PRARANCANGAN PABRIK SODIUM STYRENE SULFONATE DARI 2-BOMO ETHYL BENZENE DAN SULFUR TRIOKSIDA KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN (Perancangan Reaktor Continous Stired Tank Reactor (RE-201))

By NOVITA ELYANTI

ABSTRAK

Sodium Styrene Sulfonate merupakan bahan kimia yang digunakan sebagai resin penukar ion, bahan penolong dalam produksi Polyester Fiber serta bahan penolong untuk meningkatkan kualitas warna untuk acrylic. Kebutuhan Sodium Styrene Sulfonate di Indonesia cenderung meningkat tiap tahunnya dan selama ini kebutuhan bahan tersebut masih diimpor dari luar negeri, terutama dari Cina dan Amerika Serikat. Selain itu, kebutuhan aseton di dunia juga semakin meningkat dengan meningkatnya perkembangan industri – industri pengguna Sodium Styrene Sulfonate. Sehingga pembangunan pabrik Sodium Styrene Sulfonate sangat diperlukan untuk mendukung perkembangan industri di dalam negeri. Sodium Styrene Sulfonate diproduksi dengan cara mensulfonasi 2-Bromo Ethyl Benzene dengan Sulfur Trioxide di dalam Reaktor CSTR pada suhu 50oC dan tekanan 1 atm .

Hasil keluaran reaktor berupa 2-Bromo Ethyl Benzene yang kemudian digunakan sebagai umpan di dalam Reaktor II untuk direaksikan dengan NaOH pada suhu 75 oC dan tekanan 1 atm, dengan tujuan untuk menyempurnakan produk yang diinginkan berupa Sodium Styrene Sulfonate. Sedangkan Sodium Styrene Sulfonate ditreatment untuk diproses selanjutnya, sesuai dengan kebutuhan pasar. Kapasitas produksi pabrik direncanakan 40.000 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1 tahun. Lokasi pabrik direncanakan didirikan di daerah Kawasan Industri Bojonegara yang terletak di Kabupaten Serang Propinsi Banten. Tenaga kerja yang dibutuhkan sebanyak 156 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Direktur Utama yang dibantu oleh Direktur Produksi dan Direktur Keuangan dengan struktur organisasi line and staff. Penyediaan kebutuhan utilitas pabrik berupa sistem pengolahan dan penyediaan air, sistem penyedia steam, sistem penyedia udara tekan, unit refrigerant dan sistem pembangkit tenaga listrik.

Dari analisis ekonomi diperoleh: Fixed Capital Investment (FCI) = Rp.267.991.365.030 Working Capital Investment (WCI) = Rp.47.292.593.828 Total Capital Investment (TCI) = Rp.315.283.958.859 Break Even Point (BEP) = 38,04 % Shut Down Point (SDP) = 29,06 % Pay Out Time before taxes (POT)b = 0,869 tahun Pay Out Time after taxes (POT)a = 1,063 tahun Return on Investment before taxes (ROI)b = 89,354 % Return on Investment after taxes (ROI)a = 71,483 % Discounted cash flow (DCF) = 41,6796 % Mempertimbangkan rangkuman di atas, sudah selayaknya pendirian pabrik Sodium Styrene Sulfonate ini dikaji lebih lanjut, karena merupakan pabrik yang menguntungkan dan mempunyai prospek yang baik.

PENAWARAN POMPA

1. 376,445 gpm --> VC centrifugal pump:
Debit: 368.421 gpm
Head: 30 meter
Pipe size: 4"
Power: 5.5 kW, 3 phase.
Rp. 7,500,000

2. 369,148 gpm --> VC centrifugal pump:
Debit: 368.421 gpm
Head: 30 meter
Pipe size: 4"
Power: 5.5 kW, 3 phase.
Rp. 7,500,000

Bunda,Aku Rindu..

Bunda,aku rindu..
Entah kenapa,jika ada sesuatu membuatku smakin rindu..

Hampir stiap mlam aku mnatap langit,
berharap ada bintang yg menyampaikan seuntai senyum dan slamku untukmu.
Berharap ada angin lalu yg dtang menyampaikan keceriaanmu.

Hampir stiap mlam aku mnatap langit.
Berharap rembulan bs brbicara,dan akan kutitipkan ceritera hari2ku ktika aku tersenyum,
ketika aku menangis,dan ktika aku rindu seperti ini..
Bunda,aku rindu..

ALGORITMA NERACA MASSA

1. Ambil Basis Benzen Sebagai reaktan pembatas
2. Hitung neraca massa di reaktor:

 H2SO4

 Reaksi yang terjadi pada reaktor adalah:

C6H6 (l)  +  HNO3 (l)       ®          C6H5NO2 (l)   +  H2O (l)     ∆H = -117 kJ/mol

Diketahui Basis Benzen sehingga dapat diketahui :

1. Benzen :

Kemurnian 99,9 %C6H6 dan 0,1 % H2O

H2O dlm C6H6 =

xa                                 = 90 % (Kirk & Othmer, 2006).

C6H6 bereaksi              =

C6H6 sisa                      = Basis benzen – Benzen yang bereaksi

DEKANTER ( SPESIFIKASI PERALATAN, CHEMICAL ENGINEERING)

Þ    Dekanter : alat yang digunakan untuk memisahkan liquid-liquid dengan prinsip perbedaan densitas dan kelarutan yang rendah.

Þ    Proses pemisahan diusahakan pada temperatur rendah karena pada temperatur yang tinggi densitas akan semakin kecil dan kelarutan akan semakin tinggi, sehingga campuran sulit dipisahkan.

Þ    Kriteria pemilihan dekanter:

1. Dekanter tangki horizontal

• o Ukuran peralatan (Tabel 4-25 Ulrich, 1984 hal 231)

D      = 1-4 m

L       = 3-20 m

DISTILASI ( SPESIFIKASI PERALATAN, CHEMICAL ENGINEERING)

1. Distilasi

 Alat yang digunakan untuk memisahkan campuran berdasarkan beda titik didih.

• Alat yang digunakan untuk memisahkan campuran berdasarkan beda relatif volatility-nya.
• Alat yang digunakan untuk memisahkan campuran berdasarkan prinsip kesetimbangan fase uap-cair. (Hk. Roult).

 Distilasi Dua komponen yang titik didihnya mirip dipisahkan terakhir spy walaupun kolom tinggi tapi diameter kecil, jika dipisahkan awal maka kolom akan tinggi dan diameternya besar. Diameter tgt dari jumlah cairan dan uap yang diproses, semakin ke belakang diameter kolom semakin kecil.

Kesetimbangan Fase

Adalah suatu keadaan dimana kecepatan pengembunan dan penguapan pada suatu bahan pada suhu dan tekanan tertentu adalah sama.

EVAPORATOR ( SPESIFIKASI PERALATAN, CHEMICAL ENGINEERING)

Þ    Evaporator : alat yang digunakan untuk memekatkan suatu larutan dengan cara menguapkan airnya.

Þ    Vaporizer : alat yang digunakan untuk memekatkan suatu larutan dengan cara menguapkan cairan selain air.

Þ    Dasar pemilihan evaporator

1. Long tube evaporator

• o Waktu pembersihan lebih pendek
• o Cocok untuk fluida yang sangat viskous hingga 1000 cP. (Tabel 4-7 Ulrich, 1984).
• o Efektif untuk memekatkan cairan yang memepunyai kecenderungan untuk berbusa
• o Efektif untuk menangani material yang sensitif terhadap panas karena evaporator ini dapat dioperasikan tanpa resirkulasi.
• o Kapasitasnya besar
• o Permukaan panas yang lebih besar daripada evaporator yang lainnya
• o Biaya tinggi
• o Miskin distribusi umpan
• o Umumnya membutuhkan resirkulasi pada evaporator falling film
• o Tidak diperuntukkan untuk garam dan liquid yang dapat menggumpal
• o Heat transfer tidak efektif pada beda temperatur untuk climbing film evaporator.

EXCHANGER ( SPESIFIKASI PERALATAN, CHEMICAL ENGINEERING)

Þ    Mekanisme perpindahan panas :

• Konduksi : perpindahan panas melalui suatu benda oleh perpindahan momentum dari molekul atau atom tanpa proses pencampuran.

Contoh : aliran panas melalui dinding metal.

• Konveksi : perpindahan panas dari fluida panas kebagian yang dingin degan pengadukan.

Contoh : memasak air

• Radiasi : proses aliran panas dari fluida yang bersuhu tinggi ke fluida yang bersuhu rendah bila fluida tersebut terpisah dalam suatu ruang tanpa menggunakan medium.

Þ    Alat penukar panas :

• Alat yang difungsikan untuk mengakomodasikan perpindahan panas dari fluida panas ke fluida dingin dengan adanya perbedaan temperatur.
• Karena panas yang dipertukarkan terjadi dalam sebuah sistem maka kehilangan panas dari suatu benda akan sama dengan panas yang diterima benda lain.

KONTROL

Þ    Kontrol : penjagaan kondisi proses yang sedang berlangsung agar keadaan tetap sesuai dengan kondisi operasi yang dikehendaki.

Þ    Tujuan pengendalian proses:

• o Keamanan
• o Proteksi lingkungan
• o Proteksi peralatan
• o Kelancaran operasi
• o Memperoleh kualitas produk yang sangat baik
• o Untuk memperoleh keuntungan
• o Untuk pemantauan dan diagnosa

Þ    Tujuan instrumentasi kontrol:

• o Mengatasi keterbatasan manusia terhadap kondisi proses yang dikontrol.
• o Menjaga kualitas proses untuk waktu yang lama (relatif).
• o Memudahkan pengoperasian proses.
• o Menekan biaya produksi

PIPA

Þ    Sch. Number = 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160

Þ    Sch. Number menunjukkan ukuran ketebalan pipa =

Þ    Sch pada pipa baja yang sering digunakan :

1. Standar (Sch. 40)

• o Untuk welded construction
• o Untuk tekanan < 25 atm
• o Untk D < 10 in

1. Extra-strong (Sch. 80)

• o Jika dipakai iron fitting

1. Double extra-strong (Sch. 160)

POMPA

Þ    Kriteria pemilihan pompa (Pelatihan Pegawai PUSRI)

• Pompa reciprocating
  • Proses yang memerlukan head tinggi
    • Kapasitas fluida yang rendah
    • Liquid yang kental (viscous liquid) dan slurrie (lumpur)
    • Liquid yang mudah menguap (high volatile liquid)
      • Pompa sentrifugal
  • Konstruksinya sederhana dan murah
  • Kecepatan putarannya stabil
  • Dapat dihubungkan langsung dengan motor pengendali
  • Discharge linenya bisa ditutup sebagian atau bisa ditutup  penuh tanpa merusak pompa.
  • Dapat menangani liquid yang mengandung solid yang banyak.
  • Ongkos perawatan lebih rendah bila dibandingkan dengan reciprocating pump.
  • Dapat dibuat dari bahan tahan korosi.

REAKTOR

Þ    Peranan kesetimbangan dalam teknik kimia:

• o Untuk mengetahui reaksi dapat berlangsung atau tidak
• o Untuk mengetahui hasil maksimal daam suatu reaksi
• o Mengetahui susunan zat-zat dalam kesetimbangan jika P & T diketahui

Þ    Konstanta kesetimbangan (K) adalah aktifitas reaktan terhadap produk dalam kesetimbangan.

Þ    Konstanta laju reaksi (k) : nilai reaksi pada konsenterasi reaktan sama dengan satu satuan konsenterasi.

Þ    Laju reaksi : kecepatan konsumsi atau pembentukan produk untuk tiap jumlah tempat berlangsungnya reaksi.

Simbol : -rA, diberi tanda negatif untuk menyatakan konsumsi reaktan

TANGKI

Þ    Alasan Kapasitas penyimpanan dipilih 30 hari :

1. Berdasakan Tabel 4-27 Ulrich,1984 hal 248

Waktu penyimpanan untuk tangki silinder yaitu 30 hari

1. Menghemat biaya transportasi

Misal : Jika penyimpanan 7 hari, berarti dalam 1 bulan ada 4 kali biaya transportasi yang dikeluarkan.

1. untuk memperkirakan kejadian-kejadian yang tidak diinginkan

misal : saat pengangkutan bahan baku, tiba-tiba di jalan terjadi sesuatu diantaranya terjadi demo yang mengharuskan kendaraan pengangkutan bahan baku tersebut tidak bisa melanjutkan perjalanan nya kepabrik, berarti pabrik tidak bisa beroperasi karena tidak ada bahan baku.

UTILITAS

Sedimentasi

Þ    Berupa bak penampung rectangular dari beton untuk mengendapkan lumpur dan kotoran air sungai.

Þ    Gaya yang bekerja pada proses sedimentasi :

Gaya gravitasi, gaya apung.

Bak Penggumpal

Þ    Berbentuk tangki berpengaduk yang berfungsi untuk menggumpalkan padatan terlarut dengan penambahan alum (Al2(SO4)3), NaOH, klorin (Cl2). 

• Larutan Alum (aluminium sulfat)

Berupa tepung berwarna putih, dapat larut dalam air, stabil dalam udara, tidak mudah terbakar, tidak dapat larut dalam alkohol dan dapat dengan cepat membentuk gumpalan. Alum berfungsi sebagai bahan penggumpal (floculant) untuk menjernihkan air. Pembentukan flok terbaik pada  PH  6,5 – 7,5. Jumlah alum yang diinjeksikan sebanyak 0,06% dari air umpan dengan konsentrasi 26% volum.

Al2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2                             2 Al(OH)3 + 3 CaSO4 + 6 CO2

Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 +3 H2O                     2 Al(OH)3 +3 Na2SO4 + 3 CO2

BAHAN BELAJAR KOMPREHENSIP

Þ    Tekanan hidrostatis : tekanan disebabkan ketinggian cairan diatasnya harus setimbang dengan tekanan panahannya.

Þ    BM tanpa koma     :  menunjukkan jumlah nukleon (proton + neutron) dalam inti atom.

BM pakai koma     :  semua unsur di alam terdiri atas isotop-isotop dan suatu unsur merupakan campuran isotop-isotop unsur tersebut. Karena masing-masing isotop memiliki massa atom yang berbeda maka harga massa atom (Berat molekul) suatu unsur yang dipakai dalam perhitungan kimia adalah massa atom rata-rata dari seluruh isotop unsur tersebut.

Þ    Kapasitas produksi tidak sama degan data import

Kapasitas produksi = 30.000 ton/thn

Kebutuhan                          = 26.930,4 ton/thn

Direncanakan sisanya akan di ekspor ke asia tenggara seperti malaysia, singapore, bruney, dll. Dimana selama ini negara-negara tersebut mengimpor nitrobenzen dari negara terdekat yaitu cina. Diperoleh data bahwa cina memproduksi nitrobenzen 310.000 ton/tahun dan mengekspor 4.671 ton/tahun (www.atimes,2005). sehingga sisa produksi direncanakan dapat menggantikan ekspor cina karena jarak indonesia ke asia tenggara jauh lebih dekat dibandingkan jarak cina ke asia tenggara.

PERTANYAAN PERSIAPAN PENDADARAN (P3) TEKNIK KIMIA

PERTANYAAN PERSIAPAN PENDADARAN (P3)

1. Bunyi dengung keras pada pipa disebabkan :

- fluktuasi tekanan

- kavitasi

- benturan air

- keadaan yang tidak seimbang pd bagian yang berputar

2. NPSH adalah tekanan yang dibutuhkan pada suction pompa yang lebih tinggi daripada tekanan uap cairan yang dipompa

3. Untuk menentukan sifat2 pipa dapat ditentukan dari Sch NO, sch ini berbeda-beda dan berguna untuk

1. 1. menahan internal pressure dari aliran
   2. kekuatan dari bhn
   3. mengatasi karat
   4. mengatasi ketegasan pipa

4. Pemilihan pipa yang dipakai untuk aliran zat cair dipengaruhi oleh diameter pipa, kekutan    pipa terhadap kondisi operasi, ketahanan pipa terhadap pengaruh korosifitas.

5. Fitting adalah sepotong pipa yg digunakan utk memenuhi kebutuhan pemipaan spt:

a. menyambung 2 pipa:       tanpa merubah arah & diameter = coupling

merubah arah = elbow

merubah diameter = reducing

b. membatasi arus dlm pipa = plug

c. membuat arus bercabang = tees

teknik kimia