DISKRIPSI PROSES Prarancangan Pabrik Asam Oksalat Dihydrate Dari Molasses Dan Asam Nitrat Kapasitas 17.000 Ton/Tahun.
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 17
BAB II
DISKRIPSI PROSES
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk
2.1.1 Spesifikasi bahan baku a. Molasses
Bentuk : Cair
Warna : Kuning kecoklatan
pH : 5,5
Berat jenis : 1,47 g/cc
Komposisi
C12H22O11 : 53,77%
H2O : 10,95%
Ca(OH)2 : 0,89%
Impuritas : 34,39%
Abu : 12%
Nitrogen : 4,39%
Fruktosa : 10%
Glukosa : 8%
(PT Perkebunan Nusantara X) b. Asam nitrat
Bentuk : Cair
Rumus molekul : HNO3
Berat jenis : 1,51 g/cc
Titik didih : 86
Titik lebur : -42
Panas pembakaran : -41,53 kkal/mol Komposisi
(2)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 18
Asam nitrat : 65%
H2O : 35%
(PT Multi Nitrotama Kimia) 2.1.2 Katalis
i. Asam sulfat (H2SO4)
Rumus molekul : H2SO4
Berat molekul : 98,02 kg/mol
Sifat dan kenampakan : Korosif, cairan
Titik didih normal : 337
Kemurnian : 98%
Titik beku : -83,9
Spesifik grafity : 1,165
(PT Liku Telaga) ii. Vanadium pentoksida
Rumus moleku : V2O5
Wujud : Powder (solid), tidak berbau
Berat molekul : 181 g/mol
Warna : Kuning – orange
Titik didih : 1750oC (3182oF)
Titik lebur : 690oC (1274oF)
Spesific gravity : 3,357
Komposisi
V2O5 : min 99%
Si : maks 0,15%
Fe : maks 0,2%
P : maks 0,03%
As : maks 0,01%
(3)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 19
2.1.3 Spesifikasi produk Asam Oksalat Dihydrate
Rumus molekul : C2H2O4.2H2O
Berat molekul : 126,07 kg/kmol
Kenampakan : Kristal putih halus
Kadar : 99%
Densitas, d : 1,653 g/ml
Index reaktif, n : 1,475
Panas pembakaran, (18 ) : -1442 kJ/mol
Titik lebur : 101 - 102
(Kirck and Othmer, 1994)
2.2 Konsep Dasar
2.2.1 Dasar reaksi
Reaksi oksidasi molasses dan asam nitrat adalah sebagai berikut :
C2H12O6 + 6HNO3 3(COOH)2 + 6NO + 6H2O …..(2.1) Molasses diproses terlebih dahulu untuk memisahkan molasses dari impuritasnya, kemudian dimasukan ke dalam reaktor yang sebelumnya telah mengalami pemanasan hingga suhu mencapai 71oC. Lalu, asam nitrat ditambahkan kedalam reaktor secara perlahan. Setelah terjadi reaksi, produk dari reaktor dimasukan ke dalam kristalizer. Produk yang berupa kristal asam oksalat selanjutnya di lewatkan belt conveyor lalu masuk ke rotary dryer
untuk mengeringkan kristal asam oksalat. 2.2.2 Fase reaksi
Reaksi antara molasses dan asam nitrat menjadi asam oksalat dilakukan pada fase cair–cair dengan bahan baku molasses dan asam nitrat yang berbentuk liquid menjadi asam oksalat berbentuk dehydrate.
(4)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 20
2.2.3 Kondisi operasi
Produksi asam oksalat dengan proses oksidasi molasses dan asam nitrat dilakukan dalam reaktor yang terbuat dari stainless steel yang dilengkapi dengan pengaduk dan jaket pendingin. Reaksi pembuatan asam oksalat beroperasi pada suhu 71oC dan tekanan 1 atm. Hal ini berdasarkan pertimbangan bahwa reaksi pembentukan asam oksalat dari molasses dan asam nitrat adalah reaksi eksotermis irreversible, dimana dengan kenaikan suhu akan menurunkan konstanta kesetimbangan.
(Keyes, 1957) 2.2.5 Tinjauan kinetika
Dari segi kinetika, laju reaksi akan bertambah jika suhu dinaikkan. Hal ini ditunjukan oleh hubungannya dalam persamaan Archenius :
k = Ae –E/RT …..(2.2)
Dimana, k = konstanta laju rekasi
A = faktor tumbukan tingkat pencampuran zat – zat yang bereaksi E = energi aktivasi
R = tetapan gas umum T = suhu mutlak
Harga k akan mempengaruhi kecepatan reaksi yang ditunjukan dengan persamaan berikut :
Reaksi : aA + bB cC + dD …..(2.3)
Sehingga : r = k.CA.CB …..(2.4)
Jika nilai konstanta laju reaksi (k) besar, maka harga laju reaksi (r) yang dihasilkan akan besar pula, sehingga reaksi berjalan dengan cepat dan juga sebaliknya. Oleh karena itu, ada faktor–faktor yang mempengaruhi harga k dalam pembuatan asam oksalat, antara lain :
(5)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 21
a) Temperatur
Ditinjau dari hukum Archenius, bahwa suhu tinggi akan mempercepat laju reaksi dan memperbesar nilai k. Untuk pembuatan asam oksalat, suhu reaksi dijaga agar tidak semakin naik karena hal tersebut dapat mempengaruhi tingkat viskositas.
b) Tingkat pencampuran
Dalam reaktor pembuatan asam oksalat, untuk memperbesar faktor tumbukan atau meningkatkan homogenitas campuran maka reaktor dilengkapi dengan pengaduk.
c) Konsentrasi
Semakin tinggi konsentrasi, maka molekul atau atom tumbukan yang terkandung semakin banyak sehingga laju reaksi akan semakin cepat. Hal tersebut dikarenakn tumbukan antar molekul tersebar. Harga konsentrasi yang tinggi menghasilkan harga r yang besar.
2.2.5 Tinjauan termodinamika
Reaksi pembuatan asam oksalat yang terjadi adalah sebagai berikut: C6H12O6 + 6HNO3 3C2H2O4 + 6NO + 6H2O …..(2.4)
G dan H untuk reaksi yang terjadi :
C6H12O6 + 6HNO3 3(COOH)2 + 6NO + 6H2O …..(2.5)
G = -RTlnK …..(2.6)
…..(2.7)
Keterangan :
= Energi bebas gips standar (T = 298K) = kkal/mol = Panas reaksi = kkal/mol
= Konstanta kesetimbangan
T = Temperatur = 71oC
(6)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 22
Tabel 2.1 Data dan masing – masing komponen
Komponen (kKal/mol) (kKal/mol)
C6H12O6 -217.6 -304.7323
HNO3 -19.1 -41.6109
C2H2O4 -166.81 -197.7055
NO 20.69 21.5703
H2O -56.687 -68.315
(Perry and Green, 1999) = produk - reaktan
=
Dari hasil tersebut dapat diketahiu bahwa harga entalphi pembentukan negatif, hal tersebut berarti reaksi bersifat eksotermis.
= produk - reaktan
=
=
Dari persamaan (2.6) dapat dicari konstanta kesetimbangan pada T = 298 K
(7)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 23
Kesetimbangan reaksi untuk reaksi pembentukan asam oksalat adalah :
Dapat diambil kesimpulan dari harga K yang sangat besar bearti reaksi irreversible.
2.2.6 Perbandingan Mol Reaktan
Perbandingan reaktan pada pembuatan asam oksalat dehydrate dengan bahan baku molasses dan asam nitrat adalah 1 : 6.
(US Paten 2,057,119)
2.3 Diagram Alir Proses 2.3.1 Langkah proses
Pembuatan asam oksalat merupakan reaksi eksotermis yang dimana bahan bakunya adalah molasses dan asam nitrat yang terdiri dari lima tahapan proses, yaitu :
(8)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 24
1. Tahap persiapan bahan baku
2. Tahap reaksi pembentukan asam oksalat 3. Tahap pengkristalan asam oksalat
4. Tahap pengeringan asam oksalat dihydrate
5. Tahap pengemasan asam oksalat dihydrate
2.3.1.1 Tahap persiapan bahan baku
Bahan baku molasses disimpan dalam tangki penyimpanan (F-101). Kapasitas tangki dibuat untuk persiapan persediaan molasses selama 15 hari dengan kondisi operasi pada suhu kamar. Dan jumlah tangki penyimpanan molasses ada 1 buah. Sebelum direaksikan, molasses dihidrolisis terlebih dahulu dalam tangki molasses treatment (R-100) untuk mendapatkan monosakarida (C6H12O6) dan memisahkan impuritasnya. Kemudian campuran C6H12O6 dan impuritasnya dipisahkan menggunakan centrifuge (H-110) untuk mendapatkan C6H12O6 yang benar–benar bebas dari impuritasnya.C6H12O6 dipompa ke reaktor sebagai umpan.
Bahan baku asam nitrat disimpan dalam tangki penyimpanan (F-122). Kapasitas tangki dibuat untuk persediaan selama 15 hari. Kemudian asam nitrat dipompa ke reaktor sebagai umpan. Selain dari tangki penyimpanan, asam nitrat didapatkan dari recovery gas nitrogen monosida yang dihasilkan dari reaksi oksidasi glukosa dengan asam nitrat.
Katalis vanadium pentoksida disimpan dalam silo katalis (F-01). Kapasitas silo katalis dibuat untuk persediaan 30 hari. Sebelum digunakan, V2O5 dilarutkan dengan asam sulfat dalam tangki penampung mother liquor.
Bahan asam sulfat disimpan dalam tangki penyimpanan (F-05). Kapasitas tangki dibuat untuk persediaan 15 hari. Lalu, asam sulfat dipompa ke tangki penampungan mother liquor (TA-01) sebagai katalis. Dalam tangki tersebut, asam sulfat dicampur dengan vanadium pentoksida dan juga sebagai
(9)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 25
katalis. Kebutuhan asam sulfat dan vanadium pentoksida selanjutnya hanya untuk make-up saja.
Kondisi operasi penyimpanan bahan baku yaitu pada suhu 30oC dan tekanan 1 atm.
2.3.1.2 Tahap reaksi pembentukan asam oksalat
Asam nitrat yang keluar dari tangki penyimpanan dan absorber dipompa ke reaktor (R-01) untuk direaksikan dengan monosakarida (C6H12O6) yang keluar dari centrifuge (CF-01) dan cairan induk (mother liquor)yang keluar dari evaporator (V-01). Selain sisa reaktan, cairan induk yang keluar dari evaporator terdiri dari campuran H2SO4 (asam sulfat) dan V2O5 (vanadium pentoksida) yang digunakan sebagai katalis reaksi. Kondisi operasi reaktor pada suhu 71oC dan tekanan 1 atm.
Dalam reaktor terjadi reaksi berikut :
Hasil reaksi berupa gas NO akan keluar melalui pipa pembuangan yang terletak di bagian atas reaktor. Gas NO di roses lagi (recovery) menjadi asam nitrat yang akan digunakan menjadi bahan baku. Gas NO dioksidasi dengan udara sehingga menghasilkan gas NO2 dalam Plug Flow Reactor (Reaktor pipa). Panas reaksi ( oksidasi gas NO dengan oksigen sebesar -57,1 kJ/mol. Udara dimasukan ke dalam heat exchanger (E – 01) dengan menggunakan blower (G – 01) untuk menaikkan suhu menjadi 71oC. Kemudian gas NO2 diserap dengan H2O sebagai solvent penyerap pada absorber. Kondisi operasi di absorber adalah nonisotermal dimana suhu umpan gas pada 62,77oC dan suhu umpan H2O 30oC.
(10)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 26
Hasil reaksi sebagai produk reaktor yang berupa asam oksalat dan impuritas dialirkan menuju cooling crystallizer (S-01). Hasil reaksi tersebut terdiri dari C2H2O4, H2SO4, V2O5, dan sisa reaktan.
2.3.1.3 Tahap Pengkristalan Asam Oksalat
Asam oksalat yang keluar dari reaktor dimasukan ke cryslalizer untuk mengkristalkan asam oksalat menjadi asam oksalat dehydrate. Tipe kritalizer yang digunakan adalah cooling crystallizer dan suhu yang keluar yaitu 40oC.
Kemudian campuran asam oksalat dehydrate dan cairan induk dipisahkan dengan menggunakan centrifuge (H-140). Untuk mendapatkan kemurnian asam oksalat yang tinggi, hasil kristal asam oksalat dicuci dengan air dalam tangki redissolving (M-150). Sedangkan cairan induknya dipompa menuju ke tangki mother liquor (M-190). Kemudian hasil produk dari tangki
redissolving dipisahkan dari cairan induknya menggunakan centrifuge (H-170).
Sedangkan untuk cairan induk dimasukan ke dalam tangki mother liquor. Dan dari tangki penampungan, cairan induk dievaporasi untuk mengurangi jumlah air dalam evaporator. Kemudian dikembalikan ke reaktor. Dan untuk hasil atas evaporator di masukkan dalam menara distilasi (MD-01) untuk memurnikan asam nitrat. Hasil atas dari menara distilasi di kondensasi kemudian dialirkan menggunakan pompa (L-12) menuju reaktor. Untuk hasil bawah menara distilasi dialirkan ke unit pengolahan limbah (UPL).
2.3.1.4 Tahap Pengeringan Asam Oksalat Dihydrate
Kristal asam oksalat dehydrate (C2H2O4.2H2O) yang keluar dari
centrifuge 3 (H-170) diumpankan ke rotary dryer (B-180) dengan
menggunakan belt conveyor (J–181) untuk dikeringkan. Pada rotary dryer
digunakan udara panas suhu 131oC yang telah dipanaskan menggunakan heat
exchanger (E–186). Udara yang keluar dari rotary dryer masih sedikit
(11)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 27
2.3.1.5 Tahap pengemasan asam oksalat dihydrate
Kristal C2H2O4.2H2O yang telah kering diangkut menggunakan bucket
elevator (J–171) kemudian dibawa ke bin produk (F–183). Selanjutnya
dilakukan pengemasan di unit pengemasan (gudang).
2.3.2 Diagram Alir Proses
Diagram alir proses dapat dilihat pada gambar 2.1
(12)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 28
(13)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 29
2.4. Tabel Neraca Massa dan Neraca Panas 2.4.1. Neraca massa
2.4.1.1. Neraca massa total
Tabel 2.2 Neraca Massa Total Masuk
Komponen Input (kg/jam)
Arus 1 Arus 2 Arus 3 Arus 7 Arus 12 Arus 19 Arus 20 Arus 25 Arus 27 C12H22O11 540,64675
C6H12O6
Ca(OH)2 8,94877
impuritas 345,78467 CaSO4
H2C2O4
H2C2O4.2H2O
H2O 110,10009 596,92013 0,24179 9,30982 1175,83584 0,22797 853,20876
H2SO4 11,84795 11,17052
HNO3 17,28967
V2O5 0,00237
NO NO2
N2 1571,62450
O2 477,11475
Sub total 1005,48029 596,92013 12,08974 26,59949 1175,83584 11,39849 0,00237 2048,73925 853,20876 Total 5730,27437
(14)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 30
2.3 Tabel Neraca Massa Total Keluar
Komponen
Output (kg/jam)
Arus 6 Arus 17 Arus 18 Arus 29 Arus 31 C12H22O11
C6H12O6 0,36256
Ca(OH)2
Impuritas 345,78467 CaSO4 16,44410
H2C2O4 1,72510
H2C2O4.2H2O 2132,68231
H2O 111,68194 0,48388 9,19376 1507,17000
H2SO4 11,17052
HNO3 0,03791 0,72037 7,05178
V2O5 0,00237
NO 1,90910 NO2 9,11744
N2 1571,62450
O2 3,11206
Sub total 473,91071 2146,46465 9,91413 1585,76310 1514,22178 Total 5730,27437
(15)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 31
2.4.1.2. Neraca massa masing–masing alat
a. Tangki Treatment Molasses
Tabel 2.4 Tabel Neraca Massa di Tangki Treatment Molasses
Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)
Arus 1 Arus 2 Arus 3 Arus 4
C12H22O11 727,08397
H2O 148,06713 654,69564 0,32518 770,67306
C6H12O6 765,35244
Ca2+ 12,03468
Impuritas 465,02544 465,02544
H2SO4 15,93360
CaSO4 22,11470
Sub total 1352,21122 654,69564 16,25878 2023,16564
Total 2023,16564 2023,16564
b. Centrifuge 1
Tabel 2.5 Tabel Neraca Massa di Centrifuge 1
Komponen
Input (kg/jam) Output (kg/jam)
Arus 4 Arus 5 Arus 6
H2O 770,67306 768,46253 2,21053
C6H12O6 765,35244 765,26963 0,08281
impuritas 465,02544 465,02544
CaSO4 22,11470 22,11470
Subtotal 2023,16564 1533,73216 489,43348
(16)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 32
c. Reaktor
Tabel 2.6 Tabel Neraca Massa di Reaktor
Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam) Arus 5 Arus 7 Arus 19' Arus 20' Arus 8 Arus 24 H2C2O4 894,94799
H2O 768,46253 864,84106 9,39020 2000,84792 H2SO4 460,11965 460,11965 HNO3 1606,13340 353,34750 C6H12O6 765,26963 168,35932 V2O5 0,04601 0,04601
NO 596,59402
Subtotal 1533,73216 2470,97446 469,50984 0,04601 3877,66839 596,59402
Total 4474,2625 4474,2624
d. Kristalizer 1
Tabel 2.7 Tabel Neraca Massa di Kristallizer 1
Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)
Arus 8 Arus 9
H2C2O4.2H2O 0,00000 1272,47942
H2C2O4 894,94799 8,94948
H2O 2000,84792 1614,36702
H2SO4 460,11965 460,11965
HNO3 353,34750 353,34750
C6H12O6 168,35932 168,35932
V2O5 0,04601 0,04601
(17)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 33
e. Centrifuge 2
Tabel 2.8 Tabel Neraca Massa di Centrifuge 2
Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)
Arus 8 Arus 9
H2C2O4.2H2O 0,00000 1272,47942
H2C2O4 894,94799 8,94948
H2O 2000,84792 1614,36702
H2SO4 460,11965 460,11965
HNO3 353,34750 353,34750
C6H12O6 168,35932 168,35932
V2O5 0,04601 0,04601
Total 3877,66839 3877,66839
f. Tangki Redisolving
Tabel 2.9 Tabel Neraca Massa di Tangki Redisolving
Komponen Input (kg/jam) Output (kg/j) Arus 11 Arus 12 Arus 13
H2C2O4.2H2O 1272,47942
H2C2O4 8,87908 917,66606 H2O 57,74229 1175,83584 1597,27057 H2SO4 66,64964 66,64964
HNO3 4,52437 4,52437 C6H12O6 2,16322 2,16322 V2O5 0,01414 0,01414 Sub total 1412,45215 1175,83584 2588,28799
(18)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 34
g. Kristallizer 2
Tabel 2.10 Tabel Neraca Massa di Kristallizer 2
Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam) Arus 13 Arus 14
H2C2O4.2H2O 0,00000 2132,68231
H2C2O4 917,66606 48,06426 H2O 1597,27057 334,19006 H2SO4 66,64964 66,64964
HNO3 4,52437 4,52437 C6H12O6 2,16322 2,16322 V2O5 0,01414 0,01414
Total 2588,28799 2588,28799
h. Centrifuge 3
Tabel 2.11 Tabel Neraca Massa di Centrifuge 3
Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam) Arus 14 Arus 15 Arus 16
H2C2O4.2H2O 2132,68231 0,00000 2132,68231
H2C2O4 48,06426 46,33915 1,72510 H2O 334,19006 324,51242 9,67764 H2SO4 66,64964 55,47913 11,17052
HNO3 4,52437 3,76608 0,75829 C6H12O6 2,16322 1,80066 0,36256 V2O5 0,01414 0,01177 0,00237 Sub total 2588,28799 431,90922 2156,37878
(19)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 35
i. Rotary dryer
Tabel 2.12 Tabel Neraca Massa di Rotary Dryer
Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)
Arus 16 Arus 17 Arus 18
H2C2O4.2H2O 2132,68231 2132,68231
H2C2O4 1,72510 1,72510 H2O 9,67764 0,48388 9,19376 H2SO4 11,17052 11,17052
HNO3 0,75829 0,03791 0,72037 C6H12O6 0,36256 0,36256
V2O5 0,00237 0,00237 Sub total 2156,37878 2146,46465 9,91413
Total 2156,37878 2156,37878
j. Mother Liquor Tank (MLT)
Tabel 2.13 Tabel Neraca Massa di MLT
Komponen Input (kg/jam) Output (kg/j) Arus 10 Arus 15 Arus 19 Arus 20 Arus 21 H2C2O4.2H2O 0,00000 0,00000 0,00000 H2C2O4 0,07040 46,33915 46,40956
H2O 1556,62473 324,51242 0,22797 1881,36512 H2SO4 393,47000 55,47913 11,17052 460,11965 HNO3 348,82313 3,76608 352,58921 C6H12O6 166,19610 1,80066 167,99676 V2O5 0,03187 0,01177 0,00237 0,04601 Sub Total 2465,21624 431,90922 11,39849 0,00237 2908,52631
(20)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 36
k. Evaporator
Tabel 2.14 Tabel Neraca Massa di Evaporator
Komponen Input (kg/Jam) Output (kg/jam)
Arus 21 Arus 22 Arus 23 H2C2O4 46,40956 46,40956
H2O 1881,36512 188,13651 1693,22861 H2SO4 460,11965 460,11965
HNO3 352,58921 0,00000 352,58921 C6H12O6 167,99676 167,99676
V2O5 0,04601 0,04601
Subtotal 2908,52631 862,70849 2045,81782
Total 2908,52631 2908,52631
l. Reaktor Pipa (Plug Flow Reactor)
Tabel 2.15 Tabel Neraca Massa di PFR
Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam) Arus 24 Arus 25 Arus 26 NO 596,59402 1,90910 O2 477,11475 160,05609 N2 1571,62450 1571,62450 NO2 911,74358 Subtotal 596,59402 2048,73925 2645,33328 Total 2645,33328 2645,33328
(21)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 37
m. Absorber
Tabel 2.16 Tabel Neraca Massa di Absorber
Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam) Arus 26 Arus 27 Arus 28 Arus 29 NO 1,90910 1,90910 O2 160,05609 3,11206 N2 1571,62450 1571,62450 NO2 911,74358 9,11744 H2O 853,20876 676,49154 HNO3 1236,28739 Sub Total 2645,33328 853,20876 1912,77894 1585,76310
Total 3498,54204 3498,54204
n. Menara Distilasi
Tabel 2.17 Neraca Massa di Menara Distilasi
Komponen input (kg/j)
output (kg/j)
Arus 23 Arus 30 Arus 31 H2O 1693,22861 186,05861 1507,17000 HNO3 352,58921 345,53743 7,05178 Subtotal 2045,81782 531,59604 1514,22178
(22)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 38
2.4.2 Neraca panas
a. Tangki Treatment Molasses
Tabel 2.18 Neraca Panas di Tangki Treatment Molasses
Komponen Qin(kJ/jam) Qout(kJ/jam)
C12H22O11 132455,9409
C6H12O6 658482,808
H2O 60985,78114 3904,41482
CaSO4 -1409,36916
H2SO4 4,54888
Ca(OH)2 148,2383398
Impuritas 5727,996074 5730,13871
Q pelarut -2963,247123
Q reaksi 864885,98495
Q pendingin 394537,25095
Q total 1061245,243 1061245,243
b. Centrifuge 1
Tabel 2.19 Neraca Panas di Centrifuge 1
Komponen Qin (kJ/jam) Qout (kJ/jam)
H2O 3904,41482 3904,4148
C6H12O6 658482,80786 658482,8079
impuritas 5730,13871 5730,13871
CaSO4 -1409,36916 -1409,36916
(23)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 39
c. Reaktor
Tabel 2.20 Neraca Panas di Reaktor
komponen Q in (kJ/jam) Q out (kJ/jam)
arus 5 arus 7 arus 19 arus 20 arus 8
H2C2O4 0,188410461
H2O 3893,2157 4414,038932 47,92637211 10106,21952
H2SO4 131,3595011 320,7584696
HNO3 1168,15698 259,8988418
C6H12O6 658411,5577 6663124,964
V2O5 0,013511768 0,013484324
NO -347,4092702
sub total 662304,7734 5582,195912 179,2858732 0,013511768 6673464,633
Q reaksi 7342368,57828
Q pembentukan 1336970,21352
Total 8010434,84702 8010434,84702
d. Kristalizer 1
Tabel 2.21 Neraca Panas di Kristallizer 1
komponen Qin (kJ/jam) Qout (kJ/jam)
arus 8 arus 9
H2C2O4.2H2O 0,00000 16,27005
H2C2O4 0,18841 0,00102
H2O 10106,21952 8200,12706
H2SO4 320,75847 185,94293
HNO3 259,89884 258,31258
C6H12O6 6663124,96404 144850,54270
V2O5 0,01348 0,01350
SubTotal 6673812,04277 153511,20984
Q krislalisasi 358322,6452
Q lepas 6878623,47817
(24)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 40
e. Centrifuge 2
Tabel 2.22 Neraca Panas di Centrifuge 2
Komponen Qin (kJ/jam) Qout (kJ/jam)
arus 9 arus 10 arus 11
H2C2O4.2H2O 16,27005 0,00000 16,27005
H2C2O4 0,00102 0,00001 0,00102
H2O 8200,12706 7906,82690 293,30016
H2SO4 185,94293 159,00856 26,93436
HNO3 258,31258 255,00507 3,30751
C6H12O6 144850,54270 142989,38722 1861,15548
V2O5 0,01350 0,00935 0,00415
SubTotal 153511,20984 151310,23711 2200,97272
Total 153511,20984 153511,20984
f. Tangki Redisolving
Tabel 2.23 Neraca Panas di Tangki Redisolving
Komponen Qin (kJ/jam) Qout (kJ/jam)
arus 11 arus 12 arus 13
H2C2O4.2H2O 16,27005
H2C2O4 0,00102 12,34950
H2O 293,30016 6001,31678 8081,21256
H2SO4 26,93436 39,15626
HNO3 3,30751 3,32175
C6H12O6 1861,15548 74446,21903
V2O5 0,00415 0,00414
SubTotal 2200,97272 6001,31678 82582,26325
Q pelarut 358322,6452
Q steam 432702,61898
(25)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 41
g. Kristallizer 2
Tabel 2.24 Neraca Panas di Kristallizer 2
komponen Qin (kJ/jam) Qout (kJ/jam)
arus 13 arus 14
H2C2O4.2H2O 0,00000 27,26869
H2C2O4 12,34950 0,58737
H2O 8081,21256 1697,50801
H2SO4 39,15626 26,93436
HNO3 3,32175 3,30751
C6H12O6 74446,21903 1861,15548
V2O5 0,00414 0,00415
SubTotal 82582,26325 3616,76557
Q krislalisasi 600550,6699
Q pendingin 679516,16752
Total 683132,93310 683132,93310
h. Centrifuge 3
Tabel 2.25 Neraca Panas di Centrifuge 3
komponen Qin (kJ/jam) Qout (kJ/jam)
arus 14 arus 15 arus 16
H2C2O4.2H2O 27,26869 0,00000 27,26869
H2C2O4 0,58737 0,56629 0,02108
H2O 1697,50801 1648,35075 49,15726
H2SO4 26,93436 22,42015 4,51421
HNO3 3,30751 2,75317 0,55434
C6H12O6 1861,15548 1549,22482 311,93065
V2O5 0,00415 0,00345 0,00070
SubTotal 3616,76557 3223,31864 393,44694
(26)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 42
i. Rotary Dryer
Tabel 2.26 Neraca Panas di Rotary Dryer
komponen Qin (kJ/jam) Qout (kJ/jam)
arus 16 arus 17 arus 18
H2C2O4.2H2O 27,26869 29,46435
H2C2O4 0,02108 0,02401
H2O 49,15726 2,43777 48,75548
H2SO4 4,51421 10,17748
HNO3 0,55434 0,02797 0,55934
C6H12O6 311,93065 311,93065
V2O5 0,00070 0,00069
SubTotal 393,44694 354,06292 49,31482
Q penguapan 15662,70618
Q steam 15672,63698
Total 16066,08392 16066,08392
j. Mother Liquor Tank (MLT)
Tabel 2.27 Neraca Panas di MLT
komponen Qin (kJ/jam) Qout (kJ/jam)
arus 10 arus 15 arus 21
H2C2O4.2H2O 0,00000 0,00000 0,00000
H2C2O4 0,00001 0,56629 0,62294
H2O 7906,82690 1648,35075 134290,14205
H2SO4 159,00856 22,42015 2114,65104
HNO3 255,00507 2,75317 3601,89793
C6H12O6 2144840,80831 1549,22482 2025637,96315
V2O5 0,00935 0,00345 0,20257
SubTotal 2153161,65820 3223,31864 2165645,47969
Q steam 9260,50285
(27)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 43
k. Evaporator
Tabel 2.28 Neraca Panas di Evaporator
Komponen Qin (kJ/jam) Qout (kJ/jam)
Arus 21 Arus 22 Arus 23
H2C2O4 0,62294 0,62866
H2O 134290,14205 956,83604 8611,52435
H2SO4 2114,65104 1008,83156
HNO3 3601,89793 0,00000 19,43672
C6H12O6 2025637,96315 151746,79925
V2O5 0,20257 0,01346
Subtotal 2165645,47969 153713,10896 8630,96107
Q penguapan 4543255,40658
Q steam 2539953,99692
Total 4705599,47661 4705599,47661
l. Reaktor pipa (Plug Flow Reactor)
Tabel 2.29 Neraca Panas di PFR
Komponen Q in (kJ/jam) Q out (kJ/jam)
arus 25 arus 26 arus 27
NO 630,5902712 63,27296088
O2 1449,041064 175,2391913
N2 499,4420013 1642,358232
NO2 587,0628642
Sub total 630,5902712 1948,483065 2467,933249
Q reaksi 1025705,078
Q pembentukan 1025816,218
(28)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 44
m. Absorber
Tabel 2.30 Neraca Panas di Absorber
Komponen Q in (kJ/jam) Q out (kJ/jam)
arus 27 arus 28 arus 29 arus 30
NO 2,0247 -1,143543955
NO2 650,2047 6,506092763
HNO3 909,703421
N2 1642,3582 1641,380747
O2 146,9673 2,853661992
H2O 4354,669141 3415,665139
Subtotal 2441,5550 4354,669141 4325,36856 1649,596957
Q reaksi 462298,2323
Q pembentukan 461476,9737
Total 468273,1979 468273,1979
n. Menara Distilasi
Tabel 2.31 Neraca Panas di Menara Distilasi
Komponen Input (kJ/jam)
Output (kJ/jam)
Arus 23 Arus 31 Arus 32
H2O 324675,72 31187,66512 296051,0594 HNO3 37285,744 32016,01147 3778,867347 Sub total 361961,46 63203,6766 299829,9268 Qc 1793755,245
Qr 1794827,4 Total 2156788,8 2156788,849
(29)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 45
2.5. Tata Letak Pabrik dan Peralatan Proses 2.5.1. Tata letak pabrik
Tata letak pabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari seperangkat fasilitas-fasilitas dalam pabrik yang meliputi tempat bekerja karyawan, tempat peralatan, serta tempat penimbunan bahan baku dan produk. Tata letak yang tepat sangat penting untuk mendapatkan efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja dari para karyawan serta keselamatan proses. Selain peralatan proses, beberapa bangunan fisik lain seperti kantor, bengkel, poliklinik, laboratorium, kantin, pemadam kebakaran, pos penjagaan, dan sebagainya ditempatkan pada bagian yang tidak menganggu lalu lintas barang dan proses.
Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik antara lain:
1. Perluasan pabrik dan kemungkinan penambahan bangunan
Perluasan pabrik ini harus sudah masuk dalam perhitungan awal supaya masalah kebutuhan tempat tidak timbul di masa yang mendatang. Area khusus sudah harus disediakan untuk menambah kapasitas pabrik ataupun untuk mengolah produksinya sendiri untuk menjadi produk lain.
2. Keamanan
Keamanan terhadap kemungkinan adanya bahaya kebakaran, ledakan, asap atau gas beracun harus diperhatikan dalam penempatan alat-alat pengaman seperti hidran dan penampung air yang cukup, tangki penyimpanan bahan atau produk yang berbahaya harus diletakkan di area yang khusus serta perlu adanya jarak antara bangunan. Hal ini dimaksudkan untuk memberikan pertolongan dan jalan bagi karyawan untuk menyelamatkan diri.
3. Luasan area yang tersedia
Harga tanah merupakan faktor yang sangat menentukan kemampuan suatu pabrik untuk menyediakan area tanah, pemakaian tempat disesuaikan dengan
(30)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 46
area yang tersedia, jika harga terlalu tinggi maka perlu efisiensi dalam pemakaian ruangan hingga tak menutup kemungkinan peralatan tertentu ditempatkan di atas peralatan yang lain atau lantai ruangan diatur sedemikian rupa sehingga dapat menghemat waktu.
4. Instalasi dan utilitas
Pemasangan dan distribusi yang baik dari gas, udara, steam, dan listrik akan membantu mempermudah kerja dan peralatannya, penempatan peralatan proses sedimikian rupa sehingga petugas dengan mudah mencapainya dan dapat menjamin kelancaran operasi.
Secara umum tata letak pabrik ini dapat dibagi menjadi 7 bagian utama. (Vilbrandt dan Dryden, 1959)
1. Daerah administrasi/perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol.
Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol merupakan pusat pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang akan dijual.
2. Daerah proses.
Merupakan tempat alat-alat proses diletakkan dan proses berlangsung. 3. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk.
Merupakan daerah untuk tempat bahan baku dan produk. 4. Daerah pergudangan, bengkel, dan garasi.
Merupakan daerah yang digunakan untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses. 5. Daerah utilitas.
Merupakan daerah di mana terjadi kegiatan penyedian sarana pendukung proses.
(31)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 47
Merupakan daerah penunjang segala aktivitas pabrik dalam pemenuhan kepentingan pekerja seperti tempat parkir, tempat ibadah, klinik dan kantin. 7. Daerah pengolahan limbah.
Merupakan daerah pembuangan dan pengolahan limbah yang berasal dari aktivitas pabrik. Daerah ini dibangun di tempat yang jauh dari bangunan kantin, poliklinik, masjid dan daerah administrasi.
Adapun luas tanah sebagai bangunan pabrik seperti terlihat dalam table berikut :
Tabel 2.32 Luas Bangunan Pabrik
No. Nama ukuran Luas
Bangunan (m) (m2)
1. Kantor 11 x 60 660
2. Poliklinik 25 x 20 500
3. Perpus&Aula 15 x 20 300
4. Tempat ibadah 15 x 10 150
5. Kantin&koperasi 20 x 10 200
6. Pos keamanan 2 (5 x 6) 60
7. Parkir umum 400
8. Pemadam kebakaran 10 x 10 100
9. Laboratorium 25 x 10 250
10. Bengkel 25 x 10 250
11. Daerah proses 60 x 35 2.100
12. Tangki bahan baku 291
13. Gudang 3 x 3 9
16. Unit utilitas 36 x 10 360
18. Ruang kontrol 10 x 11 110
19. Jalan & taman 1040
20. Ruang generator 32 x 10 320
21. Area perluasan 2000
22. Garasi 500
(32)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 48
Tata letak pabrik Asam Oksalat Dihidrat dari Molasses dan Asam Nitrat pada gambar dibawah ini :
11
18 9
8
20
5 2 4 7
1
10 3
12 14
15 13
17
16
6
Skala: 1 : 1000 19
P-308
Skala: 1:1.000 Keterangan
1. Kantor 11. Area Proses
2. Poliklinik 12. Gudang Bahan Baku
3. Perpustakaan dan Aula 13. Gudang Produk
4. Masjid 14. Gudang Bahan Kimia
(33)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 49
6. Pos Keamanan 16. Utilitas
7. Parkir 17. Mess
8. Pemadam Kebakaran 18. Ruang Kontrol
9. Laboratorium 19. Jalan dan Taman
10.Bengkel 20. Area Perluasan
Gambar 2.1 Tata Letak Pabrik
2.5.2. Tata letak peralatan proses
Dalam perancangan tata letak proses ada beberapa hal yang harus diperhatikan, yaitu:
1. Aliran bahan baku dan produk
Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan ekonomis yang besar, serta menunjang kelancaran dan keamanan produksi. Perlu juga diperhatikan penempatan pipa, dimana untuk pipa diatas tanah perlu dipasang pada ketinggian tiga meter atau lebih, sedangkan untuk pemipaan pada permukaan tanah diatur sedemikian rupa sehingga tidak mengganggu lalu lintas bekerja.
2. Aliran udara
Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan supaya lancar. Hal ini bertujuan untuk menghindari stagnasi udara pada suatu tempat yang dapat mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang berbahaya, sehingga dapat membahayakan keselamatan pekerja. Juga perlu diperhatikan arah hembusan angin.
3. Cahaya
Penerangan seluruh pabrik harus memadai pada tempat-tempat proses yang berbahaya atau beresiko tinggi.
(34)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 50
4. Lalu lintas manusia
Dalam hal perancangan tata letak peralatan perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dengan cepat dan mudah. Jika terjadi gangguan alat proses maka harus cepat diperbaiki, selain itu keamanan pekerja selama menjalankan tugasnya perlu diprioritaskan. 5. Tata letak alat proses
Dalam menempatkan alat-alat proses pada pabrik diusahakan agar dapat menekan biaya operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik sehingga dapat menguntungkan dari segi ekonomi.
6. Jarak antar alat proses
Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan tinggi sebaiknya dipisahkan dari alat proses lainnya, sehingga apabila terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut tidak membahayakan alat proses lainnya. Tata letak alat proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga :
Kelancaran proses produksi dapat terjamin. Dapat mengefektifkan penggunaan luas lantai.
Biaya material dikendalikan agar menjadi rendah, bertujuan untuk mengurangi pengeluaran kapital yang tidak penting.
Jika tata letak peralatan proses sedemikian rupa sehingga urutan proses produksi lancar, maka perusahaan tidak perlu untuk memakai alat angkut dengan biaya mahal.
Karyawan mendapatkan kepuasan kerja.
Tata letak peralatan pabrik Asam Oksalat Dihydrate dari molasses dan asam nitratdapat dilihat pada gambar berikut :
(35)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 51
Tangki molasses
Tangki treatment molass es
Tangki asam nitrat
Tangki as.sulfat
Reaktor
Criztallizer
C F
Rotary dryer
M LT
EV MD
BIN Produk
Cristallizer WHB
A B S
BIN V2O5
(36)
DENGAN KAPASITAS 17.000 TON/TAHUN
F-110 Molasses LC E-75 30 1 E-76 V-63 E-102 E-94 LI V-65 1 7 1 5 Molasses truck 1 7 1 1 HW E-91 LC TC C W F-120 Tangki asam sulfat 30 1 H2SO4 truck L C V-64 F-130Tangki asam nitrat LC
FC F C 3 7 1 1 7 7 1 1 1 9 50 1 10 50 1 11 50 L C 1 13 65 UPL Unit Pengemasan Bin produk B - 01
1
18
67
CF - 03 CF - 02
MLT - 01
FC
S - 0 1
SC - 0 1
1 19 30 FC TC 1 20 30 LC
MD - 01
PC PC 1 25 71 T C E-81 LC UPL 1 27 60.67 V-44 FC E-101
PU - 0 1 PW V-41 S-69 FC 2 1 3 0 V-39 FC 1 12 30 1 6 60 PC S-64 CW
CD - 01
TC
Acc - 01 LC
1 71 3 1 93.17 1.1 TC UPL 2 3 98.84 1 2 2 98.84 1 3 2 100.7 1
1 72.7 29
30 1 V-55 TC S C 1 17 50 C V-51 TC S Udara 1 131 Udara E-83 E-87 26 5,9 7 1 V-62 S TC C P-170 P-154 P-171 V-58 TC S-65 C S TC V-45 C S
B C- 0 1
1 14 50 1 16 50 1 15 50 UPL
C : Condensate
CW : Cooling water
FC : Flow controller
HW : Hot water
LI : Level indicator
S : Steam
TC : Temperature controller
UPL : Unit pengolahan limbah
WC : Weight controller
KETERANGAN : D : Rectification Column
E : Heat exchanger
F : Tangki, Silo,
Collecting
Tank, Accumulator
H : Decanter M : Mixer, Neutralizer
L : Pompa
R : Reaktor V : Evaporator
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2017 PRARANCANGAN PABRIK ASAM OKSALAT DIHYDRAT DARI MOLASSES
DAN ASAM NITRAT
17.000 TON/TAHUN
Dirancang oleh: FITRIYANI ARISKA P
D500110015
Dosen Pembimbing: 1. Ir. Ahmad M. Fuadi, M.T.,
Ph.D
2. Emi Erawati, S.T., M.Eng : NOMOR ARUS
: TEKANAN : TEMPERATUR
V-66
: CONTROL VALVE
: ELEKTRIK S-79
: PNEUMATIK
S-78
HNO3 truck
E-106
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
C12H22O11 540,65
C6H12O6 569,10 569,10 168,36 168,36 166,20 2,16 2,16 2,16 1,80 0,36 0,36
Ca(OH)2 8,95
impuritas 345,78 345,78 345,78
CaSO4 16,44 16,44
H2C2O4 894,95 8,95 0,07 8,88 917,67 48,06 46,34 1,73 1,73
H2C2O4.2H2O 1272,48 1272,48 2132,68 2132,68 2132,68
H2O 110,10 596,92 0,24 0,24 571,48 111,68 9,31 2000,85 1614,37 1556,62 57,74 1175,84 1597,27 334,19 324,51 9,68 0,48
H2SO4 11,85 460,12 460,12 393,47 66,65 66,65 66,65 55,48 11,17 11,17
HNO3 17,29 353,35 353,35 348,82 4,52 4,52 4,52 3,77 0,76 0,04
V2O5 0,05 0,05 0,03 0,01 0,01 0,01 0,01 0,00 0,00
NO NO2
N2
O2
Total 1005,48 596,92 12,09 931,57 1140,58 473,91 26,60 3877,67 3877,67 2465,22 1412,45 1175,84 2588,29 2588,29 431,91 2156,38 2146,46
Komponen Arus (kg/jam)
18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
168,00 168,00
46,41 46,41
9,19 0,23 1881,37 188,14 1693,23 853,21 676,49 186,06 1507,17 11,17 460,12 460,12
0,72 352,59 352,59 1236,29 345,54 7,05 0,00 0,05 0,05
596,59 1,91 1,91 911,74 9,12 1571,62 1571,62 1571,62 477,11 160,06 3,11
(1)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 47
Merupakan daerah penunjang segala aktivitas pabrik dalam pemenuhan kepentingan pekerja seperti tempat parkir, tempat ibadah, klinik dan kantin. 7. Daerah pengolahan limbah.
Merupakan daerah pembuangan dan pengolahan limbah yang berasal dari aktivitas pabrik. Daerah ini dibangun di tempat yang jauh dari bangunan kantin, poliklinik, masjid dan daerah administrasi.
Adapun luas tanah sebagai bangunan pabrik seperti terlihat dalam table berikut :
Tabel 2.32 Luas Bangunan Pabrik
No. Nama ukuran Luas Bangunan (m) (m2) 1. Kantor 11 x 60 660 2. Poliklinik 25 x 20 500 3. Perpus&Aula 15 x 20 300 4. Tempat ibadah 15 x 10 150 5. Kantin&koperasi 20 x 10 200 6. Pos keamanan 2 (5 x 6) 60 7. Parkir umum 400 8. Pemadam kebakaran 10 x 10 100 9. Laboratorium 25 x 10 250 10. Bengkel 25 x 10 250 11. Daerah proses 60 x 35 2.100 12. Tangki bahan baku 291 13. Gudang 3 x 3 9 16. Unit utilitas 36 x 10 360 18. Ruang kontrol 10 x 11 110 19. Jalan & taman 1040 20. Ruang generator 32 x 10 320 21. Area perluasan 2000 22. Garasi 500
(2)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 48
Tata letak pabrik Asam Oksalat Dihidrat dari Molasses dan Asam Nitrat pada gambar dibawah ini :
11
18 9
8
20
5 2 4 7
1
10 3
12 14
15 13
17
16
6
Skala: 1 : 1000
19
P-308
Skala: 1:1.000 Keterangan
1. Kantor 11. Area Proses
2. Poliklinik 12. Gudang Bahan Baku 3. Perpustakaan dan Aula 13. Gudang Produk 4. Masjid 14. Gudang Bahan Kimia 5. Kantin dan Koperasi 15. Gudang Pengemasan
(3)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 49
6. Pos Keamanan 16. Utilitas 7. Parkir 17. Mess
8. Pemadam Kebakaran 18. Ruang Kontrol 9. Laboratorium 19. Jalan dan Taman 10.Bengkel 20. Area Perluasan
Gambar 2.1 Tata Letak Pabrik
2.5.2. Tata letak peralatan proses
Dalam perancangan tata letak proses ada beberapa hal yang harus diperhatikan, yaitu:
1. Aliran bahan baku dan produk
Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan ekonomis yang besar, serta menunjang kelancaran dan keamanan produksi. Perlu juga diperhatikan penempatan pipa, dimana untuk pipa diatas tanah perlu dipasang pada ketinggian tiga meter atau lebih, sedangkan untuk pemipaan pada permukaan tanah diatur sedemikian rupa sehingga tidak mengganggu lalu lintas bekerja.
2. Aliran udara
Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan supaya lancar. Hal ini bertujuan untuk menghindari stagnasi udara pada suatu tempat yang dapat mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang berbahaya, sehingga dapat membahayakan keselamatan pekerja. Juga perlu diperhatikan arah hembusan angin.
3. Cahaya
Penerangan seluruh pabrik harus memadai pada tempat-tempat proses yang berbahaya atau beresiko tinggi.
(4)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 50
4. Lalu lintas manusia
Dalam hal perancangan tata letak peralatan perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dengan cepat dan mudah. Jika terjadi gangguan alat proses maka harus cepat diperbaiki, selain itu keamanan pekerja selama menjalankan tugasnya perlu diprioritaskan. 5. Tata letak alat proses
Dalam menempatkan alat-alat proses pada pabrik diusahakan agar dapat menekan biaya operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik sehingga dapat menguntungkan dari segi ekonomi.
6. Jarak antar alat proses
Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan tinggi sebaiknya dipisahkan dari alat proses lainnya, sehingga apabila terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut tidak membahayakan alat proses lainnya. Tata letak alat proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga :
Kelancaran proses produksi dapat terjamin. Dapat mengefektifkan penggunaan luas lantai.
Biaya material dikendalikan agar menjadi rendah, bertujuan untuk mengurangi pengeluaran kapital yang tidak penting.
Jika tata letak peralatan proses sedemikian rupa sehingga urutan proses produksi lancar, maka perusahaan tidak perlu untuk memakai alat angkut dengan biaya mahal.
Karyawan mendapatkan kepuasan kerja.
Tata letak peralatan pabrik Asam Oksalat Dihydrate dari molasses dan asam nitratdapat dilihat pada gambar berikut :
(5)
Fitriyani Ariska Putri D500110015
Universitas Muhammadiyah Surakarta 51
Tangki molasses
Tangki treatment molass es
Tangki asam nitrat
Tangki as.sulfat
Reaktor
Criztallizer
C F
Rotary dryer M
LT
EV MD
BIN Produk
Cristallizer
WHB A B S
BIN V2O5
(6)
DENGAN KAPASITAS 17.000 TON/TAHUN
F-110 Molasses LC E-75 30 1 E-76 V-63 E-102 E-94 LI V-65 1 7 1 5 Molasses truck 1 7 1 1 HW E-91 LC TC C W F-120 Tangki asam sulfat 30 1 H2SO4 truck L C V-64 F-130Tangki asam nitrat LC
FC F C 3 7 1 1 7 7 1 1 1 9 50 1 10 50 1 11 50 L C 1 13 65 UPL Unit Pengemasan Bin produk B - 01 1
18
67
CF - 03 CF - 02
MLT - 01
FC
S - 0 1
SC - 0 1
1 19 30 FC TC 1 20 30 LC
MD - 01
PC PC 1 25 71 T C E-81 LC UPL 1 27 60.67 V-44 FC E-101
PU - 0 1 PW V-41 S-69 FC 2 1 3 0 V-39 FC 1 12 30 1 6 60 PC S-64 CW
CD - 01
TC
Acc - 01 LC
1 71 3 1 93.17 1.1 TC UPL 2 3 98.84 1 2 2 98.84 1 3 2 100.7 1
1 72.7 29
30 1 V-55 TC S C 1 17 50 C V-51 TC S Udara 1 131 Udara E-83 E-87 26 5,9 7 1 V-62 S TC C P-170 P-154 P-171 V-58 TC S-65 C S TC V-45 C S
B C- 0 1
1 14 50 1 16 50 1 15 50 UPL
C : Condensate
CW : Cooling water
FC : Flow controller
HW : Hot water
LI : Level indicator
S : Steam
TC : Temperature controller
UPL : Unit pengolahan limbah
WC : Weight controller
KETERANGAN :
D : Rectification
Column
E : Heat exchanger
F : Tangki, Silo,
Collecting
Tank, Accumulator
H : Decanter
M : Mixer, Neutralizer
L : Pompa
R : Reaktor
V : Evaporator
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2017 PRARANCANGAN PABRIK ASAM OKSALAT DIHYDRAT DARI MOLASSES
DAN ASAM NITRAT
17.000 TON/TAHUN
Dirancang oleh: FITRIYANI ARISKA P
D500110015
Dosen Pembimbing: 1. Ir. Ahmad M. Fuadi, M.T.,
Ph.D
2. Emi Erawati, S.T., M.Eng : NOMOR ARUS
: TEKANAN : TEMPERATUR
V-66
: CONTROL
VALVE
: ELEKTRIK
S-79
: PNEUMATIK
S-78
HNO3 truck
E-106
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
C12H22O11 540,65
C6H12O6 569,10 569,10 168,36 168,36 166,20 2,16 2,16 2,16 1,80 0,36 0,36
Ca(OH)2 8,95
impuritas 345,78 345,78 345,78
CaSO4 16,44 16,44
H2C2O4 894,95 8,95 0,07 8,88 917,67 48,06 46,34 1,73 1,73
H2C2O4.2H2O 1272,48 1272,48 2132,68 2132,68 2132,68
H2O 110,10 596,92 0,24 0,24 571,48 111,68 9,31 2000,85 1614,37 1556,62 57,74 1175,84 1597,27 334,19 324,51 9,68 0,48
H2SO4 11,85 460,12 460,12 393,47 66,65 66,65 66,65 55,48 11,17 11,17
HNO3 17,29 353,35 353,35 348,82 4,52 4,52 4,52 3,77 0,76 0,04
V2O5 0,05 0,05 0,03 0,01 0,01 0,01 0,01 0,00 0,00
NO
NO2
N2
O2
Total 1005,48 596,92 12,09 931,57 1140,58 473,91 26,60 3877,67 3877,67 2465,22 1412,45 1175,84 2588,29 2588,29 431,91 2156,38 2146,46
Komponen Arus (kg/jam)
18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
168,00 168,00
46,41 46,41
9,19 0,23 1881,37 188,14 1693,23 853,21 676,49 186,06 1507,17
11,17 460,12 460,12
0,72 352,59 352,59 1236,29 345,54 7,05
0,00 0,05 0,05
596,59 1,91 1,91
911,74 9,12
1571,62 1571,62 1571,62
477,11 160,06 3,11