Pra Rancangan Pabrik :Pembuatan Natrium Nitrat Dari Asam Nitrat Dan Natrium Klorida Dengan Kapasitas Produksi 2.000 Ton/Tahun

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN NATRIUM NITRAT DARI ASAM NITRAT
DAN NATRIUM KLORIDA DENGAN KAPASITAS
PRODUKSI 2.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
DISUSUN OLEH :

AZLANSYAH
NIM : 050405023

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011

LEMBAR PENGESAHAN

PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN PEMBUATAN NATRIUM NITRAT DARI ASAM NITRAT
DAN NATRIUM KLORIDA DENGAN KAPASITAS PRODUKSI
2.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
OLEH :

A Z L A N S Y AH
NIM : 050405023

Telah Diujikan pada Tanggal 23 Maret 2011
Diperiksa/ Disetujui,
Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

Prof. Dr. Ir. M. Turmuzi Lubis,MS

NIP: 1961225 198903 1 003

Dosen Penguji I

M. Hendra S. Ginting , ST, MT
NIP : 19700919 199903 1 001

Dosen Penguji II

Dosen Penguji III

Prof. Dr. Ir. M. Turmuzi Lubis,MS
Dr. Ir. Iriany, MSi
Dr. Eng. Ir. Irvan, MSi
NIP: 1961225 198903 1 003
NIP : 19700919 199903 1 001 NIP : 19700919 199903 1 001

Mengetahui,
Koordinator Tugas Akhir

Ir. Renita Manurung, MT
NIP : 19681214 199702 2 002

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2011

PELUH DAN CUCURAN KERINGAT IRINGI
LAHIRNYA KARYA INI

NAMUN SATU YANG PASTI

DEDIKASI DAN MOTIVASI PENULIS LAH YANG
TETAP JAGA API SEMANGAT JIWA INI
AYAHANDA, YUSRI AHMADI
IBUNDA, CUT ZURAIDA
KEPADA KALIAN LAH

ANANDA PERSEMBAHKAN KARYA INI
SEBAGAI BENTUK BAKTI DAN TERIMA KASIH
SAYA KEPADA ENGKAU BERDUA

PENULIS JUGA SANGAT BERTERIMAKASIH
KEPADA PIHAK-PIHAK YANG TELAH

MEMBANTU PENULIS DALAM PENGERJAAN
SKRIPSI INI

YANG NAMANYA TIDAK DAPAT DISEBUTKAN
SATU PERSATU

KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, ridho dan

karunianya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan judul Pra Rancangan Pabrik
Pembuatan Natrium Nitrat dari Asam Nitrat dan Natrium Klorida dengan Kapasitas Produksi
2.000 ton/tahun. Adapun skripsi ini diajukan untuk memenuhi persyaratan sidang sarjana Teknik
Kimia atau untuk mendapatkan gelar ST.

Akhir kata kepuasan dan kebahagiaan penulis dalam menyelesaikan skripsi ini tidak terlepas

dari bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima

kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan membimbing penulis selama mengerjakan

skripsi. Penulis menyadari sepenuhnya tanpa dukungan dan bantuan mereka, penulis tidak mungkin
dapat menyelesaikan skripsi ini. Perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Ir. M Turmuzi Lubis, MS dan Bapak M Hendra S Ginting, ST, MT selaku
dosen pembimbing I dan II.

2. Ibu Dr. Ir. Iriany,M Si selaku dosen penguji II.

3. Bapak Dr.Eng. Ir. Irvan, MSi. selaku dosen penguji III, sekaligus Ketua Departemen Teknik
Kimia Universitas Sumatera Utara.

4. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT selaku sekretaris Departemen Teknik Kimia Universitas Sumatera
Utara.

5. Ibu Ir. Renita Manurung, MT selaku koordinator Tugas Akhir.

6. Dan seluruh pihak yang telah membantu penulis dalam melaksanakan skripsi ini yang tidak
dapat penulis sebutkan satu persatu.

Pada akhirnya penulis menyadari bahwa skripsi ini masih memiliki banyak kekurangan dan

jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat
konstruktif dari semua pihak demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi
semua pihak.

Medan, 12 Maret 2011
Penulis

(Azlansyah)

INTISARI
Natrium nitrat adalah senyawa kimia dengan rumus NaNO3. Natrium Nitrat merupakan

padatan putih yang sangat larut dalam air dan beberapa senyawa lainnya seperti larutan lainnya

seperti etanol, methanol dan senyawa ammoniak. Selain itu, natrium nitrat juga bersifat higroskopis

dan tidak mudah terbakar. Natrium nitrat digunakan sebagai bahan dalam pembuatan pupuk,

kembang api, sebagai bahan dalam bom asap, sebagai pengawet makanan, dan sebagai propelan
roket padat, serta dalam gelas dan tembikar. Senyawa ini telah dipergunakan secara luas untuk halhal tersebut.

Pra rancangan pabrik pembuatan natrium nitrat ini direncanakan akan berproduksi dengan

kapasitas 2.000 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam satu tahun.

Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di Kawasan Industri Medan (KIM) dengan luas

areal 10.720 m. Tenaga kerja yang dibutuhkan 77 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan
Terbatas (PT) di bawah pimpinan seorang General Manager.

Hasil evaluasi ekonomi Pabrik Pembuatan Natrium Nitrat dari Asam Nitrat dan Natrium

Klorida ini sebagai berikut:

 Total Modal Investasi : Rp 443.766.291.915,-

 Total Biaya Produksi : Rp 2.148.941.198.474, Hasil Penjualan : Rp 2.261.349.431.240, Laba Bersih : Rp 78.309.834.121, Profit Margin (PM) : 4,95 %

 Break Even Point (BEP) : 36,69 %

 Return on Investment (ROI) : 17,65 %
 Pay Out Time (POT) : 5,66 tahun

 Return on Network (RON) : 29,41 %

 Internal Rate of Return (IRR) : 22,92 %
Dari hasil evaluasi ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan Natrium Nitrat

dari Asam Nitrat dan Natrium Klorida ini layak untuk didirikan.

INTISARI
Natrium nitrat adalah senyawa kimia dengan rumus NaNO3. Natrium Nitrat merupakan

padatan putih yang sangat larut dalam air dan beberapa senyawa lainnya seperti larutan lainnya

seperti etanol, methanol dan senyawa ammoniak. Selain itu, natrium nitrat juga bersifat higroskopis

dan tidak mudah terbakar. Natrium nitrat digunakan sebagai bahan dalam pembuatan pupuk,

kembang api, sebagai bahan dalam bom asap, sebagai pengawet makanan, dan sebagai propelan
roket padat, serta dalam gelas dan tembikar. Senyawa ini telah dipergunakan secara luas untuk halhal tersebut.

Pra rancangan pabrik pembuatan natrium nitrat ini direncanakan akan berproduksi dengan

kapasitas 2.000 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam satu tahun.

Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di Kawasan Industri Medan (KIM) dengan luas

areal 10.720 m. Tenaga kerja yang dibutuhkan 77 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan
Terbatas (PT) di bawah pimpinan seorang General Manager.

Hasil evaluasi ekonomi Pabrik Pembuatan Natrium Nitrat dari Asam Nitrat dan Natrium

Klorida ini sebagai berikut:

 Total Modal Investasi : Rp 443.766.291.915,-

 Total Biaya Produksi : Rp 2.148.941.198.474, Hasil Penjualan : Rp 2.261.349.431.240, Laba Bersih : Rp 78.309.834.121, Profit Margin (PM) : 4,95 %

 Break Even Point (BEP) : 36,69 %

 Return on Investment (ROI) : 17,65 %
 Pay Out Time (POT) : 5,66 tahun

 Return on Network (RON) : 29,41 %

 Internal Rate of Return (IRR) : 22,92 %
Dari hasil evaluasi ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan Natrium Nitrat

dari Asam Nitrat dan Natrium Klorida ini layak untuk didirikan.

BAB I

PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang

Seiring dengan kemajuan zaman, pembangunan di segala bidang makin harus diperhatikan.

Salah satu cara untuk meningkatkan taraf hidup bangsa adalah dengan pembangunan industri,
termasuk diantaranya adalah industri kimia, baik yang menghasilkan suatu produk jadi maupun

produk antara untuk diolah lebih lanjut. Pembangunan industri kimia yang menghasilkan produk
antara ini sangat penting, karena dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap industri luar

negeri, yang pada akhirnya akan dapat mengurangi devisa untuk mengimpor bahan tersebut,

termasuk diantaranya natrium nitrat. Bahan baku pembuatan natrium nitrat (NaNO3) adalah natrium

klorida (NaCl) dan asam nitrat (HNO3). Natrium nitrat merupakan bahan kimia intermediet (bahan

antara) dalam pembuatan pupuk yang mengandung senyawa nitrogen, dinamit, pembuatan kalium

nitrat, pembuatan kaca, sebagai reagen dalam kimia analisa, obat-obatan, korek api dan masih
banyak lagi. Natrium nitrat merupakan kristal bening tidak berwarna dan tidak berbau. Bahan

kimia ini mempunyai sifat-sifat diantaranya mudah larut dalam air, gliserol, amoniak, alkohol,
mempunyai titik lebur pada temperatur 3080C (Othmer, 1968).

Kebutuhan natrium nitrat di Indonesia diperkirakan akan meningkat sesuai dengan

banyaknya industri yang menggunakannya. Oleh karena itu pendirian pabrik ini sangat diperlukan

untuk dapat memenuhi sebagian besar kebutuhan natrium nitrat dalam negeri dan diharapkan juga

dapat membuka lapangan kerja baru. Data import terbaru impor Natrium Nitrat dapat dilihat pada
Tabel 1.1. Adapun alasan pemilihan kapasitas 2000 ton/tahun adalah dengan asumsi dalam jangka

waktu 2006-2010 telah dibangun pabrik baru sehingga kebutuhan impor Natrium Nitrat telah
berkurang.

Tabel 1.1 Data import Natrium Nitrat Tahun 2002

Tahun
Jumlah ( 103 kg)
2002
2,597
2003
2,550
2004
3,078
2005
2,768
2006
2,329
(Sumber : BPS Indonesia, 2010)

2006

1.2 Rumusan Masalah

Dalam perancangan pabrik pembuatan natrium nitrat dari asam nitrat dan natrium klorida

dapat dirumuskan beberapa kendala yang mendasari pendirian pabrik sebagai berikut :

1. Kebutuhan natrium nitrat di Indonesia mengalami peningkatan setiap tahun dan untuk

memenuhi kebutuhan tersebut masih di import dari luar negeri, sehingga dperlu didirikan pabrik
natrium nitrat dari asam nitrat dan natrium klorida untuk dapat mengurangi ketergantungan
Indonesia terhadap industri luar negeri, yang pada akhirnya akan dapat mengurangi devisa
untuk mengimpor bahan tersebut.

2. Asam nitrat dan natrium klorida sebagai bahan baku pembuatan natrium nitrat memiliki harga

yang relatif murah dibandingkan dengan bahan baku pembuatan natrium nitrat yang pernah
dilakukan sebelumnya.

3. Indonesia memiliki sumber daya alam yang potensial dan sumber-sumber lainnya yang
menunjang untuk pendirian pabrik ini.

1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik

Tujuan dari pra rancangan pabrik pembuatan natrium nitrat adalah ebagai berikut:

1. Memenuhi kebutuhan pabrik di Indonesia akan natrium nitrat yang masih banyak diimpor dari
luar negeri.

2. Untuk memberikan informasi awal tentang kelayakan pendirian pabrik natrium nitrat yang
berbahan baku asam nitrat dan natrium klorida

3. Untuk memberikan informasi awal tentang perkiraan tata rancangan pabrik pembuatan natrium
nitrat dari asam nitrat dan natrium klorida

4. Untuk memperkirakan total biaya yang diperlukan dalam pendirian pabrik natrium nitrat dari
asam nitrat dan natrium klorida

1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik

Manfaat yang dapat diperoleh dari perancangan ini adalah tersedianya informasi mengenai

pra rancangan pabrik natrium nitrat dari asam nitrat dan natrium klorida, sehingga dapat menjadi
referensi untuk pendirian pabrik natrium nitrat serta referensi dalam penelitian dan pengembangan
studi.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN DESKRIPSI PROSES
2.1 Bahan Baku

2.1.1 Natrium Klorida (NaCl)

Natrium klorida, juga dikenal sebagai garam dan garam dapur, merupakan senyawa ionik

dengan rumus NaCl. Natrium klorida pada umumnya merupakan padatan bening dan tak berbau,
serta dapat larut dalam gliserol, etilen glikol, dan asam formiat, namun tidak larut dalam HCl.

Natrium klorida adalah garam paling berpengaruh terhadap salinitas laut dan cairan ekstraselular

pada banyak organisme multiselular. Sebagai bahan utama dalam garam dapur, dan biasanya

digunakan sebagai bumbu dan pengawet makanan. Natrium klorida terkadang digunakan sebagai

bahan pengering yang murah dan aman karena memiliki sifat higroskopis, membuat penggaraman
menjadi salah satu metoda yang efektif untuk pengawetan makanan (Anonima, 2010).

Pembuatan natrium klorida pada umumnya dilakukan dengan evaporasi air laut ataupun air

payau dari berbagai macam sumber air tersebut, seperti sumur dan danau air asin, dan dengan
menambang dari batu-batuan garam yang biasa disebut dengan halite. Selain digunakan dalam
memasak, natrium klorida juga digunakan dalam banyak aplikasi, seperti pada pembuatan pulp dan

kertas, untuk mengatur kadar warna pada tekstil dan kain, dan untuk menghasilkan sabun, deterjen
dan produk lainnya. Natrium klorida merupakan sumber utama dari industri klorin dan natrium
hidroksida, dan digunakan pada hampir setiap industri.

Natrium klorida juga biasa digunakan sebagai penyerap debu yang aman dan murah

dikarenakan sifatnya yang higroskopis, juga pada pembuatan garam sebagai salah satu metode
pengawetan yang efektif dikarenakan sifatnya yang menarik air keluar dari bakteri melalui tekanan
osmotik sehingga mencegah baktei tersebut bereproduksi dan membuat makanan basi
Adapun beberapa sifat fisis Natrium Klorida antara lain (Anonima,2010) :

1.

Rumus molekul

: NaCl

3.

Titik didih

:1413 C pada 1 atm

4.

Titik beku

: 800,4 C pada 1 atm

6.

Warna

2.

5.
7.

Berat molekul

: 58,45 g/mol
0

0

Bentuk

: kristal kubik padat

Densitas

: 2,163 g/ml

: putih

2.1.2 Asam Nitrat (HNO3)

Asam Nitrat (HNO3), yang juga dikenal sebagai aqua fortis, hidrogen nitrat, ataupun nitril

hidroksida. Dikarenakan sifat asam dan pengoksidasinya yang sangat kuat, asam nitrat umumnya
digunakan pada proses pembuatan banyak bahan-bahan kimia, seperti obat-obatan, bahan pewarna,
serat sintetik, insektisida dan fungisida, namun umumnya juga banyak digunakan pada pembuatan

ammonium nitrat pada industri pupuk. Setelah Era Perang Dunia Kedua, kebutuhan akan asam
nitrat bergeser ke arah produksi bahan-bahan peledak, seperti nitrotoleune dan nitrogliserin.

Gambar 2.1 Struktur Molekul Asam Nitrat
(Anonimb, 2010)

Seperti halnya asam pada kebanyakan, asam nitrat bereaksi dengan basa, oksida basa, dan

karbonat untuk membentuk garam. Namun, dikarenakan sifatnya sebagai pengoksidasi, asam nitrat

tidak selalu bereaksi seperti asam pada umumnya. Asam nitrat sangat larut dalam air. Adapun sifatsifat fisis asam nitrat antara lain: (Anonimb, 2010)
1. Rumus molekul

: HNO

3. Titik didih

: 86 C pada 1 atm

2. Berat molekul
4. Titik beku

3

: 63,02 g/mol
0

0

: - 42 C pada 1 atm

5. Bentuk

: cair

7. Densitas

: 1,502 g/ml

6. Warna

: putih

2.2 Produk

2.2.1 Natrium Nitrat (NaNO3)

Natrium nitrat adalah senyawa kimia dengan rumus NaNO3. Garam ini, juga dikenal sebagai

mesiu Chili atau Peru (dikarenakan jumlahnya yang banyak di masing-masing Negara dan untuk

membedakannya dari mesiu biasa, nitrat kalium), adalah padatan putih yang sangat larut dalam air
dan beberapa senyawa lainnya seperti larutan lainnya seperti etanol, methanol dan senyawa

ammoniak. Selain itu, natrium nitrat juga bersifat higroskopis dan tidak mudah terbakar (Kirk-

Othmer, 1995). Natrium nitrat digunakan sebagai bahan dalam pembuatan pupuk, kembang api,
sebagai bahan dalam bom asap, sebagai pengawet makanan, dan sebagai propelan roket padat, serta

dalam gelas dan tembikar. Senyawa ini telah dipergunakan secara luas untuk hal-hal tersebut
(Anonimc, 2010).

Gambar 2.2 Struktur Molekul Natrium Nitrat
(Anonimc, 2010)

Adapun sifat-sifat fisis dari Natrium Nitrat antara lain (Anonimc, 2010) :

1.

Rumus molekul

: NaNO

2.

Berat molekul
Bentuk

: 85,01 g/mol

: kristal trigonal padat ( padat)

4.

Titik didih

: 380 C pada 1 atm

3.
5.

Titik beku

3

0

0

: 308 C pada 1 atm

6.

Warna

Densitas

: 2,257 g/ml

8.

Panas laten

: 5355 kal/mol pada 310 C

7.

: putih

0

2.2.2 Klorin (Cl2)

Klorin merupakan unsur halogen (golongan VIIA) dengan nomor atom 17. Sama halnya

dengan ion klorida, klorin banyak terdapat di alam dan juga merupakan zat banyak diperlukan oleh

makhluk hidup, terutama manusia. Pada kondisi ruang, klorin berwujud gas dengan bentuk Cl 2.
Klorin merupakan salah satu oksidan kuat dan banyak digunakan sebagai pemutih dan desinfektan,

yang mana merupakan bahan terpenting pada industry kimia. Sebagai desinfektan yng umum

digunakan, klorin umumnya dipergunakan pada kolam renang untuk menjaganya tetap bersih dan

hygiene. Pada bagian terluar atmosfer, molekul yang mengandung klorin seperti klorofuorokarbon

telah menyebabkan kehancuran pada lapisan ozon.

Pada suhu dan tekanan standar, 2 atom klor akan berikatan sehingga membentuk molekul

gas Cl2. Gas ini berwarna kuning kehijauan, dan memiliki bau yang sangat menyengat, sama seperti

bau pemutih. Ikatan antara 2 atom ini pada umumnya lemah, sehingga membuat molekul klorin
sangat reaktif. Sama halnya dengan fluorin, bromine, iodine dan astatine, klorin juga merupakan

salah satu unsur golongan VIIA (halogen), yaitu golongan unsur yang paling reaktif. Klorin
berikatan dengan hampir semua unsur. Hasil interaksi klorin dengan oksigen, nitrogen, xenon dan
kripton telah banyak diketahui, tetapi tidak terbentuk dari proses reaksi secara langsung antara
unsur-unsur tersebut. Klorin, meskipun reaktif, tetapi tidak sereaktif fluorin (Anonimd, 2010).

Adapun sifat-sifat fisis dari gas klorin antara lain (Anonimd, 2010) :

1. Rumus molekul

: Cl

2. Berat molekul

: 70,91 g/mol

2

3. Bentuk

: gas

4. Titik beku

: -101,6 C pada 1 atm

6. Warna

: kuning kehijauan

7. Densitas

: 1,56 g/ml pada 0 C ; 1 atm

5. Titik didih

0

0

: -34,6 C pada 1 atm
o

2.2.3 Nitrogen Oksiklorida (NOCl)

Nitrogen Oksiklorida, atau pun juga dikenal dengan nama Nitrosil Klorida merupakan senyawa

dengan rumus molekul NOCl. NOCl merupakan senyawa berwujud gas pada suhu kamar, berwarna
kuning. NOCl juga merupakan salah satu senyawa yang bereaksi dengan air, dan dapat terbilang
dalam uap asam sulfat.

NOCl merupakan komponen terpenting dalam pembuatan aqua regia. Dalam sintesis organik,

NOCl digunakan sebagai zat pengoksidasi. NOCl juga kadang digunakan sebagai sebagai katalis.

Dalam penggunaannya, NOCl sering digunakan pada pembuatan produk farmasi sebagai agen
pengklorinasi (Patnaik, 2002).

Adapun sifat-sifat fisis dari Nitrogen Oksiklorida antara lain (Anonime, 2010)

1. Rumus molekul

: NOCl

3. Bentuk

: gas

5. Titik didih

: -5,5 C pada 1 atm

2. Berat molekul
4. Titik beku

6. Warna

7. Densitas

: 65,47 g/mol
0

: -64,5 C pada 1 atm
0

: merah kekuningan

o

: 1,273 g/ml pada -12 C ; 1 atm

2.3 Jenis Proses Sintesis Natrium Nitrat
2.3.1

Proses Shank

Bahan baku berasal dari garam hasil penambangan (garam Chile) yang mengandung NaNO .
3

Proses shank dimulai dengan memasukkan potongan garam chile yang berukuran 10 in, ke dalam stage

tunggal menjadi potongan garam yang berukuran 1,5 sampai 2 in. Alat penghancur yang berisi potongan

garam dimasukkan ke dalam tabung dari baja yang lebar, masing-masing memuat 75 ton dan alat
tersebut dilengkapi dengan koil sebagai pemanas uap air. Sepuluh tabung yang bentuknya sama dipakai

untuk proses leaching. Prosesnya meliputi loading, leaching, washing dan unloading. Hasil pemurnian

akan melalui mother liquor dari unit kristalisasi dan diperoleh 450 gram natrium nitrat perliter. Hasil
yang terakhir dimana telah melewati lubang-lubang lain diperoleh 700 gram per liter.

Pada prinsipnya proses utamanya adalah proses pemurnian dari garam hasil penambangan

dimana zat-zat selain NaNO dikurangi kadarnya sehingga diperoleh NaNO dengan kadar ± 60%
3

(Othmer, 1968).
2.3.2

3

Proses Guggenheim

Prosesnya ini telah dikenal dimana proses Shank agak tidak efisien dalam ekstraksi dan

pemakaian bahan bakar. Pada awal tahun 1920 Guggenheim brothers mengembangkan proses leaching
dengan temperatur rendah, berdasarkan dua prinsip penting yaitu:

0

1. Jika proses leaching dilakukan pada temperatur rendah 40 C hanya natrium nitrat yang
2.

terekstraksi, impuritas lainnya sebagai natrium sulfat dan natrium klorida tidak terekstraksi.

Jika proses leaching pada awal berisi garam proteksi maka yang dihasilkan adalah CaSO ,
4

MgSO dan K SO , garam NaNO yang terlalu sedikit. Na SO di dalam proses akan pecah dan
4

2

4

3

2

4

natrium nitrat yang dihasilkan atau terekstraksi akan lebih banyak. Pada prinsipnya proses

Guggenheim sama dengan proses Shank, hanya alatnya lebih disempurnakan, yaitu melalui

proses crushing, leaching, filtering, cristalising dan graining sehingga kadar NaNO lebih besar
3

yaitu ± 85% (Othmer, 1968).
2.3.3

Proses Sintesis

Natrium nitrat sintesis diperoleh dengan netralisasi asam nitrat dengan kaustik soda . Macam-

macam proses sintesis antara lain:

1. Mereaksikan Na CO dengan HNO
2

3

3

Na CO + 2 HNO
2

3

3

3

2. Mereaksikan NaCl dengan HNO
3 NaCl

(s)

2 NaNO + H O + CO

+ 4 HNO

3

2

2

3 NaNO

3( l )

3( s )

+ NOCl

(g)

+ Cl

+2H O

2( g )

2

(l)

3. Mereaksikan caustic soda (NaOH) dengan konsentrasi 40% dan asam nitrat (HNO ) dengan
3

konsentrasi 53%.

NaOH + HNO

3

NaNO + H O
3

2

Pada proses sintesis, kadar NaNO yang dihasilkan lebih tinggi dari proses Shank dan
Guggenheim, yaitu ± 90

3

99 %. Dari 3 macam proses sintesis diatas maka dipilih proses sintesis

dengan mereaksikan NaCl dengan HNO karena bahan bakunya mudah didapat dan harga bahan baku
3

relatif murah (Othmer, 1968).

Tabel 2.1 Perbandingan Ketiga Jenis Proses Sintesis Natrium Nitrat
Jenis Proses
Keunggulan
Kelemahan

Proses Shank

Hanya memerlukan proses
treatment pada natrium
nitrat hasil penambangan

Proses Guggenheim

Kurang lebih sama dengan
proses Shank, hanya saja
pada proses ini proses
ekstraksi dan pemakaian
bahan bakar lebih efisien
a. Kadar yang dihasilkan
dapat mencapai 90-99%
b. Bahan baku proses
relatif lebih murah dan
mudah didapat

Proses Sintesis

a. Kadar yang diperoleh hanya
berkisar 60%
b. Hanya bisa dilakukan di
lokasi dimana natrium nitrat
tersedia melimpah
Kurang lebih sama dengan
Proses Shank, hanya saja
kadarnya lebih besar, yaitu
berkisar 80-85%
Modal pembuatan pabrik
dengan menggunakan proses ini
biasanya relatif jauh lebih besar
daripada kedua proses lainnya.

2.4 Deskripsi Proses Pembuatan Natrium Nitrat

Pada Pra Rancangan Pabrik ini, produksi Natrium Nitrat (NaNO3) dibuat dengan

menggunakan proses sintesis dan dilakukan dalam beberapa tahap, yaitu:
1. Tahap Reaksi (Reaction Step)

2. Tahap Pemisahan (Separation Step)

3. Tahap Pemurnian (Purification Step)

2.4.1 Tahap Reaksi

Umpan berupa HNO3 60% dialirkan dari tangki penyimpanan (F-110) menggunakan pompa

(L-111), kemudian masuk ke dalam Heater (E-112) untuk menaikkan temperaturnya dari 30 0C

menjadi 60 0C, sedangkan pure NaCl dipindahkan dari silo (F-120) menggunakan bucket elevator

(J-121). Umpan tersebut dimasukkan ke dalam tangki berpengaduk (R-130) dengan perbandingan
molar NaCl : HNO3 = 1:1,3 pada kondisi operasi suhu 60 0C dan tekanan 1 atm. Reaksi yang terjadi
merupakan reaksi netralisasi eksotermik dengan reaksi :
3 NaCl(s) + 4 HNO3(l)

2.4.2 Tahap Pemisahan

3 NaNO3(s) + NOCl(g) + Cl2(g) + 2H2O(l)

(Austin, 1997)

Keluaran dari reaktor (R-130) adalah campuran nitrosil klorida dan klorin dalam fase gas

yang merupakan produk atas, natrium klorida, dan asam nitrat yang tidak habis bereaksi serta dalam
fase cair yang merupakan produk bawah. Campuran nitrosil klorida dan klorin dalam fase gas

masuk ke kompressor (G-132) yang bertujuan untuk menaikkan tekanannya dari 1 atm menjadi 10

atm dengan suhu 650C, tujuannya adalah untuk merubah fase gas menjadi fase uap cair. Kemudian

campuran tersebut masuk ke dalam flash drum (V-210) dengan tekanan 10 atm dan temperatur

operasi 65 0C untuk untuk memisahkan senyawa klorin dengan nitrosil klorida. Pada kondisi operasi
tersebut, gas klorin akan tetap berupa gas, sedangkan nitrosil klorida akan berubah menjadi cairan.

Produk atas yang berupa gas klorin selanjutnya akan dikondensasi dengan menggunakan kondensor
(E-211) hingga suhu kamar sehingga akan diperoleh produk klorin dalam fasa cair. Selanjutnya,

produk bawah flash drum yang berupa nitrosil klorida cair akan didinginkan dengan cooler (E-214)

hingga diperoleh produk dengan suhu kamar.
2.4.3 Tahap Pemurnian

Keluaran dari reaktor (R-130) berupa natrium nitrat, air, dan asam nitrat yang tidak habis

bereaksi akan dialirkan ke Evaporator-I (V-340) untuk diuapkan asam nitratnya. Uap asam nitrat

kemudian dikondensasi oleh unit kondensor (E-311), hingga nantinya akan dimasukkan ke dalam
tangki penyimpanan asam nitrat (F-440), dimana diperoleh asam nitrat dengan kadar 53%.

Selanjutnya, campuran yang telah terpisah dari asam nitrat dialirkan ke dalam Crystallizer (K-320)
dengan menggunakan pompa (L-331) dengan tujuan untuk didinginkan untuk membantu proses

kristalisasi padatan-padatan natrium nitrat dari campuran. Campuran tadi lalu di dialirkan ke
centrifuge (H-330) dengan menggunakan pompa (L-331) untuk memisahkan natrium nitrat yang

berupa padatan dengan natrium klorida dan air yang belum terpisah. Produk atas berupa natrium

klorida dan air dimasukkan ke dalam Evaporator-II (V-340) dengan menggunakan pompa (L-341)
untuk memperoleh natrium klorida dengan kadar yang lebih tinggi. Natrium klorida yang diperoleh
nantinya akan dikembalikan ke reaktor (R-130). Sedangkan natrium nitrat sebagai produk bawah

dibawa ke dalam dryer (B-350) dengan menggunakan screw conveyor (J-341) untuk dikurangi

kadar airnya hingga diperoleh natrium nitrat dengan kadar 95%. Kemudian natrium nitrat tersebut

dimasukkan ke dalam Silo (F-440) dengan menggunakan bucket elevator (J-351) dan siap untuk
dikemas.

STEAM

Keterangan Gambar

AIR PENDINGIN

F-410

LI

16

ASAM NITRAT

KLORIN

18
TC
TC

E-112

LI

LI

FC

E-211

15

F-110

LI

F-420

NITROSIL KLORIDA

2

20

TC

L-212

F-430

E-311

FC

13

ASAM NITRAT

10

3

L-341

H2O

L-111
E-214

PC

5

NATRIUM KLORIDA

V-210

G-132

17

12
7

19

14

V-340

H-330

FC

F-440

LI

LI

J-121

F-120

8
LC

11

9

L-213

NATRIUM NITRAT

V-310

K-320

1

J-331

B-350

6

4

TC

STEAM BEKAS

L-131

KOMPONEN

Natrium Klorida (NaCl)

Natrium Nitrat (NaNO3)

1
172,6284

2

241,963

3

241,963

Klorin (Cl2)
Air (H2O)

Total

Tekanan, P (atm)

Temperatur, T (0C)

1,7437

174,3721
1

30

4

4,8393

161,308
403,271
1

30

161,308
403,271
1

60

5

25,119

239,89

Nitrosil Klorida (NOCl)

J-351

L-321

R-130

Asam Nitrat (HNO3)

F-110 = Tangki Penyimpanan Asam Nitrat
L-111 = Pompa
E-112 = Heater
F-120 = Silotank Natrium Klorida
J-121 = Bucket Elevator-I
R-130 = Reaktor
L-131 = Pompa
G-132 = Kompressor
V-210 = Flash Drum
E-211 = Kondensor-I
L-212 = Pompa
L-213 = Pompa
E-214 = Cooler
V-310 = Evaporator-I
E-311 = Kondensor-II
K-320 = Crystallizer
L-321 = Pompa
H-330 = Centrifuse
J-331 = Screw Conveyor
V-340 = Evaporator-II
L-341 = Pompa
B-350 = Dryer
J-351 = Bucket elevator-II
F-410 = Tangki Bertekanan Klorin
F-420 = Tangki Bertekanan Nitrosil Klorida
F-430 = Tangki Asam Nitrat
F-440 = Silotank Natrium Nitrat

214,35
484,21
1

60

61,585
66,70

128,28
1

60

AIR PENDINGIN BEKAS

6

7

25,1192

25,1192
239,899

239,899

210,0625

210,0625

239,899

475,0806
1

86

475,0806
1

40

8

Laju Alir Massa (Kg/ jam)
9

10

7,6820

17,4372

17,4372

64,2415

145,821

17,4372

311,8224
1

40

163,2582
1

40

163,2582
1

100

11

12

13

14

15

16

17

18

7,6820

239,899

59,2972
59,2972
1

100

4,9443

252,5253
1

100

61,5856

61,5856

61,5856

66,7029

61,5856

61,5856

10

10

10

66,7029

66,7029

66,7029

128,3838

128,2885

66,7029

1

10

10

128,3838

100

65

65

30

65

30

19

4,8393

20

4,8393

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
DIAGRAM ALIR PABRIK PEMBUATAN NATRIUM NITRAT
DARI ASAM NITRAT DAN NATRIUM NITRAT

PRA-RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN NATRIUM NITRAT
DENGAN KAPASITAS 2.000 TON/TAHUN

4,2914
9,1307
1

86

4,2914

9,1307
1

30

Skala : Tanpa Skala
Digambar Nama : Azlansyah
NIM : 050405023
Diperiksa / Nama : Prof. Dr.Ir. M Turmuzi, MS
NIP : 19640617 199403 2 001
Disetujui
Nama : M Hendra S. Ginting, ST, MT
NIP : 197000919 199903 1 001

Tanggal

Tanda Tangan

BAB III

NERACA MASSA
Hasil perhitungan neraca massa pada proses pembuatan Natrium Nitrat dari Asam Nitrat dan

Natrium Klorida dengan kapasitas produksi 2000 ton/tahun diuraikan sebagai berikut :
Waktu operasi

= 330 hari/tahun

Basis perhitungan

= 1 jam operasi

Kapasitas Produksi

= 252 kg/jam

3.1 Neraca Massa Reaktor (R-130)
Tabel 3.1 Neraca Massa Reaktor
Kompo
nen

BM
(gr/m
ol)

HNO3
NaCl
NaNO3
NOCl
Cl2
H2O

63,02
58,45
85,01
65,47
70,91
18

Total
F Total

Alur 1

N
kmol/j
am
2,953
0
0
0
0,096
3,059

F
kg/jam

172,6284
0
0
0
1,7437
174,3721

Masuk
Alur 3

N kmol/
jam

3,8395
0
0
0
0
8,9616

12,8011

F
kg/
jam

241,963
0
0
0
0
161,308
403,271

612,4998566

Alur 10

N
kmol/j
am

0
0,2983
0
0
0
0,9687
1,2671

F
kg/jam

0
17,437
0
0
0
17,437
34,874

Alur 5

N
kmol/ja
m

0

0,9407
0,9407
0
1,8813

Keluar
F
kg/
jam

61,585
66,70
0
128,28

Alur 4

N kmol/
jam

0,0768
0,4298
2,8220
0
0
11,9085
15,2371

F
kg/
jam

4,8393
25,119
239,89
0
0
214,35
484,21

612,4998566

3.2 Neraca Massa Flash Drum (V-210)
Tabel 3.2 Neraca Massa Flash Drum
Komponen
HNO3
NaCl
NaNO3
NOCl
Cl2
H2 O

BM
(gr/mol)

Total
F Total

63,02
58,45
85,01
65,47
70,91
18

Masuk
Alur 14

Alur 15

Keluar

Alur 17

N
F
N
F
N
(kmol/jam) (kg/jam) (kmol/jam) (kg/jam) (kmol/jam)
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0,9407
61,5856
0
0
0,9407
0,9407
66,7029
0,9407 66,7029
0
0
0
0
0
0
1,8813 128,2885
0,9407 66,7029
0,9407
128,2885
128,2885

F
(kg/jam)
0
0
0
61,5856
0
0
61,5856

3.3 Neraca Massa Evaporator-I (V-310)
Tabel 3.3 Neraca Massa Evaporator-I
Masuk
Alur 4
BM
Komponen
N
F
(gr/mol)
(kmol/jam) (kg/jam)
HNO3
NaCl
NaNO3
NOCl
Cl2
H2 O

Total
F Total

63,02
58,45
85,01
65,47
70,91
18

0,0768
4,8393
0,4298
25,1192
2,8220 239,8990
0
0
0
0
11,9085 214,3539
15,2371 484,2113
484,2113

Alur 19

N
(kmol/jam)

0,0768
0
0
0
0
0,2384
0,3152

Keluar

F
(kg/jam)

Alur 6

N
(kmol/ja
m)
4,8393
0
0
0,4298
0
2,8220
0
0
0
0
4,2914
11,6701
9,1307
14,9219
484,2113

F
(kg/jam)
0
25,1192
239,8990
0
0
210,0625
475,0806

3.4 Neraca Massa Centrifuge (B-330)
Tabel 3.4 Neraca Massa Centrifuge
Masuk
Keluar
BM
Alur 7
Alur 8
Alur 9
Komponen
(gr/mol)
N
F
N
F
N
F
(kmol/jam) (kg/jam) (kmol/jam) (kg/jam) (kmol/jam) (kg/jam)
63,02
0
0
0
0
0
0
HNO3
58,45
0,4298
25,1192
0,1314
7,6820
0,2983 17,4372
NaCl
85,01
2,8220 239,8990
2,8220 239,8990
0
0
NaNO3
65,47
0
0
0
0
0
0
NOCl
70,91
0
0
0
0
0
0
Cl2
18
11,6701 210,0625
3,5690
64,2415
8,1012 145,8210
H2 O
Total
14,9219 475,0806
6,5224 311,8224
8,3995 163,2582
F Total
475,0806
475,0806
3.5 Neraca Massa Dryer (B-340)
Tabel 3.5 Neraca Massa Dryer
Masuk
Keluar
BM
Alur 8
Alur 11
Alur 12
Komponen
(gr/mol)
N
F
N
F
N
F
(kmol/jam) (kg/jam) (kmol/jam) (kg/jam) (kmol/jam) (kg/jam)
63,02
0
0
0
0
0
0
HNO3
58,45
0,1314
7,6820
0
0
0,1314
7,6820
NaCl
85,01
2,8220 239,8990
0
0
2,8220 239,8990
NaNO3
65,47
0
0
0
0
0
0
NOCl
70,91
0
0
0
0
0
0
Cl2
18
3,5690
64,2415
3,2943
59,2972
0,2747
4,9443
H2 O
Total
6,5224 311,8224
3,2943
59,2972
3,2281 252,5253
F Total
311,8224
311,8224

3.6 Neraca Massa Evaporator-II (V-340)
Tabel 3.6 Neraca Massa Evaporator-II
Masuk
Keluar
BM
Alur 9
Alur 13
Alur 10
Komponen
(gr/mol)
N
F
N
F
N
F
(kmol/jam) (kg/jam) (kmol/jam) (kg/jam) (kmol/jam) (kg/jam)
63,02
0
0
0
0
0
0
HNO3
58,45
0,2983
17,4372
0
0
0,2983 17,4372
NaCl
85,01
0
0
0
0
0
0
NaNO3
65,47
0
0
0
0
0
0
NOCl
70,91
0
0
0
0
0
0
Cl2
18
8,1012
145,8210
7,1324
128,3838
0,9687
17,4372
H2 O
Total
8,3995 163,2582
7,1324 128,3838
1,2671 34,8744
F Total
163,2582
163,2582

BAB IV

NERACA PANAS
Basis perhitungan

: 1 jam

Satuan operasi

: kiloJoule/jam (kJ/jam)

Temperatur Basis

: 25oC (298,15 K)

4.1

Neraca Panas Heater (E-112)

Tabel 4.1 Neraca Panas Heater (E-112)
Komponen

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Produk

-

43196,8746

Umpan

6156,9561

Panas yang dibutuhkan (steam)

37039,9185

Total
4.2

43196,8746

-

43196,8746

Neraca Panas Reaktor (R-130)

Tabel 4.2 Neraca Panas Reaktor (R-130)
Komponen

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

Produk

-

44590,165

Umpan

Kalor Reaksi
Panas yang dilepas
Total
4.3

44590,165
-

-

-115714,5502

-121739,3857
-71124.3853

-

-71124.3853

Neraca Panas Kompressor (G-132)

Tabel 4.3 Neraca Panas Kompressor (G-132)
Umpan

Komponen

Panas dari Kompressor
Produk

Panas yang dilepas
Total

Masuk (kJ/jam)
2612,967
30544,29

Keluar (kJ/jam)
-

-

4672,9384

4672,9384

4672,9384

-28484,322

-

4.4

Neraca Panas Kondensor-I (E-211)

Tabel 4.4 Neraca Panas Kondensor-I (E-211)
Komponen

Umpan

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

-

408,376

408,376

408,376

1286,4184

Produk

Panas yang dilepas

-878,041

Total

-

4.5 Neraca Panas Cooler (E-214)

Tabel 4.5 Neraca Panas Cooler (E-214)
Komponen

Umpan

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

-

423,315

423,315

423,315

Produk

Panas yang dilepas
Total

3386,52

-

-2963,205

-

4.6 Neraca Panas Evaporator-I (V-310)

Tabel 4.6 Neraca Panas Evaporator-I (V-310)
Komponen
Masuk (kJ/jam)
Umpan

41977,198

Produk Alur 19

-

Produk Alur 6

Panas yang dbutuhkan (steam)

-

5018,081

-

72103,372

77121,453

77121,453

35144,255

Total

Keluar (kJ/jam)

-

4.7 Neraca Panas Kondensor (E-311)

Tabel 4.7 Neraca Panas Kondensor (E-311)
Umpan
Produk

Komponen

Panas yang dilepas
Total

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

-

145,3169

145,3169

145,3169

5018,081

-4872,7639

-

4.8 Neraca Panas Crystallizer (K-320)

Tabel 4.8 Neraca Panas Crystallizer (K-320)
Komponen
Masuk (kJ/jam)
Umpan

Produk alur 7

Panas Kristalisasi

41977,198
-29631

Keluar (kJ/jam)
-

17413,9743

Panas yang dibutuhkan

491488,1226

-

Total

17413,9743

17413,9743

Panas yang dilepas

-516546,52

-

4.9 Neraca Panas Evaporator-II (V-340)

Tabel 4.9 Neraca Panas Evaporator-II (V-340)
Komponen
Masuk (kJ/jam)
Umpan
Produk

Panas yang dbutuhkan (steam)
Total

9346,3296

Keluar (kJ/jam)
-

-

337067,3891

337067,3891

337067,3891

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

-

175971,8036

175971,8036

175971,8036

327721,0595

-

4.10 Neraca Panas Dryer (B-340)

Tabel 4.10 Neraca Panas Dryer (B-340)
Komponen
Umpan
Produk

Panas yang dbutuhkan (steam)
Total

8067,5689

167904,2347

-

BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
5.1 Tangki Penyimpanan Asam Nitrat (F-110)
Fungsi

: Menyimpan kebutuhan Asam nitrat kebutuhan 30 hari

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan Konstruksi

: High Alloy Steel SA-240, Grade 304, 18 Cr-8 Ni

Jenis Sambungan

: Double welded butt joints

Kapasitas

: 64,99 m3

Jumlah

: Satu Buah

Kondisi Penyimpanan :
-

Temperatur

-

Tekanan

-

Silinder

Ukuran

: 1 atm

:

:

1. Tinggi

: 9,674 m

3. Tebal

: 1/4 in

2. Diameter
-

: 30oC

Tutup

1. Tinggi

2. Diameter
3. Tebal

: 5,774 m

:

: 1,4436 m
: 5,774 m

: 1/4 in

5.2 Pompa Asam Nitrat (L-111)
Fungsi

: Memompa asam nitrat dari tangki menuju reaktor

Jenis

: Pompa sentrifugal

Daya

: 0,019 HP

Jumlah

: 1 unit

5.3 Heater (E-112)
Fungsi

: menaikkan temperatur asam nitrat sebelum masuk ke Reaktor

Dipakai

: Pipa 2  1 1/4 in IPS, 12 ft

Jenis

: Double Pipe Heat Exchanger

Jumlah

: 1 unit

5.4 Silotank Natrium Klorida (F-120)
Fungsi

: Menyimpan kebutuhan Natrium klorida kebutuhan 7 hari

Bentuk

: Silinder vertikal dengan conical bottom head.

Bahan Konstruksi

: Carbon Steel SA 285 Grade C

Jenis Sambungan

: Double welded butt joints

Kapasitas

: 16,089 m3

Jumlah

: Satu Buah

Kondisi Penyimpanan :
-

Temperatur

-

Tekanan

-

Silinder

Ukuran

: 1 atm

:

:

1. Tinggi

: 4,126 m

3. Tebal

: 1/4 in

2. Diameter
-

: 30oC

Bukaan Bawah
1. Tinggi

2. Diameter
3. Tebal

: 2,063 m

:

: 2,063 m

: 0,01665 m

: 1/4 in

5.5 Bucket Elevator (J-121)
Fungsi
: mengangkut NaCl dari silotank menuju reaktor
Jenis

: Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator

Jumlah

: 1 unit

Bahan

: Malleable-iron

Spesifikasi :

- Tinggi elevator

= 7,62 m

- Jarak antar bucket

= 0,305 m

- Ukuran bucket

- Kecepatan bucket

- Kecepatan putaran
- Lebar belt

Daya

: 0,1133 HP

= (6 x 4 x 4¼) in
= 1,143 m/s
= 43 rpm

= 17,78 cm

5.6 Reaktor (R-130)
Fungsi

: tempat berlangsungnya reaksi antara asam nitrat dan NaCl.

Jenis

: reaktor berpengaduk marine propeller tiga daun dengan tutup

Ellipsoidal, serta dilengkapi dengan jacket pendingin.

Bahan konstruksi

: High Alloy Steel SA-240, Grade 304, 18 Cr-8 Ni

Volume Reaktor

: 0,78 m3

Kondisi Operasi
-

:

Temperatur

-

Tekanan

-

Silinder

: 60oC

: 1 atm

Ukuran

:

:

1. Tinggi

: 1,06 m

3. Tebal

: 3/16 in

2. Diameter
-

Tutup

:

1. Tinggi

2. Diameter
-

: 0,908 m

3. Tebal

: 0,227 m

: 0,908 m

: 3/16 in

:

Jacket

1. Diameter dalam : 0,917 m
2. Diameter luar

Daya Pengaduk

: 0,943 m

: 6,52 HP

5.7 Pompa Keluaran Reaktor (L-131)
Fungsi

: Memompa keluaran reaktor menuju crystallizer

Jumlah

: 1 unit

Jenis

Daya
5.8

: Pompa slurry
: 0,015 HP

Kompressor (G-132)

Fungsi

: Menaikkan tekanan produk gas dari reaktor agar menyentuh tekanan kritis

Jenis

: Multistage reciprocating compressor

Jumlah

hingga berubah menjadi fasa cair
: 1 unit

Kondisi Operasi

:

- Tekanan Masuk : 1 atm

- Tekanan Keluar : 10 atm

Daya Kompressor : 0,0151 HP
5.9

Flash Drum (V-210)

Fungsi

: Memisahkan Cl2 dari NOCl maupun sebaliknya

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 Grade C

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

- Tekanan

: 10 atm

- Temperatur

Ukuran
-

: 65oC

:

Silinder

1. Tinggi

: 6,433 m

3. Tebal

: 1 1/2 in

2. Diameter
-

Tutup

: 3,859 m

:

1. Tinggi

2. Diameter
3. Tebal
5.10

:

: 0,965 m

: 3,859 m

: 1 1/2 in

Kondensor_I (E-211)

Fungsi

: mengubah fasa uap klorin menjadi fasa cair

Dipakai

: 3/4 in OD Tube 18 BWG, panjang = 8 ft, 2 pass

Jenis

Jumlah
5.11

: 1-2 shell and tube exchanger
: 1 unit

Pompa Kondensor (L-212)

Fungsi

: Memompa cairan Cl2 dari kondensor ke dalam tangki penyimpanan.

Jenis

: Pompa sentrifugal

Daya

: 0,00328 HP

Jumlah

: 1 unit

5.12

Pompa Reboiler (L-213)

Fungsi

: Memompa cairan NOCl dari flash drum menuju cooler.

Jumlah

: 1 unit

Jenis

: Pompa sentrifugal

Daya
5.13

: 0,00189 HP

Cooler (E-214)

Fungsi

: menurunkan temperatur campuran nitrosil klorida sebelum masuk ke tangki

Jenis

: Double Pipe Heat Exchanger 2x 1 ¼ inch

Jumlah

: 1 unit

penyimpanan

Panjang

5.14

: panjang = 12 ft

Evaporator-I (V-310)

Fungsi

: menguapkan seluruh asam nitrat dari campuran keluaran reaktor

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Dipakai

: 1 in OD tube 18 BWG

Bahan Konstruksi : High Alloy Steel SA-240, Grade 304, 18 Cr-8 Ni
Tipe

: Long Tube Vertical Evaporator

Jumlah

Kondisi Operasi :

: 1 buah

- Temperatur : 860C
- Tekanan

Ukuran

- Silinder

1. Tinggi

: 1 atm

:

:

2. Diameter
3. Tebal

- Tutup

1. Tinggi

:

2. Diameter
3. Tebal

: 3,359 m

: 1,8434 m

: 3/16 in
: 0,46 m

: 1,8434 m

: 3/16 in

5.15

Kondensor-II (E-311)

Fungsi

: mengubah fase uap larutan asam asam nitrat 53% menjadi fase cair.

Jenis

: Double Pipe Heat Exchanger
: Pipa 2  1 1/4 in IPS, 12 ft

Dipakai
Jumlah

5.16

: 1 unit

Crystallizer (K-320)

Fungsi

: Membentuk kristal NaNO3

Jenis

: Forced-Circulation Crystallizer

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA 285 Grade C
Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas conical dan tutup ellipsoidal

Jenis Sambungan : Double welded butt joints
Jumlah

Kondisi Operasi
- Tekanan

- Temperatur

Ukuran
-

: Satu Buah

:

: 1 atm

: 86ºC = 359,15 K

Silinder

: 0,454 m

3. Tebal

: 3/16 in

1. Tinggi

: 0,1702 m

3. Tebal

: 3/16 in

Tutup atas

2. Diameter
-

Cone

1. Tinggi

2. Diameter
-

:

1. Tinggi

2. Diameter
-

:

3. Tebal

Jacket

: 0,6808 m

:

: 0,6808 m

:

: 0,6808 m
: 0,61 m

: 3/16 in

:

1. Diameter dalam : 0,69 m
2. Diameter luar

: 0,715 m

5.17

Pompa Keluaran Crystallizer (L-321)

Fungsi

: Memompa keluaran crystallizer menuju centrifuge

Jumlah

: 1 unit

Jenis

Daya
5.18

: Pompa slurry
: 0,0145 HP

Centrifuge (H-330)

Fungsi

: memisahkan air dan sedikit NaCl dari campuran

Jenis

: Solid Bowl Centrifuge

Jumlah

: 1 unit

Bentuk

: Cylindrical - Conical

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C
Bowl Diameter

: 6 in

Daya Motor

: 5 hp

Kecepatan

5.19

: 8.000 rpm

Conveyor (J-331)

Fungsi

Jenis

: mengangkut produk dari centrifuge menuju dryer
: Screw conveyor

Bahan Konstruksi : Carbon steel SA 285 Grade C
Jumlah

Kondisi Operasi
-

Temperatur
Tekanan

Spesifikasi
- Panjang
- Tinggi

- Diameter
Daya
5.20

: 1 unit

:

: 30°C

: 1 atm

:

: 10 m
:3m

: 6 in

: 0,0174 HP

Evaporator-II (V-340)

Fungsi

: menguapkan sebagian air dari campuran keluaran centrifuge

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA 285 Grade C
Bentuk
Tipe

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
: Long Tube Vertical Evaporator

Dipakai

: 1 in OD tube 18 BWG

Jumlah

Kondisi Operasi :

: 1 buah

- Temperatur : 1000C
- Tekanan

: 1 atm

Ukuran

:

- Silinder

1. Tinggi

:

: 2,591 m

2. Diameter
3. Tebal

- Tutup

1. Tinggi

:

2. Diameter
5.21

: 1,4132 m

: 3/16 in

: 0,3533 m

: 1,4132 m

Pompa Recycle dari Evaporator (L-341)

Fungsi

: Memompa campuran natrium klorida dan air dari untuk di-recycle

Jenis

: Pompa slurry

Daya

: 0,000937 HP

kembali ke dalam reaktor

Jumlah

5.23

Dryer (B-340)

Fungsi

:

Mengurangi kadar air yang terkandung dalam natrium nitrat

Jumlah

:

1 unit

Jenis

5.24

: 1 unit

:

Steam Tube Dryer

Bucket Elevator (J-341)

Fungsi

: mengangkut NaNO3 dari Dryer menuju silotank

Bahan

: Malleable-iron

Jenis

Jumlah

: Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator
: 1 unit

Spesifikasi :

- Tinggi elevator

= 7,62 m

- Jarak antar bucket

= 0,305 m

- Ukuran bucket

= (6 x 4 x 4¼) in

- Kecepatan bucket

= 1,143 m/s

- Lebar belt

= 17,78 cm

- Kecepatan putaran

Daya
5.25

= 43 rpm

: 0,144 HP

Tangki Penyimpanan Klorin (F-410)

Fungsi

: Menyimpan produk klorin selama 7 hari

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Kapasitas

: 9,016 m3

Bahan Konstruksi : High Alloy Steel SA-240, Grade 304, 18 Cr-8 Ni

Jenis Sambungan : Double welded butt joints
Jumlah

: Satu Buah

Kondisi Penyimpanan
- Tekanan

- Temperatur

Ukuran
-

: 10 atm
: 30ºC
:

Silinder

:

1. Tinggi

: 3,0726 m

3. Tebal

: 9/16 in

2. Diameter
-

Tutup

: 1,8434 m

:

1. Tinggi

2. Diameter
3. Tebal
5.26

:

: 0,46 m

: 1,8434 m

: 9/16 in

Tangki Penyimpanan Nitrosil Klorida (F-420)

Fungsi

: Menyimpan produk nitrosil klorida selama 7 hari

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Jumlah

: Satu Buah

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA 285 Grade C
Jenis Sambungan : Double welded butt joints
Kapasitas
Jumlah

: 9,345 m3

Kondisi Penyimpanan
- Tekanan

: Satu Buah
:

: 10 atm

- Temperatur

Ukuran
-

: 30ºC
:

Silinder

:

1. Tinggi

: 3,11 m

3. Tebal

: 5/8 in

2. Diameter
-

Tutup

:

1. Tinggi

2. Diameter
3. Tebal
5.27

: 1,865 m

: 0,46 m

: 1,865 m

: 5/8 in

Tangki Penyimpanan Sisa Asam Nitrat (F-430)

Fungsi

: Menyimpan sisa Asam nitrat selama 7 hari

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Jumlah

: Satu Buah

Bahan Konstruksi : High Alloy Steel SA-240, Grade 304, 18 Cr-8 Ni

Jenis Sambungan : Double welded butt joints
Kapasitas

Kondisi Operasi
- Tekanan

- Temperatur

Ukuran
-

: 1,454 m3

:

: 1 atm
: 30ºC

Silinder

: 1,672 m

3. Tebal

: 3/16 in

Tutup

1. Tinggi

2. Diameter
3. Tebal
5.28

:

1. Tinggi

2. Diameter
-

:

: 1,003 m

:

: 0,25 m

: 1,003m

: 3/16 in

Silotank Natrium Nitrat (F-440)

Fungsi

: Menyimpan Natrium nitrat hasil produksi selama 7 hari

Bentuk

: Silinder vertikal dengan conical bottom head.

Bahan Konstruksi

: Carbon Steel SA 285 Grade C

Jenis Sambungan

: Double welded butt joints

Kapasitas

: 21,9486 m3

Jumlah

: Satu Buah

Kondisi Penyimpanan :
-

Temperatur

-

Tekanan

-

Silinder

Ukuran

: 1 atm

:

:

1. Tinggi

: 4,576 m

3. Tebal

: 5/16 in

2. Diameter
-

: 30oC

Bukaan Bawah
1. Tinggi

2. Diameter
3. Tebal

: 2,288 m

:

: 2,288 m

: 0,01805 m

: 5/16 in

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
6.1 Instrumentasi

Pengoperasian suatu pabrik kimia harus memenuhi beberapa persyaratan yang ditetapkan

dalam perancangannya. Persyaratan tersebut meliputi keselamatan, spesifikasi produk, peraturan

mengenai lingkungan hidup, kendala operasional, dan faktor ekonomi. Pemenuhan persyaratan

tersebut berhadapan dengan keadaan lingkungan yang berubah-ubah, yang dapat mempengaruhi

jalannya proses atau yang disebut disturbance (gangguan) (Stephanopoulus, 1984). Adanya
gangguan tersebut menuntut penting dilakukannya pemantauan secara terus-menerus maupun
pengendalian terhadap jalannya operasi suatu pabrik kimia untuk menjamin tercapainya tujuan

operasional pabrik. Pengendalian atau pemantauan tersebut dilaksanakan melalui penggunaan

peralatan dan engineer (sebagai operator terhadap peralatan tersebut) sehingga kedua unsur ini
membentuk satu sistem kendali terhadap pabrik.

Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur

jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Fungsi instrumentasi
adalah sebagai pengontrol, penunjuk, pencatat, dan pemberi tanda bahaya. Peralatan instrumentasi

biasanya bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan

secara manual atau otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung pada

pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumen juga
harus ditentukan apakah alat-alat tersebut dipasang diatas papan instrumen dekat peralatan proses
(kontrol manual) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bangsal
peralatan (kontrol otomatis) (Timmerhaus, 2004).

Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah:

1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.

2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH, humiditas,
titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel lainnya.

Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari :
1. Elemen Perasa / sensing (Primary Element)

Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel yang diukur.

2. Elemen pengukur (measuring element)

Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan temperatur,
tekanan, laju aliran, maupun tinggi fluida. Perubahan ini merupakan sinyal dari proses dan
disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengontrol.

3. Elemen pengontrol (controlling element)

Elemen pengontrol yang menerima sinyal kemudian akan segera mengatur perubahan-perubahan
proses tersebut sama dengan nilai set point (nilai yang diinginkan). Dengan demikian elemen ini
dapat segera memperkecil ataupun meniadakan penyimpangan yang terjadi.

4. Elemen pengontrol akhir (final control element)

Elemen ini merupakan elemen yang akan mengubah masukan yang keluar dari elemen

pengontrol ke dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada dalam batas yang
diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki.

Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan semi otomatis.

Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan dengan mengatur instrumen

pada kondisi tertentu, bila terjadi penyimpangan variabel yang dikontrol maka instrumen akan
bekerja sendiri untuk mengembalikan variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai

controller. Pengendalian secara semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan-

perubahan yang terjadi pada variabel yang dikontrol. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai
yang diinginkan dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai pencatat (recorder).
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah:

1. Range yang diperlukan untuk pengukuran
2. Level instrumentasi

3. Ketelitian yang dibutuhkan
4. Bahan konstruksinya

5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses
Alat-alat kontrol yang biasa dipakai pada peralatan proses antara lain :

1. Temperature Controller (TC)

Adalah alat/instrumen yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur sinyal mekanis
atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur jumlah material proses yang
harus ditambahkan/dikeluarkan dari dalam suatu proses yang sedang bekerja.
Prinsip kerja:

Rate fluida masuk atau keluar alat dikontrol oleh diafragma valve. Rate fluida ini memberikan

sinyal kepada TC untuk mendeteksi dan mengukur suhu sistem pada set point.

2. Pressure Controller (PC)

Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau pengukur
tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengatur tekanan dapat
dilakukan dengan mengatur jumlah uap/gas yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin
dideteksi.

Prinsip kerja:

Pressure Controller (PC) akibat tekanan uap keluar akan membuka/menutup diafragma valve.

Kemudian valve memberikan sinyal kepada PC untuk mengukur dan mendeteksi tekanan pada
set point.

3. Flow Controller (FC)

Adalah alat/instrumen yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam pipa

line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran fluida dalam pipa biasanya diatur

dengan mengatur output dari alat, yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line.

Prinsip kerja:

Kecepatan aliran diatur oleh regulating valve dengan mengubah tekanan discharge dari pompa.
Tekanan discharge pompa melakukan bukaan/tutupan valve dan FC menerima sinyal untuk
mendeteksi dan mengukur kecepatan aliran pada set point.

4. Level Controller (LC)

Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat
dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi
dari sebuah control valve, yaitu dengan mengatur rate cairan masuk atau keluar proses.

Prinsip kerja :

Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui valve ini akan

memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan pada set point.
Hal-hal yang diharapkan dari pemakaian alat-alat instrumentasi adalah:



Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan



Sistem kerja lebih efisien




Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah

Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat

Beberapa syarat penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pabrik antara lain :

1.

Tidak boleh terjadi konflik antar unit, di mana terdapat dua pengendali pada satu aliran.

3.

Control valve yang digunakan sebagai elemen pengendali akhir memiliki opening position

2.

Penggunaan supervisory computer control untuk mengkoordinasikan tiap unit pengendali.
70 %.

4.

Dilakukan pemasangan check valve pada pompa dengan tujuan untu