LAPORAN 2 Neraca Massa Dan Energi [PDF]

Citation preview

TUGAS PERANCANGAN PABRIK Semester Genap Tahun Akademik 2020/2021 Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology



LAPORAN III



Disain Integrasi Panas Pembimbing : Muhammad Iwan Fermi, ST., MT Koordinator : Muhammad Iwan Fermi, ST., MT



Kelompok XVII Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



1707113764 1707111395 1707113892



Program Studi Sarjana Teknik Kimia Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Riau 2021



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology



2020.1.17



LEMBAR PENGESAHAN TUGAS PERANCANGAN PABRIK Semester Genap Tahun 2020/2021 LAPORAN II NERACA MASSA DAN ENERGI



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology Kelompok XVII Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy Catatan :



Pekanbaru, Maret 2021 Disetujui Pembimbing



Muhammad Iwan Fermi, ST., MT NIP. 19701113 199903 1 002



Laporan 4C



1707113764 1707111395 1707113892



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology



2020.1.17



DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN................................................................................i DAFTAR ISI......................................................................................................ii DAFTAR GAMBAR........................................................................................iv DAFTAR TABEL..............................................................................................v BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang....................................................................................1 1.2 Tujuan Perancangan............................................................................2 1.3 Ruang Lingkup....................................................................................2 1.4 Analisa Pasar.......................................................................................3 1.5 Analisa Ekonomi.................................................................................5 1.5.1 Proses Dehidrogenasi dari N-Butana.........................................6 1.5.2 Proses Dehidrogenasi dari Etil Alkohol.....................................7 BAB II 2.1 2.2



DESKRIPSI PROSES Teknologi Proses Produksi Butadiena dari n-Butana.........................8 2.1.1 Dehidrogenasi dari Butana dan Butena......................................8 2.1.2 Proses Dehidrogenasi Etil Alkohol..........................................11 Pemilihan Proses...............................................................................14



BAB III DASAR PERANCANGAN 3.1 Kapasitas Pabrik................................................................................17 3.1.1 Ketersedian Bahan Baku..........................................................17 3.1.2 Kebutuhan Butadiena Nasional................................................17 3.1.3 Kapasitas Pabrik Yang Sudah Berdiri......................................18 3.2 Spesifikasi Bahan Baku....................................................................19 3.2.1 n-Butana...................................................................................19 3.2.2 Katalis Chromia Alumina........................................................20 3.3 Spesifikasi Produk............................................................................20 3.3.1 Spesifikasi Butadiena...............................................................21 3.3.2 Butena......................................................................................21 3.4 Lokasi Pabrik....................................................................................22 3.4.1 Ketersediaan bahan baku.........................................................22 3.4.2 Sarana transportasi...................................................................22 3.4.3 Tenaga Kerja...........................................................................23 3.4.4 Lokasi Pemasaran....................................................................23 3.4.5 Utilitas......................................................................................23 3.5 Aspek Keselamatan...........................................................................24 3.5.1 Aspek Keselamatan Bahan Baku.............................................24 3.5.2 Aspek Keselamatan Produk.....................................................25 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A SIFAT KIMIA DAN FISIKA BAHAN LAMPIRAN B SIFAT TERMODINAMIKA BAHAN DAN PRODUK LAMPIRAN C GROOS PROFIT MARGIN



Laporan 4C



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology



2020.1.17



DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 3.1 Gambar 3.2



Laporan 4C



Permintaan Butadiena Secara Global Berdasarkan Wilayah............5 Proses Houdry Catadiene................................................................10 Blok Diagram Etil Alkohol menjadi Butadiena.............................12 Proses Dehidrogenasi Etil Alkohol.................................................12 Flowchart Proses Produksi Butadiena dari N-Butana....................14 Struktur Molekul.............................................................................19 Rencana Lokasi Pendirian Pabrik...................................................22



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology



Laporan 4C



2020.1.17



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology



2020.1.17



BAB I PENDAHULUAN 1.1



Latar Belakang Indonesia sebagai negara yang sedang berkembang pada saat ini berusaha



untuk memenuhi kebutuhan berbagai bahan kimia untuk melancarkan proses industrialisasi. Bahan tersebut dapat berupa bahan baku, bahan setengah jadi maupun



bahan



pembantu untuk industri. Pada kenyataannya sampai saat ini



banyak sekali bahan kimia yang belum dapat dipenuhi sendiri dan harus mengimpor dari negara lain. Salah satu bahan baku industri yang belum tercukupi di Indonesia adalah senyawa butadiena (Wibowo, 2009). Kegunaan penting dari butadiena adalah pembuatan



karet



sintetis



dan



bahan



baku utama



untuk



elastomer seperti Acrylonitrile Butadiena



Styrene Rubber (ABS), serta yang lebih penting lagi adalah sebagai bahan baku pem- buatan Hydroxy Terminated Polybutadiena (HTPB) untuk bahan baku propelan roket yang memiliki nilai strategis tinggi. Butadiena menjadi sangat dibutuhkan pada masa sekarang, karena harga karet alam mahal, sehingga karet sintetis dapat menggantikan karet alam (Smith, 1981). Penggunaan butadiena adalah pada industri sintetik elastomer, chloroprene, polimer dan resin, serta industri adiponitril. Penggunaan karet sintesis yang paling banyak pada industri styrene-butadiena rubber (SBR) untuk industri ban mobil. Butadiena adalah salah satu produk utama dari industri petrokimia. Bahan kimia sederhana struktur dikombinasikan dengan berat molekul rendah dan reaktivitas kimiawi yang tinggi membuatnya menjadi sangat berguna. Butadiena digunakan terutama sebagai monomer di produksi berbagai polimer dan kopolimer. Ini juga digunakan sebagai perantara di produksi beberapa bahan kimia (American Chemistry Council, 2019). Senyawa butadiena terdapat dalam dua bentuk isomer yaitu 1,3 dan 1,2 butadiena di mana 1,3 butadiena lebih banyak ditemui karena dalam proses



Laporan 4B



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology



Laporan 4B



2020.1.17



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology



2020.1.17



BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1



Tahap Penyiapan Bahan Baku Umpan bahan baku merupakan n-butana yang didapatkan dari PT. LNG Badak



yang memproduksi n-butana dengan kapasitas 155.000 ton/tahun. N-butana disimpan dalam tangki penyimpanan terlebih dahulu sebelum dialirkan ke proses berikutnya yaitu E-101 dan F-101. Hal ini tentunya dikarenakan penggunaan n-butana untuk produksi butadiena dengan kapasitas 50.000 ton/tahun ini tidak menggunakan seluruh butana yang di produksi oleh PT. LNG Badak. Sehingga perlu dilakukan penyimpanan terlebih dahulu untuk mempermudah dalam penyesuaian dan pengaturan laju aliran bahan baku ke dalam proses. 2.2



Tahap Reaksi Pada pembuatan butadiena dari n-butana, terjadi dua kali reaksi dehidrogenasi.



Reaksi dehidrogenasi adalah reaksi penghilangan unsur H2 dalam suatu senyawa untuk menghasilkan senyawa baru. Pada proses dehidrogenasi butana, terjadi penghilangan H2 dari C4H10 seperti yang terlihat pada reaksi (2.1). Kemudian butena tersebut di dehidrogenasi kembali dengan menggunakan bantuan katalis heterogen sehingga penghilangan H2 dari C4H8 seperti yang terlihat pada reaksi (2.2), maka akan terbentuk C4H6 (butadiena). Menurut Johann et al (2009), pembentukan butena dari butana dengan menggunakan proses autothermal dehidrogenation konversinya mencapai 65% dengan selektivitas mencapai 98,4% dan untuk reaksi selanjutnya dengan menggunakan proses oxidative dehidrogenation konversinya mencapai 92% dengan selektivitas 95%. Proses reaksi ini berlangsung pada suhu 600°C dengan tekanan 1 atm dalam reaktor fixed bed multi tube (R-101) dan (R-102). Dengan menggunakan katalis kromium alumina yang dimasukkan ke dalam tube pada reaktor. Reaksi pada proses ini adalah sebagai berikut. C4H10  C4H8 + H2 …………………………………………………………… (2.1) C4H8  C4H6 + H2………………………………………………… (2.2)



Laporan 2 Dibuat Bakti Yuza M. Kurnia Sandy



16 Diperiksa Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Disetujui



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology



2020.1.17



Reaktor fixed-bed dipilih dikarenakan katalis yang digunakan menggunakan katalis padat, serta memiliki pressure drop yang rendah. Untuk menjaga suhu reaksi agar tidak berubah, maka pada bagian shell dialirkan steam. Hal ini tentunya dikarenakan reaksi yang terjadi berlangsung dalam kondisi endotermis yang membutuhkan panas untuk bereaksi menghasilkan suatu produk. Menurut Ullmann (1985), ΔH untuk reaksi dehidrogenasi butana menjadi butena adalah 131 kJ/mol dan ΔH untuk reaksi dehidrogenasi butena menjadi butadiena adalah 126 kJ/mol. 2.3



Tahap Pemisahan dan Pemurnian Produk Setelah produk butadiena dihasilkan, proses selanjutnya adalah proses



pemisahan dengan menggunakan destilasi. Pada menara destilasi, terjadi proses pemisahan berdasarkan titik didih dimana pada rancangan pabrik ini terdapat dua menara destilasi. Pada destilasi pertama (T-101), dilakukan pemisahan butena dengan komponen lainnya sebelum masuk ke furnace dan reaktor kedua. Kemudian lanjutnya dilakukan proses pemurnian dari butadiena dengan menggunakan destilasi (T-102) untuk memisahkan butadiena dengan komponen lainnya dan hasil sampingnya berupa air. Menurut Johann et al (2009), pemisahan menggunakan destilasi ini berlangsung pada tekanan 5-20 atm. Pada proses ini digunakan tekanan 5 atm karena aliran sebelum masuk ke destilasi hanya bertekanan 1 atm, sehingga untuk menghindari pressure drop yang terlalu tinggi, maka dipilih tekanan 5 atm untuk operasi pada destilasi 2.4



Tahap Penyiapan Produk dan Produk Samping Dari reaksi dehidrogenasi ini, akan dihasilkan produk samping selain dari



produk utama. Produk samping yang dihasilkan dari proses dehidrogenasi butana menjadi butena adalah hidrogen. Hidrogen yang dihasilkan pada reaksi dehidrogenasi dipisahkan dengan menggunakan flash drum yang kemudian disimpan kedalam tangki penyimpanan. Sedangkan produk samping dari proses oksidatif dehidrogenasi butena menjadi butadiena adalah air. Untuk produk samping ini, didapatkan dari proses pemurnian produk butadiena dengan menggunakan destilasi (T-102). Air ini nantinya



Laporan 2 Dibuat Bakti Yuza M. Kurnia Sandy



16 Diperiksa Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Disetujui



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology



2020.1.17



akan digunakan sebagai air utilitas pada pabrik sehingga dapat dioptimalkan dengan baik tanpa terbuang menjadi sisa. Produk butadiena yang disimpan berupa cairan yang disimpan dalam tangki dengan suhu dan tekanan yang dijaga tetap agar tidak terjadi perubahan fasa maupun perubahan sifat fisika atau kimia lainnya. Kemudian nantinya akan dialirkan ke tempat pengemasan butadiena sesuai dengan yang dibutuhkan untuk dipasarkan ke berbagai industri yang membutuhkannya.



Laporan 2 Dibuat Bakti Yuza M. Kurnia Sandy



16 Diperiksa Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Disetujui



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology



2020.1.17



BAB III ASUMSI DAN PENDEKATAN 3.1



Asumsi dan Pendekatan Proses yang digunakan dalam produksi butadiena dari n - b u t a n a ini



adalah proses dehidrogenasi. Kapasitas produksi metanol adalah 50.000 ton/tahun dengan menggunakan basis umpan bahan baku sebanyak 179,86 kmol/jam. Setiap proses membutuhkan kondisi operasi yang tepat agar proses berlangsung baik dan maksimal, yang didapat melalui percobaan ataupun asumsi-asumsi yang diberikan. 3.2



Neraca Massa Dalam menghitung neraca massa terdapat 2 keadaan, yaitu keadaan steady



state dan unsteady state. Proses keadaan steady adalah proses dimana semua aliran yang masuk sama dengan yang keluar, laju dan komposisinya tetap atau tidak berubah terhadap waktu.Pada keadaan ini persamaan neraca massa menjadi : Jumlah massa masuk = Jumlah massa keluar Pada proses unsteady state, laju alir maupun komposisi senantiasa berubah terhadap waktu sehingga pada perhitungan neraca massa kondisi unsteady state nilai akumulasi diperhitungkan. Neraca massa di dalam sistem yang tidak bereaksi (Reklaitis, 1983) N = ∑ N j................................................................................(2.1) j



F = ∑ F j .................................................................................(2.2) j



Untuk komposisi masing – masing aliran (Reklaitis, 1983): s



∑ w j=1.................................................................................(2.3) j=1 s



∑ x j=1..................................................................................(2.4) j=1



Laporan 2 Dibuat Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Diperiksa Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Disetujui



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology



2020.1.17



Jika masing – masing berat molekul untuk setiap jenis komponen diketahui didalam aliran, maka (Reklaitis, 1983): s



N=∑ j=1



s wjF =F ∑ ( w j =M j ).............................................(2.5) Mj j =1



( )



s



xj = (wjF/Mj)/N = (wj/Mj)/∑ ( j=1



w j=



wj )........................................(2.6) Mj



Fj Nj atau x j= ................................................................(2.7) F N



dimana : N



= laju alir dalam mol



F



= laju alir dalam massa



Nj



= laju alir komponen j perwaktu dalam mol



Fj



= laju alir komponen j perwaktu dalam massa



W



= fraksi massa



X



= fraksimol



wj



= Fraksi massa komponen j



xj



= fraksi mol komponen j



Mj



= berat molekul komponen j



Neraca massa sistem dengan reaksi tunggal (Reklaitis, 1983) : N ¿s =N out s .................................................................................(2.8) ¿ R s=N out s −N s..........................................................................(2.9) ¿ F out s −F s ........................................................................(2.10) R s= Ms



Laporan 2 Dibuat Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Diperiksa Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Disetujui



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology r=



2020.1.17



Rs ....................................................................................(2.11) σs



Neraca massa sistem dengan multi-reaksi (Reklaitis, 1983) : ¿ R s=N out s −N s..........................................................................(2.12) ¿ ¿ N out s =N s + R s =N s + R ' s + R ' ' s ..................................................(2.13)



dimana : N ¿s



= laju alir masuk senyawa s



N out s



= laju alir keluar senyawa s



Ms



= Berat molekul senyawa s



Rs



= Perubahan laju alir keluar dan masuk



rs



= laju alir reaksi



s



= koefisien reaksi



3.3



Neraca Energi Neraca energi adalah persamaan matematis yang menyatakan hubungan



antara energi masuk dan energy keluar suatu system yang berdasarkan pada satuan waktu operasi. Neraca energi selalu dilengkapi dengan neraca massa (walaupun neraca massa tersebut tidak ditampilkan secara eksplisit dan setiap sistem umumnya memiliki satu neraca energi. Adapun Persamaan neraca energi suatu sistem adalah : [energi yang masuk] + [energi yang timbul dalam sistem] = [energi yang keluar] + [energi yang terpakai dalam sistem] Adapun beberapa bentuk persamaan neraca energi a. Neraca Energi di dalam sistem yang tidak bereaksi: Laporan 2 Dibuat Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Diperiksa Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Disetujui



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology s



dQ dW − =∑ ⌈ dt dt s=1



∑



outlet streams j



´ F sj ^ H s ( T j )−



∑



inlet streamsk



2020.1.17



F ks ^ H s ( T k ) ⌉ …………………(2.14)



T



s



Q=∑ N s ∫ Cp s dT …………………………………………………….(2.15) s=1



T ref



b. Neraca Energi di dalam sistem yang bereaksi: 1) Single Reaction T



dQ out =r ∆ H R ( Tref ) + ∑ N s ∫ Cp s dT ……………………………(2.16) dt s T ref



0 f



∆ H R (Tstandar )=∆ H out−∆ H 0f i ………………………………….(2.17) Tref



∆ H R ( Tref ) =∆ H R ( Tstandar )+ ∑ σ s



Cp dT ………………(2.18)



∫



Tstandar



2) Multiple Reaction T



dQ ¿ =r 1 ∆ H R ( Tref )+ r 2 ∆ H R ( Tref )−∑ N s ∫ Cps dT ………...(2.19) dt s T 1



2



ref



c. Persamaan untuk menghitung kapasitas panas (Reklaitis,1983): Cp = a + bT + cT2 + dT3……………………………………………..(2.20) d. Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi (Reklaitis,1983): T2



T2



∫ Cp dT =∫ ( a+bT + c T 2+ d T 3 ) dt …………………………….(2.21) T1



T1



T2



b



c



d



∫ CpdT =a ( T 2−T 1) + 2 (T 22−T 21 )+ 3 (T 32−T 31 )+ 4 (T 42 −T 14 ) ...(2.22) T1



e. Untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa (Reklaitis,1983):



Laporan 2 Dibuat Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Diperiksa Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Disetujui



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology T2



T2



2020.1.17



T2



∫ CpdT =∫ Cpl dT + ∆ H n+∫ Cp v dT ……………………..…….(2.23) T1



T1



T1



f. Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi (Reklaitis,1983): T2



T2



1



1



dQ =r ∆ H r ( T )+ N ∫ Cp dT out −N ∫ CpdT out ………….……..…….(2.24) dt T T



Laporan 2 Dibuat Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Diperiksa Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Disetujui



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology 3.4



Pendekatan Yang Digunakan



1.



Butane Feed Pre-heater (E-101)



2020.1.17



Butane feed pre-heater digunakan untuk memanaskan umpan segar menjadi 300°C dan untuk meringankan kerja furnace. Pada heater tidak terjadi perubahan pada massa tetapi perubahan energi akibat perubahan suhu. s



dQ dW − =∑ ⌈ dt dt s=1 2.



∑



outlet streams j



´ F sj ^ H s ( T j )−



∑



inlet streamsk



F ks ^ H s (T k )⌉



Feed Heater (H-101) Feed heater digunakan untuk memanaskan umpan segar menjadi 600°C.



Pada furnace tidak terjadi perubahan pada massa tetapi perubahan energi akibat perubahan suhu. s



dQ dW − =∑ ⌈ dt dt s=1 3.



∑



outlet streams j



´ F sj ^ H s ( T j )−



∑



i nlet streamsk



F ks ^ H s (T k )⌉



Butane Feed Compressor (C-101) Umpan yang telah dipanaskan didalam feed heater kemudian dinaikan



tekanan nya sebelum memasuki reactor. Tekanan akan dinaikan dari 1 atm menjadi 5 atm .Pada kompresor tidak terjadi perubahan pada massa tetapi perubahan energi akibat perubahan tekanan. s



dQ dW − =∑ ⌈ dt dt s=1 4.



∑



outlet streams j



´ F sj ^ H s ( T j )−



∑



inlet streamsk



F ks ^ H s (T k )⌉



Fixed Bed Multi Tube Reactor (R-101) Pada unit ini terjadi reaksi antara umpan yaitu butane menjadi butene



dengan hasil samping hidrogen. Pada unit ini terjadi pemutusan ikatan hidrogen pada butana (C4H10) menjadi butena (C4H8). Pada unit ini akan terjadi kontak antara butana dengan katalis chroma alumina sehingga dapat mempercepat terjadinya reaksi. Reaksi yang terjadi pada tahap ini ialah reaksi endotermis yang membutuhkan panas cukup besar. Laporan 2 Dibuat Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Diperiksa Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Disetujui



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology



2020.1.17



¿ N out s =N s + R s



Dan untuk neraca energi : T



dQ ¿ =r 1 ∆ H R ( Tref )+ r 2 ∆ H R ( Tref )−∑ N s ∫ Cps dT dt s T 1



2



ref



5.



Butene Cooler (E-102) Unit ini digunakan untuk mendinginkan butena keluaran reactor sebelum



nantinya dimasukan kedalam kondeser yang bertujuan untuk meringankan kerja unit condenser. Pada cooler tidak terjadi perubahan pada massa tetapi perubahan energi akibat perubahan suhu. s



dQ dW − =∑ ⌈ dt dt s=1



6.



∑



outlet streams j



´ F sj ^ H s ( T j )−



∑



inlet streamsk



F ks ^ H s (T k )⌉



Butene Condenser (E-103) Pada unit ini butene keluaran reactor akan diturunkan suhu nya dan diubah



fasanya menjadi cair sebelum nantinya dimasukan kedalam flash drum untuk dilakukan proses pemisahan hidrogen. Pada condenser tidak terjadi perubahan pada massa tetapi perubahan energi akibat perubahan suhu. s



dQ dW − =∑ ⌈ dt dt s=1



7.



∑



outlet streams j



´ F sj ^ H s ( T j )−



∑



inlet streamsk



F ks ^ H s (T k )⌉



Hydrogen Flash Drum ( V-101) Pada unit ini terjadi proses pemisahan butene dengan hidrogen dimana



butena keluaran reaktor nantinya akan dipisahkan dari hidrogen. Pada unit ini diperlukan suhu 97°C agar berlangsung proses pemisahan. Pada proses ini hidrogen akan terpisah pada bagian atas flash drum dan butena akan terpisah pada bagian bawah flash drum



Laporan 2 Dibuat Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Diperiksa Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Disetujui



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology s



dQ dW − =∑ ⌈ dt dt s=1



8.



∑



outlet streams j



´ F sj ^ H s ( T j )−



∑



inlet streamsk



2020.1.17



F ks ^ H s (T k )⌉



Butene Cooler (E-104) Butena yang telah dipisahkan dari hidrogen pada unit hydrogen flash drum



nantinya akan diturunkan suhunya menjadi 50°C sebelum nantinya dimasukan pada unit coloumn distillation. s



dQ dW − =∑ ⌈ dt dt s=1



9.



∑



outlet streams j



´ F sj ^ H s ( T j )−



∑



inlet streamsk



F ks ^ H s (T k )⌉



Butene Pump (P-101) Pada unit ini berfungsi untuk mengalirkan butena kedalam coloumn



distillation. Pada unti ini cairan keluaran separator akan dipompakan kedalam coloumn distillation.



10.



Butene Coloumn (T-101) Pada unit ini terjadi proses pemisahan dan pemurnian berdasarkan titik



didih dimana butena akan dipisahkan dari komponen lain yang terkandung seperti butana. Pada unit ini digunakan suhu operasi 50°C. Pada unit ini butana akan terpisah pada bagian atas dan butena akan terpisah pada bagian bawah distilasi. 11.



Butene Heater (H-102) Butene heater digunakan untuk memanaskan butena menjadi 600°C.



Pada furnace tidak terjadi perubahan pada massa tetapi perubahan energi akibat perubahan suhu. s



dQ dW − =∑ ⌈ dt dt s=1 12.



∑



outlet streams j



´ F sj ^ H s ( T j )−



∑



inlet stre ams k



F ks ^ H s (T k ) ⌉



Fixed Bed Multi Tube Reactor (R-101) Pada unit ini terjadi reaksi antara umpan yaitu butena menjadi butadiena



dengan hasil samping hidrogen. Pada unit ini terjadi pemutusan ikatan hidrogen Laporan 2 Dibuat Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Diperiksa Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Disetujui



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology



2020.1.17



pada butena (C4H8) menjadi butena (C4H6). Pada unit ini akan terjadi kontak antara butena dengan katalis chroma alumina sehingga dapat mempercepat terjadinya reaksi. Reaksi yang terjadi pada tahap ini ialah reaksi endotermis yang membutuhkan panas cukup besar. ¿ N out s =N s + R s



Dan untuk neraca energi : T



dQ ¿ =r 1 ∆ H R ( Tref )+ r 2 ∆ H R ( Tref )−∑ N s ∫ Cps dT dt s T 1



2



ref



13.



Butadiene Cooler (E-108) Unit ini digunakan untuk mendinginkan butadiena keluaran reaktor sebelum



nantinya dimasukan kedalam kondeser yang bertujuan untuk meringankan kerja unit condenser. Pada cooler tidak terjadi perubahan pada massa tetapi perubahan energi akibat perubahan suhu. s



dQ dW − =∑ ⌈ dt dt s=1 14.



∑



outlet stre ams j



´ ^ s(T j )− F sj H



∑



inlet streams k



F ks ^ H s (T k ) ⌉



Butadiene Condenser (E-109) Pada unit ini butene keluaran reactor akan diturunkan suhu nya dan diubah



fasanya menjadi cair sebelum nantinya dimasukan kedalam flash drum untuk dilakukan proses pemisahan hidrogen. Pada condenser tidak terjadi perubahan pada massa tetapi perubahan energi akibat perubahan suhu. s



dQ dW − =∑ ⌈ dt dt s=1



15.



∑



outlet streams j



´ F sj ^ H s ( T j )−



∑



inlet streamsk



F ks ^ H s (T k )⌉



Hydrogen Flash Drum ( V-102) Pada unit ini terjadi proses pemisahan butadiena dengan hidrogen dimana



butena keluaran reaktor nantinya akan dipisahkan dari hidrogen. Pada unit ini Laporan 2 Dibuat Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Diperiksa Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Disetujui



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology



2020.1.17



diperlukan suhu 97°C agar berlangsung proses pemisahan. Pada proses ini hidrogen akan terpisah pada bagian atas flash drum dan butadiena akan terpisah pada bagian bawah flash drum. s



dQ dW − =∑ ⌈ dt dt s=1 16.



∑



outlet streams j



´ F sj ^ H s ( T j )−



∑



inlet streamsk



F ks ^ H s (T k )⌉



Butadiene Cooler (E-110) Butadiena yang telah dipisahkan dari hidrogen pada unit hydrogen flash



drum nantinya akan diturunkan suhunya menjadi 50°C sebelum nantinya dimasukan pada unit coloumn distillation. s



dQ dW − =∑ ⌈ dt dt s=1



17.



∑



outlet streams j



´ F sj ^ H s ( T j )−



∑



inlet streamsk



F ks ^ H s (T k )⌉



Butadiene Pump (P-102) Pada unit ini berfungsi untuk mengalirkan butadiena kedalam coloumn



distillation. Pada unti ini cairan keluaran separator akan dipompakan kedalam coloumn distillation.



18.



Butadiene Coloumn (T-101) Pada unit ini terjadi proses pemisahan dan pemurnian berdasarkan titik



didih dimana butadiena akan dipisahkan dari komponen lain yang terkandung seperti butena. Pada unit ini digunakan suhu operasi 50°C. Pada unit ini butena akan terpisah pada bagian atas dan butadiena akan terpisah pada bagian bawah distilasi.



Laporan 2 Dibuat Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Diperiksa Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Disetujui



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology



2020.1.17



DAFTAR PUSTAKA American Chemistry Council. (2019). Butadiena Product Stewardship Guidance Manual. America. Reklaitis, G.V. (1983). Introduction to Material and Energy Balance. New York: McGrawHill Book Company. Johann, T., Schindler, G. P., Brodhagen, A., Crone, S., Benfer, R., Sigl, M., & Duda, M. (2009). U.S. Patent No. 7,488,857. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office. Ullmann, F., Gerhartz, W., Yamamoto, Y. S., Campbell, F. T., Pfefferkorn, R., & Rounsaville, J. F. (1985). Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry. VCH publishers. Laporan 2 Dibuat Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Diperiksa Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Disetujui



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology



2020.1.17



Wibowo, H.R. (2011). Analisis Metode Produksi Butadiena yang Efisien Diterapkan di Indonesia. Sains dan Teknologi Dirgantara. 6(3): 77-85.



Laporan 2 Dibuat Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Diperiksa Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Disetujui



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology



2020.1.17



LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA



Laporan 2 Dibuat Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Diperiksa Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Disetujui



Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butadiena dari n-Butana dengan Proses Lummus Technology



2020.1.17



Laporan 2 Dibuat Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Diperiksa Bakti Yuza Dwiki Gusdi Randa M. Kurnia Sandy



Disetujui