MEMBACA DIAGRAM ALIR PROSES INDUSTRI Yohanes Otto Maryoto, ST 6 LANGKAH PERANCANGAN PROSES (PABRIK) KIMIA Konsepsi dan Definisi Pengembangan Diagram Alir (Flow Sheet) Desain Peralatan Analisa Ekonomi Optimasi Pelaporan DIAGRAM ALIR (FLOW SHEET) PROSES KIMIA Adalah gambar yang ringkas dan tepat yang menampilkan dalam jumlah besar informasi teknik tentang proses kimia Merupakan bahasa yang digunakan oleh insinyur /operator proses kimia Anda harus lancar dalam menterjemahkan dari kata-kata ke diagram alir (flow sheet) dan sebaliknya TIPE UTAMA FLOW SHEET PROSES KIMIA Gambar/Diagram Informasi Diagram alir input-output Bahan baku Reaksi kimia Produk Diagram Alir Blok Semua hal di atas, ditambah Necara bahan Satuan proses utama (mayor) Tampilan khusus satuan proses Diagram Alir Proses (Process Flow Diagram) Semua hal di atas, ditambah Neraca energi Kondisi proses (T dan P) Spesifikasi peralatan proses utama DIAGRAM ALIR INPUT-OUTPUT Bahan Baku Proses Produk Satu kotak mewakili semua operasi fisika dan kimia dalam proses Garis dengan panah mewakili bahan bergerak masuk dan keluar proses Bahan baku (raw material) masuk dari sebelah kiri Produk keluar dari kanan Laju alir (kuantitas) produk dan bahan baku bisa ditampilkan Diagram Alir Input-output pembuatan Amonia 350 ton CH4/hari 795 ton H2O/hari 825 ton N2/hari Proses pembuatan Amonia Pertanyaan yang bisa dikembangkan: •Apa sumber Nitrogen? •Haruskah kita gunakan udara? •Jika ya, bagaimana dengan oksigen? 1000 ton NH3/hari 970 ton CO2/hari DIAGRAM ALIR BLOK (KOTAK) Merupakan langkah berikutnya yang lebih kompleks dan detail Mempunyai beberapa fitur: proses kimia direpresentasikan sebagai kelompok blok (kotak) terhubung atau disebut Satuan Proses Setiap satuan proses menggambarkan fungsi proses secara spesifik, dimana bahan mengalami perubahan fisika dan/atau kimia Garis dengan panah menghubungkan kotak dan menggambarkan aliran proses: input dan output Bahan baku masuk di sebelah kiri Produk keluar di sebelah kanan Jumlah atau laju alir input dan output bisa ditampilkan, langsung dalam diagram atau dalam tabel yang menyertai Hanya ada 4 macam satuan proses dalam Diagram Alir Blok: 1. Mixer Mentega C12H22O11 (sukrosa) Telur Tepung Garam NaHCO3 Chocolate chip Mixer Adonan chocolate chip cookies mentah 2. Reaktor Adonan chocolate chip cookies mentah Reaktor (oven) Chocolate chip cookies matang 3. Splitter 3 kg kue 75% chocolate chip cookies 25% peanut butter cookies 4 kg kue 75% chocolate chip cookies 25% peanut butter cookies Splitter 1 kg kue 75% chocolate chip cookies 25% peanut butter cookies 4. Separator 3 kg kue 97% chocolate chip cookies 3% peanut butter cookies 4 kg kue 75% chocolate chip cookies 25% peanut butter cookies Separator 1 kg kue 8% chocolate chip cookies 92% peanut butter cookies Satuan Proses dikategorikan berdasarkan fungsinya Satuan Proses secara sederhana menunjukkan “tugas” penting yang dibutuhkan untuk mengubah bahan baku menjadi produk yang diinginkan Mengabaikan apa yang terjadi di dalam Satuan Proses dan tidak menjelaskan bagaimana terpenuhinya fungsi Satuan Proses tersebut Satu proses mungkin membutuhkan beberapa peralatan atau satu peralatan memenuhi beberapa fungsi : mengkombinasikan 2 atau lebih input menjadi output tunggal Reaktor : Arus input mengandung reaktan Terjadi 1 atau lebih reaksi kimia Splitter : memisahkan input tunggal ke dalam 2 atau lebih output. Jika input merupakan campuran 2 atau lebih komponen, semua arus output mempunyai komposisi yang sama Separator : 1 arus input dipisahkan menjadi 2 atau lebih output. Output mempunyai komposisi yang berbeda terhadap input dan output yang lain. Perubahan komposisi terjadi secara fisika dan tidak terjadi reaksi kimia Mixer Udara Gas Alam Mixer Reaktor Mixer Reaktor Reaktor H2 O2 N2 CH4 CO H2O Steam H2 N2 CO2 H2O CO2 H2 N2 NH3 Separator Separator Mixer Reaktor H2 N2 Separator H2 N2 Air Amonia Diagram Alir Blok yang disederhanakan untuk pembuatan amonia dari gas alam Diagram alir blok berguna untuk menunjukkan satuan proses utama dan bahan mengalir antara satuan proses, tetapi bukan gambar nyata proses kimia sesuai fungsinya Process Flow Diagram (PFD) lanjutan dari diagram alir blok yang lebih kompleks dan lebih banyak informasinya FITUR-FITUR PADA PFD Proses kimia ditampilkan sebagai kelompok peralatan proses yang terhubung Semua peralatan proses utama digambar secara representatif. Tipe reaktor dan metode pemisahan juga dipilih Terdapat peralatan yang digunakan untuk memindahkan /mengalirkan bahan (seperti pompa, kompresor, konveyor) dan untuk memanaskan atau mendinginkan bahan (seperti penukar panas, furnace) Setiap peralatan proses ditandai dengan nomor dan nama Ditampilkan Utilitas utama (steam, cooling water, dsb) Garis dengan panah menghubungkan setiap peralatan proses dan menunjukkan input dan output Aliran proses diberi nomor Bahan masuk dari sebelah kiri dan keluar dari sebelah kanan Umumnya, aliran gas di atas, cairan di tengah dan padatan di bawah Laju alir atau kuantitas, komposisi, temperatur, tekanan dan/atau fase aliran ditampilkan, biasanya dalam sebuah tabel yang menyertai Simbol Peralatan MODE (CARA) OPERASI PROSES Batch Berdasarkan cara bahan masuk dan keluar proses Aliran Kontinyu Semi Batch Proses Kimia Steady State Berdasarkan ketergantunga n pd waktu Unsteady State •Semua aliran input, masuk satuan proses satu kali, dan pada waktu kemudian semua aliran output dikeluarkan dari satuan proses satu kali juga •Jumlah aliran input dan output dinyatakan dalam massa atau mol Proses •Aliran input secara kontinyu mengalir Aliran ke dalam satuan proses dan aliran Kontinyu output secara kontinyu keluar dari satuan proses •Jumlah aliran input dan output dinyatakan dalam laju alir massa atau Proses Batch Proses Merupakan kombinasi dari proses Semi Batch batch dan kontinue, misalnya semua aliran input dimasukkan satu kali dan aliran output dikeluarkan secara kontinyu Proses Steady State Proses Transient /Unsteady state Proses yang tidak tergantung waktu, variabel proses tidak berubah terhadap waktu Satu atau lebih variabel proses berubah terhadap waktu CATATAN-CATATAN Semua satuan proses (mixer, reaktor, splitter, separator) dapat dioperasikan secara batch, kontinyu atau semibatch Proses batch, biasanya digunakan dalam indutri farmasi, polimer khusus dan produk perawatan pribadi (kosmetik) Proses batch, kapasitas produksi tahunannya rendah (50 – 500 ton/th atau lebih kecil) Proses batch, peralatan dapat digunakan beberepa kali untuk produk yang berbeda Proses aliran kontinyu biasanya untuk industri dengan kapasitas produksi besar (1000 – 5000 ton/th atau lebih untuk setiap pabrik), seperti industri minyak, industri kimia Proses aliran kontinyu, peralatan digunakan untuk satu tujuan khusus dan beroperasi 24 jam/hari, 7 hari/minggu Proses batch dan semibatch secara alami adalah unsteady state Proses aliran kontinyu hampir selalu beroperasi dalam kondisi steady state kecuali selama startup dan shutdown Kualitas produk lebih konsisten dan biaya operasional secara umum lebih rendah dengan kondisi steady state Semua jenis diagram alir (flowsheet) – diagram alir input-output, blok dan PFD – dapat digunakan baik untuk operasi batch, semibatch, kontinyu, steady state atau unsteady state Untuk semua proses, komponen A dan B dicampur dan bereaksi menjadi C Operasi Batch A C B 08.00 09.00 10.00 11.00 Operasi Kontinue Steady State A A A C B C B 08.00 A C B 09.00 C B 10.00 11.00 Operasi Semibatch A B 08.00 C B 09.00 10.00 11.00
