BAB III PERANCANGAN PROSES

Transkripsi

1 BAB III PERANCANGAN PROSES 3.1. URAIAN PROSES Pabrik asetanilida ini di produksi dengan kapasitas ton/tahun dari bahan baku anilin dan asam asetat yang akan beroperasi selama 24 jam perhari dalam 330 hari selama setahun. Secara garis besar pabrik ini terdiri dari proses reaksi, pemisahan dan kristalisasi, pemurnian dan penyimpanan Tahap Persiapan Bahan Baku Proses pembuatan asetanilida dengan mereaksikan asam asetat dan anilin. Tahap pertama bahan baku anilin dan asam asetat dengan fasa cair di simpan dalam tangki (T-01) dan (T-02). Bahan baku tersebut keluar dari tangki dengan suhu 30 o C dan tekanan 1 atm, sebelum masuk ke dalam reaktor R-01 masingmasing bahan baku dialirkan melalui pompa sentrifugal (P-03) dan (P-04) untuk dinaikkan tekanannya sampai 2,5 atm dan dipanaskan pada heater (E-01) dan (E- 02) hingga suhu mencapai 150 o C Tahap Reaksi Bahan baku yang tekananya sudah dinaikan serta dipanaskan sesuai dengan kondisi operasinya di umpankan ke reaktor. Reaksi berlangsung secara isothermal pada suhu 150 ºC dan tekanan 2,5 atm (untuk mempertahankan fase cair) dan dijalankan di dalam dua buah Reaktor Tangki Berpengaduk (R-01) dan (R-02) yang dipasang seri selama 9,54 jam. Temperatur dalam reaktor dijaga konstan dengan menggunakan jaket pendingin. Fungsi pengaduk disini adalah untuk 15

2 16 mencampurkan semua bahan baku yang masuk sehingga semua tercampur dengan sempurna. Sedangakan, jaket pendingin disini berfungsi sebagai penyerap panas, dan juga penstabil suhu pada reaktor karena reaksi antara asam asetat dan anilin merupakan reaksi eksotermis Tahap Pemisahan dan Kristalisasi Hasil keluaran dari reaktor R-02 berupa asetanilida, anilin, asam asetat dan air diumpankan ke evaporator (EV-01) untuk mendapatkan konsentrasi asetanilida yang lebih baik dengan cara menguapkan reaktan yang tersisa (anilin dan asam asetat) juga mengurangi kandungan air pada asetanilida. Kondisi operasi pada evaporator (EV-01) adalah suhu 225 o C seta tekanan 2,5 atm yang disesuaikan dengan kondisi bahan baku dan air, agar dapat menguap tanpa mempengaruhi produk asetanilida. Setelah melalui proses evaporasi pada evaporator (EV-01) hasil proses tersebut yang berupa, asetanilida, anilin, asam asetat serta air dialirkan ke expansion valve (EXV-01) untuk menurunkan tekanan menjadi 1 atm dan selanjutnya diumpankan ke crystallizer (CR-01) untuk mengkristalkan asetanilda. Pembentukan butir-butir kristal asetanilida terjadi pada temperatur 60 o C yang merupakan temperatur terendah untuk pembentukan kristal asetanilida berdasarkan sistem kelarutannya. Untuk menjaga temperatur selama proses kristalisasi, maka digunakan jaket pendingin pada alat crystallizer. Keluaran kristalizer akan membentuk slurry yang merupakan kombinasi antara kristal asetanilida yang terbentuk dengan kandungan larutan yang tersisa (mother liquor). Selanjutnya asetanilida diumpakan ke centrifuge (CF-01). Pada centrifuge (CF-

3 17 01), terjadi proses pemisahan mother liquor yang merupakan sisa larutan pasca proses kristalisasi dari kristal asetanilida. Mother liquor yang terpisah di pompa menuju Unit Pengolahan Limbah (UPL) Tahap Pemurnian dan Penyimpanan. Sementara hasil pembentukan kristal asetanilida yang keluar dari centrifuge kemudian diangkut menggunakan screw conveyor (SC-01) menuju Rotary dryer (RD-01). Pada rotary dryer (RD-01), kristal asetanilida dikeringkan menggunakan media panas steam dengan temperatur masuk 250 o C. Kristal asetanilida yang telah dihilangkan kandungan air selanjutnya kristal asetanilida dialirkan menuju blow box (B-01) untuk menurunkan panas produk dengan cara mengalirkan udara pendingin hingga panas produk menurun menjadi 30 o C. Kristal asetanilida kering, kemudian diangkut dengan mengunakan belt conveyor (BC-01) menuju ball mill (BM-01) dan screener (SC-01) agar ukuran kristal sesudai dengan spesifikasi produk pasaran. Setalah melewati screener (SC-01) produk diangkut bucket elevator (BE-01) menuju silo penyimpanan produk sebelum di ekspor ke pasar.

4 18 SPESIFIKASI ALAT/MESIN PRODUK Tangki Penyimpanan Bahan Anilin (T-01/02) Fungsi : Menyimpan bahan baku anilin sebanyak 2450 kg/jam selama 7 hari. : Tangki silinder tegak dengan flat bottomed dan conical dished head. Fasa Kondisi Operasi : Cair : 1 unit : Tekanan = 1 atm, Suhu = 30 o C Kapasitas = 480,1407 m 3 Bahan = Carbon Steel SA 285 Grade C Diameter = 9,1440 m, Tinggi= 7,3152 m Tinggi Head = 1,6641 m Tebal shell = 0,3125 in = 0,0079 m Tebal head = 0,3125 in = 0,0079 m Harga : $ , Tangki Penyimpanan Bahan Asam Asetat (T-02) Fungsi : Menyimpan bahan baku anilin sebanyak 1591,7075 kg/jam selama 7 hari. : Tangki silinder tegak dengan flat bottomed dan conical dished head.

5 19 Fasa : Cair : 1 unit Kondisi Operasi : Tekanan = 1 atm, Suhu = 30 o C Kapasitas = 333,8727 m 3 Bahan = Stainless steel SA 283 Grade C Diameter = 7,6200 m, Tinggi = 7,3152 m Tinggi Head = 1,3867 m Tebal shell = 0,2500 in = 0,0064 m Tebal head = 0,2500 in = 0,0064 m Harga : $ , Silo Fungsi : Menyimpan produk Asetanilida sebanyak 3472,2222 kg.jam untuk produksi selama 7 hari. Fasa Kondisi Operasi : Tangki Clyndrical vessel dengan dasar conical : Padat kristal : 1 unit : Tekanan = 1 atm, Suhu = 30 o C Kapasitas = 626,7312 m 3 Bahan = Carbon Steel SA 285 Grade C Diameter = 7,6424 m, Tinggi = 12,4662 m

6 20 Tebal Tangki Silinder = 0,2500 in = 0,006 m Tebal Kerucut = 0,2500 in = 0,006 m Tinggi kerucut = 0,9796 m Harga : US $ , Reaktor (R-01) Fungsi : Tempat terjadinya reaksi antara anilin dan asam asetat menjadi asetanilida sebanyak 5246,2998 kg/jam Fasa Kondisi Operasi : Continous Stirred Tank Reactor (CSTR) : Cair : 1 unit : Isothermal, Tekanan = 2,5 atm, Suhu = 150 o C Kapasitas = 58,2767 m 3 Bahan Konstruksi Diameter = Stainless steel SA 283 Grade C = 3,8179 m, Tinggi = 5,0905 m Tebal Shell = 0,375 in = 0,0095 m Tebal Head = 0,375 in = 0,0095 m Tinggi head = 25,0517 in = 0,6363 m pengaduk Kecepatan pengaduk Diameter Impeller Daya motor desain = Flat Six-Blade Turbin = 1,5 rps = 1,2726 m = 16,4907 Hp

7 21 Daya motor aktual = 20,6134 Hp Jaket Pendingin Diameter Tinggi Tebal = 4,0911 m = 4,4542 m = 0,8466 in =0,0215m Harga : US $ , Reaktor (R-02) Fungsi : Tempat terjadinya reaksi antara anilin dan asam asetat menjadi asetanilida sebanyak 5246,2998 kg/jam Fasa Kondisi Operasi : Continous Stirred Tank Reactor (CSTR) : Cair : 1 unit : Isothermal, Tekanan = 2,5 atm, Suhu = 150 o C Kapasitas = 58,2767 m 3 Bahan Konstruksi Diameter = Stainless steel SA 283 Grade C = 3,8179 m, Tinggi = 5,0905 m Tebal Shell = 0,375 in = 0,0095 m Tebal Head = 0,375 in = 0,0095 m Tinggi head = 25,0517 in = 0,6363 m pengaduk Kecepatan pengaduk = Flat Six-Blade Turbin = 1,5 rps

8 22 Diameter Impeller Daya motor desain Daya motor aktual = 1,2726 m = 16,4907 Hp = 20,6134 Hp Jaket Pendingin Diameter Tinggi Tebal = 4,0911 m = 4,4542 m = 0,8466 in =0,0215m Harga : US $ , Evaporator (EV-01) Fungsi : Memekatkan larutan hasil keluar reaktor sebanyak 4246,2998 kg/jam pada suhu 225 o C dengan mengurangi kandungan anilin dan asam asetat dalam larutan asetanilida Fasa : Vertikal tube evaporator : Cair : 1 unit Kondisi Operasi : Tekanan = 2,5 atm Suhu = 225 o C Kapasitas = 5,5647 m 3 Diameter luar tube (OD) tube tube = 1 in =18 BWG = 68 tube dengan ID shell 13 ¼ in.

9 23 Pitch (PT) Panjang tube (L) Tebal shell = 1 1/4 in triangular pitch = 12 ft = 3,6576 m = 0,25 in Harga : $ , Crystalizer (CR-01) Fungsi Fase : Tempat terbentuknya kristal asetanilida. : Continous Stired Tank Crystallizer (CSTC) : Solid : 1 unit Kondisi Operasi : Tekanan = 1 atm Suhu = 60 o C Kapasitas = 6,8831 m 3 Waktu tinggal Diameter Tebal Shell Tebal Head Tinggi Head Kecepatan pengaduk Diameter Impeller Daya motor desain Daya motor aktual = 1.5 jam = 2,1336 m, Tinggi = 2,1336 m = 0,3125 in = 0,4294 in = 16,7275 in = 0,4249 m = 1,7461 rps = 0,7112 m = 5,2631 Hp = 6,1919 Hp Jaket Pendingin

10 24 Diameter Tinggi Tebal = 2,4029 m = 1,5240 m = 0,1754 in = 0,0044 m Harga : $ , Centrifuge (CF-01) Fungsi : Tempat pemisahan kristal asetanilida dari mother Liqournya sebanyak 4041,8275 kg/jam. Fasa : Helical Conveyor ( Solid Bowl) : Padat-Cair : 1 unit Kondisi Operasi : Tekanan = 1 atm Suhu = 60 o C Kapasitas padatan Bahan Diameter bowl Kecepatan bowl Panjang bowl Daya motor Daya motor aktual = 3408,1553 kg/jam = Carbon Steel SA-285 Grade C = 24 in = 3000 RPM = 72 in = 0,0296 Hp = 0,0266 Hp Harga : US ,78

11 Rotary Dryer ( D-01) Fungsi : Mengurangi kadar air didalam asetanilida dengan cara pengeringan pada suhu 100 o C Fasa : Steam Tube Dryer : Padat : 1 unit Kondisi Operasi : Tekanan = 1 atm, Suhu = 60 o C Volume = 5,9639 m 3 Diameter drier Panjang drier = 0,965 m = m Volume drier = m 3 Kecepatan putar Waktu tinggal Daya motor Tube steam OD = 6 rpm = 0,09 jam = 5,4 menit = 2,2 Hp = 114 mm tube steam = 14 Bahan : Carbon Steel SA-285 Grade C Harga : US $ ,84

12 Heater ( E-01) Tugas : Memanaskan bahan baku anilin menuju reaktor dari suhu 30 o C ke 150 o C : Double Pipe Heat Exchanger : 1 unit Medium pemanas Beban panas Laju steam = Saturated Steam 250 o C = ,9 kj/jam = 337,1423 kg/jam Luas perpindahan panas = 34,8000 ft 2 Dimensi Heater : Inner Diameter luar = 1,66 in = 0,042 m Diameter dalam = 1,38 in = 0,035 m Pressure drop = 0,2142 psia Annulus Diameter luar = 2,38 in = 0,060 m Diameter dalam = 2,067 in = 0,052 m Pressure drop = 0,6650 psia Koefisien transfer panas bersih (Uc)= 91,7941 Btu/jam ft 2. o F Koefisien transfer pana kotor (Ud) = 57,4740 Btu/jam.ft 2. o F Faktor kotor total (Rd) = jamft 2 0 F/Btu Bahan : Carbon steel SA 285 grade C

13 27 Harga : $ 3.079, Heater ( HE-02) Tugas : Memanaskan umpan bahan baku asam asetat menuju reaktor dari suhu 30 o C ke 150 o C : Double Pipe Heat Exchanger : 1 unit Medium pemanas Beban panas Laju steam = Saturated steam 250 o C = ,5148 kj/jam = 192,5547 kg/jam Luas perpindahan panas = 34,800 ft 2 Dimensi Heater : Inner Diameter luar = 1,66 in = 0,042 m Diameter dalam = 1,38 in = 0,035 m Pressure drop = 0,1742 psia Annulus Diameter luar = 2,38 in = 0,035 m Diameter dalam = 2,067 in = 0,052 m Pressure drop = 0,2371 psia Koefisien transfer panas bersih (Uc)= 97,1155 Btu/jam.ft 2. o F Koefisien transfer pana kotor (Ud) = 50 Btu/jam.ft 2. o F

14 28 Faktor kotor total (Rd) = jam ft 2 0 F/Btu Bahan : Carbon steel SA 285 grade C Harga : $ 2.248, Condenser ( CD-01) Tugas : Mencairkan uap hasil atas EVP-01 sebelum disimpan di tangki penyimpanan dari suhu 225 o C menjadi 150 o C Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 Grade C Dimensi condensor : - Shell ID = 8 in - Tube Pitch = 1 in triangular pitch Baffle = 5 in OD ID = 3/4 in = 0,652 in BWG = 18 L Nt = 20 ft = 24 buah Luas transfer panas : 119,3045 ft 2

15 29 Harga : $27.929, Pompa ( P-01) Tugas :Memompa Umpan Segar anilin dari Tank Truck ke T-01 pada setiap periode selama 7 hari. : Single stage centrifugal pump, mixed flow : 2 unit Kecepatan volumetrik Head Putaran standar = 4729,2496 L/jam = 1,0718 m = 3500 rpm Putaran spesifik = 6219,5286 Daya motor desain Daya motor aktual = 0,0822 Hp = 0,08 Hp Harga : US $ 4.199, Pompa ( P-02) Tugas :Memompa Umpan Segar Asam Asetat dari Tank Truck ke T-02 pada setiap periode selama 7 hari. : Single stage centrifugal pump, radial flow : 2 unit Kecepatan volumetrik = 1379,8386 L/jam

16 30 Head Putaran standar = 1,0393 m = 3500 rpm Putaran spesifik = 3438,1047 Daya motor desain Daya motor aktual = 0,0544 Hp = 0.08 Hp Harga : US $ 4.759, Pompa ( P-03) Tugas :Memompa Umpan Segar Anilin dari Tangki penyimpanan bahan baku menuju heater. : Single stage centrifugal pump, mixed flow : 2 unit Kapasitas Head Putaran standar = 3941,0413 L/jam = 1,0643 m = 3500 rpm Putaran spesifik = 5707,7784 Daya motor desain Daya motor aktual = 0,0680 Hp = 0,08 Hp Harga : US $ 4.759,12

17 Pompa (P-04) Tugas :Memompa Umpan Segar Asam Asetat dari Tangki penyimpanan bahan baku menuju heater. : Single stage centrifugal pump, radial flow : 2 unit Kecepatan volumetrik Head Putaran standar = 1149,8655 L/jam = 1,0343 m = 3500 rpm Putaran spesifik = 3149,8607 Daya motor desain Daya motor aktual = 0,0451 Hp = 0,08 Hp Harga : US $ 5.598, Pompa (P-05) Tugas :Memompa larutan asetanilida dari reaktor 1 menuju reaktor 2. : Single stage centrifugal pump, axial flow : 2 unit Kecepatan volumetrik Head Putaran standar = ,7315 L/jam = 1,0442 m = 3500 rpm Putaran spesifik = 9739,4103

18 32 Daya motor desain Daya motor aktual = 0,1001 Hp = 0.13 Hp Harga : US $ 5.598, Pompa (P-06) Tugas : Memompa larutan dari reaktor 2 menuju evaporator. : Single stage centrifugal pump, mixed flow : 2 unit Kapasitas Head Putaran standar = 8925,0804 L/jam = 1,0285 m = 3500 rpm Putaran spesifik = 8812,4564 Daya motor desain Daya motor aktual = 0,0986 Hp = 0.13 HP Harga : US $ 7.278, Pompa (P-07) Tugas : Memompa larutan dari centrifuge menuju UPL. : Single stage centrifugal pump, radial flow : 2 unit Kapasitas = 443,9860 L/jam

19 33 Head Putaran standar = 1,0042 m = 3500 rpm Putaran spesifik = 2001,1858 Daya motor desain Daya motor aktual = 0,0097 Hp = 0.05 HP Harga : US $ 7.278, Screw Conveyor (SC-01) Tugas : Mengangkut asetanilda dari centrifuge menuju rotary Dryer : Horizontal Screw Conveyor : 2 unit Kondisi Operasi : Tekanan = 1 atm Suhu = 60 o C Kapasitas Bahan Daya motor = 3724,9321 kg/jam = Carbon steel SA 285 grade C = 1 Hp Putaran spesifik = 6,8633 rpm Putaran standar = 16 rpm Harga : US $ 9.098,20

20 Belt Conveyor (BC-01) Tugas : Mengangkut kristal asetanilida dari rotary dryer menuju ball mill Kondisi Operasi : Close Belt Conveyor : 2 unit : Tekanan = 1 atm, Suhu = 30 o C Kapasitas Bahan Lebar belt Panjang belt Daya motor Kecepatan belt = 3472,2222 kg/jam = Carbon steel SA grade C = 14 in = 1,828 m = 3 Hp = 100 ft/mnt Harga : US $ , Bucket Elevator (BE-01) Tugas Kondisi Operasi : Mengangkut Asetanilida dari Screener menuju Silo : Centrifugal discharge buckets : 2 unit : Tekanan =1 atm,suhu =30 o C Kapasitas Bahan = 3472,2222 kg/jam = Carbon steel SA grade C

21 35 Jarak bucket = 12 in Tinggi elevator = 25 ft Daya motor Kecepatan = 1 Hp = 43 rpm Harga : US $ , Ball mill (BM-01) Tugas : Menghancurkan partikel produk keluar rotary dryer sesuai produk pasaran. Kondisi Operasi : Dry Ball Mill : 1 buah : Tekanan = 1 atm Suhu = 30 o C Kapasitas Bahan = 3472,2222 kg/jam = Carbon steel Model = Φ Kecepatan = 38 rpm Material in size = 20 mm Material out size = 0,075-0,89 mm Power Ball weight = 29,502 HP = 4,6 t Harga : US $ 6.958,82

22 Screener (S-01) Tugas : Mengayak produk hasil dari Ball mill sesuai dengan pasaran yang diinginkan Kondisi Operasi : Horizontal Centrifuge Screener : 2 unit : Tekanan =1 atm, Suhu =30 o C Model : MQXS 120*120 Power : 6.6 kw Hp Screen mesh : 100 Mesh Harga : US $ 9.501, Expansion Valve ( EXV-01) Tugas Jeni :Menurunkan tekanan larutan dari evaporator :Globe valve Ukuran pipa : ID = 1,049 in Sch N = 40 NPS = 1 in Bahan :Carbon steel SA 285 grade C Harga : $ 16,80

23 Blower Tugas : Mengalirkan udara pendingin ke blow box : Centrifugal Blower : 2 unit Kondisi Operasi : Tekanan = 1 atm Suhu = 30 o C Daya motor desain Daya motor aktual = 0,594 Hp = 0,75 Hp Bahan Konstruksi : Carbon steel SA 285 grade C Harga : $ Blow Box Tugas : Untuk menurunkan temperatur padatan asetanilida dari 100 o C menjadi 30 o C dengan mengontakanya dengan udara pendingin yang berasal dari blower. : Box vertical dengan tutup datar bagian atas : 1 unit Kondisi Operasi : Tekanan = 1 atm Suhu = 30 o C Kapasitas = 7,6413 m 3 Tinggi Panjang Lebar = 1,8429 m = 2,7643 m = 2,7643 m

24 38 Bahan konstruksi : Carbon steel SA 285 grade C Harga : $ PERENCANAAN PRODUKSI Kapasitas Perancangan Pemilihan kapasitas perancangan didasarkan pada kebutuhan asetanilida di Indonesia, tersedianya bahan baku serta ketentuan kapasitas minimal. Kebutuhan Asetanilida dari tahun ke tahun mengalami peningkatan. Hal ini menunjukkan pesatnya perkembangan industri kimia di Indonesia. Diperkirakan kebutuhan asetanilida akan terus meningkat di tahun-tahun mendatang, sejalan dengan berkembangnya industri - industri yang menggunakan Asetanilida sebagai bahan baku dan bahan tambahan. Dan juga dengan melihat kapasitas pabrik pabrik asetanilida yang telah berdiri. Untuk mengantisipasi hal tersebut, maka ditetapkan kapasitas pabrik yang akan didirikan adalah ton/ tahun. Untuk menentukan kapasitas produksi ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan, yaitu : 1. Proyeksi kebutuhan dalam negeri Berdasarkan data statistik yang diterbitkan oleh BPS dalam Statistik Perdagangan Indonesia tentang kebutuhan asetanilida di Indonesia dari tahun ke tahun cenderung meningkat. Dengan kapasitas tersebut diharapkan : a. Dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri.

25 39 b. Dapat menghemat devisa negara yang cukup besar karena laju import asetanilida dapat ditekan seminimal mungkin. 2. Ketersediaan bahan baku Kontinuitas ketersediaan bahan baku dalam pembuatan asetanilida adalah penting dan mutlak yang harus diperhatikan pada penentuan kapasitas produksi suatu pabrik. Diharapkan kebutuhan bahan baku asam asetat dapat diperoleh dari PT. Acidatama, Karanganyar Jawa Tengah dengan kapasitas produksi ton/tahun, sedangkan Anilin import dari Cina Perencanaan Bahan Baku dan Alat Proses Dalam menyusun rencana produksi secara garis besar ada dua hal yang perlu diperhatikan, yaitu faktor eksternal dan faktor internal. Faktor eksternal adalah faktor yang menyangkut kemampuan pasar terhadap jumlah produk yang dihasilkan, sedangkan faktor internal adalah kemampuan pabrik. 1. Kemampuan Pasar Dapat dibagi menjadi 2 kemungkinan, yaitu : a. Kemampuan pasar lebih besar dibandingkan kemampuan pabrik, maka rencana produksi disusun secara maksimal. b. Kemampuan pasar lebih kecil dibandingkan kemampuan pabrik. Oleh karena itu perlu dicari alternatif untuk menyusun rencana produksi, misalnya : 1) Rencana produksi sesuai dengan kemampuan pasar atau produksi diturunkan sesuai kemampuan pasar dengan mempertimbangkan untung dan rugi.

26 40 2) Rencana produksi tetap dengan mempertimbangkan bahwa kelebihan produksi disimpan dan dipasarkan tahun berikutnya. 3) Mencari daerah pemasaran. 2. Kemampuan Pabrik Pada umunya pabrik ditentukan oleh beberapa faktor, antara lain : a. Material ( bahan baku ) Dengan pemakaian material yang memenuhi kualitas dan kuantitas maka akan tercapai target produksi yang diinginkan. b. Manusia ( tenaga kerja ) Kurang terampilnya tenaga kerja akan menimbulkan kerugian pabrik, untuk itu perlu dilakukan pelatihan atau training pada karyawan agar keterampilannya meningkat. c. Mesin ( peralatan ) Ada dua hal yang mempengaruhi keandalan dan kemampuan mesin, yaitu jam kerja mesin efektif dan kemampuan mesin. Jam kerja efektif adalah kemampuan suatu alat untuk beroperasi pada kapasitas yang diinginkan pada periode tertentu. Kemampuan mesin adalah kemampuan suatu alat dalam proses produksi.