Modul pengantar industri kimia (PIK) Semester V

KATA PENGANTAR

Membaca dengan seksama Modul Matakuliah Proses Industri Kimia Jurusan Teknik Industri ini, sesungguhnya kita diajak untuk memikirkan dunia pendidikan kita, dimana harus mampu berperan aktif menyiapkan sumberdaya   manusia   terdidik   yang   mampu   menghadapi   berbagai   tantangan kehidupan, dimana para mahasiswa diharapkan mampu memecahkan berbagai persoalan yang dihadapi dalam dunia Industri.

Modul  ini  memberikan  kepada  mahasiswa  pengetahuan  yang  berkaitan dengan Proses Industri Kimia sehingga para alumni Jurusan Teknik Industri memiliki bekal teori untuk terjun pada dunia nyata yang terkait dengan proses industri kimia.

Akhirnya mudah-mudahan Modul Matakuliah Proses Industri Kimia ini bermanfaat  bagi  para  mahasiswa  di  lingkungan  Jurusan  Teknik  Industri.

Nganjuk, November 2015

Penyusun

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR …………………………………………………………..   1

DAFTAR ISI ……………………………………………………………………    2

DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………..     4

GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PENGAJARAN (GBPP) ………………    5

KOMPONEN PENILAIAN ……………………………………………………     8

BAB 1 PENGANTAR PERKULIAHAN PROSES INDUSTRI KIMIA ...........   9

1.1 Pendahuluan …………………………………………………………   9

1.2. Pengertian Industri Kimia …………………………………………..   15

1.3. Unit–Unit Proses Produksi …………………………………………   18

BAB 2 INDUSTRI KIMIA DAN PERKEMBANGANNYA DI INDONESIA...  21

2.1. Pendahuluan …………………………………………………………  21

2.2. Definisi Industri …………………………………………………….   21

2.3. Strategi Pembangunan Industri Kimia di Indonesia ...........................  21

BAB 3 UNIT   OPERASI   DAN   PERALATAN   INDUSTRI   KIMIA ..........  23

3.1. Pendahuluan …………………………………………………………  23

3.2. Unit operasi dalam industri kimia …………………………………..  25

3.3 Simbol-simbol peralatan dalam industri kimia ……………………… 90

BAB 4 INDUSTRI PENCAIRAN GAS ALAM ……………………………….    91

4.1. Pendahuluan ………………………………………………………...   91

4.2. Komposisi dan Sifat Gas Alam …………………………………….   91

BAB 5 INDUSTRI GULA PASIR …………………………………………….     94

5.1.  Sumber Gula ………………………………………………………    94

5.2   Nira ……………………………………………………………….     96

5.3.  Proses Pembuatan Gula ………………………………………….      98

5.4.  Flow Sheet Pembuatan Gula Pasir Dengan Proses Sulfitasi …….      102

5.5.  Uraian Proses …………………………………………………………..   104

BAB 6 INDUSTRI PUPUK UREA ……………………………………………. 106 6.2. Proses Pembuatan Amoniak ……………………………………….. 106 6.3. Tahapan Proses ……………………………………………………. 108 6.4. Proses Pembuatan Urea ……………………………………………. 109 BAB 7 INDUSTRI PENGILANGAN MINYAK BUMI...................................... 110

6.1. Pendahuluan …………………………………………………………  106

 7.1. Pendahuluan …………………………………………………………  110

7.2. Komposisi Minyak Bumi ……………………………………………  110

7.3. Produk-Produk Minyak Bumi ………………………………………. 112

7.4. Proses-Proses Kimia  ……………………………………………….   113

SOAL DAN PENYELESAIANNYA …………………………………………… 115

 DAFTAR PUSTAKA ……………………………

DAFTAR GAMBAR

Gambar   1.1   Skema umum proses dalam industri kimia ……………………….   10

Gambar   1.2   Pola alir dalam reaktor untuk sistim 2 fasa ………………………   12

Gambar   3.1   Berbagai type reaktor gas cair ……………………………………   33

Gambar   3.2   Berbagai macam pola kontak dalam reaktor gas cair …………….   33

Gambar   3.3   Proses Ekstraksi Sederhana ………………………………………   36

Gambar   3.4   Proses Ekstraksi Edeleanu ………………………………………..   38

Gambar   3.5   Proses Ekstraksi Furfural …………………………………………   38

Gambar   3.6   Proses Ekstraksi Udex ……………………………………………   40

Gambar   3.7   Proses Ekstraksi Propane Deasphalting …………………………..  40

Gambar   3.8   Proses Distilasi Ekstrak-tif ………………………………………..  42

Gambar   3.9   Amine Process …………………………………………………….  47

Gambar   3.10 Sistem Adsorpsi ………………………………………………......   57

Gambar   3.11 Regenerasi Adsorbent …………………………………………….   57

GARIS-GARIS BESAR PROGRAM PENGAJARAN

Mata Kuliah                   : Proses Industri Kimia

Kode/Bobot SKS           : PTK-121/2 SKS

Deskripsi MK                : Syarat Mengikuti Matakuliah PIK Telah Menyelesaikan ATK & Peralatan Industri Kimia

TIU                                 : Mahasiswa Dapat Memahami Proses-proses yang terjadi pada Industri Kimia.

No. Topik	Tujuan Pengajaran (TIK)	Pokok Bahasan	Sub Pokok Bahasan	Estimasi Waktu	Metode Pembelajaran	Media pembelajaran	Referensi
1	1.   Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian industri kimia dan peranannya 2.   Mahasiswa mampu menjelaskan proses-proses produksi di dalam industri kimia 3.   Mahasiswa mampu menjelaskan macam-macam unit proses produksi pada industri kimia 4.   Mahasiswa mampu menjelaskan tugas dan fungsi unit-unit proses produksi industri kimia	PENGANTAR PERKULIAHAN PROSES INDUSTRI KIMIA	1.1 Pendahuluan 1.2 Pengertian Industri Kimia 1.3 Unit–Unit Proses Produksi	135 menit	Ceramah Diskusi Contoh Presentasi Latihan Soal Tugas Mandiri	Papan Tulis LCD	Modul Ajar
2	1.    Mahasiswa mampu menjelaskan definisi industri. 2.    Mahasiswa mampu menjelaskan peran industri kimia dalam pengubahan/pengolahan sumber alam.	INDUSTRI KIMIA DAN PERKEMBANGA NNYA DI INDONESIA	2.1 Pendahuluan 2.2 Definisi Industri 2.3 Strategi Pembangunan Industri Kimia di Indonesia.	90 menit	Ceramah Diskusi Contoh Presentasi Latihan Soal Tugas Mandiri	Papan Tulis LCD	Modul Ajar

No. Topik	Tujuan Pengajaran (TIK)	POKOK BAHASAN	Sub Pokok Bahasan	Estimasi Waktu	Metode Pembelajaran	Media pembelajaran	Referensi
3	1.   Mahasiswa mampu menjelaskan bagaimana seleksi alat dan bahan yang baik dan tepat  dalam  suatu industri kimia 2.   Mahasiswa mampu menjelaskan jenis-jenis alat yang digunakan dalam industri kimia 3.   Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian peralatan dan sistem peralatan dalam industri kimia 4.   Mahasiswa mampu menjelaskan jenis-jenis bahan yang digunakan dalam industri kimia 5.   Mahasiswa mampu menjelaskan Simbol-simbol peralatan dalam industri kimia	UNIT   OPERASI DAN PERALATAN INDUSTRI KIMIA	3.1  Pendahuluan 3.2  Unit operasi dalam industri kimia a.   Peralatan pada unit persiapan bahan baku. b.   Peralatan pada unit sintesa. c.   Peralatan pada unit finising. d.   Pompa e.   Bejana f.    Kompresor g.   Reaktor Gas – Cair h.   Ekstraksi i.    Absorpsi j.    Hydrogen Sulfide Removal k.   Carbon Dioxide Removal l.    Adsorpsi m.  Alat Penukar Panas n.   Simbol-simbol peralatan dalam industri kimia	270 menit	Ceramah Diskusi Contoh Presentasi Latihan Soal Tugas Mandiri	Papan Tulis LCD	Modul Ajar
4	1.   Mahasiswa mampu menjelaskan kegunaan LNG 2.   Mahasiswa mampu menjelaskan Komposisis LNG 3.   Mahasiswa mampu menjelaskan proses pembuatan LNG	INDUSTRI PENCAIRAN GAS ALAM	1. Pendahuluan 2. Komposisi dan Sifat Gas Alam 3. mengetahui proses pembuatan LNG	90 menit	Ceramah Diskusi Contoh Presentasi Latihan Soal Tugas Mandiri	Papan Tulis LCD	Modul Ajar

No. Topik	Tujuan Pengajaran (TIK)	POKOK BAHASAN	Sub Pokok Bahasan	Estimasi Waktu	Metode Pembelajaran	Media pembelajaran	Referensi
5	1.   Mahasiswa mampu menjelaskan sumber bahan baku industri gula 2.   Mahasiswa mampu menjelaskan proses pembuatan gula 3.   Mahasiswa mampu menjelaskan uraian proses	INDUSTRI GULA PASIR	1. Sumber Gula 2. Proses Pembuatan Gula 3. Uraian Proses	135 menit	Ceramah Diskusi Contoh Presentasi Latihan Soal Tugas Mandiri	Papan Tulis LCD	Modul Ajar
6	1.   Mahasiswa mampu menjelaskan Pembuatan Amoniak 2.   Mahasiswa mampu menjelaskan Tahapan Proses Pembuatan Amoniak 3.   Mahasiswa mampu menjelaskan Proses Pembuatan Urea	INDUSTRI PUPUK UREA	1.Pendahuluan 2. Proses Pembuatan Amoniak 3. Tahapan Proses 4. Proses Pembuatan Urea	135 menit	Ceramah Diskusi Contoh Presentasi Latihan Soal Tugas Mandiri	Papan Tulis LCD	Modul Ajar
7	1.   Mahasiswa mampu menjelaskan Komposisi Minyak Bumi. 2.   Mahasiswa mampu menjelaskan produk minyak bumi dan kegunaannya. 3.   Mahasiswa mampu menjelaskan  proses-proses pengilangan minyak bumi.	INDUSTRI PENGILANGAN MINYAK BUMI	1. Pendahuluan 2. Komposisi Minyak Bumi 3. Produk-Produk Minyak Bumi 4. Proses-Proses Kimia	135 menit	Ceramah Diskusi Contoh Presentasi Latihan Soal Tugas Mandiri	Papan Tulis LCD	Modul Ajar

KOMPONEN PENILAIAN

a.   Kehadiran/Perilaku                 (10 %) 

b.   Tugas                                       (15 %) 

c.   Ujian tengah semester (kuis)  (25 %) 

d.   Ujian akhir semester               (50 %)

ISI MATERI PEMBELAJARAN

BAB 1

PENGANTAR PERKULIAHAN PROSES INDUSTRI KIMIA

A. Tujuan Pengajaran  :

1.   Menjelaskan pengertian industri kimia dan peranannya

2.   Mengetahui  penerapan dan perkembangan proses kimia dilingkungan industri

3.   Menjelaskan tugas dan fungsi industri kimia

4.   Mengetahui proses-proses produksi di dalam industri kimia

5.   Mengetahui macam-macam unit proses produksi pada industri kimia

6.   Menjelaskan tugas dan fungsi unit-unit proses produksi industri kimia

Batas Waktu  :  3  x  45  Menit

1.1 Pendahuluan

Setiap proses dalam industi kimia dirancang untuk mengolah bahan baku menjadi   suatu   produk   yang  secara   ekonomis   (menguntungkan)   melalui   suatu rangkaian  tahapan  proses,  seperti  ditunjukkan  secara  skematis  pada  Gambar  1.1. Bahan baku sebelum masuk reaktor, mengalami sejumlah tahapan pengolahan secara fisik (penyeragaman/pengecilan ukuran, penyaringan, pemurnian, dll) sehingga siap untuk direaksikan secara kimia didalam reaktor. Kemudian produk reaksi harus mengalami proses pengolahan fisik selanjutnya (pemisahan, pemurnian,dll) agar diperoleh  produk akhir yang diinginkan.  Tahapan reaksi  kimia merupakan  bagian yang  sangat  penting  dalam  proses  atau  disebut  juga sebagai  jantung  dari  proses, karena   merupakan   tahapan   yang   menentukan   untuk   membuat   proses   bersifat ekonomis atau tidak. Oleh karena itu perancangan reaktor kimia merupakan bagian yang sangat penting dalam perancangan suatu proses.

  

Dalam  pengertian  yang  umum,  yang disebut  dengan  reaktor  kimia  adalah segala tempat terjadinya reaksi kimia, baik dalam ukuran kecil seperti tabung reaksi sampai ukuran yang besar seperti reaktor skala industri. Tentunya untuk reaktor skala industri fenomena yang terlibat jauh lebih komplek dari pada yang ada dalam tabung reaksi.   Bidang ilmu yang mempelajari cara-cara merancang reaktor kimia disebut Teknik Reaksi Kimia. Dalam teknik reaksi kimia I telah dibahas hal-hal yang berhubungan kinetika kimia dan perancangan reaktor-reaktor ideal, homogen dan isotermal. Sedangan dalam Teknik reaksi Kimia II ini akan membahas perancangan reaktor non-isotermal, aliran non-ideal dan reaktor heterogen.

Reaksi kimia dapat berupa peruraian, penggabungan / kombinasi atau isomerisasi. Sedangkan untuk mengklasifikasikan reaksi kimia, terdapat banyak cara bergantung dari tujuannya. Untuk kepentingan perancangan reaktor kimia maka klasifikasi reaktor dapat ditinjau menurut :

·     Besarnya efek panas berpengaruh pada reaksi yang terjadi : Reaktor Isotermal dan Reaktor non isotermal.

·     Pola aliran yang terjadi dalam reaktor : Pola alir ideal (plug flow dan Mixed flow) dan Pola alir non-ideal

·    Jumlah fasa dan jenis fasa yang terlibat : Sistim homogen dan heterogen.

Tabel 1. Klasifikasi reaksi kimia

	Non-katalik	Katalitik
Homogen	·    Pembakaran gas ·    Reaksi asam-basa	·    Reaksi oksidasi sulfit ·    Reaksi hidrolisa amilum
Heterogen	·    Pembakaran batu bara ·    Reaksi logam dengan asam ·    Absorpsi SO2 dengan NaOH	·    Reaksi sintesa amoniak ·     Oksidasi amoniak menjadi asam Nitrat ·    Cracking crude oil ·    Oksidasi SO2 menjadi SO3

a.  Reaktor Isotermal dan Non-isotermal.

Apabila reaksi berlangsung pada suhu tetap atau relatif tetap maka reaktor tersebut beroperasi Isotermal. Keadaan ini dapat terjadi jika panas reaksi yang timbul relatif kecil atau karena konsentrasinya yang rendah (encer) maka efeknya terhadap reaktor menjadi kecil (diabaikan). Pada keadaan isotermal ini maka laju reaksi tidak dipengaruhi  perubahan  suhu  yang  terjadi  kareana  konstanta  kecepatan  reaksinya tetap.   Sedangkan   pada   reaksi-reaksi   yang   panas   reaksinya   relatif   besar   baik Eksotermik maupun Endotermik maka perhitungan perancangan reaktornya harus melibatkan  efek panas yang terjadi, dalam hal ini dapat menggunakan  persamaan neraca panas. Pada bab 2 dari diktat ini akan membahas disain reaktor non-isotermal.

b. Pola alir ideal & non ideal

Pola alir dalam suatu reaktor akan menentukan hubungan persamaan neraca masa dalam reaktor dan akan berakibat pada perhitungan konversi reaksi. Pola alir dalam reaktor ideal adalah mixed flow dan plug flow. Mixed  flow menunjukkan terjadinya pencampuran sempurna dalam reaktor sehingga konsentrasi disetiap titik dalam reaktor adalah sama dan konsentrasi tersebut sama dengan konsentrasi pada aliran keluar dalam reaktor. Sedangkan Plug flow atau aliran tipe piston menunjukkan perubahan  konsentrasi  yang  seragam  sepanjang  reaktor  yang  berbentuk  tabung

Segala penyimpangan yang terjadi dari pola alir ideal disebut pola alir non- ideal. Pola alir non ideal ini umumnya yang kita jumpai di dalam reaktor yang sesungguhnya  baik  dalam  skala  kecil/laboratorium   maupun  skala  besar  dalam industri.