TRICRESYL PHOSPHATE DARI CRESOL DAN PHOSPHORUS OXYCHLORIDE

Transkripsi

1 digilib.uns.ac.id TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK TRICRESYL PHOSPHATE DARI CRESOL DAN PHOSPHORUS OXYCHLORIDE KAPASITAS TON/TAHUN Oleh : 1. HERU MARANTIKA NIM : I NANANG DRIYATMONO NIM : I JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013

2 digilib.uns.ac.id

3 digilib.uns.ac.id KATA PENGANTAR Segala puji syukur kepada Allah SWT, hanya karena rahmat dan ridho-nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul Prarancangan Pabrik Tricresyl Phosphate dari Cresol dan Phosphorus Oxychloride Kapasitas Ton/Tahun. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah. 2. YC. Danarto, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I dan Wusana Agung Wibowo, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir. 3. Inayati, S.T., M.T., Ph.D selaku pembimbing akademik. 4. Dr. Sunu H. Pranolo selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS. 5. Segenap Civitas Akademika atas semua bantuannya. 6. Teman-teman mahasiswa Teknik Kimia FT UNS khususnya angkatan 07. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna. Oleh karena itu, penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian. Surakarta, Maret 2013 Penulis

4 digilib.uns.ac.id DAFTAR ISI Halaman Judul... i Lembar Pengesahan... ii Kata Pengantar... iii Daftar Isi... iv Daftar Tabel... vii Daftar Gambar... ix Intisari... x BAB I. PENDAHULUAN Latar Belakang Pendirian Pabrik Kapasitas Perancangan Penentuan Lokasi Pabrik Tinjauan Pustaka Macam-Macam Proses Pembuatan TCP Kegunan Produk Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku dan Produk Tinjauan Proses Secara Umum BAB II. DESKRIPSI PROSES Spesifikasi Bahan Baku dan Produk Spesifikasi Bahan Baku Spesifikasi Bahan Pembantu Spesifikasi Produk Konsep Proses Dasar Reaksi Mekanisme Reaksi Kondisi Operasi Tinjauan Termodinamika Tinjauan Kinetika Langkah Proses Diagram Alir Proses iv

5 digilib.uns.ac.id Diagram Alir Kuantitatif Diagram Alir Kualitatif Diagram Alir Proses Neraca Massa dan Neraca Panas Neraca Massa Neraca Panas Tata Letak Pabrik dan Peralatan Tata Letak Pabrik Tata Letak Alat Proses BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM Unit Pendukung Proses Unit Pengadaan Air Unit Pengadaan Steam Unit Pengadaan Udara Tekan Unit Pengadaan Listrik Unit Pengadaan Bahan Bakar Laboratorium Laboratorium Fisik Laboratorium Analitik Laboratorium Penelitian dan Pengembangan BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN Bentuk Perusahaan Struktur Organisasi Tugas dan Wewenang Pembagian Jam Kerja Karyawan Status Karyawan dan Sistem Upah Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji Kesejahteraan Karyawan BAB VI ANALISA EKONOMI Penaksiran Harga Alat commit... to user 104 v

6 digilib.uns.ac.id 6.2 Penentuan Modal Tetap (Fixed Capital Investment) Penentuan Modal Kerja (Working Capital Investment) Biaya Produksi Keuntungan (Profit) Analisa Kelayakan Daftar Pustaka Lampiran vi

7 digilib.uns.ac.id DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Data kebutuhan impor Tricresyl Phosphate... 3 Tabel 2.1. Daftar Hf298 setiap komponen Tabel 2.2. Daftar G o f298 setiap komponen Tabel 2.3. Neraca Massa Reaktor (R-01) Tabel 2.4. Neraca Massa Reaktor (R-02) Tabel 2.5. Neraca Massa Kondensor Pasial Tabel 2.6. Neraca Massa Kondensor Pasial Tabel 2.7. Neraca Massa Mixer Tabel 2.8. Neraca Massa Netralizer Tabel 2.9. Neraca Massa Dekanter Tabel Neraca Massa Menara Destilasi Tabel Neraca Massa Absorber Tabel Neraca Massa Total Tabel Neraca Panas Reaktor (R-01) Tabel Neraca Panas Reaktor (R-02) Tabel Neraca Panas Netralizer Tabel Neraca Panas Dekanter Tabel Neraca Panas Absorber Tabel Neraca Panas Menara Destilasi Tabel Neraca Panas Heat Exchanger (HE-01) Tabel Neraca Panas Kondensor Pasial Tabel Neraca Panas Kondensor Pasial Tabel Neraca Panas Cooler Tabel Neraca Panas Mixer Tabel Neraca Panas Total Tabel Perincian Luas Area Pabrik Tabel 3.1. Spesifikasi Reaktor Tabel 3.2. Spesifikasi Netralizer Tabel 3.3. Spesifikasi Mixer vii

8 digilib.uns.ac.id Tabel 3.4. Spesifikasi Dekanter Tabel 3.5. Spesifikasi Menara Distilasi Tabel 3.6. Spesifikasi Absorber Tabel 3.7. Spesifikasi Tangki Tabel 3.8. Spesifikasi Hopper Tabel 3.9. Spesifikasi Silo Tabel Spesifikasi Akumulator Tabel Spesifikasi Alat Penukar Panas Tabel Spesifikasi Alat Penukar Panas Tabel Spesifikasi Pompa Proses Tabel 4.1. Jumlah Kebutuhan Air Pendingin Tabel 4.2. Jumlah Kebutuhan Air Proses Tabel 4.3. Jumlah Kebutuhan Air Total Tabel 4.4. Kebutuhan Listrik untuk Proses dan Pengolahan Air Tabel 4.5. Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan Tabel 4.6. Total Kebutuhan Listrik Pabrik Tabel 5.1. Perincian Jumlah Karyawan Proses Tabel 5.2. Perincian Jumlah Karyawan Utilitas Tabel 5.3. Jadwal Kerja Karyawan Shift Tabel 5.4. Jumlah Karyawan sesuai Tingkat Pendidikan Tabel 5.5. Perincian Golongan dan Gaji Karyawan Tabel 6.1. Chemical Engineering Plant Cost Index Tabel 6.2 Harga dan Jumlah Alat-alat Proses Tabel 6.3. Modal Tetap Tabel 6.4. Modal Kerja Tabel 6.5. Direct Manufacturing Cost Tabel 6.6. Indirect Manufacturing Cost Tabel 6.7. Fixed Manufacturing Cost Tabel 6.8. General Expense Tabel 6.9. Analisa kelayakan viii

9 digilib.uns.ac.id DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Grafik perkembangan impor TCP di Indonesia... 3 Gambar 1.1. Gambar pemilihan lokasi pabrik... 8 Gambar 2.1. Diagram Alir Kualitatif Gambar 2.2. Diagram Alir Kuantitatif Gambar 2.3. Diagram Alir Proses Gambar 2.4. Tata Letak Pabrik Gambar 2.5. Tata Letak Alat Proses Gambar 5.1. Struktur Organisasi Perusahaan Gambar 6.1. Grafik indeks CEP fungsi tahun Gambar 6.2. Grafik Analisa Kelayakan ix

10 digilib.uns.ac.id INTISARI Heru Marantika Afriyadi, Nanang Driyatmono, 2013, Prarancangan Pabrik Tricresyl Phosphate dari Cresol dan Phosphorus Oxychloride Kapasitas ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Tricresyl Phosphate untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, digunakan sebagai plasticizer (bahan pelunak), pelarut bahan selulosa asetat maupun cable coating (pelapis kabel), gasoline aditif, lubricant (bahan pelumas) Pabrik Tricresyl Phosphate dari Cresol dan Phosphorus Oxychloride Kapasitas ton/tahun direncanakan beroperasi pada tahun 2017 selama 330 hari per tahun. Reaksi pembentukan Tricresyl Phosphate dilakukan dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) dengan pendingin air. Reaksi berlangsung pada fase cair-cair, sifat reaksi eksotermis irreversible, dengan kondisi operasi non adiabatic isothermal pada C, 3,5 atm dengan konversi 85%. Tricresyl Phosphate dihasilkan dari reaksi antara Cresol dan Phosphorus Oxychloride dengan hasil samping Asam Chlorida 37%. Kebutuhan Cresol sebesar ton/tahun dan Phosphorus Oxychloride sebesar ton/tahun. Produk samping Asam klorida 37% sebesar ton/tahun. Utilitas meliputi penyediaan air yang diperoleh dari PT. Krakatau Tirta Industri (PT. KTI). Kebutuhan air sebesar ,060 ton/tahun, penyediaan steam sebesar ,870 ton/tahun, kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan satu buah generator set sebagai cadangan sebesar 44,13 kw dan kebutuhan udara tekan 95 m 3 /jam. Pabrik ini didirikan di Kawasan Industri Cilegon, Banten dengan jumlah karyawan sebanyak 163 orang. Pabrik Tricresyl Phosphate memerlukan modal tetap sebesar Rp ,00 dan modal kerja sebesar Rp ,00. Dari analisis ekonomi pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum pajak sebesar Rp ,00 per tahun dan setelah dipotong pajak 20% keuntungan mencapai Rp ,00 per tahun. Percent Return on Investnent (ROI) sebelum pajak 40,64% dan setelah pajak 32,51%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 1,97 tahun dan setelah pajak 2,35 tahun. Break Event Point (BEP) sebesar 50,06%. Shut Down Point (SDP) sebesar 34,08%. Discounted Cash Flow (DCF) terhitung sebesar 23,23%. Dari hasil evaluasi ekonomi tersebut, dapat disimpulkan bahwa pabrik Tricresyl Phosphate dengan kapasitas ton/tahun layak untuk dipertimbangkan untuk direalisasikan pembangunannya. x

11 digilib.uns.ac.id BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik Pada era global seperti sekarang ini, pembangunan di sekitar industri mengalami perkembangan yang sangat pesat. Salah satunya pembangunan di sub sektor industri kimia, yaitu industri bahan polimer yang menghasilkan berbagai jenis produk plastik, serat sintetis, karet sintetis, dan sebagainya.. Seiring dengan pesatnya perkembangan industri khususnya industri plastik kebutuhan akan plasticizer seperti TCP semakin meningkat mengikuti perkembangannya. Tricresyl Phosphate (TCP) merupakan senyawa organik dengan rumus molekul (CH 3 C 6 H 4 O) 3 PO yang digunakan sebagai plasticizer (bahan pelunak), pelarut bahan selulosa asetat sebagai cable coating (pelapis kabel), gasoline aditif dan lubricant (bahan pelumas). Saat ini di Indonesia belum memiliki yang menghasilkan TCP. Selama ini TCP masih di impor dari Amerika dan Jepang. Dalam perancangan ini digunakan Cresol dan Phosphorus Oxychloride (POCl 3 ) sebagai bahan baku untuk TCP. Dengan diproduksinya TCP diharapkan bisa memenuhi kebutuhan TCP di Indonesia. Disamping itu dengan didirikan pabrik TCP dapat membuka lapangan kerja baru dan diharapkan dapat memacu berdirinya BAB I Pendahuluan 1

12 digilib.uns.ac.id 2 pabrik-pabrik lain yang menggunakan TCP. Kehadiran pabrik TCP di Indonesia akan mendatangkan beberapa keuntungan, antara lain : 1. Menghemat devisa negara, produk TCP segera mungkin dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri sehingga mengurangi ketergantungan impor. 2. Mendukung berkembangnya pabrik kimia lain yang menggunakan TCP sebagai bahan baku. 3. Membantu usaha alih teknologi karena pabrik yang didirikan memerlukan banyak tenaga ahli dan terdidik. 4. Membuka lapangan kerja baru, sehingga menurunkan tingkat pengangguran dan kemiskinan. 5. Selain itu pendirian pabrik ini bertujuan untuk diversifikasi produk menjadi bahan yang mempunyai nilai ekonomi yang tinggi sehingga akan menunjang pendapatan negara Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik Ada beberapa pertimbangan dalam pemilihan kapasitas pabrik TCP. Penentuan kapasitas pabrik TCP dengan pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut : 1. Prediksi kebutuhan TCP Dengan semakin berkembangnya industri plastik, maka untuk kebutuhan TCP diperkirakan akan terus menimgkat. Data import TCP menurut data statistik dari tahun disajikan pada Tabel 1.1. BAB I Pendahuluan

13 digilib.uns.ac.id 3 Tabel 1.1 Data kebutuhan impor TCP Tahun Import (ton) , , , ,36 Sumber : UNdata, ,25 Gambar 1.1 Grafik perkembangan impor TCP di Indonesia Dari data pada Tabel 1.1 di atas, didapatkan persamaan regresi linier Y = 1.318,466x ,332, sehingga diperoleh perkiraan BAB I Pendahuluan

14 digilib.uns.ac.id 4 kebutuhan TCP pada tahun 2017 sebesar ,26 ton/tahun. Maka dari itu untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri ditetapkan kapasitas pabrik sebesar ton/tahun. 2. Ketersediaan Bahan Baku Untuk menjamin kontinuitas produksi pabrik bahan baku harus mendapat perhatian serius secara periodik dalam jumlah yang cukup. Bahan baku yang digunakan dalam proses pembuatan TCP adalah Cresol dan POCl 3. Bahan baku Cresol diperoleh dari PT. Anugerah Niaga Mandiri yang memiliki kapasitas ton pertahun sedangkan POCl 3 masih diimpor dari Great Lake Chemical, Nitro, USA yang memiliki kapasitas ton per tahun. Dari data produksi dunia diketahui bahwa kapasitas produksi Cresol sebesar ton per tahun sedangkan POCl 3 sebesar ton per tahun. Lalu kebutuhan bahan baku untuk memenuhi kapasitas produksi TCP ton per tahun yaitu Cresol sebesar ton per tahun dan POCl 3 sebesar ton per tahun. Dengan data-data diatas maka dapat disimpulkan bahwa kapasitas produksi bahan baku dapat memenuhi kebutuhan pabrik TCP. 3. Kapasitas Komersial Dalam menentukan besar kecilnya kapasitas pabrik TCP yang akan dirancang, harus mengetahui dengan jelas kapasitas pabrik yang sudah BAB I Pendahuluan

15 digilib.uns.ac.id 5 beroperasi dalam pembuatan TCP. Pabrik TCP yang telah berdiri adalah di China, pada tahun 1985 dengan kapasitas produksi mencapai ton per tahun, Negara Jepang pada tahun 1984 dengan kapasitas produksi mencapai ton per tahun, dan USA pada tahun 1977 dengan kapasitas produksi mencapai ton per tahun. Berdasarkan data pabrik yang telah ada maka dipilih kapasitas rancangan ton/tahun. Dengan kapasitas tersebut diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri Penentuan Lokasi Pabrik Penentuan lokasi suatu perusahaan sangat penting dalam perancangan pabrik karena hal ini berhubungan langsung dari nilai ekonomis pabrik yang akan dibangun. Pabrik TCP ini direncanakan akan dibangun di daerah Cilegon, Banten. Ada beberapa faktor yang harus diperhatikan untuk menentukan lokasi pabrik yang akan dirancang secara teknis dan ekonomis menguntungkan. 1. Faktor Primer a. Penyediaan bahan baku Kriteria penilaian dititik beratkan pada kemudahan memperoleh bahan baku. Dalam hal ini, bahan baku Cresol diperoleh dari PT Anugrah Niaga Mandiri, Jakarta sedangkan POCl 3 diimpor dari Great commit Lake Chemical, to user Nitro, USA yang memiliki BAB I Pendahuluan

16 digilib.uns.ac.id 6 kapasitas ton per tahun. Dipilih Cilegon karena dekat dengan bahan baku dan dekat dengan pelabuhan. b. Pemasaran Produk Faktor yang perlu diperhatikan adalah letak wilayah pabrik yang membutuhkan TCP dan jumlah kebutuhannya. Daerah Cilegon merupakan daerah yang strategis untuk pendirian suatu pabrik karena banyak berdiri pabrik polimer dan plastik seperti PT. Dow Polymer Indonesia, PT Tripolyta Indonesia, PT. Polypet Karyapersada, sehingga lokasinya cukup strategis untuk didirikan sebuah industri, TCP. c. Sarana transportasi Sarana transportasi sangat penting bagi suatu industri. Cilegon merupakan kawasan industri yang di dalam areal ini telah tersedia jalur transportasi yang lengkap mulai dari jalan raya, kereta api dan pelabuhan kapal. Dekatnya lokasi pabrik dengan fasilitas transportasi diharapkan pemasokan bahan baku dan pemasaran hasil produksi tidak akan mengalami kesulitan. d. Tenaga Kerja Tersedianya tenaga kerja yang trampil mutlak diperlukan untuk menjalankan mesin-mesin produksi. Tenaga kerja dapat direkrut dari daerah Cilegon dan sekitarnya. BAB I Pendahuluan

17 digilib.uns.ac.id 7 e. Penyediaan Utilitas Perlu diperhatikan sarana-sarana pendukung seperti tersedianya air, listrik, dan sarana lainnya sehingga proses produksi dapat berjalan dengan baik. Sebagai suatu kawasan industri yang telah direncanakan dengan baik maka unit penyediaan air diambil dari PT KTI yang dekat dengan lokasi pabrik TCP sedangkan unit penyediaan listrik diambil dari PLN dan generator sebagai cadangan. 2. Faktor Sekunder a. Perluasan areal pabrik Cilegon memiliki kemungkinan untuk perluasan pabrik karena mempunyai areal yang cukup luas. Hal ini perlu diperhatikan karena dengan semakin meningkatnya permintaan produk akan menuntut adanya perluasan pabrik. b. Lahan Faktor ini berkaitan dengan rencana pengembangan pabrik lebih lanjut. Cilegon merupakan suatu kawasan industri sehingga lahan-lahan di daerah ini telah disiapkan untuk pendirian dan pengembangan suatu pabrik, sehingga kemungkinan pengembangan suatu pabrik tidak menjadi persoalan. Dari pertimbangan faktor-faktor diatas, maka dipilh daerah Cilegon propinsi Banten sebagai pendirian pabrik TCP. BAB I Pendahuluan

18 digilib.uns.ac.id 8 Lokasi pabrik Sumber Air (PT KTI) Gambar 1.2 Gambar Pemilihan Lokasi Pabrik 1.4 Tinjauan Pustaka Macam-macam proses pembuatan TCP Menurut Faith Keyes, (1957), TCP dapat dibuat melalui beberapa proses berdasarkan bahan baku yang digunakan. Berdasarkan bahan baku ada 2 proses komersial yang dipakai untuk memproduksi TCP yaitu : 1. Proses dengan bahan baku Cresol dan PCl Proses dengan bahan baku Cresol dan POCl 3. BAB I Pendahuluan

19 digilib.uns.ac.id 9 Uraian kedua proses diatas adalah sebagai berikut : 1. Proses dengan bahan baku Cresol dan PCl 5 Salah satu proses dalam pembuatan TCP adalah dengan mereaksikan senyawa Cresol dan Phosphorus Pentachloride (PCl 5 ). Reaksinya sebagai berikut : 3CH 3 C 6 H 4 OH + PCl 5 (CH 3 C 6 H 4 O) 3 PCl 2 + H 2 O (CH 3 C 6 H 4 O) 3 PCl 2 + 3HCl (CH 3 C 6 H 4 O) 3 PO + 2HCl Yield yang diperoleh sekitar % dengan basis berat Cresol. 2. Proses dengan bahan baku Cresol dan POCl 3. Proses inilah yang sejauh ini diketahui sebagai proses yang dilakukan untuk pabrikasi. Reaksinya sebagai berikut : 3CH 3 C 6 H 4 OH + POCl 3 (CH 3 C 6 H 4 O) 3 PO + 3HCl yield yang diperoleh sebesar 85 % dengan basis berat Cresol. Kelebihan dari proses ini adalah : a. Harga bahan baku POCl 3 lebih murah dibandingkan dengan menggunakan bahan baku PCl 5.( 2013) b. Tidak membutuhan air untuk reaksi sehingga lebih efisien. c. Proses ini sudah banyak digunakan dalam pabrik TCP. BAB I Pendahuluan

20 digilib.uns.ac.id Kegunaan Produk Produk TCP banyak digunakan dalam industri kimia antara lain digunakan dalam : 1. Indutri plastik pembungkus makanan 2. Indutri plastik transparan 3. Indutri pelumas dan zat aditif pada minyak pelumas 4. Industri pelapis kabel (cable coating) 5. Industri cairan tahan api 6. Sebagai anti oksidan dan stabilizer dalam indutri plastik Sifat Fisika dan Kimia dari Bahan Baku dan Produk Bahan Baku 1. Cresol ( C 7 H 8 O ) Sifat fisika (ChemicalLAND21,2012) : Berat Molekul Wujud : 108,14 kg/kgmol : Cair Densitas : 1,01 gr/cm 3 Titik lebur normal Titik didih normal Viskositas Temperatur kritis : 23,96 o C : 201,45 o C : 6,13 cp commit : 424,4 to user o C BAB I Pendahuluan

21 digilib.uns.ac.id 11 Tekanan kritis : 50 atm Sifat kimia (Kirk and Othmer, 1994) : a. Hidrogenasi CH 3 C 6 H 4 OH + 3H 2 CH 3 C 6 H 10 OH b. Oksidasi CH 3 C 6 H 4 OH + O 2 CH 3 C 6 H 3 O 2 + H 2 O c. Subtitusi Cresol dengan halogen CH 3 C 6 H 4 OH + Br 2 CH 3 C 6 H 4 OBr d. Nitrasi CH 3 C 6 H 4 OH + HNO 3 CH 3 C 6 H 4 ONO 2 + H 2 O 2. POCl 3 Sifat fisika (ChemicalLAND21,2012): Berat Molekul Wujud : 153,33 kg/kgmol : Cair Densitas : 1,645 gr/cm 3 Titik leleh normal Titik didih normal Viskositas Temperatur kritis Tekanan kritis : 1,25 o C : 185,8 o C : 1,11 cp : 390 o C commit : 76 to atm user BAB I Pendahuluan

22 digilib.uns.ac.id 12 Sifat kimia (Kirk and Othmer, 1994) : a. POCl 3 bereaksi dengan Cresol membentuk TCP dan HCl Reaksi : 3CH3C6H4OH + POCl 3 (CH3C6H4O)3PO + 3HCl b. POCl 3 dalam air akan terurai atau terhidrolisis Reaksi : POCl 3 + 3H 2 O H 3 PO HCl Produk 1. Tricresyl Phosphate (TCP) (ChemicalLAND21,2012) Rumus Molekul Berat Molekul Wujud : C 21 H 21 O 4 P : 368,37 kg/kgmol : Cair Densitas : 1,185 gr/cm 3 Titik leleh normal Titik didih normal Viskositas Temperatur kritis Tekanan kritis : < -40 o C : 240 o C : 2.21 cp : 625 o C : 12 atm BAB I Pendahuluan

23 digilib.uns.ac.id Asam Klorida (HCl) (Kirk and Othmer, 1994) Sifat fisika : Berat Molekul Wujud : 36,47 kg/kgmol : Cair Densitas : 1,18 gr/cm 3 Titik leleh normal Titik didih normal Viskositas Temperatur kritis Tekanan kritis : -30 o C : -85 o C : 0,199 cp : 158,9 o C : 82,51 atm Sifat kimia : a. HCl bereaksi dengan metanol pada suhu o C membentuk metil klorida : Reaksi : CH 3 OH + HCl CH 3 Cl + H 2 O b. The Deacon Process Oksidasi fase uap dengan udara/oksigen dengan katalis mangan pada suhu optimum o C Reaksi : 4HCl + O 2 2Cl 2 + 2H 2 O c. Reaksi dengan zat pengoksidasi HCl dan O 2 bereaksi dalam keadaan gas menghasilkan klorin Reaksi : HCl + O 2 2Cl 2 + H 2 O BAB I Pendahuluan

24 digilib.uns.ac.id Bahan Pembantu 1. Natrium Hidroksida (NaOH) (ChemicalLAND21,2012) Sifat fisika : Berat Molekul Wujud Warna : 40 kg/kgmol : Padat : Putih Densitas : 2,13 gr/cm 3 Titik leleh normal Titik didih normal : 318 o C : 1390 o C Kelarutan dalam air : 111 gr / 100 ml (20 o C) Panas kelarutan dalam air : -44,45 kj/mol Sifat kimia : a. NaOH bereaksi dengan HCl membentuk natrium klorida dan air Reaksi : NaOH + HCl NaCl + H 2 O b. NaOH bereaksi dengan CO 2 membentuk natrium karbonat dan air Reaksi : 2 NaOH + CO 2 Na 2 CO 3 + H 2 O BAB I Pendahuluan

25 digilib.uns.ac.id Tinjauan Proses Secara Umum Diskripsi Proses : Reaksi pembentukan TCP merupakan reaksi antara Cresol dan POCl 3 yaitu suatu reaksi subtitusi ion hydrogen dengan gugus PO dari POCl 3. Mekanisme penggantian ion hidrogen dengan gugus PO dapat berlangsung dengan baik. Dengan adanya reaksi subtitusi tersebut akan terbentuk asam klorida (HCl) sebagai hasil samping. Reaksi terjadi dalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB). Menurut Faith Keyes, 1957, reaksi bersifat eksotermis dengan reaksi: 3CH 3 C 6 H 4 OH (l) + POCl 3(l) (CH 3 C 6 H 4 O) 3 PO (l) + 3HCl (aq) BAB I Pendahuluan

26 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1 Spesifikasi bahan baku dan produk Spesifikasi bahan baku Cresol (PT. Anugrah Niaga Mandiri, 2011 ) Rumus Molekul Berat Molekul Wujud Kemurnian : C 7 H 8 O : 108,14 kg/kgmol : Cair : 87 % berat Impuritas : - Phenol : max 1 % berat - Xylenol : max 12 % berat POCl 3 (PT. Charleston Chemical, 2011 ) Wujud Kemurnian Impuritas PCl 3 : Cair : 99,9 % berat : 0,1 % berat Densitas : 1,645 gr/cm 3 Viskositas commit : 1,11 to cp user BAB II Deskripsi Proses 16

27 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id Spesifikasi produk Produk utama TCP (PT. Triveni Interchem ltd., 2011 ) Rumus Molekul Berat Molekul Wujud Kemurnian Impuritas : C 21 H 21 O 4 P : 368,37 kg/kgmol : Cair : 99 % berat : 1 % berat cresol Densitas : 1,185 gr/cm 3 Titik leleh Titik didih Viskositas Temperatur kritis Tekanan kritis : < -40 o C (pada tekanan 1 atm) : 240 o C (pada tekanan 1 atm) : 2,21 cp : 625 o C : 12 atm Produk samping Asam Klorida (PT. Tahoma Mandiri, 2011 ) Rumus Molekul Berat Molekul : HCl : 36,47 kg/kgmol BAB II Deskripsi Proses

28 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 18 Wujud Kemurnian Impuritas : Cair : 37 % berat : 63 % H 2 O Densitas : 1,18 gr/cm 3 Titik leleh Titik didih Viskositas Temperatur kritis Tekanan kritis : -30 o C (pada tekanan 1 atm) : 61 o C (kadar 37%, pada tekanan 1 atm) : 0,199 cp : 158,9 o C : 82,51 atm Spesifikasi bahan pembantu Natrium Hidroksida (NaOH) (PT. Tahoma Mandiri, 2011) Berat Molekul Wujud Warna Kemurnian : 40 kg/kgmol : Padat : Putih : - 98% berat NaOH - 2% berat H 2 O Densitas : 2,13 gr/cm 3 Titik leleh Titik didih : 318 o C (pada tekanan 1 atm) commit : 1390 to user o C (pada tekanan 1 atm) BAB II Deskripsi Proses

29 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 19 Kelarutan dalam air : 111 gr / 100 ml (20 o C) Panas kelarutan dalam air : -44,45 kj/mol 2.2 Konsep proses Dasar reaksi TCP merupakan hasil dari reaksi antara Cresol dan POCl 3 yang terjadi pada fase cair. Menurut US Patent reaksi ini berlangsung pada suhu 150 o C. Waktu reaksi yang dibutuhkan adalah 2,5 jam. Selain produk TCP juga terbentuk hasil samping HCl, karena terjadi pergantian ion hidrogen dengan gugus PO. Reaksinya adalah sebagai berikut: 3CH 3 C 6 H 4 OH (l) + POCl 3(l) (CH 3 C 6 H 4 O) 3 P (l) + 3HCl (Aq) Mekanisme reaksi Reaksi pembentukan TCP merupakan reaksi antara Cresol dan POCl 3 yaitu suatu reaksi subtitusi ion hydrogen dengan gugus PO dari POCl 3. Mekanisme penggantian ion hidrogen dengan gugus PO dapat berlangsung dengan baik. Dengan adanya reaksi subtitusi tersebut akan terbentuk asam klorida (HCl) sebagai hasil samping. Reaksi terjadi dalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB). Reaksi bersifat eksotermis dengan reaksi: 3CH 3 C 6 H 4 OH (l) + POCl 3(l) (CH 3 C 6 H 4 O) 3 P (l) + 3HCl (Aq) BAB II Deskripsi Proses

30 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id Kondisi operasi Menurut US Patent , kondisi operasi pada perancangan pabrik TCP ini adalah sebagai berikut: 1. Temperatur = 150 o C 2. Tekanan = 3,5 atm 3. Kondisi Operasi = isothermal Tinjauan termodinamika Reaksi pembentukan, TCP ditinjau dari segi termodinamika adalah sebagai berikut (Yaws, 2003) : Tabel 2.1 Daftar H 298 setiap komponen Komponen H 298 (kkal/mol) C 7 H 8 O -123,34 POCl 3-558,50 C 21 H 21 O 4 P -851,00 HCl -92,30 BAB II Deskripsi Proses

31 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 21 Reaksi : 3CH 3 C 6 H 4 OH + POCl 3 C 21 H 21 O 4 P + 3HCl H 298 = Σ H produk - Σ H reaktan {Σ H o 298 (C 21 H 21 O 4 P) + 3( H o 298 HCl)} {3( H o 298 C 7 H 8 O) + H o 298 POCl 3 )} = ,38 kkal/mol = ,38 kkal/kmol Dari perhitungan di atas dapat diambil kesimpulan bahwa reaksi antara Cresol dan POCl 3 untuk mernghasilkan TCP adalah reaksi eksotermis, karena harga H o f bernilai negatif. Untuk mengetahui sifat reaksi searah atau bolak-balik dapat dilihat dari harga kesetimbangan kimia yang dipengaruhi oleh energi bebas Gibbs, (Yaws, 2003). Tabel 2.2 Daftar G o 298 setiap komponen Komponen G o 298 (kkal/mol) C 7 H 8 O -40,54 POCl 3-512,90 C 21 H 21 O 4 P -1350,82 HCl -95,30 BAB II Deskripsi Proses

32 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 22 G reaksi = Σ G produk - Σ G reaktan {Σ G o 298 (C 21 H 21 O 4 P) + 3( G o 298 HCl)} {3( G o 298 C 7 H 8 O) + G o 298 POCl 3 )} = ,20 kkal/kmol G o = - RT ln K ln K = G RT = ,314 x 298 = 404,5089 K = 4,747 x Suhu operasi = 150 o C = 423 K K ln K H R 1 T1 T ,8 1 1 = 1, K 423 ln 4,747 x ,01 ln K 423 ln 4,747 x = -157,01 ln K ,5089 = -157,01 ln K 423 = 247,499 BAB II Deskripsi Proses

33 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 23 K 423 = 3,0722 x Berdasarkan perhitungan di atas, diperoleh harga K untuk reaksi tersebut sangat besar yaitu 3,0722 x , sehingga reaksinya berjalan ke kanan (irreversible) Tinjauan kinetika reaksi Menurut Kirk Othmer, 1976, reaksi pembentukan TCP dari Cresol dan POCl 3 merupakan reaksi orde 2. Reaksinya adalah sebagai berikut: 3CH 3 C 6 H 4 OH (l) + POCl 3 (l) (CH 3 C 6 H 4 O) 3 P (l) + 3HCl (aq) (1) Sehingga kecepatan reaksi tersebut dapat dinyatakan dengan persamaan: (2) Konstanta kecepatan reaksi kimia Persamaan neraca massa komponen A Input output yang bereaksi = ACC F v.c AO F v.c A [(-r A )V] = 0 V (3) F ra C AO C A v Dimana: (-r A ) = k.c A.C B (-r A ) = k.c A0.(1-x A ) (C B0 -C A0.x A ) CB0 Jika M, maka persamaan menjadi: C A0 BAB II Deskripsi Proses

34 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 24 (-r A ) = k.c A0 2.(1-x A ) (M - x A ) (4) V F v C k. C A0 2 A0 C A0 (1 x A (1 x A ) )( M x A ) xa k C (1 x )( M x ) (5). A0 A A Konversi (x A ) reaksi pembentukan TCP dari Cresol dan POCl 3 menurut US Patent sebesar 85 %. Waktu tinggal ( τ ) 150 menit dan kondisi operasi suhu 150 o C (423 K), tekanan 3,5 atm, maka nilai konstanta kecepatan reaksi (k) dapat ditentukan k = 0,16342 L/Kmol.sec Langkah proses tahapan, yaitu: Proses pembentukan TCP secara garis besar dibagi menjadi 4 1. Tahap penyimpanan bahan baku Cresol cair dengan konsentrasi 87% disimpan dalam tangki penyimpanan Cresol (T-02) pada suhu 30 0 C dan tekanan 1 atm. POCl 3 dengan konsentrai 99,9% disimpan dalam tangki penyimpanan POCl 3 (T-01) juga pada suhu 30 0 C dan tekanan 1 atm. Kondisi ini dipilih karena pada suhu dan tekanan tersebut bahan baku berada pada kondisi cair dan tidak memerlukan peralatan tambahan dalam penyimpanan bahan baku, misal HE atau pompa vakum. BAB II Deskripsi Proses

35 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id Tahap persiapan bahan baku Tahap penyiapan bahan baku ini dimaksudkan untuk mempersiapkan bahan baku agar sesuai dengan kondisi reaktor. Bahan baku Cresol cair yang berasal dari tangki Cresol (T-02) digabung dengan recycle dari menara destilasi (MD) menuju reaktor (R-01) dengan menggunakan pompa (P-04). Pada saat yang sama POCl 3 dari tangki (T-01) dialirkan juga reaktor (R-01) dengan pompa (P-03). 3. Tahap pembentukan produk Proses pembentukan TCP terjadi dalam reaktor (R-01) dan reaktor (R-02) berpengaduk dengan kondisi operasi suhu C dan tekanan 3,5 atm. Pada reaktor RATB dilengkapi dengan pengaduk sehingga suhu, komposisi dan tekanan di dalam reaktor uniform. Reaktor dilengkapi dengan pendingin jaket agar proses berjalan secara isothermal walaupun reaksinya eksotermis. Sebelum masuk reaktor bahan baku Cresol dipanaskan dengan HE-02 dan POCl 3 dipanaskan dengan HE-01. Gas-gas yang keluar dari reaktor dikondensasikan di dalam kondensor parsial (CP-01) dan (CP-02), lalu hasilnya ditampung sementara dalam accumulator (Ac-01) dan (Ac-02) kemudian dialirkan kembali ke reaktor (R-01) dengan pompa (P-06) dan reaktor (R-02) dengan pompa (P-07). Sedangkan gas yang tidak terkondensasi yaitu HCl mengalir ke commit absorber to user (Ab). Didalam absorber (Ab), HCl BAB II Deskripsi Proses

36 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 26 akan diserap dengan air sehingga diperoleh larutan dengan konsentrasi 37%. Produk ini selanjutnya disimpan dalam tangki HCl (T-04) sebagai produk samping. 4. Tahap pemurnian produk Tahap pemurnian produk dilakukan untuk menghilangkan impuritas yang terkandung dalam crude produk. Di sini crude produk dilakukan proses pencucian dalam tangki Netralizer (N). Proses pencucian dimaksudkan untuk menghilangkan kandungan asam dengan menggunakan NaOH 2% dari mixer (M). Reaksi yang terjadi adalah : HCl + NaOH NaCl + H 2 O (6) Setelah kandungan asam dinetralisasi dalam Netralizer (N), kemudian campuran ini dipisahkan antara yang dapat larut dalam air dan yang tidak larut dalam air dengan menggunakan dekanter (Dc). Hasil atas dari dekanter (Dc) kemudian dikirim ke UPL (Unit Pengolahan Limbah) sedangkan hasil bawah dari dekanter (Dc) dimasukkan ke dalam HE-03 dengan menggunakan pompa (P-11), selanjutnya masuk ke dalam menara destilasi (MD) untuk dilakukan proses pemurnian. Pengolahan lanjut terjadi dalam menara destilasi (MD) yang beroperasi dalam tekanan 1 atm. Uap yang keluar dari puncak menara dikondensasikan dalam kondensor (Cd) commit dan hasilnya to user ditampung sementara dalam BAB II Deskripsi Proses

37 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 27 accumulator. Dari dalam accumulator, sebagian kondesor dipompa dengan pompa (P-13) menuju ke menara destilasi (MD) sebagai refluks dan sebagian lagi di recycle ke reaktor. Produk TCP yang merupakan produk bawah menara destilasi (MD) mengalir ke reboiler (Rb). Didalam reboiler (Rb), sebagian cairan TCP diuapkan kembali sedangkan sebagian lagi didinginkan didalam cooler (Co-01) dan selanjutnya disimpan dalam tangki penyimpanan produk TCP (T-03) Diagram Alir Proses Diagram alir proses dapat dilihat pada Diagram Alir Proses Pra Rancangan Pabrik TCP Kapasitas ton per tahun Diagram Alir Kualitatif Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada Gambar Diagram Alir Kuantitatif Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada Gambar Diagram Alir Proses Diagram alir proses dapat dilihat pada Gambar 2.3 BAB II Deskripsi Proses

38 P = 1 atm P = 1 atm P = 3,5 atm Reaktor (R-01) H2O T = 30 o C P = 1 atm P =3,5 atm P = 3,5 atm Condenser parsial (Cp-01) T=12,5 o C P=3,5 atm T= 12,5 o C P= 1 atm T=150 o C P=3,5 atm Absorber Reaktor (R-02) HCl T = 30 o C P = 1 atm T=150 o C P= 3,5 atm T= 30 o C P= 1 atm P = 3,5 atm Condenser parsial (Cp-02) P = 1 atm Mixer Netralizer P= 1 atm P=1 atm P = 1 atm P= 1 atm Decanter UPL P= 1 atm Menara Destilasi Arus 1 Arus 2 Arus 4 P= 1 atm Arus 3 Arus 5 Arus 6 Arus 8 Arus 7 Arus 10 Arus 9 Arus 13 Arus 11 Arus 12 Arus 14 Arus 15 Arus 16 Arus 17 Arus 18 Arus 19 Arus 20 T=12,5 o C P=3,5 atm Arus 21 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 28 T=83 o C T=247 o C T=83 o C P= 1 atm T= 301 o C T=30 o C T=33 o C T=83 o C Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif T=30 o C T = 12,5 o C T = 12,5 o C T =150 o C T = 30 o C BAB II Deskripsi Proses T = 30 o C T = 150 o C

39 POCl3 :1.323,23 PCl3 : 1,38 C7H8O :992,33 C6H6O :29,71 C8H10O :356,51 POCl3 :540,74 PCl3 :1,39 C21H21O4P :2.088,11 HCl :4,32 Reaktor (R-01) H2O :1.279,13 HCl :553,87 HCl :553,87 Condenser parsial (Cp-01) HCl :754,11 HCl :3,45 Absorber Reaktor (R-02) HCl :0,754 HCl :201,23 HCl :201,23 Condenser parsial (Cp-02) C7H8O :12,95 C6H6O :1,21 C8H10O :6,19 POCl3 :70,33 PCl3 :0,56 C21H21O4P :0,31 NaOH :266,21 Mixer Netralizer C7H8O :389,41 C6H6O :29,71 C8H10O :356,51 H2O :12.790,36 NaCl :209,06 C21H21O4P:2.708,19 H3PO3 :381,38 H3PO4 :0,83 H2O :12.783,48 NaOH : H2O :12.788,70 Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif C7H8O :389,41 C6H6O :29,71 C8H10O :356,51 H2O :12.790,36 NaCl :209,06 H3PO3 :381,38 H3PO4 :0,83 C7H8O :88,54 Dekanter UPL C7H8O :63,29 C21H21O4P :208,19 Menara Destilasi C7H8O :25,25 HCl :754,11 H2O :1.279,13 Arus 1 Arus 2 Arus 4 Arus 3 Arus 5 Arus 6 Arus 8 Arus 7 Arus 10 Arus 13 Arus 11 Arus 12 Arus 14 Arus 15 Arus 16 Arus 17 Arus 18 Arus 19 Arus 20 Arus 21 Arus 9 perpustakaan.uns.ac.id Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 29 C21H21O4P :2.500,00 C21H21O4P :2.708,19 C7H8O :71,61 C6H6O :2,65 C8H10O :13,98 POCl3 :249,69 PCl3 :0,85 C21H21O4P :0,54 C7H8O:12,95 C6H6O :1,21 C8H10O :6,19 POCl3 :70,33 PCl3 :0,56 C21H21O4P :0,31 C7H8O :389,41 C6H6O :29,71 C8H10O :356,51 POCl3 :327,10 PCl3 :1,39 C21H21O4P :2708,19 C7H8O :71,61 C6H6O :2,65 C8H10O :13,98 POCl3 :249,69 PCl3 :0,85 C21H21O4P :0,54 C7H8O :2.584,67 C6H6O :29,71 C8H10O :356,51 BAB II Deskripsi Proses

40 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id Neraca Massa dan Neraca Panas Neraca Massa 1. Kapasitas perancangan = ton/tahun 2. Waktu operasi dalam 1 tahun = 330 hari 3. Kapasitas perancangan per jam : Kapasitas = ton 1000 kg 1 tahun x x tahun 1 ton 330 hari x 1 hari 24 jam = 2.525,2525 kg/jam Tabel 2.3 Neraca Massa Reaktor ( R-01 ) Masuk, kg/jam Keluar, kg/jam Komponen Arus 1 Arus 2 Arus 5 Arus 3 Arus 4 C 7 H 8 O 2.647,960 71, ,336 71,607 C 6 H 6 O 29,708 2,652 29,710 2,652 C 8 H 10 O 356,506 13, ,506 13,979 POCl , , , ,695 PCl 3 1,386 0,853 1,390 0,853 C 21 H 21 O 4 P 208,190 0, ,105 0,546 HCl 4, ,875 Sub total 1.324, , , ,210 Total 4.906, ,320 BAB II Deskripsi Proses

41 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 31 Tabel 2.4 Neraca Massa Reaktor ( R-02 ) Masuk, kg/jam Keluar, kg/jam Komponen Arus 3 Arus 11 Arus 10 Arus 13 C 7 H 8 O 992,336 12,955 12, ,408 C 6 H 6 O 29,710 1,211 1,211 29,710 C 8 H 10 O 356,506 6,197 6, ,506 POCl 3 540,736 70,337 70, ,100 PCl 3 1,390 0,566 0,566 1,390 C 21 H 21 O 4 P 2.088,105 0,313 0, ,194 HCl 4, ,233 3,449 Sub total 4.013,111 95, , ,750 Total 4.108, ,670 BAB II Deskripsi Proses

42 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 32 Tabel 2.5 Neraca Massa Kondenser Parsial 1 Komponen Masuk, kg/jam Keluar, kg/jam Arus 4 Arus 5 Arus 6 C 7 H 8 O 71,607 71,607 C 6 H 6 O 2,653 2,653 C 8 H 10 O 13,979 13,979 POCl 3 249, ,695 PCl 3 0,853 0,853 C 21 H 21 O 4 P 0,547 0,547 HCl 553, ,875 Sub Total 893, , ,875 Total 893, ,209 BAB II Deskripsi Proses

43 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 33 Tabel 2.6 Neraca Massa Kondenser Parsial 2 Komponen Masuk, kg/jam Keluar, kg/jam Arus 10 Arus 11 Arus 12 C 7 H 8 O 12,955 12,955 C 6 H 6 O 1,211 1,211 C 8 H 10 O 6,198 6,198 POCl 3 70,337 70,337 PCl 3 0,567 0,567 C 21 H 21 O 4 P 0,314 0,314 HCl 201, Sub Total 292,815 95, Total 292, ,815 Tabel 2.7 Neraca Massa Mixer Komponen Masuk,kg/jam Keluar, kg/jam Arus 14 Arus 15 Arus 16 NaOH 260, ,993 H 2 O ,480 5, ,700 Sub total , , ,693 Total , ,693 BAB II Deskripsi Proses

44 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 34 Tabel 2.8 Neraca Massa Netralizer Komponen Masuk,kg/jam Keluar, kg/jam Arus 13 Arus 16 Arus 17 C 7 H 8 O 389, ,409 C 6 H 6 O 29,709 29,709 C 8 H 10 O 356, ,506 POCl 3 327,100 PCl 3 1,390 C 21 H 21 O 4 P 2.708, ,194 HCl 3,449 NaOH 260,993 H 2 O , ,363 H 3 PO 3 381,376 H 3 PO 4 0,828 NaCl 209,064 Sub Total 3.815, , ,449 Total , ,449 BAB II Deskripsi Proses

45 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 35 Tabel 2.9 Neraca Massa Dekanter Komponen Masuk, kg/jam Keluar, kg/jam Arus 17 Arus 18 Arus 19 C 7 H 8 O 389, ,866 88,543 C 6 H 6 O 29,709 29,709 C 8 H 10 O 356, ,506 C 21 H 21 O 4 P 2.708, ,194 H 2 O 381, ,363 H 3 PO , ,376 H 3 PO 4 0,829 0,829 NaCl 209, ,064 Sub Total , , ,737 Total , ,449 Tabel 2.10 Neraca Massa Menara Destilasi Komponen Masuk, kg/jam Keluar, kg/jam Arus 19 Arus 20 Arus 21 C 7 H 8 O 88,543 63,290 25,252 C 21 H 21 O 4 P 2.708, , ,000 Sub total 2.796, , ,252 Total 2.796, ,737 BAB II Deskripsi Proses

46 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 36 Tabel 2.11 Neraca Massa Menara Absorber Komponen Masuk,kg/jam Keluar, kg/jam Arus 7 Arus 8 Arus 9 HCl 754, ,109 H 2 O 1.279, ,132 Sub total 754, , ,369 Total 2.030, ,369 Tabel 2.12 Neraca Massa Total Komponen Arus Masuk (kg/jam) Arus keluar (kg/jam) Arus 1 Arus 2 Arus 8 Arus 14 Arus 15 Arus 9 Arus 18 Arus 21 C 7 H 8 O 2.647, ,866 25,252 C 6 H 6 O 29,708 29,709 C 8 H 10 O 356, ,506 POCl ,230 PCl 3 1,386 C 21 H 21 O 4 P 208, ,000 HCl 754,109 NaOH 260,993 H 2 O 1.279, ,480 5, , ,363 H 3 PO 3 381,376 H 3 PO 4 0,829 NaCl 209,064 Sub Total 1.324, , , , , , , ,252 Total , ,333 BAB II Deskripsi Proses

47 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id Neraca Panas Tabel 2.13 Neraca Panas Reaktor 1 C 7 H 8 O Komponen Masuk, kj/jam Keluar, kj/jam Arus 1 Arus 2 Arus 5 Arus 3 Arus , , , ,754 C 6 H 6 O 329, , , ,614 C 8 H 10 O 3.705, , , ,801 POCl 3 PCl , , , ,643 5,914 98, ,364 83,651 C 21 H 21 O 4 P , , ,040 HCl 2.144, ,339 Sub total 6.755, , , , ,802 Panas reaksi ,717 Panas laten 208,794 Beban pendingin 4.354,863 Total , ,885 BAB II Deskripsi Proses

48 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 38 Tabel 2.14 Neraca Panas Reaktor 2 Komponen C 7 H 8 O C 6 H 6 O C 8 H 10 O POCl 3 Masuk, kj/jam Keluar, kj/jam Arus 3 Arus 11 Arus 10 Arus , , , , , , , , , , , , , , , ,441 PCl 3 160,364 65,397 64, ,950 C 21 H 21 O 4 P ,040 71, ,559 HCl 2.144, , ,228 Sub total , , , ,091 Panas reaksi ,015 Panas laten 208,794 Beban pendingin ,924 Total , ,015 BAB II Deskripsi Proses

49 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 39 Tabel 2.15 Neraca Panas Netralizer Komponen C 7 H 8 O C 6 H 6 O C 8 H 10 O POCl 3 PCl 3 C 21 H 21 O 4 P HCl NaOH H 2 O H 3 PO 3 Masuk,kg/jam Keluar, kg/jam Arus 13 Arus 16 Arus , , , , , , , , , , , , , ,992 86,512 H 3 PO ,725 NaCl ,272 Sub Total , , ,704 Panas reaksi ,343 Total , ,704 BAB II Deskripsi Proses

50 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 40 Tabel 2.16 Neraca Panas Dekanter Masuk,kg/jam Keluar, kg/jam Komponen C 7 H 8 O C 6 H 6 O C 8 H 10 O NaCl H 2 O C 21 H 21 O 4 P H 3 PO 3 Arus 17 Arus 19 Arus , , , , , , , , , , , , ,667 86,512 86,512 H 3 PO , ,725 Sub Total , , ,576 Total , ,704 BAB II Deskripsi Proses

51 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 41 Tabel 2.17 Neraca Panas Absorber Komponen Masuk,kg/jam Keluar, kg/jam Arus 7 Arus 8 Arus 9 HCl 25,580 25,580 H 2 O 74,320 74,320 Sub total 25,580 74, Panas pelarutan 56,160 Beban pendingin 56,160 Total 156, ,510 Tabel 2.18 Neraca Panas Menara Destilasi Komponen Masuk, kj/jam Keluar, kj/jam arus 19 arus 20 arus 21 C 7 H 8 O , , ,288 C 21 H 21 O 4 P , , ,821 Beban kondersor ,311 Beban Reboiler ,347 Sub total , , ,109 Total , ,352 BAB II Deskripsi Proses

52 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 42 Tabel 2.19 Neraca Panas HE-01 Komponen Panas Masuk, kj/jam Panas Keluar, kj/jam C 7 H 8 O , ,141 C 21 H 21 O 4 P , ,804 Beban panas ,818 Total , ,945 Tabel 2.20 Neraca Panas Kondensor Parsial (CP-01) Komponen Panas Masuk, kj/jam Panas Keluar, kj/jam C 7 H 8 O , ,9780 C 6 H 6 O 2.644, ,8845 C 8 H 10 O 9.996, ,2113 POCl , ,1825 PCl 3 269, ,9734 C 21 H 21 O 4 P 129, ,5499 HCl , ,6309 Beban pendingin ,829 Total , ,078 BAB II Deskripsi Proses

53 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 43 Tabel 2.21 Neraca Panas Kondensor Parsial (CP-02) Komponen Panas Masuk, kj/jam Panas Keluar, kj/jam C 7 H 8 O , ,234 C 6 H 6 O 1.610, ,324 C 8 H 10 O 7.697, ,230 POCl , ,425 PCl 3 254,567 87,475 C 21 H 21 O 4 P 108,352 88,487 HCl , ,106 Beban pendingin ,025 Total , ,451 Tabel 2.22 Neraca Panas Cooler (Co-01) Komponen Panas Masuk, kj/jam Panas Keluar, kj/jam C 7 H 8 O , ,417 C 21 H 21 O 4 P , ,235 Beban pendingin ,444 Total , ,097 BAB II Deskripsi Proses

54 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 44 Tabel 2.23 Neraca Panas Mixer Komponen Panas Masuk, kj/jam Panas Keluar, kj/jam NaOH , ,128 H 2 O , ,118 Panas pelarutan ,2911 Total , ,246 Tabel 2.24 Neraca Panas Total Panas Masuk, kj/jam Panas Keluar, kj/jam Arus ,792 Arus ,576 Arus ,328 Arus ,109 Arus 8 74,300 Arus 9 156,510 Arus ,205 CP ,829 Arus ,750 CP ,025 HE ,818 Cd ,311 Reboiler ,347 Co ,444 Panas reaksi ,257 Jaket ,863 Panas netralisasi ,343 Jaket ,924 Panas kelarutan NaOH ,291 Panas kelarutan HCl 56,160 Total , ,591 BAB II Deskripsi Proses

55 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id Tata Letak Pabrik dan Peralatan Tata Letak Pabrik Yaitu letak/kedudukan dari keseluruhan bagian yang ada dalam pabrik, meliputi perkantoran, tempat peralatan proses, tempat bekerja karyawan, tempat penyimpanan bahan baku dan produk, laboratorium, sarana transportasi, tempat sarana penunjang dan tambahan-tambahan lain yang dirancang terutama untuk mendukung kelancaran dari pelaksanaan produksi. Tujuan dari tata letak pabrik ini adalah untuk penghematan waktu transportasi bahan baku/produk, alat, karyawan dalam area pabrik secara efektif dan efisien sehingga tidak ada area kosong yang dibiarkan tidak berguna, menghemat lahan sehingga hemat biaya investasi dan pajak, pencegahan kecelakaan kerja, memudahkan koordinasi kerja sehingga komunikasi antar bagian menjadi baik. Faktor-faktor yang harus dipertimbangkan untuk menentukan tata letak pabrik adalah : 1. Ketersediaan lahan/tanah yang ada 2. Tipe bahan baku/produk serta kualitas produk 3. Kemudahan dalam operasi dan proses, kemudahan pemeliharaan alat, kemudahan mengontrol hasil produksi 4. Distribusi bahan baku, produk, utilitas yang tepat dan ekonomis 5. Penempatan alat-alat produksi sehingga aman, selamat, dan nyaman 6. Kebebasan bergerak bagi karyawan dan transportasi dalam pabrik BAB II Deskripsi Proses

56 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id Keamanan terhadap bahaya yang timbul akibat proses produksi dalam pabrik 8. Lahan perluasan pabrik 9. Limbah pabrik Tata letak pabrik terdiri dari beberapa bagian, yaitu : 1. Areal proses Areal proses merupakan daerah kegiatan proses pembuatan TCP dan tata letak proses dirancang sedemikian rupa sehingga memudahkan pengiriman bahan baku maupun produk ke penyimpanannya serta memudahkan proses pengawasan dan pemeliharaan terhadap alat-alat proses. 2. Areal penyimpanan Areal penyimpanan meliputi penyimpanan bagi alat-alat proses (suku cadang), bahan baku dan produk. 3. Areal utilitas Areal utilitas merupakan tempat untuk menyediakan keperluan penunjang jalannya proses industri. 4. Areal pemeliharaan Areal ini merupakan tempat melakukan perbaikan dan pemeliharaan terhadap semua peralatan yang dipakai dalam proses. 5. Areal perkantoran dan administrasi Areal ini merupakan pusat kegiatan administrasi dalam mengatur perusahaan sehari-hari. 6. Areal laboratorium. BAB II Deskripsi Proses

57 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id 47 Areal ini merupakan tempat untuk quality control terhadap produk ataupun bahan baku. 7. Areal perluasan pabrik Areal ini merupakan lahan kosong yang disediakan untuk pengembangan pabrik di masa mendatang. Tabel Perincian Luas Area Pabrik Bangunan Luas, m 2 Pos keamanan 174 Parkir 500 Masjid 400 Kantin 300 Kantor Poliklinik 128 Ruang kontrol 548 Laboratorium 200 Proses Utilitas 600 Bengkel 720 Gudang 960 Pemadam 400 Tangki bahan baku 780 Tangki produk 780 Jalan dan taman Area perluasan Total BAB II Deskripsi Proses

58 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id NaOH 10 HCl HCl POCl3 TCP TCP 15 Skala 1 : Jalan Raya 4 11 Area proses C7H8O C7H8O Pintu Keterangan : 1. Taman 10. Daerah Utilitas 2. Pos keamanan 11. Daerah Proses 3. Parkir Umum 12. Ruang Kontrol 4. Kantor 13. Bengkel 5. Masjid 14. Gudang 6. Kantin 15. Area Pengembangan 7. Poliklinik 8. K3 dan fire Hidran 9. Laboratorium Gambar 2.4. Tata Letak Pabrik BAB II Deskripsi Proses

59 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id Tata Letak Alat Proses Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan dalam penyusunan tata letak alat adalah : 1. Aliran bahan baku dan produk 2. Cahaya 3. Kemudahan operasi 4. Kemudahan pemeliharaan 5. Keamanan. Gambar.2.5 Tata Letak Alat Proses BAB II Deskripsi Proses

60 Prarancangan Pabrik TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxycloride digilib.uns.ac.id BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES 3.1. Reaktor Tabel 3.1 Spesifikasi Reaktor Kode R-01 R-02 Fungsi Sebagai tempat Sebagai berlangsungnya reaksi antara Cresol dengan Phosphorus Oxycloride menjadi Tricresyl Phosphate Tipe Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) Material Stainless steel SA 302 grade B Jumlah 1 buah 1 buah Kondisi Operasi - Tekanan (atm) Suhu ( 0 C) Kapasitas 3,401 m 3 3,401 m 3 Dimensi Shell : Diameter Tinggi Tebal Head : Tipe Tinggi Tebal Pendingin Tipe Jenis Pengaduk : Tipe Diameter Panjang blade Lebar baffle Daya motor 1,531 m 1,531 m 0,245 in Torispherical dished head 0,291 m 1/4 in Jaket Air Turbin 6 blade with 4 baffle 0,5103 m 0,1276 m 0,1531 m 5 HP ; 146,4 rpm tempat berlangsungnya reaksi antara Cresol dengan Phosphorus Oxycloride menjadi Tricresyl Phosphate Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) Stainless steel SA 302 grade B 1,531 m 1,531 m 0,245 in Torispherical dished head 0,291 m 1/4 in Jaket Air Turbin 6 blade with 4 baffle 0,5103 m 0,1276 m 0,1531 m 7,5 HP ; 147,8 rpm BAB III Spesifikasi Peralatan Proses 50