Prarancangan Pabrik Allyl Chloride dari Propylene dan Chlorine Kapasitas produksi ton / tahun

105 TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK ALLYL CHLORIDE DARI PROPYLENE DAN CHLORINE KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN Disusun Oleh : 1. Ike Widyawati Riyaningrum NIM. I0501026 2. Ricky Aryanto Wijaya NIM. I0501038 JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2007

106 Tugas Akhir Prarancangan Pabrik Allyl Chloride dari Propylene dan Chlorin Kapasitas 10.000 Ton/tahun oleh : 1. IKE WIDYAWATI RIYANINGRUM I0501026 2. RICKY ARYANTO WIJAYA I0501038 Dosen pembimbing Ir. Endah Retno D., M.T. NIP. 132 258 055 Dipertahankan di depan Tim Penguji : 1. Ir. Endang Mastuti 1.... NIP. 130 786 657 2. YC. Danarto, S.T., M.T. 2.... NIP. 132 282 192

107 Mengetahui a.n. Dekan Fakultas Teknik Pembantu Dekan I Ketua Jurusan Teknik Kimia Ir. Paryanto, M.S. NIP. 131 569 244 Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si. NIP. 131 569 187 DAFTAR ISI Halaman Judul i Lembar Pengesahan ii Motto dan Persembahan iii Kata Pengantar vi Daftar Isi viii Daftar Tabel x Daftar Gambar xii Intisari xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik 1

108 1.2. Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik 2 1.3. Penentuan Lokasi Pabrik 4 1.4. Tinjauan Pustaka 6 BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 11 2.2. Konsep Proses 12 2.3. Diagram Alir Proses 21 2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas 24 2.4. Lay Out Pabrik dan Peralatan 28 BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES 36 BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1. Unit Pendukung Proses 67 4.2. Laboratorium 79 BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN 5.1. Bentuk Perusahaan 82 5.2. Struktur Organisasi 83 5.3. Tugas dan Wewenang 85 5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan 91 5.5. Status Karyawan dan Sistem Upah 93

109 5.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji 94 5.7. Kesejahteraan Karyawan 97 BAB VI ANALISA EKONOMI 6.1. Penaksiran Harga Peralatan 104 6.2. Penentuan Total Capital Investment (TCI) 106 6.3. Biaya Produksi Total 108 6.4. Keuntungan (profit) 110 6.5. Analisa kelayakan 110 Daftar Pustaka xiv Lampiran DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Data Impor Allyl Chloride 2 Tabel 2.1 Harga ΔG o f masing-masing komponen 17 Tabel 2.2 Neraca Massa Total 24 Tabel 2.3 Neraca Massa Reaktor 24 Tabel 2.4 Neraca Massa MD-01 25

110 Tabel 2.5 Neraca Massa MD-02 25 Tabel 2.6 Neraca Massa MD-03 26 Tabel 2.7 Neraca Massa A-01 26 Tabel 2.8 Neraca Panas Reaktor 27 Tabel 2.9 Neraca Panas MD-01 27 Tabel 2.10 Neraca Panas MD-02 27 Tabel 2.11 Neraca Panas MD-03 28 Tabel 2.12 Neraca Panas A-01 28 Tabel 5.1. Jadwal Pembagian Kelompok Shift 93 Tabel 5.2. Penggolongan Jabatan Dalam Suatu Perusahaan 94 Tabel 5.3. Jumlah Karyawan Sesuai Dengan Jabatannya 95 Tabel 5.4. Perincian Golongan dan Gaji Pegawai 97 Tabel 6.1. Indeks Harga Alat 105 Tabel 6.2. Fixed Capital Investment 106 Tabel 6.3. Modal Kerja 107 Tabel 6.4. Direct Manufacturing Cost 108 Tabel 6.5. Indirect Manufacturing Cost 108 Tabel 6.6. Fixed Manufacturing Cost 109 Tabel 6.7 General Expense 109

111 Tabel 6.8 Analisa Kelayakan Ekonomi 111 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Grafik Impor Allyl Chloride Indonesia 3 Gambar 2.1. Diagram Alir Kualitatif 31 Gambar 2.2. Diagram Alir Kuantitatif 32 Gambar 2.3. Diagram Alir Proses 33 Gambar 2.4. Lay Out pabrik 34 Gambar 2.5. Lay Out peralatan Proses 35 Gambar 4.1. Skema Pengolahan Air 75 Gambar 5.1. Struktur Organisasi Pabrik Allyl Chloride 99 Gambar 6.1. Grafik Analisa Kelayakan 112 INTISARI Ricky Aryanto & Ike Widyawati, 2007, Prarancangan Pabrik Allyl Chloride Dari Propylene dan Chlorine Kapasitas 10.000 ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Prarancangan pabrik allyl chloride ini dimaksudkan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri yang semakin bertambah. Allyl chloride banyak digunakan pada industri pembuatan epichlorohydrin yang digunakan

112 sebagai dasar epoxy resins. Selain itu allyl chloride juga berperan dalam pembuatan gliserol sintetis. Bahan baku yang digunakan adalah propylene dan chlorine. Allyl chloride dibuat dengan proses klorinasi propylene dengan bantuan katalis FeCl 3 pada suhu 500 o C dan tekanan 10 atm di dalam suatu reaktor fixed bed multitube dengan kondisi isotermal non adiabatik. Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis, sehingga untuk mempertahankan suhu ditambahkan pendingin jenis Dowtherm A TM. Pabrik allyl chloride ini dirancang dengan kapasitas 10.000 ton/tahun. Bahan baku yang dibutuhkan adalah propylene dengan kemurnian 99,5% berat sebanyak 6.824,9982 ton/tahun dengan impuritas propane, dan chlorine dengan kemurnian 99,7% berat sebanyak 11.755,8548 ton/tahun dengan impuritas asam klorida. Produk yang dihasilkan memiliki kemurnian 99% berat dengan pengotor adalah hasil reaksi samping, yaitu 2-chloropropene dan dichloropropene. Selain itu dihasilkan pula hasil samping berupa HCl yang dijual sebagai produk samping. Kebutuhan utilitas meliputi air sebanyak 3.756,0547 m 3 /jam, steam sebanyak 130.042,0319 kg/jam, bahan bakar (solar) sebanyak 7.280,4663 L/jam dan kebutuhan listrik sebesar 278,0423 kw. Lokasi pabrik direncanakan di Cilegon, Banten, dan dibangun di atas tanah dengan luas 25.000 m 2. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari dan 330 hari per tahun. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 257 orang. Pabrik direncanakan mulai beroperasi pada tahun 2010. Modal tetap pabrik sebesar Rp 68.224.192.666, sedangkan modal kerjanya sebesar Rp 37.907.597.863. Biaya produksi total per tahun adalah sebesar Rp. 77.260.323.340. Evaluasi ekonomi menunjukkan bahwa Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak 43,08 %, sesudah pajak 34,46 %, Pay Out Time (POT) sebelum pajak 1,88 tahun, sesudah pajak 2,25 tahun, Break Event Point (BEP) 44,72 %, Shut Down Point (SDP) 27,07 % dan Discounted Cash Flow (DCF) 26,82 %. Dari hasil evaluasi ekonomi tersebut, pabrik allyl chloride dari propylene dan chlorine dengan kapasitas 10.000 ton / tahun cukup menarik untuk dipertimbangkan pendiriannya di Indonesia. KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Tuhan yang Maha Kuasa, hanya karena rahmat dan penyertaan-nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul Prarancangan Pabrik Allyl Chloride dari Propylene dan Chlorine dengan 10.000 ton/tahun. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih kepada :

113 1. Ibu Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Ibu Ir. Endah Retno D, M.T., selaku Dosen Pembimbing atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir. 3. Bp. Bregas Siswahjono TS, S.T, M.T selaku Pembimbing Akademik, atas bimbingan dan arahannya. 4. Seluruh staf dosen Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret atas bimbingan dan bantuannya selama penulis menempuh pendidikan. 5. Bapak, Ibu dan seluruh keluarga untuk doa, dorongan material dan non material kepada penulis. 6. Teman-teman mahasiswa dan seluruh civitas akademika Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan banyak bantuan selama penyusunan tugas akhir ini. 7. Seluruh Staf Administrasi Jurusan Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta terima kasih untuk kemudahan birokrasinya. 8. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari 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, Januari 2007 BAB I PENDAHULUAN Penulis 1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik

114 Perkembangan industri di Indonesia, khususnya industri kimia mengalami perkembangan yang cukup pesat. Perkembangan yang cukup pesat ini dapat dilihat dari meningkatnya jenis bahan kimia yang diproduksi dan kuantitasnya. Dengan peningkatan ini, berarti meningkat pula kebutuhan bahan baku dan bahan penunjang produksinya. Allyl chloride atau 3-chloropropene, dengan rumus molekul C3H5Cl merupakan senyawa chlorohidrocarbon yang berupa cairan tak berwarna, berbau tajam dan menyengat, larut dalam alkohol, chloroform, ether, aseton, benzene, carbon tetrachloride, heptane, serta toluene. Dalam industri kimia, allyl chloride merupakan bahan intermediate. Allyl chloride sangat penting dalam pembuatan epichlorohydrin, dan glycerin. Allyl chloride merupakan produk yang dihasilkan dari proses chlorination propylene pada suhu tinggi, cukup potensial untuk dikembangkan di Indonesia mengingat semakin banyak industri yang menggunakannya. Hingga saat ini di Indonesia belum didirikan pabrik yang memproduksi allyl chloride, kebutuhan di Indonesia masih dipenuhi dari import. Dengan semakin meningkatnya perkembangan industri kimia di Indonesia maka permintaan akan allyl chloride pada tahun-tahun mendatang diperkirakan juga akan mengalami peningkatan. Oleh karena itu pabrik allyl chloride perlu didirikan di Indonesia dengan pertimbangan sebagai berikut : Dapat menghemat devisa negara, dengan adanya pabrik allyl chloride di dalam negeri maka impor dapat dikurangi dan jika berlebih bisa untuk ekspor. Proses alih teknologi, dengan adanya industri dengan teknologi tinggi diharapkan tenaga kerja Indonesia dapat meningkatkan pengetahuan, kemampuan dan ketrampilannya sehingga dapat mengurangi ketergantungan kepada tenaga kerja asing. Membuka lapangan kerja kepada penduduk di sekitar wilayah industri yang akan didirikan. 1.2 Penentuan Kapasitas Perancangan Pabrik

115 Permintaan allyl chloride di Indonesia dalam empat tahun terakhir relatif tidak konstan tergantung kebutuhan pabrik di Indonesia. Kebutuhan tersebut dapat dilihat dalam tabel di bawah ini : Tabel 1.1 Impor Allyl chloride Tahun ton / tahun 1997 1.665,956 1998 2.094,257 1999 4.633,791 2000 5.044,071 (Sumber. BPS 2000) Dari tabel di atas diperoleh persamaan garis lurus antara data tahun sebagai sumbu x dan data impor sebagai sumbu y yaitu : y = 633,6938x 1.2631E-06 Grafik Import Allyl Chloride Indonesia 10000 9000 8000 Kapasitas (ton) 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 y = 553,6938x - 1,1034E+06 0 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Tahun

116 Gambar 1.1. Grafik Impor Allyl chloride Indonesia Kapasitas pabrik yang akan didirikan harus berada di atas kapasitas atau sama dengan kebutuhan impor maksimum. Berdasarkan hasil regresi di atas pada tahun 2010 perkiraan kebutuhan allyl chloride di Indonesia mencapai 9.526,9965 ton/tahun. Pabrik allyl chloride yang sudah berproduksi salah satunya adalah Beaumont Texas dengan kapasitas produksi 10.000 ton/tahun. Oleh karena itu berdasarkan data di atas maka ditentukan kapasitas pabrik allyl chloride yang akan didirikan adalah 10.000 ton/tahun. 1.3 Penentuan Lokasi Pabrik Lokasi pabrik dapat mempengaruhi kedudukan pabrik dalam persaingan maupun penentuan kelangsungan produksinya. Pemilihan lokasi pabrik yang tepat, ekonomis dan menguntungkan dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu : 1. Faktor primer - letak pabrik terhadap pasar - letak pabrik terhadap bahan baku - transportasi - tersedianya tenaga kerja - tersedianya sumber air dan tenaga 2. Faktor sekunder - harga tanah dan gedung - kemungkinan perluasan pabrik - tersedianya air yang cukup

117 - peraturan daerah setempat - keadaan masyarakat setempat - iklim - keadaan tanah Dengan pertimbangan-pertimbangan hal tersebut di atas maka lokasi pabrik direncanakan didirikan di daerah Cilegon, Provinsi Banten. Alasan pemilihan lokasi tersebut antara lain : 1. Ketersediaan bahan baku Bahan baku propylene didapat dari PT. Chandra Asri Petrochemical Centre, Cilegon. Sedangkan bahan baku chlorine didapat dari PT. Assahimas Subentra Chemical, Cilegon. 2. Daerah pemasaran Cilegon merupakan kawasan industri, sebagai bahan intermediate banyak dibutuhkan pada kawasan industri. 3. Kebutuhan air dapat terpenuhi Kebutuhan air dipenuhi oleh industri penyedia air PT. Krakatau Tirta Indonesia, yang terletak dekat dengan lokasi pabrik. 4. Sumber tenaga Kebutuhan listrik didapatkan dari PLN unit PLTU Suralaya dan generator sebagai cadangan apabila listrik dari PLN mengalami gangguan. 5. Kebijaksanaan pemerintah

118 Pajak, karakter tanah, pengolahan limbah, perlindungan terhadap banjir dan pengadaan energi telah diperhitungkan dan tersedia. Investasi akan mendapat dukungan dari pemerintah daerah, karena otonomi daerah dan Banten sebagai provinsi baru. 6. Keadaan lingkungan masyarakat Masyarakat sudah terbiasa dengan lingkungan industri sehingga dapat beradaptasi. 1.4. Tinjauan pustaka 1.4.1. Macam-macam proses Ada 3 proses dalam pembuatan allyl chloride, yaitu : 1. Chlorinasi propylene pada suhu tinggi. Cara ini merupakan cara yang sering digunakan pada pembuatan allyl chloride secara komersial. Reaksi yang terjadi adalah substitusi Cl dengan atom H pada propylene. Reaksi utama C3H6 + Cl2 C3H5Cl + HCl allyl chloride Reaksi samping C3H6 + Cl2 C3H5Cl + HCl 2-chloropropene C3H6 + 2 Cl2 C3H5Cl2 + 2 HCl dichloropropene Proses ini terjadi pada reaktor fixed bed pada suhu 440-520 C tekanan 1000-1400 kpa. (www.che.cemr.wvu.edu) 2. Thermal dehidrochlorination

119 Cara ini dilakukan dengan cara klorinasi 1,2-dichloropropane pada suhu 500-600 o C. Hasil samping yang terjadi antara lain 1-chloropropene dan 2-chloropropene. Dari proses ini diperoleh selektivitas allyl chloride yang rendah yaitu 50-60%. (Kirk Othmer, hal 59) 3. Oxychlorinasi Yang dimaksud dengan oxychlorinasi yaitu pembuatan allyl chloride dengan cara mereaksikan propylene dengan HCl dan O2. (Kirk Othmer, hal 59) Pada perancangan ini dipilih proses pertama yaitu chlorinasi propylene pada suhu tinggi. Hal ini disebabkan karena selektivitas yang diperoleh tinggi, proses lebih sederhana, serta sudah banyak berdiri industri komersial allyl chloride dengan cara ini di luar negeri. 1.4.2. Kegunaan produk Dalam industri kimia, allyl chloride merupakan bahan intermediate. Allyl chloride sangat penting dalam pembuatan epichlorohydryn, yang digunakan sebagai dasar pembuatan epoxy resins, dan juga berperan dalam pembuatan glycerol sintetis. Selain itu allyl chloride juga berperan sebagai starting material untuk allyl ether dari phenol, bisphenol A, dan novolak phenolic resins. Allyl chloride juga digunakan dalam pembuatan sodium allyl sulfonat, poly-allyl chloride, serta katalis Ziegler. (Kirik Othmer, hal 67) 1.4.3. Sifat-sifat fisik dan kimia bahan baku dan produk a. Bahan baku 1. Propylene Sifat fisik propylene :

120 bentuk @ 25 o C, 1 atm : gas rumus molekul : C3H6 berat molekul (gr/grmol) : 42,081 titik didih, K : 225,43 temperatur kritis, K : 364,76 tekanan kritis, bar : 46,13 densitas @ 25 C, gr/ml : 0,5043 impuritas : C3H8 (propana) 2. Chlorine bentuk @ 25 o C, 1 atm : gas rumus molekul : Cl2 berat molekul (gr/grmol) : 70,905 titik didih, K : 239,12 temperatur kritis, K : 417,15 tekanan kritis, bar : 47,1 densitas @ 25 C, gr/ml : 1,3976 impuritas : HCl (asam klorida) b. Bahan pembantu 1. Ferri chloride (sebagai katalis ): bentuk : pellet bulk density, kg/l : 2,0 ukuran, diameter, mm : 3,0 umur teknis : 3 5 tahun

121 c. Produk 1. Allyl Chloride Sifat fisik allyl chloride: bentuk @ 25 o C, 1 atm : cair rumus molekul : C3H5Cl berat molekul (gr/grmol) : 76,525 titik didih, K : 318,11 temperatur kritis, K : 514,15 tekanan kritis, bar : 47,1 densitas @ 25 C, gr/ml : 0,9308 2. Asam klorida Sifat fisik asam klorida : bentuk @ 25 o C, 1 atm : gas rumus molekul : HCl berat molekul (gr/grmol) : 36,461 titik didih, K : 188,15 temperatur kritis, K : 324,65 tekanan kritis, atm : 83,09 densitas @ 25 C, gr/ml : 0,7961 1.4.4. Tinjauan proses secara umum

122 Allyl chloride dihasilkan dari proses chlorinasi propylene dengan bantuan katalis ferri chloride. Reaksi ini mempunyai konversi 100% terhadap gas chlorine sebagai reaktan pembatas, dengan propylene berlebih 100%. Pada reaksi ini juga terbentuk 2-chloropropene dan dichloropropene. Selekivitas reaksi terbentuknya allyl chloride, 2-chloropropene, dan dichloropropene terhadap chlorine adalah 79,23%, 2,34%, dan 18,43%. Reaksi pembentukan allyl chloride berlangsung dalam fase gas. Reaksi bersifat eksotermis sehingga memerlukan tambahan pendingin dan beroperasi pada kondisi non adiabatis isothermal. Reaktor yang digunakan adalah reaktor fixed bed multitube. Produk yang dihasilkan terdiri dari allyl chloride dan hasil samping asam klorida. Reaksi berlangsung pada tekanan 10 atm dan suhu 500 C. Pada suhu tersebut tidak terjadi reaksi pembentukan karbon yang tidak diinginkan dan katalis aktif secara baik. (www.che.cemr.wvu.edu) BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 2.1.1. Spesifikasi bahan baku 1. Propylene - Rumus Molekul : C3H6 - Berat Molekul : 42,081 - Wujud : gas - Titik Didih ( K) : 225,43 - Kemurnian : 99,5 % wt - Impuritas : 0,5 % C3H8

123 2. Chlorine - Rumus Molekul : Cl2 - Berat Molekul : 70,905 - Wujud : gas - Titik Didih ( K) : 239,12 - Kemurnian : 99,7 % wt - Impuritas : 0,3 % HCl 2.1.2. Spesifikasi produk 1. Allyl chloride - Rumus Molekul : C3H5Cl - Berat Molekul : 76,525 - Wujud : gas - Titik Didih ( K) : 318,11 - Kemurnian : 99 % wt - Impuritas : 0,3% wt C3H5Cl 0,7% wt C3H4Cl2 2. Asam klorida - Rumus Molekul : HCl - Berat Molekul : 36,461

124 - Wujud : gas - Titik Didih ( K) : 188,15 - Kemurnian : 31,5 % wt (dalam air) 2.2. Konsep Proses 2.2.1. Dasar reaksi Proses pembuatan allyl chloride dengan menggunakan katalis ferri chloride pada fase gas, berlangsung di dalam reaktor fixed bed multitube pada kondisi suhu 500 C tekanan 10 atm. (www.che.cemr.wvu.edu) Pembentukan allyl chloride mengikuti reaksi elementer yang irreversible dan eksotermis dan memberikan hasil samping asam klorida. Selain itu juga terjadi reaksi samping membentuk 2-chloropropene dan dichloropropene. Selektivitas reaksi pembentukan allyl chloride, 2-chloropropene, dan dichloropropene berturut-turut adalah 79,23%, 2,34%, dan 18,43%. Reaksi utama : C3H6 + Cl2 C3H5Cl + HCl propylene chorine allyl chloride asam klorida Reaksi samping : C3H6 + Cl2 C3H5Cl + HCl propylene chlorine 2-chloropropene asam klorida C3H6 + 2 Cl2 C3H4Cl2 + 2 HCl propylene chlorine dichloropropene asam klorida (www.che.cemr.wvu.edu) 2.2.2. Mekanisme Reaksi

125 Reaksi klorinasi propylene dengan katalis FeCl3 merupakan reaksi heterogen dalam fase gas (pereaktan) dan fase padat (katalis). Reaksi yang terjadi pada permukaan katalis adalah sebagai berikut : Adsorpsi Mekanisme adsorpsi propylene dan chlorine A + s As B + s Bs Adsorpsi pereaktan pada permukaan katalis dipergunakan oleh difusivitas pereaktan dari bulk ke permukaan katalis. Koefisien perpindahan massa sebanding dengan tekanan total reaktor dan berbanding terbalik dengan suhu. Aktivasi Reaktan yang telah teradsorbsi akan bersifat aktif di permukaan katalis karena melibatkan gaya tarik yang lebih tinggi dari adsorbsi. As As* Bs Bs* Reaktan yang telah teradsorpsi di permukaan katalis akan bersifat aktif sehingga digunakan suhu tinggi dalam aktivasi ini, karena dapat memperbanyak tumbukan antara molekul gas yang telah teradsorpsi dan energi yang dimiliki menjadi lebih besar. Reaksi Permukaan Reaktan-reaktan yang telah teraktivasi akan bereaksi membentuk produk di permukaan aktif katalis. As* + Bs* Cs* + Ds* Persamaan kecepatan reaksi permukaan : rb = k (CAS.CBS (CCS.CDS)/Ks)

126 Kecepatan reaksi permukaan ditentukan oleh suhu reaksi sesuai dengan hukum Archenius. Kenaikan suhu yang tinggi akan mengakibatkan tumbukan semakin besar sehingga kecepatan reaksi permukaan akan bertambah besar, di mana reaksi akan bergeser ke arah produk dan akan memperbesar produk. Deaktivasi Mekanisme deaktivasi adalah : Cs* Cs Ds* Ds Produk yang telah dihasilkan dari permukaan katalis akan menurunkan energi aktivasi dan melepas situs aktifnya dari katalis. Kecepatan deaktivasi sama seperti dengan aktivasi tetapi melibatkan produk yang teradsorpsi pada permukaan katalis. Agar produk dapat terlepas dari situs aktifnya maka langkah ini diperlukan suhu tinggi. Selain itu suhu tinggi juga diperlukan untuk mempercepat deaktivasi produk di permukaan katalis. Desorpsi Hasil reaksi yang telah terdeaktivasi kemudian terlepas dari permukaan katalis menuju bulk katalis. Cs C + s Ds D + s Proses desorpsi juga dipengaruhi oleh difusivitas gas zat hasil reaksi dari permukaan katalis ke bulk gas. Difusivitas zat hasil reaksi ditentukan oleh koefisien perpindahan massa seperti pada proses adsorpsi. Reaksi akan dipengaruhi oleh reaksi permukaan. Karena itu reaksi dilakukan pada tekanan tinggi untuk memperbesar konstanta kecepatan reaksi permukaan. Suhu reaksi harus berada pada daerah suhu aktivasi katalis. 2.2.3. Tinjauan Kinetika

127 Ditinjau dari segi kinetika, reaksi klorinasi propylene akan bertambah cepat dengan naiknya temperatur. Berdasarkan persamaan Arhenius : k = A. e E/RT dimana : k = konstanta kecepatan reaksi A = faktor frekuensi tumbukan E = energi aktivasi R = konstanta gas ( 1,987 kal/mol K ) T = temperatur operasi ( K ) Harga konstanta kecepatan reaksi kimia diperoleh dari www.che.cemr.wvu.edu adalah sebagai berikut : Reaksi utama : k1 C3H6 + Cl2 C3H5Cl + HCl (1) propylene chorine allyl chloride asam klorida Reaksi samping : k2 C3H6 + Cl2 C3H5Cl + HCl (2) propylene chlorine 2-chloropropene asam klorida k3 C3H6 + 2 Cl2 C3H4Cl2 + 2 HCl (3) propylene chlorine dichloropropene asam klorida Konstanta kecepatan reaksi : k1= 0,322exp(-63.200/(R.T)) kmol/kg cat s kpa 2 k2= 1,83x10-5 exp(-16.000/(r.t)) kmol/kg cat s kpa 2 k3= 1,27x10-3 exp(-72.100/(r.t)) kmol/kg cat s kpa 3

128 (www.che.cemr.wvu.edu) 2.2.4 Tinjauan Termodinamika Reaksi utama : C3H6 + Cl2 C3H5Cl + HCl (1) propylene chorine allyl chloride asam klorida Reaksi samping : C3H6 + Cl2 C3H5Cl + HCl (2) propylene chlorine 2-chloropropene asam klorida C3H6 + 2 Cl2 C3H4Cl2 + 2 HCl (3) propylene chlorine dichloropropene asam klorida Melalui tinjauan termodinamika dapat diketahui apakah reaksi dapat berlangsung atau tidak. Reaksi dapat berlangsung jika ΔG o f 0. Harga ΔG o f masing-masing komponen pada suhu 298,15 K dapat dilihat pada tabel 2.1 di bawah ini. Tabel 2.1. Harga ΔG o f masing-masing komponen Komponen Harga ΔG o f (kj/kmol) Propylene 62,5019 Chlorine 0 Allyl chloride 2-Chloropropene Dichloropropene HCl 43,6307 24,5472 1,2785-95,3

129 (Yaws, 1999) ΔG o f = ΔG o fproduk ΔG o freaktan A. Pada reaksi (1) ΔG o f = (ΔG o f allyl chloride + ΔG o f HCl) (ΔG o f chlorine + ΔG o f propylene) = (43,6307+(-95,3)) (0+62,5019) = -114,1712 kj/mol Ln Ko é- ΔG o fù = ê ú ë RT û é 114171,2 kj/kmol ù = ê ú ë8,314 kj/kmol.k x 298,15 Kû = 46,0587 Ko = 1,007.10 20 kj/kmol K - é 1 1 ù ln = Ko ê - R ët Toú û ΔH o (Smith & VanNess, 1987) Dengan K = konsanta kesetimbangan pada suhu tertentu T = suhu tertentu ΔHf = panas reaksi standar pada 298,15 K Sedangkan harga ΔH o f untuk reaksi (1) pada suhu 298,15 K adalah -112 kj/mol propylene Pada suhu 500 o C (773,15 K) besarnya konstanta kesetimbangan dapat dihitung sebagai berikut : K - ΔH o é 1 1 ù ln = Ko ê - R ët Toú û ln K 112000 kj/kmol é 1 1 = 20 ê - 1,007.10 ú ù 8,314 kj/kmol.kë773,15 K 298,15 K û K = 9,6731.10 7 kj/kmol

130 Karena harga K= k1/k2 besar, berarti harga k2 jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan harga k1, sehingga k2 diabaikan terhadap k1 dan reaksi dianggap berjalan satu arah (irreversible). B. Pada reaksi (2) ΔG o f = (ΔG o f 2-chloropropene + ΔG o f HCl) (ΔG o f chlorine + ΔG o f propylene) = (24,5472+(-95,3)) (0+62,5019) = -133,2547 kj/mol Ln Ko é- ΔG o fù = ê ú ë RT û é 133254,7 kj/kmol ù = ê ú ë8,314 kj/kmol.k x 298,15 Kû = 53,7573 Ko = 2,2208.10 23 kj/kmol K - é 1 1 ù ln = Ko ê - R ët Toú û ΔH o (Smith & VanNess, 1987) Dengan K = konsanta kesetimbangan pada suhu tertentu T = suhu tertentu ΔHf = panas reaksi standar pada 298,15 K Sedangkan harga ΔH o f untuk reaksi (1) pada suhu 298,15 K adalah -121 kj/mol propylene. Pada suhu 500 o C (773,15 K) besarnya konstanta kesetimbangan dapat dihitung sebagai berikut : K - ΔH o é 1 1 ù ln = Ko ê - R ët Toú û ln K 121000 kj/kmol é 1 1 = 23 ê - 2,2208.10 ú ù 8,314 kj/kmol.kë773,15 K 298,15 K û K = 2,0999.10 10 kj/kmol

131 Karena harga K= k1/k2 besar, berarti harga k2 jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan harga k1 sehingga k2 diabaikan terhadap k1 dan reaksi dianggap berjalan satu arah (irreversible). C. Pada reaksi (3) ΔG o f = (ΔG o f dichloropropene + ΔG o f HCl) (ΔG o f chlorine + ΔG o f propylene) = (1,2785+(-95,3)) (0+62,5019) = -156,5234 kj/mol Ln Ko é- ΔG o fù = ê ú ë RT û é 156523,4 kj/kmol ù = ê ú ë8,314 kj/kmol.k x 298,15 Kû = 63,1443 Ko = 2,6499.10 27 kj/kmol K - é 1 1 ù ln = Ko ê - R ët Toú û ΔH o (Smith & VanNess, 1987) Dengan K = konsanta kesetimbangan pada suhu tertentu T = suhu tertentu ΔHf = panas reaksi standar pada 298,15 K Sedangkan harga ΔH o f untuk reaksi (1) pada suhu 298,15 K adalah -222 kj/mol propylene Pada suhu 500 o C (773,15 K) besarnya konstanta kesetimbangan dapat dihitung sebagai berikut : K - ΔH o é 1 1 ù ln = Ko ê - R ët Toú û ln K 222000 kj/kmol é 1 1 = 27 ê - 2,6499.10 ú ù 8,314 kj/kmol.kë773,15 K 298,15 K û K = 3368,1351 kj/kmol

132 Karena harga K= k1/k2 besar, berarti harga k2 jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan harga k1 sehingga k2 diabaikan terhadap k1 dan reaksi dianggap berjalan satu arah (irreversible). 2.3. Diagram Alir Proses 2.3.1 Diagram alir proses Diagram alir proses dapat dilihat pada gambar 2.3 2.3.2 Langkah Proses Proses pembuatan allyl chloride dengan menggunakan bahan baku propylene secara garis besar dibagi menjadi 3 tahap, yaitu : 1. Tahap penyiapan bahan baku Bahan baku dalam pembuatan allyl chloride ini terdiri dari propylene dan chlorine. Propylene disimpan dalam bentuk cair pada temperatur 30 o C dan tekanan 13 atm dalam tangki silinder horizontal dengan elliptical head T-01, komposisi propylene adalah 99,5% wt dengan impuritas propana 0,5% wt. Sedangkan chlorine disimpan dalam bentuk cair pada temperatur 30 o C dan tekanan 10 atm dalam tangki silinder horizontal dengan eliptical head T-02, komposisi chlorine 99,7% wt dengan impuritas asam klorida 0,3% wt. Cairan propylene dipompa dari tangki T-01 dengan pompa P-01 masuk ke dalam vaporizer V-01 untuk diuapkan dalam kondisi 13 atm dan suhu 303,2242 K, sehingga didapatkan uap jenuh propylene pada suhu 303,5207 K. Sebagai media pemanas digunakan steam. Kemudian uap jenuh propylene tersebut diturunkan tekanannya oleh expander E-01 hingga 10 atm dan suhu 293,7183 K dan dicampur dengan recycle pada mixer tee M-01. Cairan chlorine dipompa dari tangki T-02 dengan pompa P-02 masuk ke dalam vaporizer V-02 untuk diuapkan dalam kondisi 10 atm dan suhu 304,0854 K, sehingga didapatkan uap jenuh chlorine pada suhu 307,0213 K. Sebagai media pemanas digunakan steam. Kemudian uap jenuh chlorine dicampur dengan hasil mixer tee M-03 pada mixer tee M-04. Hasil campuran mixer tee M-04 dengan tekanan 10 atm dan suhu 306,267 K dipanaskan

133 dengan penukar panas HE-01 hingga suhu 616,6175 K dan dilanjutkan dengan HE-02 hingga suhu 773,15 K pada tekanan tetap, 10 atm. 2. Tahap pembentukan allyl chloride Bahan baku propylene dan chlorine yang telah dipanaskan kemudian diumpankan ke dalam reaktor R-01 yang berisi katalis padat ferri chloride FeCl 3. Di dalam reaktor terjadi proses klorinasi propylene menjadi allyl chloride, 2-chloropropene, dichloropropene, dan asam klorida. Reaktor yang digunakan adalah reaktor jenis Fixed Bed (multi tube) dengan kondisi isotermal non adiabatik. Reaksi yang berlangsung bersifat eksotermis sehingga diperlukan pendingin. Panas yang dihasilkan selama reaksi diserap oleh media pendingin Dowtherm A. Reaktor dioperasikan pada suhu 500 C dengan tekanan 10 atm Hasil reaksi keluar reaktor pada suhu 773,15 K masuk ekspander E-02 untuk menurunkan tekanan dari 10 atm menjadi 8 atm. Campuran keluar E-02 dengan suhu 757,2332 K dan tekanan 8 atm masuk ke dalam waste heat boiler WHB-01 untuk menurunkan suhu dan menghasilkan steam. 3. Tahap pemurnian a. Tahap Distilasi Hasil keluar reaktor yang telah didinginkan dalam WHB-01 diumpankan ke dalam kondenser parsial CP-01 sehingga didapatkan campuran dua fase pada suhu 323,15 K yang akan dipisahkan pada separator S-03. Hasil bawah S-03 yang berupa cairan dipompa dengan P-05 masuk ke menara distilasi MD-01. Hasil atas S-03 yang berupa gas akan bercampur dengan gas hasil atas MD-01. Umpan masuk MD-01 dalam kondisi cair jenuh pada suhu 323,15 K tekanan 8 atm. Hasil atas MD-01 yang suhunya 282,0129 K, tekanan 8 atm, masuk ke dalam kondenser parsial CD-01, diembunkan hingga suhunya berubah menjadi 275,3971 K tekanan 8 atm, dua fase, yang akan dipisahkan dalam separator S-04. Campuran gas keluar S-04 dicampur dengan hasil atas separator S-03 pada mixer tee M-05, diperoleh suhu campuran 319,0802 K. Sedangkan campuran cairannya dikembalikan sebagai refluks dengan perbandingan Lo/D ( rasio refluks) sebesar 2,1553. Pengambilan panas dalam

134 CD-01 menggunakan chilled water dari unit refrigerasi karena pendinginan dilakukan pada suhu di bawah suhu lingkungan. Chilled water sebanyak 185092,08 kg/jam masuk CD-01 pada suhu 275,15 K tekanan 2 atm dan keluar pada suhu 278,15 K. Arus atas ini sebagian besar berupa propylene dan HCl. Sedangkan hasil bawah menara distilasi MD-01 pada suhu 379,6893 K, tekanan 8 atm, masuk ke dalam reboiler parsial REB-01 untuk diuapkan. Uap keluar REB-01 pada suhu 415,1675 K tekanan 8 atm, sebagian dikembalikan ke MD-01 dan cairannya dipompa dengan pompa P-07 untuk mengalirkan campuran masuk ke dalam MD-02. Arus bawah ini mengandung allyl chloride dan hidrokarbon lain yang dihasilkan oleh reaksi samping. Penguapan yang dilakukan di REB-01 menggunakan steam yang keluar dari REB-02. Steam ini masuk REB-01 pada suhu 484,2069 K, tekanan 2 atm dan keluar REB-01 pada suhu 463,8172 K tekanan 2 atm. Steam yang digunakan sebanyak 130042,0319 kg/jam. Menara distilasi MD-02 memisahkan sebagian hidrokarbon yang masih terbawa pada produk. Umpan masuk MD-02 berupa cair jenuh pada suhu 379,6833 K tekanan 8 atm. Hasil atas MD-02 yang suhunya 341,8952 K tekanan 8 atm masuk ke dalam kondenser total CD-02 untuk diembunkan. Cairan keluar CD-02 suhu 296,5746 K tekanan 8 atm kemudian masuk akumulator ACC-01. Dari ACC-01 sebagian cairan dimasukkan kembali ke dalam MD-02 sebagai refluks dan sebagian lagi dialirkan menuju unit pengolahan limbah. Perbandingan Lo/D ( rasio refluks) ini sebesar 7,509. Kondensasi yang terjadi dalam CD-02 ini menggunakan chilled water dari unit refrigerasi. Chilled water masuk CD-02 sebanyak 10709,7153 kg/jam pada suhu 293,15 K, tekanan 2 atm, dan keluar CD-02 pada suhu 303,15 K. Hasil bawah menara distilasi MD-02 yang mengandung banyak allyl chloride, masuk ke reboiler parsial REB-02 pada suhu 313,3997 K dan tekanan 8 atm. REB-02 akan menguapkan sebagian campuran. Uap yang dihasilkan REB-02 dikembalikan ke dalam MD-02 sedangkan cairannya dipompa dengan pompa P-09 masuk menara distilasi MD-03 untuk pemurnian lebih lanjut. Penguapan dalam REB-02 menggunakan steam yang keluar dari REB-03 yaitu sebanyak

135 130042,0319 kg/jam. Steam masuk REB-02 pada suhu 489,3574 K, tekanan 2 atm, dan keluar REB-02 pada suhu 484,2069 K. Umpan masuk MD-03 dalam kondisi cair jenuh pada suhu 415,6122 K, tekanan 8 atm. MD-03 merupakan pemurnian akhir produk allyl chloride. Allyl chloride dihasilkan pada hasil atas yang keluar dari MD-03 pada suhu 412,6305 K, tekanan 8 atm. Hasil atas MD-03 masuk kondenser total CD-03, diembunkan, dan masuk ke dalam akumulator ACC-02 pada suhu 412,3082 K. ACC-02 beroperasi pada tekanan 8 atm. Cairan keluar ACC-02 sebagian dikembalikan ke dalam MD-03 sebagai refluks, dan sebagian dialirkan ke dalam tangki penyimpan produk TP-03. Perbandingan Lo/D (rasio refluks) ini sebesar 1,1637. Kondensasi pada CD-03 dilakukan dengan menggunakan air pendingin. Air pendingin sebanyak 1398570,33 kg/jam masuk ke dalam CD-03 pada suhu 303,15 K, tekanan 1 atm dan keluar CD-03 pada suhu 313,15 K. Hasil bawah MD-03 masuk reboiler parsial REB-03 pada suhu 457,0885 K, tekanan 8 atm. Dalam REB-03 terjadi penguapan sebagian. Gas yang dihasilkan dikembalikan ke dalam MD-03 sedangkan cairannya dialirkan menuju unit pengolahan limbah. Arus keluar REB-03 pada suhu 456,4421 K. Penguapan di REB-03 dilakukan dengan menggunakan steam sebanyak 130042,0319 kg/jam yang berasal dari HE-02. Steam masuk REB-03 pada suhu 898,15 K, tekanan 2 atm, dan keluar REB-03 pada suhu 489,3574 K. b. Tahap Absorbsi Absorbsi dilakukan di menara absorber A-01 yang beroperasi pada tekanan 8 atm dengan tujuan untuk menyerap HCl menggunakan air. Campuran gas keluar mixer tee M-05 pada suhu 319,0802 K masuk A-01, sedangkan air masuk A-01 pada suhu 303,15 K. Diasumsi hanya HCl yang larut dalam air, sehingga diperoleh larutan HCl 31,5 % pada suhu 309,0743 K. HCl yang tidak terlarut bersama dengan komponen lainnya kemudian dialirkan masuk kompresor C-01 pada suhu 306,5394 K, tekanan 8 atm. C-01 berfungsi menaikkan tekanan campuran gas menjadi 10 atm.

136 Dari C-01 campuran gas di-recycle dan dicampur dengan bahan baku propylene pada mixer tee M-01. 2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas 2.4.1. Neraca massa total Tabel 2.2 Neraca massa total Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam) HCl 4,4530 765,4377 Propylene 857,4335 60,0863 Propana 4,3087 4,3087 Chlorine 1479,8722 0 2-Chloropropene 0 37,3737 Allyl chloride 0 1265,4364 Dichloropropene 0 213,4246 Air 1664,5231 1664,5231 Total 4010,5905 4010,5905 2.4.2. Neraca massa alat 1. Reaktor (R-01) Tabel 2.3. Neraca massa reaktor Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam) HCl 44,7392 805,7238 Propylene 1756,5616 959,2144 Propana 29,6437 29,6437 Chlorine 1479,8721 0 2-Chloropropene 20,0230 57,3967 Allyl chloride 262,9581 1528,3945

137 Dichloropropene 11,3255 224,7500 Air 0 0 Total 3605,1231 3605,1231 3. Menara Distilasi-01 (MD-01) Tabel 2.4. Neraca massa MD-01 Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam) Bottom Destilat HCl 42,2131 0 42,2131 Propylene 171,3963 60,0863 111,3100 Propana 6,1494 4,3087 1,8407 Chlorine 0 0 0 2-Chloropropene 37,3737 37,3737 0 Allyl chloride 1265,4364 1265,4364 0 Dichloropropene 213,4245 213,4245 0 Air 0 0 0 Total 1735,9935 1580,6297 155,3638 1735,9935 4. Menara Distilasi-02 (MD-02) Tabel 2.5. Neraca massa MD-02 Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam) Bottom Destilat HCl 0 0 0 Propylene 60,0863 0 60,0863 Propana 4,3087 0 4,3087 Chlorine 0 0 0 2-Chloropropene 37,3737 3,7374 33,6364 Allyl chloride 1265,4364 1252,7821 12,6544 Dichloropropene 213,4245 213,4245 0 Air 0 0 0 Total 1580,6297 1469,9440 110,6857

138 1580,6297 5. Menara Distilasi-03 (MD-03) Tabel 2.6. Neraca massa MD-03 Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam) Bottom Destilat HCl 0 0 0 Propylene 0 0 0 Propana 0 0 0 Chlorine 0 0 0 2-Chloropropene 3,7374 0 3,7374 Allyl chloride 1252,7821 2,7821 1250,0000 Dichloropropene 213,4245 204,5356 8,8889 Air 0 0 0 Total 1469,9440 207,3177 1262,6263 1469,9440 6. Absorber (A-01) Tabel 2.7. Neraca massa A-01 Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam) Liquid Gas HCl 805,7238 765,4376 40,2862 Propylene 899,1281 0 899,1281 Propana 25,3349 0 25,3349 Chlorine 0 0 0 2-Chloropropene 20,0230 0 20,0230 Allyl chloride 262,9581 0 262,9581 Dichloropropene 11,3255 0 11,3255 Air 1664,5231 1664,5231 0 Total 3689,0165 2429,9608 1259,0557 3689,0165 2.4.4. Neraca Panas

139 1. Reaktor ( R ) Tabel 2.8. Neraca panas Reaktor Komponen Keterangan Input (Kj/jam) Output (Kj/jam) Qin Panas yang dibawa umpan 2,5373E+06 Qout Panas yang dibawa produk 2,5985E+06 QR Panas reaksi 2,3381E+06 QP Panas yang diserap pendingin 2,2769E+06 Total 4,8754E+06 4,8754E+06 2. Menara Distilasi-01 (MD-01) Tabel 2.9. Neraca panas MD-01 Komponen Keterangan Input (Kj/jam) Output (Kj/jam) Fhf panas yang dibawa umpan 71140,3006 DHd panas yang dibawa distilat -22908,4807 BHb panas yang dibawa bottom 206087,8459 Qc panas condenser 2332160,2100 Qr panas reboiler -2220121,1455 Total 183179,3652 183179,3652 3. Menara Distilasi-02 (MD-02) Tabel 2.10. Neraca panas MD-02 Komponen Keterangan Input (Kj/jam) Output (Kj/jam) Fhf panas yang dibawa umpan 206087,995 DHd panas yang dibawa distilat -308,080285 BHb panas yang dibawa bottom 282303,204 Qc panas condenser 449808,0441

140 Qr panas reboiler -373900,915 Total 281995,1242 281995,1242 4. Menara Distilasi-03 (MD-03) Tabel 2.11. Neraca panas MD-03 Komponen Keterangan Input (Kj/jam) Output (Kj/jam) Fhf panas yang dibawa umpan 272851,0862 DHd panas yang dibawa distilat 1121563,3036 BHb panas yang dibawa bottom 21031,1085 Qc panas condenser 58739954,0232 Qr panas reboiler -57870210,6972 Total 1142594,4121 1142594,4121 5. Absorber (A-01) Tabel 2.12. Neraca panas A-01 Komponen Keterangan Input (Kj/jam) Output (Kj/jam) Hl Panas dibawa cairan 377,4864 876,4889 Hg Panas dibawa gas 1053,4933 554,4909 Total 1430,9797 1430,9797 2.5. Lay Out Pabrik dan Peralatan 2.5.1. Lay Out Pabrik Lay out pabrik adalah pengaturan dan penyusunan alat proses dan fasilitas pabrik lainnya, sedemikian rupa sehingga pabrik dapat beroperasi secara aman, efektif dan efisien. Tata letak pabrik perlu disusun dengan baik dengan tujuan : a. Mempermudah akses keluar masuk pabrik, baik untuk manusia maupun barang. b. Mempermudah pemasangan, pemeliharaan dan perbaikan peralatan. c. Membuat proses pengolahan dari bahan baku hingga menjadi produk berlangsung secara efisien. d. Mengantisipasi dampak yang mungkin timbul apabila terjadi musibah, seperti ledakan, kebakaran, dsb. e. Mengoptimalkan keuntungan.

141 Untuk mencapai tujuan tersebut di atas, maka hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam penentuan tata letak pabrik yang baik, antara lain : a. Pabrik allyl chloride akan didirikan di atas tanah yang masih kosong, sehingga tata letak pabrik tidak dipengaruhi adanya bangunan lain. b. Perlu disediakan area untuk kemungkinan perluasan. c. Area utilitas sebaiknya ditempatkan jauh dari area proses, untuk menjaga agar tidak terjadi kontak antara bahan bakar dengan sumber panas. d. Fasilitas karyawan seperti masjid, kantin, ditempatkan di lokasi yang mudah terjangkau dan tidak mengganggu proses. e. Fasilitas bengkel sebaiknya di lokasi yang strategis 2.5.2. Tata Letak Peralatan Dalam menyusun tata letak peralatan yang harus diperhatikan adalah : a. Peralatan yang sejenis ditempatkan secara berkelompok untuk memudahkan pemeliharaan. b. Alat kontrol diletakkan pada lokasi yang mudah diamati oleh operator. c. Susunan alat dan pemipaan diusahakan tidak mengganggu operator. d. Sistem pemipaan sebaiknya diberi warna sedemikian rupa sehingga mempermudah operator untuk mengidentifikasi apabila terjadi masalah. e. Tata letak peralatan harus menyediakan minimal dua arah bagi karyawan untuk menyelamatkan diri apabila terjadi ledakan atau kebakaran. f. Peralatan yang sekiranya rawan terhadap kebakaran seperti tangki penyimpan, dilengkapi tanggul untuk mengisolir lokasi apabila terjadi kebakaran. g. Sirkulasi udara yang baik dan cahaya yang cukup merupakan faktor penting yang mempengaruhi semangat dan hasil kerja karyawan

142 11 11 1 12 10 9 13 14 5 4 6 8 7 15 3 2 16 1 1 Gambar 2-4. Layout Pabrik Keterangan : 1. Pos keamanan 7. Klinik 13. Safety 2. Taman 8. Laboratorium 14. Gudang 3. Musholla 9. Utilitas 15. Bengkel 4. Kantin 10. Proses 16. Parkir 5. Ruang kontrol 11. Area perluasan

143 6. Kantor 12. Pembangkit listrik T-01 T-01 V-01 S-01 ABS CD-03 ACC-02 T-01 T-01 V-02 S-02 MD-03 RB-03 T-03 HE-01 HE-02 R-01 CD-02 ACC-1 MD-02 RB-02 T-02 T-02 WHB S-04 CD-1 T-04 T-02 T-02 CP-01 S-03 MD-01 RB-01 Gambar 2-5. Layout Peralatan Proses Keterangan : T-01 : Tangki propylene S : Separator T-02 : Tangki propana REB : Reboiler T-03 : Tangki allyl chloride ACC : Accumulator T-04 : Tangki asam klorida CD : Condenser V : Vaporizer WHB : Waste Heat Boiler R : Reaktor HE : Heat Exchanger CP : Kondenser Parsial MD : Menara Destilasi BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES 3.1 TANGKI PENYIMPAN PROPYLENE

144 Kode : T-01 Fungsi : Menyimpan bahan baku propylene untuk kebutuhan selama 30 hari. Tipe : Silinder horisontal dengan head tipe elliptical dished head Jumlah : 4 buah Volume : 25862,5605 ft 3 Kondisi penyimpanan : T = 30 C P = 13 atm Bahan konstruksi Diameter Panjang Tebal silinder Tebal head Tinggi head : Low alloy steel SA-353 : 25 ft : 50 ft : 2,75 in : 2,75 in : 82,25 in 3.2 TANGKI PENYIMPAN CHLORINE Kode : T-02 Fungsi : Menyimpan bahan baku chlorine untuk kebutuhan selama 1 bulan.

145 Tipe : Silinder horisontal dengan head tipe elliptical dished head Jumlah : 4 buah Volume : 17575,8420 ft 3 Kondisi penyimpanan : T = 30 C P = 10 atm Bahan konstruksi Diameter Panjang : Low alloy steel SA-353 : 22 ft : 55,7917 ft Tebal silinder : 1,25 Tebal head Tinggi head : 1,25 in : 70,75 in 3.3 TANGKI PENYIMPAN ALLYL CHLORIDE Kode : T-03 Fungsi Tipe : Menyimpan produk allyl chloride. : Silinder tegak (vertical cylinder) dengan dasar datar (flat bottom) dan bagian atas conical. Jumlah : 1 buah Volume : 97970,5241 ft 3 Kondisi penyimpanan : T = 30 C P = 1 atm Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C

146 Diameter Tinggi : 60 ft : 36 ft Tebal shell Course 1 : 1 in Course 2 : 0,9375 in Course 3 : 0,9375 in Course 4 : 0,8750 in Course 5 : 0,8750 in Course 6 : 0,8125 in Tebal head Tinggi head : 0,8125 in : 10,9191 ft 3.4 TANGKI PENYIMPAN PRODUK SAMPING (HCl) Kode : T-04 Fungsi Tipe : Menyimpan produk samping (HCl). : Silinder tegak (vertical cylinder) dengan dasar datar (flat bottom) dan bagian atas conical. Jumlah : 1 buah Volume : 164974,6733 ft 3 Kondisi penyimpanan : T = 30 C P = 1 atm Bahan konstruksi Diameter : Carbon steel SA-202 grade B : 60 ft

147 Tinggi : 60 ft Tebal shell Course 1 : 0,6875 in Course 2 : 0,6250 in Course 3 : 0,6250 in Course 4 : 0,6250 in Course 5 : 0,5625 in Course 6 : 0,5625 in Course 7 : 0,5625 in Course 8 : 0,5000 in Course 9 : 0,5000 in Course 10 : 0,5000 in Tebal head Tinggi head : 0,5000 in : 10,9191 ft 3.5 VAPORIZER Kode : V-01 Fungsi : Menguapkan propylene sebelum masuk reaktor (R-01) Jenis : Shell and tube Tipe HE : 1-1 Jumlah Beban panas : 1 ( satu ) buah : 1314673,76 kj/jam

148 Luas transfer panas : 95,7944 ft 2 Dimensi shell Diameter dalam : 10 in Jarak baffle : 7,5 in tubes Diameter luar : 0,75 in Diameter dalam : 0,584 in shell : 1 in triangle pitch Panjang : 8 ft Jumlah pipa : 61 buah Pemanas Kebutuhan pemanas Bahan : steam : 125,9867 kg/jam : Carbon steel 3.6 VAPORIZER Kode : V-02 Fungsi : Menguapkan chlorine sebelum masuk reaktor (R-01) Jenis : Shell and tube Tipe HE : 1-1 Jumlah Beban panas : 1 ( satu ) buah : 696863,0769 kj/jam

149 Luas transfer panas : 30,312 ft 2 Dimensi shell Diameter dalam : 8 in Jarak baffle : 6 in tubes Diameter luar : 0,75 in Diameter dalam : 0,482 in shell : 1 in triangle pitch Panjang : 8 ft Jumlah pipa : 30 buah Pemanas Keb. Pemanas Bahan : steam : 130042,0319 kg/jam : Carbon steel 3.7 SEPARATOR 1 Kode : S-01 Fungsi : Memisahkan fase cair dan gas yang dihasilkan dari V-01 Jumlah : 1 buah 1. Kondisi operasi Suhu Tekanan = 30,3707 o C = 13 atm 2. Laju alir umpan = 1077,1778 kg/jam

150 3. Spesifikasi Drum/shell - Volume = 6,1142 ft 3 = 0,1731 m 3 - Diameter = 2 ft = 0,6096 m - Tinggi = 2 ft = 0,6096 m - Tebal shell = 0,1875 in = 0,0048 m - Material = Carbon steel SA 285 grade C Head - Tipe = Torrisperical dished head - Tebal = 0,1875 in = 0,0048 m - Tinggi = 6,0764 in = 0,1543 m - Material = Carbon steel SA 285 grade C 3.8 SEPARATOR 2 Kode : S-02 Fungsi : Memisahkan fase cair dan gas yang dihasilkan dari V-02 Jumlah : 1 buah 1. Kondisi operasi Suhu Tekanan = 33,8713 o C = 10 atm 2. Laju alir umpan = 1855,4064 kg/jam 3. Spesifikasi Drum/shell

151 - Volume = 11,1137 ft 3 = 0,3147 m 3 - Diameter = 2,5 ft = 0,7620 m - Tinggi = 2,5 ft = 0,7620 m - Tebal shell = 0,1875 in = 0,0048 m - Material = Carbon steel SA 285 grade C Head - Tipe = Torrisperical dished head - Tebal = 0,1875 in = 0,0048 m - Tinggi = 7,1006 in = 0,1804 m - Material = Carbon steel SA 285 grade C 3.9 SEPARATOR 3 Kode : S-03 Fungsi Jumlah : Memisahkan fase cair dan gas yang dihasilkan dari CP-01 : 1 buah 1. Kondisi operasi Suhu Tekanan = 50 o C = 8 atm 2. Laju alir umpan = 3605,1231 kg/jam 3. Spesifikasi Drum/shell - Volume = 1,3984 ft 3 = 0,0396 m 3

152 - Diameter = 1,5838 ft = 0,4828 m - Tinggi = 1,5291 ft = 0,4661 m - Tebal shell = 0,25 in - Material = Carbon steel SA 285 grade C Head - Tipe = Torrisperical dished head - Tebal = 0,1875 in = 0,0048 m - Tinggi = 4,9141 in = 0,1248 m - Material = Carbon steel SA 285 grade C 3.10 SEPARATOR 4 Kode : S-04 Fungsi : Memisahkan fase cair dan gas yang dihasilkan oleh kondenser parsial CD-01 Jumlah : 1 buah 1. Kondisi operasi Suhu Tekanan = 2,2471 o C = 8 atm 2. Laju alir umpan = 500,1704 kg/jam 3. Spesifikasi Drum/shell - Volume = 8,9180 ft 3 = 0,2525 m 3 - Diameter = 1,6924 ft = 0,5158 m

153 - Panjang = 3,9662 ft = 1,2089 m - Tebal shell = 0,1875 in = 0,0048 m - Material = Carbon steel SA 285 grade C Head - Tipe = Torrisperical dished head - Tebal = 0,1875 in = 0,0048 m - Lebar = 5,3877 in = 0,1368 m - Material = Carbon steel SA 285 grade C 3.11 KOMPRESOR Kode : C-01 Fungsi : Menaikkan tekanan gas sebanyak 1259,056 kg/jam dari 8 atm menjadi 10 atm. Tekanan masuk : 8 atm Tekanan keluar : 10 atm Tipe Volume inlet : Single stage compressor : 656,7955 m 3 /jam Suhu masuk Suhu keluar Daya : 33,3894 o C : 42,0397 o C : 7 HP

154 3.12 REAKTOR Kode : R-01 Fungsi : Sebagai tempat berlangsungnya reaksi chlorinasi propylene menjadi allyl chloride dengan bantuan katalis FeCl 3 Tipe Desain Jumlah : Fixed bed multitube Reaktor : 1-1 shell and tube : 1 buah Kondisi operasi Suhu : 500 o C Tekanan : 10 atm Waktu tinggal : 1,2824 detik Non adiabatis dan isotermal Spesifikasi : a. Katalisator Bahan : FeCl 3 Bentuk Umur Diameter : Pellet : 3-5 tahun : 0,003 mm b. Tube Porositas : 0,5 Densitas : 2000 kg/m 3 (www.che.cemr.wvu.edu) Panjang tube : 6,33 m

155 IDT ODT at : 0,023368 m : 0,03175 m : 4,2903.10-4 m Jumlah : 1137 Susunan : triangular, dengan pitch 1,5625 in c. Shell Jumlah pass : 1 Material : high alloy steel SA 167 grade 5 IDT Tebal shell Baffle space : 1,524 m : 0,5 in : 0,381 m Jumlah : 1 Jumlah pass : 1 Material : High alloy steel SA 167 grade 5 d. Pendingin Bahan Suhu masuk Suhu keluar : Dowtherm A TM : 623,15 K : 673,15 K e. Head Bentuk Tinggi Tebal : Torisperical dished head : 0,34735 m : 1 in

156 f. Reaktor Volume : 0,29971 m 3 Tinggi : 7,0247 m Volume : 12,14042 m 3 3.13 POMPA 1 Kode : P-01 Fungsi : Mengalirkan bahan baku propylene ke vaporizer (V-01) Tipe Jumlah Bahan konstruksi Kapasitas Daya pompa : Centrifugal pump : 1 buah : Carbon steel SA 285 grade C : 18,2881 gpm : 0,25 HP Pipa yang digunakan D nominal size : 1,5 in No. Schedule : 40 ID : 1,61 in OD : 1,9 in 3.14 POMPA 2 Kode : P-02 Fungsi : Mengalirkan bahan baku chlorine ke vaporizer (V- 02)

157 Tipe Jumlah Bahan konstruksi Kapasitas Daya pompa : Centrifugal pump : 1 buah : Stainless steel SA 285 grade C : 12,5198 gpm : 0,25 HP Pipa yang digunakan D nominal size : 1,5 in No. Schedule : 40 ID : 1,61 in OD : 1,9 in 3.15 POMPA 3 Kode : P-03 Fungsi : Mengalirkan recycle vaporizer (V-01) ke mixer tee (M-01) Tipe Jumlah Bahan konstruksi Kapasitas Daya pompa : Centrifugal pump : 1 buah : Stainless steel SA 283 grade C : 4,5720 gpm : 0,25 HP Pipa yang digunakan D nominal size : 0,75 in No. Schedule : 40

158 ID : 0,824 in OD : 1,05 in 3.16 POMPA 4 Kode : P-04 Fungsi : Mengalirkan recycle vaporizer (V-02) ke mixer tee (M-02) Tipe Jumlah Bahan konstruksi Kapasitas Daya pompa : Centrifugal pump : 1 buah : Carbon steel SA 285 grade C : 3,1299 gpm : 0,25 HP Pipa yang digunakan D nominal size : 0,75 in No. Schedule : 40 ID : 0,824 in OD : 1,05 in 3.17 POMPA 5 Kode : P-05 Fungsi : Mengalirkan hasil bawah S-03-01 dipompakan ke MD-01

159 Tipe Jumlah Bahan konstruksi Kapasitas Daya pompa : Centrifugal pump : 1 buah : Carbon steel SA 285 grade C : 24,3798 gpm : 0,25 HP Pipa yang digunakan D nominal size : 2 in No. Schedule : 40 ID : 2,067 in OD : 2,375 in 3.18 POMPA 6 Kode : P-06 Fungsi : Mengalirkan hasil atas MD-01 dari separator S-3 dimasukkan ke refluks Tipe Jumlah Bahan konstruksi Kapasitas Daya pompa : Centrifugal pump : 1 buah : Carbon steel SA 285 grade C : 7,7154 gpm : 0,25 HP Pipa yang digunakan D nominal size : 1 in No. Schedule : 40

160 ID : 1,049 in OD : 1,315 in 3.19 POMPA 7 Kode : P-07 Fungsi : Mengalirkan hasil bawah MD-01 dari reboiler diumpankan ke MD-02 Tipe Jumlah Bahan konstruksi Kapasitas Daya pompa : Centrifugal pump : 1 buah : Carbon steel SA 285 grade C : 22,6987 gpm : 0,25 HP Pipa yang digunakan D nominal size : 5 in No. Schedule : 40 ID : 5,047 in OD : 5,563 in 3.20 POMPA 8 Kode : P-08

161 Fungsi : Mengalirkan hasil atas MD-02 dari separator diumpankan ke refluks dan unit pengolahan limbah Tipe Jumlah Bahan konstruksi Kapasitas Daya pompa : Centrifugal pump : 2 buah : Carbon steel SA 283 grade C : 2,0614 gpm : 0,25 HP Pipa yang digunakan D nominal size : 1,25 in No. Schedule : 40 ID : 1,38 in OD : 1,66 in 3.21 POMPA 9 Kode : P-09 Fungsi : Mengalirkan hasil bawah MD-02 dari reboiler diumpankan ke MD-03 Tipe Jumlah Bahan konstruksi Kapasitas Daya pompa : Centrifugal pump : 1 buah : Carbon steel SA 285 grade C : 21,3150 gpm : 0,25 HP

162 Pipa yang digunakan D nominal size : 1,5 in No. Schedule : 40 ID : 1,61 in OD : 1,9in 3.22 POMPA 10 Kode : P-10 Fungsi : Mengalirkan hasil atas MD-03 dari separator diumpankan ke refluks dan T-03 Tipe Jumlah Bahan konstruksi Kapasitas Daya pompa : Centrifugal pump : 1 buah : Carbon steel SA 285 grade C : 91,0068 gpm : 0,25 HP Pipa yang digunakan D nominal size : 3 in No. Schedule : 40 ID : 3,068 in OD : 3,5 in 3.23 KONDENSER PARSIAL Kode : CP-01

163 Fungsi Tipe : Mengembunkan sebagian hasil dari WHB-01 : Shell and tube 1 1 heat exchanger Bahan konstruksi Tube : Cast Steel Shell : Carbon steel SA 283 grade C Spesifikasi Tube OD tube : 0,75 in ID tube : 0,56 in BWG : 13 Susunan : Triangular pitch, Pt = 1 Jumlah tube : 30 Passes : 1 Flow area : 0,0667 ft 2 Panjang tube : 13,7 ft Surface per 1 ft : 0,1963 ft 2 Spesifikasi Shell ID shell : 8 in Passes : 2 3.24 HEATER 1 Kode : HE-01

164 Fungsi : Memanaskan campuran bahan baku sebanyak 3605,1231 kg/jam dari suhu 33,117 ºC sampai 343,4675 ºC Tipe Jumlah : Shell and tube heat exchanger : 1 buah Bahan konstruksi Tube : Cast Steel Shell : Carbon steel SA 283 grade C Spesifikasi Tube OD tube : 0,75 in ID tube : 0,51 in BWG : 11 Susunan : Triangular pitch, Pt = 1 Jumlah tube : 92 Passes : 1 Flow area : 0,1875 ft 2 Panjang tube : 8 ft Surface per 1 ft : 0,1335 ft 2 Spesifikasi Shell ID shell : 12 in Passes : 1 3.25 HEATER 2 Kode : HE-02