Pra Perancangan Pabrik Propylene Glycol dengan Bahan Baku Gliserol

7/26/2019 Pra Perancangan Pabrik Propylene Glycol dengan Bahan Baku Gliserol

http://slidepdf.com/reader/full/pra-perancangan-pabrik-propylene-glycol-dengan-bahan-baku-gliserol 1/64

UNIVERSITAS INDONESIA

TUGAS AKHIR ANALISIS DAN SINTESIS PROSES KIMIA

PRA-PERANCANGAN PABRIK PROPYLENE GLYCOLDENGAN BAHAN BAKU GLISEROL

DISUSUN OLEH :

Mutiara Primaster W. 1306405723

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

MEI 2016



iv

Universitas Indonesia

EXECUTIVE SUMMARY

Propilen glikol merupakan cairan jernih, kental, tidak berwarna dan sedikit

berbau. Propilen glikol dikategorikan aman untuk industri makaan dan farmasi,

digunakan sebagai pelarut, pengawet, softening agent , pelumas, fluida, dan dalam

produk antifreeze. Propilen glikol dapat digunaan dalam berbagai sektor industri

kimia seperti industri makanan, idustri kosmetik, industri farmasi dan industri cat.

Berdasarkan data yang didapatkan dari Badan Pusat Statistik Indonesia,

kebutuhan impor propilen glikol di Indonesia dibutuhkan dalam tabel beriku:

TahunJumlah (ton)

Impor Kebutuhan

2007 20.054 19.677

2008 22.873 22.821

2009 23.667 23.546

2010 26.120 25.235

Pertumbuhan demand dari propilen glikol di Indonesia diperkirakan sebesar

4%. Saat ini, di Indonesia belum ada pabrik yang memprodusi propilen glikol,

sehingga pabik ini dianggap memiliki prospek yang besar dan pesaing dari pabrik ini

adalah pasar impor. Kapasitas pabrik propilen glikol ini adalah 76000 ton per tahun.Kapasitas ini ditentukan dengan pertimbangan kebutuhan propilen glikol di

Indonesia. Sementara itu, harga propilen glikol terus meningkat setiap tahunnya.

Pabrik yang akan dibangun di Cilegon, Banten ini dianggap feasible ditinjau

dari nilai CCF nya yaitu 0,46, yang masih lebih tinggi dari 0,33.



vi


3.4.1 Neraca Massa ............................................................................................. 27

3.4.2 Neraca Energi ............................................................................................. 30

3.5 Seleksi Material Alat ......................................................................................... 30

3.6 Sizing Alat ......................................................................................................... 31 3.7 Analisis Ekonomi Tahap 2 ................................................................................ 39

BAB 4 HEAT EXCHANGER NETWORK ............................................................ 44

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 52



vii


DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Kebutuhan Impor Propilen Glikol di Indonesia Tahun 1994-2000 .................................6

Tabel 1.2 Simulasi Kebutuhan Impor Propilen Glikol di Indonesia ..................................................7Tabel 1.3 Perkiraan Jumlah Produksi Pabrik propilen Glikol 20 Tahun ke Depan ........................8

Tabel 1.4 Harga Crude Gliserol ............................................................................................................. 11

Tabel 1.5 Kebutuhan Bahan Baku untuk 100% Kapasitas Produksi .............................................. 12

Tabel 1.6 Harga Beli Propilen Glikol .................................................................................................... 12

Tabel 1.7 Produksi Propilen Glikol ....................................................................................................... 13

Tabel 2.1 Pemilihan Metode untuk Produksi Propilen Glikol ......................................................... 14

Tabel 3.1 Sifat Fisik dari Komponen-Komponen Umpan................................................................ 24

Tabel 3.2 Neraca Massa Overall ............................................................................................................ 27

Tabel 3.3 Neraca massa Evaporator E-101 .......................................................................................... 28

Tabel 3.4 Neraca Massa Reaktor R-101 ............................................................................................... 29

Tabel 3.5 Neraca Massa Kolom Distilasi V-201 ................................................................................ 29

Tabel 3.6 Neraca Massa Reaktor R-301 ............................................................................................... 29

Tabel 3.7 Neraca Massa Separator E-301 ............................................................................................ 29

Tabel 3.8 Neraca Massa Kolom Distilasi V-501 ................................................................................ 30

Tabel 3.9 Neraca Energi .......................................................................................................................... 30

Tabel 3.10 Sizing Tangki TK-101 ......................................................................................................... 31



Tabel 3.13 Sizing Tangki TK-501 ......................................................................................................... 32Tabel 3.14 Sizing Tangki TK-601 ......................................................................................................... 32

Tabel 3.15 Sizing Vessel V-301............................................................................................................. 32

Tabel 3.16 Sizing Separator E-103 ........................................................................................................ 33

Tabel 3.17 Sizing Evaporator E-101 ..................................................................................................... 33

Tabel 3.18 Sizing Kolom Distilasi V-201 ............................................................................................ 34

Tabel 3.19 Sizing Kolom Distilasi V-501 ............................................................................................ 35

Tabel 3.20 Sizing Reaktor R-101........................................................................................................... 36

Tabel 3.21 Sizing Reaktor R-301........................................................................................................... 37

Tabel 3.22 Sizing Pompa......................................................................................................................... 39

Tabel 3.23 Harga Peralatan Pabrik Propilen Glikol ........................................................................... 41

Tabel 4.1 Fluida Dingin Pabrik .............................................................................................................. 44

Tabel 4.2 Fluida Panas Pabrik ................................................................................................................ 44

Tabel 4.3 Penggabungan Fluida Panas dan Fluida Dingin ............................................................... 47



ix


Gambar 4.3 Keperluan Panas terhadap Perubahan Suhu .......................................... 48

Gambar 4.4 Desain Pinch .......................................................................................... 50



2


Propilen glikol taraf industri merupakan perantara penting pada produksi resin

alkil untuk cat dan furnace. Kegunaan lain dari propilen glikol adalah sebagai

pendingin untuk automobile dan truk bermesin diesel.

Kegunaan dari propilen glikol yang sangat banyak ini menyebabkan demand

propilen glikol semakin meningkat dari tahun ke tahun. Peningkatan akan permintaan

propilen glikol diproyeksikan sebesar 4% per tahun. Namun, hingga saat ini belum

ada satu pun perusahaan Indonesia yang memproduksi propilen glikol, sehingga

seluruh kebutuhan untuk industri dalam negri masih mengandalkan impor. Hal ini

menyebabkan harga jual propilen glikol meningkat, sehingga pembuatan pabrik

propilen glikol di Indonesia sangat diperlukan mengingat tingginya permintaan

propilen glikol sebagai bahan baku pada industri farmasi, kosmetik dan makanan diIndonesia. Oleh karena itu, pembangunan pabrik propilen glikol sangat diperlukan.

1.2 Deskripsi Produk

Propilen glikol adalah cairan jenih, kental dan tidak berwarna yang memiliki

sedikit bau, rasa yang pahit-manis, dan tekanan uap rendah. Nama IUPAC dari

propilen glikol adalah 1,2-propanadiol, rumus kimianya adalah CH3CHOHCH2OH

dan nama komersil yang umum digunakan adalah Propylene Glycol Industrial (PGI)

dan Propylene Glycol USP yang merupakan tingkatan propilen glikol untuk

penggunaan industri. Struktur molekul propilen glikol dapat digambarkan sebagai

berikut:

Gambar 1.0.1 Struktur Kimia Propilen Glikol

Sedangkan, berikut adalah sifat-sifat fisik dari propilen glikol:



4


untuk cat dan pernis. Propilen glikol digunakan untuk memproduksi unsaturated

polyester resin untuk berbagai kegunaan, seperti pelapis gel, laminasi untuk

konstruksi kapal, dan pelapis keramik buatan. Propilen glikol juga digunakan sebagai

pelarut dan plasticizer pada tinta cetak, pengawet pada karangan bunga, dan stabilizer

pada fluida hidraulik. Propilen glikol juga digunakan pada pendingin untuk automobil

dan truk bermesin diesel. Semua aplikasi penukar kalor memerlukan aditif inhibitor

korosi dan dirancang untuk rentang suhu operasi serta tipe material konstruksi yang

spesifik. Operasi pada suhu rendah tanpa membekukan dan suhu tinggi tanpa tekanan

berlebih adalah fitur utama sistem ini.

Seluruh produksi komersial propilen glikol dijalankan pada tekanan tinggi,

suhu tinggi, dan terjadi proses hidrolisis katalitik propylene oxide. Distribusi produk pada proses ini pada umumnya adalah 90% propilen glikol dan 10% produk

sampingan. Suhu reaktor hidrasi adalah 120-190oC pada tekanan yang mencapai 21,7

bar. Setelah reaksi, air berlebih dipisahkan dengan drying tower , sedangkan glikol

dimurnikan dengan high vacuum distillation.

Perusahaan produsen propilen glikol di USA diantaranya adalah Arco, Dow,

Eastman, Olin, dan Texaco dengan rata-rata penjualan mencapai US$0,94/kg.

1.3 Bahan Baku

Gliserol pada pabrik produksi propilen glikol didapatkan dari industri

biodiesel, yang kebutuhannya terus naik setiap tahu. Proyeksi kenaikan kebutuhan

biodiesel di Indonesia diperkirakan sekitar 5% tiap tahunnya. Diperkirakan pada

tahun produksi pabrik ini yaitu tahun 2019, supply gliserol diperkirakan sebesar 2,3

juta ton per tahun. Sehingga, dengan pertumbuhan propilen glikol sebesat 4%,

diperkirakan pabrik ini akan tetap mendapat supply yang cukup untuk memenuhi

pertumbuhan produksi.



5


Gambar 1.3 Sebaran Industri Biodiesel di Indonesia(Sumber: http://www.egnret.ewg.apec.org/Archive/me_indonesia.html)

Dengan produksi biodiesel di Indonesia yang mencapai 5,5 juta kiloliter per

tahun, atau senilai dengan 4,67 juta ton per tahun, maka akan dihasilkan 520.000 ton

gliserol per tahunnya. Diperkirakan pabrik propilen glikol yang berlokasi di daerah

Cilegon ini akan mendapatkan suplai gliserol dari pabrik biodiesel di sekitarnya.

Diperkirakan crude gliserol akan didapatkan dari:

PT Indo Biofuels Energy, Cilegon

Asianagro Sumiasih, Sumatera

Sumiasih Bekasi

Sweden Bioenergi

Wilmar Group

Gliserol dari produksi biodiesel masih terkontaminasi berbagai kontaminan

seperti air, monogliserida, digliserida, garam, sabun, residu katalis dan beberapa

residu ester. Komposisi crude gliserol yang didapatkan dari byproduct biodiesel

adalah sebagai berikut:

Crude glycerol, 70 to 88 wt%

Methanol, <1 wt%

Garam, 5 to 15 wt%



6


Air, <5 to 15 wt%

Asam lemak bebas, <1 to 5 wt%

Monoglisedia / digliserida / trigliserida / metil ester / senyawa organik lain, <1

to 5 wt%

pH 6 hingga 8

Setelah produk dinetralkan pH-nya yang basa, crude glycerol dimurnikan

menggunakan dua cara; melewati kolom adsorpsi dengan menggunakan adsorben

yang dipakai adalah karbon aktif, dan distilasi vakum (distilasi molekular) karena

tingkat pemurnian gliserol jauh lebih tinggi dan mencapai hampir ke tingkat

penggunaan dalam industri farmasi

1.4 Kapasitas Produksi

Data kebutuhan impor propilen glikol di Indonesia ditunjukkan pada tabel 1.1

Tabel 1.1 Kebutuhan Impor Propilen Glikol di Indonesia Tahun 1994-2000

(Sumber: Badan Pusat Statistik Indonesia, 2003)

No Tahun Impor (Ton)

1 1994 10.848

2 1995 11.503

3 1996 13.810

4 1997 13.716

5 1998 6.238

6 1999 10.514

7 2000 17.678

Berdasarkan indeks pertumbuhan demand propilen glikol, dapat diketahui bahwa

pertumbuhan yang akan terjadi rata-rata 4% setiap tahunnya. Oleh karena itu, untuk

mendapatkan kapasitas pabrik maka akan dihitung melalui simulasi proyeksi demand .

Untuk itu, dalam proyek ini ekspektasi umur pabrik adalah 20 tahun sejak pabrik

mulai beroperasi pada tahun 2019.



8


Gambar 1.4 Proyeksi Kebutuhan Propilen Glikol di Indonesia

Jika diambil rata-rata dari waktu pabrik beroperasi yaitu 2019-2039, maka

didapat kapasitas produksi target sekitar 56.000 ton/tahun pada 2019 saat pabrik

mulai beroperasi. Dibandingkan dengan kebutuhan impor pada tahun 2019 yaitu

sekitar 37.000 ton/tahun, maka didapatkan surplus sekitar 19.000 ton/tahun. Untuk

mengantisipasi umur pabrik yang memcapai 20 tahun, maka kapasitas produksi awal

yaitu 56.000 ton/tahun disimulasikan dengan pertumbuhan % juga. Maka, didapatkan

kapasitas pabrik yang aman untuk memenuhi permintaan pasar Indonesia serta

mengatasi kebutuhan impor untuk jangka waktu 20 tahun tanpa modifikasi alat-alat

yang digunakan secara signifikan.

Tabel 1.3 Perkiraan Jumlah Produksi Pabrik propilen Glikol 20 Tahun ke Depan

No Tahun Impor

(Ton)

No Tahun Impor

(Ton)

1 2019 57000 12 2030 87749

2 2020 59280 13 2031 91259

3 2021 61651 14 2032 949094 2022 64117 15 2033 98706

5 2023 66682 16 2034 102654

6 2024 69349 17 2035 106760

7 2025 72123 18 2036 111030

8 2026 75008 19 2037 115472

9 2027 78008 20 2038 120090

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 K e b u t u h a n

P r o p i l e n

G l i k o l ( r i b u t o n / t a h u n )

Tahun

Proyeksi Kebutuhan Propilen Glikol di Indonesia



9


10 2028 81129 21 2039 124894

11 2029 84374

1.5 Lokasi Pabrik

Terdapat beberapa hal yang harus dipertimbangkan dalam menentukan lokasi

pabrik, agar secara teknis dan ekonomis pabrik yang dirancang akan menguntungkan

bagi pihak pengelola. Beberapa poin yang harus dipertimbangkan dalam pemilihan

lokasi pabrik adalah:

a. Memiliki jalur akomodasi yang lancar, sehingga mudah diakses untuk

kebutuhan transportasi.

b. Pabrik berletak di suatu area industri, dimana lahan luas dan siap digunakan.

Hal ini akan memudahkan pabrik untuk mendapatkan izin beroperasi, dan

proses negosiasi dan kompetisi menjadi mudah karena terdapat pabrik-pabrik

lain di sekitarnya.

c. Lokasi dekat dengan terminal/pelabuhan/bandara untuk keperluan

transportasi.

d. Pabrik dekat dengan sumber bahan baku.

e. Lokasi pabrik memiliki prospek pasar yang baik, sehingga dapat dengan

mudah ditemukan oleh konsumen dan sebaliknya.

f.

Tenaga kerja.g. Ketersediaan utilitas (listrik, air).

Dari beberapa pertimbangan di atas, maka dipilih Krakatau Industrial Estate

Cilegon sebagai lokasi pabrik propilen glikol ini. Beberapa alasan dipilihnya KIEC

sebagai lokasi dibangunnya pabrik ini adalah:

a. Lokasi ini memiliki akses transportasi yang mudah. Cilegon dekat dengan

Pelabuhan Merak, Banten, untuk keperluan distribusi produk, sementara

untuk keperluan suplai bahan baku telah didapatkan dari sekitar lokasi pabrik.

b.

Lokasi pabrik dekat dengan sumber bahan baku, dimana untuk pabrik ini

bahan baku H2 didapatkan dari PT Air Liquide Indonesia melalui pipeline,

dan gliserol didapatkan dari PT Indo Biofuels Energy yang berlokasi di Merak

dan PT Sumiasih yang berlokasi di Bekasi.



10


c. Lokasi pabrik di Cilegon akan mempermudah pemasaran baik untuk industri

dalam negeri maupun luar negeri, karena kota Cilegon dapat diakses oleh

jalan tol Merak- Jakarta. Hal ini mempermudah mobilisasi bahan baku

maupun produk. Untuk keperluan mobilisasi jarak jauh dapat dibuat pos-pos

relay di kota-kota besar seperti di Jakarta yang mempunyai fasilitas

transportasi yang lengkap, diantaranya jalur kereta api, jalan darat, pelabuhan

udara, dan pelabuhan laut yang memadai untuk pemasaran di luar pulau

maupun untuk ekspor.

d. Cilegon merupakan kawasan industri yang luas, sehingga masih

memungkinkan untuk memperluas area pabrik jika pihak pengelola

memutuskan untuk melakukan ekspansi.e. Harga lahan. Lahan industri ini telah memiliki harga yang relatif lebih murah

karena berlokasi di pinggiran kota, namun tetap berada di pusat kawasan

industri yaitu KIEC.

1.6 Analisis Ekonomi Tahap I

Analisis ekonomi yang dibahas pada bab pertama ini adalah analisis ekonomi

secara garis besar, yaitu harga raw material dan harga penjualan produk propilen

glikol. Sedangkan, untuk analisis ekonomi secara lebih jauh dimana menggunakan

harga alat dan tenaga kerja akan dibahas di Bab 3.

1.6.1 Harga Raw Material

Gliserol untuk produksi pabrik ini didapatkan dari pabrik biodiesel karena

merupakan produk samping dari produksi biodiesel. Saat ini, harga pasar gliserol

ditentukan dari banyaknya supply & demand . Produksi biodiesel yang semakin

meningkat juga menjadikan ketersediaan gliserol semakin banyak sehingga nilai jual

gliserol menurun.



11


Tabel 1.4 Harga Crude Gliserol

(Sumber: Omni Tech, 2010)

TahunHarga (cents $ per

pound)

2001 152002 12

2003 12

2004 10

2005 5

2006 2

2007 10

2008 5

2009 6

Dari data harga gliserol yang didapatkan di atas, maka dapat dibuat suatu plot

penurunan / kenaikan harga gliserol

Gambar 1.5 Data Harga Gliserol Tahun 2001 hingga 2009

Berdasarkan data dan grafik tersebut, didapatkan rata-rata

kenaikan/penurunan harga gliserol sebesar 4 cents/pound. Hasil tersebut merupakan

rata-rata dari nilai kenaikan yang fluktuatif, sehingga untuk tahun 2011, diperkirakan

harga gliserol sebesar 10 cents per pound atau $ 0,2/kg. Sedangkan, kebutuhan

gliserol pabrik propilen glikol ini sebesar 126.000 ton/tahun sehingga setiap tahunnya

pabrik ini menghabiskan biaya untuk pembelian gliserol sebagai bahan baku sebesar

$25,2 juta.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Harga Gliserol (cents per pound)



13


Gambar 1.6 Data Harga Beli Propilen Glikol Tahun 2001 hingga 2009

Nilai beli propilen glikol tersebut digunakan untuk menentukan nilai jual

propilen glikol di pasar, dan pendapatan yang akan diperoleh dari seluruh penjualan

propilen glikol tersebut. Untuk mendapatkan perkiraan nilai jual propilen glikol di

tahun 2010 dan selanjutnya dilakukan rata-rata terhadap kenaikan maupun penurunan

harga beli propilen glikol tersebut. Berdasarkan perhitungan, diperoleh rata-rata

perubahan harga dari propilen glikol adalah sebesar 13 cents/pound, sehingga untuk

tahun 2010 diperkirakan nilai jual propilen glikol adalah 75 cents per pound.

Tabel 1.7 Produksi Propilen Glikol

Produksi Propilen Glikol

Tahun Kapasitas Income

12 50% $53.280.264

3 70% $74.592.370

3-20 90% $96.904.475

0

20

40

60

80

100

120

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Harga Propilen Glikol (cents per pound)



14


BAB 2

STUDI LITERATUR

2.1 Metode Produksi Propilen Glikol dari Gliserol

Terdapat beberapa jalur untuk memproduksi propilen glikol dari bahan baku

gliserol, namun reaksi utama untuk mengkonversi gliserol tersebut adalah dengan

proses hidrogenasi dengan menggunakan katalis logam. Namun, konversi gliserol

secara langsung ddengan reaksi hidrogenasi menghasilkan beberapa produk samping

seperti etilen glikol yang memiliki titik didih mendekati titik didih propilen glikol.

Maka, dapat dipilih reaksi lain yang memiliki selektivitas lebih tingga pada produk

utama propilen glikol dan selektivitas yang lebih rendah untuk produk sampingnya.

Tabel 2.1 Pemilihan Metode untuk Produksi Propilen Glikol

NoFasa

Gliserol

Tahap

ReaksiReaksi

Produk

IntermedietKatalis

Kondisi

Operasi

Produk

Samping

1 Gas 3

Dehidrasi,kondensasi,

hidrasi,hidrogenasi

Acrolein, 3-hydroxy

propionaldehide

Modernite,acidiczeoliteoxide,mixedoxide

T = 250-340 oC.

Gliserol =10-40 wt%

1,3- propanadiol

2 Liquid 1 Hidrogenasi - Cu, Zn T = 220o

C1,2-

etanadiol

3 Liquid 1 Hidrogenasi -Co, Cu,Mn, Mo

Watercontent

<20 wt%-

4 Liquid 1 Hidrogenasi - LogamT = 180 oC,P = 85 bar

-

5 Liquid 1 Hidrogenasi -Cu /

Chrome- -

6 Liquid 2Dehidrasi,

hidrogenasi- Cu

T = 150-

250 oC, P =1-25 bar

-

7 Liquid 1 Hidrogenasi - NiT = 200 oC,P = 20 bar

Alkohol,gliserol

8 Liquid 1Hidrogenasi,

gliserolrecycle

- Cu - -

Untuk memilih metode konversi gliserol menjadi propilen glikol, diperlukan

paten-paten dan license yang sudah ada. Paten untuk metode konversi ini antara lain:



15


a. US 2010/0204527 (Tuck, 2010)

Pada paten ini terdapat 3 tahap reaksi konversi gliserol menjadi propilen

glikol, sehingga yield yang dihasilkan tinggi. Ketiga reaktor ini merupakan

reaktor hidrogenolisis dimana reaktor tersebut langsung mengkonversi

gliserol menjadi propilen glikol.

Gambar 2.1 Proses Produksi Propilen Glikol pada Paten US 2010/0204527

(Sumber: Tuck, 2010)

Stream 1: inlet gliserol

Stream 14: produk propilen glikol

Unit 5, 9 dan 13: reaktor hidrogenolisis

Unit 3, 7 dan 11: evaporator untuk memisahkan gliserol yang tidak

bereaksi dengan produk propilen glikol

b. US 7943805 B2 (Suppes et al., 2011)

Pada paten ini, terdapat 3 alternatif dalam mengubah gliserol menjadi propilen

glikol.

Alternatif 1

Gambar 2.2 Proses Produksi Propilen Glikol pada Paten US 7943805B2

(Sumber: Suppes et al., 2011)



17


Gambar 2.5 Alternatif 3 pada Paten US 7943805 B2

(Sumber: Suppes et al., 2011)

Pada alternatif 3, gliserol yang tidak bereaksi di recycle pada reaktor 1.

c.

US 2010/0207971 A1 (Nason, 2010)

Pada paten ini, digunakan 1 reaktor untuk mengkonversi gliserol menjadi

propilen glikol.

Gambar 2.6 Proses Produksi Propilen Glikol pada Paten US 2010/0207971 A1

(Sumber: Nason, 2010)

d. US 2011/0112335 A1 (Godavarthy et al., 2011)

Pada paten ini, konversi gliserol menjadi propilen glikol dilakukan dengan 1

tahap reaksi. Untuk menghasilkan propilen glikol yang murni, digunakan

metode separasi bertahap.



18


Gambar 2.7 Proses Produksi Propilen Glikol pada Paten US 2010/0112335 A1

(Sumber: Godavarthy et al., 2011)

Keterangan:

Stream 1: gliserol; stream 2: gas hidrogen. Sebagian reaktan dicampurkan

terlebih dahulu sebelum masuk reaktor hidrogenolisis.

Kondisi operasi unit separasi biasanya dilakukan pada kondisi di bawah 1

atm, yaitu 30-250 mmHg. Pada kondisi ini, gliserol yang tidak bereaksi akan

ditemukan pada fasa cair, dan propilen glikol yang sudah murni pada fasa uap.

Suhu tertinggi pada proses separasi ini adalah 330 oF.

2.2 Pemilihan Metode

Berdasarkan beberapa alternatif metode tersebut, dipilih penggabungan

alternatif 2 dan alternatif 3 dari metode b. Sehingga, dengan metode ini digunakan 2

kali tahapan reaksi; dehidrasi dan hidrogenasi untuk meningkatkan yield propilen

glikol. Selain itu, digunakan juga proses separasi untuk setiap tahapan proses untuk

memaksimalkan konversi. Modifikasi yang dilakukan di perancangan pabrik ini

adalah dengan menggunakan 2 reaktor serta menggunakan heat exchanger network

untuk mengurangi kebutuhan utilitas. Pertimbangan ini pada dasarnya didasarkan

pada pengadaan green industry dengan mengurangi konsumsi bahan bakar.



19


BAB 3

INPUT OUTPUT STRUCTURE

3.1 Block Flow Diagram

(a)

(b)

Gambar 3.1 Block Flow Diagram Pabrik Propilen Glikol



20


3.2 Process Flow Diagram

Gambar 3.2 Process Flow Diagram Pabrik Propilen Glikol



21


3.3 Deskripsi Proses

Berdasarkan beberapa pilihan proses yang tersedia, pabrik ini menggunakan 2

reaktor sebagai unit utama; reaktor dehidrasi untuk konversi gliserol membentuk

asetol dan reaktor hidrogenasi untuk mengkonversi asetol menjadi propilen glikol.

3.3.1 Evaporator (E-101)

Tujuan dari penggunaan evaporator pada proses ini adalah untuk

mengevaporasi air yang terkandung pada crude gliserol, sehingga gliserol yang

diproses menjadi lebih murni. Pertimbangan penggunaan evaporator dibanding alat

lain adalah karena perbedaan titik didih antara air dengan gliserol cukup tinggi, yaitu

100 oC untuk air dan 290 oC untuk gliserol pada 1 atm.

Konsentrasi yang digunakan pada konversi gliserol menjadi asetol adalah 95wt%, yang setara dengan 78,8% mol gliserol dalam campuran. Pemurnian gliserol

biasanya dilakukan dengan vacuum flash separation. Kondisi vakum ini digunakan

untuk mendapatkan >99% kemurnian gliserol. Pada pabrik ini, pemurnian dapat

dilakukan pada kondisi atmosferik dengan kemurnian sampai dengan 90%, dengan

komposisi masukan 18% massa air.

3.3.2 Reaktor Dehidrasi (R-101)

Proses ini terbagi menjadi dua tahap reaksi, yaitu dehidrasi gliserol menjadi

asetol dan reaksi hidrogenasi antara asetol dengan hidrogen yang membentuk produk

utama yaitu propilen glikol.

Gambar 3.3 Skema Konversi Gliserol menjadi Propilen Glikol Melalui Produk Intermediate Asetol(Sumber: Dasari, 2006)

Reaksi dehidrasi ini merupakan reaksi pelepasan molekul H2O dari senyawa.

Reaksi dehidrasi merupakan reaksi reversible dimana reaksi sebaliknya adalah reaksi

hidrasi yaitu penambahan molekul H2O pada senyawa. Karena reaksi tersebut



22


reversible, maka konversi tertinggi yang dapat dicapai adalah konversi

kesetimbangan (Fogler, 2006).

Reaksi yang terjadi pada reaktor ini adalah reaksi endotermis, hal ini

dikarenakan pemutusan ikatan antara gugu hidroksil serta ikatan antara atom

hidrogen dengan atom karbon membutuhkan energi. Dari hasil perhitungan entalpi

reaksi pembentukan asetol menggunakan data entalpi pembentukan pada Perry’s

Chemical Engineers’ Handbook , diperoleh 197,17 kJ/mol. Karena reaksi endoterm,

maka diperlukan penambahan panas untuk menjaga kesetimbangan reaksi pada

reaktor, sehingga reaktor yang digunakan adalah reaktor non isothermal

Dehidrasi gliserol menjadi asetol terjadi dengan menggunakan katalis logam.

Katalis yang digunakan pada proses ini adalah copper chromite atau Cu/Cr[(CuO)x.(Cr 2O3)y]. Katalis ini berbentuk pellet silindris dengan diameter 3,3 mm.

Katalis tersebut dipilih karena merupakan katalis heterogen yang baik untuk reaksi

hidrogenasi dan mudah dipisahkan dari produk, sheingga tidak terbawa aliran produk,

dan dapat direaksikan kembali, serta katalis ini mudah diperoleh secara komersil.

Pada kelas katalis yang digunakan, komposisi tembaha dalam CuO dan krom dalam

Cr 2O3 adalah 40-60 wt% tembaga dan 40-50 wt% krom (Suppes, 2010). Katalis

tembaga meningkatkan aktivitas intrinsic katalis, namun tembaga cenderung

mengeras sehingga menyebabkan katalis memiliki luas permukaan yang rendah,

sehingga katalis tembaga dicampurkan dengan krom sebagai stabilizer untuk

mencegah pengerasan sehingga aktivitas katalis dapat dijaga tinggi.

Katalis yang digunakan 5% karena selektivitasnya paling tinggi, mencapai

90,62% dari konversi 90,96% (Suppes et al., 2011). Semakin rendah loading katalis,

semakin rendah selektivitas dari asetol dan semakin besar residu.



23


Gambar 3.4 Pengaruh Katalis pada Pembentukan Asetol dari Dehidrasi Gliserol

Data literatur yang diperoleh menunjukkan bahwa semakin banyak kandungan

air, maka semakin sedikit jumlah residu yang terbentuk, namun konversi relatif

semakin rendah dan kemungkinan asetol terbanyak yang dapat diperoleh berkurang.

Pembentukan asetol di distilat lebih banyak pada reaksi dengan kandungan air

tertentu dibandingkan reaksi tanpa kandungan air (Suppes et al., 2011). Hal ini

disebabkan adanya kandungan air pada kondisi feed reaktor mencegah terjadinya

polimerisasi, sehingga pada penentuan kondisi umpan reaktor digunakan kandungan

air dari umpan sebesar 10%.

Pada reaktor ini, umpan yang masuk adalah campuran gliserol dengan air.

Gliserol akan memiliki kemurnian 95 wt%. Kandungan air pada aliran umpan reaktor

untuk mencegah reaksi polimerisasi yang terjadi pada gliserol, sehingga setidaknya

ada 5% berat air yang dapat mencegah terbentuknya reaksi polimerisasi.Gliserol yang tidak bereaksi direcycle kembali ke reaktor, karena masih

banyak gliserol yang tidak bereaksi dan pemisahan antara gliserol dengan asetol dan

air relatif mudah. Selain itu, jika banyak gliserol yang terbawa ke proses berikutnya

akan mengganggu proses karena purifikasi propilen glikol akan menjadi sulit.

3.3.3 Kondenser (E-102)

Tujuan digunakannya condenser adalah untuk memisahkan gliserol dari

campuran air dan asetol. Pemilihan kondensor didasarkan pada produk dari reaktor

hidrogenasi merupakan fasa gas. Di samping itu, gliserol memiliki titik didih yang

jauh lebih tinggi dibandingkan air dan asetol Maka, dengan kondensasi sebagian

besar dari gliserol dapat direcovery dan dikembalikan ke reaktor.



24


3.3.4 Kolom Distilasi (V-201)

Tujuan dari digunakannya kolom distilasi adalah untuk mengurangi

kandungan air di dalam asetol. Kolom distilasi digunakan karena masukan pada

reaktor hidrogenasi memerlukan umpan dengan kemurnian asetol yang tinggi

(mencapai 96% asetol), sehingga komponen yang ingin dipisahkan adalah asetol, air,

dan gliserol. Sebelum digunakan recycle masukan kolom ini hanya 2 komponen,

yaitu ait dan asetol dengan sifat fisik:

Tabel 3.1 Sifat Fisik dari Komponen-Komponen Umpan

Rumus KimiaAsetol Air Gliserol

C3H6O2 H2O C3H5(OH)3

Mr 74 18 92

Densitas (g/mL 1,08 1 1,26Titik didih (oC pada 1 atm)

145,6 100 290

3.3.5 Reaktor Hidrogenasi (R-301)

Pada produksi propilen glikol dengan bahan baku gliserol, terdapat dua reaksi

utama yaitu reaksi dehidrasi dan reaksi hidrogenasi. Asetol merupakan produk

intermediate yang digasilkan dari reaksi dehidrasi, dan untuk mengubah asetol

menjadi propilen glikol dibutuhkan suatu reaksi asetol dengan hidrogen(hidrogenasi). Reaksi hidrogenasi asetol dan hidrogen adalah reaksi reversible, karena

senyawa-senyawa yang bereaksi adalah senyawa organik. Beberapa faktor yang

dipertimbangkan dalam proses yang terjadi pada reaktor hidrogenasi adalah suhu dan

tekanan operasi, jumlah kandungan air (water content), konversi, selektivitas,

pemilihan katalis, suhu reduksi katalis, serta jumlah katalis yang diperlukan.

Pada reaktor terjadi reaksi antara asetol dan hidrogen dengan katalis tembaga-

krom. Aktivasi dari katalis dan reaksi hidrogenasi memakan waktu sekitar 4 jam,

sehingga proses pada reaktor hidrogenasi terjadi semi-batch dengan masukan umpan

pada reaktor dilakukan secara kontinu dan keluaran reaktor dilakukan secara batch.



25


Gambar 3.5 Reaksi Hidrogenasi pada Pembentukan Propilen Glikol dari Asetol

(Sumber: C. Montassier, 1988)

Peningkatan suhu reaksi menyebabkan nilai konversi bertambah. Nilai yield dan selektivitas maksimum didapatkan pada suhu reaksi 200 oC.

Gambar 3.6 Variasi Suhu pada Reaksi Pembentukan Propilen Glikol

(Sumber: Dasar, 2006)

Pada suhu 200 oC, produk propilen glikol akan terdegradasi menjadi alcohol

tingkat rendah. Oleh karena itu, suhu reaksi pada reaktor hidrogenasi dibuat agar

berada pada keadaan isothermal 200oC, sehingga reaksi terjadi secara steady state.

Tekanan operasi yang dipilih tidak bisa terlalu tinggi, karena akan membuat

biaya operasional menjadi bertambah, sehingga dipilih tekanan operasi 200 psi. Pada

suhu 200 oC, tekanan yang dipilih terbaik agar reaksi dapat berjalan dengan baik dan

menghasilkan nilai yield dan selektivitas yang tinggi adalah:



26


Gambar 3.7 Variasi Tekanan pada Reaktor Hidrogenasi

(Sumber: Dasari, 2006)

Pemilihan katalis yang tepat juga menentukan seberapa besar konversi, yield ,

dan selektivitas yang dihasilkan oleh reaktor. Daftar katalis yang dapat digunakan

adalah sebagai berikut:

Gambar 3.8 Perbandingan Katalis pada Reaksi Hidrogenasi Asetol menjadi Propilen Glikol

(Sumber: Dasari, 2006)

Tembaga-krom dipilih sebagai katalis; konversi yang didapatkan dengan

menggunakan katalis tembaga-krom lebih tinggi dibanding yang lain. Selektivitas

tembaga-krom terhadap propilen glikol juga tinggi sehingga produk yang dihasilkan

juga lebih banyak.



27


3.3.6 Kondenser (V-301)

Tujuan digunakannya kondenser adalah untuk merecovery gas hidrogen yang

tidak bereaksi. Penentuan kondisi operasi dilakukan dengan menentukan fraksi mol

gas hidrogen pada fasa cairnya. Dengan melakukan kondensasi saja, gas hidrogen

sidah dapat direcovery karena perbedaan tekanan uapnya yang sangat tinggi. Fraksi

mol hidrogen pada fasa cair yang diinginkan hanya 0,1%, sangat sedikit hidrogen

yang terlarut pada zat cair atau tidak direcovery. Maka didapatkan suhu 60 oC pada

tekanan 1.300 kPa.

3.3.7 Kolom Distilasi (V-501)

Pada proses ini, kolom distilasi digunakan untuk memurnikan produk propilen

glikol yangs udah terbentuk hingga di kondisi 99,5% propilen glikol. Nilai inimerupakan spesifikasi industrial grade dari propilen glikol. Pada purifikasi produk

propilen glikol, biasa digunakan distilasi vakum, dimana kondisi vakum pada

pemisahan asetol, air, dan propilen glikol adalah pada 30-250 mmHg, 280-290 oF,

dan temperatur bottom 330-350 oF.

Digunakan kondenser parsial pada kolom distilasi ini karena bubble point distilat

pada 49 oC > 215 psi. Nilai bubble pressure yang sangat tinggi pada suhu 49 oC

disebabkan karena adanya gas hidrogen, meskipun dalam jumlah yang sangat kecil.

3.4 Neraca Massa dan Energi

3.4.1 Neraca Massa

1. Overall

Tabel 3.2 Neraca Massa Overall

Stream Masuk (kg/h) Keluar (kg/h)

Gliserol 13.034,4 0 0 0 124,1 5,9

Air 2861,2 0 949,5 5,6 4.429,6 0,2

Asetol 0 0 639,2 1,9 278,7 41,3Propilen Glikol 0 0 102,4 2,2 0

9.562,8

Hidrogen 0 256,4 0 0,1 0 0

Total (ton/h) 16,1 16,1



28


Produk utama yang berupa propilen glikol sebesar 9609 kg/h. Berdasarkan data

di atas, dapat dihitung efisiensi produk utama terhadap total umpan, hasilnyaadalah sebagai berikut:

Produk propilen glikol = 59,5%

Waste = 40,5%

Tingginya porsi untuk waste ini diakibatkan karena feed berupa crude gliserol

dimana mempunyai kadar air yang tinggi (18% berat). Pada pabrik ini air

bukanlah produk yang diinginkan dan kemurnian produk yang diinginkan

adalah 99,5% propilen glikol, akibatnya hamper semua air harus dihilangkan.

Selain itu, pada reaktor 1 (dehidrasi) air akan di generasi sebagai produk

samping, dimana 1 mol gliserol akan menghasilkan 1 mol asetol dan 1 mol air.

Air hasil reaksi ini juga harus dihilangkan dari produk. Maka itu laju alir massa

waste drain (4.844 kg/h) sebgaian besarnya adalah air, 91,7%. Dengan analisis

lebih lanjut % massa air keseluruhan pada waste adalah 5.386 kg/h dari waste

keseluruhan adalah 6.532 kg/h. Berarti Sebagian besar waste adalah air (79%

waste). Untuk analisis lebih lanjut, pabrik akan melakukan water management

untuk banyaknya jumlah air yang dibuang dari pabrik.

2. Evaporator E-101

Tabel 3.3 Neraca massa Evaporator E-101

Aliran masuk Jumlah masukAliran

keluar 1

Aliran

keluar 2

Jumlah

keluar

Gliserol 13.034,4 124,1 12.9106 13.034,7

H2O 2.861,2 2.181,6 679,5 2.861,1

Total 15.895,6 15.895,9

3. Reaktor R-101



29


Tabel 3.4 Neraca Massa Reaktor R-101

Aliran Jumlah masukJumlah

keluar

Gliserol 14.189,8 1.282,8

Air 1.091,1 3.616

Asetol 5.913 16.295,1

Total 21.193,9 21.193,9

4. Kolom distilasi V-201

Tabel 3.5 Neraca Massa Kolom Distilasi V-201


keluar 1

Aliran

keluar 2

Jumlah

keluar

Gliserol 5,9 0 5,9 5,9

Air 3.488,9 2.248,4 1.240,5 3.488,9

Asetol 11.243,2 278,7 10.964,4 11.243,2

Propilen Glikol 958,4 0 958,4 958,4

Total 15.696,4 15.696,4

5. Reaktor R-301

Tabel 3.6 Neraca Massa Reaktor R-301

Aliran masuk Aliran masuk 1Aliran

masuk 2

Jumlah

masuk

Jumlah

keluar

Gliserol 5,9 0 5,9 5,9

Air 1.240,5 291,7 1.532,2 1.532,2

Asetol 10.964,4 98,2 11.062,7 1.649,7

Propilen Glikol 958,4 145,4 1.103,8 10.773

Hidrogen 0 344,9 344,9 88,7

Total 14.049,5 14.049,6

6.

Separator E-301

Tabel 3.7 Neraca Massa Separator E-301


keluar 1

Aliran

keluar 2

Jumlah

keluar

Air 299,1 292,8 6,4 299,1



30


Asetol 106,7 98,9 79 106,7

Propilen Glikol 201,5 146,5 55 201,5

Total 607,4 607,4

7. Kolom distilasi V-501

Tabel 3.8 Neraca Massa Kolom Distilasi V-501

Aliran Jumlah masukAliran

keluar 1

Aliran

keluar 2

Aliran

keluar 3

Jumlah

keluar

Gliserol 5,9 0 0 5,9 5,9

Air 1.234,6 949,5 284,9 0,2 1.234,6

Asetol 1.549,3 639,2 868,8 41,3 1.549,3

Propilen Glikol 10.625,3 102,4 960,1 9562,8 10.625,3

Hidrogen 0 0 0 0 0

Total 13.415,2 13.415,1

3.4.2 Neraca Energi

Untuk menghitung neraca energi, perlu dilihat entalpi setiap aliran masuk dan keluar

sistem.

Tabel 3.9 Neraca Energi

Entalpi in (kW) Entalpi out (kW) Energy out (kW)Gliserol H2 Water waste Produk PG Vent H2

-39211.4 13.1 -19276.4 -25562.7 -26

Total(MW)

-39.2 -34.9 -4.3

3.5 Seleksi Material Alat

Ada beberapa jenis material yang digunakan dalam pabrik propilen glikol ini dengan

rentang suhu tertentu. Untuk menentukan material yang tepat, jenis material dan

rentang suhu dapat digunakan menjadi konsiderasinya. Untuk material yang

dikonsiderasi adalah glikol dan hidrogen. Untuk gliserol dan asetol, material yang

digunakan adalah carbon steel.

Untuk glikol dapat menggunakan carbon steel atau stainless steel (SS-316 atau SA-

240) (Norsok, 2004). Sehingga pada perancangan pabrik ini untuk reaktor



31


menggunakan SS-316 dengan pertimbangan suhu yang cukup tinggi mencapai 240

oC. Penggunaan gas hidrogen ternyata juga menjadi konsiderasi dalam pemilihan

material. Dengan menggunakan carbon steel, dikhawatirkan ada isu decarburization

yang terjadi di alat. Fenomena ini terjadi dimana hidrogen menyerang carbon steel

menyebabkan hydrogen embrittlement yang terjadi di suhu tinggi. Untuk menghindari

hal tersebut, maka pabrik propilen glikol ini menggunakan materal SS-316 dimana

material ini mampu digunakan untuk amterial gas hidrogen.

3.6 Sizing Alat

Tangki (Storage Tank )

Tabel 3.10 Sizing Tangki TK-101

TK-101

72 in Butt-welded Courses

Parameter Required API Standard 12C

Diameter (ft) 49.4 50

Height (ft) 37 42

Capacity (bbl) 14690

Courses 7

Shell Thickness (in) 0.3


TK-102



Diameter (ft) 16.7 20

Height (ft) 22.3 24

Capacity (bbl) 1340

Courses 4

Shell Thickness (in) 3/16


TK-301




32



Diameter (ft) 22 25

Height (ft) 29.4 30

Capacity (bbl) 2620

Courses 5



TK-501



Diameter (ft) 34 35

Height (ft) 45.3 48Capacity (bbl) 8230

Courses 8

Shell Thickness (in) 0.24


TK-601


Parameter Required API Standard 12CDiameter (ft) 22.4 25

Height (ft) 29.9 30

Capacity (bbl) 2620

Courses 5


Pressure Vessel

Tabel 3.15 Sizing Vessel V-301

V-301

Design Volume (ft3) 2429

Operating Pressure (Psia) 90

Operating Temperature (F) 308

Design Pressure (Psia) 129



33


Design Temperature (F) 363.8

Diameter (ft) 13.84

Height Total (ft) 18.46

Height Shell (ft) 11.54

Material SS-316 atau SA-240

Joint double-welded butt joints


Eliptical Top (a/b = 2)

Top Thickness (in) 23/32

Weight (ton) 8.71

Tabel 3.16 Sizing Separator E-103

Separator E-103

Design Volume (m3) 6.07

Operating Pressure (Psia) 12.94

Operating Temperature (F) 258.8

Design Pressure (Psia) 15

Design Temperature (F) 309.68

Diameter (m) 1.46

Height Total (m) 3.99

Height Shell (m) 3.25

Material SS-316 atau SA-240





Weight (ton) 1.48

Evaporator

Tabel 3.17 Sizing Evaporator E-101

Evaporator E-101

Design Case water-glycerol separation

Design pressure (psia) 15



34


Design Temperature (F) 332

Material SA-283

Heating Media Steam

Flow (lbm/h) 4874.8

Temperature (F) 518

Pressure (psia) 580

Tube Spec 3/4 in OD 18 BWG 12 ft U tube

Effective length (ft) 11.00

tube thickness (in) 0.05

Shell Spec10 I.D with 34 tube (51 tube actual)and 2 passes 15/16 in triangle pitch

Diameter (ft) 20.8

Height (ft) 27.7

Shell Height (ft) 17.31Shell Thickness (in) 15/16



Kolom Distilasi

Tabel 3.18 Sizing Kolom Distilasi V-201

Distillation Column V-201

A. Design Conditions

1 Design CaseAcetol-Water

Separation

2 Internal Type Sieve Tray

3 Design Press 14,7 psia

4 Design Temp 91,89-148,6°C

5 Material

-Shell/head Carbon Steel

-Internal Carbon Steel

-Demister Carbon Steel

-Other Carbon Steel

6 Top:

-Rate (kg/hr) 7795

-Pressure (psia) 14,7

-Vapour density (kg/m3) 0,77



35


7 Bottom:

-Rate (kg/hr) 20.785

-Pressure (psia) 15,37 (1,06 bar)

-Liquid density (kg/m3) 885,4

B. Operating Conditions

1 Operating Press (psia) 14,7

2 Operating temp (oC) 91,89-148,6

C. Dist. Column Dimension

1 Tower Inside Diameter (m) 1,5

2 Tray Spacing (m) 0,55

3 Tray Number 8

4 Tray Volume (m3) 0,97

D. Reboiler

1 Diameter (m) 1,2

2 Length (m) 1,8

3 Volume (m3) 2

4 Duty (MW) 3.93

E. Condenser

1 Diameter (m) 1,2

2 Length (m) 1,8

3 Volume (m3) 2

4 Duty (MW) 7.11

Tabel 3.19 Sizing Kolom Distilasi V-501

Distillation Column V-501

A. Design Conditions

1 Design CasePG-AcetolSeparation

2 Internal Type Sieve Tray

3 Design Press 14,7 psia4 Design Temp 60-188,9°C

5 Material

-Shell/head Carbon Steel

-Internal Carbon Steel

-Demister Carbon Steel



36


-Other Carbon Steel

6 Top:

-Rate (kg/hr) 4978,3

-Pressure (psia) 14,7

-Vapour density (kg/m3) 2,12

7 Bottom:

-Rate (kg/hr) 18.941,7

-Pressure (psia) 15,37 (1,06 bar)

-Liquid density (kg/m3) 805,9

B. Operating Conditions

1 Operating Press (psia) 14,7

2 Operating temp (oC) 60-188,9

C. Dist. Column Dimension

1 Tower Inside Diameter (m) 1,5

2 Tray Spacing (m) 0,55

3 Tray Number 7

4 Tray Volume (m3) 0,97

D. Reboiler

1 Diameter (m) 1,2

2 Length (m) 1,8

3 Volume (m3) 2

4 Duty (MW) 10.74

E. Condenser

1 Diameter (m) 1,2

2 Length (m) 1,8

3 Volume (m3) 2

4 Duty (MW) 11.64

Reaktor

Tabel 3.20 Sizing Reaktor R-101

REAKTOR DEHIDRASI R-101

Kondisi desain dan operasi

Suhu

T Operasi 240 C

T Design 280 C

Tekanan P Operasi 0.98 bar



37


P Design 1.02 bar

Dimensi

Dimensi

D shell 3.7 m

H shell 9.25 m

H t/t 8.325 m

R top 3.3 m

Ketebalan dinding

t shell 17/32 in

t bot 22/32 in

Volume 71.75 m3

Berat 1.41 ton

Jenis Material SS-316 atau SA-240


Fitur

Pemanas

Jenis Pemanas Horizontal Tube

Heating Media Steam (H2O) 250-270 C

Diameter tube 38 mm

Panjang Tube (1 Pass) 0.9 m

Jumlah Pass 8 m

Ketebalan tube 2 mm

Jumlah Tube 149 Tube

Jenis Material SS-316 atau SA-240

Pressure 40 barU 871.43 W/m2C

Area Heat Transfer 128.24 m2

Laju Alir 1.06 kg/s

Tabel 3.21 Sizing Reaktor R-301

REAKTOR HIDROGENASI R-301

Kondisi desain dan operasi

Suhu

TOperasi 185 C

TDesign 219 C

Tekanan

POperasi 13.6 bar

P 17 bar



40


Dengan menggunakan nilai CEPCI, dapat diketahui harga dari alat yang

digunakan dalam pabrik ini.



41


Tabel 3.23 Harga Peralatan Pabrik Propilen Glikol

No Equipment Qtty Spare Price/Unit Total PriceReference

Year

Cost Index

Reference

Cost Index

2015Price 2015

A Evaporator

Evap 1 + Vacuum pump 3 1 $365.945 $1.463.779 2004 444,2 693,9 $2.290.610

B Pressure Vessel

PV 1 - Separator 1 0 $120.120 $120.120 2004 444,2 693,9 $187.634PV 2 - Condenser + Vacuum pump 1 0 $85.680 $85.680 2004 444,2 693,9 $134.748

C Tank

TK 1 1 0 $436.982 $436.982 2004 444,2 693,9 $682.590

TK 2 1 0 $117.087 $117.087 2004 444,2 693,9 $182.897

TK 3 1 0 $169.304 $169.304 2004 444,2 693,9 $264.462

TK 4 1 0 $317.740 $317.740 2004 444,2 693,9 $496.327

TK 5 1 0 $169.304 $169.304 2004 444,2 693,9 $264.462

D Distillation Column

Dist 1 1 0 $354.720 $354.720 2004 444,2 693,9 $554.092

Dist 2 1 0 $484.986 $484.986 2004 444,2 693,9 $757.575

E Reaktor

Dehydration + Vacuum pump 2 1 $295.786 $887.359 2000 394,1 693,9 $1.565.045

Hidrogenation 3 1 $926.502 $3.706.006 2000 394,1 693,9 $6.524.911

F Pompa

P107 1 1 $28.227 $56.454 2000 394,1 693,9 $99.395

P100 1 1 $9.067 $18.135 2000 394,1 693,9 $31.929

P106 1 1 $8.786 $17.573 2000 394,1 693,9 $30.939

P101-3 1 1 $8.786 $17.573 2000 394,1 693,9 $30.939

P105 1 1 $8.786 $17.573 2000 394,1 693,9 $30.939



43


() () ()

CCF = 0,46



45


Gambar 4.1 Hot and Cold Composite Curve

Fluida panas yang bertukar dengan fluida dingin harus memiliki suhu yang

lebih tinggi, sehingga proses pertukaran panas dapat terjadi. Perbedaan suhu antara

fluida panas dan fluida yang diambil pada proses ini adalah 10o

C. Maka, agar posisi pinch bisa didapatkan, kurva dingin harus digeser hingga mendapatkan kondisi

perbedaan suhu 10 oC antara hot composite curve dan cold composite curve.

0102030405060708090

100110120130140150160170180190200210220230240250

0 2000 4000 6000 8000 10000

S u h u (

C )

Q (kW)

Kurva Komposit

Cold Hot



47


Tabel 4.3 Penggabungan Fluida Panas dan Fluida Dingin

No T (C ) Cold Fluid Hot Fluid delta T

Σcpc - cp h

(kW/K) dH (kW)

1 245,00 10,00 34,377 343,77

2 235,00 45,00 24,354 1095,92

3 190,00 4,16 34,991 145,51

4 185,84 6,07 11,711 71,11

5 179,77 8,64 -0,739 -6,38

6 171,13 9,24 59,730 552,05

7 161,89 4,04 40,663 164,29

8 157,85 16,73 6,286 105,14

9 141,12 6,25 -42,153 -263,50

10 134,87 0,20 -41,144 -8,26

11 134,67 7,35 -53,174 -391,09

12 127,32 2,32 -63,811 -147,86

13 125,00 4,00 -51,361 -205,44

14 121,00 6,28 -193,431 -1214,65

15 114,72 3,91 -180,588 -705,3816 110,81 12,33 -193,431 -2384,97

17 98,48 16,22 -18,058 -292,96

18 82,26 39,26 1,009 39,62

19 43,00

No 1 2 3 4 5a 5b 1 2a 2b 3 4

Cp (kJ/sK) 34,38 12,84 10 ,64 1,01 12,03 60,47 19 ,07 10,02 33,30 175,37 12,45

Cold Fluid Hot Fluid



50


1

PINCH

2

3

4

5a

5b

1

2a

2b

3

4

HOT

240°

136,12°

185°

166,13°

146,12°

146,12°

126°

190,84°

166,89°

184,77°

190,84°

240°

146,12°

176,13°

181,75°

210,06°

152,85°

156,89°H

156,79°

166,13°

139,89°

129,89°

141,05°C

109,72° 105,81°

122,32°

80,19°

129,67°

129,67°

133,42°

129,87°

137,77°C

87,26°

C

126°

103,48°

130°

38°

C

137,21°

14,03%

65,03%

20,59%

155,98°164,79°H

170,39°

2,39 MW

0,078 MW

0,373 MW

1,19 MW

0,176 MW

0,219 MW

0,3 MW

0,107 MW

0,303 MW

0,193 MW

55,52%

44,48%

31,47%

68,53%

0,303 MW

0,652 MW

0,670 MW

3,95 MW

0,05 MW0,066 MW

0,08 MW

0,05 MW

0,043 MW0,078 MW

136,12°

136,12°

Gambar 4.4 Desain Pinch

Pra Perancangan Pabrik Propylene Glycol dengan Bahan Baku Gliserol

Documents

Transcript of Pra Perancangan Pabrik Propylene Glycol dengan Bahan Baku Gliserol