Sebagai bahan peledak Sebagai bahan pembuatan zat warna
Sebagai bahan analisa laboratorium Sebagai bahan dalam industri lilin
Sebagai bahan kimia dalam fotografi.
2.2 Tanaman Alang-alang
Alang-alang atau Imperata Cylindrica adalah tanaman liar dan merupakan tanaman pengganggu pertanian yang merisaukan karena sifatnya yang mudah dan
cepat berkembang biak, di berbagai tempat terlebih di tempat yang tanahnya subur dapat mencapai ketinggian 1,0
– 2,0 meter.
Gambar 2.1. Alang alang Klasifikasi tanaman alang-alang adalah sebagai berikut :
Kerajaan : Plantae
Divisi : Liliopsida
Kelas : Poales
Famili : Poaceae
Genus : Imperata
Species : Imperata Cylindrica
Di beberapa daerah di Indonesia alang-alang dikenal dengan nama ilalang. Alang-alang merupakan tumbuhan menahun dan tumbuh liar di lahan terbuka atau
sedikit terlindung, seperti ladang atau perkebunan. Alang-alang banyak terdapat di pulau Jawa dengan ketinggian tempat tumbuh dari 0-2700 mdpl Djauhariya dan
Hernani, 2009. Alang-alang dapat mempengaruhi tanaman kultivasi lain karena kebutuhan natrium yang relatif tinggi. Alang-alang dapat menurunkan pH tanah.
Universitas Sumatera Utara
Besarnya penurunan pH dan hambatan terhadap proses nitritifikasi menunjukkan korelasi positif dengan pertumbuhan alang-alang Santoso, 1990.
2.3 Sifat-sifat Bahan Utama 2.3.1 Sifat Bahan Utama
A. Alang-alang
Komposisi Alang-alang : Abu
: 5,42 Silika
: 3,6 Lignin
: 18,12 Pentosan
: 28,58 Alfa Selulosa
: 44,28
B. CaOH
2
Kalsium Hidrosida
Dalam proses bereaksi dengan selulosa membentuk calcium oksalat. Sifat Fisika :
Putih berbentuk kristal Berat molekul
: 74,1 grmol Spesifik Gravity
: 2.130 pada 70
o
F21,1
o
C Density
: 2.126 grcm
3
Sifat Kimia : Higroskopis
Kelarutan : Air dingin 10
o
C 17,6 grl
C. Asam Sulfat H
2
SO
4
Bereaksi dengan kalsium oksalat membentuk asam oksalat C
2
H
2
O
4
.2H
2
O Sifat Fisika
Berupa cairan kental tidak berwarnajernih Berat Molekul
: 98,08 gmol Spesifik Gravity
: 1,839 pada 14,5
o
C Melting Point
: 10,49
o
C Titik didih
: 270 C
Universitas Sumatera Utara
Sifat Kimia Korosif
Termasuk asam kuat Dapat bereaksi dengan berbagai macam campuran organik untuk
produksi yang berguna Dapat melarutkan logam
Merupakan pengoksidasi kuat Bersifat higroskopis
D. CaSO
4.
H
2
O
Merupakan limbah hasil reaksi pembentukan asam oksalat pada reaktor asam oksalat.
Sifat Fisika Berat Molekul
: 171,1798 gmol Spesifik Gravity
: 2,32 Kelarutan
: 0,92 pada 100 g H
2
O 15
o
C Sifat Kimia
Keras, berupa serbuk putih pada waktu kering, berbentuk paste putih ketika tercampur air.
E. CaC
2
O
4
Kalsium oksalat
Merupakan hasil reaksi intermediet dari keseluruhan proses untuk mengikat C
2
O
4 2-
dari reaksi pembentukan kalsium oksalat pada reaktor kalsium oksalat, setelah C
5
H
10
O
5
direaksikan dengan CaOH
2
Sifat Fisika Berat Molekul
: 176,18 Spesifik Gravity
: 1,55 pada 20
o
C Kelarutan
: 5 pada 5
o
C : 45,5 pada 80
o
C Boiling Point
: 1200 30
Sifat Kimia Larut Dalam air
Universitas Sumatera Utara
2.4 Pembuatan Asam Oksalat
Asam Oksalat dapat disintesis dengan beberapa metode yaitu :
1. Oksidasi Karbohidrat
Cara ini ditemukan oleh “Scheele” pada tahun 1776. Asam oksalat diproduksi dengan mengoksidasi karbohidrat seperti glukosa, sukrosa, starch,
dextrin dan selulosa dengan menggunakan asam nitrat. Biasanya untuk proses
ini bahan yang digunakan adalah bahan yang banyak mengandung karbohidat, misalnya tepung. Dimana tepung yang digunakan biasanya adalah tepung
jagung, tepung gandum, tepung ubi jalar atau tepung yang lainnya dan bisa juga menggunakan gula atau mollases. Ketika digunakan bahan baku seperti
selulosa maka harus dihidrolisa terlebih dahulu dengan asam sulfat, sehingga menjadi monosakarida. Glukosa ini kemudian dioksidasi dengan asam nitrat
pada temperatur 63-85
o
C dengan katalis vanadium pentoksida Kirk Othmer, 2007.
Reaksi :
5C
6
H
12
O
6
+ 30HNO
3
15C
2
H
2
O
4
+ 3NO + 9N
2
O + 9NO
2
+ 30H
2
O
Glukosa Asam Nitrat As.Oksalat N.oksida Nitro oksida Nitrit Air
Produksi asam oksalat dengan oksidasi karbohidrat masih dapat dikembangkan karena banyaknya bahan baku seperti limbah pertanian Kirk-
Othmer, 2007. Dalam pembuatan asam oksalat dengan proses ini bahan dasarnya
mengandung 60 larutan glukosa. Temperatur pada proses ini perlu dikontrol
dan dijaga. Untuk menghindari terjadinya oksidasi asam oksalat menjadi karbondioksida, maka ditanggulangi dengan penambahan asam sulfat.
Kemurnian produk akhir adalah 99 dengan konversi asam oksalat pada proses ini adalah 63
– 65 . Prosesnya dapat dilakukan secara batch maupun kontinyu Kirk Othmer, 2007.
V
2
O
5
Universitas Sumatera Utara
Proses Hidrolisa
Proses Oksidasi Glukosa
Proses Absorber
Proses Penkristalan
Asam Oksalat Proses Pemisahan
Mother Liquor dari asam oksalat
Proses Evaporasi
Proses Pelarutan kembali kristal Asam
Oksalat Proses Pemisahan
Mother liquor yang terikut dari kristal asam
oksalat Proses
Penkristalan kembali asam
oksalat Proses
Pengeringa asam Oksalat
Air H
2
SO
4
starch Glukosa
NO
2
H
2
O CO
2
CO CO
2
CO
Fe
2
SO4
3
Asam Nitrat
Asam Oksalat mother liquor
Recycle mother liquor
Kristal asam oksalat Mother
Liquor Asam Oksalat
mother liquor
Produk asam oksalat 99
Gambar 2.3. Proses Oksidasi Glukosa dengan Asam Nitrat
2. Proses Etilen Glikol
Dalam proses ini etilen glikol dioksidasi dalam campuran 30-40 asam sulfat dan asam nitrat 20-25 dengan 0,001-0,1 vanadium pentoksida pada
suhu 50-70
o
C untuk menghasilkan asam oksalat lebih dari 93 Kirk Othmer, 2007.
Proses ini telah dikembangkan di Jepang oleh Mitsubishi Gas Chemical yang memproduksi 12.000 Tontahun asam oksalat. Etilen Glikol teroksidasi
dengan konsentrasi 60 asam nitrat pada 0,3 MPa 43,5 psi, 80
o
C dengan oksigen. Inisiator seperti NaNO
2
dapat membantu menghasilkan oksida nitrogen dan promotor seperti senyawa vanadium atau asam sulfat yang
digunakan untuk mempercepat reaksi oksidasi. Yield asam oksalat yang dihasilkan adalah 90 Kirk Othmer, 2007.
Universitas Sumatera Utara
Reaksi berlangsung sesuai persamaan reaksi berikut CH
2
OH
2
+ 4NO
2
COOH
2
+ 4NO + 2H
2
O
Etilen Glikol Nitrit As.Oksalat N.Oksida Air
4NO + 2O
2
4NO
N.oksida Oksigen N.oksida
Keseluruhan: CH
2
OH
2
+ 2O
2
COOH
2
+ 2H
2
O
E.Glikol Oksigen As.Oksalat Air
Proses Evaporasi
Proses Pemisahan mother liquor dari Asam
Oksalat Proses
Penkristalan Asam
Oksalat Proses Oksidasi Etilen
Glikol Proses
Absorber
Proses Pelarutan kembali kristal Asam
Oksalat Proses Pemisahan
Mother liquor yang terikut dari kristal Asam
Oksalat Proses
Penkristalan kembali asam
oksalat Proses
pengeringan Asam oksalat
Asam nitrat H
2
O
Fe
2
SO
4 2
NO
2
Asam Oksalat
mother liquor Ethylene Glikol
Recycle mother liquor
Kristal Asam Oksalat
Mother Liquor
Kristal As. Oksalat
Produk Asam Oksalat 99
Gambar 2.4. Proses Oksidasi Etilen Glikol dengan Asam Nitrat
Universitas Sumatera Utara
3. Proses Propilen
Pembuatan asam oksalat dengan oksidasi propylene, menggunakan gas bersih dari stok umpan pada operasi cracking minyak bumi. Pada proses
propilen, propilen dioksidasi oleh asam nitrat melalui 2 tahap: Tahap pertama propilen direaksikan dengan NO
2
cair untuk menghasilkan produk antara berupa asam α-nitrotolactid yang selanjutnya dioksidasi pada temperatur tinggi
untuk menghasilkan asam oksalat Kirk Othmer, 2007. Rhone-Poulenc Prancis mengembangkan sebuah versi modifikasi dari
proses pembuatan asam oksalat atau asam laktat, atau keduanya dari propilen. Pada tahun 1978, 65.000 tontahun asam oksalat diproduksi di seluruh dunia
dengan proses ini, Pada 1990-an proses ini dioperasikan hanya oleh Rhone- Poulenc Kirk Othmer, 2007.
Reaksi oksidasi Rhone-Poulenc seperti persamaan reaksi berikut:
CH
3
CH=CH
2
+ 3HNO
3
CH
3
CHCOOH + 2NO + 2H
2
O
CH
3
CHCOOH + 52 O
2
COOH
2
+ CO
2
+ HNO
3
+ H
2
O
Pada langkah pertama, propylene dicampurkan pada 10-40
o
C dengan asam nitrat, konsentrasi dijaga pada 50-75 w dan perbandingan rasio molar
untuk propilena 0,01-0,5 hingga terkonversi menjadi asam α-nitratolactic dan
asam laktat. Pada tahap kedua asam α-nitratolactic teroksidasi oleh oksigen dengan adanya katalis pada 45-100
o
C untuk menghasilkan asam oksalat dihidrat. Secara keseluruhan dengan konsentrasi propylene lebih besar dari
90 untuk menghasilkan konversi propylene 77,5 Kirk Othmer, 2007. ONO
2
Propilen As.Nitrat
α-nitrolactid N.oksida
ONO
2
α-nitrolactid Oksigen As.Oksalat K.Dioksida N.oksida Air
Universitas Sumatera Utara
Proses Kondensasi
Proses oksidasi kedua
Proses Oksidasi
Pertama
Proses Kristalisasa
Proses Penyaringan H
2
SO
4
dari asam oksalat
Proses Pengeringan
Asam Sulfat
Asam Oksalat Air
Asam Oksalat Alfa Nitrolactic
Acid Propylene 100
Liquid NO
2
Gambar 2.5. Proses Oksidasi Propilen Glikol
4. Proses Dialkil Oksalat
Asam oksalat dihasilkan dengan hidrolisis diester asam oksalat dengan gas CO dengan produk samping alkohol. Pada tahun 1978 UBE Industries Jepang
mengkomersialisasikan proses dua-langkah ini Kirk Othmer, 2007.
Sintesis pertama yang dilaporkan dengan menggunakan contoh PdCl
2
-CuCl
2
dalam system redoks dengan persamaan reaksi berikut :
2CO + 2 ROH + PdCl
2
COOR
2
+ 2HCl + Pd
Karbon D Alkohol Pd.Klorida Dialkil Oksalat As.Klorida Paladium
Pd + 2CuCl
2
PdCl
2
+ Cu
2
Cl
2
Paladium Cu,Klorida Pd.Kloridda CuII klorida
Cu
2
Cl
2
+ 2HCl + ½ O2 2 Cu
2
Cl
2
+ H
2
O
CuII klorida As.Klorida Oksigen CuII klorida Air
Overall 2CO + 2ROH + ½ O2 COOR
2
+H2O
Universitas Sumatera Utara
Karbon D Alkohol Oksigen Dialkil Oksalat Air
COOR
2
+ H2O COOH
2
+ 2ROH
Dialkil Oksalat Air As.Oksalat Alkohol
5. Proses Peleburan Alkali
Pembuatan asam oksalat dengan proses peleburan alkali menggunakan
bahan baku yang mengandung selulosa tinggi seperti serbuk gergaji, sekam,
tongkol jagung, dan lain-lain. Bahan ini dilebur dengan calcium hidroksida pada suhu 240
– 285ºC. Produk ini kemudian direaksikan dengan asam sulfat untuk membentuk asam
oksalat. Reaksi-reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
C
6
H
10
O
5
n + 3n CaOH
2
+ 6,5n O
2
Selulosa Ca.Hidroksida Oksigen
CaC
2
O
4
+ nCaCH
3
COO
2
+ nHCOOCa+9H
2
O+4CO
2
Ca.Oksalat Ca.Asetat Ca. Formiat Air K dioksida
CaC
2
O
4
+ H
2
SO
4
COOH
2
+ CaSO
4
Ca.Oksalat Asam Sulfat As.Oksalat Ca.Sulfat
Konversi yang diperoleh dari proses ini kurang dari 45 dengan kemurnian produk sebesar 60 Isti Azra, dkk., 2011.
Gambar 2.6. Proses Peleburan Alkali
6.
Fermentasi Glukosa
Asam oksalat dapat dihasilkan dengan menggunakan proses fermentasi gula dengan menggunakan jamur seperti Aspergillum atau Penicillium sebagai
Bahan Baku Proses Pemasakan
dengan NaOH Proses
Pendinginan Proses Penyaringan
Proses Pengkristalan
Kristal Asam Oksalat
CaCl
2
H2SO
4
Universitas Sumatera Utara
pengurainya. Produk yang diperoleh kemudian disaring, diasamkan dan dihilangkan warnanya. Setelah itu, produk dinaikkan konsentrasinya dengan
evaporator dan hasilnya dikristalkan. Kemudian dilakukan pengeringan untuk memisahkan produk dengan airnya. Hasil dari asam oksalat tergantung dari
nutrient nitrogen yang ditambahkan.
Persiapan fermentasi
Proses fermentasi
Proses pengendapan
hasil fermentasi
Proses pengambilan
asam oksalat dari asam
sitrat Proses
pembentukan asam oksalat
Proses pengeringan
asam oksalat Proses pemisahan
gypsum dari asam oksalat
Proses Pemekatan
Asam Oksalat Mollases
nutrient Air
Air
CaOH
2
Endapan
Ca Oksalat H
2
SO
4
Air
Produk asam oksalt 99
CaSO
4
Asam Oksalt
gypsum
Gambar 2.7. Proses Fermentasi Glukosa
7. Metode Baru
Banyak upaya telah dilakukan untuk mensintesis asam oksalat dengan reduksi elektrokimia karbon dioksida baik dengan elektrolit cair maupun tidak
cair, misalnya, asam oksalat dibuat dari CO
2
sebagai garam Zn yang dalam sel terbagi atas Zn anoda dan katoda stainless steel di asetonitril yang mengandung
C
4
H
9 4
NClO
4
dengan efesiensi lebih besar dari 90 Kirk Othmer, 2007.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 Perbedaan Keuntungan dan Kerugian pada Berbagai Proses Sintesa Asam Oksalat
Metode Keuntungan
Kerugian
1. Oksidasi
Karbohidrat Dihasilkan asam oksalat
dalam jumlah besar yield 63-65 .
Bahan bakunya mahal seperti tepung tapioka,
tepung jagung dan lain- lain.
Diperlukan katalis tertentu yaitu
V
2
O
5
Fe
3+
. 2.
Etilen Glikol Dihasilkan asam oksalat
dalam jumlah besar yield 90 .
Menggunakan bahan baku yang mahal, yaitu
etilen glikol.
3. Proses Propilen
Dihasilkan asam oksalat dalam jumlah besar yield
75 .
Menggunakan proses yang cukup sulit.
4. Proses Dialkil
Oksalat Menggunakan proses
yang kompleks. 5.
Proses Peleburan
Alkali Bahan yang digunakan
tersedia dalam jumlah yang cukup banyak,
seperti sabut kelapa, serbuk gergaji, sekam
padi, dll.
Proses yang digunakan cukup sederhana yaitu
hanya dengan penambahan CaOH
2
dan H
2
SO
4
.
Asam oksalat yang dihasilkan tidak terlalu
besar yield 45 .
6. Fermentasi
Glukosa Bahan utama yang
berasal dari karbohidrat mudah didapat.
Prosesnya yang cukup panjang yaitu gula
difermentasikan terlebih dahulu dengan
menggunakan jamur aspergillus atau
penicillium.
7. Metode Baru
Efisiensi proses yang
sangat tinggi 90.
Prosesnya memerlukan biaya yang cukup
mahal dan diperlukan penelitian lebih lanjut.
2.5 Deskripsi Proses
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan metode proses pembuatan asam oksalat, dipilih salah satu yaitu proses peleburan alkali. Dengan alasan bahan yang digunakan tersedia dalam jumlah
yang cukup banyak, seperti sabut kelapa, serbuk gergaji, sekam padi, disamping itu proses yang digunakan cukup sederhana yaitu hanya dengan penambahan CaOH
2
, dan H
2
SO
4 .
Dalam pembuatan asam oksalat dihidrat dengan proses peleburan alkali ini, terdiri dari beberapa tahap yaitu :
1. Proses Pembentukan Natrium Oksalat Peleburan Alkali
Alang-alang yang mengandung selulosa tinggi dan larutan CaOH
2
dengan konsentrasi 50 dengan perbandingan 1:1,5
dialirkan ke dalam reaktor dimana operasi berlangsung pada suhu 98
o
C. Didalam reaktor terjadi reaksi antara alang- alang dan larutan CaOH
2
Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : C
6
H
10
O
5
n + 3n CaOH
2
+ 6,5n O
2
Selulosa Ca.Hidroksida Oksigen
CaC
2
O
4
+ nCaCH
3
COO
2
+ nHCOOCa+9H
2
O+4CO
2
Ca.Oksalat Ca.Asetat Ca. Formiat Air K dioksida
2. Proses Pemisahan I
Sebelum masuk pada proses pemisahan, bahan yang keluar dari reaktor terlebih didinginkan. Pada proses pemisahan ini bertujuan untuk memisahkan filtrat yang
mengandung kalsium oksalat.
3. Proses Pengasaman
Setelah hasilnya masuk pada tahap pengasaman dengan menggunakan asam sulfat. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
CaC
2
O
4
+ H
2
SO
4
C
2
H
2
O
4
+ CaSO
4
Ca.Oksalat Asam Sulfat As.Oksalat Ca.Sulfat
4. Proses Pemisahan II
Asam oksalat dan kalsium sulfat dipisahkan hingga memperoleh asam oksalat sebagai filtat.
Universitas Sumatera Utara
5. Proses Evaporasi I
Pada proses evaporasi ini filtrat yang berupa asam oksalat dipekatkan kemudian dialirkan menuju tahap kristalizer.
6. Proses Kristalizer
Asam oksalat dari evaporator dialirkan menuju kristalizer untuk didinginkan sampai 30
o
C hingga terbentuknya kristal dihidrat. Kemudian asam oksalat dialirkan menuju proses pemisahan.
7. Proses Pemisahan III
Pada tahap ini bertujuan memisahkan kristal dari mother liquornya yang berupa asam oksalat yang tidak mengkristal, H
2
O dan impurities
Universitas Sumatera Utara
TK-01 5
1
Unit Asam Asetat WP
SC CTWR
RC-01 BP-01
BC-01 1
30 3
30
1 BE-02
TK-03
FP-01 EV-01
C-02 CF-01
BP-02 SC-04
SC-05 FC
STEAM CWT
FC G-01
BP-03 22
ALIRAN MASSA NO
KETERANGAN TEMPERATUR
oC FC
TC
1 2
3 4
5 TEMPERATUR
CONTROLLER FLOW
CONTROLLER
SIMBOL
9 10
CWT WP
STEAM SC
CTWR COOLING WATER RETURN
TOWER
NO SIMBOL
KETERANGAN
8 7
6 STEAM
CONDENSATE WATER PROCESS
STEAM COOLING WATER TOWER
K-01 SC-01
VS-01 SC-02
RV-01 BE-01
UTILITAS 25
CF-01 Centrifuge
1 23
C-02 Cooler
1 22
EV-01 Evaporapor
1 21
P-01 Pompa
1 20
BP-01 Bak Penampung
1 1
12 11
11 1
12 11
11 1
12 11
11 1
12 11
11 1
12 11
11 1
12 11
11 1
12 11
11 1
12 11
11 1
12 11
11 1
12 11
11 18
C-01 Cooler
1 19
FP-01 Ftlter Prees
1 1
12 11
11 16
TP-03 Tangki Penampung H2SO4
1 17
R-02 Reaktor Asam Oksalat
1 15
BE-02 Bucket Elevator
1 14
RVF-01 Rotary Vacuum Filter
1 13
SC-03 Screw Conveyor
1 12
VS-01 Vibrating Screen
1 11
SC-02 Screw Conveyor
1 10
TP-01 Tangki Pendingin
1 9
BC-01 Bucket Conveyor
1 8
SC-01 Screw Conveyor
1 7
R-01 Reaktor Kalsium Oksalat
1 6
TK-02 Tangki Penampung Oksigen
1 5
TK-01 Tangki Penampung CaOH2 50
1 4
BC-01 Belt Conveyor
1 3
BP-01 Tangki Penampung Alang-alang
1 2
RC-01 Rotary Cutter Knife
1 30
BP-03 Bak Penampung
1 29
VS-02 Vibrating Screen
1 28
BM-01 Ball Mill
1 27
SC-04 Screw Conveyor
1
1 G-01
Gudang Bahan Baku 1
No KODE
KETERANGAN JUMLAH
26 BP-02
Bak Penampung 1
24 K-01
Kristalizer 1
SC-03 CasO4 Gypsum
BP-01 P-01
Humus VS-02
G-02 C-01
BM-01 TK-02
R-01 32
G-02 Gudang Produk
1 31
SC-05 Screw Conveyor
1 TEKANAN Atm
FC TP-01
9 1
98
6 1
30 11
1 35
13 1
35 12
1 35
17 1
34,6 16
1 34,6
15 1
25 1
18 30
19 1
80 20
1 55
21 1
54,6 54,6
25 1
100
26 1
100 27
1 55
28 1
30 30
1 30
29 1
30
33 1
30 32
1 30
34 1
30 R-02
FC FC
TC 2
1 30
1 1
30
7 1
98 8
1 98
10 1
35 14
1 35
23 1
54 ,6
24 1
54,6
31 1
30 TC
TC FC
FC
TC
PRA RANCANGAN PABRIK ASAM OKSALAT DARI ALANG-ALANG DENGAN METODE PELEBURAN ALKALI
Skala : Tanpa Skala Nama
: Andrew Faguh Sitanggang NIM
: 120425002 Nama : Dr. Ir. Iriany, MSi
NIP : 19640613 199003 2 001 Diperiksa Disetujui
Digambar Tanggal
Tanda Tangan
DIAGRAM ALIR PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASAM OKSALAT DARI ALANG-ALANG DENGAN METODE PELEBURAN ALKALI DENGAN
KAPASITAS 3.000 TONTAHUN PROGRAM STUDI EKSTENSI TEKNIK KIMIA
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
3 1
30
Komponen 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
Selulosa 1055,815
1055,815 1055,815
1055,815 Abu
129,235 129,235
129,235 129,235
Silika 85,839
85,839 85,839
85,839 Lignin
432,054 432,054
432,054 432,054
Pentosan 681,463
681,463 681,463
681,463 CaOH
2
1788,305 1064,876
1064,876 1064,876
1064,876 1058,902
5,974 1058,902
1057,880 1,022
O
2
677,807 CaC
2
O
4
417,112 417,112
417,112 417,112
417,112 414,772
2,340 414,772
414,772 CaCH
3
COO
2
514,873 514,873
514,873 514,873
514,873 512,533
2,340 512,533
512,038 0,495
CaHCOO
2
423,630 423,630
423,630 423,630
423,630 420,741
2,888 420,741
420,335 0,406
H
2
O 1788,305
2316,213 2316,213
2316,213 2316,213
2316,213 2303,219
12,993 2303,219
103,693 2404,688
2,224 1956,290
1959,012 1959,012
1955,260 3,752
1955,260 1955,260
1663,199 292,060
292,060 185,091
5,094 179,997
5,094 5,145
0,051 5,094
CO
2
573,529 Humus
1328,591 1328,591
1328,591 1328,591
1328,591 1328,591
C
2
H
2
O
4
291,637 291,637
291,078 0,559
291,078 291,078
291,078 291,078
23,655 0,651
23,004 0,651
0,658 0,007
0,651 CH
3
COOH 0,376
0,376 0,375
0,001 0,375
0,375 0,375
HCOOH 0,288
0,288 0,287
0,001 0,287
0,287 0,287
CaSO
4
63,905 63,905
443,426 H
2
SO
4
383,433 443,426
443,426 63,783
0,122 63,783
63,783 63,783
Impuritis 64,445
64,445 2,394
62,051 2,394
1,774 0,018
1,756 C
2
H
2
O
4
.2H
2
O 374,393
370,649 3,744
370,649 375,038
3,750 371,287
Jumlah 2384,407
2384,407 2384,407
2384,407 3576,610
677,807 6638,824
5000,419 6065,295
6065,295 6065,295
4710,168 1355,127
4710,168 103,693
4394,941 418,920
2339,723 2758,643
2758,643 2310,783
447,860 2310,783
2310,783 1663,199
647,584 647,584
647,584 378,788
268,796 378,788
382,614 3,826
378,788
Universitas Sumatera Utara
III-1
BAB III NERACA MASSA
Pra Rancangan Pabrik Asam Oksalat direncanakan beroperasi dengan kapasitas produksi 3.000 tontahun. Setelah dilakukan perhitungan pada lampiran A
maka didapat hasil perhitungan neraca massa pada table 3.1 – 3.14 dibawah ini :
Satuan dalam kgjam
1. Gudang Penyimpanan Alang-Alang Komponen
Masuk Keluar
F F
1
Alang-alang 2.384,407
2.384,407
2. Rotary Cutter Knife Komponen
Masukkg Keluarkg
F
1
F
2
Alang-alang 2.384,407
2.384,407
3. Tangki Penyimpan Alang-alang Komponen
Masukkg Keluarkg
F
2
F
3
Alang-alang 2.384,407
2.384,407
Universitas Sumatera Utara
4. Reaktor Kalsium Oksalat Komponen
Masuk kg Keluar kg
F
4
F
5
F
6
F
7
Selulosa 1055,815
- -
- Abu
129,235 -
- -
Silika 85,839
- -
- Lignin
432,054 -
- -
Pentosan 681,463
- -
- CaOH
2
- 1788,305
- 1064,876
O
2
- -
677,807 -
CaC
2
O
4
- -
- 417,112
H
2
O -
1788,305 -
2316,213 CaCH
3
COO
2
- -
- 514,873
CaHCOO
2
- -
- 423,630
CO
2
- -
- 573,529
Humus -
- -
1328,591
Total
2384,407 3576,610
677,807 6638,824
6638,824 6638,824
5. Tangki Pendingin Komponen
Masuk kg keluar kg
F
9
F
10
CaOH
2
1064,876 1064,876
CaC
2
O
4
417,112 417,112
H
2
O 2316,213
2316,213 CaCH
3
COO
2
514,873 514,873
CaHCOO
2
423,630 423,630
Humus 1328,591
1328,591
Total 6065,295
6065,295
Universitas Sumatera Utara
6. Vibrating Screen Komponen
Masuk kg Keluar kg
F
11
F
12
F
13
CaOH
2
1064,876
1.058,902
5,974 CaC
2
O
4
417,112 414,772
2,340 H
2
O 2316,213
2303,219 12,993
CaCH
3
COO
2
514,873 512,533
2,340 CaHCOO
2
423,630 420,741
2,888 Humus
1328,591 -
1328,591
Total
6065,295 4710,168
1355,127 6065,295
6065,295 7. Rotary Vacuum Filter
Komponen Masuk kg
Keluar kg F
14
F
15
F
16
F
17
CaOH
2
1058,902 -
1057,880 1,02250 CaC
2
O
4
414,772 -
- 414,772
H
2
O 2303,219
103,693 2404,688
2,224 CaCH
3
COO
2
512,533 -
512,038 0,495
CaHCOO
2
420,741 -
420,335 0,406
Total
4710,168 103,693
4394,941 418,920
4813,861 4813,861
Universitas Sumatera Utara
8. Reaktor Asam Oksalat Komponen
Masuk kg Keluar kg
F
17
F
18
F
19
CaOH
2
1,022 -
- CaC
2
O
4
414,772 -
- CaCH
3
COO
2
0,495 -
- CaHCOO
2
0,406 -
- H
2
O 2,224
1956,290 1959,012
C
2
H
2
O
4
- -
291,637 CH
3
COOH -
- 0,376
HCOOH -
- 0,288
H
2
SO
4
- 383,433
63,905 CaSO
4
- -
443,426
Total
418,920 2339,723
2758,643 2758,643
9. Filter Press Komponen
Masuk kg Keluar kg
F
20
F
21
F
22
H
2
O 1959,012
1955,260 3,752
C
2
H
2
O
4
291,637 291,078
0,559 CH
3
COOH 0,376
0,375 0,001
HCOOH 0,288
0,287 0,001
H
2
SO
4
63,905 63,783
0,122 CaSO
4
443,426 -
443,426
Total 2.758,643
2310,783 447,860
2.758,643
Universitas Sumatera Utara
10. Evaporator Komponen
Masuk kg Keluar kg
F
24
F
25
F
26
H
2
O 1955,260
1663,199 292,060
C
2
H
2
O
4
291,078 -
291,078 CH
3
COOH 0,375
- 0,375
HCOOH 0,287
- 0,287
H
2
SO
4
63,783 -
63,783
Total 2.310,783
1663,199 647,584
2.310,783 11. Kristalizer
Komponen Masuk kg
Keluar kg F
27
Kristal F
28
Larutan F
28
H
2
O 292,060
- 185,091
C
2
H
2
O
4
291,078 -
23,655 Impurities
64,445 0,644
63,801 C
2
H
2
O
4
.
2
H2O -
374,393 -
Total
647,584 375,038
272,546 647,584
647,584 12. Centrifuge
Komponen Masuk kg
Keluar kg F
28
F
29
kristal F
30
larutan Krista
l Larutan
Krista l
Laruta n
Krista l
Laruta n
H
2
O -
185,091 -
5,094 - 179,997
C
2
H
2
O
4
- 23,655
- 0,651
- 23,004
Impurities 0,644
63,801 0,638
1,756 0,006
62,045 C
2
H
2
O
4
.2H
2
O 374,39
3 -
370,649
- 3,744
-
Total
375,03 8
272,546 371,287
7,501 3,750
265,045
647,584 647,584
Universitas Sumatera Utara
13. Ball Mill Komponen
Masuk kg Keluar kg
F
31
F
33
F
32
C
2
H
2
O
4
.2H
2
O 371,287
3,750 375,038
H
2
O 5,094
0,051 5,145
Impurities 1,756
0,018 1,774
C
2
H
2
O
4
0,651 0,007
0,658
Total
378,788 3,826
382,614 382,614
14. Vibrating Screen II Komponen
Masuk kg Keluar kg
F
32
F
34
F
33
C
2
H
2
O
4
.2H
2
O 375,038
371,287 3,750
H
2
O 5,145
5,094 0,051
Impurities 1,774
1,756 0,018
C
2
H
2
O
4
0,658 0,651
0,007
Total 382,614
378,788 3,826
382,614
Universitas Sumatera Utara
IV-1
BAB IV NERACA ENERGI
Pra Rancangan Pabrik Asam Oksalat direncanakan beroprasi dengan kapasitas 3.000 tontahun, Setelah dilakukan perhitungan pada lampiran B maka
didapatkan hasil perhitungan neraca energy pada table 4.1 – 4.10 dibawah ini :
1. Reaktor Kalsium Oksalat Panas Masuk
Jumlah Panas Keluar
Jumlah kkaljam
kkaljam
Alang-Alang 4250,274 CaC
2
O
4
8687,553 CaOH
2
2585,792 CaCH
3
COO
2
28903,419 O
2
664,132 CaHCOO
2
17342,717 H
2
O 8956,240 H
2
O 175675,653
CO
2
9030,276 CaOH
2
22480,396 Humus
37416,864
Jumlah 16456,439 Jumlah
299536,878
Q yang disuplai 3717134,452
Q loss 177006,402
steam ΔHr
o
25 3257047,610
Jumlah 3733590,891 Jumlah
3733590,891 2. Tangki Pendingin
Panas Masuk Jumlah
Panas Keluar Jumlah
kkaljam kkaljam
CaC
2
O
4
8687,553 CaC
2
O
4
1190,076 CaCH
3
COO
2
28903,419 CaCH
3
COO
2
3959,372 CaHCOO
2
17342,717 CaHCOO2 2375,715
CaOH
2
22480,396 CaOH
2
3079,506 H2O
175675,653 H
2
O 23200,244
Humus 37416,864 Humus
5122,209
Q yang diserap pendingin
237054,150 Q loss
14525,330
Jumlah 290506,602 Jumlah
290506,602
Universitas Sumatera Utara
3. Rotary Vacuum Filter Panas Masuk
Jumlah Panas Keluar
Jumlah kkaljam
kkaljam
H umpan 34589,173
H filtrat 32207,807
H air pencuci 517,895
H cake 1169,802
Q loss 1729,459
Jumlah 35107,068
Jumlah 35107,068
4.Reaktor Asam Oksalat Panas masuk
Jumlah kkaljam
Panas keluar
Jumlah kkaljam
H umpan 1169,802
H produk 117162,495
H H2SO4 669,090
ΔH reaksi -32802,992
H H
2
O 9797,549
Q air pendingin -72723,062
Jumlah 11636,441
Jumlah 11636,441
5. Cooler I Panas masuk
Jumlah kkaljam
Panas keluar
Jumlah kkaljam
H umpan 117162,495
H produk 65211,800
Q media pendingin
46092,570
Q loss
5858,125
Jumlah 117162,495
Jumlah 117162,495
6. Filter Press Panas masuk
Jumlah kkaljam
Panas keluar
Jumlah kkaljam
H umpan 65211,800
H produk 59539,766
H Cake 2411,445
Q loss 3260,590
Jumlah 65211,800
Jumlah 65211,800
Universitas Sumatera Utara
7. Evaporator Panas masuk
Jumlah kkaljam
Panas keluar
Jumlah kkaljam
H umpan 59539,766
H produk 24686,378
Q Steam 1009800,455
H Vapour 996568,106
Q loss 48085,736
Jumlah 1069340,220
Jumlah 1069340,220
8. Cooler II Panas masuk
Jumlah kkaljam
Panas keluar
Jumlah kkaljam
H umpan 24686,378
H produk 9595,757
Q media pendingin
15090,621
Jumlah 24686,378
Jumlah 24686,378
9. Kristalizer Panas masuk
Jumlah kkaljam
Panas keluar
Jumlah kkaljam
H umpan 9595,757
H produk 1725,536
Q kristalisasi 38063,436
Q loss 479,788
Q media pendingin
45453,869
Jumlah 47659,193
Jumlah 47659,193
10. Centifuge
Panas masuk
Jumlah kkaljam
Panas keluar
Jumlah kkaljam
H umpan 1725,536
H cake 708,006
Q larutan 1017,530
Jumlah 1725,536
Jumlah 1725,536
Universitas Sumatera Utara
V-1
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN
5.1 Gudang Bahan Baku Alang-Alang GB-01
Fungsi : Untuk menyimpan bahan baku alang-alang.
Bentuk : Persegi panjang
Bahan Konstruksi : Beton
Kondisi Penyimpanan : Temperatur = 30
o
C Tekanan
= 1 atm Lama Persediaan
: 3 hari Kondisi Fisik
: Panjang = 8,5 m
Lebar = 6 m
Tinggi = 8 m
5.2 Rotary Cutter Knife RCK-01
Fungsi : Memotong alang-alang yang berasal dari gudang.
Bahan konstruksi : Carbon steel
Kondisi Operasi : Temperatur = 30
o
C Tekanan
= 1 atm Power
: 2,5 Hp
5.3 Tangki Penampung Alang-Alang TP-01
Fungsi : Menampung alang-alang setelah dipotong-potong.
Bentuk : Horizontal Silinder
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 Grade C
Kondisi Operasi : Temperatur = 30
o
C Tekanan
= 1 atm Waktu Tinggal
: 4 jam Kondisi Fisik
: Diameter = 6 ft
Tinggi = 8,896 ft
Universitas Sumatera Utara
5.4 Belt Conveyer BC-01