BAB I, II, III

BAB I

PENDAHULUAN

Propilen memiliki rumus kimia CH3CH=CH2 adalah senyawa kimia yang

berupa gas tidak berwarna pada suhu kamar dan tekanan atmosferis, larut dalam

alkohol dan eter, serta sedikit larut dalam air. Propilen dalam bentuk cair memiliki

specific gravity sekitar 0,5139. Bahan kimia ini sangat mudah terbakar dan mudah

meledak, dengan toleransi maksimal di udara sebesar 2% hingga 11% volume.

Propilen digunakan untuk membuat polypropylen, alkilonitril (yang diubah

menjadi serat akrilik dan coating), propilen oksida (yang kemudian masuk ke

resin polyurethane dan bahan kimia lainnya), okso alkohol (yang digunakan

dalam peliat PVC dan coating), kumena (yang akhirnya digunakan untuk

membuat resin epoxy dan polycarbonate), dan isopropil alkohol (yang digunakan

sebagai pelarut).

Pabrik propilen yang akan dibangun ini menggunakan teknologi Catofin.

Reaktor yang digunakan yaitu reaktor packed bed dan beberapa alat pemisah.

Alat pemisahan berperan penting dalam berlangsungnya proses produksi propilen.

Alat pemisahan pabrik propilen terdiri dari Flash Drum dan Distilasi Column.

Flash drum berfungsi untuk memisahkan gas hidrogen, metana, etana, propana

dan butana.

Perancangan distilasi meliputi penentuan jenis dan ukuran bahan isian,

penentuan dimensi (luas permukaan, diameter, tinggi packing dan tinggi kolom),

perancangan fitur internal kolom (tebal shell, jenis tutup, tebal dan tinggi tutup.

Flash drum digunakan dalam perancangan alat pemisahan meliputi penentuan

dimensi (diameter, dan tinggi bejana) dan perancangan fitur internal bejana (tebal

shell, jenis tutup, tebal dan tinggi tutup).

BAB II

DASAR PERANCANGAN

2.1 Flash Drum

Flash drum merupakan salah satu unit pemisahan gas-cair yang umum

digunakan. Flash drum berfungsi untuk memisahkan suatu fasa dalam keadaan

setimbang menjadi fasa uap dan fasa cair dimana fasa uap dan fasa cair dalam

keadaan kesetimbangan uap-cair. Flash drum yang digunakan termasuk jenis

knock out drum, dimana fase gas akan terpisah dari cairan dikarenakan gaya

gravitasi. Karena unit ini bekerja pada gaya gravitasi, maka tekanan operasi flash

drum dijaga mendekati tekanan atmosfir (Walas, 1990).

Gambar 2.1 Knock Out Drum (Flash Drum)

Dalam perancangan ini, flash drum digunakan untuk memisahkan

campuran gas dan cairan setelah bereaksi di reaktor. Flashdrum yang digunakan

sebanyak 4 buah. Flashdrum 1 memisahkan antara cairan butana dengan gas

hidrogen, metana, etana, propilen dan propana. Flashdrum 2 memisahkan antara

cairan etana, propilen dan propan dengan gas hidrogen dan metana. Flashdrum 3

memisahkan antara cairan metana, dengan gas hidrogen. Flashdrum 4

memisahkan antara cairan propilen dan propana dengan gas hidrogen. Komponen

2

fase cair yang masuk ke dalam flash drum akan langsung turun kebagian bawah

flash drum. akan segera naik keatas.

2.2 Distilasi

Kolom distilasi adalah sarana melaksanakan operasi pemisahan

komponenkomponen dari campuran fasa cair, khususnya yang mempunyai

perbedaan titik didih dan tekanan uap yang cukup besar. Perbedaan tekanan uap

tersebut akan menyebabkan fasa uap yang ada dalam kesetimbangan dengan fasa

cairnya mempunyai komposisi yang perbedaannya cukup signifikan. Fasa uap

mengandung lebih banyak komponen yang memiliki tekanan uap rendah,

sedangkan fasa cair lebih benyak menggandung komponen yang memiliki tekanan

uap tinggi.

Kolom distilasi dapat berfungsi sebagai sarana pemisahan karena sistem

perangkat sebuah kolom distilasi memiliki bagaian-bagian proses yang memiliki

fungsifungsi:

1. menguapkan campuran fasa cair (terjadi di reboiler)

2. mempertemukan fasa cair dan fasa uap yang berbeda komposisinya (terjadi di

kolom distilasi)

3. mengondensasikan fasa uap (terjadi di kondensor)

Konsep pemisahan dengan cara distilasi merupakan sintesa pengetahuan dan

peristiwa-peristiwa:

1. kesetimbangan fasa

2. perpindahan massa

3. perpindahan panas

4. perubahan fasa akibat pemanasan (penguapan)

5. perpindahan momentum

Menara distilasi digunakan untuk memisahkan antara propilen dan

propana. Distilasi digunakan untuk proses pemurnian propilen. Propilen memiliki

titik didih -47,70C sementara propana -420C. Karena itu apabila dipanaskan

propilen akan lebih dulu menguap daripada propana. Di dalam menara distilasi

terdapat Packing. Packing adalah material yang berguna untuk memperluas

permukaan didalam kolom. Cairan akan lebih mudah menguap apabila

bersentuhan dengan suatu permukaan yang bersuhu berbeda.

3

Demikian juga uap akan lebih mudah terkondensasi apabila bersentuhan

dengan permukaan yang berbeda suhu. Karena itu sebagian besar ruang didalam

kolom harus diisi dengan material yang bisa menyediakan permukaan yang lebih

banyak untuk bersentuhan dengan uap. Material packing ini bisa berupa kerikil,

pecahan keramik, kaca, besi, tembaga, atau apapun asal tidak berkarat dan

bereaksi dengan alkohol. Almunium dan bahan plastik sebaiknya tidak digunakan.

Perlu diingat agar packing jangan sampai terlalu padat sehingga menyumbat aliran

uap. Material terbaik untuk packing adalah scrub stainless steel/tembaga dan

rashcig/pall ring (biasanya digunakan industri). Packing harus disangga dengan

plat berlubang-lubang (perforated plate) untuk menjaga agar tidak jatuh kedalam

boiler.

Gambar 2.2 Perangkat kolom distilasi

4

BAB III

ASUMSI DAN HASIL PERHITUNGAN

3.1 Asumsi Yang Digunakan

Untuk menghasilkan rancangan unit pemisahan, digunakan asumsi-asumsi

berikut :

3.1.1 Flash Drum 1 (S-401)

1. Flash drum bekerja pada tekanan 1 atm

2. Drum menggunakan demister pad, dengan ketebalan antara 4-12

inchi (Walas, 1990). Dipilih tebal pad = 5 inchi

3. Untuk jenis drum ini, waktu tinggal cairannya adalah 5-20 menit

(Walas, 1990) yang bertujuan untuk menjaga kontinuitas proses.

Hold up time dipilih = 10 menit (jika diinginkan liquid hold-up 10

menit)

4. Rasio antara Tinggi vessel dengan diameter tergantung pada tekanan.

Dipilih L/D = 3

5. Material yang digunakan Carbon SA 285 Grade A (Walas, 1990)

dengan f melebihi P pada flashdrum.

6. Jenis Head yang digunakan adalah jenis torispherical karena head

ini beroperasi pada tekanan 15 psig sampai 200 psig.

7. Faktor keamanan dimulai dari 10% - 30%, dipilih = 10%

3.1.2 Flash Drum 2, 3 dan 4 (S-402; S-403; S-404)

1. Flash drum bekerja pada tekanan 1 atm

2. Drum tanpa demister pad

3. Untuk jenis drum ini, waktu tinggal cairannya adalah 5-20 menit

(Walas, 1990) yang bertujuan untuk menjaga kontinuitas proses.

Hold up time dipilih = 10 menit (jika diinginkan liquid hold-up 10

menit)

4. Rasio antara Tinggi vessel dengan diameter tergantung pada tekanan.

Dipilih L/D = 3

5. Material yang digunakan Carbon SA 285 Grade A (Walas, 1990)

dengan f melebihi P pada flashdrum.

5

6. Jenis Head yang digunakan adalah jenis torispherical karena head

ini beroperasi pada tekanan 15 psig sampai 200 psig.

7. Faktor keamanan dimulai dari 10% - 30%, dipilih = 10%

3.1.3 Distilasi

1. Temperatur masuk umpan 190,521 K, temperatur destilat 225,4486 K

dan temperature bottom 230,9969 K

2. Umpan masuk dianggap cooled liquid, q=1

3. kemurnian destilat 99,5%

4. Propana sebagai key component

5. Plate spacing 0,45 m (Coulson, 1999)

6. Flooding 80% (Coulson, 1999)

7. Diasumsikan downcomer area 12 % A (Coulson, 1999)

8. Material yang digunakan Carbon steel SA 285 Grade A (Walas, 1990)

9. Hole area (Ah) diambil 10% (Aa) (Coulson, 1999)

10. Weir height = 0,05 m (Coulson, 1999)

11. Hole diameter (dh) = 0,005 m (Coulson, 1999)

12. Plate thickness = 0,005 m (Coulson, 1999)

13.

3.2 Hasil Perhitungan

Hasil perhitungan yang diperoleh ditampilkan dalam bentuk lembar

spesifikasi alat dari masing-masing alat sebagai berikut :

6

LEMBAR SPESIFIKASI ALAT

PABRIK PROPILEN

Nama Alat Flash Drum 1 Kode Alat S-401

Fungsi Memisahkan butana dari gas

JenisVertical Column dengan tutup atas dan tutup bawah

torispherical

Jumlah 1 unit

SIFAT FISIK

Densitas Gas 3,753 kg/m3

Densitas Cairan 572,492 kg/m3

KONDISI OPERASI

Tekanan Operasi 100 kPa

Temperatur Operasi 260,661 K

Laju Alir Gas 40287,2 kg/jam

Laju Alir Cairan 1434,21 kg/jam

MATERIAL DAN DESAIN

Diameter dalam 3 m

Tebal Shell 0,006 In

Tebal Head 0,005 In

Tinggi Head 0,56 In

Tinggi Kolom 10,02 M

Faktor Korosi 0,125 in

Allowable Stress 11200 Psia

Tekanan Disain 14,7 Psia

Material Carbon steels SA 285 Grade A

Jenis Sambungan Double welded butt joint

Efisiensi Sambungan 80,0 %

7

GAMBAR ALAT

8


PABRIK PROPILEN


Fungsi Memisahkan gas Hidrogen dan Metana dari cairan


torispherical

Jumlah 1 unit

SIFAT FISIK



KONDISI OPERASI





MATERIAL DAN DESAIN

Diameter dalam 2,5 m

Tebal Shell 0,005 m

Tebal Head 0,0049 m

Tinggi Head 0,46734 m

Tinggi Kolom 9,04 m







9

GAMBAR ALAT


10

PABRIK PROPILEN


Fungsi Memisahkan gas etana dari cairan


torispherical

Jumlah 1 unit

SIFAT FISIK



KONDISI OPERASI





MATERIAL DAN DESAIN



Tebal Head 0,0047 In

Tinggi Head 0,39706 In

Tinggi Kolom 7,829 m







GAMBAR ALAT

11


12

PABRIK PROPILEN


Fungsi Memisahkan gas hidrogen dari cairan


torispherical

Jumlah 1 unit

SIFAT FISIK



KONDISI OPERASI





MATERIAL DAN DESAIN



Tebal Head 0,0043 In

Tinggi Head 0,233 In








GAMBAR ALAT

13


14

PABRIK PROPILEN

Nama Alat KOLOM DESTILASI Kode Alat S-405

Fungsi Memurnikan Propilen hingga 99%

JenisSilinder Vertikal Column dengan tutup atas dan tutup

bawah torispherical

Jumlah 1 unit

SIFAT FISIK

Fluida Gas Campuran gas CairPropilen dan

propana



KONDISI OPERASI



Laju Alir Gas 45,8494 kg/s

Laju Alir Cairan 48,15622 kg/s

MATERIAL DAN DESAIN


Tebal Shell 0,0067 m

Tebal Head 0,0063 m

Tinggi Head 0,8079 m



Allowable Stress 11200 psia

Tekanan Desain 14,7 psia



Efisiensi Sambungan 80 %

Desain Flooding 80 %

15

Gambar 1.Layout kolom distilasi

Gambar 2. Layout Plate

16

106lh

1,941,47

Gambar 3. Layout Head

17

DAFTAR PUSTAKA

Brownell, L.E. and Young, E.H. 1959. Process Equipment Design. John Wiley

& Sons: New York.

Geankoplis, Christie J. 1993. Transport Processes and Unit Operation, Third

Edition. Prentice-Hall International. Inc: New York.

Kern, D.C. 1965. Process Heat Transfer, International Edition. McGraw-Hill:

Singapore

Othmer, Kirk. 1998. Encyclopedia of Chemical Technology. John Willey & Son,

Inc: New York.

Perry, Robert et al. 1998. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook.7th. McGraw-

Hill: Singapore

Reklaitis, G. V. 1983. Introduction to Material and Energy Balances. Jhon Wiley

& Sons,.Inc: New York

Smith, J.M. et al. 2001. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics,

6th Edition. Mc Graw Hill: Singapore

Walas, S.M. 1990. Chemical Process Equipment. Butterworths: London.

Yaws, C.L. 1999. Chemical Properties Handbook. Mc Graw Hill: New York.

18

BAB I, II, III

Documents

Transcript of BAB I, II, III