TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK POLIPROPILEN DARI PROPILEN DENGAN PROSES SPHERIPOL KAPASITAS TON/TAHUN

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK POLIPROPILEN DARI PROPILEN DENGAN PROSES SPHERIPOL KAPASITAS TON/TAHUN Oleh: Frisca Sofiani I Vissia Widhie Hapsari I JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2011

2

3 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik Perkembangan industri Indonesia mengalami banyak kemajuan, baik dalam hal kualitas maupun kuantitas, terutama industriindustri yang bersifat padat modal maupun padat teknologi. Salah satu industri yang penting adalah industri polimer. Polipropilen merupakan bahan baku pembuatan berbagai macam barang plastik. Penggunaan polipropilen sangat luas di berbagai sektor industri. Polipropilen dimanfaatkan dalam industri barang plastik rumah tangga, film, pembungkus kabel, pipa, dan lainlain termasuk mainan anakanak dan peralatan kesehatan. Polipropilen mempunyai sifatsifat tahan panas, mempunyai daya renggang tinggi, tidak beracun, serta tahan terhadap bahan kimia. Sifatsifat inilah yang membuat manusia beralih ke polimer khususnya plastik untuk memenuhi kebutuhan dan meninggalkan bahan lain seperti besi, aluminium, kayu, kaca, dan lainnya untuk tujuan kebutuhan yang sama. Saat ini kebutuhan polipropilen di Indonesia dipenuhi oleh produksi dalam negeri dan impor. Kapasitas produksi polipropilen di Indonesia mencapai ton/tahun terdiri dari produksi PT. Tri Polyta Indonesia sebesar ton/tahun, PT. Polytama Propindo sebesar ton/tahun dan Pertamina (Kilang Plaju) sebesar ton/tahun. Bab I Pendahuluan 1

4 2 Kebutuhan bahan baku merupakan faktor penting yang menentukan kelangsungan produksi. Propilen dan hidrogen merupakan bahan baku dalam pembuatan polipropilen. Kebutuhan propilen di Indonesia dipenuhi oleh PT. Candra Asri Petrochemical Center sebesar ton/tahun dan Pertamina sebesar ton/tahun. Kebutuhan akan polipropilen di Indonesia terus mengalami peningkatan dari tahun ke tahun. Hal ini dapat dilihat dari kebutuhan impor Indonesia akan polipropilen yang terus meningkat setiap tahunnya. Dengan pertimbangan di atas maka direncanakan pendirian pabrik polipropilen baru di Indonesia untuk memenuhi kebutuhan pasar polipropilen dalam negeri. 1.2 Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik Dalam perancangan kapasitas rancangan pabrik polipropilen ini ada beberapa pertimbangan : Kebutuhan polipropilen dalam negeri Untuk memenuhi kebutuhan polipropilen di Indonesia selama ini, selain mengandalkan produksi dalam negeri, kekurangannya dipenuhi oleh impor. Berdasarkan volume keseluruhan, Indonesia mengimpor sebesar ,134 ton/tahun pada tahun 2008 (tabel 1.1) dari berbagai negara. Bab I Pendahuluan

5 3 Tabel 1.1 Kebutuhan polipropilen di Indonesia berdasarkan data impor Tahun ken 1 (th 2003) 2 (th 2004) 3 (th 2005) 4 (th 2006) 5 (th 2007) 6 (th 2008) 7 (th 2009) Jumlah (ton) , , , , , , ,802 Sumber : Badan Pusat Statistik Indonesia,2010 Gambar 1.1 Data impor polipropilen di Indonesia tahun Dari Gambar 1.1 diperoleh suatu persamaan regresi linear untuk mengetahi kebutuhan polipropilen pada tahun 2015 (tahun ke13) : Bab I Pendahuluan

6 4 y = 20,44x + 92,47 y = (20,44 13) + 92,47 y = 358,198 ribu ton/tahun y = ton/tahun Ketersediaan bahan baku Propilen dibeli dari PT. Chandra Asri Petrochemical Center dengan kapasitas produksi ton/tahun, dengan kebutuhan vahan baku sebesar ton/tahun. Hidrogen dibeli dari PT. Air Liquid Indonesia denga kapasitas ton/tahun, dengan kebutuhan vahan baku sebesar 1,16 ton/tahun. Katalis dibeli dari Shell Chemical Corporation Kapasitas minimal dan maksimal pabrik dengan proses sama yang telah berdiri (skala komersial) Kapasitas pabrik polipropilen yang menggunakan proses Spheripol yang telah berdiri yaitu Himont,United States dengan kapasitas produksi ton/tahun dan Himont,Western Europe dengan kapasitas produksi ton/tahun. (Kirk, Othmer, 1997). Selain itu di Indonesia juga terdapat pabrik polipropilen dengan proses yang sama yaitu PT. Polytama Propindo, Indramayu dengan kapasitas ton/tahun. Dilihat dari datadata di atas, maka dapat disimpulkan bahwa pemilihan kapasitas produksi yang direncanakan pada tahun 2015 adalah ton/tahun diharapkan : Bab I Pendahuluan

7 5 1. Dapat memenuhi kebutuhan polipropilen di dalam negeri. 2. Dapat memberikan keuntungan karena kapasitas rancangan berada di atas kapasitas terkecil pabrik dengan proses sama yang ada di dunia. 3. Dapat merangsang berdirinya industriindustri lainnya yang menggunakan polipropilen. 1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik Lokasi pabrik sangat berpengaruh pada keberadaan suatu pabrik, baik dari segi komersial maupun kemungkinan pengembangan di masa datang. Pabrik polipropilen direncanakan akan didirikan di daerah kawasan industri Krakatau Industrial Estate Cilegon (PT. KIEC), propinsi Banten dengan pertimbangan sebagai berikut : 1. Penyediaan bahan baku Bahan baku propilen diperoleh dari PT. Chandra Asri Petrochemical Center, bahan baku hidrogen juga dari PT. Air Liquid Indonesia, Cilegon. Orientasi pemilihan ditekankan pada jarak lokasi sumber bahan baku dengan pabrik cukup dekat. 2. Letak pabrik dengan daerah pemasaran Daerah tersebut berdekatan dengan kawasan Jabotabek yang merupakan area industri yang potensial sebagai daerah pemasaran. Di daerah Jabotabek terdapat beberapa industri seperti industri pengepakan, industri bottling dan industri makanan kemasan yang Bab I Pendahuluan

8 6 menggunakan polipropilen. PT. Indofood Tbk menggunakan polipropilen sebagai bahan kemasan produk makanannya, PT. Aqua Golden Missisipi menggunakan polipropilen untuk botol kemasan air mineral dan industriindustri lain yang memakai kemasan plastik dalam produknya. 3. Kemudahan transportasi Daerah tersebut dekat dengan pelabuhan untuk keperluan transportasi impor serta jalan raya dan jalan tol yang memadai sehingga memudahkan pengangkutan bahan baku dan produk. 4. Regulasi dan Perijinan Krakatau Industrial Estate Cilegon (PT. KIEC) merupakan kawasan industri yang diijinkan pemerintah, sehingga diharapkan segala macam perijinan menjadi lebih mudah. Adanya dorongan dari pemerintah daerah dalam pengembangan industri juga diharapakan dapat memberikan keuntungan tersendiri. 5. Tersedianya sarana pendukung Fasilitas pendukung berupa air, energi dan bahan bakar tersedia cukup memadai karena merupakan kawasan industri. Penyediaan air, diperoleh dari PT Krakatau Tirta Industri dan laut. Penyediaan tenaga listrik, diperoleh dari PLN dan generator pabrik. Bab I Pendahuluan

9 7 6. Tersedianya tenaga kerja Kawasan industri Cilegon terletak di daerah Jawa dan Jabotabek yang sarat dengan lembaga pendidikan formal maupun non formal dimana banyak dihasilkan tenaga kerja ahli maupun non ahli, sehingga tenaga kerja mudah didapatkan. Peta Lokasi Gambar 1.2 Peta Provinsi Banten Bab I Pendahuluan

10 8 Gambar 1.3 Peta Lokasi Pabrik 1.4 Tinjauan Pustaka Berdasarkan reaksi yang terjadi pada proses polimerisasi, polimerisasi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi. Proses polimerisasi adisi melibatkan reaksi rantai, sedangkan polimerisasi kondensasi melibatkan penggabungan molekul kecilkecil yang menghasilkan molekul besarbesar melalui reaksi kondensasi dalam kimia organik. pembawa rantai pada polimerisasi adisi dapat berupa spesi reaktif yang mengandung satu elektron tak berpasangan yang disebut radikal bebas atau beberapa ion. Polimer penting yang dihasilkan melalui polimerisasi adisi meliputi polimer yang dihasilkan dari senyawa yang mempunyai ikatan rangkap, seperti polipropilen yang berasal dari propilen. (Cowd,1981) Bab I Pendahuluan

11 9 Reaksi yang terjadi pada polimerisasi propilen adalah sebagai berikut : TiCl 4, Al(C 2 H 5 ) 3 CH 3 n CH 2 = CH CH 3 CH CH 2 propilen polipropilen n (Kirk Othmer,1997) Macammacam Proses Pembuatan Polipropilen Proses produksi polipropilen skala komersial sudah dilakukan sejak lama dan mengalami perkembangan teknologi yang cukup signifikan. Proses produksi polipropilen secara komersial dikelompokkan menjadi proses fasa cair dan proses fasa gas. Pada awalnya, untuk proses fasa cair perlu digunakan pelarut. Namun, di kemudian hari ditemukan proses fasa cair yang tidak memerlukan pelarut. Berikut merupakan macammacam proses polimerisasi polipropilen : a. Proses Hercules Proses ini merupakan proses kontinu pertama dalam teknologi produksi polipropilen. Reaksi polimerisasi dilangsungkan dalam reaktor tangki berpengaduk yang tersusun seri. Pada proses ini digunakan katalis TiCl 3, kokatalis Al(C 2 H 5 ) 2 Cl, dan pelarut kerosin. Tahap polimerisasi dilangsungkan pada tekanan 5 bar dan temperatur antara o C. Setelah proses polimerisasi dan degassing, slurry polimer dikontakkan dengan alkohol untuk mendeaktivasi dan melarutkan sisa katalis yang tidak bereaksi. Selanjutnya, proses penetralan slurry polimer dengan larutan NaOH yang bertujuan untuk menetralkan HCl yang terbentuk pada tahap sebelumnya. Pada tahap Bab I Pendahuluan

12 10 ini terbentuk fasa terlarut dan fasa hidrokarbon. Fasa terlarut diumpankan ke kolom distilasi untuk memisahkan air dan alkohol, sedangkan fasa hidrokarbon diumpankan ke filter untuk memisahkan polipropilen isotaktik dari pelarut dan polipropilen ataktik. Suspensi polimer isotaktik lalu diumpankan ke kolom steam distillation untuk menghilangkan pelarut kerosin yang masih ada. Setelah itu suspensi disentrifugasi untuk menghilangkan steam dan kerosin yang terbawa. Polimer kemudian dikeringkan menggunakan gas nitrogen. b. Proses Spheripol Dalam proses Spheripol, tahap polimerisasi dilakukan dalam reaktor loop tubular. Katalis yang digunakan adalah TiCl 4 dengan penyangga MgCl 2. Kondisi operasi pada tahap polimerisasi umumnya pada temperatur 6575 o C dan tekanan 3035 bar. Polimer yang terbentuk di reaktor dipisahkan dari monomer dengan cara flashing, yaitu penurunan tekanan secara tibatiba sehingga monomer propilen cair akan menguap. Uap propilen kemudian dikondensasi dan dikembalikan ke reaktor. c. Proses Unipol Proses Unipol menggunakan reaktor unggun terfluidakan yang tersusun secara seri. Temperatur operasi polimerisasi umumnya pada 6070 o C dengan tekanan 2530 bar pada reaktor homopolimer dan tekanan 20 bar pada reaktor kopolimer. Panas reaksi dipindahkan dengan mendinginkan gas recycle dengan alat penukar panas. Katalis Bab I Pendahuluan

13 11 yang digunakan pada proses ini adalah TiCl 4 dengan penyangga MgCl 2, kokatalis Altrialkil, ditambah donor elektron berupa alkylphthalate dan alkoxysilanes. Perbandingan prosesproses produksi polipropilen dapat dilihat pada tabel 1.2 Tabel 1.2 Perbandingan Prosesproses Produksi Polipropilen Nama proses Hercules Spheripol Unipol Fase reaksi Cair Cair Gas P 5 bar 3035 bar 2530 bar T ( o C) Pemakaian pelarut Ya Tidak Tidak ABB Basell Union Lisensor Lummus Technology Carbide Co. BV Corp Alasan Pemilihan Proses Proses yang dipilih dalam pembuatan polipropilen pada pabrik ini adalah proses Spheripol. Pemilihan proses ini didasarkan pada : Pada proses fase gas, membutuhkan volume alat yang lebih besar. Pada proses fase gas, fase penyimpanan bahan baku tetap dalam kondisi cair, sehingga membutuhkan alat tambahan untuk menyesuaikan kondisi di reaktor. Bab I Pendahuluan

14 12 Tidak diperlukan pemakaian pelarut. Tidak dihasilkan produk samping Kegunaan Produk Polipropilen yang diproduksi secara komersial terdiri atas tiga jenis, yaitu Homopolimer, Kopolimer Random dan Kopolimer Impak. Homopolimer adalah polimer yang terbentuk dari satu macam monomer. Homopolimer dihasilkan langsung dalam satu reaktor. Polimer ini memiliki berat jenis paling ringan, tingkat kejernihan yang lebih baik dibandingkan kopolimer, permukaan kristal yang halus dan daya tahan terhadap tumbukan, kelembaban, abrasi dan gesekan. Kopolimer random mengandung etilen yang bereaksi bersama propilen dalam pembentukan rantai polimer. Kopolimer ini juga langsung dihasilkan dalam satu reaktor. Dibandingkan dengan homopolimer, polimer ini memiliki sifat pengkristalan yang lebih rendah dan memiliki butiran sperulit yang lebih kecil. Kopolimer impak/blok merupakan campuran antara homopolimer dengan fasa karet etilenpropilen. Kopolimer ini memiliki titik leleh paling tinggi dengan dua atau lebih fasa lelehan, memiliki kekakuan dan kekerasan lebih rendah daripada homopolimer, ketahanan terhadap tumbukan pada temperatur rendah cukup baik, dan tidak tembus cahaya. Kopolimer ini dihasilkan secara bertahap melalui pembentukan homopolimer pada reaktor pertama dan diikiuti dengan pembuatan fasa karet etilenpropilen pada reaktor kedua. Bab I Pendahuluan

15 13 Produk yang dihasilkan tersebut dapat digunakan pada berbagai aplikasi. Aplikasi dari berbagai spesifikasi produk tersebut dapat digunakan untuk berbagai keperluan antara lain : a. Fibers and Fabrics Jenis ini digunakan untuk benang, barang tenunan/kain untuk karung pupuk dan makanan, kantong pasir, botol dan kaleng, kain terpal, keset, benang rajutan, karpet, serabut kapas b. Strapping Digunakan sebagai tali pengikat untuk mengangkat kemasan, kotak, atau tumpukan secara bersama. Sifatnya kuat. c. Film Cast Film Digunakan untuk kantong pembungkus pakaian, kantong cetakan fotografi. Biaxially Oriented Polypropylene Film (BOPP) Digunakan sebagai pembungkus produk seperti permen, coklat, sabun, dan label pada kemasan softdrink. d. Sheet atau Thermoforming Banyak digunakan untuk gelas dan wadah plastik. Sifatnya bening, kuat, dan tidak menimbulkan bau dan rasa. e. Injection Molding Digunakan untuk pengemasan botol / kotak / kaleng dan perkakas atau perabotan, tutup botol berulir, alatalat rumah tangga, barang Bab I Pendahuluan

16 14 industri seperti meja taman, kursi stadion, mesin pendingin, peti es, dan untuk peralatan kesehatan. f. Blow Molding Digunakan untuk botol, terutama untuk botol susu. g. Automotive Digunakan sebagai interior mobil dan beberapa komponen eksterior Sifat Fisis dan Sifat Kimia Bahan baku, Bahan Pembantu dan Produk Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku a. Propilen Rumus Molekul : C 3 H 6 Densitas Viskositas Titik didih Titik leleh Temperatur kritis Tekanan kritis Panas penguapan Panas pembentukan : 0,6095 gr/ml : 1,56 cp : 47 o C : 185 o C : 91,9 o C : 45,5 atm : 104,62 kal/g : 4,879 kal/g Rumus Cp = 54, ,3451T + (1,631E03)T 2 + 3,787E06T 3 Sifat Kimia : Mudah terbakar, mudah meledak, mudah teroksidasi, larut dalam alkohol dan eter tetapi kurang larut dalam air. Bab I Pendahuluan

17 15 b. Hidrogen Rumus molekul : H 2 Densitas Titik didih Titik lebur Titik kritis Tekanan kritis : 0,06948 gr/ml : 252,8 o C : 259,2 o C : 33,2 K : 12,762 atm Rumus Cp = 25, ,78E04T + (3,8549E05)T 2 + 3,188E Sifat kimia : 08T 3 + (8,7585E12)T 4 Hidrogen bereaksi dengan O 2 membentuk air pada kondisi yang sesuai. Reaksi berjalan lambat pada suhu di bawah 550 o C, tetapi pada suhu tinggi reaksi disertai ledakan yang keras Sifat Fisis dan Kimia Bahan Pembantu a. Katalis Titanium (IV) Chlorida Rumus molekul : TiCl 4 Densitas (30 o C) Titik didih Titik Kritis Tekanan Kritis : 1,726 gr/ml : 136,4 o C : 507,4 K : 29,3 atm Bab I Pendahuluan

18 16 Sifat kimia : Sangat reaktif dengan air. Kontak dengan udara lembab akan menghasilkan gas yang mudah terbakar dan dapat menyebabkan iritasi jika terhirup. b. Kokatalis Tri Ethyl Aluminium (TEAL) Rumus molekul : Al(C 2 H 5 ) 3 Densitas Titik didih Titik lebur Titik kritis Tekanan kritis : 0,835 g/ml : 186 o C (1 atm) : 58 o C : 507,4 K : 29,3 atm Sifat kimia : Sangat reaktif terhadap air dan udara. TEAL bersifat phyrophoric yaitu terbakar spontan jika berkontak dengan udara dan akan meledak bila berkontak dengan air Sifat Fisis dan Kimia Produk Polipropilen Rumus molekul : [C 3 H 6 ] Melting point Crystalizing temperatur : o C : 126 o C Cp Bab I Pendahuluan : 2,1770 kj/kg K

19 17 Stereokimia polipropilen : Menurut Natta, ada tiga struktur yang mungkin ada pada polipropilen yaitu Ataktik, Isotaktik, dan Sindiotaktik. Struktur tersebut dibedakan oleh letak gugus metil relatif terhadap tulang punggung polipropilen. a. Ataktik apabila gugus metil terletak pada punggung, secara tidak beraturan, memiliki sifat sangat lentur dan tidak dapat mengkristal. b. Isotaktik apabila gugus metil terletak secara teratur ke satu arah, dalam temperatur ruang memiliki sifat kaku, kekuatan yang tinggi dan dapat mengkristal. Polimer jenis ini adalah polimer yang diinginkan dan diproduksi. c. Sindiotaktik apabila gugus metil terletak scara berselangseling berlawanan arah secara teratur, memiliki sifat dapat mengkristal. Jumlah kristal yang dibentuk lebih sedikit daripada isotaktik, tetapi lebih lentur dari isotaktik Produk yang akan dihasilkan adalah polipropilen dengan fraksi isotaktik 9597% dan ataktik dengan fraksi 35%. Sejumlah kecil polipropilen ataktik diperlukan untuk memperbaiki kekuatan impak produk polipropilen. Polipropilen sindiotaktik diproduksi oleh katalis ZieglerNatta dengan support yang berbeda. Bab I Pendahuluan

20 Tinjauan Proses Secara Umum Pada proses pembuatan polipropilen secara garis besar dapat dibagi menjadi 3 tahap yaitu : proses polimerisasi, proses pemisahan, dan proses pemurnian hasil. Proses polimerisasi dilakukan dalam reaktor loop tubular pada suhu 70 o C dan tekanan 30 atm. Reksi yang terjadi adalah sebagai berikut: TiCl 4, Al(C 2 H 5 ) 3 CH 3 n CH 2 = CH CH 3 CH CH 2 n Reaksi yang terjadi adalah eksotermis dan tidak dapat balik. Kondisi operasi reaktor isotermal sehingga suhu reaksi harus dipertahankan tetap, oleh karena itu reaktor dilengkapi dengan jaket pendingin. Konversi reaksi 53%. Hasil dari reaktor masuk kemudian diumpankan ke flash line (FL01) untuk menguapkan propilen sisa reaksi. Produk keluaran flash line berupa uap propilen dan polipropilen selanjutnya diumpankan ke expansion valve. Di dalam expansion valve terjadi penurunan tekanan. Dari expansion valve, produk polipropilen dan uap propilen dipisahkan dengan menggunakan siklon. Polipropilen keluar melalui bagian bawah siklon sebagai produk sedangkan uap propilen keluar melalui bagian atas yang kemudian direcycle bergabung dengan fresh feed. Polipropilen selanjutnya masuk ke extruder pelletizer untuk dibentuk menjadi pellet yang selanjutnya akan disimpan di dalam silo penyimpanan pellet sebelum akhirnya dikemas ke dalam kantongkantong. Bab I Pendahuluan

21 19 BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1 Spesifikasi bahan baku dan produk Spesifikasi Bahan Baku a. Propilen Rumus molekul : C 3 H 6 Berat molekul Wujud (1 atm,25 o C) Kenampakan Bau Kemurnian : 42,08 kg/kmol : gas : tidak berwarna : aromatis : 99,85% (polimer grade) Impuritas : propana 0,15% b. Hidrogen ( Rumus molekul : H 2 Berat molekul : 2,016 kg/kmol Wujud : gas (31 atm, 30 o C) Kenampakan Bau : tidak berwarna : tidak berbau Kemurnian : 100% ( Bab II Deskripsi Proses 19

22 Spesifikasi Bahan Pembantu a. Katalis TiCl 4 Berat molekul Wujud Kenampakan : 189,73 kg/kmol : slurry : bening Support katalis : MgCl 2 b. Kokatalis TEAl ( Rumus molekul : Al(C 2 H 5 ) 3 Berat molekul Wujud Kenampakan : 131,97 kg/kmol : cair : bening ( Spesifikasi produk Polipropilen Jenis : Homopolimer Biaxially Oriented Polipropilen Film (BOPP) Rumus molekul Melt flow Wujud : [C 3 H 6 ]n : 3,0 g/10 menit : padatan Bentuk : pellet ( granular ) Kenampakan Bab II Deskripsi Proses : bening

23 21 Bau : tidak berbau ( 2.2 Konsep Reaksi Dasar Reaksi Secara umum dasar reaksi polimerisasi polipropilen adalah : Propilen polimerisasi polipropilen Reaksi molekulernya dapat ditulis sebagai berikut : TiCl 4, Al(C 2 H 5 ) 3 CH 3 n CH 2 = CH CH 3 CH CH 2 propilen polipropilen n (ΔH 298 ) sebesar 89,1 kj/mol (Kirk Othmer,1997) Sistem katalis Katalis yang digunakan adalah katalis ZieglerNatta generasi keempat berupa TiCl 4 dengan support katalis MgCl 2. MgCl 2 berfungsi untuk menunjang TiCl 4 supaya lebih kuat dan tidak pecah ketika terjadi reaksi polimerisasi. Katalis terdispersi dalam mineral oil yang berfungsi melindungi kompleks TiCl 4 /MgCl 2 dari kontak dengan udara lembab atau uap air, karena TiCl 4 /MgCl 2 sangat reaktif terhadap air. Wujudnya berupa slurry (padatan tersuspensi dalam minyak) yang Bab II Deskripsi Proses

24 22 berwarna kecoklatan. Wujud slurry ini memungkinkan katalis dapat dialirkan ke dalam reaktor. Kokatalis yang digunakan adalah TEAl (Tri Ethyl Alumunim, Al(C 2 H 5 ) 3 ). Kokatalis berfungsi sebagai pembentuk kompleks katalis aktif yang dapat mempermudah terjadinya polimerisasi. Kokatalis ini sangat mempengaruhi produktivitas katalis. TEAl bersama katalis membentuk logam aktif yang memungkinkan terjadinya polimerisasi. Laju alir TEAl tergantung dari rasio TEAl terhadap jumlah titanium (katalis) dalam reaktor (rasio TEAl/Ti) Mekanisme Reaksi Polimerisasi polipropilen adalah reaksi polimerisasi adisi koordinasi kompleks. Reaksi ini terbagi atas dua bagian, yaitu pembentukan kompleks koordinasi kataliskokatalis dilanjutkan dengan polimerisasi pertumbuhan rantai (adisi). Reaksi terdiri dari 3 tahapan, yaitu : 1. Reaksi Inisiasi Pada tahap ini terjadi proses pengaktifan katalis oleh kokatalis membentuk suatu senyawa kompleks logam transisi yang mempunyai ikatan koordinasi dengan satu sisi aktif. Katalis yang digunakan adalah TiCl 4 dan kokatalis Al(C 2 H 5 ) 3. Setelah katalis diaktifkan oleh kokatalis, monomer akan menyerang bagian aktif ini dan berkoordinasi dengan logam transisi, selanjutnya menyisip antara metal dan grup alkil, membentuk radikal bebas baru. Bab II Deskripsi Proses

25 23 Reaksi ini terus berlangsung menghasilkan radikal bebas selama polimerisasi. 2. Reaksi Propagasi Radikal bebas propilen akan menyerang monomer propilen lainnya terus menerus dan membentuk radikal polimer yang panjang. Pada tahap ini tidak terjadi pengakhiran, polimerisasi terus berlangsung sampai tidak ada lagi gugus fungsi yang tersedia untuk bereaksi. 3. Reaksi Terminasi Cara penghentian reaksi yang biasa dikenal adalah dengan penghentian ujung atau dengan menggunakan salah satu monomer secara berlebihan. Pada penghentian ujung, terjadi reaksi hidrogenasi. Hidrogen sebagai terminator akan bergabung dengan sisi aktif katalis sehingga terjadi pemotongan radikal polimer menjadi senyawa polimer dan senyawa Bab II Deskripsi Proses

26 24 hidrid. Senyawa hidrid akan bergabung kembali dengan monomer propilen lainnya untuk membentuk rantai polimer yang baru. H Kondisi Operasi Reaksi berlangsung dalam fase cair. Propilen masuk reaktor berwujud cair. Katalis dan kokatalis masuk reaktor berwujud slurry. Hidrogen masuk reaktor berwujud gas. Reaktor beroperasi pada tekanan 30 atm, temperatur 70 o C. Alasan pemilihan kondisi operasi adalah : 1. Untuk menjaga propilen agar tetap dalam fase cair. 2. Untuk menghilangkan kebutuhan akan pelarut. Adanya pelarut menyebabkan dibutuhkannya proses pemisahan pelarut dari produk. Reaksi polimerisasi pembentukan polipropilen merupakan reaksi yang bersifat irreversible dan eksotermis, karena dilengkapi dengan jaket pendingin untuk menjaga suhu operasi. Panas reaksi pada keadaan standar (ΔH 298 ) sebesar 89,1 kj/mol. (Kirk Othmer, 1997) Bab II Deskripsi Proses

27 Tinjauan Kinetika Reaksi Mekanisme reaksi polimerisasi adisi koordinasi sendiri sangat kompleks dan sulit untuk diketahui dengan pasti. Karena rumitnya polimerisasi ZieglerNatta, tidak ada skema kinetik terpadu atau komprehensif yang muncul, yang memperhatikan dengan cukup serapan permukaan, interaksi kataliskokatalis penurunan aktifitas katalis, morfologi katalis, ukuran partikel dan lainlain sehingga kecepatan transfer massa antar monomer dan katalis dapat diabaikan terhadap laju reaksi. (Stevens, 1999) Reaksi inisiasi dan reaksi terminasi berlangsung spontan atau sangat cepat sehingga laju reaksi inisiasi dan terminasi dapat diabaikan terhadap laju reaksi propagasi. Reaksi propagasi berlangsung lebih lambat sehingga mengontrol laju reaksi keseluruhan. Jika reaksi hanya dilihat sebagai reaksi pertumbuhan rantai polimer (reaksi propagasi) maka laju reaksi polimerisasi overall dapat ditulis dengan persamaan : Rp = kp (C*) (M) Dengan Rp : Laju kecepatan polimerisasi overall Kp (C*) (M) : konstanta kecepatan laju propagasi : konsentrasi bagian aktif katalis : konsentrasi monomer Untuk sistem katalis Katalis : TiCl 4, MgCl 2 Kokatalis Bab II Deskripsi Proses : TEAl

28 26 Temperatur reaksi Kp : 70 o C : 800 dm 3 /mol.s C* : 42 mmol/mol Ti (Kirk Othmer, 1997) Tinjauan Thermodinamika Proses pembuatan polipropilen dari propilen merupakan reaksi eksotermis atau endotermis dapat dilihat dari energi polimerisasi (ΔH R ): Reaksi : TiCl 4, Al(C 2 H 5 ) 3 CH 3 n CH 2 = CH CH 3 CH CH 2 propilen polipropilen n Untuk monomer propilen yang bereaksi mempunyai nilai : ΔH R : 69,1 KJ/mol (69100 J/mol) Tc : 300 o C ( 573K) (Fried,1995) Ternyata ΔH p menunjukkan harga negatif, maka reaksinya bersifat eksotermis. Perhitungan harga tetapan kesetimbangan (K) dapat ditinjau dari rumus berikut : Tc = S H R S= H R Tc = J/mol 573 K Bab II Deskripsi Proses

29 27 = 120,6 J/molK Pada suhu 298 K : ΔG = ΔH R T ΔS = (69100 J/mol) (298 K) ( 120,6 J/molK) = ,8 J/mol ΔG o = RT lnk ln K = G RT = ,8 J/mol 8,314 J/molK x 298K = 42,3959 K 298 = 2,58398x10 18 Pada suhu operasi 70 o C ( 343 K) ln K K 298 = H R 1 1 T T1 K 2,58398x10 ln 18 K 2,58398x10 ln 18 = ,314 = 3, ln K ln 2,58398x10 18 = 3,6591 ln K 42,3959 = 3,6591 ln K = 38,7368 K = 6,6555x10 16 Bab II Deskripsi Proses

30 28 Terlihat bahwa harga K untuk reaksi tersebut sangat besar sehingga reaksi akan berjalan ke kanan (irreversible) 2.3. Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses Diagram Alir Proses 1. Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada gambar Diagram alir kuantitatif dapat dilihat pada gambar Diagram alir lengkap dapat dilihat pada gambar 2.3 Bab II Deskripsi Proses

31 29 Tangki Propilen Tekanan,atm Suhu, oc 17 40, , ,84 Diagram Alir Kualitatif Pembuatan Polipropilen ,61 51,61 CD ,61 HE01 REAKTOR FLASH LINE EX.VALVE SIKLON Nitrogen out MD 1 30 Mixer Tangki Hidrogen Nitrogen in Blow Tank Extruder Pelletizer 1 1 Propana ke utilitas Tangki Katalis Tangki Kokatalis Vibrating Screen Silo Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif Polipropilen 17 51, , Bab II Deskripsi Proses

32 30 Bab II Deskripsi Proses

33 31 Bab II Deskripsi Proses

34 Tahapan Proses Proses pembuatan polipropilen dari propilen dengan proses spheripol terdiri atas beberapa unit proses, yaitu : 1. Unit penyimpanan bahan baku dan katalis 2. Unit penyiapan bahan baku 3. Unit reaksi pembentukan polipropilen 4. Unit pemurnian polipropilen Penjelasan mengenai masingmasing unit pembentukan polipropilen mengacu pada gambar 2.3 : Unit penyimpanan bahan baku dan katalis Bahan baku propilen (C 3 H 6 ) disimpan pada fase cair dengan suhu 30 o C dan tekanan 13 atm dalam tangki penyimpanan (T01). Sedangkan hidrogen (H 2 ) disimpan pada fase gas dengan suhu 30 o C dan tekanan 17 atm dalam tangki penyimpanan (T04). Propilen (C 3 H 6 ) diperoleh dari PT. Chandra Asri Petrochemical dengan kemurnian 99,85%. Sedangkan hidrogen (H 2 ) diperoleh dari PT. Air Liquide dengan kemurnian 100%. Sistem katalis yang berupa slurry (padatan tersuspensi dalam mineral oil) disimpan pada fase cair dengan suhu 30 o C dan tekanan 1 atm dalam tangki penyimpanan (T02). Sedangkan kokatalis TEAl disimpan pada fase cair dengan suhu 30 o C dan tekanan 1 atm dalam tangki penyimpanan (T03). Bab II Deskripsi Proses

35 Unit penyiapan bahan baku Propilen (C 3 H 6 ) yang kemurniannya 99,85% ini dimurnikan terlebih dahulu di menara destilasi (MD01) untuk memperoleh kemurnian sebesar 99,9%. Propilen yang merupakan hasil atas MD01 ini kemudian diumpankan ke heater (HE01) untuk menaikkan suhunya dari 42 o C menjadi 70 o C sebelum diumpankan ke reaktor (R 01). Katalis TiCl 4 dan kokatalis TEAl dicampur dalam mixer (M01) agar terjadi pengaktifan katalis oleh kokatalis Unit reaksi pembentukan polipropilen Reaksi yang terjadi di dalam reaktor : TiCl 4, Al(C 2 H 5 ) 3 CH 3 n CH 2 = CH CH 3 CH CH 2 propilen polipropilen Propilen dari HE01, hidrogen dari T04 dan campuran katalis dan kokatalis dari M01 diumpankan ke R01. Konversi yang terjadi adalah 53% terhadap propilen. Reaksi pembentukan polipropilen dilakukan dalam reaktor jenis loop tubular reaktor. Reaktor beroperasi secara isotermal pada suhu 70 o C dan tekanan 30 atm. Reaksi yang terjadi adalah eksotermis, maka untuk mempertahankan suhu dalam reaktor dibutuhkan pendingin. Pendingin yang digunakan adalah air yang mempunyai suhu masuk 30 o C. Produk keluar reaktor berupa polipropilen dan sisa propilen Bab II Deskripsi Proses

36 34 (C 3 H 6 ). Katalis tidak dapat diperoleh kembali pada akhir reaksi karena ikut tergabung dalam molekul polimer Unit pemurnian polipropilen Pada tahap ini bertujuan untuk memurnikan polipropilen dari sisa propilen sehingga diperoleh produk polipropilen dalam bentuk pellet. Tahap pemisahan dan pemurnian produk terdiri dari : a. Hasil keluaran reaktor yang berupa sisa propilen dan polipropilen diumpankan ke flash line (FL01) untuk menguapkan propilen sisa reaksi. Flash line ini beroperasi pada suhu 70 o C dan tekanan 30 atm. Produk keluaran flash line berupa uap propilen dan polipropilen selanjutnya diumpankan ke expansion valve. b. Di dalam expansion valve terjadi penurunan tekanan secara tibatiba yaitu dari 30 atm menjadi 17 atm. Penurunan tekanan juga mengakibatkan penurunan suhu, dari 70 o C menjadi 52 o C. c. Dari expansion valve, produk polipropilen dan uap propilen dipisahkan dengan menggunakan siklon (Si01). Siklon beroperasi pada suhu 52 o C dan tekanan 17 atm. Siklon mempunyai dua aliran produk keluar, yaitu uap propilen yang menjadi hasil atas dan polipropilen yang menjadi hasil bawah. d. Uap propilen selanjutnya diumpankan ke condenser untuk diembunkan kemudian dialirkan kembali ke MD01. Bab II Deskripsi Proses

37 35 Sedangkan polipropilen diturunkan tekanannya dari 17 atm menjadi 1 atm di dalam blow tank dengan bantuan gas nitrogen. e. Polipropilen yang tekanannya telah turun menjadi tekanan atmosferis selanjutnya masuk ke extruder pelletizer untuk dibentuk menjadi pellet. Polipropilen dicetak menggunakan die plate dan langsung dipotongpotong oleh rotary knife kemudian didinginkan dengan cepat (quench) menggunakan pellet cutting water (PCW). Pendinginan yang cepat menyebabkan polipropilen langsung membeku dan menjadi pelet. f. Selanjutnya pellet polipropilen yang masih bercampur dengan air dipisahkan dengan mengunakan vibrating screen. Air akan turun ke bawah dan pellet tertahan pada permukaan screen yang selanjutnya akan disimpan di dalam silo penyimpanan pellet sebelum akhirnya dikemas ke dalam kantongkantong. Bab II Deskripsi Proses

38 Neraca Massa dan Neraca Panas Produk Kapasitas Satu tahun operasi Waktu operasi selama 1 hari : Polipropilen (C 3 H 6 ) n : ton/tahun : 330 hari : 24 jam Neraca Massa Tabel 2.1 Neraca Massa pada arus Recycle Komponen C 3 H ,62 C 3 H 8 47,69 TOTAL Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) m 12 m 1 m ,38 37, , , , , ,63 85,92 Tabel 2.2 Neraca Massa pada Menara Distilasi (MD01) Komponen Masuk (kg/jam) C 3 H ,71 C 3 H 8 85,92 TOTAL ,63 Keluar (kg/jam) m 2 m 5 m ,00 47,69 2,00 37, ,69 39, ,63 Bab II Deskripsi Proses

39 37 Tabel 2.3 Neraca Massa pada Mixer (M01) Komponen TiCl 4 MgCl 2 Mineral oil TEAl TOTAL Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) m 7 m 8 m 9 0,84 0,84 7,58 7,58 12,63 12,63 9,54 29,27 21,05 9,54 30,58 30,58 Tabel 2.4 Neraca Massa pada Reaktor (R01) Komponen C 3 H 6 C 3 H 8 TiCl 4 MgCl 2 Mineral Oil TEAl H 2 Polipropilen TOTAL Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) m 5 m 9 m 10 m , ,62 47,69 47,69 0,84 0,84 7,58 7,58 12,63 12,63 9,54 29,27 0, , ,69 30,58 0, , ,42 Bab II Deskripsi Proses

40 38 Tabel 2.5 Neraca Massa pada Siklon (Si01) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) m 11 m 12 m 13 C 3 H 6 C 3 H ,62 47, ,62 47,69 TiCl 4 MgCl 2 Mineral Oil TEAl Polipropilen 0,84 7,58 12,63 9, ,53 0,84 7,58 12,63 9, ,53 TOTAL , , , ,42 Tabel 2.6 Neraca Massa Total Komponen C 3 H 6 C 3 H 8 TiCl 4 MgCl 2 Mineral Oil TEAl H 2 Polipropilen TOTAL Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) m 1 m 7 m 8 m 10 m 6 m ,38 2,00 37,94 37,94 0,84 0,84 7,58 7,58 12,63 12,63 9,54 9,54 0, , ,32 21,05 9,54 0,15 39, , , ,04 Bab II Deskripsi Proses

41 Neraca Panas Tabel 2.7 Neraca Panas pada Recycle Keterangan Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Qumpan Qrecycle Qproduk , , ,04 TOTAL , ,04 Tabel 2.8 Neraca Panas pada Menara Distilasi (MD01) Keterangan Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Qumpan Qdistilat Qbottom Qcondenser Qreboiler , , , , ,54 TOTAL , ,05 Tabel 2.9 Neraca Panas pada Mixer (M01) Keterangan Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Qumpan Qproduk 332,47 332,47 TOTAL 332,47 332,47 Bab II Deskripsi Proses

42 40 Tabel 2.10 Neraca Panas pada Reaktor (R01) Keterangan Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Qumpan Qproduk Qreaksi Qpendingin , , , ,59 TOTAL , ,38 Tabel 2.11 Neraca Panas pada Flash Line (FL01) Keterangan Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Qumpan Qproduk Qpemanas , , ,85 TOTAL , ,85 Tabel 2.12 Neraca Panas pada Expansion Valve Keterangan Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Qumpan Qproduk Qloss , , ,35 TOTAL , ,85 Bab II Deskripsi Proses

43 41 Tabel 2.13 Neraca Panas pada Siklon (Si01) Keterangan Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Qumpan Qproduk Qgas atas , , ,41 TOTAL , ,50 Tabel 2.14 Neraca Panas pada Blow Tank (BT01) Keterangan Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Qumpan Qproduk Q N 2 masuk Q N 2 keluar ,09 122, ,52 368,32 TOTAL , ,84 Tabel 2.15 Neraca Panas pada Extruder Pelletizer (EP01) Keterangan Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Qumpan Qkeluar extruder Qloss Qpemanas extruder Qpenurunan suhu Qproduk Qpendingin , , , , , , ,83 TOTAL , ,70 Bab II Deskripsi Proses

44 42 Tabel 2.16 Neraca Panas pada Heater (HE01) Keterangan Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Qumpan Qproduk Qpemanas , , ,52 TOTAL , ,52 Tabel 2.17 Neraca Panas pada Condenser (CD02) Keterangan Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Qumpan Qproduk Qpendingin , , ,06 TOTAL , ,41 Tabel 2.18 Neraca Panas Total Keterangan Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Qumpan fresh Qreboiler MD01 Qcondenser MD01 Qbottom MD01 Qpemanas HE01 Qpendingin CD02 Qreaksi Qkatalis R01 Qkokatalis R01 Q H 2 R01 Qpendingin R01 Qpemanas FL , , , ,57 162,44 170,03 327, , , , , ,59 Bab II Deskripsi Proses

45 43 Q N 2 masuk BT01 122,74 Q N 2 keluar BT01 368,32 Qpemanas extruder Qproduk Qpendingin pelletizer Q ke lingkungan , , , ,89 TOTAL , , Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses Lay Out Pabrik Lay out pabrik adalah tempat kedudukan bagianbagian pabrik yang meliputi tempat bekerjanya karyawan, tempat peralatan, tempat penimbunan bahan, baik bahan baku maupun produk. Tata letak pabrik harus dirancang sedemikian rupa sehingga penggunaan area pabrik dan kelancaran proses produksi terjamin. Tata letak pabrik harus memperkirakan penentuan penempatan alatalat produksi, sehingga alir proses produksi dapat berjalan dengan lancar serta faktor keamanan, keselamatan dan kenyamanan bagi karyawan dapat terjamin. Selain peralatan yang tercantum dalam flow sheet proses, beberapa bangunan fisik lain seperti kantor, bengkel, poliklinik, laboratorium, kantin, pos penjagaan dan sebagainya hendaknya ditempatkan pada bagian yang tidak mengganggu, ditinjau dari segi lalu lintas barang, control dan keamanan. Secara garis besar beberapa hal yang harus diperhatikan dalam perancangan tata letak pabrik Polipropilen, adalah : Bab II Deskripsi Proses

46 44 1. Kemungkinan perluasan di masa depan 2. Adanya ruang yang cukup untuk pergerakan pekerja 3. Penerangan ruangan 4. Ventilasi yang baik 5. Bentuk kerangka bangunan, atap dan tembok 6. Pondasi dari bangunan dan mesinmesin 7. Kemungkinan timbulnya bahaya seperti kebakaran dan ledakan Untuk lebih jelasnya halhal yang perlu diperhatikan dalam prarancangan tata letak pabrik Polipropilen : 1. Perluasan pabrik dan kemungkinan penambahan bangunan Perluasan pabrik ini harus sudah masuk dalam perhitungan awal, supaya masalah kebutuhan tempat tidak timbul di waktu yang akan datang. Sejumlah area khusus sudah disiapkan untuk dipakai sebagai perluasan pabrik maupun mengolah produknya sendiri ke produk yang lain. 2. Keamanan Keamanan terhadap kemungkinan adanya bahaya kebakaran, ledakan dan asap/gas beracun harus benarbenar diperhatikan dalam prarancangan tata letak pabrik. Untuk itu harus dilakukan penempatan alatalat pengaman seperti hydrant, penampung air yang cukup, penahan ledakan. Tangki penyimpan bahan baku atau produk berbahaya harus diletakkan di area yang khusus serta perlu adanya jarak antara bangunan yang satu dengan bangunan yang lain guna memberikan pertolongan dan menyediakan jalan bagi karyawan untuk menyelamatkan diri. Bab II Deskripsi Proses

47 45 3. Luas area yang tersedia Harga tanah yang membatasi kemampuan penyediaan area. Jika harga tanah amat tinggi, maka diperlukan efisiensi dalam pemakaian ruangan, peralatan tertentu diletakkan di atas peralatan yang lain jika memungkinkan ataupun lantai ruangan diataur sedemikian rupa sehingga menghemat tempat. 4. Instalasi dan utilitas Pemasangan dan distribusi yang baik dari gas, udara, steam dan listrik akan memudahkan kerja dan perawatannya. Penempatan pesawat proses sedemikian rupa sehingga petugas dapat dengan mudah mencapainya dan dapat menjamin kelancaran operasi serta memudahkan perawatan. Secara umum lay out pabrik ini dapat dibagi menjadi beberapa daerah denah utama, yaitu : 1. Daerah administrasi/perkantoran, laboratorium dan ruang control a. Daerah administrasi merupakan kegiatan administrasi pabrik b. Daerah laboratorium dan ruang control merupakan pusat pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang akan dijual 2. Daerah proses Daerah proses merupakan tempat alatalat proses diletakkan dan proses berlangsung. Bab II Deskripsi Proses

48 46 3. Daerah pergudangan dan bengkel Gudang meruapakan tempat penyimpanan bahan kimia pendukung proses, barang dan suku cadang alat proses. Bengkel digunakan untuk perbaikan alatalat dan pembuatan alatalat penunjang proses. 4. Daerah utilitas Merupakan daerah dimana terjadi kegiatan penyediaan sarana pendukung proses. 5. Daerah fasilitas umum Merupakan daerah penunjang segala aktivitas pabrik dalam pemenuhan kepentingan pekerja seperti tempat parkir, masjid dan kantin. 6. Daerah pengolahan limbah Merupakan daerah pembuangan dan pegolahan limbah yang berasal dari aktivitas pabrik. Daerah ini ditempatkan di tempat yang jauh dari bangunan kantin, poliklinik, masjid dan daerah administrasi Bab II Deskripsi Proses

49 47 Labora torium Bengkel Skala 1 : 1400 Gambar 2.3 Tata Letak Pabrik Bab II Deskripsi Proses

50 Layout Peralatan Proses Dalam penentuan lay out peralatan proses pada pabrik Polipropilen ini ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu: 1. Aliran bahan baku dan produk Pengaliran bahan baku yang tepat akan menunjang kelancaran dan keamanan produksi. Perlu diperhatikan elevasi pipa, untuk pipa diatas tanah sebaiknya dipasang pada ketinggian 3 meter atau lebih, sedangkan untuk pemipaan pada permukaan tanah perlu diatur sedemikian rupa sehingga tidak mengganggu lalu lintas pekerja. 2. Aliran udara Aliran udara didalam dan sekitar area proses perlu diperhatikan supaya lancar. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat yang dapat mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang berbahaya sehingga dapat membahayakan keselamatan pekerja. 3. Cahaya Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempattempat proses yang berbahaya dan beresiko tinggi perlu diberikan penerangan tambahan. 4. Lalu lintas manusia Dalam perancangan lay out, perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dengan tepat dan mudah supaya apabila ada gangguan alat proses dapat segera diperbaiki. Selain itu keamanan pekerja selama menjalankan tugasnya juga perlu diperhatikan. Bab II Deskripsi Proses

51 49 5. Pertimbangan ekonomi Dalam menempatkan alatalat proses pada pabrik diusahakan agar dapat menjamin kelancaran serta keamanan produksi pabrik sehingga dapat menguntungkan dari segi ekonomi. 6. Jarak antar proses Pada perancangan pabrik polipropilen ini, jarak antar alat proses sekitar 6 meter. Hal ini dikarenakan alatalat proses yang digunakan mempunyai tekanan operasi yang tinggi, sehingga apabila terjadi ledakan atau kebakaran pada salah satu alat, tidak membahayakan alatalat proses lainnya. (Vilbrandt, 1959) Pada perancangan pabrik Polipropilen ini lay out peralatan pabrik dapat dilihat seperti gambar 2.5 Bab II Deskripsi Proses

52 50 Skala 1 : 600 Keterangan: T01 : Tangki penyimpanan propilen R : Reaktor T02 : Tangki penyimpanan katalis T03 : Tangki penyimpanan kokatalis T04 : Tangki penyimpanan hidrogen MD : Menara Destilasi M : Mixer FL : Flash Line Si : Siklon BT : Blow Tank RB CD : Reboiler : Condenser EP : Extruder Pelletizer VB : Vibrating Screen ACC : Accumulator S : Silo HE : Heat Exchanger Gambar 2.4 Tata Letak Peralatan Proses Bab II Deskripsi Proses

53 51 BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES 3.1 Reaktor Tabel 3.1 Spesifikasi Reaktor Kode R01 Fungsi Tempat terjadinya reaksi polimerisasi antara propilen dengan hidrogen menjadi polipropilen Tipe Loop Tubular Reaktor Kondisi Operasi Tekanan 30 atm Suhu 70 o C Spesifikasi Reaktor Inner Pipe Anulus Diameter dalam 10,02 in 17,25 in Diameter luar 10,75 in 18,00 in Nominal pipe size 8 18 Nomor Schedule Panjang Reaktor 61,0240 m Spesifikasi Pendingin Jenis Jaket Media Pendingin Air Ukuran pipa umpan Propilen Hidrogen Katalis ID 6,407 in 0,307 in 0,307 in OD 6,625 in 0,405 in 0,405 in Nominal pipe size 6 1/8 1/8 Nomor Schedule 5S Ukuran pipa produk ID 6,065 in OD 6,625 in Bab III Spesifikasi Alat commit 51to user

54 52 Nominal pipe size 6 Nomor Schedule 40 Ukuran pipa air pendingin ID 6,357 in OD 6,625 in Nominal pipe size 6 Nomor Schedule 10S Bahan Konstruksi SA310 Pompa Reaktor (P07) Kode P07 Fungsi Mengalirkan reaktan di dalam reaktor Tipe Single stage centrifugal pump Material Commercial steel Kapasitas 625,9414 gpm Tekanan 3030 atm Tenaga pompa 3 HP NPSH pompa 20,7710 ft Kecepatan putar 3500 rpm Tenaga motor 5 HP Pipa Nominal 8 in SN 40 OD 8,625 in ID 7,937 in Bab III Spesifikasi Alat

55 Flash Line Tabel 3.2 Spesifikasi Flash Line Kode FL01 Fungsi Menguapkan monomer sisa reaksi dari reaktor Kondisi Operasi Tekanan 30 atm Suhu 70 o C Spesifikasi Flash Line Inner Pipe Anulus Diameter dalam 6,065 in 7,981 in Diameter luar 6,625 in 8,625 in Nominal pipe size 6 8 Nomor Schedule Panjang Flash Line 629,9213 in (16 m) Spesifikasi Pemanas Jenis Jaket Media Pemanas Steam Bahan Konstruksi SA308 Bab III Spesifikasi Alat

56 Siklon Tabel 3.3 Spesifikasi Siklon Kode Si01 Memisahkan produk polipropilen Fungsi dengan monomer gas sisa Kondisi Operasi Tekanan 17 atm Suhu 51,61 o C Tipe Centrifugal Cyclone Debit total masuk, ft 3 /s 84,723 Spesifikasi Diameter, ft 13,017 Luas permukaan, ft 2 212,825 Luas daerah pengeluaran udara, ft 2 0,3325 Kecepatan udara masuk, ft/s 50 Kecepatan udara keluar, ft/s 254,777 Kecepatan pengeluaran hasil, kg/jam 452,937 Bahan Konstruksi Carbon Steel SA 285 Grade C Bab III Spesifikasi Alat

57 Menara Destilasi Tabel 3.4 Spesifikasi Menara Destilasi Kode Fungsi MD01 Memisahkan antara propilen dengan propana Tipe menara destilasi Menara dengan plate, elliptical head Tipe plate Sieve Tray Kondisi Operasi Tekanan 17 atm Suhu umpan 40,36 o C Suhu top 41,84 o C Suhu bottom 50,18 o C Dimensi Diameter menara 3,2681 m Tinggi menara 70,1741 m Tebal atas 1,5 in (0,0381 m) Tebal bawah 1,5 in (0,0381 m) Tebal head atas 1,75 in (0,0444 m) Tebal head bawah 1,75 in (0,0444 m) Tinggi head atas 0,9377 in (0,0238 m) Tinggi head bawah 0,9377 in (0,0238 m) Jumlah plate 74 Plate spacing 0,75 m Feed plate plate ke 17 dari atas Bahan konstruksi SA302 Bab III Spesifikasi Alat

58 Mixer Tabel 3.5 Spesifikasi Mixer Kode M01 Mencampur katalis (TiCl 4 ) dengan Fungsi kokatalis (TEAl) Tipe Tangki vertikal berpengaduk Kondisi Operasi Tekanan 1 atm Suhu 30 o C Spesifikasi pengaduk Jenis pengaduk Turbin 6 blade, tanpa baffle Diameter 0,0755 m Kecepatan 256,2540 rpm Daya 1/20 HP Material SA302 Bentuk head torispherical head Tebal head 3/16 in Tinggi head 0,0905 m Diameter mixer 0,2265 m Tinggi total mixer 0,4074 m Bab III Spesifikasi Alat

59 Tangki Tabel 3.6 Spesifikasi Tangki Kode T01 T02 Fungsi Menyimpan propilen Menyimpan katalis selama 3 hari selama 1 bulan Tipe Silinder vertikal Tangki Bola dengan flat bottom ( Spherical tank) dan conical roof Material SA 302 SA 302 Jumlah 1 buah 1 buah Kondisi Operasi Tekanan 13 atm 1 atm Suhu 30 o C 30 o C Kapasitas ,24 bbl 170 bbl Dimensi Diameter 20,37 m 10 ft Tinggi total 12 ft Tebal silinder Tebal shell = 3 in Course 1 1/2 in Course 2 5/16 in Course 3 Tebal head 1/4 in Spesifikasi pengaduk Jenis pengaduk Turbin 6 blade tanpa baffle Diameter 1,5021 m Kecepatan 56 rpm Daya 3 HP Bab III Spesifikasi Alat

60 58 Kode T03 T04 Fungsi Menyimpan kokatalis Menyimpan hidrogen selama 1 bulan selama 7 hari Tipe Silinder vertikal Silinder horisontal dengan flat bottom dengan dan conical roof elliptical head Material SA 302 SA 302 Jumlah 1 buah 1 buah Kondisi Operasi Tekanan 1 atm 17 atm Suhu 30 o C 30 o C Kapasitas 250 bbl 135,0967 bbl Dimensi Diameter 10 ft 12 in Tinggi total 18 ft 0,6270 m Tebal silinder Course 1 3/16 in Course 2 3/16 in Course 3 3/16 in Tebal head 1/4 in 1/4 in Bab III Spesifikasi Alat

61 Blow Tank Tabel 3.7 Spesifikasi Blow Tank Kode BT Fungsi Menurunkan tekanan polipropilen dari 17 atm menjadi tekanan atmosferis Tipe Silinder tegak dengan atap elips, alas kerucut Material SA 302 Jumlah 1 buah Kondisi Operasi Tekanan 1 atm Suhu 51,61 o C Kapasitas 8,8417 bbl Dimensi Diameter 2,4 m Tinggi total 5,0471 m Tebal shell 1 1/8 in Tebal head 2 1/2 in Bab III Spesifikasi Alat

62 Silo Tabel 3.8 Spesifikasi Silo Kode SL01 Fungsi Menampung produk polipropilen selama 1 hari sebelum di packing Tipe Silinder tegak dengan bagian bawah berbentuk cone 60 o Material SA 302 Jumlah 2 buah Kondisi Operasi Tekanan 1 atm Suhu 30 o C Kapasitas 404,8270 m 3 Dimensi Diameter 6,8618 m Tinggi total 16,2827 m Tebal shell 3/8 in Tebal head 3/8 in Bab III Spesifikasi Alat

63 Extruder Pelletizer Tabel 3.9 Spesifikasi Extruder Pelletizer Kode EP Fungsi Memotong polipropilen menjadi pellet berukuran 34 mm Tipe Single screw extruder TFP200 Jumlah 2 buah Diameter screw 200 mm L/D ratio 1:30 Screw speed 050 rpm Lubang die 404,8270 m 3 Diameter lubang die 34 mm Jumlah lubang die 533 lubang Motor 80 HP Pelletizer Cutter speed Motor cutter Air blow pump Water pump rpm 7,5 HP 5 HP 3 HP Bab III Spesifikasi Alat

64 Vibrating Screen Tabel 3.10 Spesifikasi Vibrating Screen Kode VB Fungsi Menyaring air dari produk polipropilen yang keluar dari Extruder Pelletizer Tipe 2YA1237 Material SA305 Jumlah 1 buah Kondisi Operasi Tekanan 1 atm Suhu 30 o C Kapasitas 404,8270 m 3 Dimensi Spesifikasi screen mm Lubang Saringan 3,5 mm Power 5,5 kw Bab III Spesifikasi Alat

65 Condenser Tabel 3.11 Spesifikasi Condenser Kode CD01 CD02 Fungsi Mengkondensasikan hasil Mengkondensasikan monomer atas MD01 gas keluaran siklon Tipe Shell and Tube Shell and Tube Jumlah 4 buah 2 buah Panjang 20 ft 20 ft Luas transfer panas 5221,58 ft 2 581,744 ft 2 Tube side (Fluida dingin) Fluida Air Air Suhu 30 o C 35 o C 30 o C 40 o C Kapasitas ,48 kg/jam ,4106 kg/jam Diameter dalam 0,584 in 0,62 in Diameter luar 3/4 in 3/4 in Jumlah tube 1330 buah 138 buah Pola tube Triangular pitch Triangular pitch Jarak antar pitch 15/16 in 1 in Material SA 430 SA430 Shell side (Fluida panas) Fluida Hasil atas MD01 Gas keluaran siklon Suhu 40,69 o C 51,61 o C Kapasitas ,42 kg/jam ,6561 kg/jam Diameter dalam 39 in 15 1/4 in Diameter luar 42 in 16 in Material SA 302 SA 302 Bab III Spesifikasi Alat

66 Reboiler Tabel 3.12 Spesifikasi Reboiler Kode RB01 Fungsi Menguapkan hasil bawah MD01 Tipe Kettle Reboiler Jumlah 1 buah Panjang 16 ft Luas transfer panas 5221,58 ft 2 Tube Side (Fluida panas) Fluida Steam Suhu 100 o C Kapasitas ,8808 kg/jam Diameter dalam 0,62 in Diameter luar 3/4 in Jumlah tube 506 buah Pola tube Triangular pitch Jarak antar pitch 15/16 in Material SA302 Shell Side (Fluida dingin) Fluida Hasil bawah MD01 Suhu 50,18 o C Kapasitas 39,9353 kg/jam Diameter dalam 25 in Diameter luar 26 in Material SA302 Bab III Spesifikasi Alat

67 Accumulator Tabel 3.13 Spesifikasi Accumulator Kode ACC01 Fungsi Menampung distilat MD01 Tipe Horisontal drum dengan elliptical head Material SA 302 Jumlah 1 buah Kondisi Operasi Tekanan 17 atm Suhu 40,69 o C Kapasitas 133,9334 m 3 Dimensi Diameter 3,086 m Panjang total 13,5601 m Tebal shell 1 7/8 in Tebal head 1 7/8 in Bab III Spesifikasi Alat

68 Heat Exchanger Tabel 3.14 Spesifikasi Heat Exchanger Kode HE01 Fungsi Memanaskan fluida keluaran ACC01 yang akan diumpankan ke reaktor Tipe Shell and Tube Jumlah 1 buah Panjang 16 ft Luas transfer panas 314,66 ft 2 Tube Side (Fluida panas) Fluida Steam Suhu 100 o C Kapasitas 1.914,70 kg/jam Diameter dalam 0,62 in Diameter luar 3/4 in Jumlah tube 114 buah Pola tube Triangular pitch Jarak antar pitch 15/16 in Material SA302 Shell side (Fluida dingin) Fluida Hasil keluaran ACC01 Suhu 41,84 o C Kapasitas ,69 kg/jam Diameter dalam 25 in Diameter luar 26 in Material SA302 Bab III Spesifikasi Alat