![Laporan Kerja Praktek PT CHANDRA ASRI PETROCHEMICAL [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/laporan-kerja-praktek-pt-chandra-asri-petrochemical.jpg)
11 0 3 MB
LAPORAN PRAKTIK KERJA
HIGH DENSITY POLYETHYLENE (HDPE) PLANT PT. CHANDRA ASRI PETROCHEMICAL TBK.
PERIODE PRAKTIK KERJA 2 JULI – 31 JULI 2018
Disusun Oleh : Dionisius Andhika Putra
NIM : 21030115130114
Elsa
NIM : 21030115140133
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2018
i
HALAMAN PENGESAHAN PRAKTEK KERJA
Penyusun
: Dionisius Andhika Putra Elsa
Judul
21030115130134 21030115140133
: Perhitungan Neraca Massa dan Neraca Energi dan Simulasi Pengaruh Laju Alir Hidrogen Menggunakan Software Aspenplus V.8.8 pada Jacketed Loop Reactor Di HDPE (High Density Polyethylene) Plant Di PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk.
Semarang, 26 November 2018 Dosen Pembimbing
Prof. Dr. Widayat S.T., M.T. NIP.197206091998031001 ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penyusun panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas karunia-Nya penyusun dapat menyelesaikan Praktik Kerja sekaligus membuat Laporan Praktek Kerja mengenai “High Density Polyethylene (HDPE) Plant PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk.” sebagai salah satu syarat mencapai gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. Penyusun menyadari bahwa tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, sulit untuk dapat menyelesaikan laporan ini. Oleh karena itu,penyusun berterima kasih kepada: 1. Prof. Dr.Widayat, S.T.,M.T. selaku dosen pembimbing praktik kerja ini yang selalu memberikan nasihat dan saran-saran yang bermanfaat bagi kelancaran praktik kerja. 2. Ir. Herry Santosa, M.T. selaku koordinator Kerja Praktik Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro yang telah banyak membantu proses pelaksanaan dari awal proses hingga tahap pengumpulan laporan. 3. Bapak Rivaldi Farhan selaku pembimbing lapangan yang telah membantu memberikan pengarahan dan saran selama Praktik Kerja Lapangan berlangsung. 4. Seluruh HDPE Plant Engineer yang turut membantu penyusun dalam mengambil data dan mengerjakan laporan ini. 5. Rekan praktik kerja di HDPE Plant lainnya yang berasal dari Universitas Indonesia dan Institut Teknologi Sepuluh November. Penyusun menyadari bahwa laporan ini masih memiliki banyak kekurangan dalam berbagai segi sudut pandang. Oleh karena itu, penyusun mengharapkan banyak kritik dan saran yang dapat memperbaiki dan membangun laporan ini di masa yang akan datang. Penyusun berharap laporan ini dapat bermanfaat untuk pembaca dan masyarakat luas yang sedang mempelajari proses produksi pada umumnya. Akhir kata, laporan ini tidak hanya menyediakan sebuah laporan ilmiah, tetapi juga merupakan sebuah kerja keras dan kerjasama yang sangat kuat. Cilegon, Juli 2018
Penyusun
iii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .................................................................................................................. i LEMBAR PENGESAHAN ....................................................................................................... ii PRAKATA................................................................................................................................ iii DAFTAR ISI............................................................................................................................. iv DAFTAR TABEL ..................................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................... vii INTISARI ............................................................................................................................... viii BAB I. PENDAHULUAN ......................................................................................................... 1 I.1. Sejarah PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk ........................................................ 1 I.2. Lokasi Pabrik ........................................................................................................... 7 I.3. Bahan Baku Dan Produk Yang Dihasilkan ............................................................. 9 I.4. Organisasi Perusahaan ........................................................................................... 19 I.5. Kesehatan dan Keselamatan Kerja ........................................................................ 25 I.6. Penganan Limbah .................................................................................................. 26 BAB II. DESKRIPSI PROSES ................................................................................................ 27 II.1. Konsep Polimerisasi High Density Polyethylene (HDPE) .................................. 27 II.2. Tinjauan Termodinamika ..................................................................................... 31 II.3. Tinjauan Kinetika ................................................................................................. 32 II.4. Deskripsi Proses ................................................................................................... 33 BAB III. SPESIFIKASI ALAT ............................................................................................... 60 III.1. Spesifikasi Alat Utama ....................................................................................... 60 III.2. Spesifikasi Alat Pendukung ................................................................................ 66 BAB IV. UTILITAS ................................................................................................................ 89 IV.1. Area I: Suplai Air................................................................................................ 89 IV.1.1. Sea Water Intake System .......................................................................... 89 IV.1.2. Cooling Water System .............................................................................. 91 IV.1.3. Fire Fighting System ................................................................................ 93 IV.2. Area II: Unit Pengolahan Air .............................................................................. 94 IV.2.1. Water Treatment System .......................................................................... 94 IV.2.2. Desalination Unit ..................................................................................... 96 IV.3. Area III................................................................................................................ 98 IV.3.1. Instrument and Plant Air Supply System ................................................. 98 iv
IV.3.2. Fuel System .............................................................................................. 99 IV.3.3. Power Generation Facility .................................................................... 100 IV.3.4. Steam Generation Facility ..................................................................... 101 IV.4. Area IV ............................................................................................................. 103 IV.4.1. Waste Water Treatment ......................................................................... 103 IV.4.2. Pengolahan Limbah Padat ..................................................................... 107 IV.4.3. Pengolahan Limbah Gas ........................................................................ 108 BAB V. LABORATORIUM ................................................................................................. 109 V.1. Program Kerja Laboratorium ............................................................................. 109 V.2. Alat – Alat Laboratorium ................................................................................... 110 V.3. Prosedur Analisa ................................................................................................ 111 BAB VI. PENUTUP .............................................................................................................. 114 VI.1. Kesimpulan ....................................................................................................... 114 VI.2. Saran ................................................................................................................. 114 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................ 116
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Logo PT. Chandra Asri Petrochemical ............................................................... 6 Gambar 1.2. Lokasi PT. Chandra Asri ..................................................................................... 7 Gambar 1.3. Kawasan Industri Anyer-Cilegon-Merak ............................................................ 8 Gambar 1.4. Struktur Organisasi PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk. ............................ 21 Gambar 1.5. Struktur Organisasi Departemen HDPE ........................................................... 22 Gambar 2.1. Struktur Molekul Ziegler-Natta ........................................................................ 27 Gambar 2.2. Pembentukan Radikal Bebas ............................................................................. 28 Gambar 2.3. Reaksi Adisi Molekul Radikal Bebas dari Ethylene ......................................... 28 Gambar 2.4. Tahapan Migrasi ............................................................................................... 29 Gambar 2.5. Tahap Propagasi ................................................................................................ 29 Gambar 2.6. Tahap Terminasi ............................................................................................... 30 Gambar 2.7. Proses Pembuatan Catalyst-B ........................................................................... 52 Gambar 4.1. Skema Sistem Pengambilan Air laut ................................................................. 91 Gambar 4.2. Skema Sistem Air Pendingin ............................................................................ 93 Gambar 4.3. Sistem Pemadam Kebakaran ............................................................................. 94 Gambar 4.4. Sistem Pengolahan Air dan Desalinasi ............................................................. 98 Gambar 4.5. Sistem Penyediaan Listrik ............................................................................... 101 Gambar 4.6. Sistem Penyediaan Uap ................................................................................... 103
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1. Perkembangan PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk ............................................. 2 Tabel 1.2 Sifat Fisik Ethylene .................................................................................................. 10 Tabel 1.3. Sifat Fisik Hidrogen ................................................................................................ 11 Tabel 1.4. Sifat Fisik Hexane- ................................................................................................. 12 Tabel 1.5. Sifat Fisik Isobutene .............................................................................................. 13 Tabel 1.6. Sifat Fisik N-Hexane .............................................................................................. 13 Tabel 1.7. Sifat Fisik TIBAL ................................................................................................... 14 Tabel 1.8. Sifat Fisik Ethylene Diamine .................................................................................. 14 Tabel 1.9. Sifat Fisik Toluene .................................................................................................. 15 Tabel 1.10. Sifat Fisik Nitrogen ............................................................................................... 16 Tabel 1.11. Struktur HDPE, LDPE, dan LLDPE ..................................................................... 18 Tabel 1.12. Spesifikasi Produk HDPE Plant ............................................................................ 18 Tabel 1.13. Sifat Fisik Polyethylene ........................................................................................ 19 Tabel 1.14. Sistem Pembagian Shift ........................................................................................ 26 Tabel 4.1. Kondisi Air Masuk dan Air Keluar Sistem Pengolahan Air ................................... 97 Table 5.2. Kriteria Air Umpan Boiler .................................................................................... 102 Tabel 4.3. Karakteristik Air Olahan ....................................................................................... 104 Tabel 4.4. Karakteristik Gas Keluaran dari Incinerator ......................................................... 107
vii
INTISARI
PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk adalah perusahaan yang bergerak dalam bidang industri petrokimia olefin terletak di Jalan Anyer Raya Km. 123 Ciwandan, Cilegon, Banten. Produk utama industri olefin adalah ethylene dengan kapasitas 650.000 ton/tahun dan propylene. Kedua produk ini merupakan bahan baku industri petrokimia hulu yang memproses lebih lanjut produk tersebut diantaranya menjadi polyethylene dengan kapasitas 550.000 ton/tahun dan polypropylene dengan kapasitas 300.000 ton/tahun yang lebih lazim disebut bijih plastik. Produk ini diproses oleh industri petrokimia hilir menjadi barang-barang yang sangat beragam baik jenis maupun kegunaannya. Produksi polyethylene sendiri dibagi menjadi dua, yaitu High Density Polyethylene (HDPE) dan Low Linear Density Polyethylene (LLDPE). Pada HDPE Plant, polyethylene diproduksi dengan proses polimerisasi bimodal sehingga memiliki berat molekul dan derajat polimerisasi yang tinggi pada kondisi suhu 80⁰C dan 90⁰C pada Vertical Loop Jacket Reactor. Bahan baku dan penunjang yang digunakan adalah Ethylene, Hydrogen, Comonomer (1Hexene dan 1-Butene), Isobutane, N-Hexane, Katalis B, TIBAL, EDA, dan Toluene, serta zat additive. Langkah proses yang terdapat pada HDPE Plant terdiri dari empat unit, yaitu: Unit Polimerisasi, Unit Separating dan Drying, Unit Diluent Recovery, dan Unit Finishing. Untuk gambaran proses yang terdapat pada HDPE Plant dapat dilihat pada BAB III laporan ini. Utilitas PT. Chandra Asri meliputi Unit Penyediaan Air, Unit Penyediaan Listrik, Unit Penyediaan steam, Unit Penyediaan Udara Tekan, Unit Penyediaan Bahan Bakar. Pada laboratorium PT. Chandra Asri Petrochemical dilakukan analisa terhadap bahan baku, bahan setengah jadi, dan bahan jadi. Analisa terhadap bahan baku meliputi analisa terhadap kemurnian Ethylene. Analisa terhadap bahan setengah jadi meliputi analisa terhadap Melt Index dan Density pada resin PE. Analisa bahan jadi meliputi analisa terhadap Melt Point.
viii
BAB I PENDAHULUAN
I.1. Sejarah PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk. PT. Chandra Asri Petrochemical adalah pabrik yang bergerak dalam bidang industri petrokimia olefin. PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk. (CAP) adalah industri hulu yang bergerak dalah bidang industri kimia petrokimia olefin. Pabrik petrokimia ini mengolah lebih lanjut hasil penyulingan minyak bumi dan gas alam berupa Naphta, Liquified Petroleum Gas (LPG) dan Heavy Natural Gas Liquified (H-NGL). Produk utama industri olefin yaitu ethylene dan propylene. Kedua produk tersebut merupakan bahan baku industri petrokimia hulu yang memproses lebih lanjut diantaranya polyethylene dan polypropylene (pellet plastik). PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk memiliki empat plant yaitu olefin plant, polyethylene plant, polypropylene, dan butadiene plant. Produk dari PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk berupa bahan baku dari berbagai industri petrokimia hilir, seperti industri lembaran film, plastik, kain sintetik, obat-obatan, pestisida dan lain-lain. PT Chandra Asri Petrochemical, Tbk. merupakan mata rantai ayng melengkapi kesempurnaan rangkaian industri petrokimia Indonesia dengan memberikan masa depan cerajh bagi kepentingan dunia plastik nasional. Pendirian PT Chandra Asri Petrochemical ampu menciptakan stabilitas harga bahan baku industri plastik serta pemerintah dapat menghemat devisi negara hinga US$ 1 milyar setiap tahun dengan adanya penanaman modal asing. Pertimbangan dasar berdirinya PT Chandra Asri Petrochemical, Tbk. adalah untuk memenuhi kebutuhan dasar dari industri plastik. Keberadaan PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk sangat penting dalam menunjang peningkatan kesejahteraan sosial di Indonesia. Keuntungan-keuntungan yang diperoleh dengan adanya pembangunan pabrik ini antara lain: Menempatkan Indonesia pada skala industri petrokimia internasional Penghematan devisa dengan adanya Penanaman Modal Asing (PMA) Menyediakan bahan baku pada Intermediate Petrochemical Industries dan Downstream Plastic Industries Menciptakan lapangan pekerjaan bagi penduduk Indonesia Mengendalikan dan menstabilkan harga bahan baku 1
Sebagai sumber devisa negara dan alih teknologi Pembangunan PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk sendiri dimulai pada tahun 1989 dengan bergabungnya kelompok pengusaha besar, yaitu Bimantara Group, Napan Group, dan Barito Pasifik Group dengan status Penanaman Modal Dalam Negeri (PMDN). Namun usaha pendirian pabrik ini sempat berhenti karena adanya peraturan pemerintah mengenai pinjaman luar negeri. Tak lama setelah itu, tepatnya pada tanggal 14 Agustus 1992, PT. Chandra Asri mengubah statusnya menjadi Penanaman Modal Asing (PMA) dengan pemiliknya adalah Siemene International Ltd. (65%), Stallion Company Ltd. (10%) dan Japan Indonesia Petrochemical Investment corporation (25%), yang menanamkan modalnya sebesar US$ 2 milyar sehingga menjadi industri swasta terbesar yang dikelola Indonesia. Selama tahun 1997 sampai tahun 2004, terjadi tiga kali pergantian kepemilikan saham. Adapun kepemilikan saham PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk saat ini adalah IPIC (49,55%), JIPIC (24,59%), dan G&PI (25,86%). Perkembangan PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk disajikan pada Tabel 1.1. Tabel 1.1 Perkembangan PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk Tanggal Maret, 1989
Data dan Peristiwa PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk didirikan oleh Pudji Budi Santoso dan Suryanto, sekaligus sebagai pemegang saham pertama.
1990
Pudji Budi Santoso dan Suryanto menarik diri, kemudian digantikan oleh Prajogo Pangestu dan Henry Pribadi.
11 Maret 1991
Pembangunan PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk dimulai dengan pemasangan tiang pancang pertama oleh Menteri Perindustrian Republik Indonesia di atas lahan seluas 120 hektar di kawasan Industri Panca Puri desa Gunung
Sugih,
Kecamatan
Ciwandan,
Anyer.
Pembangunan proyek dilakukan oleh perusahaan konstruksi Jepang, Tokyo Engineering Co. yang menggunakan
sistem
Engineering
Procurement
Construction (EPC). Pembangunan ini selesai pada tahun 1995 sebagai pembangunan tahap pertama. 12 Oktober 1991
Pembangunan pabrik terhenti karena adanya peraturan pemerintah
tentang
pinjaman
luar
negeri
yang
2
menyebabkan
proyek
pembangunan
terkena
penjadwalan ulang Tim Koordinasi Pengelolaan PKLN (Pinjaman Komersial Luar Negeri). Kuartal I, 1992
Proyek pembangunan pabrik dilanjutkan kembali dan memperoleh perhatian dari beberapa perusahaan asing, seperti Marubeni Co., Showa Denko Co, Toyo Engineering Co. dan Asahimas Chemical Co. Ltd. yang berasal dari Jepang serta Nestle dan Finfund dari Finlandia. Tetapi, Toyo Engineering Co. dan Asahimas Chemical Co. Ltd. serta dua perusahaan dari Finlandia menarik diri, sedangkan yang lainnya membentuk Japan Indonesian Petrochemical Investment Co. (JIPIC) yang dipimpin oleh Marubeni Co.
Kuartal II, 1992
Bambang Triatmojo (PT. Bimantara Citra) ikut bergabung tetapi tidak bertahan lama. Pada tahun yang sama digantikan oleh Siemens International Ltd. dan Stallion Company Ltd. yang berkedudukan di British Island yang bekerjasama dengan Japan Indonesian Petrochemical Investment Co yang terdiri dari Marubeni Corporation, Showa Denko Corporation dan Toyo Engineering Corporation.
14 Agustus 1992
Pembangunan pabrik dilanjutkan kembali dengan perubahan status menjadi Penanaman Modal Asing (PMA). Akibat perubahan status tersebut menyebabkan komposisi pemegang saham berubah, yaitu Siemens International
Ltd.
(65%),
Japan
Indonesian
Petrochemical Investment Co. (25%), dan Stallion Company Ltd. (10%). 28 Januari 1995
Pembangunan Ethylene Plant selesai.
18 April 1995
Pembangunan
Linier
Low
Density
Polyethylene
(LLDPE) Plant selesai. 4 Mei 1995
Start-up pertama Ethylene Plant.
3
5 Mei 1995
Produksi olefin pertama dari PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk.
18 Juni 1995
Start-up pertama LLDPE Plant.
31 Juli 1995
Pembangunan High Density Polyethylene (HDPE) Plant.
31 Agustus 1995
Start-up pertama HDPE Plant.
16 September 1995
PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk. diresmikan oleh Presiden Soeharto sebagai industri petrokimia hulu pertama di Indonesia.
2006
Kepemilikan saham PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk. didominasi oleh Inter Petrindo Inti Citra atau Barito Group (49,55%), Gletzer dan Putnam (25,86%), dan Termasek Holding (24,59%).
November, 2010
PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk. melakukan merger dengan PT. Tripolyta Indonesia.
Januari, 2011
Peresmian merger (bergabung) serta penggunaan nama baru PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk.
18 Januari 2012
Dilakukan pembangunan pabrik Butadiene pertama di Indonesia yaitu Petrokimia Butadiene Indonesia.
Kuartal III, 2013
Peresmian pabrik Butadiene pertama di Indonesia yaitu Petrokimia
Butadiene
Indonesia
oleh
Menteri
Perindustrian bersama Menteri Perdagangan yang disaksikan oleh Gubernur Banten beserta jajaran manajemen PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk. Kapasitas produksi pabrik ini adalah 100.000 ton/tahun. Butadiene ini merupakan bahan baku yang digunakan dalam produksi SBR, ABS,dan SBL. Dilakukan “Ethylene Cracker Complex Expansion (ECCx) Project” untuk menaikkan kapasitas ethylene dari 550.000 ton/tahun menjadi 860.000 ton/tahun. Januari, 2016
Dilakukan Start-up Ethylene Plant setelah “Ethylene Cracker Complex Expansion (ECCx) Project”
4
April, 2016
Produksi Ethylene mencapai 100 ton/jam (kapasitas 860.000 ton/tahun)
Saat ini, PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk telah menggandeng 2 entitas: PT. Styrindo Mono Indonesia (SMI) dan PT. Petrokimia Butadiene Indonesia (PBI). Styrindo Mono Indonesia (SMI) merupakan satu-satunya produsen Styrene Monomer dilengkapi denga dua unit panrol ethyl benzene di Indonesia yang melayani baik industri hilir domestik dan pasar ekspor regional. Lokasi SMI terletak di Puloampel, Serang dan berada sekitar 40 km. Sedangkan, Petrokimia Butadiene Indonesia (PBI) merupakan pabrik butadiene pertama di Indonesia yang menghasilkan Butadiene untuk memenuhi kebutuhi kebutuhan pasar regional yang memanfaatkan mixed C4 produk unit naphta cracker. PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk merupakan salah satu pabrik petrokimia yang dalam operasinya menghasilkan Ethylene 860.000 ton/tahun, Propylene 470.000 ton/tahun, Crude C4 315.000 ton/tahun, Pyrolisis Gas 400.000 ton/tahun, Polyethylene 336.000 ton/tahun, Polypropylene 480.000 ton/tahun. Bahan baku yang digunakan PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk berupa Naptha yang didatangkan dari PT. Pertamina Refinery Unit IV Cilacap ataupun diimpor dari Arab Saudi sedangkan gas N2 dibeli dari perusahaan nasional yang ada yaitu PT. Air Liquid serta untuk katalis-katalis yang digunakan pada pembuatan High Density Polyethylene berupa katalis B. PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk memiliki 3 plant utama yaitu: 1. Ethylene Plant Ethylene plant menggunakan lisensi teknologi dari Lummus Crest Technolgy (LCT) dari USA dengan kapasitas design 860.000 ton/tahun ethylene serta 400.000 ton/tahun pyrolisis gasoline. 2. Polyethylene Plant 2.1. Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) Plant LLDPE plant menggunakan lisensi dari Union Carbide Chemical and Plastic Company Inc. (UNIPOL) dari USA. LLDPE plant memproduksi low density polyethylene menggunakan proses polimerisasi fasa gas dalam sebuah reaktor fluidized bed, dengan kapasitas design sebesar 236.000 Metrik ton/tahun. 2.2. High Density Polyethylene (HDPE) Plant HDPE plant menggunakan lisensi teknologi dari Showa Denko Kk., (SDK) dari Jepang. HDPE plant memproduksi high density polyethylene melalui proses
5
polimerisasi monomodal dan bimodal dengan menggunakan vertical loop jacket reactor, dengan kapasitas design sebesar 100.000 Metrik ton/tahun. 3. Polypropylene Plant Polypropylene plant menggunakan lisensi dari Union Carbide Chemical and Plastic Company Inc. (UNIPOL) dari USA dengan kapasitas 480.000 Metrik Ton/tahun. Dimana polypropylene dihasilkan menggunakan proses polimerisasi adisi. Produk ethylene yang dihasilkan oleh PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk sebagian besar dipergunakan sendiri sebagai bahan baku untuk polyethylene plant, dan sebagian lagi dijual kepada industri hilir lainnya seperti PT. Lotte Titan Petrochemical, PT. Sulfindo Adiusaha, dan PT. Polychem Indonesia yang di distribusikan melalui jalur perpipaan. Logo PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk adalah sebagai berikut,
Gambar 1.1. Logo PT. Chandra Asri Petrochemical (Sumber: Dokumen HRD PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk, 2018) Logo PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk sebagai identitas visual melambangkan keinginan perusahaan untuk memberikan nilai tambah bagi industri petrokimia dengan cara mengkombinasikan tiga pilar sumber daya manusia, teknologi modern dan modal yang disimbolkan dengan tiga warna berbeda. Sedangkan enam buah garis bergelombang menggambarkan integrasi ketiga elemen demi memberikan kepuasan kepada stake holder. Dan bentuk oval menggambarkan bahwa integrasi ketiga elemen akan mampu mencapai kesinambungan dunia. PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk memilik visi, yaitu: “Menjadi Perusahaan Petrokimia Terkemuka dan Pilihan Indonesia.” Misi PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk, yaitu: “Terus berkembang dan mengukuhkan posisi kepemimpinan perusahaan melalui integrasi, pengembangan sumber daya manusia dan kemitraan terpilih, secara berkelanjutan yang akan berkontribusi terhadap pertumbuhan indonesia.”
6
I.2. Lokasi Pabrik Pabrik PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk. terletak di Kawasan Industri Barat Cilegon, di tepi Jalan Raya Anyer km. 123. PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk. terletak di Desa Gunung Sugih, Kecamatan Ciwandan, Kota Cilegon, Provinsi Banten, dengan kantor pusat berada di Wisma Barito Pacific Tower A, Jalan Letjen S. Parman, Jakarta Barat. Pabrik ini berada di kawasan industri Pancapuri di Kawasan Industri Barat Cilegon (milik PT. Krakatau Industrial Estate Cilegon). PT. Chandra Asri terletak pada 0,6°1,7’ LS dan 105°56,1’ BT. Selain PT. Chandra Asri terdapat pula industri petrokimia lainnya, seperti PT. Asahimas Chemical, PT. Dong Jin, PT. NSI (Nippon Shokubai Indonesia). Peta lokasi PT. Chandra Asri dapat dilihat pada Gambar 1.1 berikut:
Gambar 1.2. Lokasi PT. Chandra Asri (Sumber: Dokumen HRD PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk, 2018) Adapun dasar pemilihan lokasi pabrik PT. Chandra Asri adalah sebagai berikut: Ciwandan merupakan wilayah kawasan industri Cilegon yang ditetapkan oleh pemerintah. Kawasan Industri Anyer-Cilegon-Merak dapat dilihat dalam Gambar 1.2. Lokasinya tidak terlalu jauh dari kantor pusat (head office) sehingga memudahkan koordinasi. Posisi yang dekat dengan laut sehingga memudahkan transportasi bahan baku (suplai bahan baku dan bahan penunjang menggunakan alat transportasi laut) dan produk serta dapat memanfaatkan air laut dalam sistem utilitas. Memudahkan distribusi dan pemasaran produk baik produk utama maupun produk samping karena letak pabrik berdekatan dengan pabrik-pabrik petrokimia hilir yang membutuhkan bahan baku dari PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk.
7
Gambar 1.3. Kawasan Industri Anyer-Cilegon-Merak (Sumber: Dokumen HRD PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk, 2018) Sebagaimana layaknya penentuan lokasi pabrik yang didasarkan atas tinjauan berbagai aspek, penentuan lokasi pabrik PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk juga didasarkan atas berbagai pertimbangan – pertimbangan, antara lain: 1. Ketersediaan bahan baku Bahan baku utama pabrik ini adalah naphta yang sebagian besar kebutuhannya dari Timur Tengah. Pendirian pabrik dilakukan di dekat pelabuhan guna memudahkan transportasi bahan baku dari produsen ke pabrik. 2. Penyediaan Utilitas Ketersediaan utilitas seperti air dan energi listrik yang cenderung mudah juga mendukung pemilihan lokasi pendirian pabrik tersebut. Keberadaan pabrik yang berbatasan langsung dengan pantai dan sungai memudahkan pemenuhan kebutuhan air untuk keperluan industri. Air proses diperoleh dari PT. Peteka Karya Tirta dan PT. Krakatau Tirta Industri (PT. KTI). Kebutuhan air pendingin menggunakan air laut, dengan penggunaan beberapa treatment tertentu. Pemenuhan kebutuhan listrik dipasok dari PLTU Suralaya, yang dimana jalur pemasokan listrik dari PLTU ini melewati kota Cilegon yang juga merupakan lokasi pendirian pabrik. 3. Sarana Transportasi Penentuan kota Cilegon sebagai lokasi pabrik juga didasarkan pada ketersediaan sarana dan prasarana transportasi yang baik. Transportasi bahan baku naphta yang sebagian besarnya dipasok dari timur tengah maupun sebagian propilen impor dilakukan melalui 8
sarana transportasi air sehingga lokasi di dekat pantai sangat memudahkan. Transportasi alat-alat berat, logistik, maupun karyawan dan lain-lain sangat mudah diakses lewat jalur darat. Dalam pendistribusian produk lewat jalur darat dipermudah dengan adanya jalur transportasi seperti jalan raya dan kereta api.
I.3. Bahan Baku dan Produk yang Dihasilkan 1.3.1 Bahan Baku a. Ethylene Ethylene merupakan monomer yang digunakan sebagai bahan baku utama pembuatan polyethylene. Ethylene atau etena merupakan senyawa hidrokarbon tak jenuh yang dapat bergabung langsung dengan material lain seperti klor, brom, dan asam sulfat tanpa penggantian atom hydrogen. Ethylene merupakan gas yang tidak berwarna, mudah terbakar, dan memiliki bau yang harum. Ethylene mengandung satu ikatan rangkap dua yang sering disebut alkena (CnH2n) atau olefin. Olefin berasal dari kata olefient gas yaitu gas yang berbentuk minyak. Rumus molekul ethylene (C2H4) Produk ethylene sebagian besar digunakan dalam pembuatan ethylene, polyethylene, dichloride, dan vinyl dichloride yang menggunakan 20% sintetis ethylene dioxide yang mengandung 12% turunannya dan produksi styrene sebesar 8% ethylene. Turunan yang paling penting adalah ethanol, vynil acetate dan acethaldehyde. Ethylene dapat diperoleh melalui distilasi bertingkat dari gas alam. akan tetapi, sebagian besar ethylene diproduksi dengan proses thermal cracking pada petroleum pada temperature tinggi dan tidak menggunakan katalis. Dalam proses ini, pemutusan rantai hidrokarbon sangat penting. Turunan yang paling penting dari ethylene adalah polyethylene. Polyethylene diproduksi baik pada tekanan rendah maupun tinggi sehingga dihasilkan polimer dengan densitas yang bervariasi. Selain itu juga bertujuan untuk membuat polimer termoplastik denghan berat molekul yang besar. Polimerisasi ethylene dilakukan dengan menggunakan bantuan catalyst aluminium alkyl.
9
Tabel 1.2 Sifat Fisik Ethylene Sifat Fisik
Keterangan
Rumus molekul
C2H4
Berat molekul
28,05 g/mol
Wujud
Gas tidak berwarna
Titik leleh
-169,2 °C (104,0 K, -272,6 °F)
Titik didih
-103,7 °C (169,5 K, -154,7 °F)
Temperature kritis
9,26001oC
Volume kritis
0,12907m3/kmol
Polimerisasi Polimerisasi merupakan reaksi penggabungan dua molekul atau lebih menjadi molekul yang lebih besar. Pada pembuatan polyethylene monomer ethylene dicampur dengan oksigen dan dipanaskan pada tekanan tertentu yang akan menghasilkan senyawa dengan berat molekul yang lebih besar.
n CH2 = CH2
(- CH2 - CH2 )n -
etena
polietilena
Hidrogenasi Ethylene dapat diubah menjadi etana dengan proses hidrogenasi dengan katalis Nikel pada suhu 300oC. CH2 = CH2 + H2
CH3 – CH3
Adisi Reaksi adisi dapat mangubah ethylene dengan brom menjadi senyawa dibromida jenuh.
Oksidasi Oksidasi ethylene secara langsung dapat menghasilkan vinyl asetat. CH2 = CH2 CH2OH - CH2OH Etena
Etilen Glikol
10
b. Hydrogen Hydrogen berfungsi sebagai terminator akhir dari reaaksi polimerisasi agar didapatkan berat molekul yang lebih besar. Melt index ditentukan oleh rasio hidrogen dan ethylene yang masuk ke dalam reaktor. Semakin tinggi melt index produk yang diinginkan, maka laju gas hydrogen juga harus diperbesar. Tabel 1.3 Sifat Fisik Hidrogen Sifat Fisik
Keterangan
Rumus molekul
H2
Berat molekul
2,0158g/mol
Wujud
Gas, tidak berwarna
Massa jenis
8,98x10-5 g/cm (0oC, 1 atm)
Titik leleh
-259,2oC
Titik didih
-252,76oC
Temperature kritis
-239,88oC
Volume kritis
0,065001 m3/kmol
Sifat kimia:
Merupakan unsur yang paling ringan.
Terdiri dari dua bentuk, yaitu orto H dan para H dari orientasi spin atom H, tetapi sifat keduanya sama.
Pereduksi logam oksida seperti pada besi untuk pengelasan.
CO(g) + H2O(g)
CO2(g) + H2(g)
c. Hexene-1 Hexene-1 merupakan suatu co-monomer yang berfungsi untuk mengontrol densitas dari produk polyethlene dengan membentuk rantai cabang pada rantai utama polyethylene.
11
Tabel 1.4 Sifat Fisik Hexene-1 Sifat Fisik
Keterangan
Rumus molekul
C6H12
Berat molekul
84,165g/gmol
Wujud
Cair, tidak berwarna
Tekanan kritis
30,7 atm
Titik leleh
-139,76oC
Titik didih
63,48oC
Temperature kritis
230,84oC
Volume kritis
0,354 m3/kmol
Sifat kimia: Isomerasi Hexene dapat diisomerasikan secara termal. Tetapi reaksi lebih mudah jika temperatur reaksi yang digunakan lebih rendah dengan menggunakan katalis. Tidak larut dalam air tetapi larut dalam alkohol Sangat mudah terbakar Menyebabkan iritasi dan keracunan
d. Isobutane Isobutane berfungsi sebagai media pereaksi. Isobutane merupakan diluent yang memiliki sifat inert dan memiliki kelarutan yang lebih besar dari kelarutan alkane.
12
Tabel 1.5 Sifat Fisik Isobutane Sifat Fisik
Keterangan
Rumus molekul
C4H10
Berat molekul
58,123 g/gmol
Wujud
Cair, tidak berwarna
Tekanan kritis
29,3 atm
Titik leleh
-95,31oC
Titik didih
-68,73oC
Temperature kritis
134,98oC
Volume kritis
0,37123 m3/kmol
e. n-Hexane n-Hexane diperoleh dari unit offsite marine biasanya mengandung air sebesar 70 ppm, sedangkan n-Hexane yang diperlukan hanya boleh mengandung air sebesar 40 ppm. n-Hexane berfungsi sebagai berikut: Solvent dalam pembuatan katalis Medium pendispersi dari slurry katalis Cairan pembersih pada line katalis Tabel 1.6 Sifat Fisik N-Hexane Sifat Fisik
Keterangan
Rumus molekul
C6H14
Berat molekul
86 g/gmol
Wujud
Cair, tidak berwarna
Titik leleh
-95oC
Titik didih
67oC
Kemurnian
60% mol
f. Katalis B Katalis B dibuat dengan mereaksikan. 1 kg katalis B dapat menghasilkan 25 ton polyethylene. Fungsi dari katalis sendiri untuk menaikan harga melt index dan densitas.
13
g. TIBAL (Tri Isobuthyl Alumunium) TIBAL berperan sebagai co-catalyst didalam reaksi polimerisasi. Co-catalyst berfungsi mengaktifkan katalis sehingga reaksi dapat berlangsung. TIBAL bersifat mudah meledak dan terbakar apabila berkontakan dengan udara dan air. Tabel 1.7 Sifat Fisik TIBAL Sifat Fisik
Keterangan
Massa jenis
781 kg/m3 (25oC)
Titik leleh
32oF
Titik didih
100,1oF
Tekanan uap
0.133 kPa (42oC)
Viskositas
1,9 mPa.s (25oC)
Reaksi TIBAL :
h. Fouling Preventer (FP-2) Fouling preventer merupakan cairan yang disimpan dalam tanki dan berfungsi untuk mencegah terjadinya fouling akibat adanya gesekan antara bahan baku dengan dinding reaktor. FP-2 merupakan campuran dari ethylene diamine (preventer) yang diencerkan dengan toluene (solvent). Ethylene diamine Tabel 1.8 Sifat Fisik ethylene diamine Sifat Fisik
Keterangan
Rumus molekul
C2H8N2
Berat molekul
60,099g/mol
Wujud
Cair, tidak berwarna
Tekanan kritis
62,0775 atm
Titik lebur
11,14oC
Titik didih
117,26oC
Temperature kritis
319,85oC
Spesific gravity
0,89-0,9
14
Reaksi:
Toluene Tabel 1.9 Sifat Fisik Toluene Sifat Fisik
Keterangan
Rumus molekul
C7H8
Berat molekul
92 g/gmol
Titik lebur
-95oC
Titik didih
110,6oC
Densitas
0,864-0,868 g/ml
Rumus kimia:
i. Nitrogen Nitrogen bersifat inert (tidak berekasi) sehingga dapat digunakan untuk mengatur tekanan didalam reaktor, penekan air dalam killing agent pot dan pembawa powder polimer.
15
Tabel 1.10 Sifat Fisik Nitrogen Sifat Fisik
Keterangan
Rumus molekul
N2
Berat molekul
28,014 g/mol
Wujud
Gas, tidak berwarna
Tekanan kritis
33,495 atm
Titik leleh
-210oC
Titik didih
-195,8oC
Temperature kritis
-147oC
1.3.2. Produk Polyethylene pada plant HDPE menghasilkan polyethylene dengan densitas yang tinggi. HDPE atau High Density Polyethyelene dihasilkan melalui proses polimerisasi. Polyethylene merupakan polimer yang terbentuk dari monomermonomer ethylene yang banyak digunakan sehari-hari. Karakteristik dari HDPE adalah sebagai berikut: 1. Sifat Kimia: a. Merupakan jenis polimer termoplastik b. Memiliki titik leleh 108-1320C c. Memiliki ketahanan yang baik terhadap bahan kimia d. Tidak dapat larut pada temperature ruang karena memiliki kristalinitas yang tinggi e. Dapat larut dala aromatic hydrocarbon seperti toluene, xylene, atau chlorinated solvents seperti trikloroetan dan triklorobenzen 2. Sifat Fisik: Rumus Molekul
: (-CH2-CH2-)n
Berat Molekul
: 10.000 – 1.000.000 gr/gmol
Wujud
: Padat
Densitas
: 0,941 – 0.965 gr/cm3
Titik Didih
: 1830C (pada 1 atm)
Titik Leleh
: 1090C (pada 1 atm)
Berdasarkan densitasnya, polyethylene dibagi menjadi: a. High Density Polyethylene
16
Polimer dengan struktur yang teratur, jumlah cabangnya sedikit, dan tidak mudah patah. Karena jumlah cabangnya yang sedikit, maka densitasnya tinggi yaitu 0,94 – 0,97 g/cm3. Produk HDPE dapat dibagi menjadi dua kelas: - HDPE dengan berat molekul tinggi, digunakan untuk blow molding (misalnya botol) dan pipa. Tipe ini mempunyai daya tahan terhadap tekanan yang baik, keras, dan kaku. - HDPE dengan berat molekul rendah, digunakan untuk injection molding (misalnya peralatan rumah tangga, mainan anak-anak yang membutuhkan kekerasan tinggi, dan tahan terhadap panas, lapisan film dan sheet, insulasi kawat dan kabel, dan pipa) dan rotational molding. Tipe ini lebih mudah diproses daripada HDPE dengan berat molekul tinggi. b. Low Density Polyethylene Polimer dengan struktur kurang teratur, jumlah cabangnya banyak, maka densitasnya rendah yaitu 0,926 – 0,94 g/cm3. Jenis rantai LDPE dapat berupa rantai cabang panjang maupun rantai cabang pendek. Titik leleh sebesar 981150C. Kegunaannya sebagai lapisan film transparan dalam pengemasan dan injection molding untuk barang-barang rumah tangga, mainan anak-anak, insulasi kawat dan kabel, pelapis koil. c. Linear Low Density Polyethylene LLDPE mempunyai densitas yang berkisar 0,910-0,925 g/cm3, tetapi struktur molekulnya lebih teratur dan hamper sama seperti HDPE, LLDPE digunakan untuk memproduksi plastik pembungkus baju, pembungkus kabel listrik tegangan rendah, kursi plastik, ember, tutup atas susu, gelas plastik, dan piring plastik. LLDPE memiliki titik leleh 100-1250C. Produk LLDPE dikelompokkan menjadi 2 again berdasarkan co-monomernya, yaitu: - Butene-1 : digunakan untuk injection molding, rotomolding, pipe grade, film grade, premium wire, dan cable - Hexene-1 : digunakan untuk tipe premium grade film dan injection molding. d. Very Low Density Polyethylene VLDPE dikenal sebagai Ultra Low Density Polyethylene memiliki rantai polimer pendek, cabang banyak, dan merupakan bentuk khusus LLDPE. Sifat fisik VLDPE antara lain memiliki densitas 0,86-0,9 g/cm3 dengan titik leleh 60-1000C, tekstur halus, fleksibel, mudah dibentuk, tidak memiliki rasa dan bau, dan lapisannya bening. 17
Tabel 1.11. Struktur HDPE, LDPE, dan LLDPE Jenis
Struktur
LLDPE
Jenis Rantai Cabang Rantai lurus dengan banyak sirip
HDPE
Rantai lurus dengan sedikit sirip
LDPE
Rantai bercabang dengan banyak sirip
VLDPE
Rantai lurus dengan banyak sekali sirip Tabel 1.12 Spesifikasi Produk HDPE Plant
Kode Produk
Jenis Produk
Aplikasi Umum
SI 5230 dan SI
HDPE Injection
Ember, krat minuman
HDPE Film
Shopping bag, plastik
6008 SF 5007
pembungkus makanan SB 5740
HDPE Blow
Botol, container bahan kimia
SM 5508
HDPE Monofilament
Tali dan jaring
SP 4808
HDPE Pipe
Pipa
Keterbatasan produk polyethylene adalah sebagai berikut:
Penampilan seperti lilin
Dapat teroksidasi, namun memiliki ketahanan yang lebih tinggi daripada jenis polimer lain
Pada temperature tinggi memiliki ketahanan yang rendah terhadap asam kuat seperti asam nitrit
Kurang kaku, daya tarik rendah, dan permukaan mudah tergores
18
Tabel 1.13 Sifat Fisik Polyethylene Sifat Fisik
Keterangan
Rumus molekul
(-CH2- CH2-)n
Berat molekul
10.000-1.000.000 g/gmol
Wujud
Padat
Densitas
HDPE (0,941-0,965 g/cm3) LDPE (0,910-0,925 g/cm3) LLDPE (0,926-0,940 g/cm3)
Titik leleh
109oC
Titik didih
183oC
Sifat Kimia:
Tidak larut dalam pelarut apapun pada suhu kamar.
Tahan terhadap asam/basa, tetapi dapat dirusak oleh asam nitrat pekat.
Tidak tahan terhadap cahaya dan oksigen.
Bila dipanasi secara kuat akan membentuk Chunk silang yang diikuti dengan pembelahan secara acak pada suhu yang lebih tinggi.
Larutan dari suspense polyethylene dengan tetraklorida pada suhu 60oC dapat direaksikan dengan Cl membentuk produk lunak dan kenyal.
I.4. Organisasi Perusahaan PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk. dipimpin oleh seorang President Director. President Director secara langsung membawahi dua VPD (Vice President Director), yaitu Polymer Commercial VPD dan Operation VPD. President Director juga membawahi secara tidak langsung Monomer Commercial Director, Finance Director dan Human Resource Director. Operation VPD membawahi Manufacturing Director. Manufacturing Director membawahi seorang Senior General Manager (Production Senior Gen. Manager) dan tujuh General Manager (GM): Olefin & BP Production, Polymer Production, Styrene Production, Maintenance, Safety & Health Environment. Manufacturing Director juga membawahi seorang Vice President yaitu Project Vice President yang membawahi 4 Project Manager: Butadiene, Cracker, New Naphta Tank & Eb1 Decom/EB2 Expansion. Polymer Commercial VP Director membawahi 3 General Manager: Polymer Sales, Technical Service & Product Development, Marketing & Business Development dan Head of Security. Struktur organisasi pada PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk. dapat dilihat pada Gambar 1.4. 19
20
Gambar 1.4 Struktur Organisasi PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk.
Department Manager
Gambar 1.5 Struktur Organisasi Departemen HDPE (Sumber: Dokumen HRD PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk, 2018) Dewan Direktur Tugas Dewan Direktur adalah sebagai berikut: - Melaksanakan policy perusahaan dan mempertanggungjawabkan pada pemegang saham pada akhir jabatannya. - Mengangkat dan memberhentikan bawahannya dengan persetujuan pemegang saham - Mengkoordinir kerjasama dengan Presiden Direktur Dewan direktur memiliki kewajiban untuk meningkatkan produksi, kesejahteraan karyawan, memajukan, serta mengatasi masalah di PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk. Presiden Direktur Presiden direktur memiliki wewenang memberi perintah pada wakil presiden direktur keuangan dan wakil presiden direktur operasi. Presiden direktur bertugas mengatur operasional pabrik serta menangani dan mengambil keputusan masalah keuangan PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk.
21
Wakil presiden direktur keuangan Wakil presiden direktur keuangan bertugas memimpin, mengkoordinir, dan mengawasi kerja dari direktur keuangan dan direktur administrasi, memberi pemgarahan kepada bawahannya mengenai masalah keuangan, audit, dan administrasi. Direktur audit Direktur audit nnertugas memimpin dan mengaudit semua yang terkait dengan teknologi dan operasi maupun non teknologi, memberi pengarahan kepada bawahannya masalah pengoperasian dan teknologi tersebut, memeriksa masalah umum di PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk. Direktur administrasi Direktur administrasi bertugas merencanakan proses yang akan dilakukan pabrik serta mengatur keunangannya, memimpin, mengkoordinir, dan mengawasi kerja general manager administrasi, membuat hasil laporan pada wakil presiden keuangan. Direktur keuangan Bertugas memimpin, mengkoordinir, dan mengawasi kerja general manager keuangan, bertanggung jawab atas kelancaran keuangan di perusahaan, kewajibannya memberi laporan keuangan ppada wakil presiden keuangan. Wakil direktur teknik dan operasi Bertugas mengatur tentang pengoperasian dan teknologi yang digunakan pada proses produksi, memimpin, mengkoordinir, dan mengawasi kerja general manager pelatihan dan general
manager
produksi.
Kewajibannya adalah menjaga
kelancaran
pemgoperasian dan teknologi yang digunakan pada proses produksi, mengatasi masalah pengoperasian dan teknologi pada proses produksi dan membuat laporan pertanggungjawabannya kepada direktur teknik operasi. Direktur komersial dan pemasaran Bertugas memimpin, mengkoordinasi, dan mengawasi kerja general manager penjualan dan general manager pembelian, mempertimbangkan keputusan yang berdampak positif pada perusahaan. Kewajibannya mencari pasar dan bahan baku dengan baik, tanggung jawabnya memberikan laporan pada wakil presiden operasi. General manager penjualan General manager penjualan bertugas mengawasi kerja PE Sales DM dan pencarian pasar DM. Kewajibannya mencari pasar dengan baik bertanggung jawabnya memberikan laporan pada direktur komersial dan pemasaran. 22
General manager pembelian General manager pembelian beertugas mengawasi kerja monomer DM dan persediaan bahan baku DM dengan memberikan pengarahan, menjaga bahan baku dengan baik, tanggung jawabnya memberikan laporan pada direktur komersial dan pemasaran. General manager pelatihan General manager pelatihan bertugas mengawasi kerja perencanaan operasi, pemeliharaan alat, utility dan pemadam kebakaran dengan memberikan pengaragan. Kewajibannya
memberikan
pelatigan
yang
berkualitas,
tanggung jawabnya
memberikan laporan kepada wakil direktur teknik dan operasi. General manager produksi General manager produksi bertugas mengawasi kerja ethylene DM, polyethylene DM, pemeliharaan alat DM, perencanaan operasi DM. Kewajibannya adalah memproduksi dengan baik dan waktu permintaan tanggung jawabnnya adalah memberi laporan pada wakil direktur teknik dan operasi. General manager Teknik General manager teknik bertugas mengawasi kerja teknik DM, perencanaan DM, proses teknik DM keamanan dan keselamatan DM, asuransi DM. kewajibannya memberikan perencanaan yang baik dari segi teknisi maupun eksekusi, tanggung jawabnya memberikan laporan pada wakil direktur dan operasi. General manager keuangan General manager keuangan bertugas mengawasi kerja keuangan DM, akuntansi DM. teknologi DM agar mampu memberikan kesejahteraan yang baik pada karyawan. Kewajiban memberi kenyamanan serta gaji kepada karyawan sesuai jabatan, tanggung jawabnya memberikan laporan pada direktur keuangan. General manager administrasi General manager administrasi bertugas mengawasi kerja administrasi DM, hukum DM, sumber daya DM serta memberikan kemajuan sumber daya manusia yang baik dengan menerapkan sistem yang tepat. Kewajibannya memberikan kenyamanan pada karyawan, tanggung jawabnya memberikan laporan pada direktur aDMinistrasi.
23
General manager audit General manager audit bertugas mengawasi kerja audit teknologi dan operasi. Kewajibannya mengaudit semua yang terkait dengan teknologi dan operasi maupun non teknologi dan operasi, tanggung jawabnya memberikan laporan pada direktur audit.
I.5. Kesehatan Dan Keselamatan Kerja 1. Tinjauan Umum Kesehatan dan Keselamatan kerja PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk merupakan pabrik kimia yang menempatkan kesehatan dan keselamatan kerja dalam suatu tempat sebagai prioritas utama. Dimana sasaran utama keselamatan kerja di PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk adalah mencegah dan menanggulangi bahaya-bahaya yang biasanya timbul pada suatu pabrik pengolahan. Sebagai salah satu pabrik kimia terbesar di Indonesia, yang dalam prosesnya menggunakan zat-zat kimia, tentunya kesehatan dan keselamatan kerja menjadi hal yang sangat penting. Penggunaan bahan-bahan berbahaya contohnya bahan baku yang merupakan fraksi hidrokarbon yang tidak stabil dan mudah bereaksi, mudah terbakar, dan mudah meledak, maka kewaspadaan dalam pelaksanaan kerja untuk kesehatan dan keselamatan kerja sangat diutamakan untuk menghindari bahaya yang timbul. 2. Jam Kerja Karyawan PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk Industri di kawasan Cilegon (Petrochemical Complex) beroperasi selama 24 jam setiap hari secara terus menerus. Begitu pula dengan PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk. Adapun jam kerja bagi karyawan pabrik di Cilegon adalah sebagai berikut: a. Karyawan regular atau non shift adalah: Senin – Jum’at
07.30 – 16.30 WIB
Istirahat makan siang
12.00 – 13.00 WIB
b. Karyawan shift adalah: Shift pagi
07.00 – 15.00 WIB
Shift sore
15.00 – 23.00 WIB
Shift malam
23.00 – 07.00 WIB
c. Jam kerja karyawan di Jakarta (Head Office ) adalah: Senin – Jum’at
08.30 – 17.30 WIB
Istirahat makan siang
12.00 – 13.00 WIB
24
Jam kerja tersebut dapat berubah dari waktu kewaktu sesuai dengan kepentingan operasional perusahaan, yang tentunya dengan mengindahkan peraturan perundangundangan yang berlaku. 3. Sistem Pembagian Shift Tabel 1.14. Sistem pembagian shift di PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk pada bulan April tahun 2018 Tabel 1.14 Sistem Pembagian Shift Kamis
Jumat
Sabtu
Minggu Senin
Selasa
Rabu
Shift A
O
O
M
M
M
A
A
Shift B
M
M
A
A
A
N
N
Shift C
A
A
N
N
N
O
O
Shift D
N
N
O
O
O
M
M
(Sumber : Dokumen HRD PT.Chandra Asri Petrochemical Tbk, 2018) Keterangan : O : Off (libur) M : Morning shift (shift pagi) A : Afternoon shift (shift siang) N : Night shift (shift malam)
1.6 Penanganan Limbah 1.6.1. Waste Water Treatment Waste water treatment didesain untuk mengolah berbagai jenis waste (limbah cair) dari kopleks PT. CAPC dan kemudian membuang aliran limbah yang telah diolah ke laut. Waste water treatment (WWT) terdiri dari beberapa unit yaitu : a. Unit Pemisahan Minyak dan Unit Equalisasi Kandungan minyak dari limbah cair dipisahkan di unit pemisahan minyak, lalu diumpankan ke kolom equalisasi. Setleah dicampur dengan limbah cair lain seperti limbah cair proses dan aliran bebas minyak dari unit pemisahan minyak dalam area proses, limbah cair lalu dimasukkan ke unit air flotation. b. Unit Netralisasi Derajat pH yang terlalu tinggi dari spent caustic dinetralkan dengan asam sulfat.
25
c. Unit Air Flotation Unit ini bertugas untuk memindahkan padatan-padatan yang tersuspensi, COD, minyak tersisa dan mengentalkan kelebihan endapan biologis. d. Unit Biological Treatment Hasil dari unit air flotation dicampur dengan sampah domesti dari kompleks untuk tujuan biological treatment. Air yang sudah diolah dan disimpan didalam kolom yang sudah diatur kondisinya, dipompa kedalam kolom aerasi. Pada kolom aerasi dilakukan pencampuran dengan nutrisi, methanol dan koagulan lalu di aerasikan untuk memenuhi fungsi dari pencampuran dn aerasi. Campuran fluida dipisahkan didalam sebuah settler menjadi padatan biologis dan air yang telah dijernihkan, yang dialirkan ke final check basin. e. Unit Sludge Dewatering dan Incinerasi Sampah yang mengambang dari tangki. Air flotation dan endapan yang berlebih dari unit biological treatment disimpan didalm sludge pit. Enadapan dihilangkan airnya dalam unit dewatering. 1.6.2. Limbah Gas Untuk limbah gas di PT. CAPC dikatakan tidak ada, karena gas buang dari gas turbine dipakai untuk additional heat ke furnace pada ethylene plant dan unsurnya hanya sisa pembakaran CH4 saja.
26
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.1. Konsep Polimerisasi High Density Polyethylene (HDPE) Plant HDPE menggunakan lisensi teknologi dari Showa Denko (SDK) Technology dari Jepang. Proses polimerisasi berlangsung dalam bentuk slurry dengan menggunakan Vertical Loop Jacketed Reactor. Produk polyethylene yang dihasilkan yaitu High Density Polyethylene (HDPE). Proses ini menggunakan katalis berupa Titanium Tetraklorida (TiCl4). Ziegler Process berlangsung pada suhu reaksi di bawah 100oC dan merupakan proses bertekanan rendah (low pressure process). Densitas polyethylene yang dihasilkan dari proses ini berkisar antara 0,945 kg/m3. Proses pembuatan HDPE berdasarkan proses polimerisasi adisi. Polimerisasi monomer yang berupa ethylene sampai derajat polimerisasi tertentu akan membentuk HDPE. Proses polimerisasi dapat digambarkan melalui persamaan berikut ini. n(CH2 = CH2)
[– (CH2 – CH2) –]n
Proses dijalankan dalam loop reactor secara heterogen, dalam hal ini ada 2 fase pereaksi, yaitu monomer dalam fase cair, sedangkan katalisnya berupa padatan. Proses polimerisasi berlangsung secara bertahap, secara umum melalui tiga proses yaitu inisiasi, propagasi, dan terminasi. Keberadaan katalis sangat membantu mempercepat proses polimerisasi. Setelah mencapai derajat polimerisasi HDPE, proses polimerisasi dihentikan dengan menambahkan terminator berupa hidrogen. Mekanisme proses yang digunakan pada proses pembuatan High Density Polyethylene (HDPE) adalah proses adisi koordinasi. Katalis yang digunakan adalah katalis B (TiCl4) dengan co-catalyst TIBAL (Triisobuthyl Alumunium). Aktivitas dalam katalis akan bertambah seiring dengan banyaknya Al dalam TIBAL dan Ti dalam katalis. 𝑇𝑖𝐶𝑙4 + 𝐴𝑙(𝐶4 𝐻9 )3 → 𝐾𝑎𝑡𝑎𝑙𝑖𝑠 𝑍𝑖𝑒𝑔𝑙𝑒𝑟 𝑁𝑎𝑡𝑡𝑎
Gambar 2.1 Struktur Molekul Ziegler-Natta
27
Reaksi polimerisasi terjadi menurut mekanismenya meliputi tahap inisiasi, tahap propagasi dan tahap terminasi. a. Tahap Inisiasi Tahap inisiasi merupakan tahap awal yang terjadi pada reaksi polimerisasi. Pada tahap ini akan terbentuk radikal bebas untuk memicu terjadinya proses polimerisasi, tahap ini terbagi menjadi dua yaitu: 1. Reaksi pembentukan radikal bebas dari reaksi aktivasi katalis. Atom titanium memiliki dua buah orbital kosong. Agar titanium menjadi atom yang stabil, maka titanium harus mengisi dua buah orbital yang kosong tersebut. Ketika TIBAL bereaksi dengan TiCl4, TIBAL akan mendonorkan satu gugus fungsional ethyl untuk mengisi orbital titanium yang masih kosong.
Gambar 2.2 Pembentukan Radikal Bebas 2. Reaksi adisi molekul radikal bebas dari ethylene Ethylene akan bereaksi dengan radikal bebas yang terbentuk dari aktivasi katalis.
Gambar 2.3 Reaksi Adisi Molekul Radikal Bebas dari Ethylene
28
3. Tahap selanjutnya yaitu tahapan migrasi
Gambar 2.4 Tahapan Migrasi b. Tahap Propagasi Tahap propagasi merupakan tahap perpanjangan rantai polimer. Radikal bebas yang terbentuk pada tahap inisiasi sangat reaktif dan dapat dengan cepat bereaksi dengan molekul monomer untuk membentuk rantai yang berkelanjutan, disertai dengan pembentukan radikal bebas baru pada setiap tahapannya, sehingga terbentuk rantai panjang.
Gambar 2.5 Tahap Propagasi c. Tahap Terminasi Tahap terminasi adalah tahap penghentian reaksi polimerisasi. Pada reaksi polimerisasi ethylene, hidrogen bertindak sebagai terminator yaitu senyawa yang dapat menghentikan reaksi polimerisasi.
29
Gambar 2.6 Tahap Terminasi Sedangkan secara kinetika, proses pembentukkan polyethylene melalui tiga tahapan proses: a. Inisiasi Molekul ethylene berfasa gas akan memasuki bidang batas gas-cair hingga ke film cairan dan akhirnya masuk ke tubuh cairan yang mengandung katalis. Reaktan yang telah teradsorbsi akan mejadi aktif di permukaan katalis. Persamaan yang digunakan sebagai berikut : −𝑑[𝐶 ∗ ]
𝑟=
𝑑𝑡
= 2𝑓𝑘𝑑 [𝐼] …………….. (1)
dimana : [C*] = konsentrasi total radikal [I]
= konsentrasi molar dari inisiator
[f]
= efisiensi inisiator (0.3 – 0.8)
b. Propagasi Ethylene yang telah teraktivasi akan membentuk ikatan panjang di permukaan katalis reaksinya bersifat irreversible. 𝑟=
−𝑑[𝐶] 𝑑𝑡
= 𝑘𝑝 [𝐶 ∗ ][𝐶] …………….. (2)
c. Terminasi Produk yang telah terbentuk dipermukaan katalis akan melepaskan energi dan sisi aktif katalis akan mengalami deaktivasi. 𝑟=
−𝑑[𝐶 ∗ ] 𝑑𝑡
= 2𝑘𝑡 [𝐶 ∗ ]2 …………….. (3)
Faktor 2 menunjukkan bahwa dalam suatu reaksi terminasi membutuhkan dua radikal. Karena tetapan laju reaksi terminasi jauh lebih besar dari inisiasi, maka dapat diasumsikan segera setelah reaksi mulai, pembentukkan dan destruksi radikal –
30
radikal terjadi pada laju yang sama. Oleh karena itu konsentrasi radikal dianggap konstan. Proses pembuatan High Density Polyethylene (HDPE) di PT Chandra Asri Petrochemical, Tbk menggunakan lisensi teknologi dari Showa Denko (SDK) Technology dari Jepang. Proses polimerisasi berlangsung dalam fasa slurry dengan menggunakan Vertical Loop Jacketed Reactor. Produk polyethylene yang dihasilkan yaitu High Density Polyethylene (HDPE).
II.2. Tinjauan Termodinamika Tinjauan termodinamika ditujukan untuk mengetahui sifat reaksi (eksotermis atau endotermis) dan arah reaksi (reversible atau irreversible). Penentuan sifat reaksi berjalan secara eksotermis atau endotermis dapat dihitung dengan perhitungan panas pembentukan standar (∆Hof) pada tekanan 1 bar dan temperatur 298,15 K. Reaksi polimerisasi yang terjadi antara monomer ethylene: n[CH2 = CH2](g)
[– (CH2 – CH2) –]n (s)
Data ∆Hof 298 untuk tiap mol masing-masing komponen: ∆Hof 298 C2H4
= 52,510 kJ/mol
(Perry, 2008)
∆Hof 298 (C2H4)n = 4,11 kJ/mol
(Polymer Heats of Fusion)
∆Hof 298reaksi
= (∆Hof 298 (C2H4)n - ∆Hof 298 C2H4)
∆Hof 298reaksi
= (4,11 – 52,510 x 4867)/4867
∆Hof 298reaksi
= -52,51 kJ/mol
Berdasarkan perhitungan diatas, ∆Hof 298 reaksi bernilai negatif, sehingga reaksi bersifat eksotermis. Data ∆Gof 298 untuk tiap mol masing-masing komponen: ∆Gof 298 C2H4
= 68,440 kJ/mol
(Perry, 2008)
∆Gof 298 (C2H4)n = 0,249 kJ/mol
(Thermo. Prop. Of Polyethylene)
∆Gof 298reaksi
= (∆Gof 298 (C2H4)n - ∆Gof 298 C2H4)
∆Gof 298reaksi
= (0,249 – 68,440)
∆Gof 298reaksi
= -68,191 kJ/mol
Perhitungan dimulai dengan menggunakan persamaan-persamaan berikut (Smith et al., 2012) lnK 298
o −∆Gf298 = R. T
31
lnK 298 = 𝐾298
68191 J/mol mol 8,314 J. K . 298 K = 8,98 x 1011
Pada temperatur 363 K, harga K dapat dihitung dari persamaan berikut. 𝑙𝑛 𝑙𝑛
𝑜 −∆𝐻𝑓298 𝐾𝑇 1 1 = .( − ) 𝐾298 𝑅 298 𝑇
𝐾𝑇 52510 1 1 = . ( − ) 8,98 x 1011 8,314 298 363 𝐾𝑇 = 27,64 8,98 x 1011 𝐾𝑇 = 3,9945 x 1013
Nilai K sangat besar, sehingga reaksi bersifat irreversible.
II.3.
Tinjauan Kinetika Reaksi pembentukan HDPE dengan katalis Ziegler-Natta: k1
[– (CH2 – CH2) –]n
n[CH2 = CH2]
Konstanta kecepatan reaksi dapat dihitung dengan persamaan: 𝑘 = 𝐴. 𝑒 −𝐸𝑎 /𝑅𝑇 Keterangan: k
= Konstanta kecepatan reaksi
A
= Faktor frekuensi tumbukan
T
= temperatur
Ea
= Energi aktivasi
R
= Konstanta gas ideal Namun untuk proses polimerisasi konstanta kecepatan reaksi menggunakan
konstanta dekomposisi (kd), propagasi (kp) dan terminasi (kt), didapatkan harga kecepatan reaksi polimerisasi, yang dinyatakan sebagai laju polimerisasi overall oleh Manas Chanda (2006) sebagai berikut: 1
1 𝑡 𝑑[𝑀] 𝑓 × 𝑘𝑑 2 𝑅𝑝 = − = {𝑘𝑝 × ( ) } {[𝑀] × [𝐼]0 2 } {𝑒 −𝑘𝑑×2 } 𝑑𝑡 𝑘𝑡
Keterangan : rp
: laju kecepatan polimerisasi overall 32
kd
: konstanta kecepatan laju dekomposisi (inisiasi)
kp
: konstanta kecepatan laju propagasi
kt
: konstanta kecepatan laju terminasi
[I]
: konsentrasi bagian aktif katalis
[M]
: konsentrasi monomer
f
: faktor efektifitas katalis Berdasarkan Jorge J. Z. dan W. Harmon Ray pada 1993 didapat rumus konstanta
dekomposisi (kd), propagasi (kp) dan terminasi (kt) sebagai berikut 𝐸𝑎
𝑘 = 𝑘0 𝑒 (−𝑅𝑇) Nilai k0 pada kp = 4.84 x 108 , Ea = 12000 cal/mol 1200
kp
= 4,84 × 108 𝑒 (−1.987×363.15) = 28,804 l/gmol/s
Nilai k0 pada kd = 704 dengan Ea = 12000 cal/mol 1200
kd
= 704 𝑒 (−1.987×363.15)
= 4,189 x 10-5 l/gmol/s Nilai k0 pada kt = 7920 dengan Ea = 12000 cal/mol kt
= 7920 𝑒
(−
1200 ) 1.987×363.15
= 4,173 x 10-4 l/gmol/s
II.4. Deskripsi Proses Berikut deskripsi lengkap dari masing-masing proses utama yang ada di High Density Polyethylene Plant. II.4.1. Reactor Area Bahan baku dalam polimerisasi ini terdiri dari ethylene, hydrogen, comonomer, isobutane, hexene-1, catalyst, TIBAL, dan FP-2. Selanjutnya pretreatment masing-masing bahan baku adalah sebagai berikut: a. Ethylene Ethylene berfase gas dialirkan melalui pipa yang berasal dari ethylene plant. Ethylene dalam fase gas dikompresi menggunakan kompresor ethylene (K-2504/2505) dari tekanan 36 kg/cm2G menjadi 53 kg/cm2G. Kompresor ini merupakan kompresor reciprocating dan berkapasitas 14,5 ton/jam untuk tiap kompresor serta dilengkapi dengan snubber yang befungsi untuk 33
menjaga aliran supaya ttap kontinyu. Kemudian ethylene dilewatkan melalui Ethylene Compressor After Cooler (E-2506) untuk disesuaikan suhu masuk reactor yaitu sekitar 450C dan diumpankan ke Reaktor I dan II. Perbandingan laju reaksi polimerisasi pada Reaktor I dan II diatur dengan perbandingan laju umpan ethylene ke masing-masing reactor. Perbandingan laju ethylene yang masuk ke reactor I dan II adalah 1:1. b. Hidrogen Hidrogen berfase gas yang berasal dari ethylene plant dengan kemurnian 99%. Sebagai umpan reactor I, hydrogen dalam fase gas dikompresi menggunakan dua buah Hydrogen Booster Compressor (K1903/1904) berjenis compressor reciprocating yang bekerja secara bergantian dari tekanan 34 kg/cm2G menjadi 53 kg/cm2G sebelum masuk ke reactor, hydrogen didinginkan terlebih dahulu menggunakan Hydrogen Booster Compressor After Cooler (E-1905) kemudian diumpankan ke reactor I. pengontrolan hydrogen dilakukan oleh dua buah valve yang bekerja sesuai dengan besarnya bukaan dari valve. Terdapat spill back atau umpan balik yang bertujuan untuk menjaga tekanan umpan masuk reactor dimana bila melebihi batas standar maka sebagian umpan akan dikembalikan ke masukan awal sehingga dapat diperoleh tekanan sebesar 53 kg/cm2G. Digunakan dua buah valve untuk pengontrolan karena kebutuhan hydrogen yang kecil sehingga diperlukan keakuratan yang tinggi. Pada reactor II, hydrogen dalam fase gas dengan tekanan 34 kg/cm2G dan suhunya 300C, dikompresi menggunakan hydrogen booster compressor (K-1903/1904) yang bertipe reciprocating compressor. Sebelum masuk ke reactor II, hydrogen disesuaikan suhunya terlebih dahulu menggunakan Hydrogen Booster Compressor After Cooler (E-1905) sehinggan suhu masuk reactor yaitu 450C dengan tekanan 53 kg/cm2G. Hydrogen
digunakan
untuk
mengontrol
berat
molekul
dari
polyethylene dengan cara memutus reaksi polimerisasi atau yang biasa disebut sebagai agen terminator. Indicator yang digunakan dalam pengontrolan berat molekul polimer adalah Melt Index. Semakin tinggi nilai Melt Index (artinya polimer semakin mudah meleleh) maka berat molekul yang dihasilkan semakin kecil dan derajat polimerisasinya semakin kecil. Semakin banyak hydrogen yang diumpankan ke dalam reactor maka akan 34
dihasilkan MI yang semakin tinggi. Laju umpan diatur sdemikian rupa sehingga rasio konsentrasi di setiap reactor menjadi tepat. Laju umpan masuk reactor II berfungsi sebagai penyempurna reaksi dan diinginkan polimerisasi akan memasuki tahap terminasi. Oleh karena itu pada reactor I akan dihasilkan high molecular weight, sedangkan pada reactor II akan dihasilkan low molecular weight. c. Co-Monomer Pada HDPE plant digunakan co-monomer berupa hexene-1 yang berfase air. Penggunaannya tergantung pada grade yang diproduksi. Comonomer berasal dari Unit Offsite Marine dan dialirkan dengan pompa diafragma yaitu hexane feed pump (G-1614/1615) dengan tekanan 53 kg/cm2G dan suhunya 35,80C. Co-monomer hanya dimasukkan ke reactor I. Laju umpannya dikontrol dengan mengatur pump stroke pada Co-Monomer Feed Pump dari ruang control. Densitas dari polietilen yang dihasilkan bergantung pada jumlah comonomer pada rantai polimer, yang dikontrol dengan mengatur rasio konsentrasi co-monomer dengan ethylene. Oleh karena itu pengontrolan laju umpan co-monomer sangat penting dilakukan sehingga konsentrasi di reactor sesuai dengan perbandingan laju polimerisasi yang ditentukan. d. Isobutane Isobutane (fresh diluent) yang digunakan berfase cair dan berasal dari Diluent Storage Tank (C-1703), dialirkan menuju reactor I menggunakan Isobutane Feed Pump (G-1706/1707) bertipe centrifugal pump sehingga tekanan menjadi 43,5 kg/cm2G dan suhunya 35,30C. Isobutane yang berfungsi sebagai diluent ini juga dialirkan dari Diluent Recovery Tank menggunakan Sundyne pump dan dialirkan ke kedua reactor. Pada isobutane feed line reactor I diinjeksikan H2, ethylene, dan co-monomer. Sedangkan pada isobutane feed line reactor II, hanya diinjeksikan H2, dan ethylene. e. N-Hexane N-Hexane berfungsi sebagai media carrying katalis. Kandungan nhexane yang diumpankan ke reactor maksimal 40 ppm, jika melebihi batas tersebut, hexane tidak dapat digunakan sebagai medium pendispersi slurry katalis karena air merupakan racun katalis yang dapat menghentikan proses polimerisasi. Oleh karena itu, hexane dikeringkan terlebih dahulu di hexane 35
dryer dengan molecular sieve lalu disimpan dalam hexane storage tank. Hexane yang didapat dari offsite marine memiliki kandungan air 60-70 ppm sehingga diperlukan treatment sebelum disimpan. Sebelum masuk ke reaktor I, hexane digunakan untuk mengencerkan katalis di catalyst slurry tank (C3921 sampai C-3924). f. Katalis Katalis yang digunakan dalam proses polimerisasi HDPE adalah katalis B. Catalyst Plant menghasilkan katalis yang berbentuk slurry dengan konsentrasi 30% w/w kemudian dimasukkan ke dalam tote bin. Setelah itu katalis dialirkan ke Catalyst Slurry Tank dan dicmapur dengan hexane sehingga konsentrasinya menjadi 2,6% w/w dan mengalami pengadukan supaya katalis tidak mengendap. Proses pengadukan menggunakan 2 cara yaitu pengadukan menggunakan Catalyst Slurry Tank Agitator (Y-3931 sampai Y-3934) untuk menjaga kehomogenan katalis atau mencegah setting katalis di dlaam tangka dan sirkulasi katalis menggunakan catalyst circulating pump yang bertipe centrifugal pump yang beroperasi pada tekanan 3 kg/cm2G (G-2491 sampai 3944) yang berfungsi untuk sirkulasi slurry katalis agar tetap homogen. Kecepatan linear slurry ketika sirkulasi harus lebih tinggi daripada kecepatan pengendapan katalis tersebut. Katalis yang sedang mengalami sirkulasi diumpankan ke dalam reaktor oleh catalyst slurry feed pump yang bertipe diaphragm pump yang diletakkan dekat dengan reaktor. Katalis masuk ke pompa katalis kemudian masuk ke reaktor I dan dibantuk oleh fresh isobutane. Tidak digunakan isobutane hasil recovery karena dikhawatirkan mengandung sedikit ethylene dan hydrogen sehingga dapat bereaksi jika bertemu dengan katalis. g. Tri Isobuthyl Aluminium (TIBAL) TIBAL berfungsi sebagai co-catalyst yang disimpan dalam tangka penyimpanan khusus karena bersifat phyrophoric yaitu reaktif terhadap oksigen dan air. Tangka tersebut dihubungkan ke PN 7 line dan keluaran TIBAL. Untuk mengumpankan TIBAL, maka tempat tibal dikompresi dengan PN 7 dan dihubungkan dengan co-catalyst feed pump (G-1803/1804) melalui co-catalyst feed pot (C-1801). Co-catalyst TIBAL dialirkan melalui co-catalyst feed pump hingga tekanan 43,5 kg/cm2G dan suhunya 34,70C. 36
h. Fouling preventer (FP-2) FP-2 yang digunakan adalah ethylenediamine sebanyak 16 L dilarutkan dalam toluene sebanyak 200 L. FP-2 mencegah terjadinya fouling atau kerak di permukaan dinding reaktor. Ethylene diamine berfungsi sebaga preventer dan toluente sebagai solventnya. Bahan tersebut dicampur di dalam drum dan kemudian diumpankan ke dalam Fouling Preventer Storage Tank (C-1812) dnegan menggunakan Fouling Preventer Unloading Drum Pump (G-1811). Campuran ini mudah bereaksi dengan udara sehingga penanganannya dengan menggunakan gas nitrogen. Selanjutnya fouling Preventer Storage Tank Agitator (Y-1813) diaktifkan dan dilakukan pengadukan selama kurang lebih 30 menit sehingga akan dihasilkan larutan yang homogeny. FP-2 diumpankan ke reaktor dengan menggunakan Fouling Preveneter Feed Pump (G-1814/1815). Reaktor Vertical Jacketed Loop memiliki beberapa acuan penting yang digunakan untuk mengontrol mekanisme paa reaktor sehingga target produk yang dIInginkan sesuai dengan grade yang diinginkan dengan tetap menjunjung aspek safety pada proses polimerisasi di reaktor. Reaktor ini dilengkapi dengan beberapa sistem pengamanan, diantaranya: 1. Reactor System Reactor system terdiri dari jacketed vertical loop reactor. Pada masingmasing loop, slurry yang mengandung katalisator, co-catalyst, ethylene, comonomer, hydrogen, FP-2 dan diluent disirkulasikan menggunakan reactor pump yang terpasang pada maing-masing loop dan reaksi polimerisasinya berlangsung dalam slurry tersebut. Reactor pump pada setiap loop tersebut didesain sedemikian rupa sehingga dapat memberikan driving force yang cukup bagi slurry untuk mempertahankan laju transfer panas yang culup dan homogenitas konsentrasi slurry. Pada reactor pump dilakukan proses isolasi menggunakan seal system dengan oil sebagai sealant dengan maksud untuk mencegah sisi reaktor berkontak dengan udara luar dan melindungi motor pada reactor pump agar tidak mudah rusak akibat dari force yang diberikan oleh slurry pada reactor pump (sebagai pelumas). Jika udara masuk kedalam reaktor maka O2 yang terkandung dalam udara akan bereaksi dengan TIBAL maupun hydrocarbon dan dapat menyebabkan blasting jika terdapat ignition/percikan. 37
Semakin tinggi berat molekul polimer, maka kekuatan yang dimiliki polimer akan semakin tinggi sehingga polymer menjadi lebih sulit diproses. Semakin rendah berat molekul polimer, maka powder polimer yang terbentuk akan semakin mudah untuk diproses. Pada reaktor I akan dihasilkan high molecular weight, sedangkan pada reaktor II akan dihasilkan low molecular weight karena hydrogen yang diberikan pada reaktor II lebih banyak bila dibandingkan reaktor I. Untuk mendapatkan laju reaksi produksi yang sama pada kedua reaktor maka aktivitas katalisator pada kedua reaktor harus sama perbandingan waktu tinggal pada kedua reaktor adalah 1:1. Oleh karena itu dalam perancangan digunakan perbandingan volume first reactor dan second reactor adalah 1:2. Berdasarkan perbandingan volume reaktor dan laju produksi yang diharapkan diperoleh volume reaktor yang digunakan adalah 15 m3 dan 30 m3. Waktu tinggi pada kedua reaktor sebesar 0,4 jam. Untuk mencegah terjadinya fouling ditambahan fouling preventer (FP2) yang melapisi dinding bagian dalam reactor tersebut aga rmenjadi licin. Untuk mencegah terjadinya oenyumbatan pada nozzle, maka komponen yang akan menyumbat tersebut didoring (flushed) dengan menggunakan diluent (isobutane). 2. Reactor Pressure Control Pressure control pada kedua reaktor menggunakan empat set discharge valves dan discharge lines yang berada di reaktor II. Semua umpan yang masuk ke dalam reaktor adalah kontinyu, sedangkan produk yang dihasilkan keluar dari reaktor secara bergantian atau intermittent (tidak kontinyu) melalui discharge lines. Empat set discharhe lines dihubungkan pada dasar second reactor dengan menggunakan discharge legs yang masing-masing terdiri dari block valve, manual valve dan sicharge valve dalam keadaan tertutup. Discharge valve akan berputar 1800 (type ball valve) sehingga kondisi valve terbuka apabila tekanan reaktor mencapai 44,75 kg/cm2G untuk mengeluarkan slurry dan akan tertutup kembali apabila tekanan reaktor mencapai 42,5 kg/cm2G. Ketika discharge valve pertama terbuka, powder polimer yang terbentuk akan keluar dari traktor yang menyebabkan tekanan di dalam reaktor menurun hingga 42,5 kg/cm2G. Sebelum tekanan di dalam reaktor turun lebih lanjut, maka dischar ge valve pertama tertutup kembali. 38
Penutupan discharge valve pertama tersebut menyebabkan tekanan di dalam reaktor naik kembali sehingga dilanjutkan dengan terbukanya discharge valve yang kedua untuk menurunkan tekanan reaktor. Begitu seterusnya hingga tekanan yang di dalam reaktor dijaga tetap konstan dengan tekanan rata-rata sebesar 43,5 kg/cm2G dan jujga proses dapat berlamgsung secara kontinyu. Slurry bergerak dari discharge legs menuju ke Flash Tank (C5501). Apabila tekanan reaktor menurun karena keadaan tidak normal seperti adanya malfunction dari salah satu discharge valve maka untuk mencegah penurunan tekanan yang lebih besar, block valve akan tertutup secara otomatis. Selain itu, reaktor juga dilengkapi dengan sistem keamanan berupa Pressure Safety Valve (PSV) yang berguna menjaga teknan reaktor afar tidak terlalu tinggi. Apabila tekanan reator terlalu tinggi, maka PSV dari masingmasing reaktor akan mengeluarkan gas secara otomatis. 3. Reactor Temperature Control Kondisi operasi reaktor dikontrol sehingga laju produksi, melt index, densitas, dan konsentrasi polimer berada dalam rentang yang diharapkan. Reaksi polimerisasi polyethylene berlangsung secara eksotermis dengan panas reaksi sebesar 800 kkal/kg ethylene oleh karena itu untuk mempertahankan temperature reaktor, masing-masing reaktor yang terdiri dari empat reactor legs di sisi vertical dilengkapi dengan sistem pendingin. Reaktor I beroperasi pada suhu 800C dan reaktor II pada suhu 900C. Cairan pendingin mengalir di dalam jacket pendingin secara berlawanan arah dengan aliran slurry (counter current). Temperature reactor dikontrol dengam mengontrol temperature masuk cairan pendingin. Biasanya air pendingin masukpada suhu 53,30C dan keliar pada suhu 65,60C. setelah cairan pendngin menerima panas dari reaktor, panas tersebut dipindahkan ke treated water. Temperature air pendingin dikontrol dengan mengatur laju alir treated water. 4. Product Property Control Sifat-sifat polyethylene dipengaruhi oleh beberapa faktor utama antara lain karakteristik dari katalisator, rasio konsentrasi hydrogen terhadap ethylene dan rasio konsentrasi co-monomer terhadap ethylene. Proses polimerisasi denga dua reaktor seri ini, dimana produk akhirnya merupakan campuran dari first dan second reactor, sifat polyethyelene yang dihasilkan 39
dipengaruhi oleh reaksi dan laju produksi pada masing-masing reaktor. Temperature reaksi polimerisasi merupakan faktor penting yan berpengaruh terhadap aktivitas dari katalis. Agar aktivitas katalis di kedua reaktor sama, temperature di first reactor adalah 800C dan temperature di second reactor adalah 900C. 5. Pengambilan sampel dari reaktor Berat molekul (molecular weight) dan Melt Index dikontrol oleh rasio konsentrasi hydrogen terhadap ethylene. Hydrogen berfungsi sebagai pemutus reaksi polimerisasi sehingga semakin banyak hydrogen yang diumpankan ke reaktor maka BM polimer yang dihasilkan semakin kecil dan MI yang dihasilkan semakin besar. Sedangkan densitas dan grade dari polimer dikontrol oleh rasio konsentrasi co-monomer terhadap ethylene. Semakin banyak co-monomer yang diumpankan ke reaktor makan semakin banyak cabang pada polimer yang terbentuk dan sensitasnya semakin rendah. Proses perubahan grade pada saat running reaktor dapat dilakukan dengan 2 ccara yaitu direct dan indirect. Pada maka tidak ada fase diluent run (Fase idle) pada tahap awal, sedangkan pada indirect change grade maka terdapat fase diluent run (Fase idle) pada tahap awal yang dilakukan selama 6 jam. a. Sampling process Sampel dari reaktor dikeluarkan secara berkala untuk dianalisis kandungan gas dan polimernya. Analisis ini bertujuan untuk memperoleh data komposisi sisa reaktan, Melt Index, dan densitas. Sistem pengambilan sampel pada kedua reaktor identic. Berikut sistem pengambilan sampel pada first reactor: Block Valves (Xcv-4531/4532-1) Dsicharge Valves (Xcv-4521-2/4532-2) Sampling Flash Gas Filter (Y-54531/4532) Sampling Pots (C-4533/4534) Sampling Flash Gas Guard Filter (Y-44535/4536) Pipa yang dilalui sistem pengambilan sample dibungkus dengn jaket pemanas yang dialiri air panas dengan tujuan untuk memudahkan evaporasi heavier komponen seperti hexane. Powder polimer yang 40
terbawa di gas diisahkan dengan Bag Filter (Y-4531/4532) dan sebagian dari gas yang telah melalui Bag Filter dikirim melalui Guard Filter (Y4535/4536) ke gas chromatography unit untuk dianalisis. Powder polimer yang terpisah pada Bag Filter dikirim ke Polymer Dryer (Y-5504) untuk diproses lebih lanjut. Ketika akan menganalisis sampel polimer setiap 4 jam sekali, diverter diubah posisinya secara manual untuk mengambil sampel polimer pada Sampling Pots (C-4533/4534). Sampel polimer yang diambil kemudian diukur Melt Index dan densitasnya untuk menentukan kondisi operasi dari kedua reaktor. b. Killing System Saat terjadi keadaan darurat seperti power failure, touble pada reaktor pompa atau reaksi yang tidak normal, proses polimerisasi dapat dihentikan dengan cara menginjeksikan killing agent yatu air dari killing system. Hal-hal yang dpat memicu terjadinya killing adalah tekanan yang terlalu tinggi atau terlalu rendah maupun suhu yang mengalami kenaikan terlalu tinggi sehingga tidak dapat dikontrol lagi menggunakan cooling water. Tekanan yang terlalu tinggindapat menyebabkan reaktor meledak. Selain itu dilakukan killing juga dapat disebabkan karena kenaikan power pada pompa reaktor yang terlalu tinggi. Reaktor yang diugnakan dalam proses polimerisasi dilengkapi dengan PSV (Pressure Safety Valve) dan MOV (Motor Operating Valve). Reaktor I memiliki 3 MOV dengan satu MOV yang selalu terbuka sebagai jalan pengeluaran produk dari reaktor I menuju reaktor II, sedangkan dua MOV lainnya selalu tertutup apabila beroperasi normal dan akan terbuka apabila sedang dilakukan killing system. Reaktor II dilengkapi dengan dua MOV yang selalu tertutup bila reaktor beroperasi secara normal. Berikut adalah batasan dari tekanan pada reaktor: Pressure Alarm High (PAH)
= 48 Kg/Cm2g
Pressure Alarm High-High (PAHH) = 50 Kg/Cm2g Pressure Alarm Low (PAL)
= 37 Kg/Cm2g
Pressure Alarm Low-Low (PALL) = 32 Kg/Cm2g
41
Killing system dilakukan bila tekanan dalam reaktor mencapai PAHH atau PALL. Apabila terjadi PAH atau Pal pada reaktor cukup dilakukan control pressure melalui control room. Masijng-masng rtaktor dilengkapi dengan killing system yang dterdiri dari: Killing Agent Pots (C-4512/4513) Nitrogen Accumulator (C-4612/4613) Quick-Open Valve Masing-masing killing agent pots terdiri dari 3 Liter killing agent untuk first reactor dan 4 liter untuk second reactor dengan 2 discharge untuk menyempurnakan proses deaktivasi TIBAL dan katalisator. Pada keadaan normal, killing agent pots terhubung dengan flare dan berada di bawah tekanan atmosferik. Masing-masing killing agent pots terisolasi oleh nitrogen yang berasal dari Nitrogen Accumulator yang mempunyai tekanan tinggi dan apabila tekanan turun, maka seecara otomatis nitrogen akan disuplai dari tabung nitrogen. Ketika killing terjdi, maka killing agent pots yang terhubung dengan flare, Nitrogen Accumulator dari reaktor secara otomatis air yang terdapat di killing agent pots diinjeksikan ke dalam reaktor dnegan nitrogen berteknan tinggi, yaitu 60 kg/cm2G melalui pipa berdiameter 10 cm dengan panjang sekitar 20 cm untuk menghentikan reasi polimerisasi dengn mendeaktivasi TIBAL sebagai cocatalyst. Mekanisme yang terjadi setelah poses killing terjadi adalah penutupan aliran bahan baku (Raw material cut) dan isobutane untuk mencegah terjadinya kenaikan tekanan pada reaktor. Kemudian slurry yang tersisa dalam reaktor dipindahkan menggunakan jalur evakuasi menuju dump tank (C-7421) melalui MOV (selalu tertutup bika jeadaan normal dan terbuka bila terjadi killing) dengan prinsip perbendaan tekanan. Tekanan pada dump tank dibuat srerndah-rendahnya agar slurry yang mmasih berada dalam reaktor dapat mengalir menuju dump tank. Dump Tank dilengkapi dengan jackteted hot water untuk meningkatkan temperature dalam tangka. Peningkatan temperature dalam tangka akan menyebabkan peningkatan tekanan, sehingga sebagian isobutane berubah fase menjadi gas dan dikirim kembali ke Flash Tank untuk di-recovery.
42
Sisa killing product yang sebagian besar berupa gas akan ditransfer menuju Blow Down Tank (C-4722). Dalam dump tank, killing product di bubbling dengan nitrogrn untuk mendektivasi TIBAL dan katalis yang masing terkandung dalam powder dan diaduk dengan steam untuk memastikan proses deaktivasi sempurna. Sebagian besar gas yang terbentuk diddalam Blod Down Tank akan dibuang ke flare Sedangkan produk polyethylene yang dihasilkan akan dipasarkan sebagai off product. II.4.2. Diluent Recovery Area Unit ini meliputi polimer separating and drying unit serta recovery diluent, hexane, dan co-monomer. Pada area ini terdapat proses pemisahan produk keluran reaktor dari diluent serta pengeringan powder oikuiner sehingga didapat resin untuk selanjutnya masuk ke tahap finishing area. Polimer dan isobutane yang keluar dari reaktor selanjutnya masuk ke flash tank melalui discharge line akibat adanya beda tekanan. a. Unit pemisahan (separating) Masing-masing discharge line dilengkapi dengan jaket pemanas menggunakan low low steam dengan laju 2 kg/jam. Control temperature dalam discharge line diatur dengan saksama untuk mempertahankan suhu powder polimer sehingga tetap terjaga pada 900C. Unit pemisahan terdiri atas Flash Tank (C-5501), Flash Gas Cyclone (Y-5510), Flash Gas Bag Filter (Y-5512), Dan Flash Gas Guard Filter (Y-5514/5515). Flash Tank berfungsi untuk memisahkan powder polimer dengan isobutane dan hidrokarbon yang terkandung dalam polimer dengan prinsip perbedaan tekanan. Dalam flash tank, tekanan cairan dan powder polimer yang keluar dari reaktor diturunkan dari tekanan 43,5 kg/cm2G menjadi 0,8 kg/cm2G di dalam flash tank. Cairan yang sebagian besar berupa diluent akan menguap ketika di flash. Cairan dan powder polimer tersebut masuk ke dalam Flash Tank secara taangensial sehingga powder polimer akan jatuh ke dasar Flash Tank. Powder oliumer yang terpisahkan oleh efek siklon ini kemidan masuk ke dalam polymer dryer-1 (Y-5503), sedangkan flash gasnya masuk ke dalam Flash Gas Cyclone (Y-5510). Apabila tekanan dalam flas tidak meningkat dikarenkn seperti feed reactor yang tidak terkontrol atau terjadi kerusakan dalam sistem pompa dan lain-lain, terdapat Pressure Safety Valve (PSV)
43
yang aitur pada tekana 0,29 kg/cm2G sehingga tekanan dapat terkontrol dan dikeluarkan secara otomatis menuju flare. Flash Gas Cyclone (Y-5510) berfungsi untuk memisahkan lebih lanjut gas dan powder polimer dri Flash Tank berdasarkan prinsip yang akan memisahkan powder dari gas dan membantu powder masuk ke dalam unit pengeringan secara gravitasi. Proses knocking ini juga bertujuan untuk mencegah powder yang mengendap pada dasar cyclone dan ikut jatuh ke proses pengeringan. Flash gas Bag Filter dan Flash Gas Guard Filter berfungsi untuk memisahkan kembali gas uang berasal dari flash gas cyclone yuang masih mengandung powder polimer. Pada Flash Gas Bag Flter menggunakan filter berukuran 10 mikron sedangkan di dalam Flash Gas Guard Filter menggunakan filter berukuran 3 mikron. Pada Flash Gas Bag Filter terdapat knocker untuk melepaskan produk polimer yang masih menempel pada filter agar jatuh ke polymer dryer. Pada alat ini juga terdapat jaket ebagai tempat aliran air poanas yang betujuan untuk menjaga agar tidak terjadinya pengembunan komponen-komponen berat dalam agas. Bila temperature dalam bag filter turun, sebagian hexane akan terkondensasi dan membasahi powder. Powder tersebut akan menenpel pada filter dan menyebabkan plugging. Indkasi terjadihnya plugging pada bag filter adalah meningkatkan perbedaan tekanan dan turunnya jumlah sampel powder. Gas yang masuk pada flash gas guard filter dilakukan pemisahan kembali antara gas dan serbuk polimer dengan hampir pasti tidak ada serbuk polimer yang terikut dalam gas. Pada flash gas bag filter terdapat aliran blow back bleed gas yang dihasilkan dari isobutane dari filter dan dilakukan setiap 4-5 detik sekali. Bleed gas digunakan sebagai blow back gas karena apabila digunakan nitrogen maka Recycle Gas Compressor (RGC) yang didesain agar gas hydorcarbon tidak akan mampu menahan tekanan tinggi yang dihasilkan oleh nitrogen. Selanjutnya filter gas dari bagi filter disaring lebih lanjut menggunakan Flash Gas Guard Filter untuk memastikan tidak ada powder polimer yang terikut pada gas, karena keberadaan powder polimer menyebabkan plugging pada RGC dan menyebabkan tekanan naik lalu merusak RGC tersebut gas yang keluar dari Flash Gas Guard Filter sudah benar-benar bersih sehingga 44
sudah layak untuk direcycle menuju RGC. Setelah disaring, selanjutnya filter gas akan masuk ke dalam Recycle Gas Compressor (RGC). Powder yang terpisah akan masuk ke dalam polimer dryer. Pada cyclone dan bag filter, powder yang terpisah dari aliran gas akan dimasukkan kembali ke polymer dryer-1 melalui rotary valve untuk tahap pengeringan. Sedangkan powder pada flash gas guard filter akan dibiarkan tertinggal di dalam bertamabahnya jumlah powder yang melekat pada filter akan menyebabkan perbedaan tekanan yang terlihat pada indikator semakin bear. Pada saat beda tekanan tertentu, filter tersebut akan dibersihkan dan diganti dengan filter yang baru. b. Unit Pengeringan. Unit pengeringan terdiri dari polimer dryer jenis conveyor yang berjumlah 2 buah dan disusun secara seri (Y-5503/5504) dan purge conveyor (Y-5505). Polymer dryer berfungsi untuk mengeringkan powder polymer dari isobutene dan hidrokarbon yang masih terkandung dalam polimer sehingga dihasilkan powder yang benar-benar kering. Pengeringan dalam polymer dryer dilakukan dengan menggunakan media pengeringan yang berupa air panas (hot water) yang dilewatkan disepanjang jaket dalam unit pengering. Suhu di polymer dryer sekitar 500C dengan tekanan sekitar 0.30.4 kg/cm2G. Gas yang menguap dari pengering akan dikembalikan ke dalam flash tank melalui pressure balancing line. Pada jalur pengeluaran polymer dryer kedua menuju purge conveyor, diinjeksikan Purified Nitrogen (PN7) melalui 2 rotary valve dengan tekanan 400 mmH2O. Purified Nitrogen ini berfungsi untuk menahan gas hidrokarbon agar tidak terikut pada aliran powder menuju purge conveyor. Dengan adanya perbedaan tekanan tersebut, memungkinkan powde polimer untuk berpindah ke purge conveyor tetapi uap hasil pengeringan tidak bisa melaluinya. PN7 juga berfungsi menghilangkan hidrokarbon yang masuk purge conveyor bersama powder. Pada purge conveyor juga terjadi proses pengeringan. Gas sisa yang teruapkan akan dibersihkan dengan nitrogen (N2) yang berasal dari system pneumatic conveyor. Powder polimer yang telah kering dikeluarkan melalui rotary valve dan diangkut ke bagian pelleting dengan bantuan nitrogen dengan system pneumatic conveyor. Sebagian gas yang menguap di purge conveyor di purging dengan blow up nitrogen. Campuran gas ini kemudian 45
dialirkan ke purge conveyor gas filter dan dibuang melalui flare. Tekanan didalam purge conveyor diatur dengan mengatur laju buangan gas ke flare. Secara kesuluruhan, pengeringan ini membutuhkan waktu sekitar 1 jam. c. Unit Diluent Recovery. Gas yang telah difiltrasi oleh Flash Gas Guard Filter dialirkan menuju Recycle Gas Knock Out Tank (C-5602) dengan tujuan untuk menstabilkan suction pressure yang akan masuk kedalam Recycle Gas Compressor (RGC) (K-5601) 2 stage, sehingga surging dapat dicegah. Apabila terjadi surging akan mengakibatkan system menjadi vakum. Tekanan dalam Knock Out Tank dipertahankan sekitar 0.5 kg/cm2G. Aliran gas yang keluar dari Knock Out Tank memiliki tekanan sekitar 2 kg/cm2G dan dikompresi hingga tekanan 7 kg/cm2G pada stage 1. Kompresi terhadap gas menyebabkan peningkatan temperature, sehingga gas dialirkan melalui intercooler sebelum masuk stage 2. Pada stage 2, gas dikompresi hingga tekanan 15 kg/cm2G. Tipe kompresor yang digunakan adalah Screw Compressor dengan intercooler yang berfungsi untuk menurunkan suhu gas sebelum memasukin kompresor stage 2. Pemilihan kompresor tipe screw ini berdasarkan tekanan yang tinggi didalam kompresor. Sedangkan pemilihan penggunaan stage dalam proses, dikarenakan rasio kompresor yang digunakan tidak mampu memenuhi perubahan tekanan yang diinginkan dalam satu tahap. Sekalipun kompresor mampu memenuhi kinerja tersebut, kemungkinan akan memerlukan daya yang lebih besar. Setiap stage dilengkapi strainer berukuran 10 mesh untuk menyaring powder yang terikat dalam aliran gas. Ukuran strainer pada stage 2 lebih kecil karena volume gas setelah dikompresi akan semakin kecil. Pada saat start-up, tekanan gas yang keluar dari Knock Out Tank tidak langsung mencapai 0.37 kg/cm2G. Untuk mempercepat stabilisasi tekanan dalam Knock Out Tank, gas yang keluar dari kompresor akan dialirkan melewati Spill Back Cooler (E-5604) untuk menurunkan temperature dan ditransfer kembali ke KO Tank. Besar bukaan aliran valve spill back cooler diatur sesuai tekanan yang terindikasi dalam KO Tank. Flash gas di system RGC masih mengandung TIBAL yang apabila bereaksi dengan killing agent (air) akan membentuk lapisan aluminium 46
hidroksida. Oleh karena itu setiap killing terjadi, maka diinjeksikan hexane untuk membersihkan aluminium hidroksida yang terbentuk tersebut. Apabila tidak dibersihkan, lapisan tersebut dapat menyebabkan kerusakan pada kompresor. Gas yang keluar dari KO Tank akan dikompresi dalam RGC dan ditransfer ke recycle gas dan Overhead Gas Condenser (E-5626) serta mengalami kondensasi bersama dengan gas hasil distilasi Diluent Recovery Column (C-5624). Kondensat dan gas yang terkondensasi mengalir menuju ke Diluent Recycle Accumulator (C-5621). Tekanan pada Diluent Recycle Accumulator (C-5621) dijaga sekitar 15 kg/cm2G. Kondensat didalam accumulator dipompa oleh Diluent Recovery Column Feed Pump (G5622/5623) dan diumpankan ke bagian atas Diluent Recovery Column (C5624). Diluent Recovery Column merupakan tipe packed column dengan jumlah plate 22+1 reboiler dan packed tipe pall ring. Digunakan tipe ini untuk memperbesar luas permukaan kontak guna hasil distilasi yang lebih murni. Diluent Recovery Column terjadi distilasi yang menghasilkan isobutene murni dalam fasa gas sebagai fraksi tengah (Side Cut) yang keluar pada plate 16. Setelah didinginkan pada Diluent Recover Subcooler (E-5627) isobutene hasil recover akan melewati filter (Y-5631/5632) dan ditransfer ke dalam Diluent Recovery Tank (C-5628) untuk dialirkan menuju Reaktor I dan II menggunakan Sundyne Pump (G-5629/5630) II.4.3. Finishing Area Terdapat beberpa proses yang terjadi dalam unit finishing, diantaranya adalah sebagai berikut: a. Powder Conveying dan Storage. Polimer powder yang telah dikeringkan dalam purge conveyor (Y5505) akan dialirkan menuju Polymer Powder Feed Bin (D-6601/6602) berkapasitas 10 ton dengan menggunakan first stage pneumatic conveyor dengan media transfer Nitrogen, karena jika menggunakan oksigen powder yang masih mengandung TIBAL akan terjadi reaksi yang membahayakan. Terdapat percabangan antara Polymer Powder Feed Bin dengan Intermediate Powder Storage Bin. Bila terjadi masalah pada unit finishing, maintenance, perubahan grade atau menampung produk off (yang nantinya 47
akan dicampur dengan produk on) maka powder polimer akan diarahkan dalam salah satu intermediate powder storage bin (D-6501/6502) untuk ditampung sementara dan selanjutnya ditransfer ke dalam Polymer Powder Feed Bin, yang berkapasitas 10 ton, menggunakan second stage pneumatic conveyor. Intermediate Powder Storage Bin dilengkapi dengan 2 buah slide control dan 2 buah rotary valve. Rotary valve (S-6511/6512) digunakan untuk mencegah terjadinya pengendapan powder polimer di saluran keluaran bin. Slide gate terletak sebelum rotary valve, berfungsi untuk mencegah aliran balik ke N2 ke bin saat powder polimer tidak dialirkan. Setiap bin dilengkapi dengan balancing line pada bagian atasnya untuk menjaga tekanan dalam intermediate bin lebih tinggi dari feed bin sehingga aliran keluar powder lebih lancar. Untuk mengontrol tekanan tersebut, sebagian gas akan dialirkan ke bagian atas sehingga powder keluar dari intermediate bin dengan besar laju alir diatur oleh rotary valve. Setiap converyor terdiri dari powder transfer blower (K-6531/6532) yang dilengkapi powder transfer blower return gas cooler (E-6561/6562) dan diverter and powder intake filter (Y-6525/6526). Powder transfer blower berfungsi mentransfer nitrogen yang akan digunakan sebagain media transfer powder polimer dari purge conveyor ke intermediate storage bin, yang selanjutkan ditransfer ke feed bin, dan nitrogen tersebut akan kemabli ke blower setelah sebelumnya disaring pada powder storage bin vent bag filter (Y-6521/6522) yang terdapat pada masing-masing bin. Suction pressure powder transfer blower dijaga konstan dengan menambahkan nitrogen atau membuang nitrogen ke atmosfer. Aliran N2 akan langsung terpisah dari powder akibat gaya gravitasi. Nitrogen yang telah dipisahkan dari powder akan disaring dengan filter yang tersedia pada setiap bin dan powder intake filter. Nitrogen akan dikembalikan ke blower untuk dipergunakan kembali dalam system. Tujuan dari proses penyaringan selama beberapa kali adalah untuk memisahkan N2 dari powder polimer karena aliran yang masuk ke dalam blower tidak boleh mengandung solid. b. Measuring, blending, feeding powder polimer dan zat Additive. Polimer yang keluar dair powder feed bin akan melewati rotary valve (S-6605/6606) dan ditransfer melalui polymer powder screw conveyor (S48
6607/6608) ke dalam polymer measuring hopper (Y-6611). Pada polymer measuring hopper, powder masuk secara bergantian dari kedua powder feed bin dan ditimbang hingga mencapai berat hingga 700 kg. Setelah mencapai berat yang diinginkan, rotary valve akan menutup secara otomatis. Proses berlangsung secara batch pada system ini dikarenakan proses penimbangan dan pencampuran tersebut. Additive powder yang digunakan ditimbang sesuai dengan resep dan dimasukan ke additive powder blender (S-6851) utnuk diaduk dan dicampur. Selanjutnya dimasukan ke additive receiver (C-6852) secara gravitasi dan kemudia ditransfer ke Additive Powder Bin (D-6801/6802) menggunakan pneumatic conveyor nitrogen. Nitrogen yang telah membawa additive owder dialirkan menuju Addtive Powder Bin Vent Filter (Y-6805/6906) untuk menyaring additive powder yang terbawa oleh nitrogen sebelum dibuang ke atmosfer. Additive Powder Bin juga dilengkapi dengan pressure balancing line untuk menyeimbangkan tekanan antara additive powder bin dengan additive powder measuring hopper yang akan melancarkan discharge additive powder ke measuring hopper. Campuran additive yang telah teraduk, diumpankan ke additive powder measuring hopper (Y-6907) secara batch sesuai dengan resepnya. Powder polymer dari polymer powder feed bin diumpankan ke polymer measuring hopper (Y-6611) untuk ditimbang sesuai resep batch. Powder polymer dan additive dicampur di polymer powder and additive blender (S-6612) selama sekitar 25 detik secara batch. Kemudian diumpankan ke continuous mixer feed bin (D-6612). Umpan yang masuk ke Continous Mixer dan Continous Mixer Feed Bin berlangsung secara kontinu, dimana laju alirnya dikontrol dengan mengatur kecepatan putar Continous Mixer Rotary Valve (S-6614). Satu-satunya liquid additive yang digunakan adalah antistatic agent. Additive ini dibeli dalam drum lalu ditampung ke liquid additive tank (C7701) dengan menggunakan liquid additive unloading pump (G-7711). Kemudian diumpankan langsung ke continuous mixer dengan menggunakan liquid additive feed pump (G-7721) jenis diafragma.
49
c. Proses pengeringan dan klasifikasi pellet. Campuran powder polymer dan additive dari Continous Mixer Feed Bin (D-6613) diumpankan ke hopper section pada chamber 1 dimana campuran bersama-sama dengan additive alin dan air panas diinjeksikan, digerus, dilelehkan, dan dicampur secara intensif didalam Long Continous Mixer (Y-7501). Powder polimer mengandung katalis aktif dalam jumlah yang kecil dan TIBAL. Untuk mendeaktivasi katalis dan TIBAL tersebut, maka polish water diumpankan secara excess ke continuous mixer dengan lanju yang konstan menggunakan water injection pump (G-7741/7742). Pada LCM (Long Conitnous Mixer) system yang digunakan adalah system adiabatic. Prpses pelelehannya dikarenakan aganya gesekan antar powder polimer sendiri. Panas yang diperoleh dari putaran motor dengan putaran motor yang cukup cepat. Pada sata start-up, dinding LCM akan dialiri steam untuk mempercepat proses pemanasan. Saat panas sudah mencapai temperature yang diinginkan, aliran steam akan ditutup dan diganti dengan cooling system bila temperature reaksi terlalu tinggi. LCM terdiri dari 2 buah screw pada feeding zone terdapat cooling jacket untuk menjaga suhu pada feeding zone serta untuk menghindari terjadinya molten pada feeding zone. Kemudian di transfer pada mixing 1 serta ada penambahan excess water untuk mendeaktivasikan katalis dan kokatalis serta penambahan liquid additive dan pada mixing 1 harus dipastikan sudah menjadi molten. Kemudian ditransfer ke mixing 2, pada mixing 2 suhunya lebih tinggi dibandingkan dengan mixing 1 sehingga terbentuk uap air yang akan ditarik oleh exhaust fan. Setelah dari mixing 2 molten menuju pada diverter valve. Pada saat start-up diverter akan dibelokkan untuk mengecek apakah benar-benar sudah menjadi molten. Apabila sesuai dengan operasi maka diverter valve akan mengarahkan molten masuk ke dalam melt pump diantara diverter valve dengan melt pump (Y-7531) dan diantara melt pump dengan screen changer terdapat transition piece yang memiliki jaket yang didalamnya terdapat medium steam. Setelah molten melewati melt pump kemudian screen changer (Y-7541) yang berfungsi untuk menyaring foreign material atau material asing. Kemudian masuk ke dalam die hole serta dilakukan underwater cutting dengan menggunakan rotating blades.
50
Setelah menajdi pellet maka pellet ditransfer dengan menggunakan air yang di pompakan dengan menggunakan pompa sentrifugal menuju agglomeraet remover (Y-7641). Pada aglomerat remover terjadi pemisahan antara air dengan pellet. Pellet yang terpisah akan dikeringkan pada pellet dryer serta diklasifikasikan ukuran dengan menggunakan vibrating screen classifier (Y-7671). Pada vibrating screen classifier terdapat 2 screen dan membentuk 3 lapisan. Pada lapisan pertama untuk menyaring pellet yang berukuran kecil, lapisan kedua untuk menyaring pellet yang on spec sedangkan lapisan ketiga untuk menyaring pellet yang ukurannya kecil. Pellet yang on spec kemudian masuk ke scalping hopper (D-7671) untuk selanjutnya ditransfer ke pellet blend tank (D-8601-8606) dengan menggunakan pneumatic conveyor. Pada scalping hopper dilakukan pengambilan sampel pellet setiap 4 jam sekali untuk mengecek kualitas pellet yang dihasilkan. Air yang terpisah pada aglomerat remover akan ditampung pada pellet circulating water tank (PCW) pada PCW kemudian akan dipompakan menuju cooler setelah itu ditransfer ke cutting clamber. Pada Pellet Scalping Hopper, pellet juga mengalami proses pengeringan. Pellet akan ditiup dengan aliran udara sehingga air akan terambil dari pellet. Udara yang mengandung air tersebut akan mengalir ke atas menuju exhaust fan dan keluar ke atmosfer. d. Proses Pellet Transfer, Blending dan Bagging. Pellet ditransfer ke Blend Tank dengan menggunakan air pneumatic conveyor yang teridiri dari Pellet Suction filter (Y-8501), Pellet Transfer Blower (K-8511/8512) dan Pellet Transfer Line Filter (Y-8521) dan selanjutnya didalam tangka dilakukan blending dengan mensirkulasikan pellet melalui self blend line. Kemudian pellet ditransfer ke bagging section oleh pellet blend and transfer (PB) air pneumatic conveyor. Blend Tank berfungsi untuk menerima, mencapur dan menampung pellet sampai proses pada bagging section selesai dan siap menerima pellet yang baru. Jumlah dan kapasitas blend tank ditentukan berdasarkan kapasitas produksi, waktu pencampuran, kapasitas bagging dan kecepatan kerja bagging. Blend tank yang tersedia di HDPE plant sebanyak 5 buah dengan kapasitas 100 ton. Empat buah silo on tank yang berfungsi untuk menerima, blending serta transfer ke bagging section dan 1 buah silo off tank. Di dalam 51
masing-masing blend tank tersebut terdapat 5 buah pipa berlubang sebagai tempat
berlangsungnya
blending.
Proses
ini
bertujuan
untuk
menghomogenkan pellet. Setelah proses blending selesai kemudian pellet ditransfer ke bagging section. Pada bagging section, pellet masuk ke dalam FFS System (Form Fill Seal) setelah dilakukan seal pada top. Pellet yang telah dikemas kemudian menuju printing dengan menggunakan belt conveyor serta menuju tempat penyimpanan. II.4.4. Catalyst Plant CH-T T=900C, (90 menit)
CH-M, CH-A, CH-K
Co-Milled Powder
Slurry Make
Primary Catalyst
5 jam
350 L n-hexane
CH-M
N2 bubbling
n-hexane (washing 4x)
CatalystB
Co-milling CH-B H2
n-hexane (washing 1x)
C2
CH-A
Ti waste- Prepolymeriza Al waste tion T=550C, washing, washing, target TWR 165 menit, 2.7 target TWR kg/cm2 = 1/3 =1/1000
CH-K
dP: 0.84
Gambar 2.7. Proses Pembuatan Catalyst-B Dalam Catalyst Plant ini digunakan beberapa bahan baku untuk membuat Catalyst-B yang akan digunakan dalam proses polimersiasi pembentukan polyethylene. II.4.4.1.Bahan baku Catalyst-B II.4.4.1.1 Magnesium Ethoxide (CH-M; Mg(OC2H5)) Fungsinya yaitu sebagai medium penyangga atau supporting meium katalis, CH-M akan terklorinasi oleh TiCl4/CH-T dan AlCl3 membentuk Mg(OC2H5)Cl dan
52
MgCl2. Komponen Ti akan terdeposit dan membentuk active site dalam komponen magnesium. II.4.4.1.2 Alumunium Trichloride (CH-A; AlCl3) CH-A berfungsi agar comilled powder memiliki fluiditas yang baik. Selain itu CH-A akan mengklorinasi CH-M dan berpengaruh pula terhadap aktivitas katalis. CH-A dapat bereaksi dengan moisture dalam udara dan menghasilkan HCl dengan persamaan reaksi: AlCl3 + H2O Al(OH)3 + 3HCl II.4.4.1.3 Diphenyldiethyoxysilane (CH-K; C6H5)2Si(OC2H5)2) Fungsi CH-K adalah untuk membentuk kompleks dengan CH-A dan mempromosikan reaksi antara CH-A dan CH-M. CH-K juga berfungsi untuk mempersempit distribusi ukuran partikel comilled powder. Artinya, ukuran partikel menjadi lebih seragam. Akan tetapi, aktivitas katalis tidak dipengaruhi oleh konsentrasi CH-K dalam comilled powder. II.4.4.1.3. TIBAL, Triisobutylaluminium (CH-B; Al(i-C4H9)3) TIBAL digunakan sebagai co-catalyst pada proses prepolimerisasi primary catalyst. TIBAL merupakan bahan yang berbahaya karena dapat terbakar secara spontan saat kontak dengan udara dan dapat menimbulkan ledakan jika kontak dengan air. II.4.4.1.5 Titanium Tetrachloride (CH-T: TiCl4) TiCl4 adalah sebagai zat aktif pada katalis. TiCl4 dapat bereaksi dengan air menghasilkan HCl dengan persamaan reaksi: TiCl4 + 4H2O Ti(OH)4 + 4HCL II.4.4.1.6 Ethylene (C2H4) Ethylene merupakan monomer polyethylene yang digunakan sata proses pelapisan katalis dengan polimer (prepolimerisasi). II.4.4.1.7 Hidrogen (H2) Hidrogen digunakan proses prepolimerisasi untuk mengatur MI (Melt Index). 53
II.4.4.1.8 Hexane Hexane digunakan sebagai medium reaksi, transfer fluid dan agen pencuci saat washing II.4.4.2 Produk Intermediate Dalam plant ini dihasilkan beberapa produk intermediate sebelum dihasilkan produk akhir Catalyst-B. II.3.4.2.1 Co-milled Powder Powder hasil dari proses comilling CH-M, CH-A dan CH-K. Comilled powder berwarna putih keabuan dan mengalami dekomposisi dan warnanya menjadi warna kuning jika dibiarkan di udara terbuka. II.4.4.2.2 Primary Catalyst Primary Catalyst adalah hasil reaksi antara comilled powder
dengan
CH-T.
Primary
Catalyst
dapat
terdekomposisi jika terpapar udara menghasilkan asap putih dan HCl. II.4.4.2.3 Catalyst-B Catalyst-B adalah hasil dari prepolimerisasi primary catalyst. Jika terpapar pada udara, catalyst-B dapat terdekomposisi menghasilkan asap putih dan HCl. II.4.4.3 Proses Pembuatan Katalis B Proses pembuatan Catalyst-B di Catalyst Plant meliputi beberapa proses yang dijelaskan secara rinci sebagai berikut. II.2.4.3.1 Co-milling Co-milling dilakukan dengan mengaduk (milling) CHM, CH-A dan CH-K dalam vibratory ball mill. Tujuan comilling adalah untuk menyeragamkan ukuran partikel CHM, CH-A dan CH-K. CH-M dan CH-A dimasukkan ke dalam vibrating ball mill yang berfungsi untuk menggiling CH-M dan CH-A sampai homogen. Selanjutnya ke dalam vibrating ball mill ditambahkan CH-K 2.4 kg dan hasilnya disebut co-milled powder. Proses ini berlangsung selama 5 jam dan dilakukan sebanyak 2 kali.
54
Faktor-faktor yang harus diperhatikan pada proses comilling adalah: 1. Waktu comilling Semakin lama waktu comilling maka ukuran partikel comilled powder akan semakin kecil dan aktivasi katalisator semakin meningkat. Setelah 4 ham comilling, efek penambahan durasi comilling tidak signifikan terhadap penambahan aktivitas katalis. 2. Temperatur Proses comilling pada temperatur yang tinggi akan menghasilkan katalis dengan aktivitas yang tinggi pula dan sebaliknya. Namun, comilling pada temperature tinggi biasanya menghasilkan powder dan sticky dan cenderung menyebabkan plugging. 3. Loading Ratio Loading ratio adalah perbandingan volume alumina ball terhadap volume ball mill. Dengan menambah jumlah alumina ball (atau menamba volume alumina ball) ked ala ball mill diharapkan ada pengaruh terhadap proses comilling sehingga ikut berpengaruh juga terhadapt aktivias katalis. Riset SDK menunjukkan dengan bertambahnya volume alumina ball, aktivitas katalisator ikut meningkat. Tabel 2.1 Kondisi Operasi Comilling Comilling time
5 jam
Ball material
Alumina
Ball diameter
15.4 mm
Ukuran comilled powder
+- 6 mm
Loading ration
80%
II.4.4.3.2 Slurry Make Slurry make adalah proses pembuatan slurry dengan menambahkan 350 L n-hexane pada comilled powder sambal dilakukan pengadukan. Tujuan slurry make adalah untuk memudahkan proses transfer comilled powder ke 55
reactor
katalis.
Slurry
make
dilakukan
dengan
menambahkan n-hexane secara bertahap diiringi bubbling N2. II.4.4.3.3 Ti Treatment Ti treatment bertujuan untuk mereaksikan CH-T yang digunakan sebagai zat aktif katalis ke dalam comilled powder. Ti treatment dilakukan pada reactor katalis berjaket yang bertipe batch pada kondisi operasi 900C selama 90 menit. Sebelum reaksi dimulai, jaket reactor dialiri air pemanas yang berguna untuk menaikkan suhu reactor menjadi 900C. setelah kondisi operasi akhir tercapat dan seluruh bahan masuk ke reaktor, reaksi mulai berlangsung. Reaksi antara comilled powder dan CH-T sendiri ebrsifat ekostermis sehingga dibutuhkan aliran pendingin pada jaket reactor berupa cooling water yang diinginkan dengan brine. Setelah proses ini selesai dilanjutkan dengan proses Ti waste washing. Dari hasil Ti treatment jumlah primary catalyst yang terbentuk adalah sebanyak 1.56 kali dari berat comilled powder. Densitas primary catalyst adalah 1.88 kg/L. Faktor yang mempengaruhi proses Ti treatment adalah: 1. Rasio TiCl4 terhadap comilled powder Semakin tinggi rasio TiCl4 terhadap comilled powder maka aktivitas katalis pun semakin tinggi. Namun setelah rasio 4 peningkatan katalisator sangat kecil 2. Temperatur dan lama waktu Ti treatment Semakin tinggi temperature maka semakin besar aktivitas katalisator. Namun maksimum pada temperature 900C. Semakin lama waktu Ti treatment aktivitas katalis semakin meningkat. Namun setelah 90 menit laju peningkatannya tidak signifikan. II.4.4.3.4 Ti Waste Washing Ti waste washing bertujuan untuk menghilangkan sisa sisa CH-T yang tidak bereaksi dalam reactor. Selain itu, 56
washing ini juga bertujan untuk membersihkan katalis dari pengotor, karena jika tidak dibersihkan pengotor akan menyebabkan timbulnya fouling pada dinding reactor. Ti waste washing dilakukan 4 kali washing dengan n-hexane sehingga Ti waste ratio bisa menjadi 1/1000. Ti waste ratio: 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝐶𝐻 − 𝑇 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑟𝑒𝑎𝑘𝑡𝑜𝑟 𝑠𝑒𝑡𝑒𝑙𝑎ℎ 𝑤𝑎𝑠ℎ𝑖𝑛𝑔 1 = 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝐶𝐻 − 𝑇 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑟𝑒𝑎𝑘𝑡𝑜𝑟 𝑠𝑒𝑡𝑒𝑙𝑎ℎ 𝑇𝑖 𝑇𝑟𝑒𝑎𝑡𝑚𝑒𝑛𝑡 10000 Jika Ti waste ratio terlalu rendah maka kinerja katalis tidak akan stabil karena terpengaruh kadar air dalam N-hexane. Ti waste ratio rendah diperoleh dengan menambah jumlah washing yang berarti menambah jumlah n-hexane yang kontak dengan primary catalyst. N-hexane sendiri biasanya mengandung air. Air dalam n-hexane inilah yang dapat mempengaruhi katalis. Selama ini kadar air dalam n-hexane dijaga tidak lebih dari 50 ppm. Rasio residu yang terlalu tinggi juga dapat menyebabkan excessive fouling di dinding reactor sehingga frekuensi maintenance reactor semakin sering. Fouling terjadi karena sisa CH-T bereaksi dengan Al waste. II.4.4.3.5 Prepolymerization Partikel bubuk polimer ditentukan oleh ukuran partikel padat. Primary Catalyst mudah pecah sehingga perlu dilakukan langkah ini. Prepolimerisasi bertujuan untuk melindungi katalis agar tidak membentuk mikropartikel dan untuk
memperkuat
katalis.
Caranya
yaitu
dengan
membungkus primary catalyst menggunakan lapisan polimer. Catalyst berbentuk mikro partikel tidak diinginkan karena akan menghasilkan polimer dalam bentuk mikro partikel pula. Ini akan menyulitkan karena cenderung memicu plugging pada pipa. Target dari prepolimerisasi adalah dP (delta P) mencapai 0.84. Artinya tiap gram primary catalyst dibungkus oleh 0.84 gram polimer. Saat ini dP 0.84 diperoleh dengan ration C2/comilled powder = 1.15. Dari 57
proses prepolimerisasi, katalis B yang diperoleh adalah sebanyak 1.84 kali dari berat primary catalyst. Densitas catalyst-B adalah 1.3 kg/L. II.4.4.3.6 Al Waste Washing Sisa TIBAL yang tidak bereaksi pada proses prepolimerisasi dihilangkan dengan washing menggunakan n-hexane.
Tujuan
nya
adalah
mencegah
terjadinya
perubahan pada katalis karena adanya sisa TIBAL atau produk samping prepolimerisasi selama dalam masa penyimpanan. Prosesnya sama dengan proses Ti waste washing hanya saja targetnya adalah Al waste ratio = 1/3 II.4.4.3.7 Finishing Product Setelah washing process, slurry catalyst dialirkan ke filter catalyst-B melalui reactor discharge valve, kemudian ditransfer ke catalys-B slurry tank dengan beda tekanan. Selanjutnya sample diambil untuk mengetahui kualitas, jika memenuhi standar maka catalyst slurry disimpan dalam tote bin, jika kualitasnya tidak memenuhi standar makan slurry catalyst akan dideaktivasi kemudian dibakar. Dalam 1 batch terdapat 740 L catalyst slurry dengan densitas 700 kg/m3. Konsentrasi primary catalyst dalam 1 batch adalah 14.5%. Satu batch catalyst-B dibagi ke 3 tote bin, 1 tote bin berisi +172 kg catalyst slurry. II.4.4.4 Waste Treatment Catalyst-B Dalam pembuatab catalyst-B dihasilkan beberapa waste yang harus ditreatment kembali agar sisa-sisa zat pengaktif yang tertinggal terdeaktivasi. Terdapat 2 jenis limbah catalyst yaitu Ti waste (C-3820) dan Al waste (C-3821). Jika kedua jenis limbah tersebut tercampur maka akan membentuk partikel padat dan mengendap sehingga pengolahannya lebih sulit dilakukan. Maka dari itu tiap jenis limbah ditampung pada tangki yang berbeda. Tujuan proses deaktivasi adalah untuk mendeaktivasi TiCl4 atau TIBAL dan komponen alumunium organic yang terkandung dalam limbah cair, direaksikan dengan air untuk memisahkan garam organic, 58
asam klorida dan alcohol dalam fase cair. Reaksi yang terjadi selama proses deaktivasi adalah sebagai berikut: TiCl4 + 4H2O Ti(OH)4 + 4HCl AlCl3 + 3H2O 3HCl Al(iBu)3+3H2O Al(OH)3 +3i-BuH Ph2Si(Oet)2 + 2H2O Ph2Si(OH)2 + 2EtOH Deaktivasi dilakukan dengan menambahkan demin water ke tangka deaktivasi (C-3881). Terdapat 3 lapisan dari hasil proses deaktivasi yaitu crude hexane, emulsion water, dan aqueous water. Crude n-hexane, dengan komponen utama n-hexane, air, komponen silica dan hidrokarbon yang terhalogenasi ditransfer ke crude hexane tank (C-3891) Emulsion waste, terdiri dari bahan yang diikat oleh hidroxy metal anorganic dengan pelarut organic dan air ditransfer ke emulsion waste tank (C-3886) Aqueous waste, mempunyai pH 2-4 terutama mengadung garam metal anorganik ditransfer ke aqueous waste tank (C-3883) Pada Deactivation Tank, baik Ti maupun Al waste ditambahkan air denagn laju 20 kg/jam. Proses ini berlangsung eksotermis, namun kondisinya dijaga 400C pada tekanan 0.21 kg/cm2 G. Penambahan air dihentikan jika sudah tidak ada kenaikan suhu akibat reaksi eksotermis. Setelah proses deaktivasi selesai, ditambahkan lagi demin water dengan volum yang sama dengan waste untuk proses washing. Washing dilakukan untuk melarutkan HCl dan alcohol ke fasa cairan sehingga waste hexane tidak mengandung banyak pengotor. Saat ini proses washing dilakukan 3 kali, kadar maksimum HCl dalam waste hexane adalah 50 ppm. Selain itu, kadar HCl dana waste hexane diturunkan menggunakan proses bubbling. Bubbling dilakukan dengan mengalirkan N2 ke dalam waste hexane selama 40 jam dengan flowrate 12 m3/jam.
59
BAB III SPESIFIKASI ALAT
III.1. Spesifikasi Alat Utama III.1.1.Unit Polimerisasi 1. Vertical Jacketed Loop Reactor Equipment Tag
C-4501
C-4502
18000 kg/jam
18000 kg/jam
1500 kkal/m2 °C
1400 kkal/m2 °C
15 m3
30 m3
Diameter luar
0.3556 m
0.508 m
Diameter dalam
0.3334 m
0.4778 m
Diameter dalam jaket
0.39 m
0.58 m
Luas jaket pendingin
156 m2
222 m2
Tinggi
42.06 m
41.232 m
Carbon steel
Carbon steel
Eksternal
53 kg/cm2 G
53 kg/cm2 G
Internal
14 kg/cm2 G
14 kg/cm2 G
43.5 kg/cm2 G
43.5 kg/cm2 G
Temperatur desain
170°C
170°C
Temperatur operasi
80°C
90°C
620 kg/m3
620 kg/m3
Laju produksi Overall heat transfer coefficient Volume reactor
Material Tekanan desain :
Tekanan operasi
Densitas slurry 2. Reactor pump Equipment tag Tipe Tekanan suction Tekanan discharge Motor Laju alir (reaktor 1/reaktor 2)
G-4502/G-4602 Axial 43.5 kg/cm2 G 45 kg/cm2 G 300 kW 3050/6900 m3/jam
60
3. Dump Tank Reactor Equipment tag Tipe
C-4721 Vertikal dengan jaket
Tekanan operasi
0.5 kg/cm2 G
Temperatur desain
25 kg/cm2 G
Temperatur operasi (min/max)
40°C
Temperatur desain
120°C
Diameter dalam
2.9 m
Tinggi
8.1 m
4. Ethylene compressor Equipment tag
K-2504
Tipe
Reciprocating
Material
Carbon steel
Kapasitas
14.4 ton/jam
Tekanan suction
36 kg/cm2 G
Tekanan discharge
53 kg/cm2 G
Laju alir
15000 kg/jam
Motor
210 kW
5. Hydrogen compressor Equipment tag
K-1903
Tipe
Reciprocating
Material
Carbon steel
Kapasitas
25 kg/jam
Tekanan suction
30 kg/cm2 G
Tekanan discharge
53 kg/cm2 G
Laju alir Motor
25 kg/jam 15 kW
61
6. Blow down guard cyclone Equipment tag
Y-4722
Material
Carbon steel
Temperatur operasi
40°C
Temperatur desain
120°C
Tekanan desain
1.9 kg/cm2 G
Tekanan operasi
0.5 kg/cm2 G
7. Low pressure blow down tank Equipment tag
Y-4722
Material
Carbon steel
Diameter dalam
1.2 m
Panjang
2.3 m
Temperatur operasi
40°C
Temperatur desain
120°C
Tekanan desain
1.9 kg/cm2 G
Tekanan operasi
0.5 kg/cm2 G
8. Blow down tank cyclone Equipment tag
Y-4724
Material
Carbon steel
Tinggi
1.72 m
Temperatur operasi
40°C
Temperatur desain
120°C
Tekanan desain
Full water
Tekanan operasi
Atmosfer
9. Sampling flash gas bag filter Equipment tag
Y-4724
Material
Stainless steel Shell
Jacket
Temperatur operasi
60°C
95°C
Temperatur desain
120°C
120°C
Tekanan desain
1.9 kg/cm2 G
6 kg/cm2 G
Tekanan operasi
0.6 kg/cm2 G
3.7 kg/cm2 G
62
10. Sampling pot Equipment tag
Y-4533/Y-4534
Material
Stainless steel
Panjang
0.6 m
Diameter
0.265 m
Temperatur operasi
60°C
Temperatur desain
100°C
Tekanan desain
9.5 kg/cm2 G
Tekanan operasi
0.6 kg/cm2 G
11. Sampling flash gas guard filter Equipment tag
Y-4535/Y-4536/Y-4635//Y-4636
Material
Stainless steel
Temperatur operasi
60°C
Temperatur desain
60°C
Tekanan desain
9.5 kg/cm2 G
Tekanan operasi
0.6 kg/cm2 G
12. Coolant heater Equipment tag Duty
E-4522 (Reaktor 1)
E-4622 (Reaktor 2)
850000 kg/jam
2400000 kg/jam
6.4 m2
14.1 m2
Surface area Shell
Tube
Shell
Tube
158°C/155°C
33°C/34°C
158°C/155°C
33°C/36.2°C
177°C
170°C
177°C
170°C
Tekanan desain
6.9 kg/cm2 G
19 kg/cm2 G
6.9 kg/cm2 G
19 kg/cm2 G
Tekanan operasi
4.5 kg/cm2 G
11.5 kg/cm2 G
Temperatur operasi (in/out) Temperatur desain
4.5 kg/cm2 G 12.2 kg/cm2 G
13. Coolant pump Equipment tag
G-4521 (Reaktor 1)
G-4621 (Reaktor 2)
Sentrifugal
Sentrifugal
Tekanan suction
4.3 kg/cm2 G
4.3 kg/cm2 G
Tekanan discharge
12.2 kg/cm2 G
11.2 kg/cm2 G
180 kW
200 kW
504 m3/jam
756 m3/jam
Tipe
Motor Laju alir (reaktor 1/reaktor 2)
63
14. Hexane storage tank Equipment tag
C-1632
Material
Carbon steel
Panjang
2.2 m
Diameter
1.8 m
Temperatur operasi
Ambient
Temperatur desain
70°C
Tekanan desain
1.9 kg/cm2 G
Tekanan operasi
0.5 kg/cm2 G
15. Hexane dryer Equipment tag
C-1626/C-1627
Material
Carbon steel
Panjang
3m
Diameter
0.25 m
Temperatur operasi
Ambient
Temperatur desain
250°C
Tekanan desain
9.5 kg/cm2 G
Tekanan operasi
4.5 kg/cm2 G
16. Co-catalyst feed pot Equipment tag
C-1801
Material
Carbon steel
Panjang
1.15 m
Diameter
0.146 m
Temperatur operasi
40°C
Temperatur desain
70°C
Tekanan desain
9.5 kg/cm2 G
Tekanan operasi
0.5 kg/cm2 G
64
17. Fouling preventer storage tank Equipment tag
C-1812
Material
Carbon steel
Panjang
1m
Diameter
0.85 m
Temperatur operasi
40°C
Temperatur desain
70°C
Tekanan desain
1.9 kg/cm2 G
Tekanan operasi
0.5 kg/cm2 G
18. Nitrogen accumulator Equipment tag
C-4511 (Reaktor 1)
C-4611 (Reaktor 2)
Material
Carbon steel
Carbon steel
Panjang
0.7 m
0.7 m
Diameter
0.45 m
0.55 m
Temperatur operasi
40°C
40°C
Temperatur desain
70°C
70°C
Tekanan desain
9.5 kg/cm2 G
9.5 kg/cm2 G
Tekanan operasi
0.5 kg/cm2 G
0.5 kg/cm2 G
19. Killing agent pots Equipment tag
C-4512/C-4513 (Reaktor 1)
C-4612/ C-4613 (Reaktor 2)
Material
Carbon steel
Carbon steel
Panjang
0.245 m
0.31 m
Diameter dalam
0.146 m
0.146 m
Temperatur operasi
40°C
40°C
Temperatur desain
70°C
70°C
Tekanan desain
9.5 kg/cm2 G
9.5 kg/cm2 G
Tekanan operasi
0.5 kg/cm2 G
0.5 kg/cm2 G
65
20. Catalyst slurry tank Equipment tag
C-3921/ C-3922/ C-3923/ C-3924
Material
Carbon steel
Panjang
2.1 m
Diameter
1.5 m
Temperatur operasi
40°C
Temperatur desain
70°C
Tekanan desain
1.9 kg/cm2 G
Tekanan operasi
0.5 kg/cm2 G
III.2. Spesifikasi Alat Pendukung III.2.1 Unit Separating dan Drying 1. Flash tank Equipment tag
C-5501
Material
Carbon steel
Panjang
3.8 m
Diameter
6.9 m
Temperatur operasi
40-120°C
Temperatur desain
120°C
Tekanan desain
1.9 kg/cm2 G
Tekanan operasi
0.5 kg/cm2 G
2. Flash gas cyclone Equipment tag
Y-5510
Tipe
Vertikal
Temperatur operasi
50°C
Temperatur desain
100°C
Tekanan desain
1.9 kg/cm2 G
Tekanan operasi
0.4 kg/cm2 G
66
3. Flash gas bag filter Equipment tag Material Tipe
Y-5512 Carbon steel Filter berjaket tipe blow back
Temperatur operasi
50°C
Temperatur desain
100°C
Tekanan desain
1.9 kg/cm2 G
Tekanan operasi
0.4 kg/cm2 G
4. Flash gas guard filter Equipment tag Material Tipe
Y-5514/ Y-5515 Carbon steel Filter berjaket
Temperatur operasi
55°C
Temperatur desain
120°C
Tekanan desain
1.9 kg/cm2 G
Tekanan operasi
0.2 kg/cm2 G
5. Polymer dryer Equipment tag Material Tipe
Y-5503/Y-5504 Carbon steel Filter berjaket
Temperatur operasi
55°C
Temperatur desain
120°C
Tekanan desain
1.9 kg/cm2 G
Tekanan operasi
0.2 kg/cm2 G
6. Purge conveyor Equipment tag Material Tipe Laju alir
Y-5505 Carbon steel Paddle berjaket 350 kg/jam
Temperatur operasi
60°C
Temperatur desain
100°C
Tekanan desain
1.9 kg/cm2 G
Tekanan operasi
0.35 kg/cm2 G 67
7. Purge conveyor gas filter Equipment tag
Y-5508
Material
Carbon steel
Laju alir
350 kg/jam
Temperatur operasi
60°C
Temperatur desain
100°C
Tekanan desain
1.9 kg/cm2 G
Tekanan operasi
0.35 kg/cm2 G
8. Rotary valve polymer dryer Equipment tag
S-5506/ S-5507
Material
Carbon steel
Laju alir
13750 kg/jam
Temperatur desain Tekanan desain Bulk desntiy powder
100°C 1.9 kg/cm2 G 360 kg/m3
9. Rotary valve purge conveyor Equipment tag
S-5509
Material
Stainless steel
Laju alir
13750 kg/jam
Temperatur desain Tekanan desain Bulk desntiy powder
100°C 1.9 kg/cm2 G 360 kg/m3
10. Rotary valve flash gas cyclone Equipment tag
S-5511
Material
Carbon steel
Laju alir
800 kg/jam
Temperatur desain Tekanan desain Bulk desntiy powder
100°C 1.9 kg/cm2 G 315 kg/m3
68
11. Rotary valve gas bag filter Equipment tag
S-5513
Material
Carbon steel
Laju alir
340 kg/jam
Temperatur desain Tekanan desain Bulk desntiy powder
100°C 1.9 kg/cm2 G 315 kg/m3
12. Rotary valve purge gas filter Equipment tag
S-55
Material
Carbon steel
Laju alir
340 kg/jam
Temperatur desain Tekanan desain Bulk desntiy powder
100°C 1.9 kg/cm2 G 270 kg/m3
III.2.2. Unit Diluent Recovery 1. Recycle gas compressor Equipment tag Material Tipe
K-5601 Carbon steel Screw
Kapasitas
15000 kg/jam
Tekanan suction
0.2 kg/cm2 G
Tekanan discharge
16 kg/cm2 G
Motor
1250 kW 2. Diluent recycle gas accumulator
Equipment tag Material Tipe
K-5602 Carbon steel Screw
Kapasitas
15000 kg/jam
Tekanan suction
0.2 kg/cm2 G
Tekanan discharge
16 kg/cm2 G
Motor
1250 kW
69
3. Isobutane recovery column Equipment tag
C-5642
Material
Carbon steel
Tipe
Vertical Packed Column
Tekanan operasi
15.4 kg/cm2 G
Tekanan desain
20 kg/cm2 G
Temperatur operasi
4.4°C
Temperatur desain
-45°C
Diameter dalam
0.35 m
Panjang
5m
4. Diluent recovery column condensor Equipment tag
E-5643
Surface Area
186 m2 Shell
Tube
Refrigerant
Gas hasil diluent recovery
Tekanan operasi
0.4 kg/cm2 G
0.4 kg/cm2 G
Tekanan desain
21 kg/cm2 G
21 kg/cm2 G
Temperatur operasi in/out
-40°C/-40°C
4.4°C/-35°C
-48°C
-48°C
Fluida
Temperatur desain 5. Diluent recovery column Equipment tag Material Tipe
C-5624 Carbon steel Vertical Packed Column
Tekanan operasi
15.4 kg/cm2 G
Tekanan desain
20 kg/cm2 G
Temperatur operasi
185°C
Temperatur desain
210°C
Diameter dalam
1.2 m
Panjang
23.5 m
70
6. Hexane recovery pot Equipment tag
C-5653
Material Tipe
Carbon steel Vertical with Jacket and Packed Column
Tekanan operasi
1.5 kg/cm2 G
Tekanan desain
4 kg/cm2 G
Temperatur operasi
88°C
Temperatur desain
100 - 170°C
Diameter dalam
5.5 m
Panjang
1.1 m
7. Refrigeration unit Equipment tag
V-5646
Kapasitas
94000 kkal/jam pada -20°C
Fluida
Propilen 8. Recycle gas compressor intercooler
Equipment tag
E-5603
Material
Carbon steel
Tipe
Floating head
Duty
423000 kcal/jam 42 m2
Surface Area Shell
Tube
Tekanan operasi
4 kg/cm2 G
6.92 kg/cm2 G
Tekanan desain
12 kg/cm2 G
8 kg/cm2 G
62°C/72°C
128.5°C/75°C
85°C
170°C
Temperatur operasi in/out Temperatur desain
71
9. Recycle gas and overhead gas condensor Equipment tag
E-5603
Material
Carbon steel
Tipe
Fixed tube sheet 239 m2
Surface Area Shell
Tube
Tekanan operasi
15.4 kg/cm2 G
4.5 kg/cm2 G
Tekanan desain
20 kg/cm2 G
20 kg/cm2 G
Temperatur operasi in/out
103.3°C/45°C
33°C/43°C
135°C
60°C
Temperatur desain 10. Diluent recover column feed pump Equipment tag
G-5622/ G-5623
Material
Carbon steel
Tipe
Centrifugal
Laju alir
60.8 m3/jam
Tekanan suction
15.58 kg/cm2 G
Tekanan discharge
18.98 kg/cm2 G
Motor
15 kW 11. Diluent recovery column reboiler
Equipment tag
E-5625
Material
Carbon steel
Tipe
Fixed tube sheet 57.2 m2
Surface Area Shell
Tube
Tekanan operasi
34 kg/cm2 G
15.4 kg/cm2 G
Tekanan desain
48.9 kg/cm2 G
48.9 kg/cm2 G
Temperatur operasi in/out
242°C/242°C
175°C/186.4°C
263°C
263°C
Temperatur desain
72
12. Diluent recovery column bottom filter Equipment tag
G-5622/ G-5623
Material
Carbon steel
Material filter
Stainless steel
Laju alir
132 kg/jam
Tekanan operasi
15.4 kg/cm2 G
Tekanan desain
20 kg/cm2 G
Temperature operasi
180°C
Temperature desain
220°C
13. Diluent recovery column bottom cooler Equipment tag
E-5652
Material
Carbon steel
Tipe
Double pipe 1.35 m2
Surface Area Shell
Tube
Tekanan operasi
4.5 kg/cm2 G
15.4 kg/cm2 G
Tekanan desain
8.5 kg/cm2 G
20 kg/cm2 G
33°C/43°C
124.4 °C/45°C
60°C
220°C
Temperatur operasi in/out Temperatur desain
14. Hexene recovery pot bottom cooler Equipment tag
E-5654
Material
Carbon steel
Tipe
Double pipe 0.79 m2
Surface Area Shell
Tube
Tekanan operasi
4.5 kg/cm2 G
1.5 kg/cm2 G
Tekanan desain
8.5 kg/cm2 G
4 kg/cm2 G
Temperatur operasi in/out
33°C/36.5°C
99.3 °C/45°C
60°C
100°C
Temperatur desain
73
15. Diluent recovery column bottom storage tank Equipment tag Material Tipe
C-5656 Carbon steel Horizontal
Tekanan operasi
0.5 kg/cm2 G
Tekanan desain
4 kg/cm2 G
Temperature operasi
45°C
Temperature desain
120°C
Diameter
1.5 m
Panjang
2.4 m
Volume
5.1 m3
16. Diluent recovery bottom transfer pump Equipment tag
G-5622/ G-5623
Tipe
Diaphragm
Kapasitas
0.6 m3/jam
Tekanan suction
0.53 kg/cm2 G
Tekanan discharge
6.33 kg/cm2 G
Motor
1.5 kW 17. Diluent recovery tank
Equipment tag Material
C-5628 Carbon steel
Tipe
Horizontal
Tekanan operasi
6 kg/cm2 G
Tekanan desain
7 kg/cm2 G
Temperature operasi
45°C
Temperature desain
70°C
Diameter
3m
Panjang
9.1 m
74
18. Recovery diluent pump Equipment tag
G-5629/ G-5630
Tipe
Sundyne
Laju alir
m3/jam
Kapasitas
m3/jam
Tekanan suction
5.24 kg/cm2 G
Tekanan discharge
53.1 kg/cm2 G
Motor
110 kW 19. Recycle diluent filter
Equipment tag Material Tipe
Y-5631/Y-5632 Carbon steel Sundyne
Tekanan operasi
53 kg/cm2 G
Tekanan desain
9.8 kg/cm2 G
Temperature operasi
50°C
Temperature desain
70°C
20. Bleed gas heater Equipment tag Material
Y-5631/Y-5632 Carbon steel (pipa bagian luar) Stainless steel (pipa bagian dalam)
Tipe
Double pipe
Tekanan operasi
5 kg/cm2 G
Tekanan desain
9.8 kg/cm2 G
Temperature operasi in/out
-49°C /40°C
Temperature desain
-49°C
75
III.2.3.Unit Finishing 1. Powder transfer blower Equipment tag Tipe
K-6531/ K-6532 Roots
Material
Carbon steel
Fluida
Nitrogen 2576 m3/jam
Laju alir Tekanan suction
1.02 kg/cm2 G
Tekanan discharge
1.76 kg/cm2 G
Motor
90 W 2. Intermediate powder storage bin
Equipment tag Material
D-6501/ D-6502 Stainless steel
Tipe
Vertikal
Tekanan operasi
0.1 kg/cm2 G
Tekanan desain
0.3 kg/cm2 G
Temperature desain
90°C
Diameter
4.5 m
Panjang
18 m 3. Polymer powder feed bin
Equipment tag Material Tipe
D-6601/ D-6602 Stainless steel Vertikal
Tekanan operasi
0.1 kg/cm2 G
Tekanan desain
0.3 kg/cm2 G
Temperature operasi
70°C
Temperature desain
90°C
Diameter
2.2 m
Panjang
5.5 m
76
4. Polymer powder screw conveyor Equipment tag
S-6607/ S-6608
Material
Stainless steel
Tipe
Screw 0.1 kg/cm2 G
Tekanan desain Temperature desain Kapasitas
90°C 30000 kg/jam / 10000 kg/jam
5. Polymer powder measuring hopper Equipment tag Material
Y-6611 Stainless steel
Tipe
Vertikal
Tekanan operasi
200 ml aqua
Tekanan desain
0.1 kg/cm2 G
Temperature operasi
70°C
Temperature desain
90°C
Ukuran
700kg/batch 6. AdditIIIe powder blender
Equipment tag Material
S-6851 Stainless steel
Tipe
Ribbon
Tekanan operasi
Atm
Tekanan desain
0.1 kg/cm2 G
Temperature operasi
-
Temperature desain
60°C
Volume
2 m3 7. AdditIIIe powder receIIIer
Equipment tag Material Tipe Tekanan desain
C-6852 Stainless steel Vertikal, pressuring powder conveyor 5 kg/cm2 G
Temperature desain
40°C
Volume
2 m3
77
8. AdditIIIe powder feeder Equipment tag
S-6803/ S-6804
Material
Stainless steel
Tekanan desain
0.1 kg/cm2 G
Temperature desain
40°C
9. AdditIIIe powder measuring hopper Equipment tag
Y-6807
Material
Stainless steel
Tipe
Vertikal
Tekanan operasi
0.01 kg/cm2 G
Tekanan desain
0.1 kg/cm2 G
Temperature operasi
30°C
Temperature desain
40°C
Ukuran
10 kg/batch 10. Polymer powder and additIIIe blender
Equipment tag Material
S-6612 Stainless steel
Tipe
Ribbon agitator blender
Motor
170 kW 3 m3
Volume 11. Continous mixer feed bin Equipment tag Material Tipe Tekanan desain Temperature desain
D-6613 Stainless steel Vertikal 0.1 kg/cm2 G 90°C
Volume
8.45 m3
Diameter
1.8 m
Tinggi
4.2 m
78
12. Continous mixer feed hopper Equipment tag Material
D-7502 Stainless steel
Tipe
Vertikal
Tekanan desain
0.07 kg/cm2 G
Temperature desain
100°C
Volume
1.7 m3 13. Long continous mixer
Equipment tag Material
Y-7501 Carbon steel
Tipe
Long continous mixer 380G
Tekanan desain Temperature desain Kapasitas Motor
0.07 kg/cm2 G 100°C 15 ton/jam 4200 kW
14. Melt Pump Equipment tag Tipe
Y-7531 Gear
Material
Carbon steel
Tekanan suction
0.4 kg/cm2 G
Tekanan discharge
315 kg/cm2 G
Kapasitas Motor
15 ton/jam 450 kW
15. Screen Pack Equipment tag Operasi Ukuran filter
Y-7541 Hidrolik dengan medium pemanas 12-40 menit
79
16. Pelletizer Equipment tag
Y-7531
Tipe
UP550
Material
Carbon steel
Kapasitas
12 ton/jam
Motor
90 kW 17. Aglomerate remover
Equipment tag Material
Y-7641 Stainless steel
Tekanan operasi
Tekanan atmosfer
18. Pellet Dryer Equipment tag
S-7651
Tipe
Reciprocating
Material
Stainless steel
Kapasitas
15 ton/jam
Motor
11 kW 19. Vibrating screen classifier
Equipment tag
Y-7661
Material
Stainless steel
Kapasitas
16000 kg/jam
Tekanan desain
Tekanan atmosfer
20. Pellet scalping hopper Equipment tag
D-7671
Tipe
Vertikal
Material
Stainless steel
Volume
1.1 m3
Tekanan operasi
Atm
80
21. Pellet transfer blower Equipment tag Tipe
K-8511/ K-8512 Roots
Material
Carbon steel
Tekanan suction
0.4 kg/cm2 G
Tekanan discharge
0.9 kg/cm2 G
Kapasitas
2075 m3/jam
Motor
75 kW 22. Pellet blend tank
Equipment tag Tipe
D-8601/ D-8602 Vertikal
Material
Stainless steel
Panjang
13.75 m
Tekanan desain
0.1 kg/cm2 G
Temperature desain
80°C
Diameter
4m 23. Pellet blend and transfer blower
Equipment tag Tipe
K-8631/ K-8632 Roots
Material
Carbon steel
Tekanan suction
0.4 kg/cm2 G
Tekanan discharge
0.9 kg/cm2 G
Kapasitas
3680 m3/jam
Motor
150 kW 24. Pellet Clasifier
Equipment tag Material Tipe Temperature desain
Y-8701 Stainless steel Vertikal 70°C
81
25. Pellet bagging bin Equipment tag
D-8721
Tipe
Vertikal
Material
Stainless steel
Panjang
13.75 m 0.1 kg/cm2 G
Tekanan desain Temperature desain
80°C
Diameter
4m 26. Powder transfer blower retrun gas cooler
Equipment tag
E-6561/ E-6562 Shell
Tube
Material
Carbon steel
Stainless steel
Fluida
Treated water
Nitrogen
27. Intermediate powder storage bin rotary valve Equipment tag
S-6511/ S-6512
Material
Stainless steel
Laju alir
16000 kg/jam
Tekanan desain
0.1 kg/cm2 G
Temperature desain Diameter
70°C 9pada bagian suction) 7.5 m
28. Powder intake filter Equipment tag
Y-6525/ Y-6526
Material
Stainless steel
Laju alir
16000 kg/jam
Tekanan operasi
0.1 kg/cm2 G
Tekanan desain
0.3 kg/cm2 G
Temperature operasi
55°C
Temperature desain
90°C
82
29. Polymer powder bin rotary valve Equipment tag
S-6605/S-6606
Material
Stainless steel
Tekanan desain
0.3 kg/cm2 G
Temperature desain
90°C
30. Continous mixer feed system exhaust bag filter Equipment tag Material
Y-6615 Stainless steel
Tipe
Blow back
Tekanan operasi
0.1 kg/cm2 G
Tekanan desain
Atmosfer
Temperature operasi
90°C
Temperature desain
Ambience
31. Dust extraction system Equipment tag Material
Y-6857 Carbon steel
Tipe
Blow back with fan
Tekanan operasi
0.1 kg/cm2 G
Tekanan desain
Atmosfer
Temperature operasi
90°C
Temperature desain
Ambience
32. Odd additIIIe bin Equipment tag Material
Y-6857 Stainless steel
Tipe
Vertikal
Tekanan desain
1.9 kg/cm2 G
Diameter
1.5 m
Volume
2.5 m3 33. AdditIIIe powder bin vent filter
Equipment tag
Y-6805
Tipe
Vertikal
83
34. AdditIIIe powder bin Equipment tag
D-6801/ D-6802
Material
Carbon steel
Diameter
1.5 m
Tekanan operasi
0.01 kg/cm2 G
Tekanan desain
0.1 kg/cm2 G
Temperature operasi
30°C
35. Continous mixer feed rotary valve Equipment tag Bulk density
S-6614 360 kg/m3
Laju alir
16000 kg/jam
Tekanan desain
0.1 kg/cm2 G
Temperatur desain
90°C
36. Water injection pump Equipment tag Tipe
G-7741/ G-7742 Vertikal dengan scrapper
Material
Stainless steel
Tekanan suction
0.02 kg/cm2 G
Tekanan discharge
4 kg/cm2 G
Kapasitas
0.25 m3/jam
Motor
0.2 kW 37. Water tank
Equipment tag Material
D-7731 Stainless steel
Tipe
Vertikal
Tekanan operasi
Atmosfer
Tekanan desain
Full water
Temperature operasi
40°C
Temperature desain
70°C
Diameter
1.5 m
Tinggi
0.85 m
Volume
0.2 m3
84
38. Continous mixer exhaust pot Equipment tag
D-7801
Tipe
Vertikal
Material
Carbon steel 70⁰C
Temperatur desain Tekanan desain
Atmosfer
39. Continous mixer exhaust gas knockout drum Equipment tag
D-7821
Tipe
Vertikal
Material
Carbon steel
Tinggi
0.3 m
Temperatur desain
70⁰C
Tekanan desain
Atmosfer
40. Pellet circulating water tank Equipment tag
D-7601
Tipe
Vertikal
Material
Stainless steel
Temperatur desain Tekanan desain
90⁰C Atmosfer 11.5 m3
Volume 41. Pellet circulating water pump Equipment tag Tipe
G-7611 Sentrifugal
Material
Stainless steel
Tekanan suction
0.05 kg/cm2 G
Tekanan discharge
3.5 kg/cm2 G
Kapasitas Motor
225 m3/jam 37 kW
85
42. Pellet circulating water cooler Equipment tag
E-7631 Shell
Tube
Material
Carbon steel
Stainless steel
Fluida
Treated water
PCW
Tekanan operasi
4.5 kg/cm2 G
3.5 kg/cm2 G
Tekanan desain
8.5 kg/cm2 G
5 kg/cm2 G
33⁰C/43⁰C
68.3⁰C/55⁰C
60⁰C
30⁰C
Temperature operasi in/out Temperature desain 43. Pellet dryer exhaust fan Equipment tag Spesifikasi
S-7691 Sesuai vendor
44. Scalping hopper rotary Equipment tag
S-7681
Tipe
Double helical
Material
Stainless steel
Kapasitas
113 Nm3/min
Motor
5.5 kW 45. Pellet transfer suction filter
Equipment tag Material
Y-8501/ Y-8502 Stainless steel
Temperature desain Tekanan desain
40⁰C 0.1 kg/cm2 G
46. Pellet transfer line filter Equipment tag Material Temperature desain Tekanan desain
Y-8521/ Y-8522 Stainless steel 90⁰C 1.9 kg/cm2 G
86
47. Pellet blend tank rotary valve Equipment tag Material
Y-8501/ Y-8502 Stainless steel
Temperature desain
90⁰C
Tekanan desain
1.9 kg/cm2 G
Tipe
Double helical
Laju alir
40000 kg/jam 48. Pellet classifier fan suction filter
Equipment tag Material
Y-8761 Stainless steel
Temperature operasi
40⁰C
Temperature desain
60⁰C
Tekanan operasi
350mmAq
49. Pellet blend and transfer line filter Equipment tag Material
Y-8641/ Y-8642 Stainless steel
Temperature desain Tekanan desain
40⁰C pada suction 0.1 kg/cm2 G
50. Pellet classifier filter Equipment tag Material
Y-8671 Crabon steel
Spesifikasi
Tergantung vendor
51. Pellet classifier exhaust fan Equipment tag Material
Y-8761 Stainless steel
Tekanan suction
370mmAq
Tekanan discharge
Atmosfer
Motor
18.5 kW
87
52. Pellet bagging bin rotary valve Equipment tag
S-8711
Material
Stainless steel
Laju alir
40000 kg/jam
Tekanan desain
0.1kg/cm2 G
Tipe
Double helical
88
BAB IV UTILITAS Utilitas merupakan suatu bagian dari pabrik yang berfungsi untuk menyediakan bahan – bahan pendukung kelancaran system produksi pabrik dan untuk menyediakan sumber energy untuk menggerakkan peralatan yang ada dalam proses produksi pabrik. Sistem utilitas di PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk. berfungsi ssebagai sarana dan prasarana bagi semua kegiatan di seluruk unit pabrik pada utility section yang terdiri empat area, antara lain: IV.1. Area I: Suplai Air Area I merupakan unit penyediaan air di seluruh PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk. Air yang digunakan berasal dari 2 sumber, yaitu: a. Air Laut Air laut digunakan untuk: Indirect cooling pada proses perpindahan panas Direct cooling pada surface condenser Pendingin quench water pada Ethylene plant b. Air baku Air baku berasal dari PT. Krakatau Tirta Industri (PT. KTI), digunakan untuk air minum, air proses dan air umpan pada boiler. IV.1.1. Sea Water Intake System Sistem ini terdiri dari fasilitas untuk mensuplai air laut sebagai sarana untuk mencukupi kebutuhan Ethylene Plant (Olefin Plant /OP) dan Polyehtylene Plant (PP). Air laut sebagai pendingin tidak langsung digunakan pada alat penukar panas (Heat Exchanger), namun terlebih dahulu melewati proses sehingga dapat menyerupai syarat dari pendingin itu sendiri. Proses pengambilan air laut meliputi peralatan sebagai berikut: 1. Intake Head Structure Intake Head Structure memiliki kapasitas 70.000 m3/hr dan berfungsi untuk mengambil air laut. Alat ini dipasang di dalam laut yang berjarak 100 m dari garis pantai, dangen kedalaman 10 m di bawah permukaan laut. Hal ini dilakukan untuk meminimalisir efek sea water return dalam pengambilan air laut. Untuk mencegah korosi dari tembaga atau logam laun yang terdapat dalam air laut, maka air laut di injeksi dengan ferrosuplhate. Kandungan ferrosulphate
89
dalam air laut yang keluar pada system sea water return (SWR) harus berada pada rentang 0.2 – 0.5 ppm. Sedangkan konsisi sea water supply (SWS) berada pada tekanan 2.5 kg/cm2G dan temperature 30 °C. Kemudian, air laut ditampung sementara pada intake pit, yang merupakan tempa penampungan air laut sementara dengan kapasitas sebesar 109.000 m3/hr. 2. Intake Canal Intake canal berfungsi untuk mengalirkan air laut dari intake pit ke pump basin menggunakan prinsip graIVitasi. Intake canal ini memiliki kapasitas 109.000 m3/hr dengan ukuran lebar 8m, panjang 165m, dan kedalaman 8m. 3. Pump Basin Air laut yang ada di dalam intake canal kemudian dialirkan menuju ke pump basin. Di dalam pump basin terdapat screen system yang berfungsi untuk menyaring kotoran yang terbawa dari air laut seperti mikroorganisme dan bakteri yang memiliki potensi mengotori Intake head structure dan Heat Exchanger. Hal ini dapat menyebabkan kapasitas pengambilan air laut menurun dan proses perpindahan panas yang terjadi tidak maksimal. Oleh karena itu, untuk mencegah hal tersebut, air laut diklorinasi dengan cara menginjeksikan larutan sodium hypochlorite (NaOCl) yang dapat dapat membunuh mikroorganisme dan bakteri yang hidup di dalam air laut. Pump basin dibuat dari beton dan memiliki kapasitas sebesar 70.000 m3/hr dengan ukuran lebar 49m, panjang 50m, dan kedalaman 9 m. 4. Sea Water Pump Air laut yang telah disaring dalam pump basin kemudian dipompa dengan sea water pump menuju heat exchanger. Air laut akan mengalami proses pertukaran panas dengan cooling water. Setelah menyerap panas, air laut kemudian dialirkan kembali ke laut (sea water return) dengan temperature maksimum 37 °C. Jumlah pompa yang digunakan untuk masing – masing plant adalah sebagai berikut: 1. Ethylene Plant Pada ethylene plant terdapat 4 buah pompa, dimana 2 pompa digerakkan oleh turbin dengan high pressure steam (HPS), 1 buah pompa digerakkan oleh motor, dan 1 buah pompa dalam keadaan standby. 2. Linear Low Density Polyethylene dan High Density Polyethylene Plant
90
Pada unit ini, terdapat 2 buah pompa, dengan 1 buah pompa digerakkan oleh turbin dan 1 buah pompa motor dalam keadaan standby.
Gambar 4.1. Skema system Pengambilan Air laut (sumber: Dokumen PT. Chandra Asri, 2007) IV.1.2. Cooling Water System Air pendingin ini disirkulasi secara tertutup dan merupakan proses cooling water system yang utama untuk proses pabrik. Air pendingin ini terbuar dari polished water dimana setelah air ini digunakan dalam proses pabrik (suhu naik) dialirkan menuju indirect cooler plate heat exchanger, dengan pendingin berupa air laut, kemudian ditampung pada cooling water tank untuk dipompa dan digunakan kembalu sebagai cooling water process pada pabrik. Prosesnya adalah sebagai berikut: 1. Indirect Cooler Plate Heat Exchanger Setelah air pendingin digunakan dalam proses pabrik yang kemudian suhunya menjadi lebih tinggi, air pendingin dialirkan ke indirect cooler plate heat exchanger dimana pendingin yang digunakan adalah air laut.
91
Kondisi dari cooling water supply adalah temperatur sekitar 33 °C dan tekanan pada 4.5 kg/cm2G. Kondisi cooling water return adalah pada temperature 45 °C dengan tekanan 2.5 kg/cm2G. Kapasitas indirect cooler plate Heat exchanger pada Olefin Plant (OP) adalah 14.96 mkcal/hr (14 beroperasi dan 1 standby) sementara pada Polyethylene Plant (PP) adalah sebesar 13.16 mmkcal/hr (4 beroperasi dan 1 standby). 2. Cooling Water Tank Cooling water tank yang telah mengalami perpundahan pasnas dengan air laur dengan suhu 33°C akan ditampung sebelum didistribusukan ke semua proses pada cooling water tank. Pada olefin plant, kapasitas cooling water tank adalah 5.500 m3/hr sedangkan di Polyethylene Plant adalah 1.900 m3/hr. 3. Cooling water pump Cooling water pump berfungsi untuk mendistribusikan Cooling water yang telah ditampung pada cooling water tank ke semua unit proses di PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk. Kapasitas dari cooling water pump di OP adalah 11.200 m3/hr (3 beroperasi dan 1 standby), sedangkan di PP adalah 11.200 m3/hr (1 beroperasi dan 1 standby).
92
Gambar 4.2. Skema System Air Pendingin (Sumber: Dokumen PT. Chandra Asri Petrochemical, 2007)
IV.1.3. Fire Fighting System Sistem pemadam kebakaran ini berfungsi untuk menyediakan keperluan air pada unit pemadam kebakaran. Fire fighting System meliputi: 1. Fire Water Tank Kapasitas yang dimiliki fire water tank adalah 2.700 m3. Sumber air untuk pemadam kebakaran ada 2, yaitu: air segar dari PT. KTI dan air laut sebagai air cadangan jika air segar pada fire water tank tidak mencukupi. 2. Jockey Pump Jumlah dari jockey pump ada dua dan bergerak menggunakan tenaga listrik. Jockey pump digunakan untuk membantu fresh water fire pump memompa air ke sumber api. 3. Fresh water fire pump Fresh water fire pump berfungsi untuk memompa air segar dari PT. KTI menuju ke fire water tank. Terdapat 2 pompa dimana 1 pompa digerakkan oleh motor (500kW) dan lainnya digerakkan oleh mesin diesel (541 kW). Kapasitas masing - masing pompa adalah 1.100 m3/hr. 4. Sea water fire pump 93
Sea water fire pump berfungsi untuk memompa air laut apabila air segar yang ada di fire water tank sudah tidak mencukupi lagi. Pompa berjumlah 1 buah dengan kapasitas 1.100 m3/hr digerakkan oleh mesin diesel (547 kW). Pompa ini pada kondisi normal berada pada keadaan standby.
Gambar 4.3 Sistem Pemadam Kebakaran (sumber: Dokumen PT. Chandra Asri Petrochemical, 2007)
IV.2. Area II: Unit Pengolahan Air IV.2.1. Water Treatment System Water treatment System merupakan slah satu unit utilitas yang berfungsi untuk mengolah air baku menjadi air minum, air proses, dan air umpan boiler. Sistem pengolahan air baku adalah sebagai berikut: 1. Clarifier Air olahan disuplai ke PT. Krakatau Tirta Industri dan didistribusikan ke seluruh wilayah Cilegon sebagai air PAM, termasuk ke PT Chandra Asri Petrochemical Tbk. PAda awalnya, air baku dialirkan menuju ke clarifier untuk menghilangkan partikel padatan tersuspensi atau koloid yang terdapat dalam air olahan tersebut. Penghilangan partikel yang tidak diinginkan dilakukan dengan cara menambahkan coagulant, aluminium sulfat (Al2(SO4)3) 94
dan flocculant yang berupa polimer dengan pengadukan secara perlahan. Air yang oIVerflow dikirim ke sand filter, sedangkan sludge yang dihasilkan dikirim ke sludge basin. Kapasitas clarifier di PT Chandra Asrti adalah 128 m3/hr. 2. GraIVity Sand Filter Air yang oIVerflow dari clarifier dikirm ke sand filter untuk menghilangkan partikel padat yang tidak terendapkan oleh kooagulan dan flokulan. Terdiri dari beberapa lapisan. Alat ini memiliki kapasitas sebesar 64 m3/hr. 3. Sludge Dewatering Equipment/Decanter Sludge dari sludge basin masuk ke decanter untuk memisahkan sisa air yang masih tersisa di dalam sludge. Selanjutnya, air dapat diumpankan kembali ke dalam clarifier sebagai recoIVery water, sementara sludge nya dibuang, alat ini memiliki IVolume sebesar 260 m3. 4. Filtered Water Tank Air yang telah disaring di sand filter dialirkan menuju ke filtered water basin untuk ditampung, kemudian sebagian airnya dimasukkan ke dalam drinking water tank dengan IVolume sebesar 30m3 yang diproses untuk menjadi air minum, sementara sebagian lagi dipompakan ke dalam filtered water tank sbagai penampung air untuk menyuplai serIVice water dan terutama untuk demineralizer unit. Alat ini memiliki IVolume sebesar 2.520 m3. 5. Demineralizer Unit (2 buah) Demineralizer unit berfungsi untuk menghilangkan dissolIVed solid dan kandungan lain yang mengakibatkan korosi pada pipa, dilakukan dengan cara: Mula – mula air dilewatkan ke dalam ActiIVated Carbon Filter untuk menghilangkan residu klorin (Cl2). Air kemudian dialirkan ke dalam cation tower untuk mengabil mineral yang berupa kation. Air masuk ke decarbonator untuk menghilangkan sisa – sisa kation dan CO2. Terakhir, air melewati Anion Tower untuk meghilangkan mineral yang berbentuk anion. Sebagian kecil air diguankan untuk demineralizer water disuplai untuk Polyethylene Plant dengan suhu maksimum 40 °C, tekanan 4 kg/cm2G, dengan kandungan silica maksumum 0,2 mg/L sebagai SiO2, dan sebagian 95
laiinnya masuk ke dalam polisher unit bersamaan dengan steam condensate dari steam condensate tank, masing masing unit memiliki kapasitas 100 m3/hr. 6. Polisher Unit Demineralized water yang dihasilkan beserta steam condensate dari steam condensate tank yang dihasilkan oleh desalinaor unit, masuk ke dalam mixed bed polisher untuk menghilangkan dissolIVed solid yang lolos. Air yang keluar dari unit ini ditampung di dalam polished water tank. Unit ini memiliki kapasitas sebesar 5.220 m3. 7. Polished Water Tank Air yang keluar dari unit ini ditampung di polished water tank sebagai polished water yang akan digunakan sebagai umpan boiler. Alat ini memiliki IVolume sebesar 5.220 m3. IV.2.2. Desalination Unit Unit ini termasuk dalam unit Pengolahan Air, dimana air laut sebagai bahan baku diproses secara eIVaporasi/penguapan untuk memisahkan air laut dari garam yang terkandung di dalamnya. Desalination unit terdiri atas 3 bagian, yakni: 1. Vacuum Condenser Disini air laut dikondisikan pada tekanan di bawah tekanan atmosfer, dengan menggunakan medium pressure steam. 2. Heater Cell Air dari IVacuum condenser dipanaskan dengan low pressure steam sehingga air lautnya menguap sehingga akan terpisahkan dari garam – garamnya. 3. Condenser Pada alat ini uap air dikondensasikan menggunakan air laut pada suhu normal sebagai media pendinginnya. Hasilnya berupa steam condensate yang masih panas kemudian didinginkan oleh heat exchanger dengan menggunakan media pendingin berupa air laut, kemudian dipompakan ke steam condensate tank.
96
Tabel 4.1. Kondisi Air Masuk Dan Air Keluar System Pengolahan Air Kondisi Air Masuk
Kondisi Air Keluar
Raw Water T = 40 C P = 2 kg/cm2
Drinking Water
SS = 74 mg/L
T = Ambient
TDS = 577.1 mg/L
P = 1.5 kg/cm2
Zat Organik = 3.8 pH = 7.7 Steam Condensate
SerIVice Water
SS = 1 mg/L
T = Ambient
pH = 8-9
P = 3 kg/cm2 Demineralized Water T = 40 °C P = 4 kg/cm2 Polished Water T = Ambient P = 8 kg/cm2 pH = 6.5 – 8.5
97
Gambar 4.4 Sistem Pengolahan Air dan Desalinasi (Sumber: Dokumen PT. Chandra Asri Petrochemical, 2007)
IV.3. Area III IV.3.1. Instrument and Plant Air Supply System Sistem ini meliputi plant air dan instrument air yang digunakan di Olefin Plant (OP) yaitu Ethylene Plant, Utility Facilities dan di Polyehylene Plant yaitu pada Down Stream Plant dan Utility Facilities. 1. Plant Air Compressor Terdapat 5 buah Plant Air compressor, dimana 2 buah kompresor dioperasikan sedangkan sisanya berada pada keadaan standby. Alat ini memiliki kapastias masing – masing sebesar 5.800 Nm3/hr (P = 8 kg/cm2 dan Daya sebesar 725 kW) keduanya berfungsi untuk menghasilkan udara terkompresi yang digunakan oleh dua system yaitu Plant Air System dan Instrument Air System. Udara terkompresi pada plant air system ditampung pada plant air reserIVoir.
2. Instrument Air Dryer (2 buah)
98
Pada Instrument Air System, udara bertekanan atau udara terkompresi dikeringkan terlebih dahulu pada instrument air dryer. Kapasitas pengering yang digunakan adalah 2.400 Nm3/hr dan dew point sebesar -40 °C. 3. Instrument Air ReserIVoir Setelah dikeringkan, udara terkompresi ditampung dalam instrument air reserIVoir. Pada operasi normal, pabrik memerlukan 2.020 Nm3/hr udara terkompresi. IV.3.2. Fuel System Pyrolisis Fuel Oil (PFO) dan methane yang merupakan produk sampungan dari ethylene plant didistribusikan ke boiler utility sebagai bahan baku utama. Diesel Oil yang diimpor didistribusikan ke dalam boiler utility dan gas turbine generator (GTG) sebagai bahan bakar cadangan dan juga ke tangki bahan bakar dari diesel engine dan incinerator. 1. Methane Methane secara langsung didistribusikan ke boiler utility dari ethylene plant dengan laju alir maksumum sebesar 3.600 Nm3/hr/set. 2. Pyrolisis Fuel Oil PFO dialirkan dari PFO Product Tank di tank yard dan disimpan sementara di PFO Tank, kemudian dialirkan ke Boiler oleh Fuel Oil Feed Pump. Recirculating dilakukan di PFO line untuk mencegah terjadinya plugging. Fuel Oil Heater disediakan untuk mengontrol IViskoitas dari PFO. Kapasitas masing – masing alat adalah sebagai berikut: 3. Fuel Oil Tank = 560 m3 Fuel Oil Feed Pump = 22 m3/hr (untuk operasional 2 boiler) 4. Diesel Oil (DO) Diesel Oil dialirkan dari DO Tank Yard dan disimpan sementara di Start Up diesel Oil Tank. Kemudian, DO dialirkan menuju boiler dan tangki bahan bakar dari diesel engine dan incinerator oleh DO Feed Pump. DO juga dilalirkan ke GTG sebagai bahan bakar cadangan oleh GTG DO Pump. Filter disediakan unruk menghilangkan sludge dan H2O yang tersisa di dalam DO. 5. Kapastias masing – masing alat adalah sebagai berikut: Start Up Diesel Oil untuk Reboiler Utility = 110 m3 Diesel Oil Feed Pump = 29.2 m3/hr (untuk operasional 2 boiler) Purified Diesel Oil Tank untuk GTG = 110 m3 99
IV.3.3. Power Generation Facility Power Generation Facility berfungsi untuk menyuplai tenaga listrik yang diperlukan untuk pabrik, dimana kebutuhan energy seluruh kompleks pada saat normal disuplai oleh dua sumber, yaitu Gas Turbine Generator (GTG) tergabung bersama Cracking Heaters dan Steam Turbine Generator (STG) terletak di area utilitas. Untuk mencegah plant shut down secara oIVerall pada saat kedua sumber energy listrik dalam keadaan tidak normal, maka disediakan Emergency Power Generator (EPG). 1. GasTurbine Generator (GTG) GTG menggunakan methane sebagai bahan bakar utama sedangkan diesel oil digunakan sebagai bahan bakar cadangan yang disuplai dari Fuel Supply System. Turbin dihubungkan dengan Craking Heater di Ethylene Plant yang menghasilkan methane. Gas ini menggerakan baling – baling turbin. Prinsip kerjanya identic dengan STG, yaitu penggerakan turbin tanpa terjadinya gaya gerak listrik pada generator. Daya listrik yang mampu dihasilkan yaitu 33 MW, dimana pendistribusiannya bersamaan dengan daya listrik yang dihasilkan oleh STG. GTG dilengkapi dengan stabilizer untuk membuat tegangan yang dihasilkan lebih stabil. Untuk operasi awal (start- up) digunakan diesel oil sebagai bahan bakar.
2. Steam Turbine Generator (STG) Pada system ini, digunakan High Pressure Steam (HPS) dengan tekanan 44 kg/cm2G digunakan untuk menggerakkan baling – baling pada turbin. Gerakan berputarnya baling – baling ini menyebabkan terjadinya gaya gerak listrik (GGL) pada kumparan generator, sehingga STG ini mampu menghasilkan daya listrik maksimum 20 MW. Kemudian, listrik ini didistribusikan ke unit – unit yang memerlukannya bersamaan dengan daya listrik yang dihasilkan oleh GTG pada tegangan 20.000 IV. Pada system output STG ini dilengkapi stabilizer yang digunakan untuk menyetabilkan tegangan listrik yang dihasilkan. Hasil sampingan berupa kondensat yang kemudian dipompa menggunakan condensate pump menuju system pengolahan air (water treatment system) untuk diolah kembali menjadi polished water, sedangkan sisa uapnya dapat dimanfaatkan sebagai lost 100
pressure steam(LPS). Dua condensate pump digerakkan oleh motor, dimana satu beroperasi, dan lainnya berada pada keadaan standby. 3. Emergency Power Generator (EPG) EPG akan beroperasi dalam 10 detik ketika GTG dan STG mengalami kerusakan. EPG dapat menghasilkan daya listrik sebesar 800 kW pada Terminal Generator.
Gambar 4.5. Sistem Penyediaan Listrik (Sumber: Dokumen PT. Chandra Asri Petrochemical, 2007) IV.3.4. Steam Generation Facility Sistem penyediaan Uap digunakkan untuk menggerakkan turbin dan pemanas yang terdiri dari: 1. Utility Boiler Untuk menghasilkan high pressure steam digunakan 2 unit Boiler, masing – masing unit mempunyai kapasitas 120.000 kg/hr dengan kondisi operasi yaitu pada suhu 405 °C dan tekanan 44 kg/cm2G. PFO dari ethylene plant, methane dari ethylene plant, dan diesel oil merupakan 3 jenis bahan bakar yang dapat digunakan pada boiler. 2. Boiler Feed Water Supply System Boiler Feed water memiliki kondisi suhu 147 °C, tekanan 68 kg/cm2 dan pH 8.5 – 9.5. Berikut merupakan kriterua air yang dapat digunakan sebagai air umpan boiler. 101
Tabel 4.2. Kriteria Air Umpan Boiler Kondisi
Nilai Max. 88 kg/cm2G
Tekanan
Normal 58 kg/cm2G
Temperatur
147 °C
pH
9.5 – 10
Kadar
Si
Max. 0.2 ppm
PO4
15 – 20 ppm
O2
Max. 0.007 ppm
Fe
Max. 0.1 ppm
Padatan Terlarut
Max. 0.2 ppm
Alkalinitas
20 ppm
Sistem ini terdiri dari deaerator (270 ton/ hr x 1 set, tekanan 3.5 kg/cm2G dan suhu 147 °C), Boiler Feed Water Pump (147 ton/hr x (2+1 set), Head pada 58kg/cm2G), dan Chemical Injection Unit. Deaerator berfungsi untuk memisahkan oksigen dan bikarbonat, sengan bantuan low pressure steam serta ditambah chemical injection yang berisi oxygen scaIVenger, phosphate, ammonia). Oxygen scaIVenger diinjeksikan untuk menghilangkan residu oksiken bebas. Phosphate untuk mencegah scale, dan ammonia untuk mengatur pH air umpan Boiler. 3. Steam Distribution System Terdapat 3 tingkatan steam, yaitu: i. High Pressure Steam Memiliki tekanan sebesar 43 kg/cm2 dan suhu 400 °C. Penggunaanya adalah untuk menggerakan turbin pada ethylene plant dan polyethylene plant, utilitas (STG, cooling water pump turbine, sea water pump turbine, BFW pump turbine, plant air compressor turbine). ii. Medium Pressure Steam Memiliki tekanan sebesar 15.5 kg/cm2 dan suhu sebesar 295 °C yang dihasilkan oleh beberapa turbin dan steam let down. iii. Low Pressure Steam Memiliki tekanan sebesar 3.5 kg/cm2 dan suhu pada 195 °C yang dihasilkan dari hasil sampingan STG dan Boiler Feed Water Pump Turbine. 102
Gambar 4.6 Sistem Penyediaan Uap (Sumber: Dokumen PT. Chandra Asri Petrochemical, 2007) IV.4. Area IIV IV.4.1. Waste Water Treatment Fasilitas pengolahan limbah ini dirancang untuk mengolah semua limbah yang ada di seluruh kompleks pabrik dan setelah menjadi treated water untuk selanjutnya dialirkan ke laut. Karakteristik dari air olahan dapat dilihat pada table berikut. Tabel 4.3. Karakteristik Air Olahan Jenis Limbah
Laju Alir
Kondisi
NaOH (0.6%wt.)
Spent Caustic yang
telah 2200 kg/hr
dioksidasi
Komposisi
T = 40 °C
Na2CO3 (5%wt) Na2SO4 (9%wt) Na2S (44 ppm)
103
BOD (900 ppm) COD (1000 ppm) Air
limbah
yang
telah 1400 kg/hr
pH = 5 – 9
Minyak (200 ppm)
terkontaminasi BOD (300 ppm) COD (500 ppm) TDS (2500 ppm) Steam buangan
TSS ( 200 ppm) 700 kg/hr
pH = 8.5 – 9
Phenol (10 – 50 ppm) Minyak (10 – 100 ppm) Benzene (5 ppm) Toluene (5 ppm) EthylBenzene (1ppm)
Limbah Domestik
COD (100 – 150 ppm) BOD (30 ppm)
TLE Hydrojetting
BOD (100 – 150 ppm)
12 m3/hr
4500 kg/hr
water
pH = 7
COD (50 ppm)
T = ambient
TDS (300 ppm) TSS (500 ppm)
1. Oil Separation and Equilization Unit Limbah cair di PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk. terdiri dari dua fase, yaitu minyak dan air. Oleh karena itu, dalam pengolahannya, minyak dan air harus dipisahkan terlebih dahulu. Minyak dan air yang terkandung dalam air limbah ditampung dalam surge basin selama 5 menit. Kemudian air limbah ini akan dikirim ke unit pemisahan minyak, Minyak yang terpisah dialirkan ke Water Oil Pit sebagai penampungan semantara dan kemudian dikirim ke incinerator unit. Akumulasi air yang terpisah dari minyak dipompakan ke neutralization basin. Desain kapasitas sebesar 30 m3/hr dan IVolume surge basin adalah 700 m3. 2. Neutralization Unit Unit netralisasi berfungsi untuk mengatur kondisi pH pada aliran buangan yang bersifat basa dan asam. Pada unit netralisasi terdapat dua buah tangki. Spent caustic dengan pH tinggi masuk ke tangki I dan dinetralkan dengan H2SO4 104
(asam), sedangkan tangki limbah yang bersifat asam dinetralisasi pada tangki II dengan ditambahkan NaOH. Air yang telah dinetralisasikan dialirkan secara graIVitasi ke unit ekualisasi. Desain kapasitas alat ini adalah sebesar 9.8 m3/hr. 3. Equalization Basin Alat ini berfungsi untuk mengumpulkan dan mengekuilisasi air yang terkontaminasi, seperti CW blow down, DS blow down, domestic waste, aquaeous water, dan spent caustic yang telah dinetralkan di Neutralization Unit. Proses ekuilisasi aliran ini dilakukan dengan menggunakan sebuah alat system pendifusi udara. Selanjutnya, air ekuilisasi dipompa ke dalam coagulation tank. 4. Coagulation tank dan Flocculation Tank Limbah dari equalization basin masuk ke coagulation tank dimana akan terbentuk floc – floc akibat diinheksi coagulan berupa Al2(SO4)3 dan FeCl3. Kemudian, aliran tersebut masuk ke flocculation tank dan di dalamnya terbentuk gumpalan – gumpalan yang lebih besar karena adanya injeksi flocculant berupa polimer. 5. Air Flotation Unit Limbah yang berasal dari tangki flokulasi dikirim ke unit pengapungan. Unit pengapungan berfungsi untuk membersihkan gumpalan – gumpalan yang tidak terendapkan pada unit penggumpalan dan mengurangi kandungan minyak. Zat – zat tersuspensi yang mengapung pada permukaan air dipindahkan secara graIVitasi ke bak penampung lumpur (Sludge Pit). Desain kapasitas alat ini adalah sebesar 56 m3/hr. 6. Aeration Basin Air dari flotation tank masuk ke aeration basin, disini bakteri tumbuh dan berkembang biak sehingga akan memakan suspended solid dan bahan- bahan kimia yang terikut dalam treated water tersebut, dimana sebagai nutrisinya adalah urea dan trisodium fosfat (Na3PO4). Kapasitas dari unit ini adalah 750 m3/hr. 7. Settler Air yang berasal dari aeration basin akan masuk ke settler di mana terjadi pengendapan dan air yang oIVerflow masuk ke final check basin lalu akan dikeluarkan ke laut secara graIVitasi. Sedangkan sludge yang terendapkan akan dikirim ke aeration basin. IVolume final check basin adalah sebesar 550 m3. 8. Sludge Dewatering and Incinerator Unit 105
Air yang terkandung pada lumpur dari settler unit dihilangkan dengan menginjeksikan polimer yang berfungsi yntuk menggumpalkan sludge. Selanjutnya, sludge yang telah menjadi gumpan – gumpalan besar diumpankan ke Incinerator Unit. Unit pembakaran ini berfungsi untuk membakar lumpur menjadi abu. Alat yang digunakan, yaitu Multiple Hearth Furnace yang diatur untuk beroperasi secara kontinyu. Kapasitas sludge dewatering and incinerator unit masing – masing adalah 1.5 m3/hr dan 190 kg/hr. Tabel 4.4. Karakteristik Gas Keluaran dari Incinerator Parameter
Kandungan
Padatan terlarut
200 ppm
Minyak
15 ppm
Biochemical Oxygen Demand (BOD)
50 ppm
Chemical Oxygen Demand (COD)
100 ppm
pH
6-9
Tabel 4.5. Karakteristik Gas Hasil Pembakaram Sludge dari Limbah Cair Parameter
Kandungan
CO2
8 – 10%
H2O
35 – 38%
N2
49%
O2
5.7 – 5.85%
SO2
0.2%
Smoke
Rieglelman no.2 (maks. 5 menit/jam)
Padatan
0.4 gm/Nm3
H2SO4 – SO3
0.2 gm/Nm3
HCl
0.4 gm/Nm3
Cl2
0.2 gm/Nm3 106
H2S
5 gm/Nm3
NOx
1.7 gm/Nm3
CO
1 gm/Nm3
F
0.02 gm/Nm3
Pb
0.025 gm/Nm3
As
0.025 gm/Nm3
Ammonia
1 ppm
Sb
0.025 gm/Nm3
Cd
0.015 gm/Nm3
Hg
0.01 gm/Nm3
Zn
0.1 gm/Nm3
IV.4.2. Pengolahan Limbah Padat PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk. Mengolah limbah padat menjadi beberapa jenis, yaitu: 1. Limbah padat berupa sisa proses industri yang terdiri dari kerak karbon, lumpur, dan abu, serta limbah domestic khususnya dari perkantoran akan dibuang melalui system landfill atau dibakar. Limbah padat berupa lumpur dibakar menggunakan Multiple Hearth Furnace. 2. Limbah padat berbahaya dan beracun akan diolah di pusat pengolahan limbah industri B3. 3. Limbah padat yang berasal dari sisa boga atau catering berupa sisa makanan akan dikumpulkan oleh perusahaan dan diangkut keluar pabrik. 4. Limbah padat yang berasal dari gedung dan kantor akan didaur ulang. IV.4.3. Pengolahan Limbah Gas Limbah yang berada di bawah nilai ambang batas baku mutu kualitas udara (N2, O2, dan CO2) serta H2O langsung ditransfer ke udara secara kontinyu. Gas yang tidak berguna atau berlebih di dalam proses yang berasal dari cerobong boiler, Cerobong furnace, dan cerobong pembakaran akan dibuang langsung ke flare untuk dibakar. Sistem flare mempunyai kapasitas sebesar 1000 ton/hr. Flare di PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk. terdiri atas 2 jenis, taitu: 1. Flare bertekanan tinggi yang ditujukan untuk membakar gas keluar dari setiap pabrik di dalam kompleks, fasilitas, dan prasarana, serta yang lainnya dihasilkan dari low pressure storage.
107
2. Flare bertekanan rendah yang ditujukan untuk membakar gas low pressure storage. Kedua jenis flare tersebut adalah smokeless flare type.
108
BAB V LABORATORIUM
V.1. Program Kerja Laboratorium Laboratorium ini menangani dan memeriksa semua sampel yang berasal dari Plant Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) dan Plant High Density Polyethylene (HDPE). Adapun tes – tes yang dilakukan meliputi catalyst evaluation, routine test, dan non routine test dengan jenis materi berfase gas untuk LLDPE dan slurry untuk HDPE. Routine test merupakan bagian dari shift actiVties yang bertugas memeriksa keadaan sampel, meliputi Melt Index, Density dan Melting Point. Non routine test memeriksa keadaan sampel, meliputi mechanical properties, thermal properties, optic properties dan blocking resistance. Catalyst evaluation secara reguler bertujuan tetap menjaga keadaan agar output dan physical properties tinggi. Sifat polimer yang menjadi pengujian utama di laboratorium adalah: 1. Melt Index (Indeks Lelehan) Melt Index (MI) didefinisikan sebagai indikator derajat polimerisasi dan merupakan sifat struktur dasar dari pellet. Sedangkan Melt Index Test adalah suatu metode untuk mengukur kecepatan sejumlah material plastik yang meleleh melalui orrifice pada Melt Indexer, dalam waktu 10 menit. Panjangnya 162 mm dan garis tengahnya 2,095 ± 0,005 mm pada kondisi suhu 190 ± 0,20C dengan load standard 2,16 kg, 5 kg dan 21,6 kg. Tujuan pengukuran Melt Index (MI) adalah untuk memberikan gambaran berat molekul (MW) dari polimer. MI berbanding terbalik dengan berat molekul. Bahan plastik dengan berat molekul (MW) besar akan sulit mengalir melalui suatu orrifice, sehingga MI kecil. Sedangkan material plastik dengan berat molekul kecil akan mudah mengalir melalui orrifice sehingga MI besar. Bahan yang digunakan adalah resin polyethylene (serbuk), sedangkan alatnya adalah Melt Indexer dan Neraca Analitik. Prinsip kerja Melt Indexer adalah sejumlah sampel dengan berat tertentu dimasukkan ke dalam sebuah silinder yang telah dipanaskan dan dicapai suhu stabil. Kemudian dipasang piston dengan beban tertentu, kemudian sampel yang meleleh mengalir melalui orifice. Piston bergerak menekan sampel selama waktu tertentu dan
109
berat sampel yang keluar dari orifice secara otomatis akan menunjukkan nilai Melt Index di layar monitor. 2. Density Density merupakan berat jenis dari polimer yang diukur dengan menggunakan alat Density Gradient Column (DGC). Tujuan dari pengukuran density adalah untuk memberikan informasi dasar yang diperlukan untuk karakteristik dan kualifikasi suatu material. Perubahan kristalinitas dan perlakuan pemanasan dapat mempengaruhi nilai densitas. Pengukuran densitas dapat digunakan untuk mengetahui perubahan fisika dalam sampel sebagai indikasi keseragaman di antara sampel – sampel dan untuk identifikasi suatu material. Prinsip pengukuran density dengan menggunakan kolom jenjangan rapatan yaitu didasarkan pada pengamatan spesimen / potongan sampel yang melayang dalam campuran etanol dan air pada tabung berskala, sehingga pada kolom tabung terdapat rapatan rendah di bagian atas dan rapatan tinggi di bagian bawah. Posisi tersebut dibandingkan dengan bola – bola standar yang telah diketahui densitasnya (kurva standar). Nilai densitas sampel diperoleh melalui kurva standar. 3. Melting Point Melting
Point
dianalisa dengan menggunakan
Differential
Scanning
Calorimeter (DSC). Bahan yang digunakan adalah pellet polyethylene. Prinsip pengujian teknis DSC berdasarkan pada pengukuran besarnya energi yang diserap atau dilepas oleh suatu proses tertentu apabila suhu dinaikkan atau diturunkan. Dimana di dalam DSC terdapat 2 sensor yang suhunya selalu dipantau dan diatur sedemikian rupa sehingga suhu kedua sensor tersebut selalu sama setiap hari. Sensor satu digunakan untuk memantau suhu sampel sedangkan sensor yang lain digunakan untuk suhu pembanding. Untuk menjaga suhu kedua sensor selalu sama sejumlah energi didistribusikan dengan kecepatan yang terkontrol secara akurat. Apabila terjadi proses tertentu pada sampel akan timbul perbedaan distribusi energi yang diberikan pada sampel dan pembanding. Berdasarkan hal tersebut diperoleh grafik thermogram yang menghubungkan antara temperatur dan perbedaan distribusi energi. V.2. Alat – Alat Laboratorium Alat utama yang tersedia untuk analisa pada laboratorium polimer adalah sebagai berikut :
110
1. Density Gradien Column Suatu alat yang digunakan untuk menganalisa density suatu bahan polimer yang terdiri dari tabung kaca berskala yang diisi dengan campuran etanol – air dengan konsentrasi tertentu yang dibuat dengan cara tertentu sehingga dalam tabung akan terbentuk tingkat kerapatan massa yang berbeda dan tabung dikondisikan pada temperatur 230C dalam water batch. 2. Pengukur Melt Index Merupakan suatu orifice tertentu (ɸ 9,550 – 9,557 mm, L = 162 mm) dengan capilary die (ɸ 2,095 ± 0,005 mm) pada suhu 1900C dan ditekan oleh suatu piston dengan beban standard weight (2,16 kg, 5 kg, 21,6 kg).
V.3. Prosedur Analisa Prosedur analisa yang akan dibahas diantaranya analisa melt index, analisa density, dan analisa melting point. Adapun penjelasannya sebagai berikut: 1. Analisa Melt Index Bahan yang digunakan: - Resin polyethylene (serbuk) - Alat yang digunakan - Melt Indexer - Neraca Analitik Cara Kerja Persiapan alat (1) Instrumen harus selalu bersih selama keadaan stand by. Silinder, piston dan die harus dibersihkan setelah digunakan. Pembersihan akan lebih mudah dilakukan dalam keadaan panas. (2) Pastikan bagian biru plug gauge tepat dengan lubang die dengan steel wood dan batang korek api yang disediakan. (3) Pastikan piston dan die berada dalam silinder pada suhu yang ditentukan paling sedikit 15 menit sebelum tes dilakukan. Semua parameter diset sesuai dengan polyethylene yang dianalisa, yaitu: Jarak tempuh (travel length) : 25 mm Density : 0,759 g/cm3 Berat beban : 2,16 kg; 5 kg; 21,6 kg Suhu : 190 ± 0,20C 111
Proses analisa Sampel dimasukkan ke dalam silinder dengan corong dan ditekan dengan batang pengaduk. Piston dimasukkan dan beban diletakkan di atasnya, kemudian ditekan sedikit dengan tangan agar piston masuk ke dalam silinder. Waktu yang dibutuhkan piston untuk bergerak pada panjang tertentu di-set secara otomatis yaitu 10 menit. Mencatat nilai Melt Index yang muncul pada layar monitor. 2. Analisa Density Bahan yang digunakan - Resin polyethylene - Aluminium foil - Alat yang digunakan - Lempeng cetakan setebal 1 mm - Backing plate 2 buah - Mesin kempa yang terdiri dari ; - Press no 1 (Heating Press) - Press no 2 (Annealing Press) - Press no 3 (Cooling Press) - Sarung tangan - Stopwatch - Kolom jenjangan rapatan (Density Gradient Column) - Gelas piala - Saringan kawat - Silet - Pompa vacuum - Pinset Cara Kerja Persiapan sampel (1) Menyusun alat cetak sebagai berikut : sebagai alas adalah backing plate, aluminium foil kemudian diisikan sampel dalam cetakan dan ditutup dengan aluminium foil dan backing plate.
112
(2) Memasukkan rangkaian cetakan ke dalam mesin kempa no 1 (Heating Press) dengan suhu 1700C yang merupakan tahap pemanasan awal selama 5 menit. (3) Melakukan pengeluaran udara (degassing) selama 1 menit dan ditekan dengan tekanan 60 kgf/cm2 selama 4 menit. (4) Memasukkan ke mesin kempa no 2 (Annealing Press) dengan suhu 1000C dan tekanan 60 kgf/cm2 selama 4 menit. (5) Memasukkan ke mesin kempa no 3 (Cooling Press) dengan suhu kamar dan tekanan 60 kgf/cm2 selama 3 menit (6) Mengeluarkan sampel dari cetakan dan siap diuji. Proses analisa (1) Potong sampel menjadi 3 buah seluas 4 mm2 dengan bentuk yang khas sehingga mudah diidentifikasi dan permukaan potongan harus halus. (2) Masukkan sampel dalam tabung awagas dan tambahkan etil alkohol sampai sampel terendam. (3) Degassing sampel di dalam tabung awagas menggunakan pompa vacuum dengan menggoyangkan tabung sampai tidak ada gelembung. (4) Ambil sampel dengan pinset dan masukkan ke dalam jenjangan rapatan dengan temperatur 23 ± 0,10C. (5) Tunggu ketiga potongan sampel sampai mencapai keseimbangan dan tidak bergerak di dalam kolom. (6) Baca nilai ketinggian tepat pada tengah – tengah sampel yang merupakan nilai densitas. 3. Analisa Melting Point Bahan yang digunakan - Sampel pellet polyethylene - Alat yang digunakan - Differential Scanning Calorimeter (DSC) Cara Kerja Masukkan sampel ke dalam DSC. Tekan tombol perintah start. Pengujian bekerja otomatis dan data akan ditampilkan di layar. Setelah pengujian selesai maka tekan tombol stop. Mencatat data dalam lembar laporan. 113
BAB VI PENUTUP
VI.I. Kesimpulan 1.
PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk merupakan mata rantai yang melengkapi suatu rangkaian industri petrokimia yang ada di Indonesia, dengan memberikan masa depan yang cerah bagi kepentingan dunia plastik nasional. PT.Chandra Asri Petrochemical Tbk berlokasi di Jalan Raya Anyer Km.123, Ciwandan, Cilegon, Banten. PT. Chandra Asri Petrochemical,Tbk terdiri atas empat plant utama yaitu : Ethylene Plant, Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) Plant, High Density Polyethylene (HDPE) Plant, Polypropylene (PP) Plant.
2.
Proses polimerisasi pada Plant High Density Polyethylene (HDPE) terjadi pada fase Slurry yang tergolong dalam Polimerisasi Adisi yang menggunakan katalis Ziegler Natta, serta merupakan reaksi eksotermis dengan menggunakan Jacketed Vertical Loop Reactor.
3.
Utilitas PT. Chandra Asri Petrochemical, Tbk terdiri atas lima area meliputi Penyediaan Air, Penyediaan Udara Tekan, Penyediaan Steam, Energi Listrik, dan Penyediaan Bahan Bakar. Adapun limbah yang dihasilkan berupa limbah cair, pengolahannya dilakukan dengan baik dan keluar laut dalam keadaan tidak mencemari lingkungan sekitar, sedangkan lumpur yang terbentuk dibakar dengan menggunakan incinerator dan diproses sampai menjadi abu. Sisa dari jasa boga dikumpulkan untuk diangkut keluar pabrik. Untuk limbah gas dibuang ke flare.
4.
Laboratorium digunakan untuk memeriksa sifat polimer produk, antara lain melt index dengan menggunakan alat Melt Indexer dan density menggunakan alat Density meter. Analisa terhadap bahan baku meliputi analisa terhadap kemurnian Ethylene. Analisa terhadap bahan setengah jadi meliputi analisa terhadap Melt Index dan Density pada resin PE. Analisa bahan jadi meliputi analisa terhadap Melt Point. Analisa untuk bahan baku, bahan setengah jadi dan produk dilakukan secara fisis dan kimia.
VI.2. Saran Melihat kondisi kerja pada Plant High Density Polyethylene (HDPE) yang mempunyai resiko tinggi dan menunjang NLTA (Not Lost Time Accident), hendaknya perlu diperhatikan hal – hal sebagai berikut guna memperlancar aktifitas produksi, yaitu: 114
1. Analisa Melt Index dan Density produk di laboratorium dilakukan dengan intensitas lebih tinggi (jangka waktu sekitar2 jam sekali) untuk mengurangi resiko terjadinya off-spec produk. 2. Pihak PT. Chandra Asri Petrochemical,Tbk dapat menyediakan transportasi bus bersama karyawan mahasiswa yang kerja praktek, karena mahasiswa kerja praktek tidak hanya dari daerah Cilegon saja yang tidak memiliki kendaraan. 3. Perlu ditingkatkan hubungan kerjasama antara perguruan tinggi dan dunia industry dibidang teknologi untuk menghasilkan teknologi yang tepat guna dan rekayasa industri yang menguntungkan.
115
DAFTAR PUSTAKA
PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk, 2017, Dokumen HRD PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk, Cilegon, HRD Chandra Asri Petrochemical PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk, 1995, Showa Denko HDPE Process, Tokyo, Toyo Engineering Corporation PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk, 1995, UNIPOL LLDPE Process, Tokyo, Toyo Engineering Corporation
116
TUGAS KHUSUS KERJA PRAKTIK
PERHITUNGAN NERACA MASSA, NERACA ENERGI DAN SIMULASI PENGARUH LAJU ALIR H2 TERHADAP MOLECULAR WEIGHT POLYETHYLENE MENGGUNAKAN SOFTWARE ASPENPLUS V.8.8 PADA JACKETED VERTICAL LOOP REACTOR HDPE (HIGH DENSITY POLYETHYLENE) PLANT PT. CHANDRA ASRI PETROCHEMICAL, TBK
Disusun Oleh: Dionisius Andhika Putra
NIM. 21030115130114
Elsa
NIM. 21030115140133
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2018
i
HALAMAN PENGESAHAN
Nama / NIM
: Dionisius Andhika Putra / 21030115130114 Elsa / 21030115140133
Judul
: Perhitungan Neraca Massa,Neraca Energi dan Simulasi Pengaruh Laju Alir H2 Terhadap Molecular Weight Polyethylene Menggunakan Software AspenPlus V.8.8 Pada Jacketed Vertical Loop Reactor HDPE (High Density Polyethylene) Plant PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk.
Semarang, 26 November 2018 Dosen Pembimbing
Prof. Dr. Widayat, S.T.,M.T. NIP. 19720609 199803 1 001
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penyusun panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas karunia-Nya penyusun dapat menyelesaikan Praktik Kerja sekaligus membuat Tugas Khusus mengenai “Perhitungan Neraca Massa,Neraca Energi dan Simulasi Pengaruh Laju Alir H2 Terhadap Molecular Weight Polyethylene Menggunakan Software AspenPlus V.8.8 Pada Jacketed Vertical Loop Reactor HDPE (High Density Polyethylene) Plant PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk.” sebagai salah satu syarat mencapai gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. Penyusun menyadari bahwa tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, sulit untuk dapat menyelesaikan laporan ini. Oleh karena itu,penyusun berterima kasih kepada: 1. Prof.Dr.Widayat, S.T.,M.T. selaku dosen pembimbing praktik kerja ini yang selalu memberikan nasihat dan saran-saran yang bermanfaat bagi kelancaran praktik kerja. 2. Bapak Rivaldi Farhan selaku pembimbing lapangan yang telah membantu memberikan pengarahan dan saran selama Praktik Kerja Lapangan berlangsung. 3. Seluruh HDPE Plant Engineer yang turut membantu penyusun dalam mengambil data dan mengerjakan tugas ini. 4. Rekan praktik kerja di HDPE Plant lainnya yang berasal dari Universitas Indonesia (Clarissa Merry dan Khairina Ashauma) dan Institut Teknologi Sepuluh November (Hendiyansah dan Indita Rizky). Penyusun menyadari bahwa tugas ini masih memiliki banyak kekurangan dalam berbagai segi sudut pandang. Oleh karena itu,penyusun mengharapkan banyak kritik dan saran yang dapat memperbaiki dan membangun tugas ini di masa yang akan datang. Penyusun berharap tugas ini dapat bermanfaat untuk pembaca dan masyarakat luas yang sedang mempelajari proses produksi pada umumnya.
Cilegon, Juli 2018
Penyusun
iii
DAFTAR ISI
COVER HALAMAN ............................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. ii KATA PENGANTAR ........................................................................................... iii DAFTAR ISI .......................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. vi DAFTAR TABEL ................................................................................................. vii INTISARI............................................................................................................. viii BAB I. PENDAHULUAN .......................................................................................1 I.1. Latar Belakang .......................................................................................1 I.2. Perumusan Masalah ...............................................................................2 I.3. Tujuan ....................................................................................................2 I.4. Manfaat ..................................................................................................3 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA.............................................................................4 II.1. Reaktor .................................................................................................4 II.2. Jenis – Jenis Reaktor ............................................................................4 II.2.1. Batch Reactor .............................................................................4 II.2.2. Continous Reactor ......................................................................6 II.3. Reaktor Polimerisasi PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk ................8 II.4. AspenPlus .............................................................................................9 BAB III. METODE DAN PERHITUNGAN .........................................................11 III.1. Pengumpulan Data ............................................................................11 III.2. Pengolahan Data................................................................................11 III.2.1. Neraca Massa ..........................................................................11 III.2.2. Neraca Energi ..........................................................................13 III.2.3. Simulasi Pengaruh Laju Alir H2 Terhadap Molecular Weight Polyethylene ..............................................................................16 III.2.3.1. Problem Definition .....................................................16 III.2.3.2. Kondisi Proses ............................................................17 III.2.3.3. Membuat Flowsheet AspenPlus Dalam Simulasi HDPE Plant ................................................................18
iv
III.2.3.4. Manipulasi Laju Alir H2 Masuk Reaktor 2 .................23 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ..............................................................24 IV.1. Neraca Massa ....................................................................................24 IV.1.1. Hasil Perhitungan ....................................................................24 IV.1.2. Pembahasan .............................................................................26 IV.2. Neraca Energi....................................................................................28 IV.2.1. Hasil Perhitungan ....................................................................28 IV.2.2. Pembahasan .............................................................................29 IV.3. Distribusi Molecular Weight dan Pengaruh Laju Alir H2 .................30 IV.3.1. Distribusi Molecular Weight ...................................................30 IV.3.2. Pengaruh Laju Alir H2 Terhadap Distribusi Molecular Weight ....................................................................31 BAB V. PENUTUP ................................................................................................33 V.1. Kesimpulan ........................................................................................33 V.2. Saran ...................................................................................................33 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................34 LAMPIRAN Lampiran A. Neraca Massa ..................................................................... A-1 Lampiran B. Neraca Energi ......................................................................B-1
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Reaktor Batch ......................................................................................5 Gambar 2.2. Continous Stirred Tank Reactor ..........................................................7 Gambar 2.3. Tubular Reactor ..................................................................................7 Gambar 3.1. Permodelan Reaktor HDPE Plant Awal ...........................................12 Gambar 3.2. Permodelan Reaktor HDPE Plant Awal ...........................................14 Gambar 3.3. HDPE Solution Process dengan 2 Reaktor yang Disusun Secara Seri .........................................................................................16 Gambar 3.4. Daftar Komponen yang Dimasukkan Dalam Simulasi .....................18 Gambar 3.5. Pemilihan Karakter dari Polimer .......................................................19 Gambar 3.6. Pemilihan Proses Ziegler-Natta dalam Simulasi ...............................19 Gambar 3.7. Pemilihan Jumlah Sisi Aktif Katalis dan Input Konsesntrasi Sisi Aktif Katalis ......................................................................................20 Gambar 3.8. Aktivasi Perhitungan Otomatis AspenPlus .......................................20 Gambar 3.9. Susunan “Pallete” pada Simulasi HDPE Plant .................................21 Gambar 3.10.Komposisi dan Kondisi Operasi Feed 1 ...........................................21 Gambar 3.11.Komposisi dan Kondisi Operasi Feed 2 ...........................................21 Gambar 3.12.Kondisi Operasi Pada Reaktor CSTR 1 ...........................................22 Gambar 3.13.Kondisi Operasi Pada Reaktor CSTR 2 ...........................................22 Gambar 3.14.Pemilihan Ziegler-Natta Sebagai Reaction Set ................................23 Gambar 3.15.Fitur “Sensitivity” dan Input Data Manipulated Variabel ...............23 Gambar 4.1. Permodelan Reaktor HDPE Akhir ....................................................26 Gambar 4.2. Distribusi Molecular Weight Pada Reaktor 1 ....................................30 Gambar 4.3. Distribusi Molecular Weight Pada Reaktor 2 ....................................30 Gambar 4.4. Reaksi Terminasi yang Disebabkan Oleh H2 ....................................31 Gambar 4.5. Pengaruh Laju Alir H2 Terhadap Distribusi Molecular Weight .......32
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Data Suhu Komponen Pada Reaktor 1 ..................................................14 Tabel 3.2. Data Heat Capacity Komponen ............................................................15 Table 3.3. Data Berat Molekul Komponen ............................................................15 Tabel 3.4. Data Air Pada Cooling Water ...............................................................15 Tabel 3.5.Kondisi Proses dalam Simulasi HDPE Plant Menggunakan 2 Reaktor CSTR ........................................................................................17 Tabel 4.1. Neraca Massa Masuk dan Keluar Reaktor 1 .........................................24 Tabel 4.2. Neraca Massa Masuk dan Keluar Reaktor 2 .........................................25 Tabel 4.3. Neraca Energi Masuk dan Keluar Reaktor 1 ........................................28 Tabel 4.4. Neraca Energi Masuk dan Keluar Reaktor 2 ........................................28
vii
INTISARI
Reaktor adalah suatu alat proses tempat di mana terjadinya suatu reaksi berlangsung, baik itu reaksi kimia atau nuklir dan bukan secara fisika. Dengan terjadinya reaksi inilah suatu bahan berubah ke bentuk bahan lainnya. Banyak jenis – jenis reaktor yang dapat dijumpai di industri,salah satunya adalah continous stirred tank reactor yang digunakan di HDPE plant PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk. Adapun dalam reaktor dikenal neraca massa dan juga neraca energi. Neraca massa dan neraca energi menjadi penting untuk diketahui dan dihitung dikarenakan jika terjadi keabnormalan proses maka neraca massa dan neraca energi dapat menjadi acuan sebagai indikator. Dalam tugas khusus ini dihitung neraca massa dan juga neraca energi di dalam reaktor guna mengetahui kinerja reaktor di HDPE plant PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk, serta melakukan simulasi pengaruh laju alir H2 terhadap molecular weight produk. Berdasarkan perhitungan neraca massa,didapatkan konversi reaktor 1 sebesar 39,198% dan reaktor 2 sebesar 46,817%. Konversi dari kedua reaktor ini berada dibawah konversi yang seharusnya. Hal ini diindikasikan disebabkan oleh jumlah H2 yang bereaksi,kualitas bahan baku,terjadinya fouling pada reaktor dan penurunan kualitas dari katalis. Berdasarkan perhitungan neraca energi,didapatkan nilai dari energi yang dilepas akibat reaksi polimerisasi pada reaktor 1 sebesar -26.938.212,41 kj/jam dan -25.423.142,89 kj/hr pada reaktor 2. Untuk mencegah kenaikan suhu yang terlalu extreme maka digunakan cooling water sebagai pendingin dengan laju alir sebesar 27.268.009,31 kj/hr pada reaktor 1 dan 25.755.892,8 kj/hr pada reaktor 2. Berlebihnya energi yang diberikan untuk mendinginkan reaktor disebabkan karena adanya perhitungan mengenai ketidak-idealan proses. Berdasarkan hasil simulasi,reaktor 1 menghasilkan produk dengan distribusi molecular weight yang lebih tinggi dibandingkan dengan reaktor 2. Hal ini disebabkan karena pengaruh dari laju alir H2. Semakin besar laju alir H2 maka distribusi molecular weight akan mengecil dan sebaliknya
viii
BAB I PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang Neraca massa di dunia industri diperlukan untuk mengetahui banyaknya produk yang dihasilkan dari bahan baku,atau sebaliknya untuk mengetahui jumlah bahan baku utama dan bahan baku penunjang yang diperlukan untuk membuat suatu produk yang diinginkan (Anderson, 2012). Neraca energi sendiri adalah banyaknya energi yang dihasilkan dari suatu proses untuk mengubah bahan baku menjadi produk (Palatmucu, 2015). Neraca massa dan neraca energi digunakan sebagai acuan untuk membuat perancangan proses dan mengevaluasi kerja suatu alat. Penyesuaian kebutuhan pasar pun dilakukan oleh PT. Chandra Asri Petrochemical dalam memproduksi polyethylene dengan terus melakukan optimasi,baik dari segi kualitas maupun kuantitas. Langkah tersebut tentu dapat mempengaruhi proses yang terjadi di setiap unit produksi,termasuk di unit polimerisasi yang mana alat utama dalam unit ini adalah reaktor. Hal - hal yang harus diperhatikan dalam optimasi proses produksi tersebut adalah senyawa kimia yang berperan dan energi yang dibutuhkan maupun dilepaskan dalam proses polimerisasi itu sendiri. Jumlah total bahan baku yang diumpankan ke dalam reaktor harus memiliki massa yang sama dengan produk keluar reaktor. Inilah yang dinamakan dengan neraca massa yang seimbang,dimana tidak ada massa yang hilang selama proses polimerisasi berlangsung. Apabila terjadi ketidakseimbangan antara massa total yang masuk dan massa total yang keluar reaktor,maka dapat diindikasikan terjadi keabnormalan proses dalam reaktor tersebut. Salah satu komponen yang sering menyebabkan keabnormalan proses tersebut adalah hidrogen (H2). H2 dalam proses polimerisasi berperan sebagai terminator,dimana jika laju alir yang diberikan terlalu besar maka produk akan terlalu rapuh sedangkan jika terlalu kecil maka produk akan terlalu keras sehingga sulit diproses. Keabnormalan proses tersebut tidak hanya disebabkan oleh neraca massa yang tidak seimbang melainkan juga energi yang tidak efisien. Hal ini akan
1
berakibat pada berkurangnya efisiensi proses bahkan kerugian dari segi ekonomi. Oleh karena itu,diperlukan adanya evaluasi pada reaktor untuk mengetahui apakah kinerja alat tersebut masih sesuai standart operasi yang telah ditentukan dan apakah diperlukan suatu improvement untuk reaktor tersebut. Hal inilah yang melatarbelakangi tugas khusus ini untuk mengevaluasi neraca massa dan neraca energi pada reaktor,disamping itu dilakukan simulasi terkait laju alir H2 sebagai salah satu pengontrol kualitas produk untuk mengetahui pengaruhnya terhadap polyethylene yang dihasilkan. Simulasi ini dilakukan dengan menggunakan software AspenPlus V.8.8.
I.2. Perumusan Masalah Keabnormalan proses yang disebabkan oleh neraca massa dan neraca massa yang tidak seimbang dapat berakibat pada berkurangnya efisiensi proses bahkan kerugian dari segi ekonomi. Oleh karena itu,diperlukan adanya evaluasi untuk mengetahui apakah kinerja alat masih sesuai standart operasi yang telah ditentukan dan apakah diperlukan suatu improvement untuk alat tersebut tersebut. Mengingat bahwa alat yang memegang peranan penting dalam produksi HDPE di PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk adalah reaktor, maka evaluasi neraca massa dan neraca energi pada reaktor di HDPE Plant PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk menjadi penting untuk dilakukan. Disamping itu, untuk mengetahui kualitas produk maka dilakukan simulasi terkait laju alir H2 sebagai salah satu pengontrol kualitas produk untuk mengetahui pengaruhnya terhadap polyethylene yang dihasilkan. Simulasi ini dilakukan dengan menggunakan software AspenPlus V.8.8.
I.3. Tujuan Menghitung serta mengevaluasi neraca massa, neraca energi dan melakukan simulasi pengaruh laju alir H2 menggunakan software AspenPlus V.8.8 pada Jacketed Vertical Loop Reactor di HDPE (High Density Polyethylene) plant PT. Chandra Asri Petrochemical.
2
I.4. Manfaat Manfaat dari tugas khusus ini adalah dapat menghitung neraca massa,neraca energi dan melakukan simulasi pengaruh laju alir H2 menggunakan software AspenPlus V.8.8 pada Jacketed Vertical Loop Reactor di HDPE (High Density Polyethylene) plant PT. Chandra Asri Petrochemical sehingga nantinya kedepan dapat berguna sebagai pembelajaran sebelum menghadapi tugas akhir di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro.
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.1. Reaktor Reaktor kimia adalah sebuah alat dalam industri kimia dimana terjadi reaksi dari bahan mentah (raw material) menjadi produk yang lebih berharga. Berdasarkan bentuknya,reaktor dapat dikelompokkan sebagai berikut: Reaktor tangki Reaktor pipa Reaktor tangki dan pipa Berdasarkan prosesnya,reaktor dapat dikelompokkan sebagai berikut: Reaktor batch Reaktor alir (Kontinyu) Reaktor semi batch Berdasarkan kondisi operasinya,reaktor dapat dikelompokkan sebagai berikut: Reaktor isothermal Reaktor adiabatik Reaktor non isothermal Reaktor non adiabatik II.2. Jenis – Jenis Reaktor II.2.1. Batch Reactor Reaktor batch tidak memiliki input maupun output ketika terjadinya reaksi. Sehingga FA0 = F0 = 0 (Andrew Rosen, 2014). Persamaan neraca massa dari reaktor batch yaitu: [
𝐾𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝐾𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝐾𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 ]-[ ] + [ 𝑃𝑒𝑟𝑢𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 ]= 𝐴𝑙𝑖𝑟𝑎𝑛 𝐴𝑙𝑖𝑟𝑎𝑛 𝐴 𝑀𝑎𝑠𝑢𝑘 𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 𝐴 𝐾𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟 𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 𝐴 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚 𝐴𝑘𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑠𝑖 [ ] 𝐴 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚
FA0 − FA − (−ra. V) =
dNA dt
dNA = 0 − 0 + (−rA V) dt
4
dNA d[NA0 (1 − XA )] = dt dt dNA dX = NA0 dt dt dNA = −rA V dt Neraca energi reaktor batch: Nt Cp
dT = UA(Ts − T) + (−∆HRX )( −rA )V dt (Levenspiel, 1999)
Gambar 2.1 Reaktor Batch Reaktor jenis ini merupakan reaktor yang sering kali digunakan untuk memperoleh data-data kinetika reaksi yang nantinya dapat discale up pada skala industri. Reaktor batch sering digunakan pada industri obat-obatan karena dapat dengan mudah dioperasikan untuk memproduksi obat yang berbeda-beda setiap harinya. Produk kimia lain yang juga diproduksi menggunakan reaktor ini yaitu polimer, dan produk yang memiliki banyak reaksi samping (Fogler, 2006). Reaktor batch biasa digunakan pada kondisi operasi isotermal dan volume konstan karena reaktor batch dapat mudah membantu menginterpretasikan hasil reaksi. Reaktor ini relatif adaptable pada ukuran atau skala kapasitas laboratorium, serta hanya perlu sedikit
5
membutuhkan
penyesuaian
peralatan-peralatan
tambahannya
(Levenspiel, 1999). Namun reaktor batch memiliki keuntungan maupun kerugian. Berikut adalah keuntungan reaktor batch: Keuntungan reaktor batch: o Lebih murah dibanding reaktor alir. o Lebih mudah pengoperasiannya. o Lebih mudah dikontrol. Namun reaktor batch juga memiliki beberapa kerugian, yaitu: Kerugian reaktor batch. o Tidak begitu baik untuk reaksi fase gas (mudah terjadi kebocoran pada lubang pengaduk). o Waktu yang dibutuhkan lama, tidak produktif (untuk pengisian, pemanasan zat pereaksi, pendinginan zat hasil, pembersihan reaktor, waktu reaksi). o Biaya
penanganan dan tenaga kerja
tinggi dan
seringkali
memerlukan waktu yang panjang pada saat shut down. o Kontrol kualitas dari produk rendah. II.2.2. Continous Reactor Reaktor kontinyu terdiri dari 2 reaktor, yaitu reaktor alir berpengaduk (continuous stirred tank reactor) dan reaktor pipa (tubular reactor). Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (Continous Stirred Tank Reactor) Merupakan tipe reaktor yang paling umum digunakan dalam industri. Reaktor ini biasanya bekerja pada kondisi steady state. Produk yang dihasilkan biasanya tidak ada variasi pada konsentrasi, temperatur, atau kecepatan reaksi (Rosen, 2014). Kondisi temperatur dan konsentrasi sama pada setiap titik pada reaktor sehingga hasil keluaran memiliki kondisi yang sama. Gambar 2.1 merupakan gambar dari CSTR.
6
Gambar 2.2 Continous Stirred Tank Reactor (Fogler, 2006) Persamaan umum neraca massa : FAo − FA + GA =
dNA dt
dimana, GA = rA V maka, FAo − FA + rA V =
dNA dt
Karena CSTR beroperasi pada kondisi steady state (akumulasi = 0) maka : dNA =0 dt Reaktor Pipa (Tubular Reactor) Merupakan jenis reaktor yang juga banyak digunakan pada industri. Reaktor ini terdiri dari pipa silindris dan biasanya dioperasikan pada kondisi steady state sama seperti CSTR. Pada tubular reactor, reaktan dimasukkan secara kontinyu ke dalam reaktor (Fogler, 2004). Berikut gambar untuk reactor pipa:
Gambar 2.3 Tubular Reactor
7
Tubular reactor yang tidak memiliki variasi jari-jari pada konsentrasi maka reaktor yang digunakan adalah Plug Flow Reactor (Fogler, 2006). Persamaan neraca massanya: FAo − FA + GA =
dNA dt
dimana, GA = rA V maka, FAo − FA + rA V =
dNA dt
Pada PFR, satu atau lebih reaktan dipompa menuju pipa. Hal yang perlu diperhatikan pada PFR yaitu PFR biasanya memiliki efisiensi yang lebih tinggi daripada CSTR dengan volume yang sama (Andrew Rosen, 2014). Hal itu menunjukkan bahwa PFR memberikan waktu tinggal yang sama namun persentase reaksi yang dihasilkan lebih sempurna PFR daripada CSTR. PFR biasanya digunakan pada : a. Reaksi dengan skala besar dan cepat. b. Produksi kontinyu. c. Reaksi suhu tinggi.
II.3. Reaktor Polimerisasi PT.Chandra Asri Petrochemical Tbk. Reaktor yang digunakan oleh PT. Chandra Asri Petrochemical HDPE plant adalah Jacketed Vertical Loop Reactor yang berjumlah dua buah dan disusun secara seri. Reaktor I dioperasikan pada temperatur 800C,reaktor II dioperasikan pada temperatur 900C. Tekanan operasi ke dua reaktor adalah sama yaitu 43,5 kg/cm2. Reaktor ini berupa pipa loop vertical yang dilengkapi dengan pompa reaktor sebagai pengaduk untuk mensirkulasikan slurry sehingga memberikan driving force yang cukup bagi slurry mempertahankan laju transfer panas yang cukup dan homogenitas slurry. Reaksi polimerisasi bersifat
eksotermis
yang
melepaskan
panas
sebesar
800
kkal/kg
ethylene,sehingga untuk menjaga suhu reaksi,disetiap reactor leg dipasang jaket yang dilengkapi dengan sistem pendingin. 8
Vertical loop reactor ini adalah jenis reaktor tangki berpengaduk atau CSTR namun memiliki bentuk yang dimodifikasi seperti pipa dengan pengaduk berupa pompa. Umpan masuk ke dalam reaktor melalui leg pertama dan di-discharge dari reaktor melalui discharge valve yang berada di antara leg II dan leg III. Sedangkan aliran cooling water masuk ke dalam sistem pendinginan reaktor melalui leg II dan leg IV dan di-discharge melalui meeting point setelah leg I dan leg III. Panas yang dihasilkan oleh reaksi akan diterima oleh cooling water pada jaket pendingin yang berada pada ke empat leg reactor tersebut dengan arah aliran yang berlawanan dengan aliran yang berada dalam reaktor (counter-currenr). Karakteristik dari vertical loop reactor ini antara lain: a. Keempat vertical leg dari tiap reaktor berupa tangki lurus berjaket dengan interkoneksi berupa siku di bagian atas dan di bagian bawah. b. Pompa yang digunakan berjenis aksial sehingga slurry dapat tersirkulasi di dalam reaktor. c. Panas reaksi yang dihasilkan diambil oleh cooling water yang mengalir di dalam jaket reaktor secara counter-current. (Sumber: PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk.)
II.4. AspenPlus ASPEN merupakan akronim dari Advanced System for Process Engineering dan didasarkan pada simulasi flowsheet. Simulasi flowsheet digunakan sebagai model kuantitatif pabrik pengolahan kimia, yang mana selain unit reaktor inti, juga termasuk langkah-langkah treatment yang dilakukan sebelumnya. Dalam hal notasi flowsheet Aspen Plus, akan ada ikon blok dan ikon aliran. Simulator flowsheet ikonik, seperti Aspen Plus, memungkinkan memprediksi perilaku proses menggunakan hubungan rekayasa dasar. Proses kimia terdiri dari komponen kimia, atau spesies yang berbeda, yang tunduk pada perlakuan fisik atau kimia, atau keduanya. Langkah treatment kimia melibatkan satu atau serangkaian paralel, seri, ataupun juga reaksi campuran, yang menghasilkan perubahan identitas kimia dari setiap spesies yang bereaksi. Langkah-langkah treatment tersebut divisualisasikan
9
dalam simulator flowsheet sebagai komponen yang di-transport dari unit ke unit lain melalui aliran proses. (Al-Malah, 2016)
10
BAB III METODOLOGI
Metode yang digunakan dalam tugas khusus menghitung neraca massa dan neraca energi ini terdiri dari beberapa langkah. Langkah – langkah yang dilakukan dalam menyelesaikan tugas khusus ini adalah sebagai berikut:
III.1. Pengumpulan Data Pengumpulan data yaitu mendapatkan data yang digunakan dalam menyelesaikan tugas khusus. Dalam hal ini data yang dimaksud meliputi data primer dan data sekunder. Data primer yaitu data yang diperoleh secara langsung dari lapangan sedangkan data sekunder yaitu data yang diperoleh dengan cara mencari teori – teori yang bersangkutan dengan masalah yang akan diselesaikan. Data yang digunakan pada tugas khusus ini yang mana data laju alir umpan masuk reaktor dan cooling system pembuatan polyethylene grade SF5007 diambil pada tanggal 18 Juli 2018 dengan sistem computer Process Engineering Section.
III.2. Pengolahan Data Data yang telah diperoleh kemudian diolah dengan menggunakan persamaan – persamaan atau rumus – rumus yang terdapat dalam literatur. Dari data – data yang diperoleh dilakukan perhitungan neraca massa dan neraca energi. III.2.1.Neraca Massa Untuk
mempermudah
dilakukannya
perhitungan
neraca
massa,maka dilakukan permodelan reaktor pada HDPE plant seperti yang dapat dilihat pada gambar 3.1
11
i-C4H10 : 11970 kg/h
i-C4H10 : 11970 kg/h
R E A K T O R 1
C2H4 : 7950 kg/h H2 : 0,1433 kg/h C6H12 : 227,5 kg/h TIBAL : 4,41 kg/h C6H14 : 23,46 kg/h Katalis B : 0,61 kg/h
C2H4 H2 C6H12 TIBAL C6H14 : 23,46 kg/h
Katalis B : 0,61 kg/h Polimer
i-C4H10 : 11970 kg/h
R E A K T O R 2
C2H4 H2 C6H12 TIBAL C6H14 : 23,46 kg/h
Katalis B Polimer
C2H4 : 8073 kg/h H2 : 9,95 kg/h i-C4H10 : 5636 kg/h
Gambar 3.1 Permodelan Reaktor HDPE Plant Awal Reaksi polimerisasi yang terjadi di dalam jacketed vertical loop reactor di HDPE plant dapat digambarkan dalam skema reaksi berikut: 𝑖−𝐶4 𝐻10 𝑛−𝐶6 𝐻14
𝑎𝐶2 𝐻4 + 𝑏𝐻2 + 𝑐𝐶6 𝐻12 + 𝑑𝐴𝑙(𝐶4 𝐻9 )3 →
𝑒(𝐶2 𝐻4 )𝑛
+ 𝑓(𝐶𝐻2 𝐶𝐻(𝐶𝐻3 )2 𝐴𝑙𝐻)2 Isobutane dan n-hexane dalam reaksi polimerisasi ini dapat dianggap sebagai inert karena fungsinya sebagai diluent (isobutane) dan carrier catalyst (n-hexane) sehingga tidak ikut bereaksi. Sedangkan yang berperan dalam reaksi ini adalah ethylene sebagai monomer yang akan dipolimerisasi,hidrogen sebagai agen terminasi reaski,hexene-1 sebagai comonomer yang akan mengontrol densitas dari polimer dan TIBAL yang berfungsi sebagai cocatalyst. Algoritma perhitungan untuk menghitung neraca massa reaktor tersebut adalah:
12
Untuk menghitung komponen yang keluar dari reaktor 1 (R1) dan reaktor 2 (R2) diperlukan langkah – langkah sebagai berikut: 1. Menghitung inert yang masuk ke dalam masing – masing reaktor. 2. Menghitung nilai fraksi inert pada masing – masing reaktor. 3. Menghitung aliran yang keluar dari masing – masing reaktor. 4. Menghitung komponen yang keluar dari masing – masing reaktor. Untuk menghitung jumlah polimer yang terbentuk pada masing – masing reaktor diperlukan langkah – langkah sebagai berikut: 1. Menghitung
ethylene
yang
bereaksi,hidrogen
yang
bereaksi,hexene-1 yang bereaksi dan TIBAL yang bereaksi pada masing – masing reaktor. 2. Untuk menghitung polimer yang terbentuk pada reaktor 1 digunakan rumus sebagai berikut: Polimer = ethylene bereaksi + hidrogen bereaksi + hexene-1 bereaksi + TIBAL bereaksi 3. Untuk menghitung polimer yang terbentuk pada reaktor 2 digunakan rumus sebagai berikut: Polimer = ethylene bereaksi + hidrogen bereaksi + hexene-1 bereaksi + TIBAL bereaksi + catalyst Rumus pembentukan polimer pada reaktor 2 ditambahkan catalyst di dalam perhitungannya sebagai produk polimer keluar reaktor. Hal ini terjadi karena katalis pada plant High Density Polyethylene (HDPE) berfasa padat. Katalis ini berfungsi untuk mempercepat dan mengarahkan reaksi seperti fungsi katalis pada umumnya. Namun setelah proses polimerisasi tidak ada tahapan pemisahan katalisator dari produk sehingga katalis-B akan bergabung dengan produk polimer. Oleh karena itu,pada reaktor 2 ditambahkan pula massa catalyst ke dalam perhitungan polimer yang terbentuk. III.2.2.Neraca Energi
13
Untuk menghitung neraca energi pada Jacketed Vertical Loop Reactor pada HDPE plant PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk, dibutuhkan beberapa data yang didapatkan dari komputer Process Engineering Section dan data – data chemical properties. Adapun data – data yang diperlukan yakni: o Suhu Komponen pada Reaktor 1 (R1) Tabel 3.1 Data Suhu Komponen Pada Reaktor 1 Tmasuk (0C)
Komponen
Tkeluar (0C)
Ethylene (C2H4)(gas)
32,6
80
Hidrogen (H2)(gas)
29,1
80
Isobutane (C4H10)(cair) 43,8
80
Hexene-1 (C6H12)(cair) 30
80
Katalis(padat)
30
80
n-Hexane(cair)
30
80
TIBAL(cair)
43,8
80
Untuk mempermudah dilakukannya perhitungan neraca energi,maka dilakukan permodelan reaktor pada HDPE plant seperti yang dapat dilihat pada gambar 3.2 i-C4H10 T = 43,80C C2H4
T = 32,60C
H2
T = 29,10C
C6H12
T = 300C
TIBAL T = 43,80C C6H14
T = 300C
Katalis B T = 300C
i-C4H10
R E A K T O R 1
C2H4 H2 C6H12 TIBAL C6H14 Katalis B Polimer
T = 800C
i-C4H10
R E A K T O R 2
C2H4 H2 C6H12 TIBAL C6H14 Katalis B Polimer
T = 900C C2H4 H2 i-C4H10 14
Gambar 3.2 Permodelan Reaktor HDPE Plant o Data Heat Capacity Komponen Tabel 3.2 Data Heat Capacity Komponen Komponen
A
B
C
D
E
Ethylene (C2H4)(gas)
32,083
-1,48E-02
2,48E-04
-2,38E-07
6,83E-11
Hidrogen (H2)(gas)
25,399
2,72E-02
-3,85E-05
3,19E-08
-8,76E-12
Isobutane (C4H10)(cair)
71,791
0,485
-2,05E-03
4,06E-06
-
Hexene-1 (C6H12)(cair)
107,406 5,66E-01
-1,90E-03
2,9945E-06
-
Katalis(padat)
149,433 -
-
-
-
n-Hexane(cair)
78,848
8,87E-01
-2,95E-03
4,20E-06
-
TIBAL(cair)
13,8
-
-
-
-
o Data Berat Molekul Komponen Tabel 3.3 Data Berat Molekul Komponen Komponen
Berat Molekul (BM) (kg/kmol)
Ethylene (C2H4)(gas)
28
Hidrogen (H2)(gas)
2
Isobutane (C4H10)(cair)
58
Hexene-1 (C6H12)(cair)
84
Katalis(padat)
189,679
n-Hexane(cair)
86
TIBAL(cair)
198,33
o Data Air Pada Cooling Water Tabel 3.4 Data Air Pada Cooling Water Air
Tmasuk (0C)
Tkeluar (0C)
Mass Flow (kg/jam)
Reaktor 1
32
44,5
521.190
Reaktor 2
65
73
769.200
Cp (Kj/kmol) 4,1855
Adapun setelah data – data tersebut didapatkan, maka untuk menghitung neraca panas pada reaktor, baik reaktor 1 maupun reaktor 2 digunakan algoritma sebagai berikut: Menghitung entalpi komponen masuk reaktor
15
Menghitung entalpi polimer pada reaktor Menghitung entalpi komponen keluar reaktor Menghitung entalpi cooling water pada reaktor. III.2.3.Simulasi Pengaruh Laju Alir H2 Terhadap Molecular Weight Polyethylene Simulasi pengaruh laju alir H2 digunakan untuk mengetahui distribusi Molecular Weight dari produk,karena Molecular Weight mempengaruhi spesifikasi produk yang dihasilkan. Spesifikasi yang paling berpengaruh adalah densitas,jika densitas produk terlalu rendah maka produk akan terlalu rapuh sedangkan jika terlalu besar maka produk akan sulit untuk diolah. Untuk melakukan simulasi,digunakan software AspenPlus version 8.8. Digunakannya software ini disebabkan karena adanya fitur AspenPolymer,fitur ini sangat bermanfaat dan memudahkan dalam simulasi pabrik polymer. III.2.3.1. Problem Definition Polimerisasi ethylene dilakukan pada suhu 800C di reaktor 1 dan 900C di reaktor 2 pada tekanan 43,5 kg/cm2 menggunakan isobutane sebagai dilluent,n-hexane sebagai solvent dan H2 sebagai termination agent untuk mengontrol molecular weight produk. Flowsheet terdiri dari 2 reaktor seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.3.
Gambar 3.3 HDPE Solution Process dengan 2 Reaktor yang Disusun Secara Seri Pada reaktor 1 diproduksi produk yang memiliki molecular weight yang tinggi,sedangkan pada reaktor 2
16
diproduksi produk yang memiliki molecular weight yang lebih rendah. Intermediate stream feed yang masuk kedalam reaktor 2 mengandung H2 yang berfungsi sebagai termination agent guna men-set produk di reaktor 2 memiliki low molecular weight. III.2.3.2. Kondisi Proses Untuk kondisi proses dari simulasi dapat dilihat pada tabel 3.5 Tabel 3.5 Kondisi Proses dalam Simulasi HDPE Plant Menggunakan 2 Reaktor CSTR Komponen Nama Simulasi Ethylene ETHYL-01 Hidrogen HYDRO-01 Isobutane ISOBU-01 n-Hexane N-HEX-01 1-Hexene 1-HEX-01 Catalyst TITAN-01 Co-catalyst TRIIS-01 HDPE HDPE C2H4-R ETHYL-02 Physical Properties Feeds Feed Specs. Komposisi Ethylene (Fraksi Massa) Hidrogen Isobutane n-Hexane 1-Hexene Catalyst Co-catalyst Kondisi Umpan Suhu Tekanan Fase Laju Alir Massa Kondisi Operasi Suhu (0C) Untuk MasingMasing Blok CSTR-1 80 CSTR-2 90
Deskripsi Monomer Termination Agent Sebagai dilluent Solvent Sebagai co-monomer Katalis Co-catalyst Polymer (Produk) Ethylene segment POLYNTRL property method Feed 1 Feed 2 0,39403 0,588 7,1.10-6 0,59327 0,001162 0,011283 3,023.10-5 0,000218 32,60C 53 kg/cm2 Liquid 20.176,1 kg/h Tekanan (kg/cm2)
0,000725 0,411275
43,5 43,5
15 30
32,60C 53 kg/cm2 Liquid 13.719 kg/h Ukuran (m3)
17
III.2.3.3. Membuat Flowsheet AspenPlus Dalam Simulasi HDPE Plant Dalam memulai simulasi menggunakan AspenPlus V8.8,pertama – tama kategori “Polimer” dipilih,hal ini dikarenakan simulasi yang dirancang adalah proses pembuatan polymer. Kemudian “Polymer with Metric Units” dipilih karena satuan yang digunakan adalah metric unit. Setelah itu metode “POLYNRTL” dipilih pada saat section “Property Method Selection Assistant”,metode ini dipilih karena metode ini yang paling mudah dan hanya membutuhkan sedikit data untuk running. Setelah metode dipilih kemudian pada saat “Free Water Method” dipilih set “SYSOP0” kemudian “STEAM-TA” hal ini bertujuan untuk membuat kandungan air dalam reaktor menjadi mendekati 0,karena jika ada air dalam reaktor maka akan mendeaktivasi katalis dan juga berbahaya karena dalam reaktor terdapat TIBAL. Setelah itu lalu komponen diinput seperti yang dapat dilihat pada gambar 3.4
Gambar 3.4 Daftar Komponen yang Dimasukkan dalam Simulasi
18
Kemudian dimasukkan,
setelah langkah
komponen selanjutnya
–
komponen
adalah
entry
“Characterization”, langkah ini menjadi penting karena pada langkah ini dimasukkan perintah “Repeat” yang mana perintah ini berfungsi dalam men-set reaksi agar monomer terus menerus bereaksi berkelanjutan membentuk rantai yang lebih panjang. Langkah ini dapat dilihat pada gambar 3.5
Gambar 3.5 Pemilihan Karakter dari Polimer Setelah
pemilihan
karakter,kemudian
langkah
selanjutnya adalah pemilihan proses yang akan digunakan dalam pembuatan HDPE. PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk menggunakan proses Ziegler-Natta,oleh karena itu pada simulasi ini dipilih proses Ziegler-Natta seperti yang dapat dilihat pada gambar 3.6.
Gambar 3.6 Pemilihan Proses Ziegler-Natta dalam Simulasi
19
Setelah itu,entry selanjutnya adalah pemilihan active site katalis. Seperti yang diketahui bahwa katalis yang digunakan adalah TiCl4 yang memiliki 4 sisi aktif. Oleh karena itu masukkan 4 sisi katalis yang aktif dengan konsentrasi sisi aktif sebesar (asumsi) 0,0001 (kmol/kg katalis) seperti yang dapat dilihat pada gambar 3.7.
Gambar 3.7 Pemilihan Jumlah Sisi Aktif Katalis dan Input Konsentrasi Sisi Aktif Katalis Setelah itu pilih menu distribusi untuk mengaktifkan perhitungan otomatis yang akan dilakukan oleh AspenPlus seperti yang dapat dilihat pada gambar 3.8.
Gambar 3.8 Aktivasi Perhitungan Otomatis AspenPlus Setelah semua setting dimasukkan,langkah selanjutnya adalah membuat flowsheet. Pertama, dengan menggunakan “Model Pallete” 2 buah reaktor CSTR diambil dan kemudian berikan stream seperti yang dapat dilihat pada gambar 3.9.
20
Gambar 3.9 Susunan “Pallete” pada Simulasi HDPE Plant Setelah susunan terbuat kemudian komposisi dan juga kondisi pada Feed 1 dan Feed 2 dimasukkan,seperti yang dapat dilihat pada gambar 3.10 dan 3.11.
Gambar 3.10 Komposisi dan Kondisi Operasi Feed 1
Gambar 3.11 Komposisi dan Kondisi Operasi Feed 2
21
Setelah komposisi dan kondisi operasi dari Feed 1 dan Feed 2 dimasukkan maka kondisi operasi dan juga reaksi yang terjadi dalam reaktor dimasukkan seperti yang dapat dilihat pada gambar 3.12 dan 3.13.
Gambar 3.12 Kondisi Operasi Pada Reaktor CSTR 1
Gambar 3.13 Kondisi Operasi Pada Reaktor CSTR 2 Untuk reaksi pada reaktor CSTR 1 dan CSTR 2,keduanya di-set menggunakan reaksi Ziegler-Natta seperti yang dapat dilihat pada gambar 3.14.
22
Gambar 3.14 Pemilihan Ziegler-Natta Sebagai Reaction Set Setelah semua dilakukan maka simulasi di-running dan kemudian AspenPlus akan melakukan perhitungan secara otomatis. III.2.3.4. Manipulasi Laju Alir H2 Masuk Reaktor 2 Untuk mengetahui pengaruh laju alir H2 terhadap distribusi molecular weight,maka dilakukan manipulasi laju alir H2 yang masuk reaktor 2. Untuk melakukan manipulasi,AspenPlus menyediakan fitur “Sensitivity”. Maka fitur “Sensitivity” dipilih dan kemudian data seperti pada gambar 3.15 dimasukkan.
Gambar 3.15 Fitur “Sensitivity” dan Input Data Manipulated Variabel Seperti yang dapat dilihat pada gambar 3.15,pada simulasi ini dimanipulasi laju alir H2 dimulai dari 0 kg/hr yang terendah dan 500 kg/hr yang tertinggi.
23
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1. Neraca Massa IV.1.1. Hasil Perhitungan Tabel 4.1 Neraca Massa Masuk dan Keluar Reaktor 1 Nama Komponen
Masuk Reaktor 1
Keluar Reaktor 1
(kg/hr)
(kg/hr)
Ethylene (C2H4)(gas)
7950
64,562
Hidrogen (H2)(gas)
0,1433
0,0543
Isobutane (C4H10)(cair)
11970
11970
Hexene-1 (C6H12)(cair)
227,5
208,797
0,61
0,61
23,46
23,46
4,41
0,0109
Katalis(padat) n-Hexane(cair) TIBAL(cair) Polimer
7908,6291
Total
20176,1233
20176,1233
Selisih Konversi Reaktor 1
0 =
𝑃𝑜𝑙𝑖𝑚𝑒𝑟 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑇𝑒𝑟𝑏𝑒𝑛𝑡𝑢𝑘 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑈𝑚𝑝𝑎𝑛
𝑥 100%
7908,6291 𝑘𝑔/ℎ𝑟
= 20176,1233 𝑘𝑔/ℎ𝑟 𝑥 100% = 39,198 % Berdasarkan SOP (Standart Operational) PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk konversi reaktor 1 seharusnya adalah 44%. Efisiensi Reaktor 1
= =
𝐾𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖 𝐴𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝐾𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖 𝑆𝑂𝑃 39,198 44
𝑥 100%
𝑥 100%
= 89,086 %
24
Tabel 4.2 Neraca Massa Masuk dan Keluar Reaktor 2 Nama Komponen
Masuk Reaktor 2
Keluar Reaktor 2
(kg/hr)
(kg/hr)
Ethylene (C2H4)(gas)
8137,562
257,979
10,0043
5,057
Isobutane (C4H10)(cair)
17606
17606
Hexene-1 (C6H12)(cair)
208,797
133,767
0,61
0
23,46
23,46
0,0109
0,010817
7908,6291
15868,7992
33895,0733
33895,0733
Hidrogen (H2)(gas)
Katalis(padat) n-Hexane(cair) TIBAL(cair) Polimer Total Selisih Konversi Reaktor 2
0 =
𝑃𝑜𝑙𝑖𝑚𝑒𝑟 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑇𝑒𝑟𝑏𝑒𝑛𝑡𝑢𝑘 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑈𝑚𝑝𝑎𝑛
𝑥 100%
15868,7992 𝑘𝑔/ℎ𝑟
= 33895,0733 𝑘𝑔/ℎ𝑟 𝑥 100% = 46,817 % Berdasarkan SOP (Standart Operational) PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk konversi reaktor 2 seharusnya adalah 49%. Efisiensi Reaktor 2
= =
𝐾𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖 𝐴𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝐾𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖 𝑆𝑂𝑃 46,817 49
𝑥 100%
𝑥 100%
= 95,549 %
25
i-C4H10 : 11970 kg/h C2H4 : 7950 kg/h H2 : 0,1433 kg/h C6H12 : 227,5 kg/h TIBAL : 4,41 kg/h C6H14 : 23,46 kg/h Katalis B : 0,61 kg/h
i-C4H10 : 11970 kg/h
R E A K T O R 1
C2H4 : 64,562 kg/h H2 : 0,0543 kg/h C6H12 : 208,797 kg/h TIBAL : 0,0109 kg/h C6H14 : 23,46 kg/h Katalis B : 0,61 kg/h Polimer : 7908,6291
i-C4H10 : 11970 kg/h
R E A K T O R 2
C2H4 : 257,979 kg/h H2 : 5,057 kg/h C6H12 : 133,767 kg/h TIBAL : 0,010817 kg/h C6H14 : 23,46 kg/h Katalis B : 0,61 kg/h Polimer : 7960,1701 kg/h
kg/h
C2H4 : 8073 kg/h H2 : 9,95 kg/h i-C4H10 : 5636 kg/h
Gambar 4.1 Permodelan Reaktor HDPE Akhir IV.1.2. Pembahasan Dari perhitungan neraca massa,didapatkan laju alir massa komponen dari masuk reaktor pertama hingga keluar reaktor kedua. Dari jumlah polimer (produk) yang terbentuk dapat diketahui bahwa efisiensi pada reaktor 1 adalah 89,086% sedangkan efisiensi pada reaktor 2 adalah 95,549%. Penurunan efisiensi reaktor (dibawah 100%) dapat disebabkan oleh
beberapa
kemungkinan.
Kemungkinan
yang
pertama
diindikasikan disebabkan oleh reaksi terminasi polimerisasi yang berjalan terlalu cepat. Hal ini dibuktikan dengan jumlah H2 sisa reaksi yang lebih kecil dibandingkan dengan jumlah H2 sisa reaksi yang diatur dalam SOP (Standart Operational),sehingga dapat dikatakan bahwa H2 yang bereaksi melebihi standar yang ditetapkan. H2 merupakan pengontrol proses polimerisasi karena akan menonaktifkan gugus reaktif pada rantai polimer sehingga proses polimerisasi akan berhenti
26
(terminator). Oleh karena itu jumlah etilen yang membentuk rantai polimer akan berkurang seiring dengan semakin banyaknya H2 yang bereaksi dan menyebabkan efisiensi reaktor menurun. Kemungkinan yang kedua adalah kualitas bahan baku yang tidak sesuai dengan SOP. Indikasi ini muncul karena PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk memiliki plant yang saling berintegrasi satu dengan lainnya. Plant HDPE berintegrasi dengan ethylene plant,dimana bahan baku ethylene pada plant HDPE di-supply oleh ethylene plant. Kualitas ethylene yang di-supply langsung diproses oleh HDPE plant untuk dikonversi menjadi produk tanpa melalui pengecekan kualitas ethylene oleh HDPE plant. Namun kemungkinan kedua ini sangat kecil untuk terjadi mengingat PT. Chandra Asri Petrochemical selalu menjaga kualitas produk yang dihasilkan sehingga ethylene yang diproduksi dari ethylene plant juga memiliki kualitas yang baik dan dijaga melalui controlling dan pengujian. Kemungkinan yang ketiga adalah kondisi di dalam reaktor. Indikasi ini muncul karena reaksi polimerisasi terjadi dalam fasa slurry,slurry ini mudah menempel pada dinding – dinding reaktor sehingga akan menyebabkan berkurangnya koefisien perpindahan panas antara reaktor dan jaket pendingin. Meskipun hal ini sudah dicegah dengan menggunakan fouling preventer,namun kemungkinan menempelnya slurry ini tetap ada. Jika panas tidak terkontrol maka akan menyebabkan polimer menjadi molten di dalam reaktor sehingga konversi produk yang dihasilkan akan berkurang. Kemungkinan yang keempat adalah perubahan kualitas katalis. Katalis selalu diproduksi di catalyst plant setiap kali akan dilakukan proses produksi. Hal ini dilakukan karena setiap running proses produksi,katalis akan terikut bersama dengan produk sehingga tidak ada regenerasi. Dengan digunakannya katalis baru setiap kali produksi,kualitas katalis yang digunakan dimungkinkan memiliki kualitas yang berbeda – beda. Pengecekan kualitas katalis yang dihasilkan dari catalyst plant perlu dilakukan secara berkala sebelum
27
digunakan dalam produksi untuk mengetahui apakah terjadi penyimpangan kualitas melebihi toleransi yang diizinkan,karena sejauh ini pengecekan kualitas produk dari catalyst plant belum dilakukan di HDPE plant ini.
IV.2. Neraca Energi IV.2.1. Hasil Perhitungan Tabel 4.3 Neraca Energi Masuk dan Keluar Reaktor 1 Komponen Ethylene (C2H4)(gas)
Qin (kj/hr)
Qout (kj/hr)
69.119,4925
-3.487,7656
7,4777
-36,0119
Isobutane (C4H10)(cair)
295.321,8381
-595.598,9249
Hexene-1 (C6H12)(cair)
1473,4046
-14.922,3046
2,4028
-24,0285
110,5362
-1.346,1664
5,7688
-0,0275
-
-67.150,0978
366.040,9207
-682.565,3272
Hidrogen (H2)(gas)
Katalis(padat) n-Hexane(cair) TIBAL(cair) Polimer Total Panas Reaksi Polimeriasi Total
QCW (kj/hr)
27.268.009,31
-26.621.688 -26.938.212,41
27.268.009,31
Tabel 4.4 Neraca Energi Masuk dan Keluar Reaktor 2 Komponen Ethylene (C2H4)(gas)
Qin (kj/hr)
Qout (kj/hr)
QCW (kj/hr)
510.165,8725
-2949,9168
7183,1972
-645,6202
Isobutane (C4H10)(cair)
1.389.558,346
-225.079,5966
Hexene-1 (C6H12)(cair)
18.050,729
-2738,557
26,4314
0
1506,9595
-226,9229
0,0417
-7,5266.10-3
-
-496.305,8421
1.926.491,577
-727.946,4631
Hidrogen (H2)(gas)
Katalis(padat) n-Hexane(cair) TIBAL(cair) Polimer Total Panas Reaksi Polimeriasi
25.755.892,8
-26.621.688
28
Total
-25.423.142,89
25.755.892,8
IV.2.2. Pembahasan Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan,reaktor 1 dapat menghasilkan polimer (polyethtlene) dengan laju alir 7908,6291 kg/hr disertai dengan pelepasan energi sebesar -26.938.212,41 kj/jam termasuk energi polimerisasi. Pelepasan energi menandakan bahwa reaksi berlangsung secara eksotermis dimana suhu reaksi akan meningkat apabila tidak ada controlling suhu oleh pendingin. Suhu yang meningkat ini dikhawatirkan akan menyebabkan produk polimer (polyethylene) menjadi meleleh (molten) sehingga akan menyebabkan plugging,penurunan efisiensi panas dan juga kerusakan pompa aksial. Oleh karena itu dalam plant HDPE digunakan jaket pendingin,dimana fluida dingin yang digunakan adalah cooling water. Laju alir cooling water yang digunakan untuk menjaga suhu reaktor 1 tetap pada suhu reaksi yakni 800C adalah 27.268.009,31 kj/hr. Begitu pula dengan reaktor 2,berdasarkan hasil perhitungan didapatkan hasil produksi polimer (polyethylene) sebesar 15868,7992 kg/hr disertai pelepasan panas sebesar -25.423.142,89 kj/hr. Sama dengan reaktor 1,reaktor 2 juga dilengkapi dengan jaket pendingin untuk menjaga suhu 900C. Fluida yang digunakan untuk mendinginkan adalah cooling water dengan laju alir sebesar 769.200 kg/hr dan menghasilkan energi sebesar 25.755.892,8 kj/hr. Jika dibandingkan,energi yang dilepas pada reaktor 1 dan reaktor 2 tidak sama dengan energi yang dihasilkan oleh sirkulasi cooling water. Energi yang dihasilkan oleh sirkulasi cooling water lebih besar dibandingkan dengan energi yang dilepas dari reaktor 1 maupun 2. Hal ini disebabkan karena aktualnya suatu proses tidak akan pernah berjalan ideal 100%. Begitu pun dengan laju alir pendingin dan energi yang dihasilkannya,energi yang diberikan untuk menjaga suhu reaksi pada reaktor dibuat berlebih karena sudah diperhitungkan adanya ketidakidealan ataupun gangguan yang menyebabkan proses tidak berjalan semestinya.
Adanya
fouling,dirt
factor
dan
gangguan
lain
29
menyebabkan energi yg digunakan untuk menjaga suhu reaksi dibuat berlebih. Kelebihan ini telah diperhitungkan dan dioptimasi agar tidak menurunkan suhu oleh engineer PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk dan selalu dikontrol melalui system control.
IV.3. Distribusi Molecular Weight dan Pengaruh Laju Alir H2 IV.3.1. Distribusi Molecular Weight Berdasarkan hasil simulasi yang dilakukan dengan menggunakan AspenPlus,maka dapat diketahui distribusi molecular weight baik pada reaktor 1 maupun reaktor 2 yang dapat dilihat pada gambar 4.2 dan 4.3. Block B1: Local Molecular Weight Distribution
0,45 0,40 0,35
Composite Site1 Site2 Site3
Distribution Moments MWN = 33070,02 32932,36 MWW = 128333,92 126764,72 PDI = 3,8807 3,8492 Area = 1,0022
Site4
Weight fraction
0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 10
1000
100000
1,e+7
Molecular weight
Gambar 4.2 Distribusi Molecular Weight Pada Reaktor 1 Block B2: Local Molecular Weight Distribution
0,50 0,45 0,40
Weight fraction
0,35
Composite Site1 Site2 Site3
Distribution Moments MWN = 23030,29 22969,17 MWW = 86211,16 85582,29 PDI = 3,7434 3,7260 Area = 1,0022
Site4
0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 10
1000
100000
1,e+7
Molecular weight
Gambar 4.3 Distribusi Molecular Weight Pada Reaktor 2
30
Seperti yang dapat dilihat pada gambar 4.2 dan 4.3,distribusi molecular weight pada reaktor 1 memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan dengan reaktor 2. Hal ini terjadi karena jumlah H2 yang masuk kedalam reaktor 1 lebih sedikit dibandingkan dengan H2. H2 dalam polimerisasi berperan sebagai termination agent atau penghenti reaksi,dimana reaksi yang terjadi dapat dilihat pada gambar 4.4.
Gambar 4.4 Reaksi Terminasi yang Disebabkan Oleh H2 Jika H2 yang diberikan sedikit maka proses penghentian dari reaksi akan lambat sehingga menyebabkan rantai polimer panjang dan molecular weight nya menjadi besar dan begitu sebaliknya jika H2 yang diberikan banyak maka proses penghentian reaksi akan semakin cepat sehingga rantai polimer menjadi pendek dan molecular weight menjadi lebih kecil. Tujuan dari diproduksinya polimer dengan molecular weight berbeda di setiap reaktornya oleh PT.Chanda Asri Petrochemical adalah untuk mendapatkan produk yang sesuai dengan grade dan kemauan pasar. Nantinya produk dari reaktor 1 akan bercampur dengan produk dari reaktor 2 sehingga dihasilkan molecular weight yang tidak terlalu kecil dan tidak terlalu besar. Jika molecular weight terlalu besar maka produk akan terlalu keras dan sulit diproses sedangkan jika molecular weight terlalu kecil maka produk akan terlalu rapuh. Oleh karena itu PT.Chandra Asri Petrochemical melakukan pencampuran produk dengan distribusi berbeda tersebut. IV.3.2. Pengaruh Laju Alir H2 Terhadap Distribusi Molecular Weight Untuk mengetahui pengaruh laju alir H2 terhadap distribusi molecular weight maka dilakukan simulasi dengan memanipulasi laju 31
alir H2 yang masuk ke reaktor 2. Adapun batas – batas yang digunakan dalam simulasi ini adalah laju alir dengan batas terendah adalah 0 kg/hr dan batas tertinggi 500 kg/hr. Hasil dari simulasi dapat dilihat pada gambar 4.5. 130000
Sensitivity Results Curve
35000
125000
MWW MWN
30000
120000 25000
115000
105000 100000 95000
20000 MWN
MWW
110000
15000
10000
90000 85000 80000
5000
0
0
25
50
75
100
125
150
175
200 225 250 275 300 325 VARY 1 FEED2 MIXED HYDRO-01MASSFLOW KG/HR
350
375
400
425
Gambar 4.5 Hubungan Laju Alir H2 Terhadap Distribusi Molecular Weight Dari gambar 4.5 dapat dilihat bahwa semakin besar laju alir H2 maka nilai dari molecular weight akan menurun. Hal ini disebabkan karena
H2
adalah
termination
agent
yang
berfungsi
untuk
menghentikan reaksi. Semakin besar laju alir H2 maka pemberhentian reaksi akan semakin cepat sehingga rantai polimer yang dihasilkan akan pendek dan menyebabkan molecular weight menjadi kecil. Dari simulasi ini maka dapat disimpulkan bahwa dalam mengontrol molecular weight maka indikator yang harus diperhatikan adalah laju alir H2.
32
450
475
500
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan 1. Berdasarkan perhitungan neraca massa,didapatkan konversi reaktor 1 sebesar 39,198% dan reaktor 2 sebesar 46,817%. Konversi dari kedua reaktor ini berada dibawah konversi yang seharusnya yakni 44% pada reaktor 1 dan 49% pada reaktor 2. Hal ini diindikasikan disebabkan oleh jumlah H2 yang bereaksi,kualitas bahan baku,terjadinya fouling pada reaktor dan penurunan kualitas dari katalis. 2. Berdasarkan perhitungan neraca energi,didapatkan nilai dari energi yang dilepas akibat reaksi polimerisasi pada reaktor 1 sebesar -26.938.212,41 kj/jam dan -25.423.142,89 kj/hr pada reaktor 2. Untuk mencegah kenaikan suhu yang terlalu extreme maka digunakan cooling water sebagai pendingin dengan laju alir sebesar 27.268.009,31 kj/hr pada reaktor 1 dan 25.755.892,8 kj/hr pada reaktor 2. Berlebihnya energi yang diberikan untuk mendinginkan reaktor disebabkan karena adanya perhitungna mengenai ketidak-idealan proses. 3. Berdasarkan hasil simulasi,reaktor 1 menghasilkan produk dengan distribusi molecular weight yang lebih tinggi dibandingkan dengan reaktor 2. Hal ini disebabkan karena pengaruh dari laju alir H2. Semakin besar laju alir H2 maka distribusi molecular weight akan mengecil dan sebaliknya.
5.2. Saran Dalam melakukan perhitungan neraca massa dan juga neraca energi,disarankan untuk mengambil data di lapangan lebih dari satu kali dan membuat rata – rata dari data yang diambil agar perhitungan yang dihasilkan dapat lebih akurat. Dalam melakukan simulasi,disarankan untuk mempelajari AspenPlus lebih mendalam dan melakukan riset serta trial error yang berulang – ulang agar hasil simulasi mendekati keadaan real di lapangan.
33
DAFTAR PUSTAKA
Al-Malah, Kamal I.M. 2016. Aspen Plus: Chemical Engineering Applications. WILEY Publishers, United States of America Anderson, Neal.G. 2012. Practical Process Research and Development : A guide for Organic Chemist, 2nd ed. Elsevier Inc. Fogler, H.S. 2006. Element of Chemical Reaction Engineering, 3 rd ed. PrenticeHall, Engle Cliffs: New Jersey. Levenspiel, Octave. 1999. Chemical Reaction Engineering, 3rd ed. John Wiley and Sons, Inc: New York. Palatmucu, S. 2015. Energi Footprints in Textile Industry. Published in Handbook of Life Cycle Assesment (LCA) of Textiles and Clothing. Rosen,
Andrew.
2014.
Reactor
Design.
https://www.coursehero.com/file/13441546/reactor-design-guide1/. Diakses tanggal 26 Juli 2018.
34
LAMPIRAN A NERACA MASSA
1. Aliran Massa Masuk dan Keluar Reaktor 1 (R1) o Perhitungan Komponen Keluar Reaktor 1 (R1) Untuk menghitung komponen yang keluar dari reaktor 1 (R1) diperoleh data dari sistem komputer Process Engineering Section sebagai berikut: Aliran Massa Masuk Reaktor 1 dan Data Komponen Keluar Reaktor 1 Nama Komponen
Aliran Massa
Data Komponen
Masuk Reaktor 1
Keluar Reaktor 1
Ethylene (C2H4)(gas)
7950 kg/hr
0,534 wt%
Hidrogen (H2)(gas)
0,1433 kg/hr
4,49 wt ppm
Isobutane
11970 kg/hr
(C4H10)(cair) Hexene-1
227,5 kg/hr
1,727 wt%
(C6H12)(cair) Katalis(padat)
0,61 kg/hr
n-Hexane(cair)
23,46 kg/hr
TIBAL(cair)
4,41 kg/hr
0,903 wt ppm
Data % massa yang diperoleh dari sistem komputer Process Engineering Section di atas merupakan % massa dari total mix fluid yaitu fase gas dan cair dari aliran massa total keluar reaktor. Langkah – langkah penyelesaian: 1. Menghitung inert yang masuk reaktor 1 (R1) Inert in
= Inert out = Feed Isobutane + n-hexane = 11970 kg/hr + 23,46 kg/hr = 11993,46 kg/hr
2. Menghitung nilai fraksi inert pada reaktor 1 (R1) Fraksi inert
= 1 – (fraksi reaktan fase gas dan cair) = 1 – (%C2H4 + %H2 + %C6H12 + %TIBAL) = 1 – (5,34.10-3 + 4,49.10-6 + 0,01727 + 0,903.10-6)
A-1
= 0,9923 3. Menghitung aliran yang keluar dari reaktor 1 (R1) Aliran keluar
𝐼𝑛𝑒𝑟𝑡 𝑖𝑛
= 𝐹𝑟𝑎𝑘𝑠𝑖 𝑖𝑛𝑒𝑟𝑡 =
11993,46 0,9923
= 12090,181 kg/hr 4. Menghitung aliran komponen yang keluar dari reaktor 1 a. C2H4 out
= %C2H4 x aliran keluar = 0,00534 x 12090,181 kg/hr = 64,562 kg/hr
b. H2 out
= ppm H2 x aliran keluar = 4,49.10-6 x 12090,181 kg/hr = 0,0543 kg/hr
c. C6H12 out
= %C6H12 x aliran keluar = 0,01727 x 12090,181 kg/hr = 208,797 kg/hr
d. TIBAL out
= ppm TIBAL x aliran keluar = 0,903.10-6 x 12090,181 kg/hr = 0,0109 kg/hari
o Perhitungan Polimer yang Terbentuk di Reaktor 1 (R1) Langkah – langkah penyelesaian: 1. Etilen yang bereaksi C2H4 react
= Feed C2H4 – C2H4 out = 7950 kg/hr – 64,562 kg/hr = 7885,438 kg/hr
2. Hidrogen yang bereaksi H2 react
= Feed H2 – H2 out = 0,1433 kg/hr – 0,0543 kg/hr = 0,089 kg/hr
3. Hexene-1 yang bereaksi C6H12 react
= Feed C6H12 – C6H12 out = 227,5 kg/hr – 208,797 kg/hr = 18,703 kg/hr
A-2
4. TIBAL yang bereaksi TIBAL react
= Feed TIBAL – TIBAL out = 4,41 kg/hr – 0,0109 kg/hr = 4,3991 kg/hr
5. Polimer yang terbentuk Polimer
= C2H4 react + H2 react + C6H12 react + TIBAL react = 7885,438 + 0,089 + 18,703 + 4,3991 = 7908,6291 kg/hari
Aliran Massa Masuk dan Keluar Reaktor 1 (R1) Nama Komponen Ethylene (C2H4)(gas)
Masuk Reaktor 1
Keluar Reaktor 1
(kg/hr)
(kg/hr) 7950
64,562
Hidrogen (H2)(gas)
0,1433
0,0543
Isobutane (C4H10)(cair)
11970
11970
Hexene-1 (C6H12)(cair)
227,5
208,797
0,61
0,61
23,46
23,46
4,41
0,0109
Katalis(padat) n-Hexane(cair) TIBAL(cair) Polimer Total
7908,6291 20176,1233
20176,1233
Selisih
0
A-3
2. Aliran Massa Masuk dan Keluar Reaktor 2 (R2) o Perhitungan Komponen Keluar Reaktor 2 (R2) Untuk menghitung komponen yang keluar dari reaktor 2 (R2) diperoleh data dari sistem komputer Process Engineering Section sebagai berikut: Aliran Massa Masuk Reaktor 2 dan Data Komponen Keluar Reaktor 2 Nama Komponen Ethylene (C2H4)(gas)
Aliran Massa
Data Komponen
Masuk Reaktor 2
Keluar Reaktor 2
64,562
+
8073 1,4531 wt%
kg/hr Hidrogen (H2)(gas)
0,0543 + 9,95 kg/hr 280,51 wt ppm
Isobutane
11970 + 5636 kg/hr
(C4H10)(cair) Hexene-1
208,797 kg/hr
0,742 wt%
(C6H12)(cair) Katalis(padat)
0,61 kg/hr
n-Hexane(cair)
23,46 kg/hr
TIBAL(cair)
0,0109 kg/hr
0,6 wt ppm
Data % massa yang diperoleh dari sistem komputer Process Engineering Section di atas merupakan % massa dari total mix fluid yaitu fase gas dan cair dari aliran massa total keluar reaktor. Langkah – langkah penyelesaian: 1. Menghitung inert yang masuk reaktor 2 (R2) Inert in
= Inert out = Feed Isobutane + n-hexane = (11970 + 5636) kg/hr + 23,46 kg/hr = 17629,46 kg/hr
2. Menghitung nilai fraksi inert pada reaktor 2 (R2) Fraksi inert
= 1 – (fraksi reaktan fase gas dan cair) = 1 – (%C2H4 + %H2 + %C6H12 + %TIBAL) = 1 – (1,431.10-2 + 2,8051.10-4 + 7,42.10-3 +0,6.10-6) = 0,9779
A-4
3. Menghitung aliran yang keluar dari reaktor 2 (R2) Aliran keluar
𝐼𝑛𝑒𝑟𝑡 𝑖𝑛
= 𝐹𝑟𝑎𝑘𝑠𝑖 𝑖𝑛𝑒𝑟𝑡 =
17629,46 0,9779
= 18027,876 kg/hr 4. Menghitung aliran komponen yang keluar dari reaktor 2 a. C2H4 out
= %C2H4 x aliran keluar = 1,431.10-2 x 18027,876 kg/hr = 257,979 kg/hr
b. H2 out
= ppm H2 x aliran keluar = 280,51.10-6 x 18027,876 kg/hr = 5,057 kg/hr
c. C6H12 out
= %C6H12 x aliran keluar = 0,00742 x 18027,876 kg/hr = 133,767 kg/hr
d. TIBAL out
= ppm TIBAL x aliran keluar = 0,6.10-6 x 18027,876 kg/hr = 0,010817 kg/hr
o Perhitungan Polimer yang Terbentuk di Reaktor 2 (R2) Langkah – langkah penyelesaian: 1. Etilen yang bereaksi C2H4 react
= Feed C2H4 – C2H4 out = (8073 + 64,562) kg/hr – 257,979 kg/hr = 7879,583 kg/hr
2. Hidrogen yang bereaksi H2 react
= Feed H2 – H2 out = (0,0543 + 9,95) kg/hr – 5,057 kg/hr = 4,947 kg/hr
3. Hexene-1 yang bereaksi C6H12 react
= Feed C6H12 – C6H12 out = 208,797 kg/hr – 133,767 kg/hr = 75,03 kg/hr
4. TIBAL yang bereaksi TIBAL react
= Feed TIBAL – TIBAL out
A-5
= 0,0109 kg/hr – 0,010817 kg/hr = 0,0001 kg/hr 5. Polimer yang terbentuk Polimer
= C2H4 react + H2 react + C6H12 react + TIBAL react
+ Katalis = 7879,583 + 4,947 + 75,03 + 0,0001 + 0,61 = 7960,1701 kg/hari Aliran Massa Masuk dan Keluar Reaktor 2 (R2) Nama Komponen Ethylene (C2H4)(gas)
Masuk Reaktor 2
Keluar Reaktor 2
(kg/hr)
(kg/hr)
8137,562
257,979
10,0043
5,057
Isobutane (C4H10)(cair)
17606
17606
Hexene-1 (C6H12)(cair)
208,797
133,767
0,61
0
23,46
23,46
0,0109
0,010817
7908,6291
15868,7992
33895,0733
33895,6830
Hidrogen (H2)(gas)
Katalis(padat) n-Hexane(cair) TIBAL(cair) Polimer Total Selisih
0,6097
A-6
LAMPIRAN B NERACA ENERGI
1. Neraca Energi (Neraca Panas) Pada Reaktor 1 (R1) o Perhitungan Entalpi Komponen Masuk Reaktor 1 Untuk menghitung besarnya entalpi (ΔH) komponen masuk reaktor,dapat digunakan persamaan: ∆𝐻 = 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 dimana, ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 = 𝐴𝑇 +
𝐵 2 𝐶 3 𝐷 4 𝐸 5 𝑇 + 𝑇 + 𝑇 + 𝑇 2 3 4 5
1. Entalpi etilen (C2H4) Tref
= 250C
= 298 K
Tmasuk
= 32,60C
= 305,6 K
ΔHetilen
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 7950 𝑗𝑎𝑚 𝑥 (
1 𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
28
𝑥 ((32,083(305,6 − 298)) +
−1,48𝐸 − 02 2,48𝐸 − 04 (305,6 − 298)2 ) + ( (305,6 2 3 − 298)3 ) −2,38𝐸−07
+(
4
6,83𝐸−11
(305,6 − 298)4 ) + (
5
)
(305,6 − 298)5 )) ΔHetilen
𝑘𝑔
= 7950 𝑗𝑎𝑚 𝑥
1 28 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 243,4395 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 69.119,4295 kj/jam 2. Entalpi hidrogen (H2) Tref
= 250C
= 298 K
Tmasuk
= 29,10C
= 302,1 K
ΔHhidrogen
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 0,1433 𝑗𝑎𝑚 𝑥
1 𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
2
𝑥 ((25,399(302,1 − 298))
B-1
2,72𝐸−02
(
2
(302,1 − 298)2 ) + (
298)3 ) + (
3,19𝐸−08 4
−3,85𝐸−05 3
(302,1 −
(302,1 − 298)4 ) + (
−8,76𝐸−12 5
(302,1 − 298)5 )) 𝑘𝑔
= 0,1433 𝑗𝑎𝑚 𝑥
1
𝑥 104,3636 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
2 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 7,4777 kj/jam 3. Entalpi isobutane (i-C4H10) Tref
= 250C
= 298 K
Tmasuk
= 43,80C
= 316,8 K
ΔHisobutane
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 11.970 𝑗𝑎𝑚 𝑥 0,485
(
2
1 𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
58
𝑥 ((71,791(316,8 − 298)) +
(316,8 − 298)2 ) + ( 298)3 ) + ( 𝑘𝑔
= 11.970 𝑗𝑎𝑚 𝑥
−2,05𝐸−03
4,06𝐸−06 4
1 58 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
3
(316,8 −
(316,8 − 298)4 )
𝑥 1430,9663 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 295.321,8381 kj/jam 4. Entalpi hexene-1 (C6H12) Tref
= 250C
= 298 K
Tmasuk
= 300C
= 303 K
ΔHhexene-1
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 227,5 𝑗𝑎𝑚 𝑥 5,66𝐸−01
(
2
1 𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
84
𝑥 ((107,406(303 − 298)) +
(303 − 298)2 ) + ( 298)3 ) + (
𝑘𝑔
= 227,5 𝑗𝑎𝑚 𝑥
−1,9𝐸−03
2,9945𝐸−06
1 84 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
4
3
(303 −
(303 − 298)4 )
𝑥 544,0263 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 1473,4046 kj/jam 5. Entalpi Katalis Tref
= 250C
= 298 K
Tmasuk
= 300C
= 303 K
ΔHkatalis
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇
B-2
𝑘𝑔
= 0,61 𝑗𝑎𝑚 𝑥
1 189,679
𝑘𝑔
= 0,61 𝑗𝑎𝑚 𝑥
𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 (149,433(303 − 298))
1 189,679 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 747,165 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 2,4028 kj/jam 6. Entalpi n-hexane (C6H14) Tref
= 250C
= 298 K
Tmasuk
= 300C
= 303 K
ΔHn-hexane
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 23,46 𝑗𝑎𝑚 𝑥 8,87𝐸−01
(
2
1 𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
86
𝑥 ((78,848(303 − 298)) +
(303 − 298)2 ) + ( 298)3 ) + (
𝑘𝑔
= 23,46 𝑗𝑎𝑚 𝑥
4,20𝐸−06 4
1 86 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
−2,95𝐸−03 3
(303 −
(303 − 298)4 )
𝑥 405,2052 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 110,5362 kj/jam 7. Entalpi TIBAL Tref
= 250C
= 298 K
Tmasuk
= 43,80C
= 316,8 K
ΔHTIBAL
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 4,41 𝑗𝑎𝑚 𝑥
1 198,33
𝑘𝑔
= 4,41 𝑗𝑎𝑚 𝑥 ΔHTIBAL
𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 (13,8(316,8 − 298))
1 198,33 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 259,44 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 5,7688 kj/jam
Berdasarkan hasil perhitungan maka didapatkan nilai entalpi (ΔH) komponen masuk reaktor sebagai berikut:
B-3
Entalpi (ΔH) Komponen Masuk Reaktor 1 Komponen
Mass Flow
BM
∫ 𝑪𝒑 𝒅𝑻
(kg/hr)
(kg/kmol)
(kj/kmol)
Ethylene (C2H4)(gas)
ΔH (kj/hr)
7950
28
243,4395
69.119,4925
Hidrogen (H2)(gas)
0,1433
2
104,3636
7,4777
Isobutane (C4H10)(cair)
11970
58
Hexene-1 (C6H12)(cair)
227,5
84
544,0263
1473,4046
0,61
189,679
747,165
2,4028
23,46
86
405,2052
110,5362
4,41
198,33
259,44
5,7688
Katalis(padat) n-Hexane(cair) TIBAL(cair)
1430,9663 295.321,8381
Total
366.040,9207
o Perhitungan Entalpi Polimer Pada Reaktor 1 Perhitungan entalpi polimer menggunakan entalpi komponen – komponen yang bereaksi membentuk polimer. Fraksi Komponen Pembentuk Polimer Komponen Ethylene (C2H4)(gas) Hidrogen (H2)(gas)
Fraksi 0,9721 0,000018
Isobutane (C4H10)(cair)
0
Hexene-1 (C6H12)(cair)
0,0278
Katalis(padat) Total
0,000082 1
1. Entalpi etilen (C2H4) membentuk polimer ΔHetilen(polimer)
= ΔHetilen x fraksi = 69119,4925 x 0,9721 = 67191,0587 kj/hr
2. Entalpi hidrogen (H2) membentuk polimer ΔHhidrogen(polimer)
= ΔHhidrogen x fraksi = 7,4777 x 0,000018 = 1,346.10-4 kj/hr
3. Entalpi isobutane (i-C4H10) membentuk polimer ΔHisobutane(polimer)
= ΔHisobutane x fraksi
B-4
= 295.321,8381 x 0 = 0 kj/hr 4. Entalpi hexene-1 membentuk polimer ΔHhexene-1(polimer)
= ΔHhexene-1 x fraksi = 1473,4046 x 0,0278 = 40,9606 kj/hr
5. Entalpi katalis membentuk polimer ΔHkatalis(polimer)
= ΔHkatalis x fraksi = 2,4028 x 0,000082 = 1,97.10-4 kj/hr
Setelah menghitung entalpi komponen yang membentuk polimer,maka entalpi dari polimer dapat diketahui. Adapun entalpi dari polimer adalah sebagai berikut: Entalpi Polimer Pada Reaktor 1 ΔH (kj/hr)
Komponen Ethylene (C2H4)(gas)
67191,0587 -1,346.10-4
Hidrogen (H2)(gas) Isobutane (C4H10)(cair)
0
Hexene-1 (C6H12)(cair)
-40,9606 -1,97.10-4
Katalis(padat) Total (Polimer)
67150,0978
o Perhitungan Entalpi Komponen Keluar Reaktor 1 Untuk
menghitung besarnya
entalpi
(ΔH)
komponen
keluar
reaktor,dapat digunakan persamaan: ∆𝐻 = 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 dimana, ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 = 𝐴𝑇 +
𝐵 2 𝐶 3 𝐷 4 𝐸 5 𝑇 + 𝑇 + 𝑇 + 𝑇 2 3 4 5
1. Entalpi etilen (C2H4) Tmasuk
= 32,60C
= 305,6 K
Tkeluar
= 800C
= 353 K
ΔHetilen
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇
B-5
𝑘𝑔
= 64,562 𝑗𝑎𝑚 𝑥 −1,48𝐸−02
(
2
1 𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
28
𝑥 ((32,083(353 − 305,6)) +
(353 − 305,6)2 ) + (
305,6)3 ) + ( (
−2,38𝐸−07 4
2,48𝐸−04 3
(353 −
(353 − 305,6)4 ) +
6,83𝐸−11 5
(353 − 305,6)5 )) 𝑘𝑔
= 64,562 𝑗𝑎𝑚 𝑥
1 28 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 1512,6148 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 3487,7656 kj/jam 2. Entalpi hidrogen (H2) Tmasuk
= 29,10C
= 302,1 K
Tkeluar
= 800C
= 353 K
ΔHhidrogen
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 0,0543 𝑗𝑎𝑚 𝑥 2,72𝐸−02
(
2
1 𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
2
𝑥 ((25,399(353 − 302,1))
(353 − 302,1)2 ) + (
302,1)3 ) + ( (
3,19𝐸−08 4
−8,76𝐸−12
−3,85𝐸−05 3
(353 −
(353 − 302,1)4 ) +
(353 − 302,1)5 ))
5 𝑘𝑔
= 0,0543 𝑗𝑎𝑚 𝑥
1 2 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 1326,4047 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 36,0119 kj/jam 3. Entalpi isobutane (i-C4H10) Tmasuk
= 43,80C
= 316,8 K
Tkeluar
= 800C
= 353 K
ΔHisobutane
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 11.970 𝑗𝑎𝑚 𝑥 0,485
(
2
1 𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
58
𝑥 ((71,791(353 − 316,8)) +
(353 − 316,8)2 ) + ( 316,8)3 ) + ( 𝑘𝑔
= 11.970 𝑗𝑎𝑚 𝑥
−2,05𝐸−03
4,06𝐸−06
1 58 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
4
3
(353 −
(353 − 316,8)4 )
𝑥 2885,943 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 595598,9249 kj/jam
B-6
4. Entalpi hexene-1 (C6H12) Tmasuk
= 300C
= 303 K
Tkeluar
= 800C
= 353 K
ΔHhexene-1
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
1
= 208,797 𝑗𝑎𝑚 𝑥 5,66𝐸−01
(
2
84
𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 ((107,406(353 − 303)) +
(353 − 303)2 ) + (
303)3 ) + ( 𝑘𝑔
2,9945𝐸−06 4
1
= 208,797 𝑗𝑎𝑚 𝑥
−1,9𝐸−03
84 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
3
(353 −
(353 − 303)4 )
𝑥 6003,3122 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 14922,3046 kj/jam 5. Entalpi Katalis Tmasuk
= 300C
= 303 K
Tkeluar
= 800C
= 353 K
ΔHkatalis
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 0,61 𝑗𝑎𝑚 𝑥
1 189,679
𝑘𝑔
= 0,61 𝑗𝑎𝑚 𝑥
𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 (149,433(353 − 303))
1 189,679 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 7471,65 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 24,0285 kj/jam 6. Entalpi n-hexane (C6H14) Tmasuk
= 300C
= 303 K
Tkeluar
= 800C
= 353 K
ΔHn-hexane
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 23,46 𝑗𝑎𝑚 𝑥 8,87𝐸−01
(
2
1 𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
86
𝑥 ((78,848(353 − 303)) +
(353 − 303)2 ) + (
303)3 ) + ( 𝑘𝑔
= 23,46 𝑗𝑎𝑚 𝑥
4,20𝐸−06
1 86 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
4
−2,95𝐸−03 3
(353 −
(353 − 303)4 )
𝑥 4934,7958 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 1346,1664 kj/jam 7. Entalpi TIBAL Tmasuk
= 43,80C
= 316,8 K
Tkeluar
= 800C
= 353 K B-7
ΔHTIBAL
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
1
= 0,0109 𝑗𝑎𝑚 𝑥
𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
198,33
𝑘𝑔
𝑥 (13,8(353 − 316,8))
1
= 0,0109 𝑗𝑎𝑚 𝑥
198,33 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 499,56 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 0,0275 kj/jam Selain komponen,entalpi yang keluar dari reaktor 1 juga disebabkan oleh reaksi polimerisasi itu sendiri,dimana: ΔHpolimerisasi
𝑘𝑐𝑎𝑙
= −800 𝑘𝑔 𝑒𝑡𝑖𝑙𝑒𝑛 = −800
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑗
𝑘𝑔 𝑒𝑡𝑖𝑙𝑒𝑛
𝑥 4,1858 𝑘𝑐𝑎𝑙 𝑥 7950
𝑘𝑔 𝑒𝑡𝑖𝑙𝑒𝑛 ℎ𝑟
= -26.621.688 kj/hr Berdasarkan hasil perhitungan maka didapatkan nilai entalpi (ΔH) komponen keluar reaktor 1 dan entalpi polimerisasi adalah sebagai berikut: Entalpi (ΔH) Komponen Keluar Reaktor 1 Komponen
Mass Flow
BM
∫ 𝑪𝒑 𝒅𝑻
(kg/hr)
(kg/kmol)
(kj/kmol)
ΔH (kj/hr)
Ethylene (C2H4)(gas)
64,562
28
1512,6148
-3.487,7656
Hidrogen (H2)(gas)
0,0543
2
1326,4047
-36,0119
Isobutane (C4H10)(cair)
11970
58
2885,943
-595.598,9249
Hexene-1 (C6H12)(cair)
208,797
84
6003,3122
-14.922,3046
0,61
189,679
7471,65
-24,0285
23,46
86
4934,7958
-1.346,1664
0,0109
198,33
499,56
-0,0275
Katalis(padat) n-Hexane(cair) TIBAL(cair) Polimer
7908,6291 Total Polimerisasi
-67.150,0978 -682.565,3272 -26.621.688
o Perhitungan Entalpi Cooling Water Reaktor 1 ∆𝐻 = 𝑄 = 𝑚 𝑥 𝐶𝑝 𝑥 𝑑𝑇 ∆𝐻 = 521.190
𝑘𝑔 𝑘𝑗 𝑥 4,1855 𝑥 (317,5 − 305)𝐾 ℎ𝑟 𝑘𝑔. 𝐾
∆𝐻 = 27.268.009,31 𝑘𝑗/ℎ𝑟
B-8
2. Neraca Energi (Neraca Panas) Pada Reaktor 2 (R2) o Perhitungan Entalpi Komponen Masuk Reaktor 2 Untuk menghitung besarnya entalpi (ΔH) komponen masuk reaktor,dapat digunakan persamaan: ∆𝐻 = 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 dimana, ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 = 𝐴𝑇 +
𝐵 2 𝐶 3 𝐷 4 𝐸 5 𝑇 + 𝑇 + 𝑇 + 𝑇 2 3 4 5
1. Entalpi etilen (C2H4) Tref
= 250C
= 298 K
Tmasuk
= 800C
= 353 K
ΔHetilen
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
1
= 8137,562 𝑗𝑎𝑚 𝑥 −1,48𝐸−02
(
2
𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
28
𝑥 ((32,083(353 − 298)) +
(353 − 298)2 ) + (
298)3 ) + (
−2,38𝐸−07
2,48𝐸−04 3
(353 −
(353 − 298)4 ) + (
4
6,83𝐸−11 5
5
(353 − 298) )) 𝑘𝑔
1
= 8137,562 𝑗𝑎𝑚 𝑥
28 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 1755,3961 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 510.165,8725 kj/jam 2. Entalpi hidrogen (H2) Tref
= 250C
= 298 K
Tmasuk
= 800C
= 353 K
ΔHhidrogen
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 10,0043 𝑗𝑎𝑚 𝑥 2,72𝐸−02
(
2
1 2
𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 ((25,399(353 − 298))
(353 − 298)2 ) + (
298)3 ) + (
3,19𝐸−08 4
−3,85𝐸−05 3
(353 −
(353 − 298)4 ) + (
−8,76𝐸−12 5
5
(353 − 298) )) 𝑘𝑔
= 10,0043 𝑗𝑎𝑚 𝑥
1 2 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 1436,0219 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 7183,1972 kj/jam
B-9
3. Entalpi isobutane (i-C4H10) Tref
= 250C
= 298 K
Tmasuk
= 800C
= 353 K
ΔHisobutane
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 17606 𝑗𝑎𝑚 𝑥 0,485
(
2
1 𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
58
𝑥 ((71,791(353 − 298)) +
(353 − 298)2 ) + ( 298)3 ) + ( 𝑘𝑔
= 17606 𝑗𝑎𝑚 𝑥
−2,05𝐸−03 3
4,06𝐸−06 4
1 58 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
(353 −
(353 − 298)4 )
𝑥 4577,6658 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 1.389.558,346 kj/jam 4. Entalpi hexene-1 (C6H12) Tref
= 250C
= 298 K
Tmasuk
= 800C
= 353 K
ΔHhexene-1
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 208,797 𝑗𝑎𝑚 𝑥 5,66𝐸−01
(
2
1 84
𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 ((107,406(353 − 298)) +
(353 − 298)2 ) + (
298)3 ) + ( 𝑘𝑔
= 227,5 𝑗𝑎𝑚 𝑥
2,9945𝐸−06 4
1 84 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
−1,9𝐸−03 3
(353 −
(353 − 298)4 )
𝑥 6664,8846 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 18.050,729 kj/jam 5. Entalpi Katalis Tref
= 250C
= 298 K
Tmasuk
= 800C
= 353 K
ΔHkatalis
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 0,61 𝑗𝑎𝑚 𝑥
1 189,679
𝑘𝑔
= 0,61 𝑗𝑎𝑚 𝑥
𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 (149,433(353 − 298))
1 189,679 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 8218,815 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 26,4314 kj/jam 6. Entalpi n-hexane (C6H14) Tref
= 250C
= 298 K
Tmasuk
= 800C
= 353 K B-10
ΔHn-hexane
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 23,46 𝑗𝑎𝑚 𝑥 8,87𝐸−01
(
2
1 𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
86
𝑥 ((78,848(353 − 298)) +
(353 − 298)2 ) + (
298)3 ) + ( 𝑘𝑔
= 23,46 𝑗𝑎𝑚 𝑥
4,20𝐸−06 4
1 86 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
−2,95𝐸−03 3
(353 −
(353 − 298)4 )
𝑥 5524,2336 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 1506,9595 kj/jam 7. Entalpi TIBAL Tref
= 250C
= 298 K
Tmasuk
= 800C
= 353 K
ΔHTIBAL
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
1
= 0,0109 𝑗𝑎𝑚 𝑥
𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
198,33
𝑘𝑔
= 4,41 𝑗𝑎𝑚 𝑥
𝑥 (13,8(353 − 298))
1 198,33 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 259,44 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 0,0417 kj/jam Berdasarkan hasil perhitungan maka didapatkan nilai entalpi (ΔH) komponen masuk reaktor sebagai berikut: Entalpi (ΔH) Komponen Masuk Reaktor 2 Mass Komponen
Flow (kg/hr)
Ethylene (C2H4)(gas)
∫ 𝑪𝒑 𝒅𝑻
BM
ΔH (kj/hr)
(kj/kmol)
(kg/kmol)
8137,562
28
1755,3961
510.165,8725
10,0043
2
1436,0219
7183,1972
Isobutane (C4H10)(cair)
17606
58
4577,6658
1.389.558,346
Hexene-1 (C6H12)(cair)
208,797
84
6664,8846
18.050,729
0,61
189,679
8218,815
26,4314
23,46
86
5524,2336
1506,9595
0,0109
198,33
259,44
0,0417
Hidrogen (H2)(gas)
Katalis(padat) n-Hexane(cair) TIBAL(cair)
Total
1.926.491,577
B-11
o Perhitungan Entalpi Polimer Pada Reaktor 2 Perhitungan entalpi polimer menggunakan entalpi komponen – komponen yang bereaksi membentuk polimer. Fraksi Komponen Pembentuk Polimer Komponen Ethylene (C2H4)(gas) Hidrogen (H2)(gas)
Fraksi 0,9737 1,197.10-3
Isobutane (C4H10)(cair)
0
Hexene-1 (C6H12)(cair)
0,025
Katalis(padat) Total
7,2993.10-5 1
1. Entalpi etilen (C2H4) membentuk polimer ΔHetilen(polimer)
= ΔHetilen x fraksi = 510.165,8725 x 0,9737 = 496.748,5101 kj/hr
2. Entalpi hidrogen (H2) membentuk polimer ΔHhidrogen(polimer)
= ΔHhidrogen x fraksi = 7183,1972 x 1,197.10-3 = 8,5983 kj/hr
3. Entalpi isobutane (i-C4H10) membentuk polimer ΔHisobutane(polimer)
= ΔHisobutane x fraksi = 1.389.558,346 x 0 = 0 kj/hr
4. Entalpi hexene-1 membentuk polimer ΔHhexene-1(polimer)
= ΔHhexene-1 x fraksi = 18.050,729 x 0,025 = 451,2682 kj/hr
5. Entalpi katalis membentuk polimer ΔHkatalis(polimer)
= ΔHkatalis x fraksi = 26,4314 x 7,2993.10-5 = 1,9293.10-3 kj/hr
B-12
Setelah menghitung entalpi komponen yang membentuk polimer,maka entalpi dari polimer dapat diketahui. Adapun entalpi dari polimer adalah sebagai berikut: Entalpi Polimer Pada Reaktor 2 ΔH (kj/hr)
Komponen Ethylene (C2H4)(gas)
496.748,5101
Hidrogen (H2)(gas)
8,5983
Isobutane (C4H10)(cair)
0
Hexene-1 (C6H12)(cair)
-451,2682 1,9293.10-3
Katalis(padat) Total (Polimer)
496.305,8421
o Perhitungan Entalpi Komponen Keluar Reaktor 2 Untuk
menghitung besarnya
entalpi
(ΔH)
komponen
keluar
reaktor,dapat digunakan persamaan: ∆𝐻 = 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 dimana, ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 = 𝐴𝑇 +
𝐵 2 𝐶 3 𝐷 4 𝐸 5 𝑇 + 𝑇 + 𝑇 + 𝑇 2 3 4 5
1. Entalpi etilen (C2H4) Tmasuk
= 800C
= 353 K
Tkeluar
= 900C
= 363 K
ΔHetilen
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 257,979 𝑗𝑎𝑚 𝑥 −1,48𝐸−02
(
2
1 28
𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 ((32,083(363 − 353)) +
(353 − 305,6)2 ) + (
353)3 ) + (
−2,38𝐸−07 4
2,48𝐸−04 3
(363 −
(363 − 353)4 ) + (
6,83𝐸−11 5
5
(363 − 353) )) ΔHetilen
𝑘𝑔
= 257,979 𝑗𝑎𝑚 𝑥
1 28 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 320,1721 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 2949,9168 kj/jam 2. Entalpi hidrogen (H2) Tmasuk
= 800C
= 353 K
B-13
Tkeluar
= 900C
ΔHhidrogen
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇
= 363 K 𝑘𝑔
= 5,057 𝑗𝑎𝑚 𝑥 2,72𝐸−02
(
2
1 𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
2
𝑥 ((25,399(363 − 353))
(363 − 353)2 ) + (
353)3 ) + (
3,19𝐸−08 4
−3,85𝐸−05 3
(363 −
(363 − 353)4 ) + (
−8,76𝐸−12 5
(363 − 353)5 )) 𝑘𝑔
= 5,057 𝑗𝑎𝑚 𝑥
1 2 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 255,3372 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 645,6202 kj/jam 3. Entalpi isobutane (i-C4H10) Tmasuk
= 800C
= 353 K
Tkeluar
= 900C
= 363 K
ΔHisobutane
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 11.970 𝑗𝑎𝑚 𝑥 0,485
(
2
1 𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
58
𝑥 ((71,791(363 − 353)) +
(363 − 353)2 ) + ( 353)3 ) + ( 𝑘𝑔
= 17.606 𝑗𝑎𝑚 𝑥
−2,05𝐸−03 3
4,06𝐸−06 4
1 58 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
(363 −
(363 − 353)4 )
𝑥 741,4868 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 225.079,5966 kj/jam 4. Entalpi hexene-1 (C6H12) Tmasuk
= 800C
= 353 K
Tkeluar
= 900C
= 363 K
ΔHhexene-1
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 133,767 𝑗𝑎𝑚 𝑥 5,66𝐸−01
(
2
1 84
𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 ((107,406(363 − 353)) +
(363 − 353)2 ) + (
353)3 ) + ( 𝑘𝑔
= 208,797 𝑗𝑎𝑚 𝑥
2,9945𝐸−06 4
1 84 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
−1,9𝐸−03 3
(363 −
(363 − 353)4 )
𝑥 1101,7341 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 2738,557 kj/jam 5. Entalpi Katalis
B-14
Tmasuk
= 800C
= 353 K
Tkeluar
= 900C
= 363 K
ΔHkatalis
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 0 𝑗𝑎𝑚 𝑥
1 𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
189,679
𝑘𝑔
= 0 𝑗𝑎𝑚 𝑥
𝑥 (149,433(363 − 353))
1 189,679 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 1494,33 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 0 kj/jam 6. Entalpi n-hexane (C6H14) Tmasuk
= 800C
= 353 K
Tkeluar
= 900C
= 363 K
ΔHn-hexane
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 23,46 𝑗𝑎𝑚 𝑥 8,87𝐸−01
(
2
1 𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
86
𝑥 ((78,848(363 − 353)) +
(363 − 353)2 ) + (
353)3 ) + ( 𝑘𝑔
= 23,46 𝑗𝑎𝑚 𝑥
4,20𝐸−06 4
1 86 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
−2,95𝐸−03 3
(363 −
(363 − 353)4 )
𝑥 831,8572 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 226,9229 kj/jam 7. Entalpi TIBAL Tmasuk
= 800C
= 353 K
Tkeluar
= 900C
= 363 K
ΔHTIBAL
= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑑𝑇 𝑘𝑔
= 0,010817 𝑗𝑎𝑚 𝑥
1
𝑘𝑔
= 0,0109 𝑗𝑎𝑚 𝑥 ΔHTIBAL
𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙
198,33
𝑥 (13,8(363 − 353))
1 198,33 𝑘𝑔/𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑥 138 𝑘𝑗/𝑘𝑚𝑜𝑙
= 7,5266.10-3 kj/jam
Selain komponen,entalpi yang keluar dari reaktor 2 juga disebabkan oleh reaksi polimerisasi itu sendiri,dimana: ΔHpolimerisasi
𝑘𝑐𝑎𝑙
= −800 𝑘𝑔 𝑒𝑡𝑖𝑙𝑒𝑛 = −800
𝑘𝑐𝑎𝑙 𝑘𝑔 𝑒𝑡𝑖𝑙𝑒𝑛
𝑘𝑗
𝑥 4,1858 𝑘𝑐𝑎𝑙 𝑥 8137,562
𝑘𝑔 𝑒𝑡𝑖𝑙𝑒𝑛 ℎ𝑟
= -27.249.765,62 kj/hr
B-15
Berdasarkan hasil perhitungan maka didapatkan nilai entalpi (ΔH) komponen keluar reaktor 2 dan entalpi polimerisasi adalah sebagai berikut: Entalpi (ΔH) Komponen Keluar Reaktor 2 ΔH (kj/hr)
Mass Flow
BM
∫ 𝑪𝒑 𝒅𝑻
(kg/hr)
(kg/kmol)
(kj/kmol)
257,979
28
320,1721
-2949,9168
Hidrogen (H2)(gas)
5,057
2
255,3372
-645,6202
Isobutane (C4H10)(cair)
17606
58
741,4868
-225.079,5966
Hexene-1 (C6H12)(cair)
133,767
84
1101,7341
-2738,557
0
189,679
1494,33
0
23,46
86
831,8572
-226,9229
0,010817
198,33
Komponen Ethylene (C2H4)(gas)
Katalis(padat) n-Hexane(cair) TIBAL(cair) Polimer
138
15868,7992
-7,5266.10-3 -496.305,8421
Total
-727.946,4631
Polimerisasi
-27.249.765,62
o Perhitungan Entalpi Cooling Water Pada Reaktor 2 ∆𝐻 = 𝑄 = 𝑚 𝑥 𝐶𝑝 𝑥 𝑑𝑇 ∆𝐻 = 769.200
𝑘𝑔 𝑘𝑗 𝑥 4,1855 𝑥 (346 − 338)𝐾 ℎ𝑟 𝑘𝑔. 𝐾
∆𝐻 = 25.755.892 𝑘𝑗/ℎ𝑟
B-16
