Tugas Perancangan Proses Teknik Kimia

Oleh Anrini Saurma

581,1 KB 8 tayangan 0 unduhan
 
Bagikan artikel

Transkrip Tugas Perancangan Proses Teknik Kimia

TUGAS PERANCANGAN PROSES TEKNIK KIMIA Oleh: M. Arief Firmandani Salamun Qaulan Yogy Herstiawan (0807121002) (0807135304) (0807113461) PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2011 TUGAS 1 Deskripsi Alat TUGAS 2 Problems di Buku Douglas 1.3-1, 1.3-2, & 1.3-4 1.3-1 If engineering time cost $100/hr, estimete the worker-hours required to complate each type of design study in Table 1.1-1 for a small plant. Jika biaya pendirian pabrik adalah $8,000,000, maka jam kerja untuk setiap tipe perhitungan adalah: a. Order-of-magnitude estimate (engineering cost = $10,000) Jam kerja = $ 10,000 = 100 hours 100 $ /h b. Study estimate (engineering cost = $22,000) Jam kerja = $ 22,000 = 220 hours 100 $ / hr c. Preliminary estimate (engineering cost = $50,000) Jam kerja = $ 50,000 = 500 hours 100 $ / hr d. Devinitive estimate (engineering cost = $200,000) Jam kerja = $ 200,000 = 2000 hours 100 $ /hr e. Detail estimate (engineering cost = $350,000) Jam kerja = $ 350,000 = 3500 hours 100 $ /hr 1.3-2 According to the engineering method, what would be the best way to read a textbook that covers a field you have not studied before, (i.e.. biotechnology, electrochemistry, etc.)? Untuk melengkapi bidang yang tidak dipelajari oleh seorang teknik kimia, maka buku yang terbaik untuk melengkapi tersebut adalah buku tentang bioteknologi. Buku ini sangat penting bagi seorang teknik kimia karena dengan buku ini, seorang teknik kimia mampu menghasilkan sebuah metoda atau teknologi baru dengan menggunakan metoda bioproses sehingga menghasilkan sesuatu teknologi ataupun sumber energi alternatif yang ramah lingkungan dan biaya produksi yang lebih murah. 1.3-4 A flowsheet for a process to produce acetone from isopropanol is given in Fig. 1.3-1. The reaction is isopropanol acetone + H2, and an azeotropic mixture of IPA H20 is used as the feed stream. The reaction takes place at 1 atm and 572 rF. Show the hierarchy of flowsheets H2 Furnace Steam IPA - H2O Cool water Absorber Fuel H2O Mixer Flash Evaporator Condensor Reactor Acetone Recycle Product H2O Gambar 1. Proses produksi acetone a. Input-output b. Acetone separation system c. Acetone recycle system d. Acetone destillation TUGAS 3 Ilustrasi Hasil Kegiatan Analisis Pabrik Etilen Oksida 1. Rumusan Primitive Kebutuhan metionin Indonesia dari tahun 2008 hingga 2010 terus meningkat. Peningkatan kebutuhan metinonin akan diperkirakan akan terus terjadi. Selain itu, peningkatan kebutuhan metionin dunia juga terus meningkat dari tahun ketahun. 2. Rumusan Lebih Informatif Pada tahun 2008, kebutuhan metionin Indonesia adalah 18.462 ton. Nilai ini terus meningkat hingga tahun 2010 yang mencapai 20.551 ton. Peningkatan kebutuhan metionin ini secara tidak langsung disebabkan oleh perkembangan industri-industri di Indonesia, terutama industri peternakan dimana metionin digunakan sebagai bahan pembuat pakan ternak. Peningkatan kebutuhan metionin juga disebabkan oleh perkebangan industri farmasi dan industri-industri lain yang membutuhkan metionin sebagai bahan baku. 3. Rumusan terarah Sampai pada tahun 2010, belum ada pabrik metionin yang berdiri di Indonesia. Seluruh kebutuhan metionin Indonesia didapat dari hasil Impor dari negara lain. Oleh sebab itu, perlu didirikan pabrik metionin untuk memenuhi kebutuhan metionin di Indonesia. Kapasitas pabrik metionin yang didirikan adalah 30.000 ton/tahun dengan asumsi bahwa metionin yang dihasilkan dapat memenuhi kebutuhan metionin Indonesia dn sebagian kebutuhan metionin dunia. 4. Rumusan spesifik Pabrik metionin yang didirikan berbahan baku metanol, hidrogen sulfida, dan propilen. Sebelum pembuatan metionin, terlebih dahulu dilakukan pembuatan bahan baku utama dari proses pembuatan metionin, yaitu metil merkaptan dan akrolein. Pembuatan metil merkaptan dan akrolein disebabkan oleh belum adanya pabrik di Indonesia yang memproduksi kedua bahan baku pembuatan metionin tersebut. Selain itu, harga dari kedua bahan baku tersebut juga cukup mahal, sehingga lebih baik membuat bahan baku tersebut agar keuntungan yang didapat lebih besar. TUGAS 4 1. Asumsi adalah anggapan logis yang mewakili informasi yang dibutuhkan untuk menyelesaikan suatu persoalan. Contoh: Dalam perhitungan massa jenis air kita sering berasumsi temperatur yang digunakan 25oC, yaitu temperatur suhu kamar; agar mempermudah perhitungan. 2. Rule of thumb Rule of thumb adalah suatu aturan praktis yang berisikan prinsip-prinsip dengan aplikasi yang luas yangbtidak dimaksudkan untuk secara ketat dan akurat atau dapat diandalkan untuk setiap kondisi. Rule of thumb merupakan prosedur atau informasi yang mudah dipelajari dan mudah diterapkan untuk sekedar menghitung atau mengingat beberapa nilai. Contoh: Rule of Thumb pada buku Chemical Process Equipment - Stanlay M. Walas. 3. Estimasi adalah perkiraan hasil perhitungan terdekat guna mendapatkan hasil perhitungan dengaan cepat namun tidak akurat. Sebagai contoh sederhana 38 x 42 kita estimasi hasilnya yaitu menjadi 40 x 40 = 1600. 4. Informasi yang bisa didapatkan dari situs AICHE yaitu: a. Informasi mengenai Persatuan Insinyur Kimia Amerika Serikat, American Institute of Chemical Engineers (AIChE). b. Informasi mengenai proses-proses dan metode-metode dalam teknik kimia c. Informasi jaringan atau akses ke ilmuan –ilmuan dunia teknik kimia dan berbagai perguruan tinggi teknik kima terbaik. 5. Pendekatan Hirerarki untuk perancangan conseptual Metode engineering mengindikasi bahwa kita harus menyelesaikan masalah pereancangan dengan yang pertama mengembangkan penyelesaian yang sangat sederhana terlebih dahulu, selanjutnya mengerjakan lapisan berikutnya hingga detailnya. 6. BAB 1 Douglas Sifat dari Sintesa Proses dan Analisis 1.1 Aspek kreatif dari perancangan proses Perancangan proses dan perancangan pabrik menghasilkan ide dan merubahnya menjadi perlatan dan proses-proses untuk memproduksi material baru ataupin meningkatkan nilai jual atau kualitas bahan (material) yang sudah ada. Ide-idea baru dibuat untuk:  Memproduksi bahan baku yang bisa dijual  Mengkonversi produk samping menjadi menjadi produk yang lebih berharga (bernilai) sehingga dapat dijual juga.  Membuat bahan baku baru (seperti serat sintesis, makanan)  Menemukan cara baru untuk memproduksi produk yang sudah ada (seperti proses dengan katalis baru, atau dengan cara alternatif yaitu bioproses).  Untuk menggunakan teknologi baru (seperti teknik genetika)  Untuk menggunakan perlakuan dalam membuat material baru (seperti dengan temperatur tinggi, atau dengan operasi bertekanan tinggi, atau menggunakan polimer khusus) Tingkat Keberhasilan Faktanya, kemungkinan untuk mendapatkan keuntungan secara komerasil pada tahap penelitian untuk beberapa proses adalah sekitar 1-3%, pada tahap pengebangan proses sekitar 10-25%, dan pada tahap pilot plant prosesnya sekitar 40-60%. Tentunya, kita harapkan tingkat keberhasilan pada modifikasi proses akan lebih tinggi dari itu untuk proses-prosaes yang lengkap, tetapi semakin aman proyeknya maka semakin rendah potensinya. Sintesis dan Analisis Hanya dibutuhkan sedikit bagian dari informasi untuk mendefinisikan sebuah masalah perancangan. Misalnya, seorang peneliati kimia menemukan reaksi baru untuk membuat produk yang sudah ada atau sebuah katalis baru untuk membuat sesuatu, reaksi komersial, dan kita ingin menterjemahkan penemuan ini untuk menjadi proses baru. Dengan demikian, hanya memulai dengan pengetahuan akan kondisi reaksi yang kita dapatkan dari peneliti kimia tersebut, serta beberapa informasi seperti keterasediaan bahan baku dan produk yang kita dapat dari organisasi penjualan kita, dan kita membutuhkan semua informasi lainnya untuk mendefenisikan sebuah masalah perancangan. Untuk mendapatkan infomasi yang hilang itu , kita harus membuat asumsi mengenai tipe proses apa yang harus dipakai, bagaimana unit-unit proses tersebut akan saling berhubungan, dan berapa temperaturnya, tekanannya, serta tingkat aliran proses yang akan dibutuhkan. Ini yang disebut aktifitas mensintesis. Sintesis ini sulit karena sangat-sangat banyak jalan yang harus kita pertimbangkan untk menyelesaikan tujuan yang sama. Karena itu masalah perancangan adalah masalah yang sangat terbuka dan tidak ada batasnya (open-ended). Metode Engineering Metode engineering dalam perancangan proses adalah sebuah seni, seperti proses kreatif. Karena itu, harus mencoba untuk mencapai masalah perancangan pada banyak cara yang sama dengan cara seorang pelukis membuat sebuah lukisan. Dengan kata lain, prosedur pearancangan orisinil kita harus saesuai pada pengembangan sketsa pensil. Tingkat Perancangan Engineering 1. Order-of-magnitude estimate Berdasarkan daftar harga yang sama, akurasi ± 40% 2. Study estimate Berdasarkan pengetahuan dari peralatan umum, akurasi ± 25% 3. Preliminary estimate Berdasarkan data yang cukup untuk mengestimasi biaya, akurasi ± 12% 4. Defeinitive estimate Berdasarkan data yang hampir lengkap, namun masih sebelum pelengkapan gambargambar dan spesifikasi, akurasi ± 6% 5. Detailed estimate Berdasarkan gambar-gambar engineering yang engkap, spesifikasi, dan survey tempat, akurasi ± 3% Biaya Perancangan Engineering pada tahun 1977 1.2 Pendekatan Hirarki untuk Merancang Secara Konseptual Contoh: Hidrodealkalinasi Toluen Hidrodealkalinasi toluen untuk memproduksi benzen, reaksinya: Toluen + H2 → Benzen + CH4 dan 2Benzen ↔ Divenil + H2 Reaksi berlangsung secaara homogen pada taeamperatur 1150oF – 1300oF dan tekanan sekitar 500 psia. Kelebihan hidrogen (rasio perbandingan 5/1) diharapkan untuk mencegah terbentuknya cook, dan gas efluen harus cepat mengurangi suhu sampai 1150oC dengan tujuan untuk mencegah terbentuknya cook pada HE yang ke reaktor. Pada gambar dapat dilihat Aliran bahan baku :Toluen & Hidrogen Aliran Produk :Hidrogen, metana, benzen, toluen, dan divenil yang tidak diinginkan. Sebagian besar hidrogen dan metana dipisahkan dari zat aromatik dengan kondensor parsial, untuk mengkondensasi zat aromatiknya, dan gas-gas ringan di flash. Cairan dari flush drum digunakan untuk menurunkan suhu gas panas dari reaktor. Aliran dari flash diumpankan ke stabilizer untuk didistilasi demi menyempurnakan pemisahan hidrogen dan metana dari zat aromatik. Distilasi selanjutnya yaitu mengumpankan zat aromatik dari hasil pemisahan pada stabilizer ke distilasi selanjutnya pada product, sehingga didapatkanlah benzen. Toluen yang di recycle dipisahkan dari divenil yang tidak diinginkan. Keputusan Hirarki 1. Batch versus kontinu 2. Struktur input-output dari flowsheet 3. Struktur recycle dari flowsheet 4. Struktur umum dari sistem pemisahan a. Sistem vapor recovery b. Sistem liquid recovery 5. Jaringan heat exchanger Prosedur Dekomposisi Proses yang sudah ada 1. Hapus (Remove) semua HE, drum, dan vessel penyimpanan. 2. Kelompokkan semua kolom distilasi (block sistem pemisahan liquid) 3. Sederhanakan struktur umum dari sistem pemisahan 4. Satukan (gabungkan semua unit menjadi satu kotak) sistem pemisahan yang lengkap. 5. Satukan proses yang lengkap. 1.3 Kesimpulan Masalah-masalah pada merancang proses bisa didefenisikan, dan hanya sekitar 1% dari gagasan-gagasan untuk rancangan baru yang terkomersialkan. Oleh karena itu, sebuah strategi efisien untuk mengembangkan sebuah rancangan yang pada mulanya hanya untuk menentukan secara kasar, perhitungan screening –type, dll; menjadi menghilangkan proyek dan proses alternatif yang tidak penting dengan usaha yang minimum. TUGAS 5 BAB 2 Ekonomi Teknik 2.1 Informasi Biaya yang Dibutuhkan Dengan mempertimbangkan hasil-hasil dari sebuah studi kasus yang sudah dipublikasikan, kita bisa mendapat gambaran keseluruhan bermacam informasi yang kita butuhkan untuk mengembangkan sebuah estimasi biaya untuk sebuah perancangan konseptual. Lagi pula, kerangka menghubungkan neraca massa dan energi , ukuran-ukuran peralatan dan aliran-aliran utilitas, biaya-niaya operasi dan kapital, dan profitabilitas proses harus menjadi lebih jelas. Pada studi kasus yang lebih khusus kita mempertimbangkan keterlibatanproduksi dari sikloheksan dengan hidrogenasi benzen. Benzen + 3H2 ↔ Sikloheksan Flowsheet dan Tabel Aliran Salah satu hal yang paling penting adalah kita mengembangkan selama sebuah rancangan dalam sebuah flowsheet proses (lihat gambar 2.1-1). Flowsheet menunjukkan peralatan-peralatan umum, dan selalu setiap peralatan diberi angka atau nama khusus, seperti pada gambar 2.1-1. Biasanya setiap aliran pada flowsheet juga betulisan huruf atau angka, dan tabel aliran yang berisikan tulisan-tulisan atau angka-angka ini sering kali muncul pada dasar flowsheet. Tabel aliran berisikan aliran setiap komponen disetiap aliran seperti temperatur dan tekanan aliran. Pada beberapa kasus, entalpi, densitas, dan informasi lainnya untuk setiap aliran dimasukkan ke dalam tabel aliran. Biaya Operasi Jika kita mengetahui laju alir-laju alir aliran dan temperatur-temperatur aliran, kita bisa menghitung aliran utilitas untuk beraneka unit yang ditunjukkan oleh flowsheet; lihat tabel 2.1-1. Lalu jika mengetahui biaya-biaya unit dari utilitas, kita bisa menghitung total biaya utilitas. Kita gabungkan biaya utilitas-utilitas ini dengan biaya bahan baku dan biaya-biaya operasi lainnya untuk memperoleh rekapitulasi biaya operasi. Lihat Tabel 2.1-2 Biaya Kapital Setelah kita tentukan laju aliran dan temperatur aliran, kita bisa menghitung ukuran peralatan; lihat tabel 2.1-3. Lalu kita bisa menggunakan korelasi biaya untuk mengestimasi biaya pengantaran peralatan. Selanjutnya kita menggunakan faktor instalasi untuk mengestimasi harga peralatan yang dipasang (lihat tabel 2.1-4). Kita juga harus mengestimasi biaya kerja yang dibutuhkan pabrik (lihat tabel 2.1-5). Dengan menggabungkan semua harga-harga ini, kita dapatkan sebuah estimasi dari total kebutuhan kapital (lihat tabel 2.1-6) Estimasi Profitabilitas Kita gabungkan biaya-biaya operasi dan kapital, dan dengan harga-harga lainnya , dan kita gunakan hasil-hasil ini untuk mengestimasi profitabilitas dari proses (lihat tabel 2.1-7). Pengembalian dari investasi digunakan sebagai standar dari profitabilitas di studi kasus ini, namun angka dari kriteria lainnya bisa digunakan. Ekonomi Teknik Sekarang bisa kita lihat tipe-tipe apa saja dari harga-harga yang termasuk di dalam analisa ekonomi, bagaimana bisa kita mendapatkan data harga-harga? Pertama kita pertimbangkan beberapa metoda untuk menghitung biaya kapital dan biaya operasi, lalu kita gambarkan teknik untuk meletakkan biaya kapital dan biaya operasi dalam basis yang sama, selanjutnya kita diskusikan pengukuran-pengukuran profitabilitas, dan akhirnya kita dapatkan model sederhana yang berguna untuk proses screening alternatif ketika kita mengembangkan sebuah perancangan konsep.

Judul: Tugas Perancangan Proses Teknik Kimia

Oleh: Anrini Saurma


Ikuti kami