Upload
indriana-rizky-rachmawati
View
235
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/19/2019 materii 3 Perancangan
1/51
D IAGRAM A LIRP ROSES I NDUSTRI
Dr. Tutuk Djoko K
8/19/2019 materii 3 Perancangan
2/51
6 LANGKAH PERANCANGAN PROSES (PABRIK ) KIMIA
Konsepsi dan Definisi
Pengembangan Diagram Alir(Flow Sheet)
Desain Peralatan
Analisa Ekonomi
Optimasi
Pelaporan
8/19/2019 materii 3 Perancangan
3/51
D IAGRAM A LIR (F LOW S HEET ) P ROSES K IMIA
Adalah gambar yang ringkas dan tepatyang menampilkan dalam jumlah besarinformasi teknik tentang proses kimia
Merupakan bahasa yang digunakan olehinsinyur /operator proses kimia
Anda harus lancar dalam
menterjemahkan dari kata-kata kediagram alir (flow sheet) dan sebaliknya
8/19/2019 materii 3 Perancangan
4/51
T IPE U TAMA F LOW S HEET P ROSES K IMIA
Gambar/Diagram InformasiDiagram alir input-output Bahan baku
Reaksi kimiaProduk
Diagram Alir Blok Semua hal di atas, ditambahNecara bahanSatuan proses utama (mayor)Tampilan khusus satuan proses
Diagram Alir Proses(Process Flow Diagram)
Semua hal di atas, ditambahNeraca energiKondisi proses (T dan P)Spesifikasi peralatan proses
utama
8/19/2019 materii 3 Perancangan
5/51
D IAGRAM A LIR INPUT -O UTPUT
Satu kotak mewakili semua operasi fisika dan kimiadalam prosesGaris dengan panah mewakili bahan bergerak masukdan keluar prosesBahan baku ( raw material ) masuk dari sebelah kiriProduk keluar dari kananLaju alir (kuantitas) produk dan bahan baku bisaditampilkan
ProsesBahan Baku Produk
8/19/2019 materii 3 Perancangan
6/51
Prosespembuatan
Amonia
350 ton CH 4/hari
795 ton H 2O/hari
825 ton N 2/hari
1000 ton NH 3/hari
970 ton CO 2/hari
Diagram Alir Input-output pembuatan Amonia
Pertanyaan yang bisa dikembangkan:Natural gas nya apa sudah murni, kalau tidak murni perlu tidak
proses pemurnian. Apakah tekanan dan suhu masuk sudahsama??Bagaimana sumber air nya, apakah dalam bentuk liquid ataugas
• Apa sumber Nitrogen?• Haruskah kita gunakan udara?• Jika ya, bagaimana dengan oksigen?
Amonia apakah sudah sesuai spek? Kalau belum bagaimanalangkah2 yang diperlukan. Bagaimana penanganan CO2n a.
8/19/2019 materii 3 Perancangan
7/51
D IAGRAM A LIR BLOK (K OTAK )
Merupakan langkah berikutnya yang lebihkompleks dan detailMempunyai beberapa fitur:
proses kimia direpresentasikan sebagaikelompok blok (kotak) terhubung ataudisebut Satuan Proses
Setiap satuan proses menggambarkanfungsi proses secara spesifik, dimanabahan mengalami perubahan fisikadan/atau kimia
8/19/2019 materii 3 Perancangan
8/51
Garis dengan panah menghubungkankotak dan menggambarkan aliranproses: input dan outputBahan baku masuk di sebelah kiri
Produk keluar di sebelah kananJumlah atau laju alir input dan outputbisa ditampilkan, langsung dalam
diagram atau dalam tabel yangmenyertai
8/19/2019 materii 3 Perancangan
9/51
Hanya ada 4 macam satuan proses dalam Diagram Alir Blok:
1. Mixer, Pencampur
Mixer
Mentega
C 12 H 22 O 11(sukrosa)
Telur
TepungGaram
NaHCO 3
Chocolate chip
Adonan chocolate chipcookies mentah
8/19/2019 materii 3 Perancangan
10/51
2. Reaktor
Reaktor(oven)
Chocolate chipcookies matang
3. Splitter
4 kg kue75% chocolate chip cookies25% peanut butter cookies
Splitter
3 kg kue75% chocolate chip cookies25% peanut butter cookies
1 kg kue75% chocolate chip cookies25% peanut butter cookies
Adonan chocolate chipcookies mentah
8/19/2019 materii 3 Perancangan
11/51
4. Separator
4 kg kue75% chocolate chip cookies
25% peanut butter cookies
Separator
3 kg kue97% chocolate chip cookies3% peanut butter cookies
1 kg kue8% chocolate chip cookies92% peanut butter cookies
8/19/2019 materii 3 Perancangan
12/51
Satuan Proses dikategorikan berdasarkan
fungsinyaSatuan Proses secara sederhana menunjukkan“tugas” penting yang dibutuhkan untukmengubah bahan baku menjadi produk yangdiinginkanMengabaikan apa yang terjadi di dalam SatuanProses dan tidak menjelaskan bagaimanaterpenuhinya fungsi Satuan Proses tersebutSatu proses mungkin membutuhkan beberapaperalatan atau satu peralatan memenuhibeberapa fungsi
8/19/2019 materii 3 Perancangan
13/51
Mixer : mengkombinasikan 2 atau lebih inputmenjadi output tunggal
Reaktor : Arus input mengandung reaktanTerjadi 1 atau lebih reaksi kimia
Splitter : memisahkan input tunggal ke dalam2 atau lebih output. Jika input
merupakan campuran 2 atau lebihkomponen, semua arus outputmempunyai komposisi yang sama
Separator : 1 arus input dipisahkan menjadi 2 ataulebih output. Output mempunyaikomposisi yang berbeda terhadap inputdan output yang lain. Perubahankomposisi terjadi secara fisika dantidak terjadi reaksi kimia
8/19/2019 materii 3 Perancangan
14/51
Mixer Reaktor Mixer Reaktor Reaktor
Separator Mixer ReaktorSeparator Separator
Gas Alam
Steam
Udara
H2O2N2CH4COH2O
H2N2CO2H2O
CO2
H2N2
H2N2NH3
H2N2
Amonia Air
Diagram Alir Blok yang disederhanakan untuk pembuatan amonia
dari gas alam
8/19/2019 materii 3 Perancangan
15/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
16/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
17/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
18/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
19/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
20/51
Diagram alir blok berguna untuk
menunjukkan satuan proses utama danbahan mengalir antara satuan proses,tetapi bukan gambar nyata proseskimia sesuai fungsinyaProcess Flow Diagram (PFD) lanjutandari diagram alir blok yang lebihkompleks dan lebih banyakinformasinya
8/19/2019 materii 3 Perancangan
21/51
F ITUR -FITUR PADA PFD
Proses kimia ditampilkan sebagai kelompokperalatan proses yang terhubungSemua peralatan proses utama digambar
secara representatif. Tipe reaktor danmetode pemisahan juga dipilihTerdapat peralatan yang digunakan untukmemindahkan /mengalirkan bahan (sepertipompa, kompresor, konveyor) dan untukmemanaskan atau mendinginkan bahan(seperti penukar panas, furnace)
8/19/2019 materii 3 Perancangan
22/51
Setiap peralatan proses ditandai dengan
nomor dan namaDitampilkan Utilitas utama (steam,cooling water, dsb)
Garis dengan panah menghubungkansetiap peralatan proses danmenunjukkan input dan output
Aliran proses diberi nomor
8/19/2019 materii 3 Perancangan
23/51
Bahan masuk dari sebelah kiri dan keluardari sebelah kananUmumnya, aliran gas di atas, cairan ditengah dan padatan di bawahLaju alir atau kuantitas, komposisi,temperatur, tekanan dan/atau fase aliran
ditampilkan, biasanya dalam sebuah tabelyang menyertai
8/19/2019 materii 3 Perancangan
24/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
25/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
26/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
27/51
Simbol Peralatan
8/19/2019 materii 3 Perancangan
28/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
29/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
30/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
31/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
32/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
33/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
34/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
35/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
36/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
37/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
38/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
39/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
40/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
41/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
42/51
8/19/2019 materii 3 Perancangan
43/51
M ODE (C ARA ) O PERASI P ROSES
Proses Kimia
Berdasarkancara bahan
masuk dankeluar proses
Batch
Aliran
Kontinyu
Semi Batch
Berdasarkanketergantungan pd waktu
Steady State
UnsteadyState
8/19/2019 materii 3 Perancangan
44/51
ProsesBatch
• Semua aliran input, masuk satuanproses satu kali, dan pada waktukemudian semua aliran outputdikeluarkan dari satuan proses satukali juga• Jumlah aliran input dan outputdinyatakan dalam massa atau mol
Proses Aliran
Kontinyu
• Aliran input secara kontinyu mengalirke dalam satuan proses dan aliran
output secara kontinyu keluar darisatuan proses• Jumlah aliran input dan outputdinyatakan dalam laju alir massa atau
laju alir molar
8/19/2019 materii 3 Perancangan
45/51
ProsesSemi Batch
Merupakan kombinasi dariproses batch dan kontinue,misalnya semua aliran inputdimasukkan satu kali dan aliranoutput dikeluarkan secarakontinyu
ProsesSteady State
Proses yang tidak tergantung waktu,variabel proses tidak berubahterhadap waktu
ProsesTransient/Unsteadystate
Satu atau lebih variabel prosesberubah terhadap waktu
8/19/2019 materii 3 Perancangan
46/51
C ATATAN -CATATAN
Semua satuan proses (mixer, reaktor, splitter,separator) dapat dioperasikan secara batch,kontinyu atau semibatch
Proses batch, biasanya digunakan dalamindutri farmasi, polimer khusus dan produkperawatan pribadi (kosmetik)Proses batch , kapasitas produksi tahunannyarendah (50 – 500 ton/th atau lebih kecil)Proses batch, peralatan dapat digunakanbeberepa kali untuk produk yang berbeda
8/19/2019 materii 3 Perancangan
47/51
Proses aliran kontinyu biasanya untuk
industri dengan kapasitas produksi besar(1000 – 5000 ton/th atau lebih untuk setiappabrik), seperti industri minyak, industrikimia
Proses aliran kontinyu, peralatan digunakanuntuk satu tujuan khusus dan beroperasi 24
jam/hari, 7 hari/minggu
8/19/2019 materii 3 Perancangan
48/51
Proses batch dan semibatch secara alamiadalah unsteady stateProses aliran kontinyu hampir selaluberoperasi dalam kondisi steady state kecualiselama start-up dan shutdown
Kualitas produk lebih konsisten dan biayaoperasional secara umum lebih rendahdengan kondisi steady stateSemua jenis diagram alir ( flowsheet ) – diagram alir input-output, blok dan PFD – dapat digunakan baik untuk operasi batch,semibatch, kontinyu, steady state atau
unsteady state
8/19/2019 materii 3 Perancangan
49/51
Untuk semua proses, komponen A dan B dicampur dan
bereaksi menjadi C
08.00 09.00 10.00 11.00
A
BC
Operasi Batch
8/19/2019 materii 3 Perancangan
50/51
08.00 09.00 10.00 11.00
Operasi Kontinue Steady State
A
BC
A
BC
A
BC
A
BC
8/19/2019 materii 3 Perancangan
51/51
08.00 09.00 10.00 11.00
A BC
Operasi Semibatch
B