perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id TUGAS AKHIR ...... · Neraca Massa Catalytic Converter Bed...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK METIL ESTER SULFONAT

DARI PALM STEARIN METHYL ESTER

KAPASITAS 50.000 TON/TAHUN

Oleh :

Hangga Ruky Warmiaji I 0508047

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012


commit to user

Prarancangan Pabrik Metil Ester Sulfonat dari Palm Stearin Methyl Ester Kapasitas 50.000 ton/tahun

Kata Pengantar

iii

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur kepada Allah SWT, hanya karena rahmat dan ridho-Nya,

penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan

judul ”Prarancangan Pabrik Metil Ester Sulfonat dari Palm Stearin Methyl Ester

Kapasitas 50.000 ton/tahun”.

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan

baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena

itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Dr. Sunu Herwi Pranolo selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret

2. Inayati S.T., M.T., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing I dan Dr. Margono,

S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II, atas bimbingan dan bantuannya

dalam penyusunan tugas akhir

3. Inayati S.T., M.T., Ph.D. selaku pembimbing akademik.

4. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat

yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah.

5. Teman - teman mahasiswa Teknik Kimia FT UNS khususnya angkatan

2008.

Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna. Oleh

karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga

laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian.

Surakarta, Juli 2012

Penulis


commit to user


Daftar Isi

iv

DAFTAR ISI

Halaman Judul .................................................................................................. i

Lembar Pengesahan ........................................................................................... ii

Kata Pengantar ................................................................................................... iii

Daftar Isi .......................................................................................................... iv

Daftar Tabel ...................................................................................................... ix

Daftar Gambar ................................................................................................... xiv

Intisari ............................................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN .............................................................................. 1

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ............................................... 1

1.2 Kapasitas Perancangan .............................................................. 4

1.2.1 Data Impor Surfaktan Indonesia..................................... 4

1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku .............................................. 6

1.2.3 Kapasitas Pabrik yang Menguntungkan ......................... 7

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik ........................................................... 7

1.4 Tinjauan Pustaka ....................................................................... 14

1.4.1 Proses Pembuatan Surfaktan Metil Ester Sulfonat ........ 14

1.4.2 Kegunaan Produk ........................................................... 16

1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk .............. 16

1.4.3.1 Bahan Baku ..................................................... 16

1.4.3.2 Produk ............................................................. 21

1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum ....................................... 21


commit to user


Daftar Isi

v

BAB II DESKRIPSI PROSES ...................................................................... 23

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ....................................... 23

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ............................................... 23

2.1.2 Spesifikasi Produk ....................................................... 25

2.1.3 Spesifikasi Bahan Pembantu (Katalis) ......................... 25

2.2 Konsep Proses ......................................................................... 26

2.2.1 Tinjauan Termodinamika ............................................ 26

2.2.2 Tinjauan Kinetika ......................................................... 30

2.2.3 Mekanisme Reaksi ....................................................... 32

2.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ................................ 34

2.3.1 Diagram Alir Proses .................................................... 34

2.3.2 Langkah Proses ............................................................ 38

2.4 Neraca Massa dan Neraca Energi ............................................ 40

2.4.1 Neraca Massa ............................................................... 40

2.4.2 Neraca Energi .............................................................. 44

2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses ...................................... 47

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ........................................... 55

3.1 Tangki Penyimpanan .............................................................. 55

3.2 Melter ...................................................................................... 57

3.3 Sulfur Burner .......................................................................... 58

3.4 Cyclone ................................................................................... 58

3.5 Catalytic Converter ................................................................. 59

3.6 Falling Film Reactor ............................................................... 60


commit to user


Daftar Isi

vi

3.7 Digester ................................................................................... 60

3.8 Bleacher .................................................................................. 61

3.9 Neutralizer .............................................................................. 62

3.10 Spray Dryer ............................................................................. 62

3.11 Menara Distilasi ...................................................................... 63

3.12 Heat Exchanger ...................................................................... 64

3.13 Gudang .................................................................................... 70

3.14 Belt Conveyor .......................................................................... 70

3.15 Hopper ..................................................................................... 71

3.16 Silo .......................................................................................... 72

3.17 Accumulator ............................................................................. 72

3.18 Pompa ..................................................................................... 73

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ............ 78

4.1 Unit Pendukung Proses ........................................................... 78

4.1.1 Unit Pengadaan Air ..................................................... 79

4.1.1.1 Air Pendingin ................................................. 79

4.1.1.2 Air Umpan Waste Heat Boiler ....................... 82

4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ................. 82

4.1.2 Unit Pengadaan Udara Tekan ....................................... 84

4.1.3 Unit Pengadaan Listrik ................................................. 84

4.1.3.1 Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas .. 85

4.1.3.2 Listrik untuk Penerangan ............................... 86

4.1.3.3 Listrik untuk AC ............................................ 88


commit to user


Daftar Isi

vii

4.1.3.4 Listrik untuk Laboratorium dan Instrumentasi 88

4.1.4 Unit Pengadaan Bahan Bakar ....................................... 89

4.2 Laboratorium ........................................................................... 90

4.2.1 Laboratorium Fisik ...................................................... 92

4.2.2 Laboratorium Analitik ................................................ 92

4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan ............. 92

4.2.4 Prosedur Analisa Proses .............................................. 93

4.2.5 Prosedur Analisa Air ................................................... 94

4.3 Unit Pengolahan Limbah ......................................................... 95

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ...................................................... 99

5.1 Bentuk Perusahaan .................................................................. 99

5.2 Struktur Organisasi .................................................................. 100

5.3 Tugas dan Wewenang ............................................................. 105

5.3.1. Pemegang Saham ......................................................... 105

5.3.2. Dewan Komisaris ......................................................... 105

5.3.3. Dewan Direksi ............................................................ 106

5.3.4. Staf Ahli ...................................................................... 107

5.3.5. Penelitian dan Pengembangan (Litbang) .................... 107

5.3.6. Kepala Bagian ............................................................. 108

5.3.7. Kepala Seksi ................................................................ 111

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................ 112

5.4.1. Karyawan Non Shift .................................................... 112

5.4.2. Karyawan Shift ............................................................ 112


commit to user


Daftar Isi

viii

5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ......................................... 114

5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ............... 114

5.6.1. Penggolongan Jabatan ................................................. 114

5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji ......................................... 115

5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan .............................................. 117

5.8 Manajemen Produksi ............................................................... 118

5.8.1. Perencanaan Produksi ................................................. 119

5.8.2. Pengendalian Produksi ................................................ 120

BAB IV ANALISA EKONOMI ...................................................................... 122

6.1 Dasar Perhitungan .................................................................... 122

6.2 Penafsiran Harga Peralatan ...................................................... 123

6.3 Penentuan Total Capital Investment (TCI) ............................. 125

6.4 Penentuan Manufacturing Cost (TCI) ...................................... 127

6.4.1. Direct Manufacturing Cost (DMC) ............................ 127

6.4.2. Indirect Manufacturing Cost (IMC) ........................... 127

6.4.3. Fixed Manufacturing Cost (FMC) .............................. 128

6.5 Penentuan Total Poduction Cost (TPC) ................................. 128

6.5.1. General Expense (GE) ................................................ 128

6.5.2. Total Production Cost (TPC) ....................................... 129

6.6 Keuntungan .............................................................................. 129

6.7 Analisa Kelayakan .................................................................... 129

Daftar Pustaka ................................................................................................ 135

Lampiran


commit to user


Daftar Tabel

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Jumlah Impor Surfaktan Indonesia .................................................. 5

Tabel 1.2 Produsen palm stearin methyl ester ................................................. 6

Tabel 1.3 Produsen Metanol ............................................................................ 7

Tabel 1.4 Daftar Pabrik Penghasil Metil Ester Sulfonat .................................. 7

Tabel 1.5 Jumlah Penduduk Provinsi Riau ...................................................... 12

Tabel 1.6 Persentase Jumlah Angkatan Kerja dan Non Angkatan di Riau ...... 12

Tabel 2.1 Benchmark Feed Characteristics for C16-C18 ME ......................... 24

Tabel 2.2 Spesifikasi H2O2 ............................................................................... 24

Tabel 2.3 Spesifikasi Metanol .......................................................................... 24

Tabel 2.4 Spesifikasi Natrium Hidroksida ....................................................... 25

Tabel 2.5 Benchmark Product Characteristics for MES.................................. 25

Tabel 2.6 Neraca Massa Melter........................................................................ 40

Tabel 2.7 Neraca Massa Sulfur Burner ............................................................ 41

Tabel 2.8 Neraca Massa Cyclone ..................................................................... 41

Tabel 2.9 Neraca Massa Catalytic Converter Bed 1 ........................................ 41

Tabel 2.10 Neraca Massa Catalytic Converter Bed 2 ........................................ 42

Tabel 2.11 Neraca Massa Catalytic Converter Bed 3 ....................................... 42

Tabel 2.12 Neraca Massa Falling Film Reactor ................................................ 42

Tabel 2.13 Neraca Massa Digester .................................................................... 43

Tabel 2.14 Neraca Massa Bleacher .................................................................... 43

Tabel 2.15 Neraca Massa Neutralizer ................................................................ 43

Tabel 2.16 Neraca Massa Spray Dryer ............................................................. 44


commit to user


Daftar Tabel

x

Tabel 2.17 Neraca Massa Menara Distilasi ....................................................... 44

Tabel 2.18 Neraca Energi pada Melter............................................................... 44

Tabel 2.19 Neraca Energi pada Sulfur Burner ................................................... 45

Tabel 2.20 Neraca Energi pada Cyclone ............................................................ 45

Tabel 2.21 Neraca Energi pada Catalytic Converter ......................................... 45

Tabel 2.22 Neraca Energi pada Falling Film Reactor ....................................... 46

Tabel 2.23 Neraca Energi pada Digester ........................................................... 46

Tabel 2.24 Neraca Energi pada Bleacher ........................................................... 46

Tabel 2.25 Neraca Energi pada Neutralizer ....................................................... 47

Tabel 2.26 Neraca Energi pada Spray Dryer ..................................................... 47

Tabel 2.27 Neraca Energi pada Menara Distilasi ............................................... 47

Tabel 3.1 Tangki penyimpanan palm stearin methyl ester ............................. 55

Tabel 3.2 Tangki penyimpanan H2O2 .............................................................. 55

Tabel 3.3 Tangki penyimpanan metanol .......................................................... 56

Tabel 3.4 Tangki penyimpanan NaOH ............................................................ 56

Tabel 3.5 Spesifikasi Melter............................................................................. 57

Tabel 3.6 Spesifikasi Sulfur Burner ................................................................. 58

Tabel 3.7 Spesifikasi Cyclone .......................................................................... 58

Tabel 3.8 Spesifikasi Catalytic Converter ....................................................... 59

Tabel 3.9 Spesifikasi Falling Film Reactor ..................................................... 60

Tabel 3.10 Spesifikasi Digester ......................................................................... 60

Tabel 3.11 Spesifikasi Bleacher ......................................................................... 61

Tabel 3.12 Spesifikasi Neutralizer ..................................................................... 62


commit to user


Daftar Tabel

xi

Tabel 3.13 Spesifikasi Spray Dryer ................................................................... 62

Tabel 3.14 Spesifikasi Menara Distilasi ............................................................. 63

Tabel 3.15 Spesifikasi HE-01 ............................................................................ 64






Tabel 3.21 Spesifikasi Kondenser Parsial .......................................................... 67

Tabel 3.22 Spesifikasi Kondenser ...................................................................... 68

Tabel 3.23 Spesifikasi Reboiler ......................................................................... 68

Tabel 3.24 Spesifikasi Waste Heat Boiler (WHB) ............................................. 69

Tabel 3.25 Spesifikasi Gudang .......................................................................... 70

Tabel 3.26 Spesifikasi Belt Conveyor - 01 ......................................................... 70

Tabel 3.27 Spesifikasi Belt Conveyor - 02 ......................................................... 71

Tabel 3.28 Spesifikasi Hopper - 01 .................................................................... 71

Tabel 3.29 Spesifikasi Hopper - 02 .................................................................... 71

Tabel 3.30 Spesifikasi Silo ................................................................................. 72

Tabel 3.31 Spesifikasi Accumulator................................................................... 74

Tabel 3.32 Spesifikasi Pompa-01 ....................................................................... 73





commit to user


Daftar Tabel

xii






Tabel 4.1 Kebutuhan Air Konsumsi dan Sanitasi ............................................ 83

Tabel 4.2 Kebutuhan Total Air ....................................................................... 83

Tabel 4.3 Listrik Peralatan Proses .................................................................... 85

Tabel 4.4 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan ................................... 87

Tabel 4.5 Total Kebutuhan Listrik Pabrik ........................................................ 88

Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift ................................................. 113

Tabel 5.2 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan ................................................. 115

Tabel 5.3 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan .......................................... 116

Tabel 6.1 Indeks Harga Alat ............................................................................ 123

Tabel 6.2 Fixed Capital Investment ................................................................ 126

Tabel 6.3 Working Capital Investment ............................................................ 126

Tabel 6.4 Total Capital Investment ................................................................. 127

Tabel 6.5 Direct Manufacturing Cost .............................................................. 127

Tabel 6.6 Indirect Manufacturing Cost ............................................................ 128

Tabel 6.7 Fixed Manufacturing Cost ............................................................... 128

Tabel 6.8 Manufacturing Cost ......................................................................... 128

Tabel 6.9 General Expense .............................................................................. 129

Tabel 6.10 Total Production Cost ...................................................................... 129


commit to user


Daftar Tabel

xiii

Tabel 6.11 Variable Cost ................................................................................... 131

Tabel 6.12 Regulated Cost ................................................................................. 131

Tabel 6.13 Analisa Kelayakan ........................................................................... 134


commit to user


Daftar Gambar

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Hubungan Antara Jumlah Impor Surfaktan dengan Tahun ......... 5

Gambar 1.2 Fasilitas Pendukung di Kawasan Industri Dumai (KID) ............. 9

Gambar 1.3 Peta Kota Dumai ......................................................................... 10

Gambar 1.4 Pelabuhan Dumai ........................................................................ 11

Gambar 2.1 Diagram Alir Proses .................................................................... 36

Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif ............................................................... 37

Gambar 2.3 Diagram Alir Kuantitatif ............................................................. 38

Gambar 2.4 Layout Pabrik .............................................................................. 52

Gambar 2.5 Layout Peralatan Proses .............................................................. 56

Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Metil Ester Sulfonat ......................... 101

Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index ............................................... 121

Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan Ekonomi............................................ 130


commit to user


Intisari

xv

INTISARI

Hangga Ruky Warmiaji, 2012, Prarancangan Pabrik Metil Ester Sulfonat

dari Palm Stearin Methyl Ester Kapasitas 50.000 Ton/Tahun, Program Studi

S1 Reguler, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas

Maret, Surakarta

Metil ester sulfonat (MES) merupakan surfaktan anionik yang paling

banyak digunakan. Surfaktan MES memiliki beberapa kelebihan dibandingkan

dengan surfaktan LAS diantaranya bersifat terbarukan (renewable), dan mudah

didegradasi (good biodegradability). Dengan memperhatikan beberapa faktor,

seperti aspek penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja, pemasaran, serta

utilitas, maka lokasi pabrik yang cukup strategis adalah Kawasan Industri Dumai,

kota Dumai, Provinsi Riau. Pabrik direncanakan mulai beroperasi pada tahun

2014.

Proses pembuatan MES terdiri dari beberapa tahapan, yaitu tahap

sulfonasi, bleaching, netralisasi dan pengeringan. Pada tahap sulfonasi, metil ester

dikontakkan dengan SO3 di dalam suatu falling film reactor (FFR). Proses ini

berlangsung secara eksotermis. Agar reaksi sulfonasi berlangsung sempurna,

produk keluaran FFR dimasukkan ke dalam digester (aging process). Proses

sulfonasi menghasilkan produk berwarna gelap dan bersifat sangat asam. Untuk

mengurangi warna sampai sesuai dengan spesifikasi, dilakukan proses bleaching

dengan menambahkan 50% hidrogen peroksida dan metanol. Selanjutnya

dilakukan tahap netralisasi dengan menambahkan 50% natrium hidroksida hingga

pH 5,5-7,5. Hasil dari proses netralisasi yang berupa pasta netral dilewatkan ke

sistem dryer dimana metanol dan air berlebih dipisahkan dan dimasukkan ke

dalam methanol removal system. Metanol hasil recovery di-recycle kembali ke

dalam proses bleaching. Produk yang dihasilkan dari sistem dryer berupa powder

kering MES.

Utilitas terdiri dari unit penyediaan air sebagai pendingin, air keperluan

umum, tenaga listrik, penyediaan udara tekan, penyediaan bahan bakar, dan unit

pengolahan limbah. Terdapat tiga laboratorium, yaitu laboratorium fisik,

laboratorium analitik dan laboratorium penelitian dan pengembangan, untuk

menjaga kualitas bahan baku dan produk.

Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur

organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja

yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift.

Dari hasil analisis ekonomi diperoleh, ROI (Return on Investment)

sebelum dan sesudah pajak sebesar 34,01% dan 27,21%, POT (Pay Out Time)

sebelum dan sesudah pajak selama 2,27 dan 2,69 tahun, BEP (Break Event Point)

41,50% dan SDP 17,42%. Sedangkan DCF (Discounted Cash Flow) sebesar

32,10%. Jadi dari segi ekonomi pabrik tersebut layak untuk didirikan.


commit to user


Bab I Pendahuluan

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik

Surfaktan merupakan bahan aktif permukaan yang dapat menurunkan

tegangan permukaan antar dua fasa yang berbeda. Surfaktan mempunyai

kemampuan untuk menggabungkan bagian antar fase yang berbeda seperti udara-

air, atau fase yang memiliki derajat polaritas yang berbeda seperti minyak-air.

Sifat khas surfaktan ini disebabkan oleh struktur ampifilik yang dimilikinya, yang

berarti dalam satu molekul surfaktan mengandung gugus hidrofilik yang bersifat

polar dan gugus hidrofobik yang bersifat nonpolar.

Surfaktan telah diaplikasikan secara luas pada berbagai industri seperti

industri farmasi, industri deterjen, industri kosmetika, industri kimia, industri

pertanian dan industri pangan. Kegunaan lain surfaktan adalah dapat

meningkatkan perolehan minyak bumi melalui proses Enhanced Oil Recovery

(EOR). Salah satu metode EOR yang digunakan yaitu injeksi kimia dengan

menggunakan surfaktan yang dikenal dengan istilah surfactant flooding. Gaya

adhesi dari surfaktan-minyak akan mengurangi hasil resultan gaya kohesi dengan

RSO3- dari surfaktan sehingga terjadi penurunan tegangan antarmuka yang

mengakibatkan minyak terbebas dari core (batuan). Secara umum surfaktan dapat

dibagi menjadi empat kelompok besar, yaitu kelompok anionik, nonionik,

kationik dan amfoterik. Pembagian jenis surfaktan ini berdasarkan muatan ion

pada gugus hidrofiliknya.


commit to user


Bab I Pendahuluan

2

Kelompok surfaktan yang saat ini paling banyak diproduksi dan

diaplikasikan secara luas pada berbagai industri adalah surfaktan anionik.

Surfaktan anionik yang umum digunakan adalah surfaktan yang disintesis dari

petroleum seperti Linear Alkyl Benzene Sulfonic Acid / Sulfonate (LAS/LABS).

Kelemahan penggunaan surfaktan ini adalah sulit didegradasi sehingga cenderung

mencemari lingkungan, tidak tahan terhadap kadar salinitas yang tinggi, dan

pengadaannya masih harus diimpor. Peningkatan harga minyak bumi dunia yang

mencapai US$ 90 per barrel pada awal tahun 2012 mempengaruhi tingginya harga

surfaktan berbahan baku petroleum. Hal ini mendorong perlunya mencari

alternatif bahan baku untuk pembuatan surfaktan yang lebih murah dan prospektif,

terutama ditinjau dari aspek penyediaan bahan baku yang renewable dan ramah

lingkungan.

Salah satu jenis surfaktan anionik yang mempunyai potensi besar untuk

dikembangkan di Indonesia adalah surfaktan metil ester sulfonat (MES).

Surfaktan jenis ini dapat diproduksi dengan menggunakan bahan baku minyak

sawit. Menurut Matheson (1996a), metil ester sulfonat memperlihatkan

karakteristik dispersi yang baik, sifat deterjensi yang baik terutama pada air

dengan tingkat kesadahan yang tinggi (hard water) serta tidak adanya fosfat, ester

asam lemak C14, C16 dan C18 akan meningkatkan tingkat deterjensinya.

Surfaktan MES memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan

surfaktan LAS dan LABS diantaranya bersifat terbarukan (renewable) dan mudah

didegradasi (good biodegradability). Selain itu, biaya produksi surfaktan MES

lebih murah dibandingkan dengan proses produksi petroleum sulfonat. Metil Ester


commit to user


Bab I Pendahuluan

3

Sulfonat (MES) dibuat dari reaksi sulfonasi metil ester melalui beberapa tahapan

proses. Salah satu jenis metil ester yang paling baik untuk pembuatan surfaktan

MES adalah jenis palm stearin methyl ester (ME C16-C18).

Pengembangan industri surfaktan MES juga didukung oleh peningkatan

permintaan biodiesel. Semakin meningkatnya permintaan dunia terhadap

biodiesel ini telah mendorong produksi biodiesel dari bahan baku sawit seperti

palm stearin. Indonesia dan Malaysia menyisihkan 40% dari produksi minyak

sawit gabungan mereka untuk pembuatan biodiesel. Biodiesel berbasis sawit

berisi campuran ME C16 dan C18 baik jenuh maupun tak jenuh. Metil ester C16

kebanyakan jenuh, dan biodiesel yang mengandung persentase ME C16 dalam

jumlah besar tidak akan lulus uji standar biodiesel Uni Eropa untuk CFPP (cold

filter plugging point). Tingkat kejenuhan yang tinggi pada ME C16 juga

berpengaruh pada tingginya freezing point. CFPP dan freezing point yang rendah

merupakan persyaratan penting untuk penggunaan biodiesel sebagai bahan bakar.

Fraksi C16 jenuh dapat dihilangkan dengan thermal fractionation, dan karena

produksi biodiesel berbasis kelapa sawit terus meningkat, otomatis pasokan ME

C16 juga akan sangat meningkat.

Akan tetapi, ME C16 merupakan bahan baku yang sangat baik untuk

pembuatan surfaktan MES. Surfaktan yang dihasilkan berkualitas sangat baik dan

memiliki kelarutan yang baik di air dingin. Fakta perlunya penghilangan fraksi

C16 berarti bahwa by-product ME C16 dari biodiesel dalam jumlah besar akan

tersedia. Masa depan ekonomi MES akan dikaitkan dengan ketersediaan by-

product ME C16 ini.


commit to user


Bab I Pendahuluan

4

Tujuan dari perancangan pabrik ini adalah untuk memenuhi peningkatan

permintaan dunia terhadap surfaktan yang lebih ramah lingkungan. Perancangan

pabrik MES merupakan bentuk dukungan terhadap program kegiatan

pengembangan industri hilir kelapa sawit yang gencar dilakukan oleh pemerintah

Indonesia.

Semakin berkembangnya industri hilir kelapa sawit ini akan meningkatkan

nilai tambah produk turunan kelapa sawit yang otomatis akan meningkatkan

devisa negara dan menciptakan banyak lapangan kerja baru. Selain keuntungan

ekonomi dari pengembangan pabrik ini, diharapkan dapat juga meningkatkan

kualitas sumber daya manusia (SDM) bangsa Indonesia terhadap penguasaan

teknologi pengolahan produk turunan berbasis kelapa sawit.

1.2 Kapasitas Perancangan

Dalam menentukan kapasitas perancangan perlu dipertimbangkan hal-hal

sebagai berikut :

1.2.1 Data Impor Surfaktan Indonesia

Berdasarkan data dari Badan Pusat Statistik (BPS), impor surfaktan di

Indonesia terus mengalami peningkatan dari tahun ke tahun seperti ditunjukkan

pada tabel berikut.


commit to user


Bab I Pendahuluan

5

Tabel 1.1 Jumlah Impor Surfaktan Indonesia (BPS, 2006)

Tahun Jumlah impor surfaktan

(ton)

1998 10.674

1999 10.169

2000 14.279

2001 16.595

2002 20.085

2003 21.935

2004 23.027

2005 26.757

Dari data tersebut dapat dibuat grafik hubungan antara jumlah impor surfaktan

dengan tahun sebagai berikut.

Gambar 1.1 Grafik Hubungan Antara Jumlah Impor Surfaktan dengan Tahun

Dari grafik tersebut dapat dibuat persamaan yang menghubungkan jumlah

impor surfaktan dengan tahun yaitu : y = 2.420,55x – 4.826.787,20

dengan y = jumlah impor surfaktan (ton)

x = tahun

y = 2.420,55x - 4.826.787,20

R² = 0,97

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006y,

Ju

mla

h I

mp

or

Su

rfak

tan

(to

n)

x, Tahun

Impor Surfaktan Indonesia


commit to user


Bab I Pendahuluan

6

Dari persamaan tersebut dapat diprediksi bahwa kekurangan kebutuhan

surfaktan Indonesia pada tahun 2014 adalah sekitar 48.200 ton/tahun. Sehingga,

pabrik surfaktan metil ester sulfonat ini dirancang untuk memenuhi kekurangan

tersebut, yaitu 50.000 ton/tahun.

1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku

Bahan baku utama pembuatan surfaktan metil ester sulfonat (MES) adalah

metil ester C16-C18, sulfur dan oksigen. Metil ester C16-C18 dapat diperoleh dari

palm stearin methyl ester atau by-product biodiesel yang dapat dipenuhi oleh

produsen di Indonesia. Sulfur diperoleh melalui impor dari supplier asal China,

yakni Tianjin Elong Co., Ltd. Oksigen diperoleh dari udara bebas. Natrium

hidroksida diperoleh dari supplier Indonesia, yakni PT Aneka Inti Kimia. Metanol

diperoleh dari produsen di Indonesia. Sedangkan Hidrogen Peroksida diperoleh

dari produsen di Indonesia, yakni PT Peroksida Industri Pratama dengan kapasitas

produksi 16.000 ton/tahun. Daftar produsen palm stearin methyl ester dan jumlah

yang dihasilkan ditampilkan pada tabel 1.2 berikut.

Tabel 1.2 Produsen palm stearin methyl ester (Kemenperin RI, 2012)

No Nama Perusahaan Kapasitas

(ton/tahun)

1 PT Soci Mas 8.000

2 PT Pelita Agung Agriindustri 200.000

3 PT Wilmar Bio Energi Indonesia 1.050.000

4 PT Indo Biofuels 150.000

Jumlah 1.408.000

Daftar produsen metanol dan jumlah yang dihasilkan ditampilkan pada tabel 1.3

berikut.


commit to user


Bab I Pendahuluan

7

Tabel 1.3 Produsen Metanol (Indonesian Commercial Newsletter, 2010)

No Nama Perusahaan Kapasitas

(ton/tahun)

1 PT Medco Methanol Bunyu 330.000

2 PT Kaltim Methanol Industri 660.000

Jumlah 990.000

1.2.3 Kapasitas Pabrik yang Menguntungkan

Untuk memproduksi metil ester sulfonat harus diperhitungkan juga

kapasitas produksi pabrik yang menguntungkan. Pabrik yang memproduksi metil

ester sulfonat diuraikan pada tabel 1.4 berikut.

Tabel 1.4 Daftar Pabrik Penghasil Metil Ester Sulfonat (Icis, 2012)

No Nama Pabrik Kapasitas

(ton/tahun)

Negara

1 Huish 80.000 Amerika Serikat

2 Stepan 50.000 Amerika Serikat

3 Lion 50.000 Jepang

4 Lion Eco Chemicals 25.000 Malaysia

5 Lonkey Industrial Co., Ltd. 40.000 China

Dapat diketahui kapasitas produksi minimal yang menguntungkan sebesar

25.000 ton/tahun. Sedangkan di dalam negeri masih membutuhan surfaktan

sebesar 48.200 ton/tahun. Maka ditetapkan bahwa kapasitas pabrik metil ester

sulfonat sebesar 50.000 ton/tahun.

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik

Area yang dipilih untuk tempat pembangunan pabrik ini didasarkan pada

beberapa kriteria, diantaranya ketersediaan bahan baku, iklim, ketersediaan listrik,

utilitas, transportasi, dan area pemasaran. Lokasi yang dipilih untuk pembangunan


commit to user


Bab I Pendahuluan

8

pabrik ini adalah di Kawasan Industri Dumai (KID), Pelintung, Kota Dumai,

Provinsi Riau. Alasan pemilihan lokasi ini karena berbagai pertimbangan yaitu :

a. Akses dan rencana penyediaan bahan baku

Riau merupakan daerah yang memiliki perkebunan kelapa sawit paling

luas di Indonesia. Perkebunan kelapa sawit di Riau, berdasarkan statistik

perkebunan 2007, luas lahan 1.612.382 ha, produksi CPO 5.119.270 ton,

dihasilkan dari 130 PKS dengan kapasitas 5.645 ton TBS/jam. CPO merupakan

bahan dasar pembuatan palm stearin methyl ester yang akan dimanfaatkan untuk

memproduksi surfaktan metil ester sulfonat.

Di kota Dumai banyak pabrik yang menghasilkan biodiesel dalam jumlah

besar. Seperti telah dijabarkan sebelumnya bahwa jika produksi biodiesel berbasis

kelapa sawit terus meningkat, otomatis pasokan ME C16 juga akan sangat

meningkat. Pabrik biodiesel akan memisahkan kandungan ME C16 dari biodiesel,

karena banyaknya komponen ME C16 akan meningkatkan freezing point dari

biodiesel. Kemudian ME C16 tersebut juga akan dijual oleh pabrik biodiesel dan

dapat digunakan sebagai bahan baku untuk industri surfaktan metil ester sulfonat.

b. Akses dan rencana penyediaan kebutuhan utilitas

Pembangunan PLTU 2 x 100 MW oleh PLN di Kawasan Industri Dumai

yang dimulai pada akhir tahun 2011 akan menambah suplai listrik bagi daerah

Dumai, sehingga memberikan kemudahan akses listrik pada pabrik.

Kota Dumai dalam memainkan peranannya ke depan telah memiliki lima

kawasan Industri yang strategis yaitu Kawasan Industri Dumai (KID) di

Pelintung, Kawasan Industri Lubuk Gaung, Kawasan Industri Dock Yard,


commit to user


Bab I Pendahuluan

9

Kawasan Industri Bukit Kapur dan Kawasan Industri di Bukit Timah. Salah satu

kawasan industri telah menjadi kawasan industri yang paling pesat kemajuannya

di Provinsi Riau yakni Kawasan Industri Dumai di Pelintung. KID yang memiliki

luas 330 hektar menyediakan keperluan utilitas untuk industri, seperti pembangkit

listrik, instalasi pengolahan air dan air limbah. Fasilitas pendukung di KID

ditampilkan pada gambar 1.2.

Gambar 1.2 Fasilitas Pendukung di Kawasan Industri Dumai (KID)

c. Akses dan rencana pemasaran produk

Kawasan Dumai sangat strategis untuk dijadikan kawasan pengembangan

perdagangan internasional, karena Dumai berada di kawasan lintas perdagangan

internasional Selat Malaka, sebagai pintu keluar dan masuk menuju pusat bisnis di

kawasan regional maupun internasional. Sejak beberapa tahun Kotamadya Dumai


commit to user


Bab I Pendahuluan

10

telah mengajukan usulan sebagai kawasan perdagangan bebas/Free Trade Zone.

Pemerintah RI sedang menyempurnakan produk hukum yang disebut UU

kawasan perdagangan bebas. Peta lokasi Kota Dumai ditampilkan pada gambar

1.3 berikut.

Gambar 1.3 Peta Kota Dumai

d. Fasilitas penunjang

Kota Dumai memiliki fasilitas/infrastruktur yang lengkap. Fasilitas/

infrastruktur tersebut meliputi jaringan jalan raya yang meliputi jalan nasional

(13,30 km), jalan provinsi (16,2 km), dan jalan kota (1.139,19 km). Jaringan

listrik dengan kapasitas terpasang 79.975.862 kWh, dengan jumlah pelanggan

28.800, terdiri dari rumah tangga, bisnis, industri, sosial, dan kantor pemerintah.


commit to user


Bab I Pendahuluan

11

Juga tersedia fasilitas telekomunikasi (telepon kabel, telepon selular, dan internet),

air bersih (kapasitas 16.941 m3), fasilitas pelayanan kesehatan (rumah sakit,

puskesmas, dan klinik), dan perbankan (bank nasional dan daerah).

Di kota Dumai juga tersedia pelabuhan yang dapat menunjang kegiatan

industri. Pelabuhan di Dumai telah dibangun sebagai pelabuhan penghubung

untuk kegiatan ekspor impor. Pelabuhan Dumai merupakan pelabuhan CPO

terbesar di Indonesia yang dapat disinggahi kapal berbobot 20-30 ribu DWT dan

bongkar muat CPO mencapai 6 juta ton/tahun. Sementara Pelabuhan Kawasan

Industri Dumai memiliki kedalaman 14 m dan mengakomodir kapal berbobot 50

ribu DWT.

Gambar 1.4 Pelabuhan Dumai (Sumber : PT Pelindo)


commit to user


Bab I Pendahuluan

12

e. Kondisi lain yang terkait

Secara geografis, daerah kota Dumai dilalui oleh Sungai Sumai, Sungai

Penebah, Sungai Rainis, Sungai Rempang, Sungai Nyiur, dan Sungai Sair yang

dapat dijadikan sebagai alternatif sumber air untuk keperluan industri.

Kawasan Dumai memiliki kondisi keamanan yang relatif baik. Berada di

kawasan pesisir dengan pertumbuhan ekonomi yang relatif tinggi (8,65% per

tahun). Kota Dumai merupakan pusat penghasil minyak bumi yang terbesar di

Indonesia.

Selain dipengaruhi oleh sumber bahan baku, target pasar, dan

infrastruktur, perencanaan daerah pembangunan suatu pabrik harus

mempertimbangkan ketersediaan sumber tenaga kerja. Jumlah penduduk di

provinsi Riau ditampilkan pada tabel 1.5.

Tabel 1.5 Jumlah Penduduk Provinsi Riau (BPS Provinsi Riau, 2010)

Kode Kabupaten/Kota Jumlah

Penduduk

01 Kuantan Singingi 291.044

02 Indragiri Hulu 362.961

03 Indragiri Hilir 662.305

04 Pelalawan 303.021

05 Siak 377.232

06 Kampar 686.030

07 Rokan Hulu 475.011

08 Bengkalis 498.384

09 Rokan Hilir 552.433

10 Kepulauan Meranti 176.371

71 Pekanbaru 903.902

72 Dumai 254.337

Jumlah 5.543.031

Berdasarkan data jumlah penduduk provinsi Riau pada tabel 1.5 di atas,

jumlah penduduk kota Dumai pada tahun 2010 adalah 254.337 jiwa. Dari data di


commit to user


Bab I Pendahuluan

13

atas dapat diperkirakan jumlah penduduk kota Dumai pada tahun 2014 adalah

302.017 jiwa. Data pada tabel 1.5 merupakan jumlah keseluruhan penduduk,

mencakup anak-anak, remaja, pemuda, pemudi, maupun orangtua. Tenaga kerja

yang dibutuhkan dalam suatu pabrik berada dalam rentang usia yang produktif.

Persentase angkatan kerja (usia produktif) dan bukan angkatan kerja, baik

berdasarkan kabupaten/kota di provinsi Riau ditampilkan pada tabel 1.6 berikut.

Tabel 1.6 Persentase Jumlah Angkatan Kerja dan Non Angkatan Kerja di Riau

(BPS Provinsi Riau, 2010)

No Kabupaten/Kota Angkatan Kerja

(%)

Non Angkatan Kerja

(%)

01 Kuantan Singingi 68,20 31,80

02 Indragiri Hulu 68,54 31,46

03 Indragiri Hilir 67,64 32,36

04 Pelalawan 65,39 34,61

05 Siak 62,64 37,36

06 Kampar 63,60 36,40

07 Rokan Hulu 64,37 35,63

08 Bengkalis 65,81 34,19

09 Rokan Hilir 62,88 37,12

10 Kepulauan Meranti 65,81 34,19

11 Pekanbaru 68,96 31,04

12 Dumai 65,35 34,65

Jumlah angkatan kerja di kota Dumai berdasarkan data pada tabel 1.6

adalah 65,35%. Jumlah angkatan kerja ini cukup besar sehingga kecukupan tenaga

kerja yang dibutuhkan untuk pabrik metil ester sulfonat di kota Dumai ini dapat

tercapai.


commit to user


Bab I Pendahuluan

14

1.4 Tinjauan Pustaka

1.4.1 Proses Pembuatan Surfaktan Metil Ester Sulfonat

Produksi metil ester sulfonat dalam skala industri terdiri dari beberapa tahapan

proses yaitu :

a. Tahap sintesis gas SO3

Gas SO3 diperoleh dengan membakar belerang.

Reaksi : S(s)+ O2(g) ↔ SO2(aq)

2SO2(g) + O2(g) ↔ 2SO3(g)

Pertama-tama, belerang dibakar dengan dry process air menghasilkan

SO2. Gas SO2 yang meninggalkan sulfur burner dikirim ke vanadium pentoxide

catalytic converter, di mana gas SO2 diubah menjadi SO3. Efisiensi konversi

converter adalah antara 99,0% - 99,7%.

b. Tahap sulfonasi

Metil ester sulfonat (MES) diproduksi melalui proses sulfonasi palm

stearin methyl ester dengan campuran SO3/udara. Reaksi pengontakkan palm

stearin methyl ester dan SO3 terjadi di dalam falling film reactor (FFR) multitube

pada suhu 45 oC dan tekanan 2 atm. Gas SO3 dan palm stearin methyl ester

mengalir di dalam tube secara co-current. Reaksi berlangsung sangat eksotermis

(160 kJ/mol panas dilepaskan), sehingga untuk menjaga kestabilan temperatur

reaksi dilakukan proses pendinginan menggunakan cooling water. Air pendingin

ini mengalir pada bagian shell dari reaktor. Agar reaksi sulfonasi berlangsung

sempurna, produk keluaran falling film reactor (FFR) dimasukkan ke dalam

digester (aging process).


commit to user


Bab I Pendahuluan

15

c. Tahap Bleaching

Proses sulfonasi menghasilkan produk berwarna gelap. Untuk mengurangi

warna sampai sesuai dengan spesifikasi, dilakukan proses bleaching. Pada

perancangan pabrik MES untuk tahap bleaching ini dipilih metode acid

bleaching. Acid bleaching dilakukan dengan menambahkan 50% hidrogen

peroksida. Selain itu untuk meminimalkan terbentuknya by-product berupa disalt

dilakukan penambahan metanol. Kedua proses ini berlangsung secara simultan.

Acid bleaching berlangsung dengan reaksi cepat yang memungkinkan

proses kontinyu dengan waktu tinggal total 1,5-2 jam. Acid bleaching

menghasilkan kualitas produk unggulan, terutama untuk produk berbasis palm

stearin. Produk yang dihasilkan memiliki warna yang lebih rendah (<20 Klett)

dengan tingkat di-salt dalam kisaran 4% (secara aktif 100%).

d. Tahap Netralisasi

Produk (MESA) yang keluar dari tahap bleaching bersifat sangat asam.

Selanjutnya dilakukan tahap netralisasi dengan menambahkan 50% natrium

hidroksida hingga pH 5,5-7,5 dan membentuk produk pasta MES (VI).

e. Tahap Pengeringan

Hasil dari proses netralisasi yang berupa pasta netral dilewatkan ke sistem

dryer dimana metanol dan air berlebih dipisahkan dan dimasukkan ke dalam

menara distilasi. Metanol hasil recovery di-recycle kembali ke dalam proses

bleaching. Produk yang dihasilkan dari sistem dryer berupa produk powder kering

MES.


commit to user


Bab I Pendahuluan

16

1.4.2 Kegunaan Produk

Produk metil ester sulfonat adalah salah satu jenis surfaktan yang biodegradable.

Surfaktan telah diaplikasikan secara luas pada berbagai industri seperti :

Industri farmasi

Industri deterjen

Industri kosmetika

Industri kimia

Industri pertanian

Industri pangan

Dapat meningkatkan perolehan minyak bumi melalui proses Enhanced Oil

Recovery (EOR)

1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku serta Produk

1.4.3.1 Bahan Baku

a. Sulphur

Sifat fisika (Perry, 2008) :

Bentuk : Padatan

Rumus molekul : S

Berat molekul : 32,065 g/gmol

Titik didih pada 1 atm : 444,6 oC

Titik lebur pada 1 atm : 120 oC

Specific gravity : 2,046


commit to user


Bab I Pendahuluan

17

Sifat kimia (Othmer, 1996) :

Dengan udara membentuk sulphur dioxide.

Reaksi : S + O2 → SO2

Dengan asam klorida dan katalis Fe akan menghasilkan hidrogen sulfida

Tidak larut dalam air, tetapi larut dalam karbon disulfida

b. Udara


Sifat Gas N2 O2

Berat molekul 28,01 32

Kenampakan

Gas

Tidak berbau

Tidak berwarna

Gas

Tidak berbau

Tidak berwarna

Titik Lebur (1 atm, oC) -209,86 -218, 4

Titik Didih (1 atm, oC) -195,8 -183

Specific gravity 1,026 1,71

c. Vanadium Pentoksida


Fase : Padatan

Rumus molekul : V2O5


Titik didih : 1750 oC

Titik lebur : 800 oC

Specific gravity : 3,357


commit to user


Bab I Pendahuluan

18


V2O5 adalah oksida amfoter. Bereaksi dengan non pereduksi asam untuk

membentuk larutan yang mengandung dioxovanadium (V)

V2O5 + 2HNO3 → 2VO2(NO3) + H2O

Bereaksi dengan Thionyl chloride membentuk VOCl3 :

V2O5 + 3SOCl2 → 2VOCl3 + 3SO2

d. Palm Stearin Methyl Ester

Sifat fisika :

Fase : Cairan

Berat molekul : 280,7 g/gmol (Zoller, 2009)

Densitas pada 25 oC : 0,85 g/cm

3 (Udomsap, 2009)

Kinematic viscosity @ 40 oC : 4,52 mm

2/s (Udomsap, 2009)

Flash point : 165,00 oC (Udomsap, 2009)

Pour point : 18,00 oC (Udomsap, 2009)

Melting point : 15,86 oC (Udomsap, 2009)

Sifat kimia :

Reaksi dengan gas SO3 menghasilkan methyl ester sulfonic acid (MESA).

Reaksinya adalah sebagai berikut :

O O

R–CH2–C–O–CH3 + SO3 → R–CH–C–O–CH3

SO3H


commit to user


Bab I Pendahuluan

19

e. Metanol

Sifat fisika (Othmer, 1996) :

Fase : Cairan

Rumus molekul : CH3OH


Titik didih (1 atm) : 64,70 oC

Titik lebur (1 atm) : -97,7 oC

Densitas pada 25 oC : 0,7866 gr/mL

Temperatur kritis : 239,43 oC


Reaksi metanol yang penting dalam industri :

Dehidrogenasi dan dehidrogenasi oksidatif dengan katalis

silver/molybdenum oksida membentuk formaldehid

CH3OH + ½ O2 → HCHO + H2O

Karbonilasi dengan katalis kobalt/rhodium membentuk asam asetat

CH3OH + CO → CH3COOH

Dehidrasi dengan katalis asam membentuk dimethyl eter dan air

2CH3OH ↔ CH3OCH3 + H2O

f. Hidrogen Peroksida 50%


Fase : Cairan


commit to user


Bab I Pendahuluan

20

Rumus molekul : H2O2


Titik didih (1 atm) : 150,2 oC

Titik lebur (1 atm) : -0,43 oC



Hidrogen peroksida terdekomposisi secara eksotermis menjadi air dan gas

oksigen secara spontan. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

2H2O2 → 2H2O + O2

Sebagai agen pereduksi, seperti pada reaksi dengan sodium hipoklorit atau

potassium permanganat

NaOCl + H2O2 → O2 + NaCl + H2O

2KMnO4 + 3H2O2 → 2MnO2 + 2KOH + 2H2O + 3O2

g. Natrium Hidroksida 50%


Bentuk : Cairan

Rumus molekul : NaOH

Berat molekul : 40 g/gmol

Titik didih (1 atm) : 1388 °C

Titik lebur (1 atm) : 318 °C



commit to user


Bab I Pendahuluan

21


Bereaksi dengan asam klorida menghasilkan natrium klorida dan air.

Reaksinya adalah sebagai berikut :

NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)

Bereaksi dengan karbon dioksida membentuk natrium bikarbonat dan air

2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O

1.4.3.2 Produk

Metil Ester Sulfonat

Sifat fisika :

Fase : Serbuk padatan

Berat molekul : 382,7 g/gmol (Zoller, 2009)

Densitas : 600 kg/m3 (Sun Products Corporation, 2011)

Autoignition Temperature : 684 oF (Sun Products Corporation, 2011)

Flash Point : > 200 oF (Sun Products Corporation, 2011)

Sifat Kimia :

Larut dalam air (Sun Products Corporation, 2011)

Sifat deterjensi yang baik pada hard water (Zoller, 2009)

1.4.4 Tinjauan Proses Secara Umum

Dalam proses pembuatan metil ester sulfonat, pertama mereaksikan

belerang cair dengan udara sehingga terbentuk gas SO2. Selanjutnya dilakukan

reaksi pembentukan SO3 yang dilakukan pada reaktor fixed bed-multi bed pada

http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_dioxide

http://en.wikipedia.org/wiki/Sodium_carbonate


commit to user


Bab I Pendahuluan

22

tekanan 1 atm dan suhu optimum 425 oC. Kondisi operasi reaktor adiabatic non

isothermal.

Pada tahap sulfonasi, metil ester dikontakkan dengan SO3 di dalam suatu

falling film reactor (FFR). Proses ini berlangsung secara eksotermis. Agar reaksi

sulfonasi berlangsung sempurna, produk keluaran FFR dimasukkan ke dalam

digester (aging process). Proses sulfonasi menghasilkan produk berwarna gelap

dan bersifat sangat asam. Untuk mengurangi warna sampai sesuai dengan

spesifikasi, dilakukan proses bleaching dengan menambahkan 50% hidrogen

peroksida dan metanol. Selanjutnya dilakukan tahap netralisasi dengan

menambahkan 50% natrium hidroksida.

Hasil dari proses netralisasi yang berupa pasta netral dilewatkan ke sistem

dryer dimana methanol dan air berlebih dipisahkan dan dimasukkan ke dalam

menara distilasi. Metanol hasil recovery di-recycle kembali ke dalam proses

bleaching.


commit to user


Bab II Deskripsi Proses

23

BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku

a. Spesifikasi belerang yang digunakan (www.alibaba.com) :

Fase : padat

Komposisi : belerang = 99,96%

impuritas = 0,040%

Titik lebur : 120 ºC

Titik didih : 444,6 oC


Kemasan : Curah

b. Spesifikasi udara yang digunakan (Othmer, 1996) :

Wujud : gas

Warna : tak berwarna

Bau : tak berbau

Komposisi : O2 = 21%

N2 = 79%



commit to user



24

c. Palm stearin methyl ester (ME C16-C18)

Palm stearin methyl ester yang digunakan untuk pembuatan surfaktan metil

ester sulfonat harus memenuhi kriteria yang akan dijabarkan dalam pada Tabel

2.1 berikut ini.

Tabel 2.1 Benchmark Feed Characteristics for C16-C18 ME (Zoller, 2009)

Typical Specification

Molecular weight 280,7

Iodine value (cg iodine/g ME) 0,10 <0,15

Free fatty acid (wt%) 0,05 <0,1

Unsulfonatable (wt%) 0,3 <0,5

Moisture (wt%) 0,05 <0,06

Other organics a (wt%) 0,05 <0,1

Nickel (ppm wt) <0,2 <0,5

Color (Klett) <20

Carbon chain length (wt%)

<C12 0

C12 0

C14 4,0 (maximum)

C16 59,0 (minimum)

C18 40,0 (maximum)

>C18 <1 a other organics include glycerides, glycerine, and methanol

d. Hidrogen peroksida

Hidrogen peroksida yang digunakan berkadar 50% dengan spesifikasi :

Tabel 2.2 Spesifikasi H2O2 (Siemens water technology, 2011)

Typical Physical Properties

Appearance Clear, colorless liquid

Concentration 50 wt%

Boiling Point 114 oC (237

oF)

Specific gravity 1,20

Freezing point -52 oC (-62

oF)

e. Metanol

Metanol yang digunakan harus memenuhi spesifikasi kandungan sebagai

berikut :


commit to user



25

Tabel 2.3 Spesifikasi Metanol (Zoller, 2009)

Characteristics Specification

Purity ≥ 98,5 wt%

Chloride content ≤ 0,10 wt%

Appearance Clear

f. Natrium hidroksida

Natrium hidroksida yang digunakan adalah natrium hidroksida 50% yang

harus memenuhi spesifikasi kandungan sebagai berikut :

Tabel 2.4 Spesifikasi Natrium Hidroksida (Zoller, 2009)

Characteristics Specification

Concentration ≥ 50 wt%

Iron (Fe) ≤ 10 ppm (wt)

Sulfate (Na2SO4) ≤ 0,1 wt%

Chloride (NaCl) ≤ 1,5 wt%

Appearance Clear liquid

2.1.2 Spesifikasi Produk

Penjabaran spesifikasi produk MES yang berkualitas baik pada Tabel 1.2 berikut.

Tabel 2.5 Benchmark Product Characteristics for MES (Zoller, 2009)

Benchmark C16-C18

Dry MES Product

Molecular weight 382,7

Total active (wt%) (MES + disalt) 88,5

Disalt (wt%) 5,8

Methanol (wt%) 0,1

Moisture (wt%) 2,6

Free ME (wt%) 2,8

Final Color (Klett) (5 wt%) 40

2.1.3 Spesifikasi Bahan Pembantu (Katalis)

Katalisator : Vanadium Pentoksida (V2O5)

Bentuk : granular

Diameter : 0,004572 m


commit to user



26

Porositas : 0,45

Bulk density : 541,424 kg/m3

Umur teknis : 10 tahun

2.2 Konsep Proses

2.2.1 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 dihitung dengan

perhitungan panas pembentukan standar ( o) pada tekanan 1 atm dan suhu

298,15 K. Pada proses pembentukan metil ester sulfonat terjadi reaksi sebagai

berikut :

S (g) + O2 (g) SO2 (g) (2.1)

SO2 (g) + ½ O2 (g) SO3 (g) (2.2)

O O

R–CH2–C–O–CH3 + SO3 → R–CH–C–O–CH3 (2.3)

SO3H

a. Untuk reaksi 2.1 :

Data panas pembentukan standar suhu 298,15 K (Smith Van Ness, 1975) :

o S = 0 J/mol

o O2 = 0 J/mol

o SO2 = -296.830 J/mol

H298,15 = o produk -

o reaktan


commit to user



27

H298,15 = (-296.830) – (0 + 0) J/mol

= -296.830 J/mol

Reaksi ini termasuk reaksi eksotermis dilihat dari nilai panas pembentukan

standar (Δ 298,15) yang bernilai negatif.

b. Untuk reaksi 2.2 :

Data panas pembentukan standar suhu 298,15 K (Smith Van Ness, 1975) :

o O2 = 0 J/mol

o SO2 = -296.830 J/mol

o SO3 = -395.730 J/mol

H298,15 = o produk -

o reaktan

298,15 = (-395.730) – (-296.830 + ½ x 0) J/mol

= -98.900 J/mol

Reaksi ini termasuk reaksi eksotermis dilihat dari nilai panas pembentukan

standar (Δ 298,15) yang bernilai negatif.

c. Untuk reaksi 2.3 :

Reaksi ini sangat eksotermis yaitu 150-170 kJ/mol panas yang dilepaskan

(Robert, 2003).

Sifat reaksi kimia yang reversible atau irreversible dapat diketahui dari

harga konstanta kesetimbangan. Data energi Gibbs pada 298,15 K (Smith Van

Ness, 1975) :

o S = 0 J/mol


commit to user



28

o O2 = 0 J/mol

o SO2 = -300.360 J/mol

o SO3 = -370.620 J/mol

Perubahan energi Gibbs dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (Smith

Van Ness, 1975) :

G298,15 = - R T ln K

G298,15 = o produk -

o reaktan

dengan :

G298,15 = Energi bebas Gibbs standar suatu reaksi pada 298,15 K (kJ/mol)

R = Konstanta Gas ( 8,314 J/mol·K)

T = Temperatur (K)

K = Konstanta Kesetimbangan

a. Reaksi 2.1 :

G298,15 = (-300.360) – (0 + 0) J/mol

= -300.360 J/mol

ln K298,15 = T R

G 298,15

= K 298,15 K J/mol 8,314

J/mol 300.360 -

= 121,17

Dari persamaan 15.17 Smith Van Ness :

298,15

298,15

298,15 T

1

T

1x

R

ΔH

K

Kln


commit to user



29

dengan :

K = Konstanta kesetimbangan pada suhu tertentu

T = Suhu tertentu

R = Tetapan gas ideal, 8,314 J/mol·K

H298,15 = Panas reaksi standar pada 298,15 K

Pada suhu 140oC (1.243,15 K) besarnya konstanta kesetimbangan dapat

dihitung sebagai berikut :

298,15

1.243,15

K

Kln =

298,151.243,15

298,15

T

1

T

1

R

ΔH

298,15

1

1.243,15

1

8,314

296.830 - lnKlnK 298,151.243,15

K698,15 = 1,23 · 1013

Karena harga konstanta kesetimbangan relatif besar, maka reaksi berlangsung

searah ke arah kanan (irreversible).

b. Reaksi 2.2 :

G298,15 = (-370.620) – (-300.360 + ½ (0)) J/mol

= -70.260 J/mol

ln K298,15 = T R

G 298,15

= K 298,15 K J/mol 8,314

J/mol 70.260 -

= 28,36


commit to user



30

Pada suhu 425oC (698,15 K) besarnya konstanta kesetimbangan dapat

dihitung sebagai berikut :

298,15

698,15

K

Kln =

298,15698,15

298,15

T

1

T

1

R

ΔH

298,15

1

698,15

1

8,314

98.900 - lnKlnK 298,15698,15

K698,15 = 244,69

Karena harga konstanta kesetimbangan relatif kecil, maka reaksi berlangsung

bolak-balik (reversible).

c. Reaksi 2.3 :

Pada 45oC (343,15 K) energi bebas gibbs (Torres, 2008) :

Δ 343,15 = -449,15 x 103 J/mol

Maka konstanta kesetimbangan dapat dihitung sebagai berikut :

n 343,15 -Δ 343,15

R

- -449,15 10

3 mo

8,314 mo ⁄ 343,15

= 157,43

K = 2,36 x 1068

Karena harga konstanta kesetimbangan relatif besar, maka reaksi berlangsung

searah ke arah kanan (irreversible).


commit to user



31

2.2.2 Tinjauan Kinetika

Secara kinetika, reaksi pembentukan belerang trioksida mempunyai

persamaan kecepatan reaksi sebagai berikut (Froment, 1990) :

Reaksi : SO2 + ½ O2 SO3

Konstanta kesetimbangan :

Kp =

68,10

300.11exp

T

dengan : Kp = konstanta kesetimbangan

T = suhu reaksi, ºK

Kecepatan reaksinya :

2

3322

21

22

3

221

PsokPsok122,414

KpPoPso

Pso1PsoPok

r

dengan :

r = kecepatan reaksi, kmol SO2 /kg kat·jam

Tk

5473160,12exp1

Tk

8619953,9exp2

Tk

52596745,71exp3

322 SOSOO P ;P ;P = tekanan parsial gas O2, SO2, SO3

dihitung berdasarkan 1 kmol /O2 jam·atm


commit to user



32

Untuk reaksi pembentukan methyl ester sulfonic acid (MESA), persamaan

kecepatan reaksinya adalah sebagai berikut (Torres, 2008) :

r - 3

dengan konstanta kecepatan reaksi : 1,14 1019

-14350

2.2.3 Mekanisme Reaksi

Dasar mekanisme reaksi pembuatan Metil Ester Sulfonat (MES) adalah

sebagai berikut (Zoller, 2009) :

Absorpsi belerang trioksida oleh metil ester pada falling film reactor

ditunjukkan pada reaksi 2.4 secara cepat membentuk intermediet II, yang

umumnya disebut sebagai adisi.

O O

R–CH2–C–O–CH3 (I) + SO3 ↔ R–CH2–(C–OCH3):SO3 (II) (2.4)

Int rm di t II da am s timbangan d ngan b ntu yang m nga ti an α-karbon

untuk sulfonasi dalam reaksi di 2.5, yaitu reaksi untuk membentuk intermediet III.

O O

R–CH2–(C–OCH3):SO3 (II) + SO3 ↔ R–CH–(C–OCH3):SO3 (III) (2.5)

SO3H

Intermediet III harus menjalani "penataan ulang" seperti yang ditunjukkan pada

reaksi 2.6 untuk melepaskan belerang trioksida sehingga membentuk methyl ester

sulfonic acid (MESA) (IV) yang diinginkan.


commit to user



33

O O

R–CH–(C–OCH3):SO3 (III) ↔ R–CH–C–O–CH3 (IV) + SO3 (2.6)

SO3H SO3H

Belerang trioksida yang dilepaskan kemudian akan mengkonversi

intermediet II sisa untuk membentuk intermediate III. Jika intermediet III tidak

dikonversi ke MESA (IV) sebelum tahap netralisasi, hidrolisis ester akan terjadi,

sehingga membentuk disalt (V) seperti yang ditunjukkan pada reaksi 2.7.

O O

R–CH–(C–OCH3):SO3(III) + 3Na → R–CH–C–ONa(V)+ 2H2O + CH3OSO3Na (2.7)

SO3H SO3Na

Reaksi 2.6 selesai oleh reaksi belerang trioksida dengan intermediet II

seperti yang ditunjukkan pada Reaksi 2.5. Setelah intermediate II terkonsumsi,

reaksi 2.6 lumayan melambat.

Jumlah intermediet III keluaran falling film reactor bervariasi dari 10% -

20%. Hal ini dapat diminimalkan dengan penambahan alkohol sesuai reaksi 2.8,

untuk bereaksi dengan intermediet III sisa membentuk MESA (IV) yang

diinginkan sebelum sampai pada tahap netralisasi.

O O

R–CH–(C–OCH3):SO3(III) + CH3 → R–CH–C–OCH3(IV) + CH3OSO3H (2.8)

SO3H SO3H


commit to user



34

Netralisasi MESA (IV) untuk membentuk MES (VI) ditunjukkan dalam reaksi

2.9.

O O

R–CH–C–OCH3 (IV) + Na → R–CH–C–OCH3 (VI) + H2O (2.9)

SO3H SO3Na

Namun, jika pH netralisasi tidak terkontrol, MES (VI) produk dapat dihidrolisis

untuk membentuk disalt (V) seperti yang ditunjukkan pada reaksi 2.10. Reaksi ini

menghasilkan disalt (V) dan metanol. Jadi, meminimalkan hasil disalt (V)

memerlukan penyelesaian reaksi intermediet III menjadi MESA (IV) sebelum

tahap netralisasi serta kontrol yang tepat dari bleaching dan kondisi netralisasi

untuk mencegah konversi besar dari MES (VI) membentuk disalt (V ) dan

metanol.

O O

R–CH–C–OCH3 (VI) + Na → R–CH–C–ONa (V) + CH3OH (2.10)

SO3Na SO3Na

2.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses

2.3.1 Diagram Alir Proses

Diagram alir prarancangan pabrik metil ester sulfonat dapat ditunjukkan

dalam tiga macam, yaitu :

a. Diagram alir proses (Gambar 2.1)

b. Diagram alir kualitatif (Gambar 2.2)

c. Diagram alir kuantitatif (Gambar 2.3)


commit to user



35


commit to user



36

S Ash

P = 1 atm

T = 30oC

O2 N2 P = 1 atm

T = 140 oC

Ash

O2

N2

SO2

P =1 atm

T =1208,9 oC

Ash

P =1 atm

T = 1208,9 oC

S Ash

P = 1 atm

T = 140oC

O2

N2

SO2

P = 1 atm

T = 425oC

O2

N2

SO2

SO3

P = 1 atm

T = 474,43oC

O2

N2

SO3

P = 1 atm

T = 45oC

PSME

P = 1 atm

T = 45oC

Intermediet II

Intermediet III

MESA

P = 1 atm

T = 90oC

Intermediet III

MESA

P = 1 atm

T = 90oC

H2O2

H2O

P = 1 atm

T = 30oC

MESA

CH3OH

H2O

CH3OSO3H

P = 1 atm

T = 90oC

MES

CH3OH

H2O

CH3OSO3H

P = 1 atm

T = 90oC

MES

CH3OSO3H

P = 1 atm

T = 90 oC

CH3OH

H2O

P = 1 atm

T = 60 oC

CH3OH

H2O

P = 1 atm

T = 60 oC

H2O

P = 1 atm

T = 60 oC

NaOH

H2O

P = 1 atm

T = 30oC

O2

N2

SO2

SO3

P = 1 atm

T = 590,84 oC

DR-02

R-05

MD-01

R-04

R-03

R-02

Bed 3

Bed 1

Bed 2

CN-01

B-01

M-01

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

19

18

21

22

6

5

4

2

1

CH3OH

H2O

P = 1 atm

T = 30oC

Udara

P = 1 atm

T = 90 oC

Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif


commit to user



37

S = 706,16 kg

Ash = 0,28 kg

706,44 kg

O2 = 1.057,09 kg N2 = 3.481,32 kg

4.538,40 kg

Ash = 0,28 kg

O2 = 352,36 kg

N2 = 3.481,32 kg

SO2 = 1.410,88 kg

5.244,84 kg

Ash = 0,28 kg

PSME = 4.738,86 kg

Intermediet II = 772,03 kg

Intermediet III = 1.482,26 kg

MESA = 4.242,52 kg

6.496,81 kg

Intermediet III = 438,31 kg

MESA = 6.058,49 kg

6.496,81 kgH2O2 = 97,45 kg

H2O = 97,45 kg

194,90 kg

MESA = 6.514,39 kg

CH3OH = 1.917,09 kg

H2O = 116,52 kg

CH3OSO3H = 111,83 kg

8.659,82 kg

MES = 6.944,44 kg

CH3OH = 1.917,09 kg

H2O = 1.199,83 kg


10.173,19 kg

DR-02

R-05

MD-01

R-04

R-03

NaOH = 756,68 kg

H2O = 756,68 kg

1.513,37 kg

R-02

Bed 3

Bed 1

Bed 2

CN-01

B-01

M-01

S = 706,16 kg

Ash = 0,28 kg

706,44 kg

O2 = 352,36 kg

N2 = 3.481,32 kg

SO2 = 1.410,88 kg

5.244,56 kg

O2 = 105,71 kg

N2 = 3.481,32 kg

SO2 = 423,26 kg

SO3 =1.234,27 kg

5.244,56 kg

O2 = 35,24 kg

N2 = 3.481,32 kg

SO2 = 141,09 kg

SO3 =1.586,92 kg

5.244,56 kg

O2 = 1,06 kg

N2 = 3.481,32 kg

SO2 = 4,23 kg

SO3 =1.757,95 kg

5.244,56 kg

CH3OH = 1.888,34 kg

H2O = 18,00 kg

1.906,33 kg

MES = 6.944,44 kg


7.056,27 kg

Udara = 50.687,78 kgCH3OH = 28,76 kg

H2O = 1.181,83 kg

1.210,59 kg

7

8

9

10

11

12

CH3OH = 60,71 kg

H2O = 0,91 kg

61,62 kg

13

14

15

16

17

19

18

21

22

6

5

4

2

1

3

Gambar 2.3 Diagram Alir Kuantitatif


commit to user



38

2.3.2 Langkah Proses

Dalam proses produksi metil ester sulfonat dapat dibagi dalam beberapa

tahap, yaitu :

a. Tahap sintesis gas SO3

Bahan baku belerang berupa granular disimpan di dalam gudang

penyimpanan (G-01) pada kondisi lingkungan. Belerang diangkut dengan Belt

Conveyor (BC-01) menuju Hopper (H-01) untuk ditampung sebelum dileburkan.

Belerang selanjutnya dilebur di Melter (M-01) pada suhu 140 oC dengan media

pemanas steam. Selanjutnya produk cairan M-01 dipompakan dengan pompa (P-

01) menuju Burner (B-01) untuk direaksikan dengan udara. Udara yang

diumpankan ke Burner (B-01) diperoleh dari udara luar yang ditekan dengan

Blower (BL-01) dan dilewatkan air dryer (DR-01) agar menjadi udara kering.

Burner difungsikan untuk mereaksikan belerang dengan udara membentuk

SO2 dengan sifat reaksi eksotermis. Produk keluaran burner berupa gas SO2

dengan suhu 935,75 oC. Gas SO2 dari burner kemudian dilewatkan di Waste Heat

Boiler (WHB-01) yang berfungsi memanfaatkan panas produk keluar burner

untuk memproduksi steam sekaligus menurunkan suhu produk keluar Waste Heat

Boiler menjadi 425 oC. Setelah itu dilewatkan Cyclone (CN-01) yang berfungsi

untuk menyaring impuritas sebelum gas SO2 diumpankan menuju reaktor fixed

bed-multi bed.

Gas SO2 masuk ke dalam reaktor fixed bed-multi bed (R-01) yang terdiri

dari 3 buah bed catalyst. Katalis yang digunakan berupa vanadium pentoksida

(V2O5) dengan suhu optimum sekitar 420 oC – 600

oC. Reaksi yang terjadi :


commit to user



39

SO2 + ½ O2 SO3

Temperatur pada bed dijaga pada temperatur sekitar 425 oC dengan

interstage cooling agar katalis tetap pada kondisi operasi optimumnya sehingga

diharapkan terjadi konversi reaksi yang optimum pula.

b. Tahap sulfonasi

Reaksi pengontakkan palm stearin methyl ester dan SO3 terjadi di dalam

falling film reactor multitube (R-02) pada suhu 45 oC dan tekanan 2 atm. Gas SO3

dan palm stearin methyl ester mengalir di dalam tube secara co-current. Reaksi

berlangsung secara eksotermis (160 kJ/mol panas dilepaskan), sehingga untuk

menjaga kestabilan temperatur reaksi dilakukan proses pendinginan menggunakan

cooling water. Air pendingin ini mengalir pada bagian shell dari reaktor. Agar

reaksi sulfonasi berlangsung sempurna, produk keluaran FFR dimasukkan ke

dalam digester (R-03).

c. Tahap bleaching

Proses sulfonasi menghasilkan produk berwarna gelap dan bersifat sangat

asam. Untuk mengurangi warna sampai sesuai dengan spesifikasi, dilakukan

proses bleaching dengan menambahkan 50% hidrogen peroksida. Selain itu untuk

meminimalkan terbentuknya by-product berupa disalt dilakukan penambahan

metanol. Kedua proses ini berlangsung secara simultan di bleacher (R-04).

d. Tahap netralisasi

Produk (MESA) yang keluar dari tahap bleaching bersifat sangat asam.

Selanjutnya dilakukan tahap netralisasi dengan menambahkan 50% natrium


commit to user



40

hidroksida dan membentuk produk pasta MES (VI). Proses ini berlangsung di

neutralizer (R-04).

e. Tahap pengeringan

Hasil dari proses netralisasi yang berupa pasta netral dilewatkan ke spray

dryer (DR-02) dimana metanol dan air berlebih dipisahkan dan dimasukkan ke

dalam menara distilasi (MD-01). Metanol hasil recovery di-recycle kembali ke

dalam proses bleaching. Produk yang dihasilkan dari spray dryer berupa produk

powder kering MES.

2.4 Neraca Massa dan Neraca Energi

Produk : Metil Ester Sulfonat

Kapasitas : 50.000 ton/tahun

Satu tahun produksi : 300 hari

Waktu operasi selama 1 hari : 24 jam

Basis perhitungan : 1 jam operasi

2.4.1 Neraca Massa

2.4.1.1 Neraca Massa Melter

Tabel 2.6 Neraca Massa Melter

Komponen

Input

(kg/jam)

Output

(kg/jam)

Arus 1 Arus 2

Belerang 706,16 706,16

Ash 0,28 0,28

Total 706,44 706,44


commit to user



41

2.4.1.2 Neraca Massa Sulfur Burner

Tabel 2.7 Neraca Massa Sulfur Burner

Komponen

Input

(kg/jam)

Output

(kg/jam)

Arus 2 Arus 3 Arus 4

S 706,16 0,00 0,00

Ash 0,28 0,00 0,28

O2 0,00 1.057,09 352,36

N2 0,00 3.481,32 3.481,32

SO2 0,00 0,00 1.410,88

Jumlah 706,44 4.538,40

5.244,84 5.244,84

2.4.1.3 Neraca Massa Cyclone

Tabel 2.8 Neraca Massa Cyclone

Komponen Input

(kg/jam)

Output

(kg/jam)

Arus 4 Gas (Arus 6) Padatan (Arus 5)

Ash 0,28 0,00 0,28

O2 352,36 352,36 0,00

N2 3.481,32 3.481,32 0,00

SO2 1.410,88 1.410,88 0,00

Jumlah 5.244,84 5.244,56 0,28

5.244,84

2.4.1.4 Neraca Massa Catalytic Converter Bed 1

Tabel 2.9 Neraca Massa Catalytic Converter Bed 1

Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)

Arus 6 Arus 7

O2 352,36 105,71

N2 3.481,32 3.481,32

SO2 1.410,88 423,26

SO3 0,00 1.234,27

Jumlah 5.244,56 5.244,56


commit to user



42




Arus 7 Arus 8

O2 105,71 35,24

N2 3.481,32 3.481,32

SO2 423,26 141,09

SO3 1.234,27 1.586,92

Jumlah 5.244,56 5.244,56




Arus 8 Arus 9

O2 35,24 1,06

N2 3.481,32 3.481,32

SO2 141,09 4,23

SO3 1.586,92 1.757,95

Jumlah 5.244,56 5.244,56

2.4.1.7 Neraca Massa Falling Film Reactor

Tabel 2.12 Neraca Massa Falling Film Reactor



PSME 0,00 4.738,86 0,00

SO3 1.757,95 0,00 0,00

Intermediet II 0,00 0,00 772,03

Intermediet III 0,00 0,00 1.482,26

MESA 0,00 0,00 4.242,52

Total 1.757,95 4.738,86

6.496,81 6.496,81


commit to user



43

2.4.1.8 Neraca Massa Digester

Tabel 2.13 Neraca Massa Digester


Arus 11 Arus 12

Intermediet II 772,03 0,00

Intermediet III 1.482,26 438,31

MESA 4.242,52 6.058,49

Total 6.496,81 6.496,81

2.4.1.9 Neraca Massa Bleacher

Tabel 2.14 Neraca Massa Bleacher

Komponen Input

(kg/jam)

Output

(kg/jam)

Arus 12 Arus 13 Arus 14 Arus 20 Arus 15

Intermediet III 438,31 0,00 0,00 0,00 0,00

MESA 6.058,49 0,00 0,00 0,00 6.514,39

H2O2 0,00 97,45 0,00 0,00 0,00

H2O 0,00 97,45 0,91 18,16 116,52

Metanol 0,00 0,00 60,71 1.888,34 1.917,09

CH3OSO3H 0,00 0,00 0,00 0,00 111,83

Total 6.496,81 194,90 61,62 1.906,49

8.659,82 8.659,82

2.4.1.10 Neraca Massa Neutralizer

Tabel 2.15 Neraca Massa Neutralizer



MESA 6.514,39 0,00 0,00

Metanol 1.917,09 0,00 1.917,09

CH3OSO3H 111,83 0,00 111,83

NaOH 0,00 756,68 0,00

MES 0,00 0,00 6.944,44

H2O 116,52 756,68 1.199,83

Total 8.659,82 1.513,37

10.173,19 10.173,19


commit to user



44

2.4.1.11 Neraca Massa Spray Dryer

Tabel 2.16 Neraca Massa Spray Dryer



Metanol 1.917,09 0,00 1.917,09

CH3OSO3H 111,83 111,83 0,00

MES 6.944,44 6.944,44 0,00

H2O 1.199,83 0,00 1.199,83

Total 10.173,19

7.056,27 3.116,92

10.173,19

2.4.1.12 Neraca Massa Menara Distilasi

Tabel 2.17 Neraca Massa Menara Distilasi



Metanol 1.917,09 1.888,34 28,76

H2O 1.199,83 18,00 1.181,83

Total 3.116,92

1.906,33 1.210,59

3.116,92

2.4.2 Neraca Energi

2.4.2.1 Neraca Energi pada Melter

Tabel 2.18 Neraca Energi pada Melter

Komponen Q input

(kJ/jam)

Q output

(kJ/jam)

Q arus 1 2.582,25 0,00

Q arus 2 0,00 126.250,67

Q peleburan 38.033,08 0,00

Q pemanas 85.635,33 0,00

Total 126.250,67 126.250,67


commit to user



45

2.4.2.2 Neraca Energi pada Sulfur Burner

Tabel 2.19 Neraca Energi pada Sulfur Burner

Komponen Q input

(kJ/jam)

Q output

(kJ/jam)

Q arus 2 126.250,67 0,00

Q arus 3 530.376,05 0,00

Q reaksi 6.536.977,19 0,00

Q arus 4 0,00 7.193.603,91

Total 7.193.603,91 7.193.603,91

2.4.2.3 Neraca Energi pada Cyclone

Tabel 2.20 Neraca Energi pada Cyclone

Komponen Q input

(kJ/jam)

Q output

(kJ/jam)

Q arus 4 2.014.191,56 0,00

Q arus 5 0,00 111,89

Q arus 6 0,00 2.014.079,67

Total 2.014.191,56 2.014.191,56

2.4.2.4 Neraca Energi pada Catalytic Converter

Tabel 2.21 Neraca Energi pada Catalytic Converter

Komponen Q input

(kJ/jam)

Q output

(kJ/jam)

Q bed I 2.014.079,67 2.866.192,99

Q bed II 1.989.343,40 2.240.181,56

Q bed III 1.982.275,90 1.993.803,08

Q reaksi 2.171.503,97 0,00

Q pendingin 0,00 1.057.025,30

Total 8.157.202,93 8.157.202,93


commit to user



46

2.4.2.5 Neraca Energi pada Falling Film Reactor

Tabel 2.22 Neraca Energi pada Falling Film Reactor

Komponen Q input

(kJ/jam)

Q output

(kJ/jam)

Q arus 9 261.839,99 0,00

Q arus 10 21.386,40 0,00

Q arus 11 0,00 807.357,80

Q reaksi 2.701.165,28 0,00

Q pendingin 0,00 2.177.033,86

Total 2.984.391,67 2.984.391,67

2.4.2.6 Neraca Energi pada Digester

Tabel 2.23 Neraca Energi pada Digester

Komponen Q input

(kJ/jam)

Q output

(kJ/jam)

Q arus 11 807.357,80 0,00

Q arus 12 0,00 845.843,48

Q reaksi 540.233,06 0,00

Q pendingin 0,00 501.747,38

Total 1.347.590,86 1.347.590,86

2.4.2.7 Neraca Energi pada Bleacher

Tabel 2.24 Neraca Energi pada Bleacher

Komponen Q input

(kJ/jam)

Q output

(kJ/jam)

Q arus 12 845.843,48 0,00

Q arus 13 67.283,29 0,00

Q arus 14 10.735,71 0,00

Q arus 20 328.644,93 0,00

Q arus 15 0,00 1.249.468,61

Q reaksi 180.517,51 0,00

Q pendingin 0,00 183.556,31

Total 1.433.024,92 1.433.024,92


commit to user



47

2.4.2.8 Neraca Energi pada Neutralizer

Tabel 2.25 Neraca Energi pada Neutralizer

Komponen Q input

(kJ/jam)

Q output

(kJ/jam)

Q arus 15 1.249.468,61 0,00

Q arus 16 497.064,99 0,00

Q arus 17 0,00 1.816.950,88

Q reaksi 1.036.132,16 0,00

Q pendingin 0,00 965.714,88

Total 2.782.665,76 2.782.665,76

2.4.2.9 Neraca Energi pada Spray Dryer

Tabel 2.26 Neraca Energi pada Spray Dryer

Komponen Q input

(kJ/jam)

Q output

(kJ/jam)

Q arus 17 1.822.483,55 0,00

Q arus 18 0,00 867.498,75

Q arus 19 0,00 954.984,80

Total 1.822.483,55 1.822.483,55

2.4.2.10 Neraca Energi pada Menara Distilasi

Tabel 2.27 Neraca Energi pada Menara Distilasi

Komponen Q input

(kJ/jam)

Q output

(kJ/jam)

Q arus 20 954.984,80 0,00

Q arus 21 0,00 325.576,26

Q arus 22 0,00 629.408,54

Total 954.984,80 954.984,80

2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses

2.5.1 Lay Out Pabrik

Tata letak (layout) pabrik merupakan hal penting yang perlu

dipertimbangkan dalam perancangan pabrik. Pengaturan tata letak pabrik harus


commit to user



48

dilakukan secara seksama sehingga penempatan peralatan-peralatan proses serta

fasilitas penunjang lainnya dapat meminimalisasi biaya investasi lahan dan biaya

perawatan, dapat mengakomodir seluruh pegawai yang bekerja di pabrik, serta

memenuhi aspek-aspek keselamatan pekerja dan pabrik.

Pabrik MES ini akan didirikan pada areal seluas 3 hektar yang dapat

menampung semua peralatan desain dan memungkinkan jika akan dilakukan

perluasan pabrik. Untuk keamanan dan keselamatan kerja, maka area pabrik

dibagi menjadi 2 bagian, yaitu OSBL (Outside Battery Limit) dan ISBL (Inside

Battery Limit).

a. OSBL (Outside Battery Limit)

Area OSBL meliputi :

Kantor

Laboratorium

Klinik

Maintenance

Tempat ibadah

Pos keamanan

Tempat parkir

b. ISBL (Inside Battery Limit)

Area ISBL meliputi daerah proses dan penanganan produk, control room,

sistem utilitas. Di area ini diberlakukan sistem pengamanan dan keselamatan kerja

yang ketat, ditandai dengan kewajiban untuk memakai helm, sepatu safety, dan

alat-alat keselamatan lainnya. Secara keseluruhan, tata letak pabrik didasarkan


commit to user



49

atas tujuan efektivitas, kenyamanan, dan keselamatan produksi. Letak urutan

peralatan proses, ukuran peralatan, dan sifat bahan yang diolah merupakan

beberapa hal yang sangat mempengaruhi tata letak suatu pabrik.

Control room sebagai pusat dari segala peralatan elektronik yang

mengendalikan dan mengoperasikan pabrik, perlu diletakkan pada lokasi yang

aman namun staf yang ada di sana dimungkinkan untuk segera melakukan

tindakan manual jika terjadi sesuatu di plant. Beberapa pertimbangan untuk

control room:

Tekanan udara di dalam control room dibuat lebih tinggi untuk mencegah

masuknya uap berbahaya dan beracun.

Mendesain control room agar tahan dari blast dan ledakan.

Menempatkan di lokasi yang memiliki resiko paling kecil, berdasarkan jarak

pisah dengan peralatan dan kemungkinan terlepasnya gas berbahaya dan

beracun.

Memasang unit pemurnian udara yang masuk yang dapat meminimalisasi

terpaparnya para pekerja dari uap beracun.

Memasang seal di semua sewer outlet dari control room.

Memasang unit pemadam kebakaran di dalam control room


commit to user



50

Gambar 2.4 Lay Out Pabrik


commit to user



51

2.5.2 Lay Out Peralatan Proses

Mode operasi yang digunakan dalam pabrik MES adalah kontinyu. Letak

peralatan proses didasarkan dari fungsi peralatan tersebut dan urutannya dalam

proses produksi agar lebih efisien. Ukuran peralatan perlu diperhatikan dalam

rangka menyederhanakan konstruksi pabrik sehingga tidak boros lahan dan

konstruksi. Sifat bahan yang diolah berpengaruh terhadap tata letak pabrik karena

bahan kimia yang berbahaya harus mendapat penanganan khusus. Penentuan

skema tata letak peralatan di dalam pabrik dilakukan dengan memperhitungkan

faktor-faktor berikut ini :

a. Arah angin

Penempatan peralatan proses harus memperhatikan arah angin. Semua

peralatan yang melibatkan zat-zat yang berbahaya dan mudah terbakar harus

diletakkan di daerah yang searah dengan arah angin sehingga apabila terjadi

kebocoran, angin tidak akan membawa zat tersebut ke seluruh pabrik di mana zat

tersebut dapat tersulut dan terbakar. Fasilitas lain seperti perkantoran, control

room, kantin, tempat ibadah, laboratorium, gudang, dan tempat parkir diletakkan

di daerah yang berlawanan dengan arah angin sebab di fasilitas ini paling banyak

terdapat orang.

b. Penempatan alat

Penempatan peralatan proses perlu dikelompokkan dalam kelompok-

kelompok unit proses untuk efisiensi jumlah tenaga kerja. Hal lain yang perlu


commit to user



52

diperhatikan adalah penempatan control room, dimana control room harus

ditempatkan di suatu lokasi strategis yang dapat memantau wilayah area pabrik

yang cukup luas. Faktor keselamatan lain yang harus dipertimbangkan adalah

harus tersedianya assembly point apabila terjadi kecelakaan.

c. Jarak antar alat

Jarak antar alat, jarak antar alat dengan bangunan dan jarak antar alat

dengan jalan umum diatur dengan memperhatikan karakteristik material yang

digunakan, ukuran peralatan dan tipe proteksi terhadap proses terkait. Pengaturan

jarak tersebut akan mempengaruhi panjang dan jalur sistem perpipaan, ukuran

peralatan instalasi, pengangkutan, pemeliharaan, dan peralatan cadangan yang

diperlukan. Penentuan jarak pisah antar peralatan juga ditentukan berdasarkan

hazards yang dimiliki masing-masing peralatan dan kemudahan pengoperasian.

Penentuan jarak pisah ini mengikuti aturan/kaidah CCPS (Center for Chemical

Process Safety).

d. Elevasi alat

Sebaiknya suatu alat diletakkan di dasar, kecuali ada alasan khusus untuk

menempatkannya pada elevasi (ketinggian) tertentu. Hal ini disebabkan oleh biaya

konstruksi untuk menaikkan elevasi suatu alat atau membuat pabrik yang

bertingkat jauh lebih besar dibandingkan jika semua peralatan ditempatkan di

dasar. Selain itu, hal lain yang perlu dipertimbangkan dalam elevasi alat ini adalah


commit to user



53

aspek keselamatan yang memerlukan perhatian lebih apabila kemungkinan terjadi

bahaya kebakaran, ledakan, maupun gempa bumi.

e. Perawatan (Maintenance)

Desain tata letak pabrik harus memudahkan proses perawatan peralatan-peralatan

proses yang digunakan dalam pabrik, mengingat pabrik kimia memiliki biaya

perawatan yang tinggi.


commit to user



54

NOTE :

M-01 : MELTER

B-01 : SULFUR BURNER

DR-01 : AIR DRYER

DR-02 : MES DRYER

R-01 : CATALYTIC CONVERTER

R-02 : FALLING FILM REACTOR

R-03 : DIGESTER

R-04 : BLEACHER

R-05 : NEUTRALIZER

MD-01 : DISTILLATION TOWER

T-01 : PSME STORAGE TANK

T-02 : H2O2 STORAGE TANK

T-03 : METHANOL STORAGE TANK

T-04 : NaOH STORAGE TANK

SL-01 : SILO

METHYL ESTER SULFONATE

50,000 TPY

EQUIPMENT LAY-OUT

PT. SMART ENGINEERING

PT. MESINDO DUMAI

SCALE

1 : 400

DRAWING NO.

MES-001-PP-002

M-01

Sulfur Storage

B-01

R-02 R-03 R-05R-04

T-01

T-02T-03 T-04

DR-02

SL-01

DR-01

R-01

Control Room

30oPN

TN

MD-01

Gambar 2.5 Lay Out Peralatan Proses


commit to user


Bab III Spesifikasi Peralatan Proses

55

BAB III

SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.1 Tangki penyimpanan

Tabel 3.1 Tangki penyimpanan palm stearin methyl ester

Kode T-01

Fungsi Menyimpan palm stearin

methyl ester selama 30 hari

Tipe Silinder vertikal dengan flat

bottom dan conical roof

Material Carbon Steel SA 283 grade C

Kapasitas (bbl) 3.150

Jumlah 1 buah

Kondisi Operasi

Tekanan (atm)

Suhu (oC)

1

30

Dimensi

Diameter (ft)

Tinggi total (ft)

Tebal tangki

Course 1 (in)

Course 2 (in)

Course 3 (in)

Course 4 (in)

Course 5 (in)

Course 6 (in)

Tebal head (in)

25

40,55

7/8

3/4

3/4

5/8

5/8

1/2

1/2

Tabel 3.2 Tangki penyimpanan H2O2

Kode T-02

Fungsi Menyimpan larutan 50% H2O2

selama 30 hari




Kapasitas (bbl) 250

Jumlah 1 buah

Kondisi Operasi

Tekanan (atm)

Suhu (oC)

1

30


commit to user



56

Dimensi

Diameter (ft)

Tinggi total (ft)

Tebal tangki

Course 1 (in)

Course 2 (in)

Course 3 (in)

Tebal head (in)

10

19,82

5/16

1/4

1/4

1/4

Tabel 3.3 Tangki penyimpanan metanol

Kode T-03

Fungsi Menyimpan metanol selama 30

hari





Jumlah 1 buah

Kondisi Operasi

Tekanan (atm)

Suhu (oC)

1

30

Dimensi

Diameter (ft)

Tinggi total (ft)

Tebal tangki

Course 1 (in)

Course 2 (in)

Course 3 (in)

Course 4 (in)

Course 5 (in)

Course 6 (in)

Tebal head (in)

25

40,55

5/8

5/8

5/8

1/2

1/2

1/2

1/2

Tabel 3.4 Tangki penyimpanan NaOH

Kode T-04

Fungsi Menyimpan larutan 50%

NaOH selama 30 hari





Jumlah 1 buah

Kondisi Operasi


commit to user



57

Tekanan (atm)

Suhu (oC)

1

30

Dimensi

Diameter (ft)

Tinggi total (ft)

Tebal tangki

Course 1 (in)

Course 2 (in)

Course 3 (in)

Course 4 (in)

Course 5 (in)

Course 6 (in)

Tebal head (in)

20

39,64

1/2

1/2

1/2

1/2

1/2

3/8

1/2

3.2 Melter

Tabel 3.5 Spesifikasi Melter

Kode M-01

Fungsi Mengubah sulfur padat menjadi

sulfur cair

Tipe Tangki alir berpengaduk

Jumlah 1 buah

Kondisi Operasi

Tekanan (atm) 1

Suhu umpan (oC) 30

Suhu produk (oC) 140

Suhu steam pemanas (oC) 200

Tekanan steam pemanas (atm) 15,45

Kebutuhan steam pemanas (kg/jam) 177,39

Spesifikasi Shell

IDs (in) 20,70

Tebal (in) 3/16

Tinggi (m) 1,34


Spesifikasi Jaket

Tinggi (m) 0,92

Tebal (in) 3/16


Spesifikasi Head

Bentuk Torispherical dished head

Tebal (in) 3/16

Tinggi (in) 5,52

Spesifikasi Pengaduk

Jenis Turbin 6 flat blade, 4 baffle


commit to user



58

Di (m) 0,18

L (m) 0,04

Kecepatan pengadukan (rpm) 748

Daya pengadukan (HP) 5

3.3 Sulfur Burner

Tabel 3.6 Spesifikasi Sulfur Burner

Kode B-01

Fungsi Membakar sulfur cair dengan

udara kering menjadi SO2

Tipe RAP single tube

Jumlah 1 buah

Kondisi Operasi

Tekanan (atm) 1

Suhu umpan (oC) 140,00

Suhu produk (oC) 935,75

Spesifikasi

ID (m) 7

OD (m) 9,14

Panjang (m) 8

Jumlah pass 1

Material Batu tahan api

3.4 Cyclone

Tabel 3.7 Spesifikasi Cyclone

Kode CN-01

Fungsi Memisahkan impuritas berupa

ash dari aliran gas keluar burner

Tipe High efficiency cyclone

Jumlah 4 buah

Material Carbon Steel SA 182 F22

Kondisi operasi

Tekanan (atm) 1

Suhu (oC) 425

Spesifikasi

D silinder (m) 0,81

Tinggi silinder 1,62

D inlet gas (m) 0,47

D outlet padatan (m) 0,30

Tinggi kerucut (m) 2,03

Tinggi total (m) 5,06


commit to user



59

3.5 Catalytic Converter

Tabel 3.8 Spesifikasi catalytic converter

Kode R-01

Fungsi Mereaksikan SO2 dengan O2

menjadi SO3

Tipe Fixed bed-multi bed

Jumlah 1 buah

Material Carbon Steel SA 182 F22

Kondisi operasi

Tekanan (atm)

Suhu (oC)

1

425

Katalis

Bahan

Bentuk

Diameter (m)

ρ bulk (kg/m3)

Tinggi bed katalis I (m)

Tinggi bed katalis II (m)

Tinggi bed katalis III (m)

Vanadium Pentoksida

Granular

0,00457

541,424

1,13

0,53

0,70

Spesifikasi Shell

ID (m)

Tebal shell (in)

1,5 3/8

Spesifikasi Head

Bentuk

Tebal head (in)

Tinggi head (m)

Torispherical Dished Head 5/8

0,39

Tinggi Total (m) 8,93


commit to user



60

3.6 Falling Film Reactor

Tabel 3.9 Spesifikasi Falling Film Reactor

Kode R-02

Fungsi Mereaksikan PSME dengan

SO3 menjadi MESA

Tipe Falling Film Reactor

Jumlah 1 buah

Material Stainless Steel SA 316

Tinggi (m) 46,67

Kondisi operasi

Tekanan (atm)

Suhu umpan (oC)

Suhu keluar (oC)

2

45

90

Spesifikasi Shell

ID (m)

Tebal shell (in)

2,76

0,25

Spesifikasi Tube

Diameter (m)

Jumlah

0,08

400

Spesifikasi Head

Bentuk

Tebal head (in)

Tinggi head (in)

Elliptical Dished Head

3/16

30,44

3.7 Digester

Tabel 3.10 Spesifikasi Digester

Kode R-03

Fungsi Mematangkan reaksi

pembentukan MESA

Tipe RATB

Jumlah 1 buah


Waktu tinggal (jam) 1,5

Tinggi (m) 4,16

Volume (m3) 8,20

Kondisi Operasi

Tekanan (atm) 1

Suhu (oC) 90

Spesifikasi Shell

IDs (m) 1,74

Tebal (in) 1/4

Tinggi (m) 3,47


commit to user



61

Spesifikasi Jaket

Tinggi (m) 2,55

Tebal (in) 5/16

Spesifikasi Head


Tebal (in) 1/4

Tinggi (m) 0,34



Di (m) 0,58

L (m) 0,14

3.8 Bleacher

Tabel 3.11 Spesifikasi Bleacher

Kode R-04

Fungsi Mengurangi warna methyl ester

sulfonic acid (MESA) sampai

sesuai dengan spesifikasi

Tipe RATB

Jumlah 1 buah



Tinggi (m) 4,74

Volume (m3) 12,43

Kondisi Operasi

Tekanan (atm) 1

Suhu (oC) 90

Spesifikasi Shell

IDs (m) 1,99

Tebal (in) 5/16

Tinggi (m) 3,99

Spesifikasi Jaket

Tinggi (m) 1,32

Tebal (in) 1/4

Spesifikasi Head


Tebal (in) 3/16

Tinggi (m) 0,38



Di (m) 0,66

L (m) 0,17


commit to user



62

3.9 Neutralizer

Tabel 3.12 Spesifikasi Neutralizer

Kode R-05

Fungsi Netralisasi methyl ester sulfonic

acid (MESA) dengan NaOH

menjadi MES

Tipe RATB

Jumlah 1 buah



Tinggi (m) 5,02

Volume (m3) 14,55

Kondisi Operasi

Tekanan (atm) 1

Suhu (oC) 90

Spesifikasi Shell

IDs (m) 2,10

Tebal (in) 5/16

Tinggi (m) 4,20

Spesifikasi Jaket

Tinggi (m) 1,93

Tebal (in) 7/16

Spesifikasi Head


Tebal (in) 1/4

Tinggi (m) 0,41



Di (m) 0,70

L (m) 0,18

3.10 Spray Dryer

Tabel 3.13 Spesifikasi Spray Dryer

Kode DR-02

Fungsi Mengeringkan pasta encer

MES keluaran neutralizer

menjadi berbentuk powder

MES

Tipe Spray dryer with a pressure

nozzle

Jumlah 1 buah



commit to user



63

Kondisi Operasi

Tekanan (atm) 1

Suhu umpan (oC) 90

Suhu udara masuk (oC) 100

Suhu udara keluar (oC) 40

Dimensi

Volume (m3) 145,86

Diameter (m) 3,51

Tinggi (m) 14,049

3.11 Menara Distilasi

Tabel 3.14 Spesifikasi Menara Distilasi

Kode MD-01

Fungsi Memisahkan metanol dan air

keluaran spray dryer

Tipe Tray tower, 45 plate

Jumlah 1 buah


Kondisi Operasi

Tekanan (atm) 1

Suhu top (oC) 64,98

Suhu bottom (oC) 99,70

Spesifikasi

Plate

Jarak Plate (m)

Tebal Plate (in)

0,5

3/16

Kolom

Diameter (m)

Tinggi (m)

Tebal shell (in)

0,81

27,93

3/8

Head

Tipe

Tebal (in)

Tinggi (m)

Torispherical dished head

3/16

0,0047


commit to user



64

3.12 Heat Exchanger

Tabel 3.15 Spesifikasi HE-01

Kode HE-01

Fungsi Memanaskan udara dari air

dryer dengan menggunakan

steam dari waste heat boiler

Tipe Double pipe heat exchanger

Panjang (ft) 12

Kondisi operasi

Suhu

Hot fluid (oC)

Cold fluid (oC)

200

34,05 – 140

Spesifikasi Annulus

Jenis fluida

Kapasitas (kg/jam)

Material

∆P (psi)

Steam dari waste heat boiler

467,35

Carbon Steel SA 283 grade C

0,0057

Spesifikasi Inner pipe

Jenis fluida

Kapasitas (kg/jam)

Material

Jumlah hairpin

∆P (psi)

Udara dari air dryer (DR-01)

4.538,40


2 hairpin

0,0099

Dirt Factor (hr.ft2.oF/Btu) 0,003

Luas transfer panas (ft2) 20,17


Kode HE-02

Fungsi Mendinginkan gas keluaran

catalytic converter (R-01) bed

1 dengan menggunakan media

pendingin cooling water


Panjang (ft) 20

Kondisi operasi

Suhu

Hot fluid (oC)

Cold fluid (oC)

590,84 – 425

30 – 70

Spesifikasi Annulus

Jenis fluida

Kapasitas (kg/jam)

Material

∆P (psi)

Cooling water

4.016,44


0,0430


commit to user



65


Jenis fluida

Kapasitas (kg/jam)

Material

Jumlah hairpin

∆P (psi)

Gas produk bed 1

5.244,56


1 hairpin

0,0204




Kode HE-03






Panjang (ft) 12

Kondisi operasi

Suhu

Hot fluid (oC)

Cold fluid (oC)

474,43 – 425

30 – 70

Spesifikasi Annulus

Jenis fluida

Kapasitas (kg/jam)

Material

∆P (psi)

Cooling water

1.103,50


0,0029


Jenis fluida

Kapasitas (kg/jam)

Material

Jumlah

∆P (psi)

Gas produk bed 2

5.244,56


1 hairpin

0,0204




Kode HE-04






Panjang (ft) 12


commit to user



66

Kondisi operasi

Suhu

Hot fluid (oC)

Cold fluid (oC)

427,88 – 45

30 – 70

Spesifikasi Annulus

Jenis fluida

Kapasitas (kg/jam)

Material

∆P (psi)

Cooling water

1.192,92


0,0040


Jenis fluida

Kapasitas (kg/jam)

Material

Jumlah

∆P (psi)

Gas produk bed 3

5.244,56


6 hairpin

0,0208




Kode HE-05

Fungsi Memanaskan umpan palm

sterain methyl ester sebelum

memasuki falling film reactor

(R-02)

Tipe Double Pipe Heat Exchanger

Panjang (ft) 80

Kondisi operasi

Suhu

Hot fluid (oC)

Cold fluid (oC)

200

30 – 45

Spesifikasi Annulus

Jenis fluida

Kapasitas (kg/jam)

Material

∆P (psi)

Steam

1.368


0,081


Jenis fluida

Kapasitas (kg/jam)

Material

Jumlah

∆P (psi)

Palm stearin methyl ester

4.738,8


1 hairpin

0,017




commit to user



67


Kode HE-06

Fungsi Memanaskan udara sebelum

memasuki spray dryer (DR-02)

Tipe Shell and tube heat exchanger


Bahan konstruksi Carbon Steel SA 283 Grade C

Spesifikasi Tube

Fluida Steam

OD (in) 1,5

ID (in) 1,38

BWG 18

Susunan Triangular Pitch, Pt = 1,875 in

Jumlah pipa 134

Passes 2

Panjang pipa (ft) 8

Spesifikasi Shell

Fluida Hasil atas MD-01

ID (in) 25

Baffle spacing (in) 19

Passes 1

Uc (Btu/jam·°F·ft2) 56,19

Ud (Btu/jam·°F·ft2) 49,8

Rd required (jam·°F·ft2/Btu) 0,0020

Rd calculated (jam·°F·ft2/Btu) 0,0023

3.21 Spesifikasi Kondenser Parsial

Kode HE-07

Fungsi Mengkondensasikan hasil atas

spray dryer (DR-02)


Luas transfer panas (m2) 1.643


Kondisi operasi

Suhu

Hot fluid (oC)

Cold fluid (oC)

100 – 60

30 – 45

Spesifikasi Tube

Fluida Cooling water

OD (in) 0,75

ID (in) 0,62

BWG 16

Susunan Triangular Pitch, Pt = 1 in

Jumlah pipa 523

Passes 2


commit to user



68

Panjang pipa (ft) 16

Spesifikasi Shell

Fluida Hasil atas spray dryer (DR-02)

ID (in) 35

Baffle spacing (in) 26,25

Passes 1





3.22 Spesifikasi Kondenser

Kode HE-08

Fungsi Mengkondensasikan hasil atas

menara distilasi (MD-01)


Luas transfer panas (m2) 69,47


Spesifikasi Tube

Fluida Cooling water

OD (m) 0,019

ID (m) 0,016

BWG 16

Susunan Triangular Pitch, Pt = 0,025 m

Jumlah pipa 192

Passes 2

Panjang pipa 6,096

Spesifikasi Shell

Fluida Hasil atas MD-01

ID (m) 0,44

Baffle spacing (m) 0,33

Passes 1





3.23 Spesifikasi Reboiler

Kode HE-09

Fungsi Menguapkan sebagian hasil

bawah MD-01

Tipe Kettle reboiler

Luas transfer panas (m2) 20,14



commit to user



69

Spesifikasi Tube

Fluida Steam

OD (m) 0,019

ID (m) 0,016

BWG 16

Susunan Triangular Pitch, Pt = 0,025 m

Jumlah pipa 90

Passes 2

Panjang pipa (m) 4,88

Spesifikasi Shell

Fluida Hasil bawah MD-01

ID (m) 0,49

Baffle spacing (m) 0,37

Passes 1





Tabel 3.24 Spesifikasi Waste Heat Boiler (WHB)

Kode WHB

Fungsi Menurunkan suhu gas produk

sulfur burner (B-01) dengan

memanfaatkan panasnya untuk

memproduksi steam

Tipe Kettle reboiler



Kondisi operasi

Suhu (oC)

Hot fluid

Cold fluid

935,75 – 425

30 – 200

Spesifikasi Tube

Fluida

Kapasitas (kg/jam)

OD (in)

ID (in)

BWG

Susunan

Jumlah tube

∆P (psi)

Panjang pipa (ft)

Gas produk sulfur burner

5.244,84

1

0,87

16

Triangular Pitch, Pt = 0,025 m

247

1,28

12

Spesifikasi Shell

Fluida Cooling Water


commit to user



70

Kapasitas (kg/jam)

ID (m)

Passes

10.075,08

0,48

1


3.13 Gudang

Tabel 3.25 Spesifikasi Gudang

Kode G-01

Fungsi Menyimpan kebutuhan bahan

baku sulfur selama 1 bulan

Tipe Bangunan tertutup

Jumlah 1 buah

Material Bata lapis semen

Kondisi Operasi

Tekanan (atm)

Suhu (oC)

1

30

Spesifikasi

Panjang (m)

Lebar (m)

Tinggi (m)

10

6

7

3.14 Belt Conveyor

Tabel 3.26 Spesifikasi Belt Conveyor - 01

Kode BC-01

Fungsi Mengangkut sulfur dari gudang

(G-01) ke bucket elevator (BE-

01)

Tipe Belt conveyor continuous

closed

Jumlah 1 buah

Kondisi operasi

Tekanan (atm)

Suhu (oC)

1

30

Spesifikasi

Panjang (ft)

Lebar belt (in)

Cross sectional max. (ft2)

Kecepatan belt (fpm)

Daya (HP)

30

14

0,11

200

0,5


commit to user



71

Tabel 3.27 Spesifikasi Belt Conveyor - 02

Kode BC-02

Fungsi Mengangkut MES dari spray

dryer (DR-02) ke bucket

elevator (BE-02)

Tipe Belt conveyor continuous

closed

Jumlah 1 buah

Kondisi operasi

Tekanan (atm)

Suhu (oC)

1

30

Spesifikasi

Panjang (ft)

Lebar belt (in)

Cross sectional max. (ft2)

Kecepatan belt (fpm)

Daya (HP)

30

14

0,11

200

0,5

3.15 Hopper

Tabel 3.28 Spesifikasi Hopper - 01

Kode H-01

Fungsi Sebagai pengumpan sulfur

padatan ke melter (M-01)

Tipe Conical hopper

Jumlah 1 buah

Kondisi Operasi

Tekanan (atm)

Suhu (oC)

1

30

Spesifikasi

Lebar (m)

Tinggi (m)

Tebal shell (in)

Diameter pembuka (in)

0,65

1,42

3/16

2,12

Tabel 3.29 Spesifikasi Hopper - 02

Kode H-02

Fungsi Sebagai pengumpan MES

padatan ke silo (SL-01)

Tipe Conical hopper

Jumlah 1 buah

Kondisi Operasi

Tekanan (atm) 1


commit to user



72

Suhu (oC) 30

Spesifikasi

Lebar (m)

Tinggi (m)

Tebal shell (in)

Diameter pembuka (in)

2,05

4,50

3/16

11,89

3.16 Silo

Tabel 3.30 Spesifikasi Silo

Kode SL-01

Fungsi Menyimpan MES padatan

selama 1 hari

Bentuk Vessel Conical

Jumlah 1 buah


Kondisi Operasi

Tekanan (atm)

Suhu (oC)

1

30

Spesifikasi

Diameter (m)

h1 (m)

h2 (m)

Tebal (in)

4,91

14,73

4,25

3/16

3.17 Accumulator

Tabel 3.31 Spesifikasi Accumulator

Kode D-01

Fungsi Menampung distilat setelah

keluar dari kondenser (HE-08)

Tipe Horizontal drum

Jumlah 1

Material Stainless steel SA 283 Grade C

Kondisi Operasi

Tekanan (atm)

Suhu (oC)

1

77,66

Spesifikasi

Volume (m3) 0,52

Diameter tangki (m) 0,60

Panjang tangki (m) 1,59

Panjang head (m) 0,20

Tebal shell (in) 3/16


commit to user



73

3.18 Pompa

Tabel 3.32 Spesifikasi Pompa-01

Kode P-01

Fungsi Menaikkan fluida (PSME) dari

T-01 ke R-02

Tipe Single stage centrifugal pump

Material Commercial steel

Jumlah 1

Spesifikasi

Kapasitas (gpm) 13,64

Head pompa (m) 3,97

Nominal pipe (in) 2,00

Daya pompa (HP) 0,50

Daya motor listrik (HP) 0,75

Tegangan listrik (Volt) 220

Frekuensi (Hz) 50


Kode P-02

Fungsi Menaikkan fluida dari R-02 ke

R-03



Jumlah 1

Spesifikasi


Head pompa (m) 3,80





Frekuensi (Hz) 50


commit to user



74


Kode P-03

Fungsi Menaikkan fluida dari R-05 ke

DR-02



Jumlah 1

Spesifikasi


Head pompa (m) 2,51

Nominal pipe (in) 3




Frekuensi (Hz) 50


Kode P-04

Fungsi Menaikkan fluida dari DR-02

ke MD-01



Jumlah 1

Spesifikasi


Head pompa (m) 2,51





Frekuensi (Hz) 50


commit to user



75


Kode P-05

Fungsi Menaikkan fluida dari MD-01

ke R-04



Jumlah 1

Spesifikasi


Head pompa (m) 2,51





Frekuensi (Hz) 50


Kode P-06

Fungsi Menaikkan fluida (air) dari

bottom MD-01 ke pengolahan

limbah



Jumlah 1

Spesifikasi


Head pompa (m) 2,50

Nominal pipe (in) 1




Frekuensi (Hz) 50


commit to user



76


Kode P-07

Fungsi Menaikkan fluida (H2O2) dari

T-02 ke R-04



Jumlah 1

Spesifikasi


Head pompa (m) 2,50





Frekuensi (Hz) 50


Kode P-08

Fungsi Menaikkan fluida dari T-03 ke

R-04



Jumlah 1

Spesifikasi


Head pompa (m) 2,51





Frekuensi (Hz) 50


commit to user



77


Kode P-09

Fungsi Menaikkan fluida NaOH dari

T-04 ke R-05



Jumlah 1

Spesifikasi


Head pompa (m) 2,51





Frekuensi (Hz) 50

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id TUGAS AKHIR ...... · Neraca Massa Catalytic Converter Bed...

Documents

Transcript of perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id TUGAS AKHIR ...... · Neraca Massa Catalytic Converter Bed...

Neraca Massa Dan Neraca Panas

PERHITUNGAN NERACA MASSA DAN NERACA PANAS ...lib.unnes.ac.id/35535/1/5213415013_Optimized.pdfPERHITUNGAN NERACA MASSA DAN NERACA PANAS PADA PRA-RANCANGAN PABRIK GLUSITOL DENGAN BAHAN

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK · PDF fileNeraca Massa dan Neraca Panas..... 36 2.4.1 Neraca Massa

Lampiran i Neraca Massa

Soal Neraca Massa

perhitungan neraca massa h3po4

IV. NERACA MASSA DAN PANASdigilib.unila.ac.id/20480/7/BAB IV.pdf · NERACA MASSA DAN PANAS Perhitungan neraca massa berdasarkan kapasitas produksi yang telah ditetapkan. Kapasitas

Neraca Massa Fracination

Ppk - Neraca Massa

Neraca Massa Prarancangan Anilin

PERHITUNGAN NERACA MASSA DAN NERACA PANAS PADA …

Neraca Massa - Satuan Operasi

Tugas Neraca Massa

03 Neraca Massa

REVISI NERACA MASSA IYUS.doc

Neraca Massa

06 Neraca Massa 2015

Neraca Massa Dan Energi

Neraca Massa MSG

Neraca Massa Sekam