BAB II DESKRIPSI PROSES. Rumus Molekul

Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat dari Asam Akrilat dan N-Butanol Menggunakan Distilasi Reaktif Kapasitas 60.000 Ton/Tahun

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

: C3 H4 O2

Berat Molekul

: 72,06 g/mol

Titik Leleh

: 13,34(o C at 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 (1x106 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

: C4 H10 O

Berat Molekul

: 74,12 g/mol

Titik Leleh

: -87,49 °C

Titik Didih

: 117,30 °C

Densitas

: 0,811 g/ml

Kelarutan

: 6 x 104 ppm (pada 25 °C)

Kemurnian (% berat)

: 95,5% (4,5% air)

Wujud

: Cair

BAB II Deskripsi Proses 13

14 Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat dari Asam Akrilat dan N-Butanol Menggunakan Distilasi Reaktif Kapasitas 60.000 Ton/Tahun

II.1.2. Spesifikasi Produk A. Normal Butil Akrilat (I-Lung, 2005) : Nama IUPAC

: butyl prop-2-enoate

Rumus Molekul

: C7 H12 O2

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

: C3 H4 O2

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

: 1x106 ppm (25 °C)

Kemurnian (% mol)

: Asam Akrilat

BAB II Deskripsi Proses

= 40,29 %

n-Butil Akrilat

= 38,14 %

n-Butanol

= 13,58 %

Air

= 7,99 %


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 R’ OH

O R C O H+ H+

HO +R’

R C O + H2

1

3

O+ H2

R C

O-

2

4

H2 O H+

O R

COR’ 6

H

O+

R

C

R’ O

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.



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

–130°C

pada temperatur 70°C

dan tekanan atmosfer

(Ostaniewicz-Cydzik, 2014). 𝐶𝐻3 (𝐶𝐻2 )3 𝑂𝐻(𝑎𝑞) + 𝐶𝐻2 𝐶𝐻𝐶𝑂𝑂𝐻(𝑎𝑞) ↔ ………………………. (II-1)

𝐶𝐻2 𝐶𝐻𝐶𝑂𝑂𝐶4 𝐻9 (𝑎𝑞) + 𝐻2 𝑂(𝑙) (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 32% 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 (ΔHf0 ) pada tekanan atmosferis dan temperatur 298 K. Pada proses pembentukan nButil Akrilat terjadi reaksi sebagai berikut: Reaksi : AsamAkrilat + n-butanol


n-ButilAkrilat + H2 O


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) = -6,29 kJ/mol ΔH°(298) = -6.290 kJ/kmol ΔHr = ΔH1 + ΔH°(298) + ΔH2 Pada temperatur 298 Kelvin, ΔH bernilai negatif maka reaksi berlangsung secara eksotermis (menghasilkan panas). Nilai konstanta persamaan

kesetimbangan reaksi didapat dari penurunan

energi bebas

Gibbs.

Berikut data ΔG0 f

masing-masing

komponen ΔG0 f Asam Akrilat

: -271

ΔG0 f n-Butanol

: -150,2 kJ/mol

ΔG0 f n-Butil Akrilat

: -233

ΔG0 f Air

: -228,59 kj/mol

kJ/mol

kJ/mol

ΔG0 f(298) = ΔG0 fproduk - ΔG0 freaktan ΔG0 f(298) = -3,7717 x 104 kJ/kmol (bernilai negatif, sehingga 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. 𝑙𝑛𝐾𝑎 = −8,805 + 0,05743. 𝑇 − 6,429𝑥10−5 . 𝑇 2 + 3,821𝑥10 −9 .𝑇 3 …… (II.2) ln 𝐾403 = −8,805 + 0,05743.403 − 6,429. 10−5 . 4032 + 3,821. 10 −9 .4033

ln K 403 = 4,1481 K403

= 63,3138



Ditinjau dari nilai konstanta kesetimbangan, reaksi berjalan searah (kearah produk). 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. Salah satu cara untuk menggeser kesetimbangan kearah produk adalah mengurangi konsentrasi produk dengan mengeluarkan hasil reaksi baik melalui distilate maupun bottom.

II.3.2. Tinjauan Kinetika I Lung, (2005) dalam jurnalnya merumuskan persamaan kecepatan reaksi untuk pembentukan n-Butil Akrilat sebagai berikut : 𝐾2

𝑟𝐴𝐴 (𝑘𝑚𝑜𝑙 .𝑠) = 𝐾1 𝑒𝑥𝑝 (− 𝑅𝑇 ) 𝑚3

1 ) 𝛼 𝛼 𝐾𝑎 𝐵𝐴 𝑤𝑎𝑡𝑒𝑟 ( 𝐾3 𝛼𝐵𝑢𝑂𝐻 +𝛼𝐴𝐴 +𝐾4 𝛼𝑤𝑎𝑡𝑒𝑟 ) 2

( 𝛼𝐴𝐴 𝛼𝐵𝑢𝑂𝐻 −

……………… (II.3)

dengan: r

= kecepatan reaksi (kmol/m3 .s)

α

= aktifitas komponen n = Pn/P°n

K1

= konstanta kinetika (8,12 x 109 kmol/m3 .s)

K2

= konstanta kinetika (8,37 x 104 J/mol)

K3

= konstanta kinetika (1,864)

K4

= konstanta kinetika (1,308) Nilai Ka (konstanta keseimbangan)

pada suhu reaksi 130

0C

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 𝐾𝑎 =

𝑘𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑠𝑖 𝐵𝑢𝑡𝑖𝑙 𝐴𝑘𝑟𝑖𝑙𝑎𝑡 × 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑠𝑖 𝐴𝑖𝑟 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑠𝑖 𝐴𝑠𝑎𝑚 𝐴𝑘𝑟𝑖𝑙𝑎𝑡 × 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑠𝑖 𝐵𝑢𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙

Limiting reactannya adalah asam akrilat berdasar mol mula-mula yang paling sedikit dan karena koefisien antar reaktan sama besar,



Ka =

𝐶𝐵𝐴 𝑋 𝐶𝐻2 𝑂 𝐶𝐴𝐴 𝑋 𝐶𝐵𝑢𝑂𝐻

=

(𝐶𝐴𝐴0 . 𝑋𝑒)(𝐶𝐴𝐴0 . 𝑋𝑒) 𝐶𝐴𝐴0 (1 − 𝑋𝑒). (𝐶𝐵𝑢𝑂𝐻0 − 𝐶𝐴𝐴0 . 𝑋𝑒)

Nilai BuOH/AA = 1,043, maka persamaannya menjadi Ka =

𝐶𝐵𝐴 𝑋 𝐶𝐻2 𝑂 𝑋𝑒 2 = = 63,31 𝐶𝐴𝐴 𝑋 𝐶𝐵𝑢𝑂𝐻 (1 − 𝑋𝑒)(1,043 − 𝑋𝑒)

62,31 𝑋𝑒 2 − 129,37 𝑋𝑒 + 66,06 = 0 Didapat nilai Xe1 sebesar 1,17 dan Xe2 sebesar 0,90. Maka didapat konversi kesetimbangan sebesar 90% dari asam akrilat.

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: 𝐶𝐻3 (𝐶𝐻2 )3 𝑂𝐻(𝑎𝑞) + 𝐶𝐻2 𝐶𝐻𝐶𝑂𝑂𝐻(𝑎𝑞) ↔ 𝐶𝐻2 𝐶𝐻𝐶𝑂𝑂𝐶4 𝐻9 (𝑎𝑞) + 𝐻2 𝑂(𝑙) (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 yaitu n-Butanol dan Asam Akrilat. Karena antara air, n-Butanol dan n-Butil Akrilat terdapat titik azeotrop, maka konversi maksimal hanya 90% sesuai konversi kesetimbangan karena proses pemisahan tidak

berlangsung

sempurna. Sedangkan karena titik didih produk utama relatif tinggi maka n-butil akrilat akan turun kebawah menuju reboiler. Produk hasil bawah RD mempunyai kemurnian 99,83% w/w dan masih mengandung beberapa pengotornya yaitu sisa reaktan dan air.



Air dan sisa reaktan sebagai hasil atas RD, kemudian diembunkan oleh kondenser, selanjutnya masuk ke menara distilasi untuk memisahkan produk samping yaitu asam akrilat 32% w/w dengan air. 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 :

II.4.1 Tahap Penyimpanan Bahan Baku Bahan baku asam akrilat (C 2 H3 COOH) dan n-butanol (C4 H9 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 H3 COOH) diperoleh di pasaran dengan

kemurnian

98,81%

berat,

sedangkan

n-butanol (C4 H9 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 penampungan asam akrilat (ST-01) menuju ke heat exchanger (HE-01) untuk pemanasan hingga suhu 90,93 °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 penampungan n-butanol (ST-02) menuju ke heat exchanger (HE-02) untuk pemanasan hingga suhu 72,51 °C sebelum diumpankan ke Reactive Distillation (RD01).



II.4.3 Tahap Pembuatan Produk Reaksi yang terjadi di Reactive Distillation C4 H9 (OH) + H2 C=CHCOOH

H2 C=CHCOO(CH2 )3 CH3 + H2 O

Bahan baku asam akrilat siap olah dimasukkan ke Reactive Distillation (RD-01) pada plate reaksi yaitu diantara plate ke-9 dan ke-10. Sedangkan

untuk

bahan

baku

n-butanol dimasukkan ke

Reactive

Distillation 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 (H2 O).

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-bitil 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 (n-butil akrilat) terikut, akan dipompa kembali ke RD-01 dengan pompa (P-03) sebagai refluks. Akan tetapi karena masih banyak kandungan reaktan yang dibawa oleh hasil atas RD-01 maka diperlukan proses pemurnian lanjutan menggunakan menara distilasi (MD01). Dimana di menara distilasi (MD-01) akan dimurnikan antara reaktan yang berupa asam akrilat dan air serta impuritis berupa n-butil akrilat dan n-butanol. Asam akrilat yang tidak habis bereasksi ini akan dijadikan sebagai produk samping berupa asam akrilat 32% w/w hasil bawah MD01. Sedangkan hasil atas MD-01 dialirkan ke unit water treatment sebelum dibuang ke lingkungan.



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) Input

Komponen

Arus 1

Output Arus 2

Arus 5

Arus 6

H2O

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

5.317,199 6.728,408 4.469,849 7.575,757 Total

12.045,607

12.045,607

Tabel II.2 Neraca Massa disekitar Menara Distilasi (MD-01) Input

Komponen H2O

Arus 5

Output Arus 9

2.338,265 2.314,882

Arus 10 23,383

BuOH

766,544

602,976

163,568

AA

524,114

52,411

471,702

BA

840,927

46,791

794,136

4.469,849 3.017,060 1.452,789 Total

4.469,849


4.469,849


Tabel II.3 Neraca Massa Total Input Komponen

Output

Arus 1

Arus 2

Arus 6

Arus 9

Arus 10

(Asam Akrilat)

(Butanol)

(Produk Utama)

(Arus UPL)

(Produk Samping)

H2O

63,275

1.092,693

0,000

2.314,882

23,383

BuOH

0,000

5.635,715

6,138

602,976

163,568

AA

5.253,924

0,000

1,279

52,411

471,702

BA

0,000

0,000

7.568,341

46,791

794,136

5.317,199

6.728,408

7.575,757

3.017,060

1.452,789

Total

12.045,607

12.045,607

II.5.2 Neraca Panas Basis Perhitungan

: 1 jam

Satuan

: 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

-

2.244.513,2197

Q pemanas / steam

2.096.356,2602

-

TOTAL

2.244.513,2197

2.244.513,2197


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

2.244.513,2197

-

Q arus 2

809.121,5033

-

Q arus 5

-

1.290.311,938

Q arus 6

-

2.016.110,327

Q reaksi

294.315,763

-

-

10.308.166,775

10.266.638,554

-

13.614.589

13.614.589

Q condenser Q reboiler Total

Tabel II.7 Neraca Panas Heat Exchanger (HE-03) Komponen Q arus 6 masuk HE

Input, kJ/jam

Output, kJ/jam

2.015.926,0313

Q arus 6 keluar HE

233.124,3077

Q pendingin TOTAL

1.782.801,7236 2.015.926,0313

2.015.926,0313

Tabel II.8 Neraca Panas Menara Distilasi (MD-01) Arus

Input

Output

Q arus 5

1.290.312

-

Q arus 9

-

860.826

Q arus 10

-

587.605

Q condenser

-

9.846.152

Q reboiler

10.004.271

-

Total

11.294.583

11.294.583




Input, kJ/jam

Q arus 10 masuk HE

587.556,7934

Output, kJ/jam

Q arus 10 keluar HE

71.708,9334

Q pendingin

515.847,8600

TOTAL

587.556,7934

587.556,7934

Tabel II.8 Neraca Panas Total Arus Arus 1

Input

Output

148.156,9595

-

2.096.356,2602

-

83.920,7031

-

Q HE-02

725.200,8002

-

Q Reaksi

294.315,763

-

10.266.638,554

-

Q Kondensor RD-01

-

10.308.167

Arus 6

-

233.124,3077

Q HE-03

-

1.782.801,7236

10.004.271

-

Q Kondensor MD-01

-

9.846.152

Arus 9

-

860.826

Arus 10

-

71.708,9334

Q HE-04

-

515.847,8600

TOTAL

23.618.860

23.618.860

Q HE-01 Arus 2

Q Reboiler RD-01

Q Reboiler MD-01



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.



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.


28 Prarancangan Pabrik N-Butil Akrilat dari Asam Akrilat dan N-Butanol Menggunakan Distilasi Reaktif Kapasitas 60.000 Ton/Tahun 150 mm Pintu Darurat Ruang Generator

Area Perluasan

Utilitas

UPL

Control Room

Laboratorium

Safety

300 mm

Bengkel

PROSES

Pemadam Kebakaran

Poliklinik

mushola

kantin

Parkir POS KEAMANAN

Garasi

POS KEAMANAN

Gudang

KANTOR

Parkir

Skala Keterangan :

Taman

:

Arah jalan

Gambar II.1 Lay out Pabrik


= 1 : 1000


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

RD

MD

RB-01

RB-02

ST-01 (a)

ST-01 A/B ST-02 A/B ST-03 A/B ST-04 RD


ST-01 (b)

: Tangki bahan baku asam akrilat : Tangki bahan baku n-butanol : Tangki produk n-butil akrilat : Tangki produk asam akrilat : Reaktif distilasi Tabel 2 Tata Letak Peralatan Proses

ST-02 (a)

RB-01/02 : Reboiler CD-01/02 : Kondenser AC-01/02 : Akumulator MD : Menara distilasi

ST-02 (b)

II.7.

Diagram Alir Proses F5 Kg/jam H2O C4H10O C3H4O2 C7H12O2 Total

2338.265 766.544 524.114 840.927 4469.849 F9 (Unit Pengolahan Limbah) Kg/jam

F1 (Umpan Asam Akrilat) Kg/jam H2O C3H4O2 Total

H2O C4H10O C3H4O2 C7H12O2 Total

63.275 5253.924 5317.199 Reaktif Distilasi

Menara Distilasi

F6 (Produk Utama) Kg/jam

F10 (Produk Samping) Kg/jam

F2 (Umpan n-Butanol) Kg/jam H 2O C4H10O Total

1092.693 5635.715 6728.408


0.000 6.138 1.279 7568.341 7575.758


Gambar II-3 Diagram Alir Kuantitatif


23.3827 163.5682 471.7022 794.1362 1452.7892

2314.8824 602.9759 52.4114 46.7905 3017.0602

F1 (Umpan Asam Akrilat) H2O C3H4O2 P = 1 atm T = 96,8 oC Reaktif Distilasi

F5

F9 (Unit Pengolahan Limbah)

H 2O C4H10O C3H4O2 C7H12O2


P = 1 atm T = 102 oC

P = 1 atm T = 101 oC

Menara Distilasi

F2 (Umpan n-Butanol) H2O C4H10O P = 1 atm T = 76,7 oC

F6 (Produk Utama)

F10 (Produk Samping)



P = 1 atm T = 40 oC

P = 1 atm T = 40 oC

Gambar II-4 Diagram Alir Kualitatif



BAB II DESKRIPSI PROSES. Rumus Molekul

Recommend Documents