Pra Rancangan Pabrik Trinatrium Fosfat Natrium Krbonat, Natrium Hidroksida Dan Asam Fosfat Dengan Kapasitas Produksi 40.000 Ton / Tahun

PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN TRINATRIUM FOSFAT DARI NATRIUM
KARBONAT, NATRIUM HIDROKSIDA DAN ASAM FOSFAT
DENGAN KAPASITAS PRODUKSI
40.000 TON / TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia

Disusun Oleh :
CRISTOPEL L TOBING
060405051

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

INTISARI

Trinatrium fosfat merupakan suatu senyawa yang banyak digunakan di dalam
industri, terutama industri pembuatan deterjen (Pembersih). Alasan utama pemilihan
judul “Prarancangan Pabrik Trinatrium Fosfat Dari Natrium Karbonat, Natrium
Hidroksida Dan Asam Fosfat Dengan Kapasitas Produksi 40.000 Ton/Tahun” adalah
karena selama ini Indonesia masih mengimpor trinatrium fosfat dari negara lain dalam
jumlah yang cukup banyak. Selain untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, peluang
untuk ekspor juga masih terbuka. Trinatrium fosfat terbentuk melalui proses kristalisasi
pada suhu 55 °C dan tekanan 1 atm. Pabrik direncanakan akan dibangun di Kecamatan

Sambeng, Gresik Jawa Timur dengan luas area pabrik 8750 m2. Adapun pemilihan
lokasi di Kecamatan Sambeng karena dekat dengan sumber bahan baku, dekat dengan
pelabuhan dan daerah Kawasan Industri Gresik (KIG). Badan hukum badan usaha
pabrik pembuatan trinatrium fosfat ini adalah Perseroan Terbatas (PT) yang dikepalai
oleh seorang direktur dengan jumlah total tenaga kerja 155 orang. Reaksi pembentukan
trinatrium fosfat dari natrium karbonat, natrium hidroksida dan asam fosfat merupakan
reaksi eksoterm dan untuk menjaga suhu reaksi digunakan air pendingin. Reaktor yang
digunakan adalah Continuous Stired Tank Reactor (CSTR) dengan reaksi samping yang
terjadi adalah gas karbondioksida (CO2). Pemurnian trinatrium fosfat hasil reaksi
dilakukan di dalam kristaliser dan rotary dryer . Trinatrium fosfat yang dihasilkan
mempunyai kemurnian 98 %. Dari hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan trinatrium
fosfat ini didapat nilai Profit Margin (PM) 24,72 %, Return on Invesment (ROI) sesudah
pajak sebesar 19,90 %, Pay Out Time (POT) sesudah pajak 5,03 tahun. Sedangkan Break
Even Point (BEP) adalah 56,73 %, dan Internal Rate of Return (IRR) adalah 33,84 %.
Hasil analisa ekonomi tersebut menunjukkan bahwa pabrik trinatrium fosfat ini layak
untuk didirikan.

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat
dan rahmatNya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pra Rancangan
Pabrik Trinatrium Fosfat Natrium Krbonat, Natrium Hidroksida Dan Asam Fosfat
Dengan Kapasitas Produksi 40.000 Ton / Tahun.
Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi tugas – tugas dan merupakan salah
satu syarat untuk mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini penulis banyak menerima bantuan,
bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis mengucapkan
terima kasih kepada :
1. Ibu Dr. Ir. Iriany, M.Si., selaku dosen pembimbing dalam penyusunan tugas akhir
ini.
2. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T., selaku co – dosen pembimbing dalam penyusunan
tugas akhir ini dan juga sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara

3. Bapak Dr.Eng Ir. Irvan, M.Si, Ketua Jurusan Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara .
4. Ibu Dr. Ir. Fatimah, M.T., Sekretaris Jurusan Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara .
5. Bapak dan Ibu dosen serta pegawai Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
6. Dan yang paling istimewa orang tua penulis yaitu ibunda T. Hutapea, Spd dan
ayahanda T. LumbanTobing, serta adik saya Frisca Aries br. L. Tobing yang tidak
pernah lupa memberikan motivasi dan semangat kepada penulis.
7. Partner saya, M. Nureza atas kerjasamanya dalam penyelesaian tugas akhir ini.
8. Abang/Kakak senior yang telah banyak membantu dalam penyelesaian tugas akhir
ini.
NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

9. Teman-teman angkatan 2006 dan adik junior yang selalu memberi semangat dalam
penyelesaian tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan
ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapakan saran dan kritik yang
sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya.
Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Medan, Juli 2011
Penulis,

( Cristopel L Tobing )

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ............................................................................................. i
INTISARI............................................................................................................... iii
DAFTAR ISI .......................................................................................................... iv

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vii
DAFTAR TABEL ................................................................................................ viii
BAB I

PENDAHULUAN ........................................................................... I-1
1.1 Latar Belakang .......................................................................... I-1
1.2 Perumusan Masalah .................................................................. I-2
1.3 Tujuan dan Manfaat Perancangan ............................................ I-3
1.4 Ruang Lingkup Perancangan .................................................... I-3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA ............................................................... II-1
2.1 Trinatrium Fosfat .................................................................... II-1
2.2 Sifat – Sifat Bahan Baku, Bahan Pembantu dan Produk ........ II-2
2.2.1 Bahan Baku ..........................................................................II-2
2.2.1.1 Natrium Karbonat (Na2CO3) ..........................................II-2
2.2.1.2 Asam Fosfat (H3PO4) .....................................................II-3
2.2.1.3 Natrium Hidroksida (NaOH) .........................................II-4
2.2.2 Produk ..................................................................................II-5

2.2.2.1 Trinatrium Fosfat ............................................................II-5
2.3 Proses Pembuatan Trinatrium Fosfat ...................................... II-6
2.4 Pemilihan Proses .....................................................................II-6
2.5 Deskripsi Proses ...................................................................... II-6

BAB III

NERACA MASSA ....................................................................... III-1

BAB IV

NERACA PANAS ........................................................................ IV-1

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN........................................................ V-1

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ................ VI-1

6.1 Instrumentasi ........................................................................... VI-1
6.2 Keselamatan Kerja .................................................................. VI-5

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

6.3 Keselamatan Kerja Pada Pabrik Trinatrium Fosfat Dari Natrium
Karbonat, Natrim Hidroksida Dan Asam Fosfat ...................... VI-6
BAB VII

UTILITAS ....................................................................................VII-1
7.1 Kebutuhan Uap (Steam) .........................................................VII-1
7.2 Kebutuhan Air ........................................................................VII-2
7.3 Kebutuhan Listrik ................................................................VII-12
7.4 Kebutuhan Bahan Bakar ......................................................VII-14
7.5 Unit Pengolahan Limbah (UPL) ..........................................VII-15
7.6 Spesifikasi Peralatan Pengolahan Limbah ...........................VII-18

7.7 Spesifikasi Peralatan Pengolahan Air ..................................VII-20

BAB VIII

LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK .................................. VIII-1
8.1 Lokasi Pabrik ....................................................................... VIII-1
8.2 Tata Letak Pabrik ................................................................. VIII-3
8.3 Perincian Luas Tanah ........................................................... VIII-4

BAB IX

ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ............... IX-1
9.1 Organisasi Perusahaan ............................................................ IX-1
9.2 Manajemen Perusahaan........................................................... IX-3
9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha .................................................. IX-4
9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab .................... IX-6
9.5 Sistem Kerja ............................................................................ IX-8
9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ............................ IX-9
9.7 Sistem Penggajian .................................................................IX-11
9.8 Fasilitas Tenaga Kerja ........................................................... IX-12

BAB X

ANALISA EKONOMI .................................................................. X-1
10.1 Modal Investasi ...................................................................... X-1
10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) ........................ X-4
10.3 Total Penjualan (Total Sales) ................................................. X-5
10.4 Bonus Perusahaan .................................................................. X-5
10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ................................................... X-5
10.6 Analisa Aspek Ekonomi......................................................... X-5

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

BAB XI

KESIMPULAN ............................................................................. XI-1

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ...................................LA-1
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ....................................LB-1
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ..................LC-1
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
UTILITAS.............................................................................LD-1
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ..................................LE-1

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1

Struktur Trinatrium Fosfat .......................................................... II-1

Gambar 2.2

Diagram Alir Massa .................................................................. II-11

Gambar 7.1

Flowdiagram Unit Pengolahan Air .........................................VII-28

Gambar 8.1

Peta Daerah Lokasi Pabrik ...................................................... VIII-1

Gambar 8.2

Tata Letak Pra Rancangan Pabrik
Pembuatan Trinatrium Fosfat ................................................. VIII-6

Gambar 9.1

Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan
Trinatrium Fosfat Dari Natrium Karbonat, Natrium Hidroksida
Dan Asam Fosfat ...................................................................... IX-13

Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen (tampak atas) ............................... LD-2
Gambar LD.2 Grafik Entalpi Dan Temperatur Cairan Pada CT .................... LD-30
Gambar LD.3 Kurva Hy ................................................................................. LD-31
Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan
Tangki Pelarutan ....................................................................... LE-5
Gambar LE.2 Kurva Break Even Point Pabrik Pembuatan
Trinatrium Fosfat .................................................................... LE-27

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 1.1

Kebutuhan Impor Trinatrium Fosfat Di Indonesia .......................... I-2

Tabel 3.1

Neraca Massa Di Tangki Pengencer H3PO4 (M-101) ................... III-1

Tabel 3.2

Neraca Massa Di Tangki Pengencer Na2CO3 (M-102) ................. III-1

Tabel 3.3

Neraca Massa Di Tangki Pelarutan NaOH (M-103) ..................... III-1

Tabel 3.4

Neraca Massa Pada Reaktor I (R–201) ......................................... III-2

Tabel 3.5

Neraca Massa Pada Clarifying filter I (F-205).............................. III-2

Tabel 3.6

Neraca Massa Pada Reaktor II (R–202) ........................................ III-3

Tabel 3.7

Neraca Massa Pada Clarifying filter II (F-207) ............................ III-3

Tabel 3.8

Neraca Massa Pada Evaporator (EV-203) .................................... III-4

Tabel 3.9

Neraca Massa Pada Cristalliser (CR-301) .................................... III-4

Tabel 3.10

Neraca Massa Pada Centrifuge (CF-302) ..................................... III-5

Tabel 3.11

Neraca Massa Pada Rotary dryer (RD-303) ................................. III-5

Tabel 4.1

Neraca Energi Di Tangki Pengencer H3PO4 (M-101) ................... IV-1

Tabel 4.2

Neraca Energi Di Tangki Pengencer Na2CO3 (M-102) ................ IV-1

Tabel 4.3

Neraca Energi Di Tangki Pelarutan NaOH (M-103) .................... IV-1

Tabel 4.4

Neraca Energi Pada Heater (HE-204) ........................................... IV-2

Tabel 4.5

Neraca Energi Pada Reaktor I (R–201)......................................... IV-2

Tabel 4.6

Neraca Energi Pada Clarifying filter I (F-205) ............................. IV-2

Tabel 4.7

Neraca Energi Pada Reaktor II (R–202) ....................................... IV-3

Tabel 4.8

Neraca Energi Pada Clarifying filter II (F-207) ............................ IV-3

Tabel 4.9

Neraca Energi Pada Evaporator (EV-203) .................................... IV-3

Tabel 4.10 Neraca Energi Pada Water condensor (WC-216) ......................... IV-4
Tabel 4.11

Neraca Energi Pada Cooler (C-205) ............................................. IV-4

Tabel 4.12

Neraca Energi Pada Cristalliser (CR-301) ................................... IV-4

Tabel 4.13 Neraca Energi Pada Centrifuge (CF-302) ..................................... IV-5
Tabel 4.14 Neraca Energi Pada Rotary dryer (RD-303) ................................. IV-5
Tabel 5.1

Spesifikasi Pompa ........................................................................ V-10

Tabel 6.1

Daftar Penggunaan Instrumentasi pada Pra RancanganPabrik

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

Trinatrium Fosfat Dari Natrium Karbonat, Natrium Hidroksida
Dan Asam Fosfat ........................................................................... VI-4
Tabel 7.1

Kebutuhan Steam Pabrik ..............................................................VII-1

Tabel 7.2

Kebutuhan Air Pendingin.............................................................VII-2

Tabel 7.3

Kebutuhan Air Proses ..................................................................VII-3

Tabel 7.4

Pemakaian Air Untuk Kebutuhan Domestik ................................VII-3

Tabel 7.5

Kualitas Air Sungai Lamongan ....................................................VII-4

Tabel 7.6

Kebutuhan Daya Unit Proses .....................................................VII-12

Tabel 7.7

Kebutuhan Daya Utilitas ............................................................VII-13

Tabel 7.8

Spesifikasi Pompa UPL .............................................................VII-20

Tabel 7.9

Spesifikasi Pompa Utilitas .........................................................VII-21

Tabel 8.1

Perincian Luas Tanah ................................................................. VIII-4

Tabel 9.1

Jadwal Kerja Karyawan Shift ........................................................ IX-9

Tabel 9.2

Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ........................................ IX-10

Tabel 9.3

Perincian Gaji Karyawan ............................................................ IX-11

Tabel LD.1 Spesifikasi PompaPengolahan Air ............................................... LD-1
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan Dan Sarana Lainnya ......................... LE-1
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ................................................. LE-3
Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses .................................................. LE-6
Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah......... LE-7
Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi ......................................................... LE-10
Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai .............................................................. LE-13
Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas ................................................................... LE-15
Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ............................................................... LE-16
Tabel LE.9 Aturan Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia No.17
Tahun 2000 ................................................................................ LE-17
Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi .................................................... LE-18
Tabel LE.11 Perhitungan Internal Rate of Return (IRR) ................................ LE-26
Tabel LE.12 Data Perhitungan BEP ............................................................... LE-18

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

INTISARI

Trinatrium fosfat merupakan suatu senyawa yang banyak digunakan di dalam
industri, terutama industri pembuatan deterjen (Pembersih). Alasan utama pemilihan
judul “Prarancangan Pabrik Trinatrium Fosfat Dari Natrium Karbonat, Natrium
Hidroksida Dan Asam Fosfat Dengan Kapasitas Produksi 40.000 Ton/Tahun” adalah
karena selama ini Indonesia masih mengimpor trinatrium fosfat dari negara lain dalam
jumlah yang cukup banyak. Selain untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, peluang
untuk ekspor juga masih terbuka. Trinatrium fosfat terbentuk melalui proses kristalisasi
pada suhu 55 °C dan tekanan 1 atm. Pabrik direncanakan akan dibangun di Kecamatan
Sambeng, Gresik Jawa Timur dengan luas area pabrik 8750 m2. Adapun pemilihan
lokasi di Kecamatan Sambeng karena dekat dengan sumber bahan baku, dekat dengan
pelabuhan dan daerah Kawasan Industri Gresik (KIG). Badan hukum badan usaha
pabrik pembuatan trinatrium fosfat ini adalah Perseroan Terbatas (PT) yang dikepalai
oleh seorang direktur dengan jumlah total tenaga kerja 155 orang. Reaksi pembentukan
trinatrium fosfat dari natrium karbonat, natrium hidroksida dan asam fosfat merupakan
reaksi eksoterm dan untuk menjaga suhu reaksi digunakan air pendingin. Reaktor yang
digunakan adalah Continuous Stired Tank Reactor (CSTR) dengan reaksi samping yang
terjadi adalah gas karbondioksida (CO2). Pemurnian trinatrium fosfat hasil reaksi
dilakukan di dalam kristaliser dan rotary dryer . Trinatrium fosfat yang dihasilkan
mempunyai kemurnian 98 %. Dari hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan trinatrium
fosfat ini didapat nilai Profit Margin (PM) 24,72 %, Return on Invesment (ROI) sesudah
pajak sebesar 19,90 %, Pay Out Time (POT) sesudah pajak 5,03 tahun. Sedangkan Break
Even Point (BEP) adalah 56,73 %, dan Internal Rate of Return (IRR) adalah 33,84 %.
Hasil analisa ekonomi tersebut menunjukkan bahwa pabrik trinatrium fosfat ini layak
untuk didirikan.

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Pendahuluan
Sebagai negara yang sedang berkembang, bangsa Indonesia memiliki kewajiban
untuk melaksanakan pembangunan di segala bidang. Salah satunya adalah
pembangunan di sektor ekonomi, yang sedang digiatkan oleh pemerintah untuk
mencapai kemandirian perekonomian nasional. Untuk mencapai tujuan ini pemerintah
menitikberatkan pada pembangunan di sektor industri. Secara garis besar,
pembangunan dibagi atas dua bagian yakni pembangunan material dan pembangunan
spiritual. Pada saat ini pembangunan material dititikberatkan pada sektor industri kimia
sebagai landasan industrialisasi di negara kita. Pembangunan industri diarahkan untuk
menuju kemandirian perekonomian nasional, meningkatkan kemampuan bersaing dan
menaikkan pangsa pasar dalam negeri dan luar negeri dengan memelihara kelestarian
fungsi lingkungan hidup. Pembangunan industri juga ditujukan untuk memperkokoh
struktur ekonomi nasional dengan keterkaitan yang kuat dan saling mendukung antar
sektor, meningkatkan daya tahan perekonomian nasional, memperluas lapangan kerja
dan kesempatan usaha sekaligus mendorong berkembangnya kegiatan berbagai sektor
pembangunan lainnya.
Salah satu produk yang dibutuhkan saat ini adalah trinatrium fosfat
(Na3PO4.12H2O). Trinatrium fosfat merupakan bahan yang sangat penting dalam
dunia industri dan rumah tangga. Dalam industri, trinatrium fosfat digunakan sebagai
pembersih antiseptik yang sangat baik dalam industri pengolahan pangan. Dalam
rumah tangga, trinatrium fosfat digunakan sebagai pembersih barang pecah belah dan
campuran pembersih tangan dan wajah. Selain digunakan sebagai pembersih,
trinatrium fosfat juga baik digunakan untuk mengendapkan magnesium, besi dan
kalsium. Dalam pengolahan air umpan ketel uap, trinatrium fosfat dapat digunakan
untuk mencegah terbentuknya kerak. Selain itu dalam dunia perdagangan, trinatrium
fosfat banyak dimanfaatkan untuk industri pembuatan detergen. Kebutuhan detergen di
Indonesia tiap tahun mengalami peningkatan. Hal ini dikarenakan kenaikan jumlah
NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

penduduk tiap tahunnya. Dengan meningkatnya jumlah penduduk, maka kebutuhan
detergen akan meningkat pula. Demikian halnya dengan meningkatnya tingkat
kesadaran penduduk dalam menjaga kebersihan, salah satunya dalam mencuci
menggunakan

detergen.

Pemenuhan kebutuhan trinatrium fosfat di Indonesia, saat ini masih diimpor dari luar
negeri. Untuk mengurangi ketergantungan pada trinatrium fosfat impor, maka cukup
tepat untuk mendirikan pabrik trinatrium fosfat di Indonesia. Disamping itu asam fosfat
sebagai bahan baku dapat diperoleh di Indonesia sendiri. Maka berdasarkan
pertimbangan tersebut, pabrik trinatrium fosfat dapat didirikan di Indonesia sehingga
kebutuhan dalam negeri dapat terpenuhi, menghemat devisa negara dan membuka
lapangan kerja sehingga mengurangi tingkat pengangguran.
Tabel 1.1 Data impor kebutuhan Trinatrium fosfat di Indonesia
Tahun

Jumlah (ton/tahun)

2009

33.609,404

2008

35.830,488

2007

43.129,102

2006

50.254,925

(Sumber: BPS, 2011)

1.2 Perumusan Masalah
Mengingat peranan dan kebutuhan trinatrium fosfat, maka diperlukan suatu
usaha agar permintaan trinatrium fosfat dapat dipenuhi dengan cara mendirikan pabrik.
Pra rancangan pabrik trinatrium fosfat ini menggunakan bahan baku natrium hidroksida,
natrium karbonat, dan asam fosfat. Pemilihan bahan baku ini didasarkan atas
pertimbangan proses pembuatan trinatrium frosfat pada dasarnya adalah proses
netralisasi asam fosfat yang dilanjutkan pengkristalan dan pengeringan. Apalagi
kebutuhan deterjen di Indonesia semakin meningkat. Dengan terpenuhinya kebutuhan
trinatrium fosfat di Indonesia, maka akan berdampak pada berkurangnya pengeluaran
negara, meningkatnya perekonomian nasional dan meningkatnya kesejahteraan
masyarakat.
NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

1.3 Tujuan dan Manfaat Perancangan
Tujuan perancangan pabrik pembuatan trinatrium fosfat dari natrium hidroksida,
natrium karbonat, dan asam fosfat ini adalah untuk menerapkan disiplin ilmu teknik
kimia seperti neraca massa, neraca panas, spesifikasi peralatan, operasi teknik kimia,
utilitas, analisa ekonomi perusahaan dan bagian ilmu teknik kimia lainnya.
Manfaat dari perancangan pabrik pembuatan trinatrium fosfat dari natrium
hidroksida, natrium karbonat, dan asam fosfat ini adalah memberi gambaran kelayakan
(feasibility) dari segi rancangan dan ekonomi pabrik ini untuk dikembangkan di
Indonesia. Dimana nantinya gambaran tersebut menjadi patokan untuk pengambilan
keputusan terhadap pendirian pabrik tersebut. Pembuatan trinatrium fosfat diharapkan
dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri akan trinatrium fosfat sehingga dapat
mengurangi

ketergantungan

impor

trinatrium

fosfat

untuk

selanjutnya

akan

dikembangkan untuk tujuan ekspor. Manfaat lain yang ingin dicapai adalah terbukanya
lapangan kerja dan memacu rakyat untuk meningkatkan produksi dalam negeri yang
pada akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan rakyat.

1.4 Ruang Lingkup Perancangan
Ruang lingkup dari perancangan pabrik trinatrium fosfat dari natrium hidroksida,
natrium karbonat karbonat, dan asam fosfat adalah sebagai berikut :
a. Penanganan umpan (feed handling)
b. Proses netralisasi natrium karbonat
c. Proses netralisasi asam fosfat
d. Proses pengkristalan dan pengeringan trinatrium fosfat

e. Proses pemurnian trinatrium fosfat
f. Untuk menyempurnakan pra-rancangan pabrik juga dilakukan atau disampaikan
pembahasan tentang aspek-aspek : instrumentasi dan keselamatan kerja, utilitas
pabrik, lokasi dan tata letak pabrik, organisasi dan manajemen perusahaan, dan
analisa ekonomi perusahaan.

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Trinatrium Fosfat
Trinatrium fosfat adalah agen pembersih, makanan aditif, dan penghilang noda.
Trinatrium fosfat berwarna putih berbentuk butiran atau kristal padat dan sangat larut
dalam air menghasilkan larutan alkali. Secara umum trinatrium fosfat disintesis dari
dinatrium fosfat sehingga sebagian terhidrasi menjadi trisodium fosfat anhidrat sampai
terbentuk trinatrium fosfat (Na3PO4.12H2O). Trinatrium fosfat paling sering ditemukan
dalam bentuk bubuk putih, yang sering disebut trinatrium ortofosfat atau hanya natrium
fosfat. Trinatrium fosfat banyak digunakan dalam pembuatan berbagai macam sabun dan
deterjen.

Gambar 2.1 Struktur Trinatrium fosfat
Kegunaan utama dari trinatrium fosfat adalah sebagai agen pembersih, pH
larutan trinatrium fosfat 1% adalah 12, dan sifat kelarutannya cukup basa untuk
saponifikasi lemak dan minyak. Dalam kombinasi dengan surfaktan, trinatrium fosfat
merupakan agen yang sangat baik untuk membersihkan segala sesuatu pengotor. Hal ini
sangat efektif dengan harga produksi yang rendah sehingga membuat trinatrium fosfat
lebih disukai untuk sejumlah besar produk pembersih yang dijual di pertengahan abad
ke-20. Trinatrium fosfat masih dijual, dan digunakan, sebagai agen pembersih, tetapi
selama akhir 1960-an di Amerika Serikat, berlebihan menyebabkan serangkaian masalah
ekologi.
Pada akhir abad ke-20, banyak produk yang sebelumnya berisi trinatrium fosfat
sekarang diproduksi dengan trinatrium fosfat pengganti, yang terutama terdiri dari
natrium karbonat bersama dengan berbagai surfaktan nonionik dan natrium fosfat.
Trinatrium fosfat umumnya digunakan setelah dibersihkan dengan mineral dalam rangka
untuk menghilangkan residu hidrokarbon. Trinatrium fosfat dapat digunakan dengan
pemutih klorin dalam larutan yang sama tanpa reaksi berbahaya campuran ini sangat
baik untuk menghilangkan jamur (Wikipedia, 2011).
NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

2.2 Sifat-sifat fisis dan kimia bahan baku dan produk
2.2.1 Bahan baku
2.2.1.1 Na2CO3 (MSDS, 2011)
Nama

: natrium karbonat, soda abu, kalsium soda

Rumus molekul : Na2CO3
Berat molekul : 106 g/mol
Sifat fisis

: - berwujud padat
- berwarna putih
- higroskopis
- larut dalam air tetapi tidak larut dalam alkohol
- tidak mudah terbakar
- densitas = 1,311 g/cm3
- titik leleh = 851 oC

Impuritis

: 0,22% (maksimal)

Sifat kimia

:

1. Semua karbonat akan cepat bereaksi dengan asam kuat membentuk garam
karbonat.
M2(HCO3) + (H3O+,A-)

M-A- + CO2 + 3H2O

2. Reaksi antara natrium karbonat dan kalsium hidroksida akan menghasilkan
kalsium karbonat dan natrium hidroksida.
Na2CO3 + Ca(OH)2

2NaOH + CaCO3

3. Proses pembentukan natrium karbonat dapat melalui tiga tahapan:
a. Konversi natrium klorida menjadi natrium sulfat dengan pemanasan.
2NaCl + H2SO4

Na2SO4 + 2HCl

b. Reaksi antara natrium sulfat dan kalsium karbonat dilakukan pada
temperatur tinggi menghasilkan natrium karbonat.
Na2SO4 + CaCO3 + 2C

Na2CO3 + CaS + 2CO2

c. Reduksi natrium sulfat menjadi natrium sulfida.
Na2SO4 + 4C

Na2S + 4CO

Natrium sulfat dicampur dengan karbon dioksida dan steam.
NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

Na2S + CO2 + H2O

Na2CO3 + H2S

4. Reaksi pembentukan dari amonia.
2NH3 + CO2 + H2O

(NH4)2CO3

Ammonium karbonat yang dihasilkan pada reaksi 1 direaksikan dengan
natrium klorida menghasilkan natrium karbonat
(NH4)2CO3 + 2NaCl

Na2CO3 + 2NH4Cl

2.2.1.2 H3PO4 (MSDS, 2011)
Nama

: Asam fosfat

Rumus molekul : H3PO4
Berat molekul : 98 g/mol
Sifat fisis

: - wujud cair
- tidak berwarna, transparan
- larut dalam alkohol dan air
- densitas = 1,8334 g/cm3
- titik didih = 213 oC
- titik leleh = 42,35 oC

Impuritis

: 0,02% (maksimal)

Sifat kimia

:

a. Merupakan asam tribasa, pelepasan ion hidrogen yang pertama adalah ionisasi
yang paling hemat. Ionisasi kedua adalah sedang dan yang ketiga sudah lemah.
Hal ini bisa dilihat dari ketetapan penguraian ionisasi:
H3PO4 + H2O

H2PO4- + H3O+

k1 = 7,1.10-3

H2PO4- + H2O

HPO42- + H3O+

k2 = 6,3.10-8

HPO42- + H2O

PO43- + H3O+

k3 = 4,4.10-13

Asam fosfat lebih kuat dari asam asetat, asam oksalat, dan asam boraks, tetapi
lebih lemah dibandingkan asam nitrat, asam sulfat, dan asam klorida. Asam
fosfat dapat dibuat garam dengan mudah melalui satu atau lebih atom
hidrogen.

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

b. Pada saat pemanasan, disodium phosphat akan membentuk sodium
pyrophosphat:
2Na2HPO4

Na4P2O7 + H2O

c. Pada saat pemanasan, sodium dihidrogen phosphat akan membentuk sodium
metaphosphat.
NaH2PO4

NaPO3 + H2O

d. Pembentukan sodium phosphat dengan penambahan natrium hidroksida.
Na2HPO4 + NaOH

Na3PO4 + H2O

e. Phosphorus pentasulfida dihidrolisa akan menghasilkan asam fosfat.
P2S5 + 8H2O

2H3PO4 + 5H2S

2.2.1.3 NaOH (MSDS, 2011)
Nama

: natrium hidroksida

Rumus molekul : NaOH
Berat molekul : 40 g/mol
Sifat fisis

: - berwujud padat
- berwarna putih
- titik leleh = 318,4 oC
- titik didih = 1390 oC
- densitas = 1,8832 g/cm³
- larut dalam air
- larut dalam alkohol, eter, dan gliserin

Impuritis

: 0,05%

Sifat kimia

:

a. Pemanasan pada temperatur 1000oC dengan pencampuran karbon akan
membentuk metallic sodium:
6NaOH + 2C

2Na + 3H2 + 2Na2CO3

b. Natrium hidroksida jika mengalami ionisasi akan terjadi:
NaOH

Na+ + OH-

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

c. Pada pembentukannya, jika natrium ditambah air akan menghasilkan natrium
hidroksida dan hidrogen.
Na + 2H2O

2NaOH + H2

d. Natrium hidroksida juga dapat dihasilkan dari reaksi antara sodium peroksida
dengan air pada temperatur tinggi:
2Na2O2 + 2H2O

4NaOH + O2

Pada temperatur rendah akan terbentuk hidrogen peroksida:
Na2O2 + 2H2O

2NaOH + H2O2

e. Reaksi antara natrium karbonat dengan kalsium hidroksida akan menghasilkan
natrium hidroksida dan kalsium karbonat:
Na2CO3 + Ca(OH)2

2NaOH + CaCO3

f. Natrium hidroksida mempunyai karakteristik alkali kuat, reaksi dengan alkali
besi akan menghasilkan hidroksida besi dan natrium klorida:
FeCl3 + 3NaOH

Fe(OH)3 + 3NaCl

Jika bereaksi dengan Zn akan terbentuk:
ZnSO4 + 2NaOH

Zn(OH)2 + Na2SO4

g. Reaksi natrium hidroksida dengan beberapa elemen bebas, baik metal maupun
non metal seperti:
2NaOH + Zn

Na2ZnO2 + H2

2NaOH + 2Al + 2H2O

2NaAlO2 + 3H2

2NaOH + 2B + 2H2O

2NaBO2 + 3H2

2NaOH + Si +

Na2SiO3 + 2H2

H2O

2NaOH + Cl2

NaOCl + NaCl + H

h. Kalor reaksi pada elektrolisis garam bisa didapatkan dari kalor pembentukan
komponen menyeluruh:
NaCl + H2O

NaOH + 1/2H2 + 1/2Cl2

Reaksi dipecah menjadi reaksi pembentukan:
Na (s) + 1/2Cl2 (g)

NaCl (g)

DH = 407 kJ

H2 (g) + 1/2O2 (g)

H2O (l)

DH = 286 kJ

Na (s) + 1/2O2 (g) + 1/2H2

NaOH (g)

DH = 469 kJ

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

2.2.2 Produk
2.2.2.1 Na3PO4.12H2O (MSDS, 2011)
Nama

: trinatrium fosfat

Rumus molekul

: Na3PO4 12H2O

Berat molekul

: 380,16 g/mol

Sifat fisis

: - tidak berwarna
- bentuk kristal trigonal
- larut dalam air dan tidak larut dalam karbon disulfida
- titik leleh = 256 oC (pada P = 1 atm)
- Suhu kristalisasi = 65 oC (pada P = 1 atm)
- densitas = 2,507 g/cm3
- pH = 12 (larutan 1%)

Sifat kimia

:

a. Pemanasan dengan temperatur di atas 100oC, maka hidrat akan kehilangan 11
molekul air sehingga akan dihasilkan trinatrium fosfat monohidrat:
Na3PO4.12H2O

Na3PO4.H2O + 11H2O

b. Trinatrium fosfat dihasilkan dari reaksi antara natrium hidroksida dengan
disodium hidrogen phosphat:
Na2HPO4 + NaOH

Na3PO4 + H2O

c. Disodium hidrogen phosphat pada saat pemanasan akan kehilangan air
membentuk sodium pyrophosphat:
2Na2HPO4

Na4P2O7 + H2O

d. Sodium dihidrogen phosphat pada saat pemanasan akan membentuk sodium
metaphosphat:
NaH2PO4

NaPO3 + H2O

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

2.3 Proses Pembuatan Trinatrium fosfat
Secara umum proses pembuatan trinatrium fosfat terdiri dari netralisasi,
pengeringan dan kristalisasi. Untuk tahap awal dilakukan netralisasi asam fosfat dan
natrium karbonat agar diperoleh konsentrasi yang sesuai. Setelah dinetralisasi asam
fosfat dipanaskan sampai suhu 90oC dan tekanan 1,5 atm. Proses selanjutnya yaitu
pembentukan disodium fosfat dari natrium karbonat dan asam fosfat pada kondisi
operasi (T = 90oC). Untuk selanjutnya berlangsung proses kristalisasi dan pengeringan
trinatrium fosfat yang dibentuk dari dinatrium fosfat dan natrium hidroksida.
Reaksi pembuatan trinatrium fosfat dijalankan dengan dua tingkatan:
1. Pembuatan disodium fosfat
90oC
Na2HPO4 (l) + H2O (l) + CO2 (g) DHf = -9.709,23

Na2CO3 (aq) + H3PO4 (l)
(John, 1928)
2. Pembentukan trinatrium fosfat
90oC
Na2HPO4 (l) + NaOH (aq)

Na3PO4 (l) + H2O (l)

DHf = -7.056,63

2.4 Pemilihan Proses
Sejauh ini pembuatan trinatrium fosfat hanya dapat dibuat dari bahan baku
natrium karbonat, natrium hidroksida, dan asam fosfat. Dari pemilihan bahan baku untuk
pembuatan trinatrium fosfat, untuk bahan baku natrium karbonat dapat dibuat dari
natrium hidroksida dan asam karbonat. Namun dalam pembuatannya menggunakan
proses yang lebih rumit lagi dan biaya yang lebih mahal untuk penyediaan bahan asam
fosfat. Maka dengan mempertimbangkan hal tersebut kami memilih bahan baku natrium
karbonat, natrium hidroksida, dan asam fosfat dalam pembuatan trinatrium fosfat dengan
menggunakan proses kristalisasi. Proses kristalisasi trinatrium fosfat dilakukan dengan
pendinginan sampai suhu 55oC sehingga terbentuk kristal putih trinatrium fosfat yang
berbentuk kristal triagonal. Untuk selanjutnya dikeringkan menggunakan udara panas.
Maka dapat disimpulkan proses pembuatan dari trinatrium fosfat yang lebih efisien
adalah proses kristalisasi sebagai proses utama dan diikuti dengan proses netralisasi dan
NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

pengeringan yang sampai saat ini menjadi tahapan proses dari pembuatan trinatrium
fosfat (Beltz, 1963).

2.5 Deskripsi Proses
Proses pembuatan trinatrium fosfat secara garis besar dibagi menjadi 6 tahap proses
yaitu:
1. Persiapan bahan baku
2. Pembentukan larutan disodium fosfat
3. Pembentukan larutan trinatrium fosfat
4. Pengkristalan produk trinatrium fosfat
5. Pengeringan trinatrium fosfat
6. Pengambilan produk (packing)

1. Persiapan bahan baku
Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan trinatrium fosfat adalah natrium
karbonat, asam fosfat, dan natrium hidroksida. Untuk keperluan ini digunakan natrium
karbonat 30%, asam fosfat 62%, dan natrium hidroksida 50%. Bahan baku asam fosfat
disimpan dalam tangki penyimpanan asam fosfat (T-104) pada suhu 30 oC dan tekanan 1
atm, kemudian dialirkan menggunakan pompa (P-111) dan diencerkan dalam tangki
berpengaduk (M-101) sampai kadarnya menjadi 62% dari kadar mula-mula 74% serta
menaikan suhu dari larutan sampai suhu menjadi 90 oC dengan menggunakan jaket
pemanas. Asam fosfat dipompa (P-112) menggunakan pompa jenis sentrifugal sampai
tekanan menjadi 1,5 atm menuju reaktor 1 (R-201).
Bahan baku natrium karbonat diangkut dari gudang (G-106) pada suhu 30oC dan
tekanan 1 atm menggunakan screw conveyor (SC-107), selanjutnya secara vertikal
diangkut menggunakan bucket elevator (BE-109) menuju feed bin (FB-115) sebagai
tempat penyimpanan sementara. Feed bin berupa silinder tegak terbuka dengan dasar
berbentuk conis dilengkapi dengan weight feeder untuk mengatur laju umpan ke tangki
pelarutan (M-102). Natrium karbonat dari feed bin (FB) dilarutkan pada tangki
berpengaduk (M-102) untuk dilakukan pengenceran sampai konsentrasi natrium
NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

karbonat menjadi 30% serta menaikkan suhu larutan menjadi 90 oC dengan mengunakan
jaket pemanas. Selanjutnya dialirkan ke reaktor 1 (R-201) menggunakan pompa
bertekanan (P-113) sampai tekanan menjadi 1,5 atm.
Bahan baku natrium hidroksida diangkut dari gudang penyimpanan (G-105) pada
suhu 30oC dan tekanan 1 atm menggunakan screw conveyor (SC-108), selanjutnya
secara vertikal diangkut menggunakan bucket elevator (BE-110) menuju feed bin (FB116) sebagai tempat penyimpanan sementara. Feed bin berupa silinder tegak terbuka
dengan dasar berbentuk conis dilengkapi dengan weight feeder untuk mengatur laju
umpan ke tangki pelarutan (M-103). Natrium hidroksida dari feed bin (FB) dilarutkan
pada tangki berpengaduk (M-03) untuk diencerkan sampai konsentrasinya menjadi 50%
serta menaikkan suhu larutan menjadi 90 oC dengan menggunakan jaket pemanas.
Natrium hidroksida dipompa (P-114) menggunakan pompa jenis sentrifugal sampai
tekanan menjadi 1,5 atm menuju reaktor 2 (R-202).

2. Pembentukan dinatrium fosfat
Larutan asam fosfat dialirkan ke dalam reaktor (R-201) direaksikan dengan
natrium karbonat. Reaktor yang digunakan adalah mixed flow reactor yang dilengkapi
dengan pengaduk dan jaket pendingin. Sebagai media pendingin digunakan air dengan
suhu masuk 30oC. Kondisi operasi reaktor pada suhu 90oC dan tekanan 1,5 atm. Reaksi
yang terjadi dalam reaktor 1 adalah:
Na2CO3 (aq) +

H3PO4 (l)

95 , 6%

Na2HPO4 (l) + H2O (l) + CO2 (g)

(John, 1928)

Hasil reaksi berupa gas CO2 akan keluar melalui pipa pembuangan. Hasil dari reakror 1
(R-201) dialirkan menggunakan pompa (P-211) menuju clarifying filter (F-207). Hasil
utama pada reaktor 1 yaitu dinatrium fosfat selanjutnya dipisahkan dari impuritasnya
dalam clarifying filter (F-207). Pengotor berupa endapan dari impuritis bahan baku
natrium karbonat dan asam fosfat dialirkan ke unit pengolahan limbah (UPL) untuk
dilakukan pengolahan lebih lanjut. Pengotor ini biasanya terdiri dalam jumlah yang
sangat sedikit.

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

3. Pembentukan trinatrium fosfat
Larutan dinatrium fosfat keluar dari clarifying filter (F-207) selanjutnya dialirkan
menggunakan pompa (P-212) ke reaktor 2 (R-202) untuk direaksikan dengan natrium
hidroksida 50%. Reaktor 2 juga dilengkapi dengan jaket pendingin dan pengaduk.
Kondisi operasi reaktor pada suhu 90oC dan tekanan 1,5 atm. Dalam reaktor 2 terjadi
reaksi:
Na2HPO4 (l) + NaOH (aq)

99 , 06%

Na3PO4 (l) + H2O (l)

(John, 1928)

Trinatrium fosfat hasil reaksi yang masih bercampur dengan impuritas dipompa
(P-213) menuju clarifying filter (F-208) untuk memisahkan kotoran yang ada. Pengotor
berupa endapan dari impuritis bahan natrium karbonat dan asam fosfat dialirkan ke unit
pengolahan limbah (UPL) untuk dilakukan pengolahan lebih lanjut. Filtrat dialirkan
menggunakan pompa (P-214) menuju evaporator (EV-203).

4. Pengkristalan trinatrium fosfat
Filtrat dialirkan menuju evaporator (EV-203) untuk dipekatkan. Larutan jenuh
keluar evaporator dengan suhu 104,7154 oC selanjutnya dipompa (P-215) menuju cooler
untuk menurunkan suhu larutan sampai mendekati suhu kristalisasi bahan sehingga suhu
nya menjadi 75 oC. Selanjutnaya larutan dialirkan menuju cristalliser (CR-301),
sedangkan uapnya dikondensasi pada barometrik kondensor (BK). Proses kristalisasi
dilakukan pada suhu 55oC menggunakan agitated cooling crystallizer . Mother liquor
dan kristal yang terbentuk dipisahkan melalui centrifuge (CF-302). Mother liquor yang
terbentuk dialirkan menggunakan pompa (P-309) menuju heater (HE-206) untuk
menaikkan suhu nya menjadi 90 oC sehingga mother liquor nya dapat direcycle menuju
reaktor 1 (R-201).

5. Pengeringan produk Trinatrium fosfat
Kristal yang telah dipisahkan dari centrifuge selanjutnya dialirkan menggunakan
screw conveyor (SC-304) untuk dikeringkan dalam rotary dryer (RD-303). Proses

pengeringan dilakukan dengan menguapkan airnya menggunakan steam yang tidak

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

kontak langsung pada bahan. Sebagai media panas dalam rotary dryer digunakan
saturated steam.

6. Pengambilan hasil
Kristal trinatrium fosfat yang telah kering diangkut secara vertikal menggunakan
bucket elevator (BE-305) menuju feed bin (FB-306), kemudian disalurkan ke gudang

(G-308) menggunakan belt conveyor (BC-307). Selanjutnya dilakukan proses packing
produk kedalam bentuk sak-sak menggunakan alat pempackingan. Proses pembuatan
trinatrium fosfat dapat dilihat pada flowsheet Gambar 2.1.

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.2 Flowsheet Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Trinatrium Fosfat Dari Natrium Karbonat, Natrium
Hidroksida Dan Asan Fosfat

CR-301

No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39

Kode
T-104
G-105
G-106
G-308
M-101
M-102
M-103
SC-107
SC-108
SC-304
BE-109
BE-110
BE-305
BC-307
FB-115
FB-116
FB-306
P-111
P-112
P-113
P-114
P-209
P-210
P-211
P-212
P-213
P-214
T-215
R-201
R-202
F-207
F-208
EV-203
WC-216
C-205
HE-204
CR-301
CF-302
RD-303

Keterangan
Tangki Asama Fosfat
Gudang Natrium Hidroksida
Gudang Natrium Karbonat
Gudang Trinatrium Fosfat
Tangki Pengenceran Asam Fosfat
Tangki Pengenceran Natrium Karbonat
Tangki Pengenceran Natrium Hidroksida
Screw Conveyor
Screw Conveyor
Screw Conveyor
Bucket Elevator
Bucket Elevator
Bucket Elevator
Belt Conveyor
Feed Bin
Feed Bin
Feed Bin
Pompa Sentrifugal
Pompa Sentrifugal
Pompa Sentrifugal
Pompa Sentrifugal
Pompa Sentrifugal
Pompa Sentrifugal
Pompa Sentrifugal
Pompa Sentrifugal
Pompa Sentrifugal
Pompa Sentrifugal
Tangki Penyimpanan Air Hasil Kondensasi
Reaktor I
Reaktor II
Clarifying Filter I
Clarifying Filter II
Evaporator
Water Condensor
Cooler
Heater
Cristaliser
Centrifuge
Rotary Dryer

DEPARTEMENTEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN

DIAGRAM ALIRPABRIK TRINATRIUM FOSFATDARI NATRIUM
KARBONAT, ASAM FOSFAT DAN NATRIUM HIDROKSIDADENGAN
KAPASITAS PRODUKSI 40.000 TON / TAHUN

Skala : Tanpa Skala
Tanggal
Digambar Nama : Cristopel L Tobing
NIM : 060405051
Diperiksa / 1.Nama : Dr. Ir. Iriany, MSi
NIP : 19640613 199003 2 001
Disetujui
2.Nama : Ir. Renita Manurung, MT
NIP : 19681214 199702 2 002

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Universitas Sumatera Utara

Tanda Tangan

BAB III
NERACA MASSA

3.1 Neraca massa pada tangki pengencer H3PO4 (M-101)
Tabel 3.1 Neraca massa pada tangki pengencer H3PO4 (M-101)

Komponen

H3PO4
H2O
impuritis
Ʃ

Tangki pengencer (M-101)
inlet
inlet
Alur 1
Alur 2
F (kg/jam)
F (kg/jam)
1283,8348
450,7301
335,7894
0,3469
1
2
F Total + F Total = 2070,7048

outlet
Alur 3
F (kg/jam)
1283,8348
786,5195
0,3469

2070,7048

3.2 Neraca massa pada tangki pelarutan Na2CO3 (M-102)
Tabel 3.2 Neraca massa pada tangki pelarutan Na2CO3 (M-102)

Komponen

Na2CO3
H2O
impuritis
Ʃ

Tangki pengencer (M-102)
inlet
inlet
Alur 4
Alur 5
F (kg/jam)
F (kg/jam)
1388,6376
69,8704
3167,0683
3,2158
4
5
F Total + F Total = 4628,7921

outlet
Alur 6

F (kg/jam)
1388,6376
3236,9387
3,2158
4628,7921

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

3.3 Neraca massa pada tangki pelarutan NaOH (M-103)
Tabel 3.3 Neraca massa pada tangki pelarutan NaOH (M-103)

Komponen

NaOH
H2O
impuritis
Ʃ

Tangki pengencer (M-103)
inlet
inlet
Alur 7
Alur 8
F (kg/jam)
F (kg/jam)
520,7254
520,7054
7
8
F Total + F Total = 1041,4508

outlet
Alur 9

F (kg/jam)
520,2047
520,7054
0,5207
1041,4508

3.4 Neraca massa pada reaktor (R-201)
Tabel 3.4 Neraca massa pada reaktor (R-201)

Komponen

Na2HPO4
Na2CO3
H3PO4
NaOH
CO2
H2O
impuritis
Ʃ

Reaktor (R-201)
Inlet
inlet
Inlet
Outlet
Alur 3
Alur 6
Alur 21
Alur 10
Alur 11
F (kg/jam)
F (kg/jam)
F (kg/jam)
F (kg/jam)
F (kg/jam)
5,8376
1866,0880
1388,6376
54,7958
54,7958
1283,8348
59,0886
59,0886
27,4066
27,4066
576,4156
786,5195
3236,9387
246,9559
4506,2204
0,3469
3,2158
3,5627
3
6
21
11
10
F Total + F Total + F Total = 7093,5778
F Total + F Total = 7093,5778

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

3.5 Neraca massa pada clarifying filter I (F-205)
Tabel 3.5 Neraca massa pada clarifying filter I (F-205)

Na2HPO4
H3PO4
Na2CO3
NaOH
H2O
impuritis

Inlet
Alur 11
F (kg/jam)
1866,0880
59,0886
54,7958
27,4066
4506,2204
3,5628

Ʃ

6517,1622

Komponen

Clarifying filter (F-205)
Outlet
Alur 12
Alur 13
F (kg/jam)
F (kg/jam)
1866,0880
59,0886
54,7958
27,4066
4461,1582
45,0622
3,5627

F12Total + F13Total = 6517,1622

3.6 Neraca massa pada reaktor (R-202)
Tabel 3.6 Neraca massa pada reaktor (R-202)
Reaktor (R-202)
Komponen

Na3PO4
Na2HPO4
Na2CO3
H3PO4
NaOH
H2O
impuritis
Ʃ

Inlet
inlet
Alur 9
Alur 12
F (kg/jam)
F (kg/jam)
1866,0880
54,7958
59,0886
520,2047
27,4066
520,7254
4461,1582
0,5207
9
12
F Total + F Total = 7509,9881

Outlet
Alur 14
F (kg/jam)
2134,9741
17,5128
54,7958
59,0886
27,4066
5215,6893
0,5207

7509,9881

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

3.7 Neraca massa pada clarifying filter II (F-207)
Tabel 3.7 Neraca massa pada clarifying filter II (F-207)

Na3PO4
Na2HPO4
H3PO4
Na2CO3
NaOH
H2O
impuritis

Inlet
Alur 14
F (kg/jam)
2134,9741
17,5128
59,0886
54,7958
27,4066
5215,6893
0,5207

Clarifying filter (F-207)
Outlet
Alur 15
Alur 16
F (kg/jam)
F (kg/jam)
2134,9741
17,5128
59,0886
54,7958
27,4066
52,1569
5163,5324
0,5207
-

Ʃ

7509,9881

F15Total + F16Total = 7509,9881

Komponen

3.8 Neraca massa pada evaporator (EV-203)
Tabel 3.8 Neraca massa pada evaporator (EV-203)

Komponen

Na3PO4
Na2HPO4
H3PO4
Na2CO3
NaOH
H2O
Ʃ

Evavorator (EV-203)
Inlet
Outlet
Alur 16
Alur 17
F (kg/jam)
F (kg/jam)
2134,9741
17,5128
59,0886
54,7958
27,4066
5163,5324
1722,8655
7457,3104

Alur 18
F (kg/jam)
2134,9741
17,5128
59,0886
54,7958
27,4066
3440,6669

F17Total + F18Total = 7457,3104

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

3.9 Neraca massa pada cristalliser (CR-301)
Tabel 3.9 Neraca massa pada cristalliser (CR-301)
cristalliser (CR-301)
Inlet
Outlet
Alur 18
Alur 19
F (kg/jam)
F (kg/jam)
4949,4949
2134,9741
17,5128
17,5128
59,0886
59,0886
54,7958
54,7958
27,4066
27,4066
3440,6669
626,1461

Komponen

Na3PO4. 12H2O
Na3PO4
Na2HPO4
H3PO4
Na2CO3
NaOH
H2O
Ʃ

5734,4449

5734,4449

3.10 Neraca massa pada centrifuge (CF-302)
Tabel 3.10 Neraca massa pada centrifuge (CF-302)

Na3PO4. 12H2O
Na2HPO4
H3PO4
Na2CO3
NaOH
H2O

Inlet
Alur 19
F (kg/jam)
4949,4949
17,5128
59,0886
54,7958
27,4066
626,1461

centrifuge (CF-302)
Outlet
Alur 20
Alur 21
F (kg/jam)
F (kg/jam)
4949,4949
11,6752
5,8376
59,0886
54,7958
27,4066
379,1902
246,9559

Ʃ

5734,4449

F20Total + F21Total = 5734,4449

Komponen

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

3.11 Neraca massa pada rotary dryer (RD-303)
Tabel 3.11 Neraca massa pada rotary dryer (RD-303)

Komponen

Na3PO4. 12H2O
Na2HPO4
H2O
Ʃ

Rotary Dryer (RD-303)
Inlet
Outlet
Alur 20
Alur 22
Alur 23
F (kg/jam)
F (kg/jam)
F (kg/jam)
4949,4949
4949,4949
11,6752
11,6752
379,1902
289,8553
89,3349
5340,3604

F22Total + F23Total = 5340,3604

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

BAB IV
NERACA ENERGI

4.1 Neraca energi pada tangki pengencer H3PO4 (M-101)
Tabel 4.1 Neraca energi pada tangki pengencer H3PO4 (M-101)
Komponen

Alur masuk (kJ/jam)

Alur keluar (kJ/jam)

Enthalpi produk

-

737785,4928

Enthalpi umpan

22900,2145

-

Panas Pengenceran

152925,1584

-

Enthalpi H2O

7024,7141

-

Enthalpi steam

554935,4058

Total

737785,4928

737785,4928

4.2 Neraca energi pada tangki pelarutan Na2CO3 (M-102)
Tabel 4.2 Neraca energi pada tangki pelarutan Na2CO3 (M-102)
Komponen

Alur masuk (kJ/jam)

Alur keluar (kJ/jam)

Enthalpi produk

-

1408488,6140

Enthalpi umpan

9392,9948

-

Panas Pengenceran

907136,6923

-

Enthalpi H2O

66255,0677

-

Enthalpi steam

425703,8592

Total

1408488,6140

1408488,6140

NAMA : CRISTOPEL L TOBING
NIM : 060405051
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

4.3 Neraca energi pada tangki pelarutan NaOH (M-103)
Tabel 4.3 Neraca energi pada tangki pelarutan NaOH (M-103