metil akrilate
TRANSCRIPT
-
8/19/2019 metil akrilate
1/122
i
TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK METIL AKRILAT DARI METANOL DAN
ASAM AKRILAT DENGAN PROSES ESTERIFIKASI
KAPASITAS 55.000 TON/TAHUN
Disusun Oleh :
1. Luthfiana Nurul H. ( I 0508051 )
2. Maharini Retnomartani ( I 0508054 )
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2012
-
8/19/2019 metil akrilate
2/122
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena limpahan rahmat dan
hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan Laporan Tugas
Akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Metil Akrilat dari Metanol dan Asam
Akrilat dengan Proses Esterifikasi Kapasitas 55.000 Ton/T ahun”.
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan
dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih
kepada :
1. Dr. Sunu H. Pranolo selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia atas bimbingannya.
2. Ir. Paryanto, M.S. dan YC. Danarto, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing atas
bimbingan dan arahannya dalam penyelesaian tugas akhir ini.
3. Seluruh dosen, laboran, dan administrasi Jurusan Teknik Kimia atas ilmu,
arahan, dan bantuannya selama ini.
4. Seluruh teman – teman Tekkim’0 8 UNS untuk semangatnya.
5. Seluruh pihak yang telah membantu, yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari
sempurna. Oleh karena itu, penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik
yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis
dan pembaca sekalian.
Surakarta, Agustus 2012
Penulis
-
8/19/2019 metil akrilate
3/122
iv
DAFTAR ISI
Halaman Judul ..................................................................................................... i
Lembar Pengesahan ............................................................................................ ii
Kata Pengantar .................................................................................................... iii
Daftar Isi.............................................................................................................. iv
Daftar Tabel ........................................................................................................ ix
Daftar Gambar ..................................................................................................... xi
Intisari ................................................................................................................. xii
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ............................................. 1
1.2. Penentuan Kapasitas Pabrik ..................................................... 2
1.3. Penentuan Lokasi Pabrik .......................................................... 5
1.4. Tinjauan Pustaka ...................................................................... 6
1.4.1 Macam-Macam Proses ................................................. 6
1.4.2 Alasan Pemilihan Proses .............................................. 7
1.4.3 Kegunaan Produk ......................................................... 9
1.4.4 Sifat Fisis dan Kimia .................................................... 9
1.4.5 Tinjauan Proses Secara Umum .................................... 13
BAB II DESKRIPSI PROSES ....................................................................... 15
2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ........................................ 15
2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku................................................ 15
2.1.2 Spesifikasi Bahan Pembantu ........................................ 15
-
8/19/2019 metil akrilate
4/122
v
2.1.3 Spesifikasi Produk ........................................................ 16
2.2. Konsep Proses .......................................................................... 16
2.2.1 Dasar Reaksi................................................................. 16
2.2.2 Mekanisme Reaksi ....................................................... 16
2.2.3 Sifat Reaksi .................................................................. 17
2.3. Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ................................ 20
2.3.1 Diagram Alir Proses ..................................................... 20
2.3.2 Tahapan Proses............................................................. 24
2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas .............................................. 25
2.4.1 Neraca Massa ............................................................... 25
2.4.2 Neraca Panas ................................................................ 29
2.5. Lay Out Pabrik dan Peralatan ................................................... 32
2.5.1 Lay Out Pabrik ............................................................. 32
2.5.2 Lay Out Peralatan ......................................................... 35
BAB III SPESIFIKASI ALAT ........................................................................ 38
3.1 Reaktor ..................................................................................... 38
3.2 Decanter ................................................................................... 39
3.3 Menara Distilasi ....................................................................... 41
3.4 Condenser ................................................................................ 46
3.5. Reboiler .................................................................................... 44
3.6. Accumulator ............................................................................. 46
3.7. Tangki Penyimpanan ................................................................ 48
3.8. Heat Exchanger ........................................................................ 50
-
8/19/2019 metil akrilate
5/122
vi
3.9 Pompa ...................................................................................... 52
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ............. 54
4.1. Unit Pendukung Proses ............................................................ 54
4.1.1 Unit Pengadaan Air ...................................................... 55
4.1.1.1 Air Pendingin dan Air Pemadam Kebakaran ... 55
4.1.1.2 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ................... 56
4.1.1.3 Air Umpan Boiler ............................................. 58
4.1.1.4 Pengolahan Air ................................................. 58
4.1.2 Unit Pengadaan Steam .................................................. 64
4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan....................................... 66
4.1.4 Unit Pengadaan Listrik ................................................. 66
4.1.4.1 Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas .... 67
4.1.4.2 Listrik untuk Penerangan ................................. 68
4.1.4.3 Listrik untuk AC .............................................. 71
4.1.4.4 Listrik untuk Laboratorium dan Instrumentasi 71
4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar....................................... 72
4.2. Laboratorium ............................................................................ 73
4.2.1 Laboratorium Fisik ....................................................... 74
4.2.2 Laboratorium Analitik .................................................. 75
4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan............... 75
4.2.4 Prosedur Analisa Bahan Baku ...................................... 76
4.2.4.1 Infra Red Spectrofotometer (IRS) .................... 76
4.2.4.2 Gas Chromathography (GC) ........................... 76
-
8/19/2019 metil akrilate
6/122
vii
4.2.4.3 Densitas ............................................................ 76
4.2.4.4 Viskositas ......................................................... 77
4.2.5 Prosedur Analisa Produk .............................................. 77
4.2.5.1 Infra Red Spectrofotometer (IRS) .................... 77
4.2.5.2 Gas Chromathography (GC) ........................... 77
4.2.6 Analisa Air ................................................................... 77
4.3 Unit Pengolahan Limbah.......................................................... 78
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ...................................................... 80
5.1 Bentuk Perusahaan ................................................................... 80
5.2 Struktur Organisasi .................................................................. 81
5.3 Tugas dan Wewenang .............................................................. 86
5.3.1 Pemegang Saham ......................................................... 86
5.3.2 Dewan Komisaris ......................................................... 86
5.3.3 Dewan Direksi .............................................................. 87
5.3.4 Staf Ahli ....................................................................... 88
5.3.5 Penelitian dan Pengembangan (Litbang) ..................... 88
5.3.6 Kepala Bagian .............................................................. 89
5.3.7 Kepala Seksi ................................................................. 92
5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................. 93
5.4.1 Karyawan non shift ..................................................... 93
5.4.2 Karyawan Shift ............................................................ 93
5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah .......................................... 95
5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ............... 96
-
8/19/2019 metil akrilate
7/122
-
8/19/2019 metil akrilate
8/122
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Data Impor Metil Akrilat Indonesia ............................................ 2
Tabel 1.2. Kapasitas Produksi Berbagai Pabrik di Dunia ............................ 4
Tabel 1.3. Perbandingan Proses Pembuatan Metil Akrilat .......................... 8
Tabel 2.1. Harga ΔG of Masing-masing Komponen ..................................... 18
Tabel 2.2. Harga ΔH of Masing-masing Komponen ..................................... 19
Tabel 2.3. Neraca Massa Tee ....................................................................... 26
Tabel 2.4. Neraca Massa Reaktor I .............................................................. 26
Tabel 2.5. Neraca Massa Reaktor II ............................................................. 27
Tabel 2.6. Neraca Massa Dekanter .............................................................. 27
Tabel 2.7. Neraca Massa Menara Distilasi I ................................................ 28
Tabel 2.8. Neraca Massa Menara Distilasi II ............................................... 28
Tabel 2.9. Neraca Massa Overall ................................................................. 29
Tabel 2.10. Neraca Panas Tee ........................................................................ 29
Tabel 2.11. Neraca Panas Reaktor I ............................................................... 30
Tabel 2.12. Neraca Panas Reaktor II .............................................................. 30
Tabel 2.13. Neraca Panas Dekanter ............................................................... 30
Tabel 2.14. Neraca Panas Menara Distilasi I ................................................. 31
Tabel 2.15. Neraca Panas Menara Distilasi II ................................................ 31
Tabel 3.1. Spesifikasi Menara Distilasi ........................................................ 41
Tabel 3.2. Spesifikasi Condenser ................................................................. 42
Tabel 3.3. Spesifikasi Reboiler ..................................................................... 44
-
8/19/2019 metil akrilate
9/122
x
Tabel 3.4. Spesifikasi Accumulator .............................................................. 46
Tabel 3.5. Spesifikasi Tangki ....................................................................... 48
Tabel 3.6. Spesifikasi Heat Exchanger ........................................................ 50
Tabel 3.7. Spesifikasi Pompa ....................................................................... 52
Tabel 4.1. Kebutuhan Air Pendingin ............................................................ 56
Tabel 4.2. Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ........................... 57
Tabel 4.3. Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas ............. 67
Tabel 4.4. Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan .............................. 69
Tabel 4.5. Total Kebutuhan Listrik Pabrik ................................................... 71
Tabel 4.6. Total Kebutuhan Bahan Bakar Pabrik ......................................... 72
Tabel 5.1. Jadwal Pembagian Kelompok Shift ............................................. 94
Tabel 5.2. Jumlah Karyawan Menurut Jabatan ............................................ 97
Tabel 5.3. Perincian Golongan dan Gaji Karyawan ..................................... 98
Tabel 6.1. Indeks Harga Alat........................................................................ 103
Tabel 6.2. Modal Tetap ................................................................................ 106
Tabel 6.3. Modal Kerja................................................................................. 107
Tabel 6.4. Direct Manufacturing Cost ......................................................... 107
Tabel 6.5. Indirect Manufacturing Cost ....................................................... 108
Tabel 6.6. Fixed Manufacturing Cost ......................................................... 108
Tabel 6.7. General Expense ......................................................................... 109
Tabel 6.8. Analisis Kelayakan ...................................................................... 111
-
8/19/2019 metil akrilate
10/122
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Grafik Data Impor Metil Akrilat di Indonesia ............................ 3
Gambar 2.1. Mekanisme Reaksi Proses Esterifikasi ........................................ 17
Gambar 2.2. Diagram Alir Proses .................................................................... 21
Gambar 2.3. Diagram Alir Kualitatif ............................................................... 22
Gambar 2.4. Diagram Alir Kuantitatif ............................................................. 23
Gambar 2.5. Lay Out Pabrik ............................................................................ 34
Gambar 2.6. Lay Out Peralatan Proses............................................................. 37
Gambar 4.1. Skema Pengolahan Air Laut ...................................................... 60
Gambar 4.2. Skema Pengolahan Air KTI ...................................................... 63
Gambar 5.1. Struktur Organisasi Pabrik Metil Akrilat .................................... 85
Gambar 6.1. Chemical Engineering Cost Index ............................................... 104
Gambar 6.2. Grafik Analisis Kelayakan .......................................................... 112
-
8/19/2019 metil akrilate
11/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun
Bab I Pendahuluan 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik
Di negara yang sedang berkembang seperti Indonesia, berbagai kebutuhan
produk-produk kimia belum seluruhnya dapat dihasilkan sendiri. Sebagian atau
seluruhnya masih diimpor dari berbagai negara, terutama bahan-bahan yang
merupakan produk antara untuk dijadikan berbagai produk lain yang lebih
bermanfaat dan luas penggunaannya.
Produk antara yang banyak dibutuhkan tersebut antara lain produk-produk
akrilat, salah satunya adalah metil akrilat. Metil akrilat adalah senyawa kimia
yang mempunyai ikatan rangkap yang biasa digunakan sebagai bahan baku untuk
produksi polimer (poliakrilat). Polimer ini digunakan sebagai cat ( coating ), bahan
perekat, dan binder untuk industri kulit, kertas dan tekstil serta untuk komponen
kopolimer dari acrylic fiber .
Hasil polimerisasi dari metil akrilat ini bisa memiliki sifat fisis yang
bervariasi dengan mengontrol rasio monomer yang digunakan. Sifat dari hasil
polimerisasi pada umumnya mempunyai daya tahan tinggi terhadap bahan-bahan
kimia dan juga terhadap lingkungan, sangat jernih dan kuat. Begitu banyak
manfaat dari metil akrilat sehingga pendirian pabrik metil akrilat di Indonesia
tentu berdampak bagus bagi industri-industri yang menggunakannya dalam
proses-proses kimia karena akan semakin mudah untuk mendapatkannya di dalam
negeri, mengingat bahwa industri metil akrilat masih jarang terdapat di Indonesia.
-
8/19/2019 metil akrilate
12/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 2
Bab I Pendahuluan
1.2 Penentuan Kapasitas Pabrik
Kapasitas produksi dari pabrik akan mempengaruhi perhitungan teknis
maupun ekonomis dalam perancangan pabrik. Semakin besar kapasitas
produksinya maka kemungkinan keuntungannya juga semakin besar. Namun ada
faktor-faktor lain yang harus dipertimbangkan dalam penentuan kapasitas
produksi, seperti kebutuhan pasar dan ketersediaan bahan baku.
a. Kebutuhan metil akrilat di Indonesia
Impor metil akrilat di dalam negeri tahun 2004 - 2010 dapat dilihat pada tabel
1.1.
Tabel 1.1 Data Impor Metil Akrilat Indonesia
Tahun Impor (ton)
2004 13289
2005 12955
2006 16725
2007 23682
2008 34228
2009 29387
2010 26807
(Undata, 2011)
Dari tabel 1.1 dibuat grafik linier untuk memperkirakan impor metil akrilat
pada tahun 2017.
-
8/19/2019 metil akrilate
13/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 3
Bab I Pendahuluan
Gambar 1.1 Grafik Data Impor Metil Akrilat di Indonesia
Dari Gambar 1.1 diperoleh suatu persamaan regresi linier untuk mengetahui
kebutuhan metil akrilat pada tahun 2017 :
y = (3247,16 X) - 6494603
y = (3247,16 x 2017 ) – 6494603
y = 54.999 ton
b. Kapasitas produksi pabrik metil akrilat yang sudah berdiri
Untuk memproduksi metil akrilat harus diperhitungkan juga kapasitas
produksi yang menguntungkan. Sebagai perbandingan kapasitas produksi dari
berbagai pabrik yang telah ada sebagaimana terlihat pada tabel 1.2.
y = 3.247,16x - 6.494.603
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
3500040000
2003 2005 2007 2009 2011
K a p a s
i t a s
( t o n
/ t a h u n
)
Tahun
Grafik Data Impor Metil Akrilat Indonesia
-
8/19/2019 metil akrilate
14/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 4
Bab I Pendahuluan
Tabel 1.2 Kapasitas Produksi Berbagai Pabrik di Dunia
Pabrik Kapasitas
Toa Gosei Co., Ltd. 22.000 ton/tahun
Arkema Inc. 45.000 ton/tahun
Singapore Acrylic Ester Pte., Ltd. 82.000 ton/tahun
( www.sumitomo-chem.co.jp )
Dari Tabel 1.2 dapat diketahui kapasitas produksi minimal di dunia sebesar
22.000 ton/tahun. Sedangkan kebutuhan metil akrilat di dalam negeri adalah
sebesar 54.999 ton/tahun. Maka dapat disimpulkan bahwa kapasitas pabrik
metil akrilat sebesar 55.000 ton/tahun, sehingga diharapkan:
1. Dapat memenuhi kebutuhan metil akrilat dalam negeri.
2. Dapat memberikan keuntungan karena kapasitas rancangan berada diatas
kapasitas terkecil pabrik yang ada di dunia.
3. Dapat merangsang berdirinya industri-industri lainnya yang
menggunakan bahan baku metil akrilat.
c. Ketersediaan bahan baku
Bahan baku Metanol yang digunakan dalam pembuatan metil akrilat
diperoleh dari PT. Kaltim Methanol Industri, Kalimantan Timur, yang
mempunyai kapasitas produksi 660.000 ton/tahun. Sedangkan asam akrilat
diperoleh dari PT. Nippon Shokubai Indonesia (NSI), Cilegon, yang
mempunyai kapasitas produksi 80.000 ton/tahun sehingga ketersediaan bahan
baku tidak menjadi masalah karena cukup tersedia.
http://www.sumitomo-chem.co.jp/http://www.sumitomo-chem.co.jp/
-
8/19/2019 metil akrilate
15/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 5
Bab I Pendahuluan
1.3 Penentuan Lokasi Pabrik
Letak geografis suatu pabrik mempunyai pengaruh yang sangat besar
terhadap keberhasilan perusahaan. Beberapa faktor dapat menjadi acuan dalam
menentukan lokasi pabrik antara lain, penyediaan bahan baku, pemasaran
produk, transportasi dan tenaga kerja. Berdasarkan tinjauan tersebut maka lokasi
pabrik metil akrilat ini dipilih di Cilegon, Banten dengan pertimbangan sebagai
berikut :
a. Dekat dengan pabrik salah satu bahan baku yaitu PT. Nippon Shokubai
Indonesia (NSI) penghasil asam akrilat, sedangkan metanol dari P.T. Kaltim
Methanol Industri, Kalimantan Timur.
b. Wilayah Cilegon termasuk salah satu kawasan industri yang ditetapkan oleh
pemerintah, sehingga permasalahan perijinan pendirian pabrik tidak menjadi
masalah.
c. Pemasaran produk metil akrilat yang akan didirikan ditujukan untuk
memenuhi kebutuhan dalam negeri, diantaranya akan dijual ke berbagai
pabrik yang menggunakan metil akrilat sebagai bahan baku produksi polimer
diantaranya PT. Shin-Etsu Polymer Indonesia, Karawang dan PT. WMK
( Polymer & Plastic Chemicals ) Indonesia, Bandung.
d. Tersedianya sarana transportasi yang memudahkan lalu lintas kegiatan
produksi dan kemudahan distribusi dan juga dekat dengan laut sehingga
transportasi lebih mudah.
-
8/19/2019 metil akrilate
16/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 6
Bab I Pendahuluan
Gambar 1.2 Gambar Pemilihan Lokasi Pabrik
1.4. Tinjauan Pustaka
1.4.1. Macam-Macam Proses
Ada beberapa cara pembuatan metil akrilat, antara lain :
a. Proses Asetilen
Pada proses ini metil akrilat dibuat dengan mereaksikan asetilen
dengan alkohol dalam suasana asam dengan katalis nikel karbonil
pada tekanan atmosferis pada suhu 400
C. Kerugian proses ini adalahkesulitan dalam penanganan nikel karbonil yang beracun dan korosif.
Reaksi :
4C2H2 + 4CH 3OH + 2HCl + Ni(CO) 4 → 4CH 2=CHCOOCH 3 + NiCl 2 + H 2
(Ullman, 1985)
-
8/19/2019 metil akrilate
17/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 7
Bab I Pendahuluan
b. Proses Ketene
Pada proses ini bahan baku yang digunakan adalah asam asetat. Bahan
ini dipirolisa menjadi ketene. Lalu ketene direaksikan dengan
monomer formaldehid membentuk β -propiolactone . Senyawa ini
selanjutnya dikonversi menjadi akrilat. Metode ini tidak dipakai karena
banyaknya tahapan yang harus dilewati dan juga sifat racun dari β-
propiolactone.
Reaksi :
CH 3COOH → CH 2=C=O → CH 2-C=O → H2=CHCOOCH 3 + H 2O
(Ullman, 1985)
c. Proses Esterifikasi Asam Akrilat.
Pada proses ini, asam akrilat direaksikan dengan metanol dengan
katalis asam sulfat membentuk metil akrilat. Reaksi esterifikasi ini
berlangsung pada suhu 50-100 oC dan tekanan atmosferis.
Perbandingan mol asam akrilat dan metanol yang digunakan adalah
1:1. Reaksi tersebut berlangsung pada reaktor alir tangki berpengaduk.
Reaksi :
CH 2CHCOOH + CH 3OH → CH 2CHCOOCH 3 + H 2O
(Ullman, 1985)
1.4.2 Alasan Pemilihan Proses
Perbandingan antara proses pembuatan metil akrilat dapat dilihat pada
Tabel 1.3
-
8/19/2019 metil akrilate
18/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 8
Bab I Pendahuluan
Tabel 1.3 Perbandingan Proses Pembuatan Metil Akrilat
Proses Kondisi Operasi Kelebihan Kekurangan
Proses
Asetilen
P= 1atm
T= 40 oC
- Produk
samping bukan
merupakan zat
beracun.
- Bahan baku gas
alam terbatas.
- Menggunakan
katalis nikel
karbonil yang
beracun dan
korosif
Proses
Ketene
P= 1 atm
T= 150 oC
- Bahan baku
mudah
didapatkan
- Menghasilkan β -
propiolactone
yang bersifat racun
- Prosesnya melalui
banyak tahapan
Proses
Esterifikasi
P=1 atm
T=60-100 oC
- Bahan baku
relatif mudah
didapat.
- Produk
samping bukan
merupakan zat
beracun.
- Membutuhkan
katalis asam yang
bersifat korosif.
- Waktu reaksi
relatif lama
-
8/19/2019 metil akrilate
19/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 9
Bab I Pendahuluan
Dari Tabel 1.3 proses pembuatan metil akrilat yang dipilih adalah proses
esterifikasi, dengan pertimbangan:
a. Bahan baku yang relatif mudah didapatkan.
b. Kondisi operasi yang relatif lebih aman.
c. Proses relatif lebih sederhana.
d. Produk samping yang dihasilkan tidak beracun.
1.4.3. Kegunaan Produk
Metil akrilat merupakan bahan baku untuk produksi polimer (poliakrilat).
Polimer ini digunakan sebagai bahan perekat, binder untuk industri kulit,
kertas, dan untuk komponen kopolimer dari acrylic fiber . Selain itu,
polimer ini juga digunakan oleh berbagai pabrik cat ( coating ) yaitu PT. ICI
Indonesia, Jakarta dan berbagai industri tekstil seperti PT. Acryl Textile
Mills, Jakarta.
1.4.4. Sifat Fisis dan Kimia
1. Bahan baku
a. Asam akrilat ( CH 2CHCOOH )
Sifat fisis :
-
Berat molekul : 72 kg/kgmol
- Titik didih : 141 oC
- Titik lebur : 13,5 oC
- Tekanan kritis : 56,6 bar
- Suhu kritis : 380 oC
- Densitas (30 oC) : 1,040 g/mL
-
8/19/2019 metil akrilate
20/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 10
Bab I Pendahuluan
- Viskositas (25 oC) : 1,149 mPa.s
- Panas penguapan (1 atm) : 45,6 kJ/mol
- Panas pembakaran : 1.376 kJ/mol
(Perry, 1997)
Sifat kimia :
- Reaksi esterifikasi
Reaksi esterifikasi terjadi jika asam akrilat direaksikan dengan
suatu alkohol membentuk ester dari asam akrilat dan air.
Reaksi :
CH 2CHCOOH + ROH CH 2 CHCOOR + H 2O
- Reaksi addisi
Asam akrilat dapat diadisi dengan halogen, hidrogen, dan
hidrogen sianida.
Reaksi :
CH 2CHCOOH + HX H 2CX-CH 2COOR
(Kirk Othmer, 1998)
b. Metanol ( CH 3OH )
Sifat Fisis :
- Berat molekul : 32 kg/kgmol
- Titik didih : 64 oC
- Titik lebur : -97,68 oC
- Tekanan kritis : 79,9112 atm
- Suhu kritis : 234,49 oC
-
8/19/2019 metil akrilate
21/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 11
Bab I Pendahuluan
- Volume kritis : 0,118 m 3/kmol
- Rapat massa (30oC) : 0,7957 g/cm
3
- Viskositas (25 oC) : 0,5344 mPa.s
- Panas pembentukan : -1.498,81 kcal/kg
(Perry, 1997)
Sifat kimia :
Metanol adalah alkohol yang mempunyai ikatan karbon paling
pendek. Metanol murni sangat penting dalam sintesa kimia.
Metanol juga sangat beracun. Ada beberapa reaksi penting yang
melibatkan Metanol, antara lain :
- Reaksi oksidasi
Reaksi oksidasi Metanol dengan bantuan katalis K 2Cr 2O7,
KmnO 4, Na 2Cr 2O7 menghasilkan formaldehid.
Reaksi : CH 3OH + O2 HCHO + H 2O
- Reaksi Esterifikasi
Reaksi Esterifikasi antara Metanol dengan Asam format akan
menghasilkan metil format.
Reaksi : CH 3OH + HCOOH HCOOCH 3 + H 2O
- Reaksi Substitusi
Reaksi ini antara Metanol dan HCl dengan bantuan katalis
ZnCl 2 menghasilkan Metil klorida.
Reaksi : CH 3OH + HCl CH 3Cl + H 2O
(Kirk Othmer, 1998)
-
8/19/2019 metil akrilate
22/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 12
Bab I Pendahuluan
2. Bahan pembantu
Asam sulfat ( H 2SO 4 ), sebagai katalis
Sifat fisis :
- Bentuk : Cairan tidak berwarna
- Berat molekul : 98,08 kg/kgmol
- Spesific gravity : 1,834
- Titik didih : 336,85 oC
- Titik leleh : 10,49 oC
- Densitas pada suhu 25 oC : 1,833 g/mL
(Perry, 1997)
Sifat Kimia :
- Dengan basa membentuk garam dan air
H2SO 4 + 2 NaOH Na 2SO 4 + 2 H 2O
- Dengan garam membentuk garam dan asam lain
H2SO 4 + 2 NaCl Na 2SO 4 + 2HCl
(Kirk Othmer, 1998)
3. Produk
Metil akrilat ( CH 2CHCOOCH 3 )
Sifat Fisis :
- Berat molekul : 86 kg/kmol
- Titik didih : 80 oC
- Titik lebur : -76 oC
- Tekanan kritis : 41,9442 atm
-
8/19/2019 metil akrilate
23/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 13
Bab I Pendahuluan
- Suhu kritis : 262,85 oC
- Volume kritis : 270 liter/kmol
- Densitas (30 oC) : 0,9565 g/cm 3
- Viskositas (25 oC) : 0,49 mPa.s
- Panas Pembentukan : -92,465
- Kapasitas panas cairan : 275500 -1147T + 2,568T 2 J/KmolC
(Perry, 1997)
Sifat kimia :
- Bereaksi secara tak terkendali dengan oksidan kuat yang akan
menyebabkan ledakan dan kebakaran.
- Mudah terpolimerisasi pada suhu yang tinggi.
(Ullman, 1985)
1.4.5. Tinjauan Proses Secara Umum
Proses pembuatan metil akrilat dijalankan pada fasa cair dengan
mereaksikan metanol dan asam akrilat dengan katalis asam sulfat pada temperatur
60-100˚C dan tekanan atmosferis. Reaksi yang terjadi tergolong reaksi
esterifikasi.
Esterifikasi didefinisikan sebagai suatu proses yang menghasilkan
senyawa ester. Proses esterifikasi yang paling umum digunakan adalah esterifikasi
antara asam karboksilat dengan alkohol yang menghasilkan ester dan air.
Reaksi : RCOOH + R’OH RCOOR’ + H 2O
Reaksi esterifikasi dapat dipercepat dengan katalis asam kuat, seperti asam
sulfat. Katalis hanya menaikkan kecepatan esterifikasi tetapi tidak merubah
-
8/19/2019 metil akrilate
24/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 14
Bab I Pendahuluan
kesetimbangan reaksi. Dengan adanya katalis berupa asam kuat, dapat menambah
muatan positif, sehingga asam akan mengesterifikasi lebih cepat. Asam sulfat
dipilih sebagai katalisator karena efisien, harganya murah, efek korosif terhadap
logam lebih rendah dari pada asam lain. Tetapi bila suhu terlalu tinggi dan
digunakan terlalu banyak, asam sulfat dapat mendehidrasi alkohol yang
digunakan. Untuk mengatasi efek korosi dari asam organik dan asam sulfat pada
suhu yang relatif tinggi, peralatan yang digunakan berupa bahan yang tahan
korosif. (Kirk Othmer, 1998)
-
8/19/2019 metil akrilate
25/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun
Bab II Deskripsi Proses 15
BAB II
DESKRIPSI PROSES
2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk
2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku
a. Asam akrilat (CH 2CHCOOH)
- Bentuk : cair
- Kemurnian, % berat : min 99 %
- Impuritas, % berat : air, maksimal 1 %
(www.shokubai.co.jp)
b. Metanol (CH 3OH)
- Bentuk : cair
- Kemurnian, % berat : min 99,85 %
- Impuritas, % berat : air, maksimal 0,15%
(www.kaltimmethanol.com)
2.1.2. Spesifikasi Bahan Pembantu
Asam sulfat (H 2SO 4)
- Bentuk : cair
- Kemurnian, % berat : 98 %
- Impuritas, % berat : air, 2 %
(www.indoacid.com)
http://www.indoacid.com/http://www.indoacid.com/
-
8/19/2019 metil akrilate
26/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 16
Bab II Deskripsi Proses
2.1.3. Spesifikasi Produk
Metil akrilat (CH 2CHCOOCH 3)
- Bentuk : cair
- Kemurnian, % berat : min 99,5 %
- Impuritas, % berat : air, maksimal 0,5 %
(www.basf.com)
2.2. Konsep Proses
2.2.1. Dasar Reaksi
Proses pembuatan metil akrilat ( CH 2CHCOOCH 3 ) ini berlangsung di
dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) pada suhu 80 oC dan tekanan 1
atmosfir dengan bantuan katalis asam sulfat ( H 2SO 4 ).
Reaksi antara asam akrilat ( CH 2CHCOOH ) dengan metanol ( CH 3OH )
adalah suatu reaksi substitusi gugus radikal organik dengan ion hidrogen yang
berasal dari asam. Dengan putusnya ikatan karbonil-oksigen atau ikatan alkil
oksigen, maka terbentuklah air.
Reaksi :
CH 2CHCOOH + CH 3OH CH 2CHCOOCH 3 + H 2O …….. (II-1)
2.2.2. Mekanisme Reaksi
Proses pembuatan metil akrilat dengan proses esterifikasi dilakukan dalam
reaktor alir tangki berpengaduk. Di dalam reaktor terjadi reaksi sebagai berikut,
esterifikasi suatu asam karboksilat berlangsung melalui serangkaian tahap
protonasi dan deprotonasi. Oksigen karbonil diprotonasi, alkohol nukleofilik
H2SO 4
-
8/19/2019 metil akrilate
27/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 17
Bab II Deskripsi Proses
menyerang karbon positif, dan eliminasi air akan menghasilkan ester yang
dimaksud.
RC-OH RC-OH RC-OH RC-OH
RC-OR
CR
Mekanisme tersebut dapat diringkas sebagai berikut:
RC- OH + R’OH R-COH RCOR’ + H 2O
Gambar 2.1 Mekanisme Reaksi Proses Esterifikasi
(Fessenden & Fessenden, 1986)
2.2.3. Sifat Reaksi
a. Tinjauan Kinetika
Reaksi antara asam akrilat dengan metanol termasuk reaksi orde dua.
Reaksi : Asam akrilat + Metanol Metil akrilat + Air
Persamaan kecepatan reaksi :
-r A = k.C A.CB (II-2)
-r A = k[C Ao(1-x A)].[C Bo-CAoxA] (II-3)
jika :
-H+ H+ OH|
OH|
+ OH||
O||
R
O+- H R
O||
H+
-H+ -H2O H+ OH
|
+ OH||
O||
OH|
R
O|
R
O||
R
O
RC- +OH 2 RC+
OOHO||
H+ || |
OR
|EsterAsam karboksilat
ROH
-
8/19/2019 metil akrilate
28/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 18
Bab II Deskripsi Proses
CBo/CAo = R
-r A = k.C Ao2.[1-x A][R-x A] (II-4)
Dengan :
CAo = Konsentrasi asam akrilat mula-mula, kmol/L
CBo = Konsentrasi metanol mula-mula, kmol/L
xA = Konversi dari asam akrilat
(US Patent 3.875.212)
b. Tinjauan Termodinamika
Reaksi : CH 2CHCOOH + CH 3OH CH 2CHCOOCH 3 + H 2O
Jika ditinjau dari segi termodinamika, harga ΔG of masing-masing
komponen pada suhu 298 K dapat dilihat pada tabel 2.1. sebagai
berikut :
Tabel 2.1 Harga ΔG of Masing-masing Komponen
Komponen Harga ΔG of (kJ/mol)
Asam akrilat (AA) -286,06
Metanol (M) -162,51
Metil akrilat (MA) -257,32
Air -228,6
(Yaws, 1999)
Total ΔG or 298K = ΔG of produk – ΔG of reaktan (II-5)
= (ΔG of MA + ΔG of air ) – (ΔG of AA + ΔG of M)
= (-257,32 + (-228,6)) - (-286,06+(-162,51))
-
8/19/2019 metil akrilate
29/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 19
Bab II Deskripsi Proses
= -37,35 kJ/mol
= -37.350 kJ/kmol
15,0752988,314
37.350
RT
f ΔGlnKo
o
Ko = 3,524x10 6
298 1 1ln
K H x
Ko R T To
……………………………...……(II -6)
(Smith VanNess, 1987)
dengan : K o = konstanta kesetimbangan pada suhu 298 K
K = konstanta kesetimbangan pada suhu tertentu
T = temperatur tertentu
ΔH298 = panas reaksi standar pada 298 K
Sedangkan harga ΔH of masing-masing komponen pada suhu 298 K
dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Harga ΔH of Masing-masing Komponen
Komponen Harga ΔH of (kJ/mol)
Asam akrilat (AA) -355,91
Metanol (M) -200,94
Metil Akrilat (MA) -333
Air -241,814
( Yaws, 1999 )
ΔH or 298K = ΔHof produk – ΔH of reaktan ………………………(II -7)
= (ΔH of MA + ΔH of air) – (ΔH of AA + ΔH of M)
= (-333 + (-241,814))-(-355,91 + (-200,94))
-
8/19/2019 metil akrilate
30/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 20
Bab II Deskripsi Proses
= -17,964 kJ/mol
= -17.964 kJ/kmol
Pada suhu 80 oC (353 K) besarnya konstanta kesetimbangan dapat
dihitung sebagai berikut :
ln
2981
3531
314,8964.17
10524,3 6 x
x
K
K = 1,139 x 10 6
Karena harga K= k 1/k 2 besar, berarti harga k 2 jauh lebih kecil bila
dibandingkan dengan harga k 1 sehingga k 2 diabaikan terhadap k 1 dan
reaksi dianggap berjalan satu arah ( irreversible ).
2.3. Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses
2.3.1. Diagram Alir Proses
Diagram alir prarancangan pabrik metil akrilat dari metanol dan asam
akrilat dapat ditunjukkan dalam tiga macam, yaitu :
a. Diagram alir proses (Gambar 2.2)
b. Diagram alir kualitatif (Gambar 2.3 )
c. Diagram alir kuantitatif ( Gambar 2.4 )
-
8/19/2019 metil akrilate
31/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 21
Bab II Deskripsi Proses
-
8/19/2019 metil akrilate
32/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 22
Bab II Deskripsi Proses 22
DIAGRAM ALIR KUALITATIF PABRIK METIL AKRILAT
R-01
Metil Akrilat AirMetanol Asam Akrilat Asam SulfatP= 1 atmT= 80 o C
Metil Akrilat AirP= 1 atmT= 80 oC
R-02MD-02
Metil Akrilat AirP= 1 atmT= 81,72 oC
Metil Akrilat AirP= 1 atmT= 95,005 oC
Decanter
Metil Akrilat AirMetanol Asam Akrilat Asam SulfatP= 1 atmT= 80 o C
Asam Akrilat Asam Sulfat AirP= 1 atmT= 176,53 oC
Metil Akrilat AirMetanol Asam AkrilatP= 1 atm
T= 99,95o
C
MD-01
Metanol AirP= 1 atmT= 30 oC
Asam akrilat AirP= 1 atmT= 30 oC
Asam Sulfat AirP= 1 atmT= 30 oC
Metil Akrilat AirMetanol Asam Akrilat Asam SulfatP= 1 atmT= 80 oC
ProdukMetil akrilat
Air Asam Akrilat Asam SulfatP= 1 atmT= 37,97 o C
Gambar 2.3 Diagram Alir Kualitatif
-
8/19/2019 metil akrilate
33/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 23
Bab II Deskripsi Proses 23
DIAGRAM ALIR KUANTITATIF PABRIK METIL AKRILAT
R-01 R-02MD-
02
Decanter
Asam Akrilat = 13,286 kg/jamAsam Sulfat = 439,634 kg/jamAir = 9,106 kg/jamJumlah = 462,028 kg/jam
MD-01
ProdukMetil akrilat
Metanol = 2685, 441 kg/jamAir = 4,034 kg/jamJumlah =2689,475 kg/jam
Asam Akrilat = 6028,958 kg/jamAir = 60,899 kg/jamJumlah = 6089,857 kg/jam
Metil Akrilat = 6415,723 kg/jamAir = 1416,865 kg/jamMetanol = 298,196 kg/jamAsam Akrilat = 670,939 kg/jamAsam Sulfat = 439,638 kg/jamJumlah = 9241,361 kg/jam
Asam Sulfat = 0,000 kg/jam
Air = 0,000 kg/jamJumlah = 0,000 kg/jam
Metil Akrilat = 7201,095 kg/jamAir = 1581,245 kg/jamMetanol = 5,964 kg/jamAsam Akrilat = 13,419 kg/jamAsam Sulfat = 439,638 kg/jamJumlah = 9241,361 kg/jam
Metil Akrilat = 7106,221 kg/jamAir = 163,465 kg/jamJumlah = 7269,685 kg/jam
Metil Akrilat = 94,875 kg/jamAir = 1417,780 kg/jamMetanol = 5,964 kg/jamAsam Akrilat = 13,419 kg/jamAsam Sulfat = 439,638 kg/jamJumlah = 1971,675 kg/jam
Metil Akrilat = 94,875 kg/jamAir = 1408,679 kg/jamMetanol = 5 ,964 kg/jamAsam Akrilat = 0,134 kg/jamJumlah = 1509,645 kg/jam
Metil Akrilat = 6909,722 kg/jamAir = 34,722 kg/jamJumlah = 6944,444 kg/jam
Metil Akrilat = 196,498 kg/jamAir = 128,743 kg/jamJumlah = 325,241 kg/jam
Gambar 2.4 Diagram Alir Kuantitatif
-
8/19/2019 metil akrilate
34/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 24
Bab II Deskripsi Proses
2.3.2 Tahapan Proses
Secara umum proses pembuatan metil akrilat dari asam akrilat dan
metanol dapat dibagi menjadi tiga tahap, yaitu :
1. Unit Penyiapan Bahan
Bahan baku berupa asam akrilat (CH 2CHCOOH) dari tangki penyimpanan
asam akrilat, metanol (CH 3OH) dari tangki penyimpanan metanol pada kondisi
suhu 30 oC dan 1 atm, serta asam sulfat (H 2SO 4) sebagai katalisator dari tangki
penyimpanan asam sulfat pada suhu 30 oC dan tekanan 1 atm dipompa menuju
reaktor pertama (R-01) yang dipasang seri dengan reaktor kedua (R-02) yang
beroperasi pada 80 oC dan 1 atm.
2. Unit Reaksi
Reaksi pembentukan metil akrilat (CH 2CHCOOCH 3) dilakukan didalam
Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) yang disusun seri yang beroperasi
secara isotermal pada 80 oC dan 1 atm. Perbandingan mol bahan baku asam akrilat
(CH 2CHCOOH) dan metanol (CH 3OH) adalah 1:1. Sebagai katalisator digunakan
asam sulfat (H 2SO 4) 98%. Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis, sehingga untuk
menjaga kondisi isotermal perlu dilakukan pengambilan panas. Panas diambil dari
dalam reaktor melalui jaket pendingin .
3. Unit Pemurnian Produk
Tahap ini bertujuan untuk memperoleh produk metil akrilat
(CH 2CHCOOCH 3) hingga mencapai kemurnian 99,5 %. Hasil reaksi dari reaktor
kedua dialirkan menuju decanter yang beroperasi pada suhu 80 oC dan tekanan 1
atm untuk memisahkan fase atas (ringan) dan fase bawah (berat). Fraksi bawah
-
8/19/2019 metil akrilate
35/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 25
Bab II Deskripsi Proses
decanter yang berupa air, asam sulfat, asam akrilat, metanol, dan metil akrilat
diumpankan ke menara distilasi pertama untuk me recycle asam sulfat.
Metil akrilat dan air yang berasal dari fraksi atas decanter , dialirkan ke
menara distilasi kedua untuk mendapatkan metil akrilat dengan kemurnian 99,5%.
Hasil atas menara distilasi kedua berupa produk metil akrilat 99,5% yang
selanjutnya didinginkan menggunakan HE-02 sampai suhu 40 oC kemudian
disimpan pada tangki penyimpanan pada suhu 30 oC. Sedangkan hasil bawahnya,
didinginkan menggunakan HE-03 sampai suhu 40 oC yang selanjutnya dibuang ke
Unit Pengolahan Limbah.
2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas
Produk : Metil akrilat 99,5 %
Kapasitas perancangan : 55.000 ton/tahun
Waktu operasi selama 1 tahun : 330 hari
Waktu operasi selama 1 hari : 24 jam
2.4.1. Neraca Massa
Diagram alir neraca massa sistem tabel
Basis perhitungan : 1 jam operasi
Satuan : kg
-
8/19/2019 metil akrilate
36/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 26
Bab II Deskripsi Proses
Tabel 2.3 Neraca Massa Tee
Komponen
Input Output
Arus 2 Arus 9 Arus 4
CH 2CHCOOH 6.028,9581 13,2846 6.042,2427
CH 3OH 0,0000 0,0000 0,0000
CH 2CHCOOCH 3 0,0000 0,0000 0,0000
H2O 60,8986 9,1064 70,0049
H2SO 4 0,0000 439,6375 439,6375
Total 6.551,8851 6.551,8851
Tabel 2.4 Neraca Massa Reaktor I
Komponen
Input Output
Arus 1 Arus 2 Arus 3 Arus 9 Arus 5
CH 2CHCOOH 0,0000 6.028,9581 0,0000 13,2846 670,9398
CH 3OH 2.685,4412 0,0000 0,0000 0,0000 298,1955
CH 2CHCOOCH 3 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 6.415,7229
H2O 4,0342 60,8986 0,0000 9,1064 1.416,8649
H2SO 4 0,0000 0,0000 0,0000 439,6375 439,6375
Total 9.241,3605 9.241,3605
-
8/19/2019 metil akrilate
37/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 27
Bab II Deskripsi Proses
Tabel 2.5 Neraca Massa Reaktor II
Komponen
Input Output
Arus 5 Arus 6
CH 2CHCOOH 670,9398 13,4188
CH 3OH 298,1955 5,9639
CH 2CHCOOCH 3 6.415,7229 7.201,0952
H2O 1.416,8649 1.581,2451
H2SO 4 439,6375 439,6375
Total 9.241,3605 9.241,3605
Tabel 2.6 Neraca Massa Dekanter
Komponen
Input Output
Arus 6 Arus 7 Arus 8
CH 2CHCOOH 13,4188 13,4188 0,0000
CH 3OH 5,9639 5,9639 0,0000
CH 2CHCOOCH 3 7.201,0952 94,8747 7.106,2205
H2O 1.581,2451 1.417,7803 163,4649
H2SO 4 439,6375 439,6375 0,0000
Total 9.241,3605 9.241,3605
-
8/19/2019 metil akrilate
38/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 28
Bab II Deskripsi Proses
Tabel 2.7 Neraca Massa Menara Distilasi I
Komponen
Input Output
Arus 7 Arus 9 Arus 10
CH 2CHCOOH 13,4188 13,2846 0,1342
CH 3OH 5,9639 0,0000 5,9639
CH 2CHCOOCH 3 94,8747 0,0000 94,8747
H2O 1.417,7803 9,1064 1.408,6739
H2SO 4 439,6375 439,6375 0,0000
Total 1.971,6752 1.971,6752
Tabel 2.8 Neraca Massa Menara Distilasi II
Komponen
Input Output
Arus 8 Arus 11 Arus 12
CH 2CHCOOH 0,0000 0,0000 0,0000
CH 3OH 0,0000 0,0000 0,0000
CH 2CHCOOCH 3 7.106,2205 196,4982 6.909,7222
H2O 163,4649 128,7426 34,7222
H2SO 4 0,0000 0,0000 0,0000
Total 7.269,6853 7.269,6853
-
8/19/2019 metil akrilate
39/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 29
Bab II Deskripsi Proses
Tabel 2.9 Neraca Massa Overall
KomponenInput Output
Arus 1 Arus 2 Arus 3 Arus 10 Arus 11 Arus 12
CH 2CHCOOH 0,0000 6.028,9581 0,0000 0,1342 0,0000 0,0000
CH 3OH 2.685,4412 0,0000 0,0000 5,9639 0,0000 0,0000
CH 2CHCOOCH 3 0,0000 0,0000 0,0000 94,8747 196,4982 6.909,7222
H2O 4,0342 60,8986 0,0000 1.408,6739 128,7426 34,7222
H2SO 4 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000
Total 8.779,3320 8.779,3320
2.4.2. Neraca Panas
Tabel 2.10 Neraca Panas Tee
Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam)
Panas umpan masuk 1 63.826,019 Panas keluar campuran 175.473,77
Panas umpan masuk 2 111.647,7556
Total 175.473,77 Total 175.473,77
-
8/19/2019 metil akrilate
40/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 30
Bab II Deskripsi Proses
Tabel 2.11 Neraca Panas Reaktor I
Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam)
Panas umpan masuk 209.180,8770 Panas produk keluar 1.154.715,595
Panas reaksi 1.340.140,073 Pendingin yang dibutuhkan 394.605,3543
Total 1.549.320,95 Total 1.549.320,95
Tabel 2.12 Neraca Panas Reaktor II
Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam)
Panas umpan masuk 1.154.715,595 Panas produk keluar 1.155.967,632
Panas reaksi 164.051,4815 Pendingin yang dibutuhkan 162.799,4452
Total 1.318.767,077 Total 1.318.767,077
Tabel 2.13 Neraca Panas Dekanter
Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam)
Panas umpan masuk 1.155.967,6317 Panas produk keluar atas 782.330,7178
Panas produk keluar bawah 373.636,9139
Total 1.155.967,6317 Total 1.155.967,6317
-
8/19/2019 metil akrilate
41/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 31
Bab II Deskripsi Proses
Tabel 2.14 Neraca Panas Menara Distilasi I
Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam)
Panas dalam umpan 519.197,0781 Beban panas kondensor 4.840.233,24
Beban panas reboiler 4.887.420,4493 Panas dalam distilat 454.728,7875
Panas dalam bottom 111.655,5001
Total 5.406.617,527 Total 5.406.617,527
Tabel 2.15 Neraca Panas Menara Distilasi II
Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam)
Panas dalam umpan 782.330,72 Beban panas kondensor 5.252.408,79
Beban panas reboiler 5.285.266,71 Panas dalam distilat 751.015,56
Panas dalam bottom 64.173,07
Total 6.067.597,42 Total 6.067.597,42
-
8/19/2019 metil akrilate
42/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 32
Bab II Deskripsi Proses
2.5 L ay Out Pabrik dan Peralatan
2.5.1 L ay Out Pabrik
Tata letak pabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari
seperangkat fasilitas-fasilitas dalam pabrik. Tata letak yang tepat sangat penting
untuk mendapatkan efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja para pekerja serta
keselamatan proses.
Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus
diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik adalah :
1. Pabrik Metil Akrilat ini merupakan perancangan awal, sehingga penentuan
lay out dibatasi oleh bangunan yang ada.
2. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa
depan.
3. Faktor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan ledakan,
maka perencanaan lay out selalu diusahakan jauh dari sumber api, bahan
panas, dan dari bahan yang mudah meledak, juga jauh dari asap atau gas
beracun.
4. Sistem kontruksi yang direncanakan adalah outdoor untuk menekan biaya
bangunan dan gedung, dan juga karena iklim Indonesia memungkinkan
konstruksi secara outdoor .
5. Lahan terbatas sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian dan
pengaturan ruangan / lahan.
(Vilbrant, 1959)
-
8/19/2019 metil akrilate
43/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 33
Bab II Deskripsi Proses
Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu :
a. Daerah administrasi/perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol
merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur
kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat
pengendalian proses, kualitas, dan kuantitas bahan yang akan diproses
serta produk yang dijual
b. Daerah proses
Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses
berlangsung.
c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk.
Merupakan daerah untuk tangki bahan baku dan produk.
d. Daerah gudang, bengkel dan garasi.
Merupakan daerah untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan
oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses.
e. Daerah utilitas
Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung
proses berlangsung dipusatkan.
f. Daerah pengembangan
Merupakan area kosong yang disediakan apabila pabrik akan
melakukan perluasan daerah proses.
(Vilbrant, 1959)
-
8/19/2019 metil akrilate
44/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 34
Bab II Deskripsi Proses
Skala = 1 : 1000Keterangan
: Taman
: Arah jalan
PROSES
AreaPerluasan
Utilitas UP L
C o n
t r o
l
R o o m
L a
b o r a
t o r i u m
RuangGenerator
G u
d a n g
S a
f e t y
PemadamKebakaran
B e n g
k e
l
P o
l i k l i n i k
KANTOR
Parkir Parkir
kantin
mushola
PintuDarurat
G a r a s
i
P o s
k e a m a n a n
Gambar 2.5 Lay Out Pabrik
-
8/19/2019 metil akrilate
45/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 35
Bab II Deskripsi Proses
2.5.2. L ay Out Peralatan
Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out peralatan
proses pada pabrik Metil Akrilat, antara lain :
1. Aliran bahan baku dan produk
Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan
keuntungan ekonomi yang besar serta menunjang kelancaran dan
keamanan produksi.
2. Aliran udara
Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan
kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi
udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi bahan kimia
yang dapat mengancam keselamatan pekerja.
3. Cahaya
Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat proses
yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan tambahan.
4. Lalu lintas manusia
Dalam perancangan lay out pabrik perlu diperhatikan agar pekerja dapat
mencapai seluruh alat proses dangan cepat dan mudah. Hal ini bertujuan
apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki.
Keamanan pekerja selama menjalani tugasnya juga diprioritaskan.
5. Pertimbangan ekonomi
Dalam menempatkan alat-alat proses diusahakan dapat menekan biaya
operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik.
-
8/19/2019 metil akrilate
46/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 36
Bab II Deskripsi Proses
6. Jarak antar alat proses
Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan operasi tinggi
sebaiknya dipisahkan dengan alat proses lainnya, sehingga apabila terjadi
ledakan atau kebakaran pada alat tersebut maka kerusakan dapat
diminimalkan.
(Vilbrant, 1959)
Tata letak alat-alat proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga :
- Kelancaran proses produksi dapat terjamin.
- Dapat mengefektifkan luas lahan yang tersedia.
- Karyawan mendapat kepuasan kerja agar dapat meningkatkan
produktifitas kerja disamping keamanan yang kerja.
-
8/19/2019 metil akrilate
47/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 37
Bab II Deskripsi Proses
T-01
T-02
T-04/A T-04/B
R-02
DC
MD-01
HE-01RB-01
CD-01
MD-02
HE-02
RB-02
CD-02
HE-03
ACC-01 ACC-02
7 m
4 m
26,29 m
15 m R-01
2 1 m
16 m
10 m
5 m 5 m
7 m
SKALA 1:300
1 0 0 m
80 m
2 m
2 m
KETERANGAN:T-01 : TANGKI METANOLT-02 : TANGKI ASAM AKRILATT-04 : TANGKI METIL AKRILATR-01 : REAKTOR IR-02 : REAKTOR IIDC : DECANTERMD-01 : MENARA DISTILASI IMD-02 : MENARA DISTILASI II
CD-01 : CONDENSER MD-01RB-01 : REBOILER MD-01 ACC-01 : ACCUMULATOR MD-01CD-02 : CONDENSER MD-02RB-02 : REBOILER MD-02 ACC-02 : ACCUMULATOR MD-02HE-01 : HEAT EXCHANGER IHE-02 : HEAT EXCHANGER IIHE-03 : HEAT EXCHANGER III
Gambar 2.6 Lay Out Peralatan Proses
-
8/19/2019 metil akrilate
48/122
5Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun
Bab III Spesifikasi Alat 38
BAB III
SPESIFIKASI ALAT
3.1 Reaktor
Kode : R-01, R-02
Tugas : Mereaksikan metanol dan asam akrilat menggunakan
katalis asam sulfat
Tipe : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk
Jumlah : 2 buah
Volume : 319,55 ft 3 = 9,05 m 3
Bahan : Low Alloy Steel SA 204 grade C
Kondisi :
P = 1 atm
T = 80 0C
t = 44,62 menit
Dimensi shell :
Diameter tangki : 6,9624 ft (2,1220 m)
Tinggi tangki : 6,9624 ft (2,1220 m)
Tebal shell : 0,1875 in
Dimensi head :
Bentuk : Torispherical dished head
Tebal head : 0,25 in
Tinggi total : 9,6085 ft (2,9287 m)
-
8/19/2019 metil akrilate
49/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 39
Bab III Spesifikasi Alat
Pengaduk :
Tipe : 6 blade plate turbine impeller with 4 baffle
Jumlah : 1 buah
Diameter : 2,3208 ft (0,7074 m)
Jarak impeller dengan bottom : 2,3788 ft (0,2751 m)
Kecepatan : 91,9256 rpm
Power : 6 HP
Tegangan : 220/380 volt
Frekuensi : 50 Hz
Jaket pendingin :
Tinggi jaket : 6,9624 ft (2,1222 m)
Lebar jaket untuk R-01 : 0,1384 ft (0,0422 m)
untuk R-02 : 0,0807 ft (0,0246 m)
Tinggi cairan : 6,2746 ft (1,9125 m)
Suhu masuk : 30 0C
Suhu keluar : 40 0C
3.2 Decanter
Kode : DC
Fungsi : Memisahkan campuran berdasarkan kelarutan
Jenis : Continuous gravity decanter
Bentuk : Silinder horizontal
Jumlah : 1 buah
-
8/19/2019 metil akrilate
50/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 40
Bab III Spesifikasi Alat
Bahan : Low Alloy Steel SA 204 grade C
Kondisi Operasi :
Tekanan : 1 atm
Suhu : 80 0C
Waktu tempuh : 457,99 detik (7,6332 menit)
Waktu settling : 33,39 detik (0,5565 menit)
Dimensi shell :
Diameter : 0,7642 m
Panjang : 2,2926 m
Tebal : 0,1875 in
Dimensi head :
Jenis : Torispherical dished head
Tebal : 0,1875 in
Panjang : 0,1741 m
Panjang total : 2,6408 m
Tinggi keluaran fase atas : 0,5403 m
Tinggi keluaran fase bawah : 0,4542 m
Tinggi permukaan interface : 0,1695 m
-
8/19/2019 metil akrilate
51/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 41
Bab III Spesifikasi Alat
3.3 Menara Distilasi
Tabel 3.1 Spesifikasi Menara Distilasi
Spesifikasi Menara Distilasi I Menara Distilasi II
Kode MD-01 MD-02
Fungsi
Merecycle asam sulfat
yang akan dikembalikan
ke reaktor pertama
(R-01)
Memisahkan produk metil
akrilat dan air dengan top
product larutan metil akrilat
99,5% wt
Jenis Tray column Tray column
Jumlah 1 buah 1 buah
Material Low Alloy Steel SA 204
grade C
Stainless steel SA 167
grade 3 type 304
Tekanan
operasi1 atm 1 atm
Suhu top 99,95 o C 81,72 o C
Suhu bottom 176,53 o C 95,005o
C
Diameter 0,9366 m 1,2547 m
Tebal shell
atas0,0064 m (0,25 in) 0,0048 m (0,1875 in)
Tebal shell
bawah0,0159 m (0,625 in) 0,0079 m (0,3125 in)
Jenis head Torispherical head Torispherical head
-
8/19/2019 metil akrilate
52/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 42
Bab III Spesifikasi Alat
Spesifikasi Menara Distilasi I Menara Distilasi II
Tinggi head
atas0,2069 m 0,2462 m
Tinggi head
bawah0,2085 m 0,2462 m
Tebal head
atas0,00476 m (0,1875 in) 0,00476 m (0,1875 in)
Tebal head
bawah 0,0635 m (0,25 in) 0,00476 m (0,1875 in)
Jenis plate Sieve tray Sieve tray
Jumlah plate 33 22
Plate
spacing 0,5 m 0,5 m
Feed plate Plate ke-6 dari atas Plate ke-11 dari atas
Tinggi total 22,5332 m 18,4319 m
3.4 Condenser
Tabel 3.2 Spesifikasi Condenser
Spesifikasi Condenser 1 Condenser 2
Kode alat CD-01 CD-02
Fungsi Mengkondensasikan uap
hasil atas MD-01
Mengkondensasikan uap
hasil atas MD-02
Tipe Shell and Tube Shell and tube
-
8/19/2019 metil akrilate
53/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 43
Bab III Spesifikasi Alat
Spesifikasi Condenser 1 Condenser 2
Jumlah 1 buah 1 buah
Beban panas 4.840.233,24 kJ/jam 5.252.408,79 kJ/jam
Luas transfer
panas
291,7789 ft 623,2589 ft
Panjang pipa 1,8288 m 1,8288 m
Shell side
Fluida Vapor top product MD-01 Vapor top product MD-02
Laju alir 2.332 kg/jam 13.707,85 kg/jam
Material Stainless steel SA 167
grade 3 type 304
Stainless steel SA 167
grade 3 type 304
Suhu masuk 99,95 oC 81,721 oC
Suhu keluar 99,70 oC 81,362 oC
ID shell 39 in 39 in
Baffle 29,25 in 29,25 in
Pass 1 1
Presssure
drop
0,3212 psi 1,7358 psi
Tube side
Fluida Air pendingin Air pendingin
Laju alir 94.448,0833 kg/jam 102.490,9170 kg/jam
Material Titanium
-
8/19/2019 metil akrilate
54/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 44
Bab III Spesifikasi Alat
Spesifikasi Condenser 1 Condenser 2
Suhu masuk 30 o C 30 o C
Suhu keluar 40 o C 40 o C
OD tube 0,75 in 0,75 in
ID tube 0,652 in 0,652 in
BWG 18 18
Jumlah tube 248 530
Susunan Triangular Triangular
Pitch 1 in 1 in
Pass 2 2
Presssure
drop
4,6316 psi 1,4019 psi
Rd required 0,0015 hr.ft F/BTU 0,0015 hr.ft F/BTU
Rd calculated 0,0017 hr.ft F/BTU 0,0024 hr.ft F/BTU
3.5 Reboiler
Tabel 3.3 Spesifikasi Reboiler
Spesifikasi Reboiler 1 Reboiler 2
Kode alat RB-01 RB-02
Fungsi Menguapkan sebagian Menguapkan sebagian
-
8/19/2019 metil akrilate
55/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 45
Bab III Spesifikasi Alat
Spesifikasi Reboiler 1 Reboiler 2
liquid hasil bawah MD-01 liquid hasil bawah MD-02
Tipe Kettle Kettle
Jumlah 1 buah 1 buah
Beban panas 4.887.420,4493 kJ/jam 5.285.266,7055 kJ/jam
Panjang pipa 1,8288 m 1,8288 m
Shell side
Fluida Hasil bawah MD-01 Hasil bawah MD-02
Laju alir 11.430,10 kg/jam 5.922,28 kg/jam
Material Low Alloy Steel SA 204
grade C
Stainless steel SA 167
grade 3 type 304
Suhu masuk 176,5296 oC 95,005 oC
Suhu keluar 176,5440 oC 95,007 oC
ID shell 29 in 19,25 in
Baffle 21,75 in 14,437 in
Pass 1 1
Presssure
drop
Diabaikan Diabaikan
Tube side
Fluida Steam Steam
Laju alir 2.490,6433 kg/jam 2.438,5659 kg/jam
Material Cast steel Cast steel
-
8/19/2019 metil akrilate
56/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 46
Bab III Spesifikasi Alat
Spesifikasi Reboiler 1 Reboiler 2
Suhu masuk 193,89 oC 132,222 oC
Suhu keluar 193,89 oC 132,222 oC
OD tube 0,75 in 0,75 in
ID tube 0,652 in 0,652 in
BWG 18 18
Jumlah tube 630 333
Susunan Triangular Triangular
Pitch 1 in 1 in
Pass 2 2
Presssure
drop
0,0080 psi 0,0081 psi
Rd required 0,0010 hr.ft F/BTU 0,0010 hr.ft F/BTU
Rd calculated 0,0012 hr.ft F/BTU 0,0013 hr.ft F/BTU
3.6 Accumulator
Tabel 3.4 Spesifikasi Accumulator
Spesifikasi Accumulator 1 Accumulator 2
Kode alat ACC-01 ACC-02
Fungsi Menyimpan kondensat
dari CD-01
Menyimpan kondensat
dari CD-02
-
8/19/2019 metil akrilate
57/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 47
Bab III Spesifikasi Alat
Spesifikasi Accumulator 1 Accumulator 2
Tipe Tangki horizontal Tangki horizontal
Jumlah 1 buah 1 buah
Suhu operasi 99,70 oC 81,212 oC
Tekanan operasi 1 atm 1 atm
Material Stainless steel SA 167
grade 3 type 304
Stainless steel SA 167
grade 3 type 304
Volume 0,4889 m 3,1220 m
Shell
Diameter 0,5786 m 1,0734 m
Panjang shell 1,7375 m 3,2202 m
Tebal shell 0,004763 m (0,1875 in) 0,004763 m (0,1875 in)
Head
Tebal head 0,004763 m (0,1875 in) 0,00635 m (0,25 in)
Panjang head 0,1391 m 0,2175 m
Panjang total 2,0139 m 3,6552 m
-
8/19/2019 metil akrilate
58/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 48
Bab III Spesifikasi Alat
3.7 Tangki Penyimpanan
Tabel 3.5 Spesifikasi Tangki
Spesifikasi Tangki
Bahan Baku
Tangki
Bahan Baku
Tangki Produk
Kode alat T-01 T-02 T-04
Fungsi Menyimpan
metanol selama
30 hari
Menyimpan asam
akrilat selama
15 hari
Menyimpan metil
akrilat selama
30 hari
Tipe Tangki silinder
tegak dasar rata
dan atap conical
Tangki silinder
tegak dasar rata
dan atap conical
Tangki silinder
tegak dasar rata
dan atap conical
Jumlah 1 buah 1 buah 2 buah
Volume 18.664 bbl
(783.916,7179
gallon)
15.912,8232 bbl
(668.338,576
gallon)
40.004,36 bbl
(1.680.183,104
gallon)
Suhu operasi 30 oC 30 ºC 30 ºC
Tekanan
operasi
1 atm 1 atm 1 atm
Material
Carbon steel
SA 283 C
Stainless steel SA
167 grade 3 type
304
Stainless steel SA
167 grade 3 type
304
Dimensi tangki
Diameter 18,2880 m 18,288 m 21,3360 m
-
8/19/2019 metil akrilate
59/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 49
Bab III Spesifikasi Alat
Spesifikasi Tangki
Bahan Baku
Tangki
Bahan Baku
Tangki Produk
Tinggi 12,8016 m 10,973 m 9,1440 m
Tebal shell
Course 1 1,25 in
(0,0317 m)
1,125 in
(0,0286 m)
1,375 in
(0,0349 m)
Course 2 1,1875 in
(0,0302 m)
1 in
(0,0254 m)
1,25 in
(0,0317m)
Course 3 1,125 in
(0,0286 m)
1 in
(0,0254 m)
1,25 in
(0,0317 m)
Course 4 1 in
(0,0254 m)
0,875 in
(0,0222 m)
1,125 in
(0,0286 m)
Course 5 1 in
(0,0254 m)
0,875 in
(0,0222 m)
1 in
(0,0254 m)
Course 6 0,9375 in
(0,0238 m)
0,875 in
(0,0222 m)
Course 7 0,875 in
(0,0222 m)
Tebal head 0,25 in
(0,0063 m)
0,4375 in
(0,0111 m)
0,25 in
(0,0063 m)
Tinggi head 1,2212 m 1,3457 m 1,7592 m
Sudut θ 7,611 o 8,372 o 9,369 o
Tinggi total 14,0228 m 12,3185 m 10,9032 m
-
8/19/2019 metil akrilate
60/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 50
Bab III Spesifikasi Alat
3.8 Heat Exchanger
Tabel 3.6 Spesifikasi Heat Exchanger
Spesifikasi H eat Exchanger 1 H eat Exchanger 2 H eat Exchanger 3
Kode alat HE-01 HE-02 HE-03
Fungsi Menurunkan suhu
campuran keluaran
ACC-01 yang
akan dibuang ke
UPL
Menurunkan suhu
campuran keluaran
ACC-02 yang akan
disimpan ke tangki
penyimpanan metil
akrilat 99,5 %wt
Menurunkan suhu
campuran keluaran
RB-02 yang akan
dibuang ke UPL
Tipe Double pipe Double pipe Double pipe
Jumlah 1 buah 1 buah 1 buah
Beban panas 363.344,5358
kJ/jam
556.544,9279
kJ/jam
50.615,3142
kJ/jam
Annulus
Fluida Campuran
keluaran ACC-01
Larutan metil akrilat
99,5 %wt
Campuran keluaran
RB-02
Laju alir 1509,65 kg/jam 6.944,44 kg/jam 325,24 kg/jam
Material Stainless steel SA 167 grade 3 type 304
Suhu masuk 99,6976 oC 81,3624 oC 95,007 oC
Suhu keluar 40 oC 40 oC 40 oC
OD 4,5 in 3,5 in 3,5 in
ID 4,026 in 3,068 in 3,068 in
-
8/19/2019 metil akrilate
61/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 51
Bab III Spesifikasi Alat
Spesifikasi H eat Exchanger 1 H eat Exchanger 2 H eat Exchanger 3
Pressure
drop
0,3954 psi 2,1627 psi 0,0561 psi
Inner pipe
Fluida Air Pendingin Air Pendingin Air Pendingin
Laju alir 8.679,3812 kg/jam 13.294,4496 kg/jam 1.209,0717 kg/jam
Material Titanium
Suhu masuk 30 oC 30 oC 30 oC
Suhu keluar 40 oC 40 oC 40 oC
OD 3,5 in 2,38 in 2,38 in
ID 3,068 in 2,067 in 2,067 in
Pressure
drop
0,0007 psi 0,0207 psi 0,0007 psi
Rd
required
0,0015
hr.ft 2F/BTU
0,0015
hr.ft 2F/BTU
0,0015
hr.ft 2F/BTU
Rd
calculated
0,0020
hr.ft 2F/BTU
0,0024
hr.ft 2F/BTU
0,0018
hr.ft 2F/BTU
-
8/19/2019 metil akrilate
62/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 52
Bab III Spesifikasi Alat 52
3.9 Pompa
Tabel 3.7 Spesifikasi Pompa
Spesifikasi Pompa 1 Pompa 2 Pompa 3 Pompa 4 Pompa 5 Pompa 6 Pompa 7
Kode alat P-01 P-02 P-03 P-04 P-05 P-06 P-07
Fungsi Mengalirkan
metanol dari
T-01 ke R-01
Mengalirkan
metanol dari
T-02 ke R-01
Mengalirkan
hasil bawah
R-01 ke R-02
Mengalirkan
hasil bawah
decanter ke
feed plate
MD-01
Mengalirkan
hasil atas
decanter ke
feed plate
MD-02
Mengalirkan
hasil atas MD-
01 sebagai
reflux dan
menuju UPL
Mengalirkan
hasil atas MD-
02 sebagai
reflux dan
menuju T-04
Jenis Centrifugal Centrifugal Centrifugal Centrifugal Centrifugal Centrifugal Centrifugal
Kapasitas 18,1465 gpm 31,1278 gpm 53,3674 gpm 9,6806 gpm 43,6716 gpm 13,0061 gpm 123,501 gpm
Power
pompa
0,25 HP 0,5 HP 0,5 HP 0,3333 HP 1,5 HP 1 HP 3 HP
-
8/19/2019 metil akrilate
63/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton/ Tahun 53
Bab III Spesifikasi Alat
Spesifikasi Pompa 1 Pompa 2 Pompa 3 Pompa 4 Pompa 5 Pompa 6 Pompa 7
Power
motor
0,5 HP 0,75 HP 0,75 HP 0,5 HP 2 HP 1,5 HP 5 HP
NPSH
required
14,9096 ft 19,5273 ft 25,5685 ft 10,8897 ft 23,1296 ft 1,3641 ft 6,1169 ft
NPSH
available
20,6384 ft 38,5524 ft 25,7449 ft 35,1959 ft 23,2427 ft 50,9757 ft 37,0709 ft
Pipa
Nominal 1,5 in 2 in 3 in 1,25 in 2,5 in 1,25 in 4 in
SN 40 40 40 40 40 40 40
ID 1,61 in 2,067 in 3,068 in 1,38 in 2,469 in 1,38 in 4,026 in
-
8/19/2019 metil akrilate
64/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton / Tahun
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
54
BAB IV
UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM
4.1 Unit Pendukung Proses
Utilitas merupakan unit penunjang proses produksi untuk menjamin
kelangsungan proses dalam suatu pabrik.
Unit pendukung proses yang terdapat dalam pabrik metil akrilat adalah :
1. Unit pengadaan air
Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan
air sebagai berikut :
a. Air pendingin
b. Air konsumsi umum dan sanitasi
d. Air umpan boiler
2. Unit pengadaan steam
Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steam sebagai media
pemanas untuk reboiler
3. Unit pengadaan udara tekan
Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan
instrumentasi pneumatic , untuk penyediaan udara tekan di bengkel dan untuk
kebutuhan umum yang lain.
4. Unit pengadaan listrik
Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk
peralatan proses, peralatan utilitas, peralatan elektronik atau alat-alat listrik,
-
8/19/2019 metil akrilate
65/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton / Tahun 55
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
AC, maupun penerangan. Listrik disuplai dari PLN dan disediakan generator
sebagai cadangan apabila listrik dari PLN mengalami gangguan.
5. Unit pengadaan bahan bakar
Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan generator dan
boiler .
4.1.1 Unit Pengadaan Air
Air konsumsi umum dan sanitasi serta air umpan boiler yang digunakan
adalah air yang diperoleh dari PT. Krakatau Tirta Industri (PT. KTI). Sedangkan
untuk air pendingin dan air pemadam kebakaran menggunakan air dari laut yang
tidak jauh dari lokasi pabrik.
4.1.1.1 Air Pendingin dan Air Pemadam Kebakaran
Air pendingin dan air pemadam kebakaran yang digunakan adalah air laut
yang diperoleh dari laut yang tidak jauh dari lokasi pabrik. Alasan digunakannya
air laut sebagai media pendingin adalah karena faktor-faktor sebagai berikut :
a. Air laut dapat diperoleh dalam jumlah yang besar dengan biaya murah.
b. Mudah dalam pengaturan dan pengolahannya.
c. Dapat menyerap sejumlah panas per satuan volume yang tinggi.
d. Tidak terdekomposisi.
e. Tidak dibutuhkan cooling tower , karena air laut langsung dibuang lagi ke
laut.
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pengolahan air laut sebagai
pendingin adalah :
a. Partikel-partikel besar/mikroba (makhluk hidup laut dan konstituen lain)
-
8/19/2019 metil akrilate
66/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton / Tahun 56
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
b. Partikel-partikel kecil/mikroba laut (ganggang dan mikroorganisme laut)
yang dapat menyebabkan fouling pada alat-alat proses.
Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin
No Kode Alat AlatKebutuhan
( kg/jam )
1. R-01 Reaktor-01 9.426,4181
2. R-02 Reaktor-02 3.888,9884
3. CD-01 Condenser Menara Distilasi I 94.448,0833
4. CD-02 Condenser Menara Distilasi II 102.490,9170
5. HE-01Cooler hasil atas Menara
Distilasi I
8.679,3812
6. HE-02 Cooler produk metil akrilat 13.294,4495
7. HE-03Cooler hasil bawah Menara
Distilasi II
1.209,0717
Selain digunakan untuk pendingin pada penukar panas, air laut juga digunakan
untuk keperluan pemadam kebakaran. Sehingga, total kebutuhan air pendingin
256.781,04 kg/jam.
4.1.1.2 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi
Sumber air untuk keperluan konsumsi dan sanitasi berasal dari PT. KTI.
Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum, laboratorium, kantor,
perumahan, dan pertamanan. Air konsumsi dan sanitasi harus memenuhi beberapa
syarat, yang meliputi syarat fisik, syarat kimia, dan syarat bakteriologis.
-
8/19/2019 metil akrilate
67/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton / Tahun 57
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
Syarat fisik :
Suhu di bawah suhu udara luar
Warna jernih
Tidak mempunyai rasa dan tidak berbau
Syarat kimia :
Tidak mengandung zat organik
Tidak beracun
Syarat bakteriologis :
Tidak mengandung bakteri – bakteri, terutama bakteri yang pathogen .
Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi dapat dilihat pada Tabel 4.2
Tabel 4.2 Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi
No Nama Unit Kebutuhan ( kg/hari)
1. Perkantoran 5.000
2. Laboratorium 3.200
3. Kantin 1.000
4. Hydrant /Taman 920
5. Poliklinik 90
Jumlah air 18.420
Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi = 10.210 kg/hari
= 425,417 kg/jam
-
8/19/2019 metil akrilate
68/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton / Tahun 58
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
4.1.1.3 Air Umpan Boiler
Untuk kebutuhan umpan boiler , sumber air yang digunakan sama
dengan air konsumsi umum dan sanitasi. Beberapa hal yang perlu diperhatikan
dalam penanganan air umpan boiler antara lain:
a. Kandungan yang dapat menyebabkan korosi.
Korosi yang terjadi di dalam boiler disebabkan karena air mengandung
larutan - larutan asam dan gas - gas yang terlarut.
b. Kandungan yang dapat menyebabkan kerak ( scale forming ).
Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan dan suhu tinggi,
yang biasanya berupa garam - garam karbonat dan silikat.
c. Kandungan yang dapat menyebabkan pembusaan ( foaming )
Air dari proses pemanasan dapat menyebabkan pembusaan karena adanya
zat-zat organik, anorganik, dan zat-zat tidak larut dalam jumlah besar.
Jumlah air yang dibutuhkan untuk umpan boiler sebesar 5.422,1301 kg/jam.
Jumlah air ini hanya pada awal start up pabrik, untuk kebutuhan selanjutnya
hanya diperlukan air make up saja. Jumlah air untuk keperluan make up sebesar
1.084,4260 kg/jam.
4.1.1.4 Pengolahan AirPengolahan air untuk kebutuhan pabrik meliputi pengolahan secara fisik
dan kimia, maupun penambahan desinfektan .
Pengolahan air laut
Untuk menghindari fouling yang terjadi pada alat-alat penukar panas
maka perlu diadakan pengolahan air laut. Pengolahan dilakukan secara fisis
-
8/19/2019 metil akrilate
69/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton / Tahun 59
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
dan kimia. Pengolahan secara fisis adalah dengan screening dan secara kimia
adalah dengan penambahan chlorine . Tahapannya adalah sebagai berikut :
Air laut dihisap dari kolam yang langsung berada di pinggir laut dengan
menggunakan pompa, dalam pengoperasian digunakan dua buah pompa, satu
service dan satunya standby . Sebelum masuk pompa, air dilewatkan pada
traveling screen untuk menyaring partikel dengan ukuran besar. Pencucian
dilakukan secara kontinyu. Setelah dipompa kemudian dialirkan ke strainer
yang mempunyai saringan stainless steel 0,4 mm dan mengalami pencucian
balik secara periodik. Air laut kemudian dialirkan ke pabrik. Di dalam kolam
diinjeksikan Sodium hipoklorit untuk menjaga kandungan klorin minimum 1
ppm. Dalam perancangan ini diinjeksikan klorin sebanyak 1 ppm. Sodium
hipoklorit dibuat di dalam Chloropac dengan bahan baku air laut dengan cara
elektrolisa. Klorin diinjeksikan secara kontinyu dalam kolam dan secara
intermittent di pipa pengaliran.
Skema pengolahan air laut pabrik metil akrilat disajikan pada Gambar
4.1
-
8/19/2019 metil akrilate
70/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton / Tahun 60
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
PWT- 01
Chlorine
Air laut
Pendingin HE
TU -01
Saringanawal
PemadamKebakaran
PWT- 02
Travelingscreen
Strainer,
untuk d>0.4mmcontinue
intermittent
BU- 01
Keterangan gambar :
PWT : Pompa Water Treatment
BU : Bak Utilitas
TU : Tangki Utilitas
Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air Laut
Pengolahan air KTI
Air baku ( treated water ) yang diambil dari PT. KTI dialirkan ke
clarifier untuk mengurangi materi yang mengendap. Air yang mengalir
berlebihan ( over flow ) dari clarifier dialirkan secara gravitasi ke filter yang
berjenis gravity sand filter dengan menggunakan pasir kasar dan halus, untuk
menghilangkan sisa-sisa materi yang terendap dalam jumlah kecil. Air yang
telah disaring selanjutnya ditampung ke bak penampung air untuk kemudian
dipompakan ke tangki air konsumsi dan sanitasi umum.
Pengolahan air umpan boiler
Tahapan pengolahan air agar dapat digunakan sebagai air umpan boiler
meliputi :
-
8/19/2019 metil akrilate
71/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton / Tahun 61
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
a. Kation Exchanger
Kation exchanger berfungsi untuk mengikat ion-ion positif yang
terlarut dalam air lunak. Alat ini berupa silinder tegak yang berisi
tumpukan butir-butir resin penukar ion. Resin yang digunakan adalah
Aldex C-800H dengan notasi RH 2. Adapun reaksi yang terjadi dalam
kation exchanger adalah:
2NaCl + RH 2 → RNa 2 + 2 HCl (IV-1)
CaCO 3 + RH 2 → RCa + H 2CO 3 (IV-2)
BaCl 2 + RH 2 → RBa + 2 HCl (IV-3)
Apabila resin sudah jenuh maka pencucian dilakukan dengan
menggunakan larutan H 2SO 4 2%. Reaksi yang terjadi pada waktu
regenerasi adalah:
RNa 2 + H 2SO 4 → RH 2 + Na 2SO 4 (IV-4)
RCa + H 2SO 4 → RH 2 + CaSO 4 (IV-5)
RBa + H 2SO 4 → RH 2 + BaSO 4 (IV-6)
b. Anion Exchanger
Alat ini berfungsi untuk mengikat ion-ion negatif yang ada dalam
air lunak. Dan resin yang digunakan adalah jenis Amberlite IRN78
dengan notasi R(OH) 2. Reaksi yang terjadi di dalam anion exchanger
adalah:
R(OH) 2 + 2 HCl → RCl 2 + 2 H 2O (IV-7)
R(OH) 2 + H 2SO 4 → RSO 4 + 2 H 2O (IV-8)
R(OH) 2 + H 2CO 3 → RCO 3 + 2 H 2O (IV-9)
-
8/19/2019 metil akrilate
72/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton / Tahun 62
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
Pencucian resin yang sudah jenuh digunakan larutan NaOH 4%.
Reaksi yang terjadi saat regenerasi adalah:
RCl 2 + 2 NaOH → R(OH) 2 + 2 NaCl (IV-10)
RSO 4 + 2 NaOH → R(OH) 2 + 2 Na 2SO 4 (IV-11)
RCO 3 + 2 NaOH → R(OH) 2 + 2 Na 2CO 3 (IV-12)
c. Deaerasi
Air yang sudah diolah di unit demineralisasi masih mengandung
gas – gas terlarut, terutama oksigen dan karbon dioksida. Gas tersebut
dihilangkan karena dapat menyebabkan korosi.
Proses pengurangan gas-gas dalam unit deaerasi dilakukan secara
mekanis dan kimiawi. Proses mekanis dilakukan dengan cara
mengontakkan air umpan boiler dengan uap tekanan rendah, yang
mengakibatkan sebagian besar gas terlarut dalam air umpan terlepas
dan dikeluarkan ke atmosfer. Selanjutnya dilakukan proses kimiawi
dengan penambahan bahan kimia hidrazin untuk menghilangkan sisa-
sisa gas terlarut terutama gas oksigen sehingga dapat mencegah korosi
pada boiler . Adapun reaksi yang terjadi adalah:
N2H
4 (aq)
+ O2 (g)
→ N2 (g)
+ 2 H2O
(l) (IV-13)
Skema pengolahan air dari PT.Krakatau Tirta Industri di pabrik metil
akrilat disajikan pada Gambar 4.2
-
8/19/2019 metil akrilate
73/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton / Tahun 63
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
63
Kantor
CLSP
BlowDown
Dari KTI
BlowDown
PWT-04
AEKE
PWT-05
Deaerator
PWT-06
TU-04
PWT-03
TU-03
BU-02
Keterangan gambar :
CL : Clarifier TU : Tangki Utilitas KE : Kation Exchanger
SP : Saringan Pasir PWT : Pompa Water Treatment AE : Anion Exchanger
BU : Bak Utilitas
Gambar 4.2 Skema Pengolahan Air KTI
-
8/19/2019 metil akrilate
74/122
Prarancangan Pabrik Metil Akrilat Dari Metanol dan Asam Akrilat dengan Proses EsterifikasiKapasitas 55.000 Ton / Tahun 64
Bab IV Unit Pendukung Proses dan Laboratorium
4.1.2 Unit Pengadaan Steam
Steam yang diproduksi pada prarancangan pabrik metil akrilat ini
digunakan sebagai media pemanas pada Reboiler -01 dan Reboiler- 02. Untuk
memenuhi kebutuhan steam digunakan 1 buah boiler . Steam yang dihasilkan dari
boiler ini adalah saturated steam yang mempunyai suhu 194,44 oC dan tekanan
13,702 atm. Jumlah steam yang dibutuhkan sebesar 4.929,2092 kg/jam. Untuk
menjaga kemungkinan kebocoran steam pada saat distribusi dan make up
blowdown pada boiler maka, jumlah steam dilebihkan sebanyak 10%. Jadi jumlah
steam yang dibut