaws (1999))
Komponen
Arus(5),
kg/jam xi µ, cP xi / µ
H2O 1513.0144 0.0479 0.6415 0.0746
C4H9OH 21003.0744 0.6644 0.8758 0.7586
C2H3COOH 1483.8214 0.0469 0.7272 0.0645
C2H3COOC4H9 6177.3573 0.1954 0.6810 0.2870
MEHQ 10.1475 0.0003 1.7850 0.0002
H2SO4 1424.9213 0.0451 2.1309 0.0212
31612.3363 1.2061
µ campuran = 1 / Σ (xi/µ)
µ campuran = 0.8291 cP = 5.574E-04 lbm/ft.s
Dari volume cairan dan viskositas cairan, dari fig. 8.4 dan Tabel 8.3 Rase diperoleh jenis pengaduk yang dapat digunakan adalah jenis flat
turbin yang dilengkapi dengan baffle.
Alasan pemilihan jenis impeller :
1. Range viskositas pengaduk jenis ini sesuai dengan viskositas bahan di reaktor (Rase, fig. 8.4)
2. Baffle dapat memperbaiki transfer panas di dalam reaktor
Jenis ; Turbin dengan 6 blade dan 4 baffle
Pertimbangan :
** Pengaduk jenis ini bisa digunakan untuk kapasitas > 2000 galon
(volume reaktor = 7280.142397 galon
** Untuk Nre>10000 sebaiknya digunakan baffle (4 baffle atau lebih)
(Perry, 7th ed.)
Dari Brown p.507, untuk turbin dengan 6 blade diperoleh persamaan ; Dt/Di = 3
2../)( TDTCTBALn +++=m
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
116
Zi/Di = 0.75-1.30 Zi=Di=1.0
w/Dt = 0.1
L/Di = 0.25
dengan, Di = diameter pengaduk
Dt = diameter dalam reaktor
Zi = jarak pengaduk dari dasar reaktor
w = lebar baffle
L = panjang blade
sehingga : Dt = 8.5263 ft = 2.59882 m = 102.3156 in
Di = 2.8421 ft = 0.86627 m = 34.1052 in
Zi = 2.8421 ft = 0.86627 m = 34.1052 in
L = 0.7105 ft = 0.21657 m = 8.5263 in
w = 0.8526 ft = 0.25988 m = 10.2316 in
Tinggi cairan (z) dicari dengan persamaan ;
V cairan = 1/4*3.14^Dt^2*z+0.000049*(Dt/12)^3
811.0112 ft^3 = 57.06772507 z + 1.75766E-05
z = 14.21138 ft = 4.33163 m =170.5365787 in
2.Menghitung daya pengaduk (P)
Persamaan kecepatan pengadukan :
WELH/2*Di = (3.14*Di*N/600)^2 (Rase, eq. 8.8)
dengan : WELH = water equivalent liquid height, ft
Di = diameter pengaduk, ft
N = kecepatan pengadukan, rpm
Densitas campuran dalam reaktor pada 80 C :
komponen xi(kg/j) densitas (g/cm^3) xi/ρi
H2O 0.04786 0.975493784 0.04906389
C4H9OH 0.66439 0.758440486 0.87600134
C2H3COOH 0.04694 0.836761382 0.0560949
C2H3COOC4H9 0.19541 0.981877282 0.19901642
MEHQ 0.00032 1.229373101 0.00026111
H2SO4 0.04507 1.764498936 0.02554541
Total 1.00000 1.20598
Densitas campuran = 829.19904 kg/m^3
= 51.76690 lb/ft^3
Densitas air pada 80 C = 60.81228 lb/ft^3
Specific gravity = 0.85126
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
117
WELH = z x specific gravity = 12.09754147 ft
Jumlah turbin = WELH / D = 1.418850599 = 2
N = 600(WELH/2*Di)^0.5/(3.14*Di)
= 98.08359 rpm
= 1.63473 rps = 5885.015609 rpj
Bilangan Reynold ;
NRe = 1226424.17
Fig. 8.8 Rase, diperoleh harga Np = 5.5
Besarnya daya yang dibutuhkan untuk pengadukan ;
(Rase, fig.8.8)
dengan : P = daya, hp
dens = densitas, lb/ft^3
N = kecepatan putar, rpm
Di = diameter pengaduk, in
maka, P = 13.01081 hp
Efisiensi motor = 85 %, sehingga daya aktual yang dibutuhkan :
P = 15.3068315 = 16 hp
Jadi daya yang dibutuhkan untuk pengadukan sebesar 16 hp
3. Cek : V cairan + V pengaduk harus < V vessel
V cairan = 22965.28 liter = 1401341.43 in3
V vessel = 27558.34 liter = 1681609.71 in3
Diamt Pengaduk = 34.11 in
Tinggi pengaduk = 8.53 in
Misal :
Tebal pengaduk = 1/4 in = 0.25 in
Dia. Shaft = 4 in
a. Volume daun pengaduk
V = 3 . P . L . T
V = 218.09 in3
karena digunakan 2 buah pengaduk, maka : V =
436.19 in3
mr.. 2
iRE
DNN =
533
12.
60.
4,62..10.52,3 ÷
øö
çèæ
÷øö
çèæ÷
øö
çèæ= - i
P
DNNP
r
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
118
b. Volume shaft
Tinggi shaft = tinggi vessel - tinggi pengaduk dari dasar vessel
= 170.53 in
V = 1/4 π D2 t
V = 2141.81 in3
Dengan demikian,
V pengaduk = V daun pengaduk + V shaft
= 2577.99 in3
V vessel > V pengaduk + V cairan
1681609.71 > 1403919.42
V pengaduk + V cairan tidak melebihi V vessel.
Menentukan lubang pemasukan dan pengeluaran, dan manhole
1. Menentukan lubang pemasukan
Di opt = 3.9 × Q0.45
× ρ 0.13
Dengan
Q = debit aliran , ft3/s
ρ = densitas, lb/ft3
Di opt = diameter pipa optimum, in
Pipa pemasukan reaktan
- Umpan asam akrilat (fresh feed)
Kecepatan massa = 4359.8918 kg/jam = 9611.7544 lb/jam
Densitas(ρ) = 836.7614 kg/m3 = 52.24 lb/ft3
Debit ( Q ) = F/ ρ = 9611.7544 lb/jam
52.24 lb/ft3
= 184.0021 ft3/jam
= 0.0511 ft3/s
maka diameter pipa optimum
= 1.7109 in
dipakai diameter pipa standar
IPS = 2.0000 in
SN = 40
OD = 2.880 in
ID = 2.469 in
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
119
- Umpan n-butanol (fresh feed)
Kecepatan massa = 4829.3032 kg/jam = 10646.6120 lb/jam
Densitas(ρ) = 758.4405 kg/m3 = 47.35 lb/ft3
Debit ( Q ) = F/ ρ = 10646.6120 lb/jam
47.3478 lb/ft3
= 224.8598 ft3/jam
= 0.0625 ft3/s
maka diameter pipa optimum
Di opt = 3.9 x 0.0330.45 x 65.170.13
= 1.8487 in
dipakai diameter pipa standar
IPS = 2 in
SN = 40
OD = 2.880 in
ID = 2.469 in
- Umpan Asam sulfat (fresh feed)
Kecepatan massa = 1564.8654 kg/jam = 3449.8796 lb/jam
Densitas(ρ) = 1764.4989 kg/m3 = 110.15 lb/ft3
Debit ( Q ) = F/ ρ = 3449.8796 lb/jam
110.1538 lb/ft3
= 31.3187 ft3/jam
= 0.0087 ft3/s
maka diameter pipa optimum
Di opt = 3.9 x 0.01950.45 x 59.450.13
= 0.8498 in
dipakai diameter pipa standar
IPS = 1 in
SN = 40
OD = 1.050 in
ID = 0.824 in
- Umpan dari recycle
komponen massa Xi ρ ( gr/cc) Xi/ρ
C4H9OH 22152.1332 0.9436 0.7584 1.2442
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
120
C2H3COOC4H9 1323.5294 0.0564 0.9819 0.0574
H2O 0.0000 0.0000 0.9755 0.0000
23475.6626 768.2974
Kecepatan massa = 23475.6626 kg/jam = 51754.1062 lb/jam
Densitas(ρ) = 768.2974 kg/m3 = 47.96 lb/ft3
Debit ( Q ) = F/ ρ = 51754.1062 lb/jam
47.9631 lb/ft3
= 1079.0393 ft3/jam
= 0.2997 ft3/s
maka diameter pipa optimum
Di opt = 3.9 x 0.05880.45
x 46.440.13
= 3.7507 in
dipakai diameter pipa standar
IPS = 4 in
SN = 40
OD = 6.625 in
ID = 6.065 in
- Pipa keluaran
komponen massa Xi ρ ( gr/cc) Xi/ρ
H2O 1233.4725 0.0359 0.9755 0.0368
C4H9OH 22552.0187 0.6571 0.7584 0.8663
C2H3COOH 104.7399 0.0031 0.8368 0.0036
C2H3COOC4H9 8899.2606 0.2593 0.9819 0.2641
H2SO4 1533.5681 0.0447 1.7645 0.0253
34323.0598 835.9856
Kecepatan massa = 34323.0598 kg/jam = 75668.1212 lb/jam
Densitas(ρ) = 835.9856 kg/m3 = 52.19 lb/ft3
Debit ( Q ) = F/ ρ = 75668.1212 lb/jam
52.1888 lb/ft3
= 1449.8931 ft3/jam
= 0.4027 ft3/s
maka diameter pipa optimum
Di opt = 3.9 x 0.164960.45 x 520.13
= 4.3313 in
dipakai diameter pipa standar
IPS = 5 in
SN = 40
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
121
OD = 8.625 in
ID = 7.981 in
3. Man Hole
Dipilih Diameter Standart
D 24 inchi
t 0.25 inchi
]
3 2
1
6
4
7
1 Motor Pengaduk
2 Lubang Pemasukan Butanol
3 Lubang Pemasukan Asam Metakrilat
danAsam Sulfat
4 Lubang pemasukan air pendingin
5 Lubang Pengeluaran air pendingin
6 Man Hole
7 Koil pendingin
8 Bafle
9 Pengaduk
10 Penyangga Koil
11 Lubang Pengeluaran Hasil
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
122
Menghitung tebal isolasi dinding Reaktor
Isolator yang digunakan asbestos dengan ε = 0.93
Suhu isolator bagian luar T3 = 45 oC = 113 oF = 573 R
Suhu udara luar Tu = 30 oC = 86 oF = 546 R
Suhu film tf = = = 99.5 oF = 559.5 R
Sifat fisis udara pada tf :
ρ = 0.0719 lb/ft3
cp = 0.2406 BTU/lbo
F
ω = 0.0467 lb/hr ft
k = 0.0152 BTU/ (hr ft2) (
oF/ft)
Asumsi : Sifat – sifat fisis udara tetap
Di sekeliling reaktor terjadi konveksi bebas
Koefisien panas radiasi (hr) :
=
= 1.127825956 BTU/ (hr ft2 ) oF/ft)
Untuk konveksi bebas digunakan pendekatan
23 uTT +
286113 +
( )a
a
TT
TT
hr-
÷÷ø
öççè
æ÷øöç
èæ-÷
øöç
èæ
=3
44
3100100173,0 e ( ) ( )
( )546573100
546100
57393.0173,044
-
÷øöç
èæ -x
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
123
X = ψ L3 Δt (MC Adams, fig 7-7)
Hubungan persamaan dimensional (X) dan Koefisien panas konveksi (hc) udara pada tekanan atmosfer
X hc (BTU/ hr ft o
F )
109
- 1012
0,19 (td – ts)1/3
104
- 109
0,29 ((td – ts) / L)0,25
(MC Adams, p.7-5a,7-5b)
Δt = 27oF, ψ Fig 7-8 Mc Adam pada tf = 559,50R adalah : 1.20E+06
L = tinggi total reaktor
= 20.35838733 ft
X1 = ψ L13
Δt
= 1,2.106 x 8,79541783 x 27
= 2.73E+11
hc = 0,19 (td – ts)1/3
= 0,19 ( 27 )1/3 = 0.57 BTU/ (hr ft2) (oF/ft)
hc + hr = 1.697825956 BTU/ (hr ft2) (oF/ft)
Penentuan tebal isolasi dilakukan dengan cara coba – coba
Dinding reaktor
R1 = jari – jari dalam reaktor = 4.263148453 ft
R2 = jari – jari luar reaktor = 4.283981787 ft
R3 = jari – jari reaktor setelah diisolasi, ft
T1 = suhu dinding dalam reaktor = 239 oF
T3 = suhu dinding luar reactor = Tw = 113 oF
Tu = suhu udara luar = 86 oF
Tf = suhu film = 99.5 oF
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
124
k1 = konduktivitas dinding rektor = 26 BTU/ (hr ft2) (oF/ft) (Kern tabel 2)
k2 = konduktivitas panas isolator = 0.111 BTU/ (hr ft2) (oF/ft) (Kern tabel 2)
Pada dinding reaktor berlaku persamaan :
Qloss =
Q1 loss =
Pada keadaan ajeg :
Trial R3 didapat = 4.85731374 ft
Tebal isolasi = = 0.573331953 ft
= 6.879983438 in
= 17.47515793 cm
Tebal IsolatorDiambil = 7 inchi
maka R3 = 4.86731512 ft
Trial Tw sehingga Qloss=Q1loss
Trial Tw = 101.6539151 oF = 38.69661949 C = 561.6539151 R
hr = 1.093447783 BTU/ (hr ft2) (oF/ft)
dt = 15.65391508
X1 = 1.59E+11
hc = 0.475292826 BTU/ (hr ft2) (oF/ft)
hr+hc = 1.568740609 BTU/ (hr ft2) (oF/ft)
kiri kanan kiri-kanan
111.3327098 111.3327902 -0.000080
32
2
3
1
1
2
1
)(1lnln
)(2
RhhkR
R
kR
RTTL
cr
w
+++
-p
)(2)( 3 TuTLRhh wcr -+ p
LlossQ
LQloss
pp 22
1
=
=
+++
-
32
2
3
1
1
2
1
)(1lnln
)(
RhrhckR
R
kR
RTT w )()( 3 TuTRhh wcr -+
LlossQ
LQloss
pp 22
1
=
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
125
kiri kanan kiri-kanan
119.4155661 119.5263278 -0.110761671
Q yang hilang pada dinding reaktor = 15281.52138 Btu/jam
Menentukan Panas yang Hilang Pada Head
Q =
A= Luas Silinder Dengan R=R3
= 74.38897534 ft2
Q = 2x
= 3653.53006 Btu/jam
Total Panas Yang Hilang dari Isolator
Q loss = Qloss dari dinding + Qloss Dari Head
= 18935.05144 Btu/jam
PERANCANGAN REAKTOR R-02
1. Menentukan Volum Reaktor R-02.
Volume reaktor R-02, sama dengan reaktor R-01
2. Menghitung Dimensi Utama Reaktor R-02.
Dimensi utama R-02, sama dengan reaktor R-01
3. Menghitung Dimensi dan Daya Pengaduk
a. Menghitung Dimensi Pengaduk
Dimensi pengaduk reaktor R-02 sama dengan reaktor R-01.
b. Menghitung Daya Pengaduk (P)
perhitungan identik dengan R-01 dan diperoleh :
no Keterangan R-01 R-02
DESIGN REAKTOR
1 volume reaktor, ft3
973.2134799 973.2134799
2 diameter reaktor (D), ft 8.5263 8.5263
3 tinggi reaktor (H), ft 17.0526 17.0526
4 Tebal dinding reaktor, in 0.25 0.25
5 Tebal alas dan head reaktor, in 0.25 0.25
6 Tinggi head, in 19.83476 19.83476
7 Tinggi Total, ft 20.35839 20.35839
)()( TuTwAhh cr -+
)()( TuTwAhh cr -+
B-
Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat
Dari Asam Akrilat dan N-Butanol
Kapasitas 60.000 ton/tahun
Lampiran B – Neraca Masa
126
AGIGATOR
1 Jenis AGIGATOR Turbin dengan 6 blade dan 4 baffle Turbin dengan 6 blade dan 4 baffle
2 diameter pengaduk, ft 8.5263 8.5263
3 jarak pengaduk dari dasar reaktor, ft 2.8421 2.8421
4 lebar baffle, ft 0.8526 0.8526
5 panjang blade, ft 0.7105 0.7105
6 Tinggi cairan, ft 14.21138 14.21138
7 Densitas campuran, lb/ft3 51.76690 52.43764
8 Densitas air pada 80O
C, lb/ft3 60.81228 60.81228
9 Specific gravity 0.85126 0.86229
10 WELH, ft 12.09754147 12.28169888
11 Jumlah turbin 2 2
12 Viskositas campuran, lb / ft s 0.00056 0.00055
13 Bilangan Reynold 1226424.17 1266728.57
14 daya MOTOR, hp 16 16