BAB II DESKRIPSI PROSES. Rumus Molekul : C 3 H 4 O 2

dokumen-dokumen yang mirip
BAB II DESKRIPSI PROSES. Rumus Molekul

Prarancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan Etanol Kapasitas ton/tahun BAB II DESKRIPSI PROSES. Rumus molekul : C2H5OH

BAB II DISKRIPSI PROSES

BAB II DISKRIPSI PROSES. 2.1 Spesifikasi Bahan Baku, Bahan Pendukung dan Produk. Isobutanol 0,1% mol

BAB II DESKRIPSI PROSES

BAB II DESKRIPSI PROSES

BAB II DESKRIPSI PROSES

Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas Ton/ Tahun BAB II DESKRIPSI PROSES

Prarancangan Pabrik Metil Salisilat dari Metanol dan Asam Salisilat Kapasitas Ton/Tahun BAB II DESKRIPSI PROSES. : jernih, tidak berwarna

BAB II DESKRIPSI PROSES. Titik didih (1 atm) : 64,6 o C Spesifik gravity : 0,792 Kemurnian : 99,85% Titik didih (1 atm) : -24,9 o C Kemurnian : 99,5 %

BAB II DESKRIPSI PROSES

PRARANCANGAN PABRIK ACRYLAMIDE DARI ACRYLONITRILE MELALUI PROSES HIDROLISIS KAPASITAS TON/TAHUN BAB II DESKRIPSI PROSES

BAB II DESKRIPSI PROSES

Prarancangan Pabrik Sikloheksana dengan Proses Hidrogenasi Benzena Kapasitas Ton/Tahun BAB II DESKRIPSI PROSES

BAB II DISKRIPSI PROSES

BAB II DISKRIPSI PROSES

Prarancangan Pabrik n-butiraldehid dengan Proses Hidroformilasi Propilen Kapasitas Ton/Tahun BAB II DESKRIPSI PROSES

TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK N-BUTIL AKRILAT DARI ASAM AKRILAT DAN N-BUTANOL MENGGUNAKAN DISTILASI REAKTIF KAPASITAS 60.

BAB II DESKRIPSI PROSES. Kemurnian : minimal 99% : maksimal 1% propana (CME Group) Density : 600 kg/m 3. : 23,2 % berat dari udara.

BAB III PERANCANGAN PROSES. bahan baku Metanol dan Asam Laktat dapat dilakukan melalui tahap-tahap sebagai

BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES. Alat-alat di pabrik ini meliputi reactive distillation, menara distilasi,

BAB II URAIAN PROSES. Benzil alkohol dikenal pula sebagai alpha hidroxytoluen, phenyl methanol,

BAB II DISKRIPSI PROSES

BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES. Alat-alat di pabrik ini meliputi reactive distillation, menara distilasi,

DESKRIPSI PROSES. pereaksian sesuai dengan permintaan pasar sehingga layak dijual.

BAB III SPESIFIKASI ALAT

BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES

Prarancangan Pabrik Polistirena dengan Proses Polimerisasi Suspensi Kapasitas Ton/Tahun BAB II DESKRIPSI PROSES. Bentuk : cair.

BAB II URAIAN PROSES. Benzil alkohol dikenal pula sebagai alpha hidroxytoluen, phenyl methanol,

BAB II PEMILIHAN DAN DESKRIPSI PROSES. Paraldehida merupakan senyawa polimer siklik asetaldehida yang

II. DESKRIPSI PROSES

II. DESKRIPSI PROSES. Proses produksi Metil Akrilat dapat dibuat melalui beberapa cara, antara

EXECUTIVE SUMMARY TUGAS PERANCANGAN PABRIK KIMIA

TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK ISOPROPIL ASETAT DARI ASAM ASETAT DAN ISOPROPANOL KAPASITAS TON/TAHUN

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Prarancangan Pabrik Metil Salisilat dari Asam Salisilat dan Metanol dengan Kapasitas Ton/Tahun BAB I PENGANTAR

DAFTAR ISI. Halaman Judul... i. Lembar Pengesahan... ii. Kata Pengantar... iv. Daftar Isi... v. Daftar Tabel... ix. Daftar Gambar...

II. DESKRIPSI PROSES. Tahap-tahap reaksi formaldehid Du-Pont untuk memproduksi MEG sebagai

BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK. - p-xylene : max 0,50 % wt. - m-xylene : max 0,30 % wt. - o-xylene : max 0,20 % wt

BAB I PENDAHULUAN. Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat dari Asam Akrilat dan N-Butanol Menggunakan Distilasi Reaktif Kapasitas 60.

II. DESKRIPSI PROSES. (2007), metode pembuatan VCM dengan mereaksikan acetylene dengan. memproduksi vinyl chloride monomer (VCM). Metode ini dilakukan

PRARANCANGAN PABRIK PROPILEN OKSIDA DARI PROPILEN DAN TERT-BUTIL HIDROPEROKSIDA KAPASITAS TON/TAHUN

BAB III PERANCANGAN PROSES

BAB III PERANCANGAN PROSES

PRARANCANGAN PABRIK BUTENA-1 DENGAN PROSES DEHIDROGENASI N-BUTANA KAPASITAS TON/TAHUN

BAB I PENDAHULUAN. 1 Prarancangan Pabrik Dietil Eter dari Etanol dengan Proses Dehidrasi Kapasitas Ton/Tahun Pendahuluan

BAB II. DESKRIPSI PROSES

PRARANCANGAN PABRIK N-BUTIL OLEAT DARI ASAM OLEAT DAN N-BUTANOL KAPASITAS TON / TAHUN

LAMPIRAN A HASIL PERHITUNGAN NERACA MASSA

TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK VINYL ACETATE DARI ACETYLENE DAN ACETIC ACID KAPASITAS TON/TAHUN

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1.2. Tujuan Percobaan 1.3. Manfaat Percobaan

PRARANCANGAN PABRIK ACRYLONITRILE DENGAN PROSES DEHIDRASI ETHYLENE CYANOHYDRINE KAPASITAS TON/TAHUN

BAB I PENDAHULUAN. adalah produksi asam akrilat berikut esternya. Etil akrilat, jenis ester

atm dengan menggunakan steam dengan suhu K sebagai pemanas.

BAB III PERANCANGAN PROSES

Jurnal Tugas Akhir Teknik Kimia

Pendahuluan BAB I PENDAHULUAN

PRARANCANGAN PABRIK ETIL AKRILAT DENGAN PROSES ESTERIFIKASI KAPASITAS TON PER TAHUN

BAB II PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES

PRARANCANGAN PABRIK DIBUTIL FTALAT DARI FTALAT ANHIDRIDA DAN N-BUTANOL KAPASITAS TON/TAHUN

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

PRARANCANGAN PABRIK ANILINE

PRARANCANGAN PABRIK N-BUTIL METAKRILAT DARI ASAM METAKRILAT DAN BUTANOL DENGAN PROSES ESTERIFIKASI KAPASITAS TON/TAHUN

II. DESKRIPSI PROSES

PRARANCANGAN PABRIK ETIL ASETAT DARI ASAM ASETAT DAN ETANOL DENGAN KATALIS ASAM SULFAT KAPASITAS TON PER TAHUN

VII. TATA LETAK PABRIK

BAB II DESKRIPSI PROSES. adalah sistem reaksi serta sistem pemisahan dan pemurnian.

PRARANCANGAN PABRIK METIL SALISILAT DARI METANOL DAN ASAM SALISILAT KAPASITAS TON/TAHUN

SKRIPSI PRA RANCANGAN PABRIK KIMIA

BAB II DESKRIPSI PROSES

PRARANCANGAN PABRIK ETIL KLORIDA DARI ETANOL DAN HIDROGEN KLORIDA KAPASITAS TON/TAHUN

1 Prarancangan Pabrik n-butil Metakrilat dari Asam Metakrilat dan Butanol dengan Proses Esterifikasi Kapasitas ton/tahun Pendahuluan

VII. LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK

BAB II DISKRIPSI PROSES. : Kuning kecoklatan

PRARANCANGAN PABRIK NITROGLISERIN DARI ASAM NITRAT DAN GLISERIN KAPASITAS TON PER TAHUN

PRARANCANGAN PABRIK BUTADIENASULFON DARI 1,3 BUTADIENA DAN SULFUR DIOKSIDA KAPASITAS TON PER TAHUN

TUGAS PRA PERANCANGAN PABRIK BIODIESEL DARI DISTILAT ASAM LEMAK MINYAK SAWIT (DALMS) DENGAN PROSES ESTERIFIKASI KAPASITAS 100.

PRARANCANGAN PABRIK BIODIESEL DARI MINYAK JARAK PAGAR DAN METANOL KAPASITAS TON/TAHUN

PRARANCANGAN PABRIK NATRIUM DIFOSFAT HEPTAHIDRAT DARI NATRIUM KLORIDA DAN ASAM FOSFAT KAPASITAS TON / TAHUN

TATA LETAK PABRIK. terhadap kelangsungan proses pabrik yang meliputi keberhasilan dan

PRARANCANGAN PABRIK ASAM SULFAT DENGAN PROSES KONTAK ABSORPSI GANDA KAPASITAS TON/TAHUN

PRARANCANGAN PABRIK ETIL ASETAT DARI ASAM ASETAT DAN ETANOL DENGAN PROSES KONTINYU KAPASITAS TON PER TAHUN

PRARANCANGAN PABRIK ETIL ASETAT DARI ASAM ASETAT DAN ETANOL DENGAN PROSES KONTINYU KAPASITAS TON PER TAHUN

proses oksidasi Butana fase gas, dibagi dalam tigatahap, yaitu :

BAB II. DISKRIPSI PROSES. bahan baku yang bervariasi. Berdasarkan bahan baku ada 2 proses komersial

II. PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES

PRARANCANGAN PABRIK DIBUTYL PHTHALATE DARI PHTHALIC ANHYDRIDE DAN BUTANOL PROSES ESTERIFIKASI KAPASITAS TON/TAHUN

V. SPESIFIKASI ALAT. Pada lampiran C telah dilakukan perhitungan spesifikasi alat-alat proses pembuatan

PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES. teknologi proses. Secara garis besar, sistem proses utama dari sebuah pabrik kimia

KAPASITAS TON PER TAHUN

BAB I PENDAHULUAN. desinfektan, insektisida, fungisida, solven untuk selulosa, ester, resin karet,

PRARANCANGAN PABRIK VINYL CHLORIDE MONOMER DENGAN PROSES PIROLISIS ETHYLENE DICHLORIDE KAPASITAS TON/TAHUN

PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES

TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK NITROBENZENA DARI BENZENA DAN ASAM NITRAT DENGAN PROSES BIAZZI KAPASITAS TON PER TAHUN

4.19 Neraca Energi CO Neraca Energi RE Neraca Energi RE Neraca Energi DC

BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK METIL AKRILAT DARI METANOL DAN ASAM AKRILAT DENGAN PROSES ESTERIFIKASI KAPASITAS TON/TAHUN

LAPORAN TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK N-BUTIL AKRILAT DARI ASAM AKRILAT DAN N-BUTANOL PROSES ESTERIFIKASI KAPASITAS 40.

PRARANCANGAN PABRIK TRIMETHYLETHYLENE DARI METHYLBUTENE

Transkripsi:

BAB II DESKRIPSI PROSES II.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk II.1.1. Spesifikasi Bahan Baku A. Asam Akrilat (PT. Nippon Shokubai) : Nama IUPAC : prop-2-enoic acid Rumus Molekul : C 3 H 4 O 2 Berat Molekul : 72,06 g/mol Titik Leleh : 13,34 C pada 1 atm Titik Didih : 140,51 C pada 1 atm Densitas : 1,047 1,051(g/ml, 20 C) Kelarutan : Larut sempurna dalam air dan pelarut organik (alkohol, kloroform, benzene) Kelarutan dalam air (1x10 6 ppm, 25 C) Kemurnian (% berat) : 99,7% (0,3% air) Wujud : Cair B. Normal Butanol (PT. Petro OXO Nusantara) : Nama IUPAC : n-butil Alkohol Rumus Molekul : C 4 H 10 O Berat Molekul : 74,12 g/mol Titik Leleh : -87,49 C pada 1 atm Titik Didih : 117,30 C pada 1 atm Densitas : 0,811 g/ml Kelarutan : 6 x 10 4 ppm (pada 25 C) Kemurnian (% berat) : 95,5% (4,5% air) Wujud : Cair 13

14 II.1.2. Spesifikasi Produk A. Normal Butil Akrilat (I-Lung, 2005) : Nama IUPAC : butyl prop-2-enoate Rumus Molekul : C 7 H 12 O 2 Berat Molekul : 128,1689 g/mol Titik Leleh : -64,6 C pada 1 atm Titik Didih : 147,4 C pada 1 atm Densitas : 0,8898 g/ml (pada 20 C) Kelarutan : 2000 ppm (25 C) Kemurnian (% mol) : n-butil Akrilat = 99,83 % n-butanol = 0,14 % Asam Akrilat = 0,03 % Air = 0 % B. Asam Akrilat (PT. Nippon Shokubai) : Nama IUPAC : prop-2-enoic acid Rumus Molekul : C 3 H 4 O 2 Berat Molekul : 72,06 g/mol Titik Leleh : 13,34 C pada 1 atm Titik Didih : 140,51 C pada 1 atm Densitas : 1,047 1,051(g/ml at 20 C) Kelarutan : 1x10 6 ppm (25 C) Kemurnian (% mol) : Asam Akrilat = 72,55 % n-butanol = 14,5 % Air = 12,95 %

15 II.2. Mekanisme Reaksi Pada reaksi esterifikasi terjadi pemutusan ikatan karbonil oksigen dari asam karboksilat (asam akrilat). Proses pemutusan ikatan tersebut dapat diketahui dari struktur elektron reaktan dan produk. Karena oksigen lebih elektronegatif dari karbon, maka karbon karbonil lebih positif dari pada oksigen karbonil, sehingga dapat dituliskan sebagai berikut, (Mc.Ketta, 1978) : O O R OH HO + R 3 R C O H+ H + R C O + H 2 R C O + H 2 1 2 H 2 O O H + H O + R R COR R C O O - 4 6 5 Mekanisme reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: 1. Gugus karbonil pada asam diprotonasi. Protonasi akan mengikat muatan positif pada atom karbon karbonil dan menjadikannya sasaran terbaik bagi serangan nukleofil. 2. Audisi nukleofil yaitu alcohol pada asam yang telah terprotonasi, sehingga ikatan C-O yang baru terbentuk. 3. Oksigen-oksigen melepaskan atau mendapatkan proton (setimbang). 4. Salah satu gugus hidroksil diprotonasi (kedua gugus hidroksil identik) 5. Pemutusan ikatan C-O dan lepasnya air. 6. Ester yang berproton melepaskan protonnya.

16 II.3. Konsep Proses Pembuatan n-butil akrilat dilakukan dengan pereaksian antara Asam Akrilat dan n-butanol pada kondisi cair (Persamaan II-1) di reaktor berupa kolom Reactive Distillation. Alat ini berfungsi sebagai tempat berlangsungnya reaksi sekaligus sebagai menara pemisah antara produk utama dan produk samping. Kombinasi antara reaksi dan distilasi dalam kolom Reactive Distillation ini dipilih karena hemat energi, mengurangi arus recycle, kebutuhan alat tambahan sedikit dan konversi besar. Reaksi berlangsung pada temperatur 70 C 130 C dan tekanan atmosfer (Ostaniewicz-Cydzik, 2014).. (II-1) (n-butanol) + (Asam Akrilat) (n-butil Akrilat) + (Air) Konversi produk mencapai 0,97 terhadap asam akrilat. Normal butil akrilat dikeluarkan sebagai hasil bawah dengan kemurnian 99,83% w/w. Sisa hasil reaktan dan produk samping berupa air dikeluarkan sebagai hasil atas lalu diumpankan ke menara distilasi untuk membentuk produk samping berupa asam akrilat 76% w/w. Perbandingan mol umpan n-butanol dan asam akrilat sebesar 1,043:1 agar dihasilkan konversi terbesar (I-Lung, 2005). II.3.1. Tinjauan Termodinamika Tinjauan secara termodinamika ditujukan untuk mengetahui sifat reaksi (endotermis/eksotermis) dan arah reaksi (reversible/irreversible). Penentuan panas reaksi berjalan secara eksotermis atau endotermis dapat diketahui dengan perhitungan panas pembentukan standar (ΔH 0 f ) pada tekanan atmosferis dan temperatur 298 K. Pada proses pembentukan n- Butil Akrilat terjadi reaksi sebagai berikut: Reaksi : AsamAkrilat + n-butanol n-butilakrilat + H 2 O

17 Data ΔH dari berbagai senyawa : ΔH Asam Akrilat : -355,91 kj/mol ΔH n-butanol : -274,60 kj/mol ΔH n-butil Akrilat : -395,00 kj/mol ΔH Air : -241,80 kj/mol Dengan persamaan ΔH (298) = ΔH produk - ΔH reaktan ΔH (298) = -6.290 kj/kmol ΔH r = ΔH 1 + ΔH (298) + ΔH 2 Pada temperatur 298 Kelvin, ΔH bernilai negatif maka reaksi berlangsung secara eksotermis (menghasilkan panas). Nilai konstanta kesetimbangan reaksi didapat dari penurunan persamaan energi bebas Gibbs. Berikut data ΔG 0 f tiap komponen ΔG 0 f Asam Akrilat : -271 kj/mol ΔG 0 f n-butanol : -150,2 kj/mol ΔG 0 f n-butil Akrilat : -233 kj/mol ΔG 0 f Air : -228,59 kj/mol ΔG f(298) = ΔG 0 fproduk - ΔG 0 freaktan ΔG f(298) = -37717 kj/kmol, bernilai negatif maka reaksi dapat berlangsung Untuk menentukan konstanta kesetimbangan menggunakan persamaan II.2 sesuai dengan jurnal I-Lung, 2005 agar dapat digunakan pada persamaan kinetika sebagai Ka. (II.2) ln K 403 = 4,1481 ; K 403 = 63,3138 Ditinjau dari nilai konstanta kesetimbangan, reaksi berjalan searah. Namun dalam jurnal (Ostaniewicz-Cydzik, 2014) disebutkan reaksi pembentukan n-butil Akrilat cenderung merupakan reaksi reversible dan tergantung pada kesetimbangan. Untuk itu digunakan Reactive Distillation sehingga menggeser kesetimbangan kearah produk dengan cara mengeluarkan hasil reaksi baik melalui distilate maupun bottom.

18 II.3.2. Tinjauan Kinetika I Lung, (2005) dalam jurnalnya merumuskan persamaan kecepatan reaksi untuk pembentukan n-butil Akrilat sebagai berikut : ( ) ( ) (II.3) dengan: r = kecepatan reaksi (kmol/m 3.s) α = aktifitas komponen n = Pn/P n K 1 K 2 = konstanta kinetika (8,12 x 10 9 kmol/m 3.s) = konstanta kinetika (8,37 x 10 4 J/mol) K 3 = konstanta kinetika (1,864) K 4 = konstanta kinetika (1,308) Nilai Ka (konstanta keseimbangan) pada suhu reaksi 130 0 C adalah 63,31 dengan perbandingan mol umpan n-butanol dengan Asam Akrilat untuk reaksi adalah 1,043:1. Nilai konstanta kesetimbangan (Ka) dapat diturunkan untuk mencari konversi kesetimbangannya (Xe). Penurunannya adalah sebagai berikut Limiting reactannya adalah asam akrilat berdasar mol mula-mula yang paling sedikit dan karena koefisien antar reaktan sama besar, Nilai BuOH/AA = 1,043, maka persamaannya menjadi Didapat nilai Xe 1 sebesar 1,17 dan Xe 2 sebesar 0,90. Maka didapat konversi kesetimbangan sebesar 90% dari asam akrilat.

19 II.4. Langkah Proses Asam Akrilat dan n-butanol sebagai bahan baku diangkut dengan truk tangki menuju pabrik dan disimpan di tangki penyimpan masingmasing pada suhu dan tekanan lingkungan. Ketika akan dipergunakan sebagai umpan reaktor, kedua bahan dipanaskan terlebih dahulu kemudian diumpankan kedalam Reactive Distillation (RD). Reaksi terjadi di dalam Reactive Distillation berfase cair-cair dan beroperasi pada temperatur 70 C - 130 C, tekanan 1 atm. Reaksi berlangsung secara eksotermis dengan reaksi sebagai berikut: (n-butanol) + (Asam Akrilat) (n-butil Akrilat) + (Air) Tempat terjadinya reaksi adalah dibagian tengah menara Reactive Distillation diantara seksi Enriching dan Stripping (I-Lung, 2005). Panas hasil reaksi dimanfaatkan langsung untuk penguapan air yang terbentuk. Air yang teruapkan mengandung sisa reaktan tak bereaksi. Karena antara air, n-butanol dan n-butil Akrilat terdapat titik azeotrop, maka konversi maksimal hanya 90% sesuai konversi kesetimbangan. Karena titik didih produk utama relatif tinggi maka akan turun kebawah menuju reboiler. Produk hasil bawah RD mempunyai kemurnian 99,83% w/w. Produk akan keluar dari reboiler RD dan langsung didinginkan sampai suhu 40 kemudian ditampung dalam tangki penyimpanan dan tidak perlu dimurnikan lagi karena sudah memenuhi spesifikasi di pasaran (minimal 99,5% untuk butil akrilat). Secara garis besar proses produksi akan dibagi menjadi 4 tahapan, yaitu :

20 II.4.1 Tahap Penyimpanan Bahan Baku Bahan baku asam akrilat (C 2 H 3 COOH) dan n-butanol (C 4 H 9 OH) disimpan pada fase cair dengan suhu 30 C dan tekanan 1 atm dalam tangki penyimpanan (ST-01 A/B dan ST-02 A/B). Bahan baku asam akrilat (C 2 H 3 COOH) diperoleh di pasaran dengan kemurnian 98,81% berat, sedangkan n-butanol (C 4 H 9 OH) diperoleh dengan kemurnian 83,76 % berat. II.4.2 Tahap Penyiapan Bahan Baku Bahan baku asam akrilat berfase cair pada suhu 30 C dan tekanan 1 atm dipompa oleh pompa (P-01) dari tangki asam akrilat (ST-01) menuju ke heat exchanger (HE-01) untuk pemanasan hingga suhu 95,05 C sebelum diumpankan ke Reactive Distillation (RD-01). Demikian pula bahan baku n-butanol berfase cair pada suhu 30 C dan tekanan 1 atm dipompa oleh pompa (P-02) dari tangki n-butanol (ST- 02) menuju ke heat exchanger (HE-02) untuk pemanasan hingga suhu 72,51 C sebelum diumpankan ke Reactive Distillation (RD-01). II.4.3 Tahap Pembuatan Produk Reaksi yang terjadi di Reactive Distillation C 4 H 9 (OH) + H 2 C=CHCOOH H 2 C=CHCOO(CH 2 ) 3 CH 3 + H 2 O Bahan baku asam akrilat siap olah dimasukkan ke RD-01 pada plate reaksi yaitu diantara plate ke-9 dan ke-10. Sedangkan untuk bahan baku n-butanol dimasukkan ke RD-01 pada plate reaksi yaitu diantara plate ke-30 dan ke-31. RD-01 beroperasi secara nonisotermal dan adiabatik pada suhu 70 C 130 C dan tekanan 1 atm. Di dalam reaktor terjadi reaksi pembentukan n-butil akrilat dan air. Asam akrilat bereaksi sebesar 90% dari asam akrilat umpan RD-01. Reaksi pembentukan n-butil akrilat merupakan reaksi eksotermis, sehingga akan melepaskan panas untuk penguapapn senyawa hasil samping reaksi ini yaitu air (H 2 O).

21 II.4.4 Tahap Pemurnian Produk Didalam RD-01, hasil reaksi kemudian langsung dimurnikan berdasarkan pada perbedaan titik didih masing-masing komponen. Selain menghasilkan n-butil akrilat, reaksi tersebut juga menghasilkan air yang kemudian diuapkan dengan menggunakan panas dari reboiler (RB-01) dan panas hasil reaksi. Air akan dibuang melalui hasil atas RD-01 setelah terlebih dahulu didinginkan oleh kondensor (CD-01). Sedangkan sisa reaktan dan produk utama yang terikut dipompa kembali ke RD-01 sebagai refluks. Akan tetapi karena masih banyak kandungan reaktan yang dibawa oleh hasil atas RD-01 maka diperlukan proses pemurnian lanjutan menggunakan dekanter (DC-01) dan menara distilasi (MD-01). Dimana di dekanter memisahkan n-butil akrilat dengan n-butanol yang tidak larut dalam air sebagai fase ringan pada dekanter. Fase ringan tersebut juga berpotensi untuk dilakukan pemurnian lebih lanjut sesuai lampiran F, sehingga terpisah antara n-butil akrilat dengan n-butanol. Sedangkan fase beratnya dimurnikan lebih lanjut pada MD-01. Hasil bawah MD-01 berupa Asam akrilat 76% w/w sebagai produk samping tetapi juga berpotensi untuk di recycle kembali pada umpan RD- 01 seperti yang tertera pada lampiran F. Sedangkan hasil atas MD-01 yang sebagian besar mengandung air dialirkan mengelilingi pabrik guna menurunkan suhu sebelum masuk ke unit water treatment dan kemudian akan dibuang ke lingkungan.

22 II.5. Neraca Massa dan Energi Produk : Normal Butil Akrilat 99,5% berat Kapasitas : 60.000 ton/tahun Satu tahun produksi : 330 hari Waktu operasi selama 1 hari : 24 jam II.5.1 Neraca Massa Basis Perhitungan : 1 jam Satuan : kg/jam Tabel II.1 Neraca Massa disekitar Reactive Distillation (RD-01) Komponen Input Output Arus 1 Arus 2 Arus 5 Arus 6 H 2 O 63,275 1.092,693 2.338,265 0,000 BuOH 0,000 5.635,715 766,544 6.138 AA 5.253,924 0,000 524,114 1.279 BA 0,000 0,000 840,927 7.568,341 Total 5.317,199 6.728,408 4.469,849 7.575,757 12.045,607 12.045,607 Tabel II.2 Neraca Massa disekitar Dekanter (DC-01) Komponen Input Output Arus 5 Arus 7 Arus 8 H 2 O 2.338,265 0,00 2338,27 BuOH 766,544 657,69 108,85 AA 524,114 0,00 524,11 BA 840,927 840,93 0,00 Total 4.469,849 1498,62 2971,23 4.469,849 4.469,849

23 Tabel II.3 Neraca Massa disekitar Menara Distilasi (MD-01) Komponen Input Output Arus 8 Arus 11 Arus 12 H 2 O 2338,265 2314,882 23,383 BuOH 108,849 1,088 107,761 AA 524,114 0,000 524,113 BA 0,000 0,000 0,000 Total 2971,228 2315,971 655,256 2971,228 2971,228 Tabel II.4 Neraca Massa Total Komponen Input Output Arus 1 Arus 2 Arus 6 Arus 7 Arus 11 Arus 12 H2O 63,275 1.092,693 - - 2314,882 23,383 BuOH - 5.635,715 6,138 657,69 1,088 107,761 AA 5.253,924-1,279 - - 524,113 BA - - 7.568,341 840,93 - - Total 5.317,199 6.728,408 7.575,757 1498,62 2315,971 655,256 12.045,607 12.045,607

24 II.5.2 Neraca Panas Basis Perhitungan Satuan : 1 jam : kj/jam Tabel II.4 Neraca Panas Heat Exchanger (HE-01) Komponen Input, kj/jam Output, kj/jam Q arus 1 masuk HE 148.156,9595 - Q arus 1 keluar HE - 2.406.893,0810 Q pemanas / steam 2.258.736,1214 - TOTAL 2.406.893,0810 2.406.893,0810 Tabel II.5 Neraca Panas Heat Exchanger (HE-02) Komponen Input, kj/jam Output, kj/jam Q arus 2 masuk HE 83.920,7031 - Q arus 2 keluar HE - 809.121,5033 Q pemanas / steam 725.200,8002 - TOTAL 809.121,5033 809.121,5033 Tabel II.6 Neraca Panas Reactive Distillation (RD-01) Arus Input Output Q arus 1 2.406.893,0810 - Q arus 2 809.121,5033 - Q arus 5-1.290.311,938 Q arus 6-2.016.110,327 Q reaksi 131.935,9 - Q condenser - 10.308.166,775 Q reboiler 10.266.638,554 - Total 13.614.589,040 13.614.589,040

25 Tabel II.7 Neraca Panas Heat Exchanger (HE-03) Komponen Input, kj/jam Output, kj/jam Q arus 6 masuk HE 1.195.876,306 - Q arus 6 keluar HE - 233.124,3077 Q pendingin - 962.751,9987 TOTAL 1.195.876,306 1.195.876,306 Tabel II.8 Neraca Panas Cooler (HE-04) Komponen Input, kj/jam Output, kj/jam Q arus 5 masuk Cooler 1.236.470,5096 - Q arus 5 keluar Cooler - 242.607,0849 Q pendingin - 993.863,4247 TOTAL 1.236.470,5096 1.236.470,5096 Tabel II.9 Neraca Panas Heater (HE-05) Komponen Input, kj/jam Output, kj/jam Q arus 8 masuk HE 195.275,5108 - Q arus 8 keluar HE - 1.013.471,1595 Q pendingin 818.195,6487 - TOTAL 1.013.471,1595 1.013.471,1595 Tabel II.10 Neraca Panas Menara Distilasi (MD-01) Arus Input Output Q arus 8 1.013.435,167 - Q arus 11-715.798,475 Q arus 12-407.957,625 Q condenser - 10.595.571,559 Q reboiler 10.705.892,491 - Total 11.719.327,658 11.719.327,658

26 Tabel II.11 Neraca Panas Heat Exchanger (HE-06) Komponen Input, kj/jam Output, kj/jam Q arus 12 masuk HE 360.454,6737 - Q arus 12 keluar HE - 49.955,2537 Q pendingin - 310.499,4200 TOTAL 360.454,6737 360.454,6737 Tabel II.12 Neraca Panas Total Arus Q input Q output Q Arus 1 148.156,9595 - Q Arus 2 83.920,7031 - Q HE-01 2.258.736,1214 - Q HE-02 725.200,8002 - Q Reaksi 131.935,9 - Q Reboiler RD 10.266.638,554 - Q Kondensor RD - 10.308.166,775 Q Arus 6-233.124,3077 Q HE-03-962.751,9987 Q HE-04-993.863,4247 Q Arus 7-47.331,57 Q-HE-05 818.195,6487 - Q Reboiler MD 10.705.892,491 - Q Kondensor MD - 10.595.571,559 Q Arus 11-715.798,475 Q Arus 12-49.955,2537 Q HE-06-310.499,4200 TOTAL 25.138.677,18 25.138.677,18

27 II.6. Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses II.6.1 Lay Out Pabrik Tata letak yang tepat sangat penting agar efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja dari para karyawan serta keselamatan proses tetap terjaga. Pada prarancangan pabrik ini, tata letak dari pabrik dapat dilihat pada Gambar II.1. Untuk pencapaian kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus diperhatikan dalam penentuan tata letak pabrik ini adalah : a. Pabrik n-butil Akrilat ini merupakan pabrik baru (bukan pengembangan) sehingga penentuan lay out tidak dibatasi oleh bangunan yang ada. b. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa mendatang. c. Faktor keamanan sangat diperlukan untuk penanganan bahaya kebakaran dan ledakan, maka perencanaan lay out selalu diusahakan jauh dari sumber api, bahan panas, bahan yang mudah meledak dan jauh dari asap atau gas beracun. d. Sistem konstruksi yang direncanakan adalah outdoor sehingga dapat menekan biaya bangunan dan gedung, dan juga iklim Indonesia memungkinkan konstruksi secara outdoor. e. Lahan terbatas sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian pengaturan ruangan/lahan. Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu (Vilbrandt, 1959): a. Daerah administrasi/perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol Daerah administrasi merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang dijual. b. Daerah proses Daerah proses merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses berlangsung.

28 c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk Daerah penyimpanan bahan baku dan produk merupakan daerah tempat bahan baku dan produk. d. Daerah gudang, bengkel dan garasi Daerah gudang, bengkel dan garasi merupakan daerah yang digunakan sebagaipenampung bahan-bahan yang diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses. e. Daerah utilitas Daerah utilitas merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung proses berlangsung dipusatkan.

29 150 mm Pintu Darurat Ruang Generator Area Perluasan PROSES Utilitas UPL Bengkel Safety Laboratorium 200 mm Control Room Pemadam Kebakaran KANTOR POS KEAMANAN Gudang Garasi mushola Parkir kantin POS KEAMANAN Parkir Poliklinik Keterangan : Taman : Arah jalan Skala = 1 : 1000 Gambar II.1 Lay out Pabrik

30 II.6.2. Lay Out Peralatan Proses Lay out peralatan proses adalah tempat dimana alat-alat yang digunakan dalam proses produksi. Tata letak peralatan proses pada prarancangan pabrik ini dapat dilihat pada Gambar II.2. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam penentuan lay out peralatan proses pada pabrik n-butil Akrilat, antara lain (Vilbrandt, 1959) : a. Aliran udara Aliran udara di dalam dan di sekitar peralatan proses perlu diperhatikan kelancarannya. Hal ini bertujuan menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan pekerja. b. Cahaya Penerangan sebuah pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat proses yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan tambahan. c. Lalu lintas manusia Dalam perancangan lay out peralatan perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dengan cepat dan mudah. Hal ini bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki. Keamanan pekerja selama menjalankan tugasnya juga diprioritaskan. d. Pertimbangan ekonomi Dalam penempatan alat-alat proses diusahakan dapat menekan biaya operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik. e. Jarak antar alat proses Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan operasi tinggi sebaiknya dipisahkan dengan alat proses lainnya, sehingga apabila terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut maka kerusakan dapat diminimalkan.

Skala 1:200 UPL ST-03 (A) ST-03 (B) ST-04 CD-01 AC-01 CD-02 AC-02 RB-01 RD DC MD RB-02 ST-01 (a) ST-01 (b) ST-02 (a) ST-02 (b) ST-01 A/B : Tangki bahan baku asam akrilat RB-01/02 : Reboiler ST-02 A/B : Tangki bahan baku n-butanol CD-01/02 : Kondenser ST-03 A/B : Tangki produk n-butil akrilat AC-01/02 : Akumulator ST-04 : Tangki produk asam akrilat MD : Menara distilasi RD : Reaktif distilasi Gambar II.2 Tata Letak Peralatan Proses

II.7. Diagram Alir Proses F5 Kg/jam H2O 2338.265 C4H10O 766.544 C3H4O2 524.114 C7H12O2 840.927 Total 4469.849 F1 (Umpan Asam Akrilat) Kg/jam H2O 63.275 C3H4O2 5253.924 Total 5317.199 F2 (Umpan n-butanol) Kg/jam Reaktif Distilasi Dekanter F8 Kg/jam H2O 2338,27 C4H10O 108,85 C3H4O2 524,11 Total 2971,23 Menara Distilasi F11 Kg/jam H2O 2309,975 C4H10O 1,088 Total 2315,971 H2O 1092.693 C4H10O 5635.715 Total 6728.408 F7 Kg/jam C4H10O 657,69 C7H12O2 840,93 Total 1498,62 F12 Kg/jam F6 (Produk Utama) Kg/jam H2O 23,383 C4H10O 107,761 C3H4O2 524,113 Total 655,256 H2O 0.000 C4H10O 6.138 C3H4O2 1.279 C7H12O2 7568.341 Total 7575.758 Gambar II.3 Diagram Alir Kuantitatif

F5 H 2O C 4H 10O C 3H 4O 2 C 7H 12O 2 F1 (Umpan Asam Akrilat) H 2O C 3H 4O 2 P = 1 atm T = 95 o C Reaktif Distilasi P = 1 atm T = 102, o C Dekanter F8 (Produk Utama) H 2O C 4H 10O C 3H 4O 2 P = 1 atm T = 100 o C Menara Distilasi F11 (Unit Pengolahan Limbah) H 2O C 4H 10O P = 1 atm T = 99 o C F2 (Umpan n-butanol) H 2O C 4H 10O P = 1 atm T = 72 o C F6 (Produk Utama) H 2O C 4H 10O C 3H 4O 2 C 7H 12O 2 P = 1 atm T = 40 o C F7 (Produk Utama) C 4H 10O C 7H 12O 2 P = 1 atm T =40 o C F12 H 2O C 4H 10O C 3H 4O 2 P = 1 atm T = 40 o C Gambar II.4 Diagram Alir Kualitatif