## Optimasi  Kebutuhan Solvent Pada  Menara  Kedua Absorber
Asam Sulfat (H 2
SO 4 ) PT. XYZ
Kartini Sulistianingsih 1 , Tun Sriana 1*
1 Teknik Pengolahan Minyak dan Gas, Politeknik Energi dan Mineral Akamigas, Indonesia

## ABSTRAK
Pada unit asam sulfat (H 2 SO 4 ) PT. XYZ digunakan metode double contactor double absorber process untuk  memproduksi  asam  sulfat.  Optimasi  solvent  dilakukan  untuk  mengoptimalkan solvent H 2 SO 4 yang digunakan pada absorpsi gas sulfur trioksida (SO 3 ) pada menara 1absorbs. Tujuan dilakukan optimasi solvent adalah untuk mendapatkan biaya make up solvent seminimal mungkin dengan tetap mempertimbangkan syarat penyerapan yang terjadi masih memenuhi standar yang diperbolehkan. Metode yang dipakai dalam penelitian ini untuk menentukan minimal solvent ada- lah dengan metode grafis dan menggunakan software Aspen V11. Penggunaan kedua metode ter- sebut dilakukan untuk membandingkan hasil perhitungan yang didapatkan. Untuk menentukan solvent maksimal pada menara  absorbsi, dilakukan simulasi dengan menggunakan Aspen V11. Dari  hasil  perhitungan  didapatkan  hasil  untuk solvent paling  optimum  adalah  dengan menggunakan solvent minimum sejumlah 749.000 kg/h. Efisiensi penyerapan yang didapatkan adalah sebear 88,7% dengan jumlah gas SO 3 yang tidak mampu terserap adalah 0,0117%. Jika dibandingkan dengan penggunaan solvent maksimum, penggunaan solvent minimum mampu menurunkan biaya make up solvent SO 3 pada kolom absorbsi. Penghematan yang telah dilakukan adalah sebesar Rp 805.704.889 jika dibandingkan dengan penggunaan solvent aktual.
Katakunci: sulfur trioksida, absorpsi, make up solvent , minimum solvent , optimasi solvent
tun.sriana@gmail.com

## 1. Pendahuluan
Pabrik PT. XYZ merupakan pabrik asam sulfat yang  menghasilkan  bahan  baku  untuk  pem- buatan pupuk NPK. Proses pembuatan asam sulfat (H 2 SO 4 ) dilakukan dengan mencairkan belerang, memanaskannya di furnace hingga menjadi  sulfur  diokasida  (SO 2 )  reaksi  yang terjadi didalam furnace yaitu:
S (s) + O 2(g) → SO 2(g)
(1)
kemudian mengkonversi (SO 2 ) menjadi sulfur triokasida (SO 3 ) di dalam reaktor, berikut a- dalah reaksinya.:
SO 2 (g) + 1/2O 2 (g) → SO3 (g) (2)
Proses absorbsi gas SO 3 oleh H 2 SO 4 dilakukan dengan menggunakan metode double contact double absorber . Penyerapan SO 3 oleh H 2 SO 4 perlu  dioptimalkan  dengan  tujuan  agar  pro- duk yang dihasilkan optimal, mengurangi pe- lepasan gas SO 3 ke lingkungan, dan mengatur penggunaan solvent agar biaya produksi tetap rendah. Proses optimasi penyerapan gas SO 3 pada PT. XYZ pada kolom absorpsi dilakukan dengan mengatur jumlah pelarut untuk men- capai  hasil  yang  diinginkan. Jumlah solvent optimum ditentukan dari jumlah solvent op- timum  dengan  biaya make  up  solvent yang
Indonesian Journal of Petroleum and Mineral (2024) Vol. 4 No. 1 https://doi.org/10.53026/IJoEM/2024/4.1
rendah namun proses penyerapan masih da- lam batas standar desain yang telah ditetap- kan [1].
Absorpsi merupakan metode yang digunakan pada  proses  pemisahan  komponen-kompo- nen dalam campuran gas dengan cara menye- rap  konstituen-konstituen  tersebut  ke  per- mukaan zat pelarut cair yang disebut solvent atau absorbent [2]. Selanjutnya, terjadi proses pelarutan.  Proses  penyerapan  memerlukan pelarut untuk menyerap solute di dalam cam- puran gas [3].
Absorbent adalah liquid atau pelarut selektif yang  digunakan  dalam  proses  penyerapan
untuk  mengikat solute gas  dalam  campuran gas. Pada kolom absorpsi pelarut yang digu- nakan adalah H 2 SO 4 dengan konsentrasi 98,5 % [4]. Jenis kolom penyerapan yang diguna- kan adalah package kolom, dengan isian ko- lom berjenis ceramic mini ring .
Proses  penyerapan  pada kolom  absorpsi  di- awali dengan masuknya campuran gas ke da- lam kolom. Asam sulfat masuk dari atas ko- lom  dengan  aliran  mengikuti  gaya  gravitasi. Secara berlawanan arah, solute gas dialirkan dari bawah kolom. Diagram proses penyera- pan  kolom  absorpsi  ditunjukkan  pada  Gam- bar 1.
Gambar 1. Diagram penyerapan pada kolom absorpsi
Pada  proses  absorpsi,  H 2 SO 4 digunakan  se- bagai pelarut dengan konsentrasi 98,5%. Gas umpan  yang  mengandung  SO 3 diserap  oleh H 2 SO 4 dan menjadi asam pirosulfat (H 2 S 2 O 7 ). Gas  SO 3 diabsorpsi  oleh  larutan absorbent H 2 SO 4 yang dialirkan ke distributor asam dan melewati ceramic  mini  ring untuk  memper- luas permukaan absorpsi [5]. Proses absorpsi yang terjadi adalah sebagai berikut.
H 2 SO 4 (aq) + SO 3 (g) → H 2 S 2 O 7 (l) (3)
Gas SO 3 yang diserap oleh H 2 SO 4 pekat mem- bentuk  Asam  Pirosulfat  atau  Oleum  H 2 SO 4 . Untuk  mencegah  korosi  pada  sistem, mist asam dipisahkan dari gas SO 2 menggunakan demister sehingga  outlet  Menara  Absorpsi pertama tidak terkorosi. H 2 S 2 O 7 dari bottom Menara  Absorpsi  pertama  dialirkan  secara gravitasi  ke  Tangki  Pompa.  Asam  pirosulfat direaksikan dengan air atau air pengenceran membentuk  asam  sulfat  pekat  [6],  seperti yang terlihat pada reaksi berikut [7].
H 2 S 2 O 7(l) + H 2 O (l) → 2 H 2 SO 4 (aq) (4)
Campuran gas masuk dari bawah kolom
H 2 SO 4 masuk dari atas kolom kemudian turun ke bawah ko- lom secara berlawanan arah solute gas yang naik diserap oleh
H 2 SO 4 yang turun
Solute gas (SO 3 ) yang diserap
bereaksi dengan H 2 SO 4 menghasilkan H 2 S 2 O 7
Reaksi  pembentukan  asam  sulfat  terjadi  di tangki pompa. Asam sulfat pekat (konsentrasi ±  98,5%)  yang  terbentuk  dipompa  dengan Pompa  Sirkulasi  pertama,  kemudian  masuk ke pendingin menara absorpsi pertama untuk menurunkan  suhu.  Penurunan  suhu  dilaku- kan dengan menggunakan air pendingin. Se- lanjutnya, asam sulfat yang telah didinginkan dimasukkan ke menara absorpsi pertama [8].
Gas SO 2 dan SO 3 bersama dengan sisa udara kering dari outlet (konverter) Bed-III, dengan suhu  358°C,  masuk  ke  penukar  panas  per- tama sisi tabung dengan suhu  272°C, kemu- dian  ke  penghemat  panas  pertama  sisi shell dengan suhu 220°C, dan akhirnya ke menara absorpsi  pertama.  H 2 SO 4 dari  tangki  pompa disirkulasikan dengan pompa asam pertama, dengan  suhu  98°C,  melewati  pendingin  me- nara absorpsi pertama dengan suhu 80°C, dan masuk ke menara absorpsi pertama di tangki pompa [8].
Pada  penelitian  sebelumnya,  untuk  melaku- kan  penghematan  penggunaan  solvent  pada kolom  absorbsi  gas  alam  bisa  dilakukan  de- ngan metode minimum solvent sebesar 66,41 m3/h, oleh karena itu pada penelitian ini di- gunakan metode yang sama untuk untuk me- nentukan  minimum solvent pada tower ab- sorbsi SO3 ini [9]. Dalam prosesnya perlu di- gunakan  neraca  massa  untuk  menentukan masing-masing  komponen  dalam  feed  gas dan pelarut ketika masuk menara dan keluar dari menara [10]. Diagram neraca massa ko- lom absorpsi ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Diagram neraca massa kolom ab- sorpsi.
Dari gambar 2 diperoleh perhitungan neraca massa sebagai berikut:
𝐿 𝑎 𝑦 𝑎 + 𝑉 𝑏 𝑦 𝑏 =   𝐿 𝑏 𝑥 𝑏 + 𝑉 𝑎 𝑦 𝑎 (5) 𝐿 ′ ( 𝑥 𝑎 1−𝑥 𝑎 ) + 𝑉 ′ ( 𝑦 𝑏 1−𝑦 𝑏 ) = 𝐿 ′ ( 𝑥 𝑏 1−𝑥 𝑏 ) + 𝑉 ′ ( 𝑦 𝑎 1−𝑦 𝑎 ) (6)
Untuk Untuk menentukan jumlah solvent mi- nimum  yang  akan  digunakan  dapat  diguna- kan persamaan 7 dibawah ini [10].
𝐺 𝑠 (𝑌 1 − 𝑌) = 𝐿 𝑠 (𝑋 1 − 𝑋) (7)

## 2. Metode
Metode penelitian yang digunakan dalam stu- di ini adalah metode penelitian serta analisis. Variabel  yang  di  gunakan  meliputi  variabel bebas dan terikat. Variabel bebas yang digu- nakan adalah flow rate feed gas dan flow rate solvent , suhu gas inlet, suhu inlet solvent , kon- sentrasi  H 2 SO 4 dan  konsentrasi  gas  umpan. Untuk variabel terikat yang digunakan adalah perhitungan neraca massa.
Pada tahap persiapan, dilakukan observasi la- pangan di Pabrik PT. XYZ terutama pada unit packed  column  absorption .  Data  yang  dipe- roleh  dari  observasi  lapangan  kemudian  di- olah  dan  dievaluasi  untuk  melakukan  opti- masi.  Tahap  pelaksanaan  mencakup  perhi- tungan  neraca  massa,  efisiensi  penyerapan, penentuan variabel bebas dan terikat, analisis hasil, analisis ekonomi, serta pembuatan sim- pulan dan saran berdasarkan hasil pengama- tan dan perhitungan optimasi yang telah dila- kukan. Metode analisis yang digunakan meli- puti  analisis  data trial secara  menyeluruh yang mencakup neraca massa dan keekono- mian untuk menentukan variasi yang meng- untungkan bagi perusahaan [11].

## 3. Diskusi

## A. Neraca massa
Untuk menghitung neraca massa, diperlukan beberapa data kondisi aktual pada kolom T- 1303. Data kondisi aktual seperti terlihat pa- da Tabel 1. Dari tabel 1 dapat dilihat bahwa kondisi  tekanan  untuk  gas  produk  sebesar
xa ya yb xb
Indonesian Journal of Petroleum and Mineral (2024) Vol. 4 No. 1 https://doi.org/10.53026/IJoEM/2024/4.1
0,1811  kg/cm 2 dan  lebih  rendah  jika  diban- dingkan  dengan  gas acid masuk  sebesar  3,5 kg/cm 2 .  Suhu gas masuk kedalam kolom ab-
sorber adalah sebesar 206 o C sedangkan suhu gas keluar adalah sebesar 77 o C.
Tabel 1.   Kondisi Aktual kolom absorpsi
Keadaan Kondisi Aktual P Asam (kg/cm 2 ) P Gas (kg/cm 2 ) T Gas (˚C) T Asam (˚C) Input 3,5 0,181 206 79 Output 0,181 0,153 77 107
Komposisi gas masuk dan keluar pada kolom T-1303 terdiri atas SO 2 , SO 3 , N2 dan O 2 . Rin- cian  gas  masuk  dan  keluar  pada  kolom  ter- lihat  pada  Tabel  2.  Dari  perhitungan  neraca massa, gas SO 3 yang terserap adalah sebesar 549 kgmol/jam, karena dengan inputan 615 dan SO 3 yang tak mampu terserap sebesar 66 kmol/h dan yang mampu di-absorb dan bere- aksi dengan H 2 SO 4 sebesar 622 kmol/h.
Komposisi asam sulfat pada kolom absorber dapat dilihat pada Tabel 3.  Dari tabel 3 me- nunjukkan bahwa produk yang dihasilkan da- ri proses penyerapan adalah sebesar 811.734 kg/jam. Hal tersebut menunjukkan bahwa te- lah terjadi kenaikan konsentrasi asam sul-fat yang masuk dan setelah mengalami penyera- pan oleh gas SO 3 . Asam sulfat yang telah men- galami penambahan jumlah untuk dilakukan pengenceran pada tahap selanjutnya.

## Tabel 2. Komposisi gas
Komponen BM Inlet Outlet % mol Mol (Kmol/h) Masa (kg/h) % mol Mol (Kmol/h) Masa (kg/h) SO 2 64 0,0013 9 0 0,001 8 502 SO 3 80 0,1050 615 72 0,090 66 5307 N 2 28 0,8300 5441 4524 0,830 5449 152562 O 2 32 0,0620 407 25 0,007 514 16462 Total 1 6514 4622 1 8250 808498

## Tabel 3. Komposisi Asam Sulfat T-1303
Komponen BM Inlet Outlet % mol Mol (Kmol/h) Masa (kg/h) % mol Mol (Kmol/h) Masa (kg/h) H 2 SO 4 98 0,92 7695 754120 0,933 8250 808498 H 2 0 16 0,08 638 11484 0,067 590 3236 Total 1 8333 765604 1 8839 811734
Perhitungan untuk menentukan efisiensi pe- nyerapan  menara  T-1303  dilakukan  dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
Efisiensi Penyerapan SO 3 = SO 3in −SO 3out SO 3 𝐼𝑛 (8)
Didapatkan nilai efisiensi 89,5 % yang meru- pakan efisiensi pada kondisi aktual.
B. Penentuan  Aliran Solvent Mini- mum
Dalam proses penentuan solvent minimum di- gunakan kurva kesetimbangan dan garis ope- rasi SO 3 absorber. Garis operasi disinggung-
kan dengan garis kesetimbangan yang berarti memaksimalkan  komponen  SO 3 yang  dapat diserap oleh  larutan H 2 SO 4 sehingga dengan memaksimalkan kapasitas penyerapan SO 3 di solvent . Dengan penyerapan maksimal maka didapat solvent yang lebih kecil dibandingkan dengan solvent aktual.
Penentuan solvent minimum  dilakukan  de- ngan melakukan trial and error sampai nilai komponen  SO 3 dalam solvent sulfuric  acid mendekati atau menyinggung kurva kesetim- bangan. Hasil trial and error solvent minimum pada kolom absorber dapat dilihat pada Tabel 4.

## Tabel 4. Hasil Trial and Error Solvent Minimum
Percobaan Ke- Nilai Percobaan Gas dan Solvent Garis Operasi X a 0 0,01099 y a X b 0,07030 0,10510 y b 1 X a 0 0,01099 y a X b 0,99900 0,10510 y b 2 X a 0 0,01099 y a X b 0,80000 0,10510 y b 3 X a 0 0,01099 y a X b 0,70000 0,10510 y b 4 X a 0 0,01099 y a X b 0,60000 0,10510 y b 5 Xa 0 0,01099 y a Xb 0,50000 0,10510 yb 6 X a 0 0,01099 y a X b 0,40000 0,10510 y b 7 X a 0 0,01099 y a X b 0,30000 0,10510 y b 8 X a 0 0,01099 y a X b 0,20000 0,10510 y b 9 X a 0 0,01099 y a X b 0,10000 0,10510 y b
Tabel 4 merupakan hasil trial and error nilai X b untuk mendapatkan nilai X b baru  yang a- kan diplot dan menyinggung kurva kesetim-
bangan.  Grafik  kurva  kesetimbangan  untuk nilai menentukan nilai solvent minimal seper- ti ditampilkan pada Grafik 3.
Indonesian Journal of Petroleum and Mineral (2024) Vol. 4 No. 1 https://doi.org/10.53026/IJoEM/2024/4.1

## Gambar 3. Grafik Solvent Minimum
Dari gambar 3 dapat dilihat bahwa solvent mi- nimum  terdapat  di  percobaan  ke-1  yang  di- tunjukkan  dengan  garis  operasi  menying- gung  kurva  kesetimbangan.  Apabila  garis operasi melewati kurva kesetimbangan, ma-
ka proses absorpsi tidak akan terjadi. setiap garis trial dan eror aktual mempunyai persa- maan seperti pada Gambar 3 sehingga diketa- hui nilai slope dari setiap garis yang ditampil- kan pada Tabel 5.
Tabel 5. Persamaan garis dan slope
Percobaan Ke- persamaan Garis Minimum slope Minimum (1) y = 0,2602x 0,2602 2 y = 0,3314x + 2E-17 0,3314 3 y = 0,3501x 0,3501 4 y = 0,3752x + 2E-17 0,3752 5 y = 0,4102x 0,4102 6 y = 0,5628x + 2E-17 0,5628 7 y = 0,7503x + 2E-17 0,7503 8 y = 0,9255x + 2E-17 0,9255 9 y = 1,255 + 2E-17 1,2550 Operating Line y =1,3183x + 2E-17 1,3183
Tabel 5 berisi nilai slope yang didapat dari se- tiap trial and eror garis operasi, dengan nilai slope  maka  akan  dapat  dihitung  nilai  mini- mum solvent dengan mengalikan volume gas inert dengan nilai slope. Dari persamaan ga- ris minimum, diambil nilai slope seperti pada percobaan pertama dengan nilai slopenya se- besar 0,26.
Tabel  6  menjelaskan trial  and  eror .  Nilai  L’ dan  L  yang  dihasilkan  dari  percobaan trial and eror yang ditampilkan pada grafik diatas. Tabel diatas menggambarkan jumlah solvent yang  ada  setiap trial. Dimana  nilai  L  adalah flowrate  solvent total  dan  L’  adalah  fl owrate minimum solvent.
Tabel 6. Hasil perhitungan Ls dan L Trial Ls/L' (kmol/h) L  (kmol/h) L  (kg/h) Minimum (1) 1524 3046 282247 2 1941 3493 323693 3 2050 3485 322961 4 2197 3515 325755 5 2402 3603 333884 6 3296 4614 427554 7 4394 5712 529282 8 5420 6504 602652 9 7349 8084 749110 Aktual 7720 8263 765645
Pada tabel 6 percobaan pertama nilai minimal solvent sebesar 3046 kmol/h, solvent stream ini tidak bisa diterapkan pada kondisi aktual menara absorber karena akan membutuhkan waktu  kontak  yang  sangat  lama  serta  tinggi menara  akan  sangat  tinggi.  Sehingga  dalam
menentukan solvent minimum  pada  kolom absorber menggunakan trial ke-9 tabel 6 yai- tu  dengan  laju  alir solvent sebesar  8084 kmol/h. Selain itu dengan pelarut yang terlalu minimum, maka absorbsi akan sulit dicapai.
Tabel 7. Hasil perhitungan Treated Gas (ya) pada setiap trial dengan HYSYS
Trial Xb ya Minimum (1) 0,99 0,07163 2 0,80 0,067 3 0,70 0,066 4 0,60 0,066 5 0,50 0,064 6 0,40 0,054 7 0,30 0,041 8 0,20 0,031 9 0,08 0,012 Aktual 0,07 0,0110 Tabel 7 merupakan fraction mol treated gas (ya) yang memenuhi spesifikasi dari data de- sain  yang  ada  yaitu  kandungan  ya  sebesar 0,0117  adalah  pada  percobaan  minimal  dan trial ke 9. Dari hasil simulasi didapat gas SO 3 yang terlepas dapat dilihat di Tabel 8. Tabel 8 menjelaskan bahwa jumlah gas SO 3 yang ter- lepas  ketika disimulasikan di HYSYS dengan
menggunakan  kondisi  aktual  gas  yang  sama namun yang berbeda hanya dari jumlah sol- vent -nya, dimana menggunakan solvent mak- simum.  Dari  tabel  8  dapat  diketahui  bahwa semakin  besar  jumlah  solvent  yang  diguna- kan untuk menyerap solute gas maka gas yang terlepas ke udara semakin kecil.
Tabel 8. Gas SO3 yang lepas dengan solvent maksimum
Solvent Maksimum (ton/h) ya 924 0,00000 900 0,00055 880 0,00129 850 0,00299 835 0,00410 790 0,00823 785 0,00875
Indonesian Journal of Petroleum and Mineral (2024) Vol. 4 No. 1 https://doi.org/10.53026/IJoEM/2024/4.1
Solvent Maksimum (ton/h) ya 780 0,00928 770 0,01037 C. Menentukan Jumlah solvent

## Optimum
Penjelasan  jumlah  inlet  dan  outlet solvent maksimum dan minimum yang telah di ten- tukan melalui uji coba ditunjukkan pada Ta- bel 9, Dimana pada tabel tersebut dijelaskan seberapa besar produk yang didapat jika di- gunakan solvent maksimum  dan  minimum dari hasil uji coba. Dari tabel 9 dapat dilihat bahwa semakin besar pelarut yang digunakan maka produk yang dihasilkan semakin besar, serta  semakin  kecil  pelarut  yang  digunakan
maka  produk  yang  dihasilkan  semakin  kecil juga.
Perhitungan total produk yang dihasilkan dan harga  total  produk  ditampilkan  pada  Tabel 10. Dari tabel tersebut dapat dilihat semakin besar  jumlah solvent yang  digunakan  maka produk  yang  dihasilkan  semakin  besar.  De- ngan  semakin  besarnya  produk  yang  di- hasilkan  maka  harga  produk  atau  nominal produk  yang  akan  dijual  semakin  besar.  Se- tiap produk yang dihasilkan dikalikan dengan 2.035.021 harga asam sulfat per ton.
Tabel 9. Inlet dan Outlet Asam Sulfat pada Absorber
No Maksimum Solvent Minimum Solvent Solvent In (ton/h) Produk Out(ton/h) Solvent In (ton/h) Produk Out(ton/h) 1 924 977 282 315 2 900 953 324 362 3 880 933 323 361 4 850 902 326 364 5 835 887 334 373 6 790 840 428 455 7 785 835 529 563 8 780 829 603 642 9 770 819 749 797 Tabel 10. Total Harga dan Produk Yang Dihasilkan No Jumlah Produk yang dihasilkan Harga Produk yang Didapat Maksimum sol- vent (Ton/hour) Minimum sol- vent (Ton/hour) Maksimum solven t (/Day) Rupiah Minimum solvent (/Day) Rupiah 1 53 32,53 2.601.971.049 1.589.032.644 2 53 37,83 2.570.721.119 1.848.003.510 3 53 37,74 2.565.574.358 1.843.483.395 4 52 38,10 2.540.781.064 1.860.882.610 5 52 39,13 2.520.962.768 1.911.242.751 6 50 27,27 2.437.643.830 1.331.858.770 7 50 34,19 2.426.541.581 1.670.268.537 8 49 39,03 2.415.147.892 1.906.645.632 9 49 47,78 2.391.674.915 2.334.078.171
No Jumlah Produk yang dihasilkan Harga Produk yang Didapat Maksimum sol- vent (Ton/hour) Minimum sol- vent (Ton/hour) Maksimum solven t (/Day) Rupiah Minimum solvent (/Day) Rupiah Aktual 49,0 2.393.502.216
Perbandingan jumlah solvent maksimum dan minimum  dengan  biaya  produksi  serta  efi- siensi ditunjukkan pada Tabel 11. Jika dilihat dari  Tabel  11,  dapat  dilihat  bahwa  variasi jumlah solvent maksimum dan minimum di- mana  masing-masing  memiliki  kekurangan dan kelebihan, dari tabel 11 dapat dilihat se- makin besar jumlah solvent maksimum yang diguna-kan efisiensi penyerapan gas SO 3 se- makin  bagus,  artinya  banyak  gas  SO 3 yang terserap oleh solvent , jumlah produk penye- rapan  juga  meningkat,  namun  dapat  dilihat biaya yang dikeluarkan untuk menggunakan solvent dengan  jumlah  besar,  besar  pula  se- hingga biaya produksi juga meningkat. Dapat
diambil contoh pada solvent maksimum  924 ton/h  atau  924.000  kg/h  ini  adalah  peng- gunaan solvent terbesar ketika rate produksi 90,2%,  efisiensi  penyerapan  nya  99,9%  da- lam  arti  gas  SO 3 terserap  seluruhnya  serta produk yang dihasilkan sebesar 50 ton/h, na- mun  ketika  harga solvent dikurangi  produk dan  dibandingkan  dengan solvent minimum data aktual maka biaya produksinya pun  ma- sih kecil, hal ini karena harga yang digunakan untuk  menambah solvent tidak  sebanding dengan  pendapatan  produk  yang  dihasilkan sehingga biaya produksinya masih jauh lebih lebih  kecil  ketika  menggunakan  jumlah sol- vent minimum.

## Tabel 11. Perbandingan jumlah solvent maksimum dan minimum dengan biaya
produksi serta efisiensi No Jumlah solvent  (Ton/h) Biaya Produksi (ton/d) Efisiensi Maksimum solvent (Ton/hr) Minimum solvent (Ton/hr) Maksimum sol- vent (/Day) Rupiah Minimum sol- vent (/Day) Rupiah Maksi- mum solvent Mini- mum sol- vent 1 924 282 42.532.642.167 12.197.871.434 100% 32,090% 2 900 324 41.391.564.481 13.963.445.682 99,48% 36,955% 3 880 323 40.419.771.562 13.932.182.494 98,78% 37,473% 4 850 326 38.979.155.336 14.051.289.955 97,17% 37,851% 5 835 334 38.266.268.872 14.397.991.957 96,12% 38,854% 6 790 428 36.151.473.530 19.552.867.722 92,20% 48,437% 7 785 529 35.918.340.859 24.183.566.083 91,70% 61,213% 8 780 603 35.685.499.628 27.531.085.663 91,20% 70,411% 9 770 749 35.220.502.765 34.257.663.278 91,20% 88,71% Aktual 766 35.003.944.122 89,5%
Ketika  menggunakan  jumlah solvent mini- mum, dapat diambil contoh 749 ton/hr, ma- ka  efisiensi  penyerapannya  88,71%  jika  di- bandingkan  dengan  efisiensi  aktual  yaitu 89,5% mengalami penurunan namun hal  ini masih dalam batas aman karena SO 3 yang le- pas masih dalam batas aman yaitu maksimum 0,05% mol. Dalam hal ini jumlah produk yang dihasilkan 47,78 ton/h, jumlah produk yang dihasilkan memang lebih sedikit namun jum- lah ini masih masuk dalam range target pro-
duksi,  namun make-up solvent tidak  terlalu besar sehingga keuntungan yang didapat jika dilakukan kalkulasi dengan data aktual keun- tungan  yang  didapat  lebih  besar  dibanding- kan dengan solvent maksimum.
Dari tabel 11 tampak bahwa tidak semua mi- nimum solvent dapat digunakan, kolom yang diberi blok warna kuning berarti solvent ter- lalu kecil yang berakibat pada SO 3 yang tidak dapat diserap melebihi batas maksimum ser-
Indonesian Journal of Petroleum and Mineral (2024) Vol. 4 No. 1 https://doi.org/10.53026/IJoEM/2024/4.1
ta solvent yang  sedikit  berarti  harus  meng- gunakan  kolom  yang  lebih  tinggi  sehingga menambah biaya investasi kolom jika hal ini dilihat sebelum plant dibangun dan kemung- kinan absorbsi yang optimum akan sulit ter-
capai. Tabel 12 menunjukkan laju alir kondisi optimum dan operasi kolom T-1303. Dari Ta- bel  12,  berdasarkan  hasil  perhitungan  dida- patkan  kondisi  laju  alir  optimal  sebesar 749.040 kg/h.
Tabel 12. Laju Alir Kondisi Optimum dan Aktual
Parameter Operasi Kondisi Aktual Kondisi Optimum Flowrate Sulfuric Acid (kg/h) 765.604 749.040
Hasil perhitungan neraca massa outlet sebe- lum dan setelah  ditampilkan pada  Tabel 13. Dari neraca massa Tabel 13 diketahui bahwa kondisi awal gas SO 3 pada feed gas umpan se- besar  0,105%  atau  688  kmol/h,  sedangkan kandungan  SO 3 dalam  gas  buang  sebesar 0,0109% atau 66 kmol/h dimana hal ini ma- sih memenuhi batas maksimum untuk dilepas ke  udara  yaitu  batasnya  0,05%.  Setelah  di- lakukan  penentuan  kebutuhan solvent mini- mum  sebesar  749  ton/h  yang  sebelumnya 764.5 ton/h, ya sebesar 0,0117 % mol atau 72 kg/h sebagaimana tertera pada Tabel 13, ini telah  sesuai  dengan  desain  Menara  T-1303 absorber  yang  mengizinkan  kandungan  SO 3
pada feed gas maksimal 0,05% mol. Sedang- kan  hasil setelah  optimasi gas  SO 3 yang  ter- lepas masih memenuhi syarat walaupun jika dibandingkan dengan sebelum optimasi ma- ka terjadi sedikit kenaikan. Hal ini terjadi ka- rena konsekuensi penurunan jumlah solvent , namun  hal  ini masih  dalam  batas  aman  dan disisi  lain  terjadi  penurunan  biaya  produksi untuk make-up solvent . Nilai SO3 yang tidak ikut terserap setelah optimasi jumlahnya cen- derung  mengalami  sedikit  kenaikan  yaitu  5 kmol/h. Jumlah produk yang dihasilkan sete- lah optimasi juga mengalami penurunan na- mun masih memenuhi target produksi yaitu direntang 42 - 45 ton/h.
Tabel 13. Hasil Neraca Massa Outlet Sebelum dan Sesudah Optimasi
Komponen BM Pra-Optimasi Pasca Optimasi % mol Mol (Kmol/h) Masa (kg/h) % mol Mol (Kmol/h) Masa (Kg/h) SO 2 64 0,0013 8 502 0,00130 8 511 SO 3 80 0,0110 66 5307 0,01170 72 5750 N 2 28 0,9025 5449 152562 0,92345 5673 158842 O 2 32 0,0852 514 16462 0,06355 390 12493 H 2 SO 4 98 0,9333 8250 808498 0,945 8073 791144 H 2 0 16 0,0667 590 3236 0,008 68 1231 Total 14877 986567 14284 969971

## D. Hasil  Optimasi  Menggunakan  As- pen HYSYS
Perbandingan  perhitungan  dan  simulasi sol- vent ditunjukkan pada tabel 14. Dari tabel ter- sebut tampak bahwa hasil yang didapat pada gas  SO 3 perhitungan  dan  simulasi  terdapat
perbedaan hal ini bisa dikarenakan pada pro- ses simulasi steady  state sedangkan  di  lapa- ngan  banyak  faktor-faktor  yang  mempenga- ruhi sehingga terdapat sedikit perbedaan dari hasil perhitungan dan simulasi, namun perbe- daan  antara  simulasi  dan  perhitungan  tidak
berbeda jauh dan hasilnya masih masuk da- lam batas standar.

## Tabel 14. Membandingkan perhitungan dan Simulasi Solvent Setelah di Optimasi
Komponen BM Perhitungan Simulasi % mol Mol (Kmol/h) % mol Mol (Kmol/h) SO 2 64,00  0,0013 7,99 0,0014 8,29 SO 3 80,00 0,01 71,88 0,01 75,21 N 2 28,00 0,92 5672,93 0,91 5446,97 O 2 32,00 0,06 390,40 0,07 393,71 H 2 S 2 O 7 98,00 0,94 8072,90 0,99 8043,96 H2 O 18,00 0,01 68,37 0,00 8,23

## E. Tinjauan Ekonomi
Untuk mengetahui seberapa besar biaya yang dapat dihemat dari penggunaan solvent opti- mum, maka perlu dilakukan perhitungan har- ga solvent aktual  per-ton  atau  harga solvent setiap  kali  dilakukan make-up . Setelah  dida- patkan  harga solvent aktual  setiap  kali  dila- kukan make-up maka  selanjutnya  meng-hi- tung harga solvent optimum setiap dilaku-kan make-up . Kemudian dilakukan pengura-ngan
biaya  setiap  kali make-up solvent aktual  de- ngan make-up solvent optimum  yang  telah dipilih. Rekap hasil perhitungan optimasi di- tampilkan pada tabel 15.
Dari  tabel  15  dapat  diketahui  bahwa  akibat pengaruh kondisi optimum volume flow Lean Asam Sulfat yang dipilih akan meningkatkan keuntungan ( profit ) sebesar Rp. 809.099.264 ton/d.
Tabel 15. Rekap Hasil Optimasi Rekapitulasi Hasil Laju Alir(ton/h) Aktual sekarang 766 Hasil Optimasi 749 Biaya (Rupiah/h) Aktual sekarang Rp     1.558.226.931 Hasil Optimasi Rp     1.524.655.894 saving Rp        805.704.889

## 4. Simpulan
Penelitian ini menentukan jumlah solvent op- timum dengan metode penentuan solvent mi- nimum secara grafis dan trial and error di si- mulator HYSYS untuk solvent maksimum. Ab- sorbsi  dipengaruhi  oleh  suhu,  tekanan,  laju alir solvent ,  dan  gas,  tetapi  dalam  penelitian ini fokus pada laju alir solvent . Hasil evaluasi Menara T-1303 absorber menunjukkan efisi- ensi penyerapan aktual sebesar 89,5%. Jum- lah gas SO 3 yang masuk ke kolom adalah 615 kmol/h  dan  yang  keluar  adalah  64  kmol/h, dengan jumlah solvent yang digunakan seba-
nyak  765.604  kg/h.  Jumlah solvent mempe- ngaruhi efisiensi penyerapan dan biaya ope- rasi. Jumlah solvent optimum adalah 749.040 kg/h, dengan gas SO 3 keluar menara sebesar 72 kmol/h (perhitungan) dan 75 kmol/h (si- mulasi).

## Daftar Pustaka
[1]  N.  G.  Ashar  and  K.  R.  Golwalkar, to  the Manufacture  of  Sulfuric  Acid  ,  Oleums  , and . .
Indonesian Journal of Petroleum and Mineral (2024) Vol. 4 No. 1 https://doi.org/10.53026/IJoEM/2024/4.1
[2]  W. G. Davenport and M. J. King, Sulfuric Acid Manufacture Manufacture Sulfuric . .
[3] “Geankoplis -  Transport  Processes  and Unit Operations (Recovered 1) (1).pdf.” .
[4] S. T. Sultana, “Simulation and optimiza- tion of sulfuric acid plant,” 2012.
[5]  M.  R.  Zaker,  C.  Fauteux-Lefebvre,  and  J. Thibault, “Modelling and multi -objective optimization of the sulphur dioxide oxi- dation  process,” Processes ,  vol.  9,  no.  6,
2021, doi: 10.3390/pr9061072.
[6]  M. K. Artussa, H. N. Aulia, and K. Suhar- yono,  “Evaluasi  Kinerja  Kolom  Ab- sorber,”  vol.  1,  no.  November,  pp.  278– 287, 2021.
[7]  C.  Madeddu,  M.  Errico,  and  R.  Baratti, Process Modeling in Aspen Plus® . 2019.
[8] J. R. Fair, “Absorption and stripping,” in Albright’s  Chemical  Engineering  Hand- book , 2008, pp. 1073 – 1117.
[9] A. Novandy and D. Arpendo, “OPTIMASI
PENGGUNAAN BENFIELD / POTTASIUM CARBONATE ( K 2 CO 3 ) PADA MENARA ABSORBER  E-101  CO  2  REMOVAL  DI
DEPARTEMEN PRODUKSI IA,” vol. 2, no. 1, pp. 6 – 18.
[10] “Mass  Transfer  and  Absorbers  by  T. Hobler.pdf.” .
[11] R. Sinnott and G. Towler, Chemical Engi- neering Design . 2019.