Sistem Kontrol Pada Pabrik Etilen Oksida [PDF]

Citation preview

Proses produksi etilen glikol (C2H6O2) dapat dibagi menjadi empat tahapan proses yaitu proses persiapan bahan baku, proses karbonasi, proses hidrolisis, dan proses pemurnian etilen glikol.



Persiapan Bahan Baku Bahan baku yang digunakan dalam proses produksi etilen glikol adalah gas etilen oksida dan gas karbon dioksida. Etilen oksida (C2H4O) dari tangki etilen oksida (T-01) pada tekanan 1 atm dan temperatur 30 oC dialirkan dengan blower 1 (B-01) ke reaktor karbonasi (R-01) yang sebelumnya dilewatkan melalui heater 1 (H-01) hingga mencapai temperatur 70 o



C. gas karbon dioksida (CO2) dari tangki karbon dioksida (T-02) pada tekanan 1,1 atam dan



temperatur 31 oC dialirkan dengan blower 2 (B-02) ke reaktor karbonasi (R-01) yang sebelumnya melalui heater 2 (H-02) hingga temperaturnya 70oC.



Proses Karbonasi Pembuatan etilen glikol dihasilkan melalui proses karbonasi etilen oksida dan karbon dioksida dengan katalis molybdenum yang menghasilkan senyawa intermediet yaitu etilen karbonat. Reaksi berlangsung secara eksotermik sehingga untuk menyerap kelebihan panas reaksi digunakann multitube fixed bed reactor dilengkapi dengan pendingin. Reaksi yang berlangsung adalah : C2H4O + etilen oksida



CO2 karbon dioksida



C3H4O3 etilen karbonat



Proses karbonasi ini berlangsung pada tekanan 5507 kPa dengan temperatur operasi 100oC. jika temperatur operasi terlalu rendah maka lau reaksi akan lambat, reaksi akan berlangsung sangat lama, ukuran reaktor akan lebih besar sehingga tidak ekonomis. Di sisi lain, jika proses dioperasikan pada temperatur tinggi maka banyak panas yang akan hilang dan memberikan efek buruk pada kualitas produk yang dihasilkan. Dari pertimbangan diatas maka temperatur operasi yang digunakan adalah 100oC. konversi reaksi etilen oksida menjadi etilen karbonat pada proses ini adalah 99,5%. Kemudian, produk dari reaktor karbonasi dialirkan dengan menggunakan pompa 2 (P-02) ke reaktor hidrolisis (R-02) yang sebelumnya dilewatkan pada heater 3 (H-03) untuk mencapat temperatur 130oC. Proses Hidrolisis Air pada temperatur 30oC dialirkan dengan menggunaka pompa 1 (P-01) menuju ke reaktor hidrolisis (R-02) yang sebelumnya temperaturnya dinaikkan hingga 80oC dengan dilewatkan heater 4 (H-04).



Sama seperti pada reaksi karbonasi, reaksi hidrolisis juga berlangsung secara eksotermik sehingga diperlukan multitube fixed bed reactor yang dilengkapi dengan pendingin. Reaksi yang berlangsung adalah : C3H4O3



+



H2O



CO2



+



C2H6O2



etilen karbonat



air



karbon dioksida



etilen



glikol 2C3H4O3



+



H2O



2CO2



karbon dioksida



dietilen glikol



+



C4H10O3



etilen karbonat



air



Reaksi dalam reaktor hidrolisis berlangsung pada temperatur 150oC dan tekanan 709 kPa. Kondisi ini diharapkan agar etilen karbonat terkonversi hingga mendekati 100% (99% menjadi etilen glikol dan 1% mejadi dietilen glikol). Produk yang dihasilkan pada reaktor ini adalah etilen glikol, dietilen glikol, gas CO2, dan air yang tidak beraksi. Pemurnian Produk Produk yang dihasilkan dari reaktor hidrolisis dialirkan dengan menggunakan pompa 3 (P-03) menuju flash drum yang sebelumnya didinginkan dengan cooler 1(C-01) hingga temperaturnya 80oC. Dalam flash drum, gas karbon dioksida dipisahkan sebagai gas buang, dan produk lain dialirkan menuju evaporator 1 (EV-01) dan evaporator 2 (EV-02) untuk memisahkan kandungan airnya. Hasil pemisahan pada evaporator 2 (EV-02) dialirkan menuju kolom detilasi untuk memisahkan etilen glikol sebagai produk atas dan dietilen glikol produk bawah. Etilen glikol sebagai produk utama ditampung pada tangki etilen glikol (T-04) dan dietilen glikol sebagai produk samping ditampung pada tangki dietilen glikol (T-05) yang sebelumnya masing – masing produk akan didinginkan terleboh dahulu melewati cooler 3 (C03) dan cooler 4 (C-04).



Gambar 3. Diagram Alir Proses Pembuatan Etilen Glikol Sistem Kontrol Pada Pabrik etilen oksida



No



Nama alat Tangki gas



1



karbondioksida dan etilen oksida



Jenis instrumen Pressure indicators (PI) Flow controller



2



(FC) Blower



Pressure controller (PC) Temperature



3



Heater, Kondenser, Indicator (TC) Reboiler, dan



Pressure controller



Cooler



(PC)



Kegunaan



Menunjukkan tekanan dalam tangki



Mengontrol laju alir gas dalam pipa



Mengontrol tekanan dalam blower



Mengontrol suhu pada alat



Mengontrol tekanan dalam alat



Pressure controller 4



(PC) Ekspander



Temperature Indicator (TC) Pressure controller (PC)



5



Reaktor



Flow controller (FC) Temperature Indicator (TI)



6



Separator tekanan rendah



Mengontrol tekanan dalam reaktor



Mengontrol laju alir dalam reaktor



Menunjukkan suhu dalam reaktor Mengontrol ketinggian cairan dalam



(LC)



Separator



Pressure indicator controller alarm (PICA)



indicator (TI)



Kolom destilasi



Mengontrol suhu dalam alat



Level controller



Temperature



7



Mengontrol tekanan gas dalam alat



Mengontrol, menunjukkan dan tekanan dalam separator



Menunjukkan temperatur dalam separator



Temperature indicator (TI) Pressure controller (PC)



8



Evaporator



9



Tangki cairan



10



Pompa



Menunjukkan temperatur dalam kolom distilasi Mengontrol tekanan dalam kolom distilasi



Temperature Controller (TC)



Mengontrol suhu dalam alat



Level indicator (LI) Flow Controller



Menunjukkan tinggi cairan dalam tangki



(FC)



Mengontrol laju alir cairan dalam pipa



Gambar 1. Flow Diagram Sensor Produksi Etilen Okdida



Level Kontrol pada Flash Drum Level dari liquida adalah suatu variabel yang penting untuk dikontrol dalam suatu unit operasi seperti flash, tower/kolom dan vessel. Kurangnya level kontrol menyebabkan terjadinya over flow, aliran proses terkontaminasi dan flow rate tidak dapat diprediksi. Sebagai contoh level control adalah pada flash kolom (V101). Flash merupakan suatu unit operasi dimana terjadi proses pemisahan antara uap dan liquida, Uap akan naik keatas dan liquida turun ke bawah dimana volume maksimum dari liquida harus diperhitungkan sehingga perlu adanya LIC (Level Indicator Control).



Gambar 4. Beberapa peralatan yang memerlukan Kontrol Level



LIC (Level Indicator Control) dalam unit ini untuk mengidentifikasi apakah level dari liquida terlalu tinggi atau terlalu rendah dari range yang dikehendaki. Untuk itu LIC dihubungkan pada badan flash dengan valve dari aliran keluaran flash. Apabila level ketinggian pada flash drum melebihi batas maksimumnya maka akan ada sinyal yang dikirim ke LIC kemudian LIC akan melakukan kontrol dengan membuka valve keluaran produk sehingga liquida di dalam drum flash akan dikeluarkan dan tinggi liquida menurun, sedangkan jika valve pada aliran keluar fluida ditutup maka liquida didalam flash drum ketingiannya akan meningkat.



Gambar 5. Kontrol Level pada Flash Drum saat valve dibuka



Gambar 6. Kontrol Level pada Flash Drum saat valve ditutup



Kontrol proses yang sama dari LIC terjadi pada kolom destilasi. Hal yang penting untuk mendapatkan produk dalam jumlah yang tepat dalam suati oproses yaitu jika rate terlalu tinggi atau terlalu rendah khususnya pada aliran proses awal maka proses pada equiment selanjutnya tidak akan berjalan optimal dengan kata lain bila proses awal tidak dikontrol dengan baik maka akan dihasilkan produk akhir diluar dari yang diharapkan.



Gambar 6. Kontrol Level pada kolom destilasi



Pada kolom destilasi ketinggian liquida pada bottom produk dijaga agar ketingiannya 5-10 ft untuk itu dipasang LIC (Level Control Indicator). LIC



dihubungkan pada badan kolom destilasi dengan valve dari aliran keluaran kolom destilasi. Apabila level ketinggian pada daerah bottom kolom destialsi melebihi batas maksimumnya maka akan ada sinyal yang dikirim ke LIC kemudian LIC akan melakukan kontrol dengan membuka valve keluaran produk sehingga liquida didaerah bottom akan dialirkan keluar kolom destilasi.