Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Karbon Disulfida dari Arang Tempurung Kelapa dan Belerang dengan Kapasitas 17000 Ton Tahun
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Tempurung Kelapa
Buah kelapa terdiri dari sabut kelapa, tempurung kelapa, daging kelapa
dan air kelapa. Sabut kelapa merupakan bahan berserat dengan ketebalan
sekitar 5 cm, dan merupakan bagian terluar dari buah kelapa. Tempurung kelapa
terletak di sebelah dalam sabut, ketebalannya berkisar 3 - 5 mm. Ukuran buah
kelapa dipengaruhi oleh ukuran tempurung kelapa yang sangat dipengaruhi oleh
usia dan perkembangan tumbuhan kelapa. Tempurung kelapa beratnya antara 15
– 19 % berat kelapa (Suhartana, 2006).
Sebagian besar sabut dan tempurung kelapa dimanfaatkan untuk bahan
bakar, baik dalam bentuk tempurung kering atau arang tempurung. Beberapa tahun
terakhir ini tempurung kelapa juga sering digunakan sebagai alat peraga
edukatif (APE) seperti pada pelajaran biologi, matematika dan fisika, atau juga
bisa dipakai sebagai bahan pembuatan suvenir. Tempurung kelapa disamping
dipergunakan untuk pembuatan arang, juga dapat dimanfaatkan untuk pembuatan
arang aktif, yang dapat berfungsi untuk mengadsorbsi gas dan uap. Arang aktif
dapat pula digunakan untuk menurunkan kadar
kesadahan,
kadar besi, dan
kadar NaCl dalam air sumur (Suhartana, 2006).
Komponen penyusun kimiawi tempurung kelapa berdasarkan penelitian
yang telah dilakukan adalah seperti berikut: 74,3% karbon, 21,09% Oksigen, 0,2%
Silika, 1,4% Kalium, 0,5% Sulfur, 1,7% Pospor menjadikanya bepeluang sebagai
sumber bahan bakar dan sumber karbon aktif. Untuk memahami sifat dan
karekteristik tempurung kelapa yang sesuai bahan bakar maka perlu dipahami
mengenai sifat fisik dan kimianya seperti bahan campuran (moisture), kerapatan,
struktur morfologi dan termal. Perubahan tempurung kelapa menjadi arang dilakukan
memalui proses prirolisis (pemanasan). Pada proses pirolisis unsur-unsur bukan
karbon seperti hidrogen dan oksigen akan hilang hingga menyisakan sebanyak
mungkin karbon dalam bahan
(Esmar Budi, 2011).
Universitas Sumatera Utara
Pembuatan arang aktif dari tempurung kelapa dilakukan melalui 2
tahapan yaitu:
1. Metoda pengarangan dengan cara metoda drum, dan
2. Metoda pengaktifan menggunakan bahan pengaktif NaOH dan H2SO4.
Arang tempurung kelapa merupakan limbah dari pertanian sehingga memiliki
nilai ekonomis yang tinggi untuk dibuat menjadi perekat atau penguat pada beton
bangunan, arang tempurung kelapa juga digunakan sebagai pengganti semen
portland, penelitian ini telah dilakukan dan memiliki kandungan kimia yang lebih
baik dari semen. Tempurung kelapa pada keadaan kering mengandung selulosa,
lignin, pentosa dan abu dalam beberapa persen. Pada tabel 2.1 memperlihatkan
komposisi oksida dari arang tempurung kelapa.
Tabel 2.1 Komposisi Oksida dari Coconut Shell Ash (CSA)
Oxide
CSA
SiO2
37.97
Al2O3
24.12
Fe2O3
15.48
CaO
4.98
MgO
1.89
MnO
0.81
Na2O
0.95
K2O
0.83
P2O5
0.32
SO3
0.71
Lol
11.94
(Utsev, J.T, 2012)
2.2
Belerang (sulfur)
Belerang atau sulfur adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki
lambang S dan nomor atom 16. Bentuknya adalah non-metal yang tak berasa, tak
Universitas Sumatera Utara
berbau dan multivalent. Belerang dalam bentuk aslinya adalah sebuah zat padat
kristalinkuning. Di alam, belerang dapat ditemukan sebagai unsur murni atau
sebagai mineral-mineral sulfide dan sulfate. Sulfur dikenal dengan nama lain
belerang yaitu kumpulan kristal kuning padat dengan berat jenis relatif 2.07 pada
suhu 20oC. Dalam keadaan padat, struktur sulfur rata-rata berbentuk belah ketupat
dan tetap stabil dalam keadaan ini hingga mencapai suhu 203 oF (95oC). Sulfur
mencair di suhu sekitar 240 oF (116 oC) hingga 300 oF (149 oC). Pemanasan yang
dilakukan diatas suhu 318
o
F melebihi tingkat polimerisasi sulfur, akan
meningkatkan nilai viskositasnya (Arif Setiawan, 2012).
Senyawa sulfur dapat berperan sebagai polutan lingkungan. Senyawa tersebut
diproduksi pada area yang luas seperti industri tanaman, industri pertambangan atau
dari container seperti drum atau botol. Adanya sulfur dilingkungan tidak selalu
menyebabkan paparan pada orang sekitar, kecuali jika kontak selama periode
tertentu. Jika seseorang terpapar oleh sulfur, banyak faktor yang menetukan apakah
kandungan sulfur berbahaya pada orang tersebut, antara lain dosis, durasi, dan cara
kontak senyawa tersebut. Perlu juga dipertimbangkan paparan senyawa kimia lain,
usia, jenis kelamin, diet, faktor genetik, pola hidup dan tingkat kesehatan (Ika
Kartiani, 2010).
2.3
Karbon disulfida (CS2)
Karbon disulfida adalah bahan kimia organik belerang yang terdapat dan
diperoleh secara luas dari proses kimia gas dari batubara, gas alam dan gas sintesis.
Unsur CS2 diklasifikasikan sebagai gas polutan yang berbahaya dan dianggap
menjadi salah satu dari pelarut yang beracun karena kecepatanya meracuni pembuluh
darah dan menyebabkan serangan jantung. Temperatur sangat berpengaruh dalam
peningkatan konsentrasi dari karbon disulfida. Unsur CS2ditemukan oleh W.A
Lampudius pada tahun 1796, dengan mereaksikan batu bara dan pirit pada suhu
tinggi. Pada tahun 1802, Clement dan Desames
menemukan proses pembuatan
karbon disulfida dengan mereaksikan belerang dan arang kayu (Wang Li dkk, 2007).
Karbon disulfida merupakan pelarut larutan organik yang tidak memiliki
warna pada temperatur ruangan dengan bau seperti kubis atau kol busuk. Pada
keadaan murni, CS2 memiliki rasa manis bau yang ringan, selain itu CS2 mudah
Universitas Sumatera Utara
menguapdan terbakar dengan titik didih 46.5. Tingkat kelarutan yang tinggi dalam
darah dan lemak dan rendah pada urin dan air (2.0 g/L 20oC). Dalam percobaan
dilakukan, CS2 dengan mudah diserap melalui pernapasan, mulut atau kulit dan
kemudian didistribusi keseluruh tubuh (Chin Chang Huang, 2004).
CS2 petama kali digunakan sebagai pelarut phosporus dalam industri pada
tahun 1851. Dan kemudian secara luas digunakan untuk vulkanisasi dari ban dan
sintesis dari karbon tetraklorida dan pembuatan cellophane, plywood dan berbagai
macam
produk
minyak
dan
tiner.
Pada
abad
20,
kebanyakan
industri
mengaplikasikan ini dalam industri rayon (Chin Chang Huang, 2004).
Karbon disulfida adalah sebuah komponen alam dari troposper dan sudah di
teliti pada level yang tinggi dalam polusi tropospher. Oksidasi dari CS2 menghasilkan
karbonil sulfit (OCS). Konvektif dan jalur yang menyebar membuat OCS sebuah
sumber yang penting dari stratopheric sulfur. Unsur CS2 juga diketahui untuk
photooksidasi panjang gelombang ( Jonah J. 1995 ).
1. Pembuatan CS2 dengan menggunakan proses hidrokarbon menggunakan
bahan baku belerang dan methana, ethana, propylena sebagai sumber karbonnya.
Suhu operasi reaktor 700 0C dibantu katalis activated alumina dengan Khromium
oxida dan konversi pembentukan karbon disulfida 90%. Proses belerang
Hidrokarbon dewasa ini lebih banyak dipilih, dengan proses reaksi sebagai berikut :
CH4 + 4SCS2 + 2 H2S
2. Indonesia pada saat ini mempunyai pertimbangan dalam pembuatan CS2
dengan menggunakan proses arang kayu dan belerang perlu mendapat perhatian
lebih,karena reaksi antara arang kayu dan belerang dapat ditulis:
C (p) + 2 S(P)CS(g)
Dengan menggunakan reaktor kolom terfluidasi, diperoleh konversi S menjadi CS2
sebasar 75 % dengan waktu tinggal 0,5 – 10 detik. Namun selain kedua reaksi
tersebut masih ada proses :
2 CO + 2 S 2 COSCS2 + CO2
C + 2 H2S CS2 + 2 H2
Di China, ada banyak pabrik dengan ukuran pabrik yang besar dan kecil.
Dengan menggunakan batubara sebagai bahan utama untuk memproduksi sintesis
Universitas Sumatera Utara
gas. Eleminasi bahan campuran sulfur dari sintesis gas adalah salah satu dari masalah
utama untuk dilarutkan. Desulfurisasi pada temperatur rendah dianggap lebih sesuai.
Dilain sisi, karbon disulfida juga berkontribusi yang sangat signfikan pada pelepasan
sulfur di atmosfir dan menyebabkan polutan yang berbahaya bagi lingkungan. Ini
menjadi penting cara menghilangkan CS2 sebersih mungkin. Proses utama untuk
menghilangkan CS2 ditunjukkan pada proses dibawah ini.
1. Hidrolisis
CS2 + 2H2O → CO2 + 2H2S Kondisi reaksi : katalis alumina , 200-300 oC
2.
CS2
Reduction
+
4H2
→
CH4
+
2H2S
PCS2
PH2O2
untuk reaksi hidrolisis, kesetimbangan dapat ditunjukkan :
KCS2
=
PH2S2
PCO2
/
(ZOU Feng-Lou dkk, 1996)
2.4
Spesifikasi Bahan Baku dan Produk
2.4.1 Bahan Baku
Bahan baku merupakan bahan utama yang digunakan dalam suatu proses
industri. Dalam proses pembuatan karbon disulfida, bahan baku yang dipakai adalah
belerang dan arang tempurung kelapa.
2.4.1.1 Belerang
Belerang atau sulfur adalah bahan mineral yang terdapat dalam keadaan
bebas dan dalam bentuk senyawa. Sulfur di alam terdapat dalam keadaan bebas yang
diperoleh dari gunung berapi dan adapula yang tertimbun didalam tanah. Dibawah
ini dijelaskan sifat fisik dan kimia dari belerang atau sulfur.
Belerang
1
Kristal berwarna kuning
2
Berat jeni relatif 2.07 gr/mol
3
Pada 1 atm titik lebur 116 – 149 °C
4
Pada 1 atm titik didih 440 °C
5
Pada 1 atm temperatur nyala 248°C
6
Tidak larut dalam air dan asam
7
Larut dalam karbon disulfide
Universitas Sumatera Utara
8
Tidak menghantar panas dan listrik
9
Pada suhu kamar spesifik grafity 1,9 – 2,1
(Arief Setiawan, 2012)
2.4.1.2 Arang Tempurung Kelapa
Tempurung kelapa merupakan bahan baku kedua yang digunakan dalam
proses pembuatan karbon disulfida. Tempurung kelapa dibakar sehingga
menghasilkan arang dan kemudian diperoleh karbon dari tempurung kelapa untuk
direaksikan dengan belerang. Adapun spesipikasi dari arang tempurung kelapa dapat
dilihat dibawah ini.
Arang Tempurung Kelapa
1
Merupakan senyawa karbon dengan kandungan 76,32 %
2
Ukuran maksimum 20 mm
3
Menyerap air hingga 23 %
4
Fineness modulus6.48
5
Specific Gravity 1.56
6
Memiliki Densitas 510 – 600 kg/m3
7
Kadar air 4.2 %
8
Kadar Abu 13,08 %
9
Ketebalan 3 – 6 mm
10
Kandungan Volatile 10,60 %
(Neetes Kumar ,2014) (Daniel dkk, 2013)
2.4.2 Produk
2.4.2.1 Karbon disulfide
Karbon disulfida merupakan bahan yang digunakan dalam jumlah besar
terutama untuk industri rayon, karet, carbon tetra chloride, flotation agent untuk
karet dan bahan inseksida. Karbon disulfida merupakan cairan yang tidak bewarna,
tidak berbau, dan bila terkena matahari berubah menjadi kekuning-kuningan. Adapun
spesifikasi bahan karbon disulfida dapat dilihat dibawah ini.
Universitas Sumatera Utara
Karbon Disulfida
1
Larutan beracun
2
Konversi konsentrasi udara 3,1 mg/m3 per ppm pada 25 oC
3
Titik beku -111,6 0C
4
Titik cair 108,6 0C
5
Titik didih 46,25 0C
6
Temperature kritis 273 0C
7
Tekanan kritis 75 atm
8
Berat molekul 76,14 gr/mol
(Children’s Environmental Helath, 2001)
2.5
Deskripsi Proses
Langkah-langkah operasi yang ditempuh dalam proses pembuatan karbon
disulfida (CS2) adalah sebagai berikut :
1. Proses Kalsinasi
Adapun tujuan dari proses kalsinasi adalah untuk mengurangi kandungan uap
lembab yang terdapat di dalam arang tempurung kelapa sehingga yang tersisa hanya
karbon dan juga untuk menghindari hasil reaksi samping seperti hidrogen sulfida,
karbon oksisulfida dan karbon monoksida (CO) yang berlebihan. Pada proses
pembuatan Karbon Disulfida diperlukan perlakuan awal terhadap arang tempurung
kelapa. Pada tahap kalsinasi ini dipanaskan terlebih dahulu arang tempurung kelapa
pada Rotary Kiln (RK-101). Proses kalsinasi ini suhu yang digunakan adalah 4000C.
2. Proses Pencampuran
Arang tempurung kelapa yang berupa karbon dimasukkan ke dalam reaktor
(R-101) dan belerang padat dimasukkan ke dalamreaktor (R-101) melalui bucket
elevator (BE-103). Pada tungku ini arang tempurung kelapa bereaksi dengan
belerang pada temperatur 900 0C dan tekanan 1 atm. Belerang dan karbon yang
masuk menyatu di dalam tungku listrik berubah fasa menjadi fasa gas yaitu gas
belerang pada kondisi operasi atas. Sumber panas yang diperlukan berasal dari panas
yang dihasilkan elektroda yang dialiri oleh arus listrik.
Pada tahapan operasi ditungku listrik terbentuk gas karbon disulfida sebagai
Universitas Sumatera Utara
produk utama,reaksi yang terjadi di dalam tungku listrik, adalah:
C + 2S
CS2
Gas karbon disulfida yang keluar dari tungku listrik (R-101) masuk ke dalam
cylcon (FG-101), dalam alat ini terjadi proses pemisahan antara padatan dan gas.
Pada proses pemisahan ini padatan yang berupa karbon (C) dibuang.
3. Proses Pendinginan
Gas yang keluar dari reaktor tungku listrik (R-101) di masukkan ke dalam
cooler(CO 101) dari temperatur 500 0C diturunkan menjadi 100 0C dengan media
pendingin air pada temperatur 10°C, 1 atm. Gas yang keluar dari cooler (CO-101)
dengan suhu 90-100 0C dimasukkan kedalam condensor (CD-101) gas yang masuk
akan berubah fasa dari fasa gas menjadi fasa cair, penukaran gas dengan media
pendingin air pada temperatur 10 0C, 1 atm sehingga diperoleh karbon disulfida cair
(30 °C, 1atm) sebagai hasil pendinginan.Cairan karbon disulfida dari cooler
kemudian di alirkan ke dalam tangki produk (T-101) karbon disulfida (CS2).
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Tempurung Kelapa
Buah kelapa terdiri dari sabut kelapa, tempurung kelapa, daging kelapa
dan air kelapa. Sabut kelapa merupakan bahan berserat dengan ketebalan
sekitar 5 cm, dan merupakan bagian terluar dari buah kelapa. Tempurung kelapa
terletak di sebelah dalam sabut, ketebalannya berkisar 3 - 5 mm. Ukuran buah
kelapa dipengaruhi oleh ukuran tempurung kelapa yang sangat dipengaruhi oleh
usia dan perkembangan tumbuhan kelapa. Tempurung kelapa beratnya antara 15
– 19 % berat kelapa (Suhartana, 2006).
Sebagian besar sabut dan tempurung kelapa dimanfaatkan untuk bahan
bakar, baik dalam bentuk tempurung kering atau arang tempurung. Beberapa tahun
terakhir ini tempurung kelapa juga sering digunakan sebagai alat peraga
edukatif (APE) seperti pada pelajaran biologi, matematika dan fisika, atau juga
bisa dipakai sebagai bahan pembuatan suvenir. Tempurung kelapa disamping
dipergunakan untuk pembuatan arang, juga dapat dimanfaatkan untuk pembuatan
arang aktif, yang dapat berfungsi untuk mengadsorbsi gas dan uap. Arang aktif
dapat pula digunakan untuk menurunkan kadar
kesadahan,
kadar besi, dan
kadar NaCl dalam air sumur (Suhartana, 2006).
Komponen penyusun kimiawi tempurung kelapa berdasarkan penelitian
yang telah dilakukan adalah seperti berikut: 74,3% karbon, 21,09% Oksigen, 0,2%
Silika, 1,4% Kalium, 0,5% Sulfur, 1,7% Pospor menjadikanya bepeluang sebagai
sumber bahan bakar dan sumber karbon aktif. Untuk memahami sifat dan
karekteristik tempurung kelapa yang sesuai bahan bakar maka perlu dipahami
mengenai sifat fisik dan kimianya seperti bahan campuran (moisture), kerapatan,
struktur morfologi dan termal. Perubahan tempurung kelapa menjadi arang dilakukan
memalui proses prirolisis (pemanasan). Pada proses pirolisis unsur-unsur bukan
karbon seperti hidrogen dan oksigen akan hilang hingga menyisakan sebanyak
mungkin karbon dalam bahan
(Esmar Budi, 2011).
Universitas Sumatera Utara
Pembuatan arang aktif dari tempurung kelapa dilakukan melalui 2
tahapan yaitu:
1. Metoda pengarangan dengan cara metoda drum, dan
2. Metoda pengaktifan menggunakan bahan pengaktif NaOH dan H2SO4.
Arang tempurung kelapa merupakan limbah dari pertanian sehingga memiliki
nilai ekonomis yang tinggi untuk dibuat menjadi perekat atau penguat pada beton
bangunan, arang tempurung kelapa juga digunakan sebagai pengganti semen
portland, penelitian ini telah dilakukan dan memiliki kandungan kimia yang lebih
baik dari semen. Tempurung kelapa pada keadaan kering mengandung selulosa,
lignin, pentosa dan abu dalam beberapa persen. Pada tabel 2.1 memperlihatkan
komposisi oksida dari arang tempurung kelapa.
Tabel 2.1 Komposisi Oksida dari Coconut Shell Ash (CSA)
Oxide
CSA
SiO2
37.97
Al2O3
24.12
Fe2O3
15.48
CaO
4.98
MgO
1.89
MnO
0.81
Na2O
0.95
K2O
0.83
P2O5
0.32
SO3
0.71
Lol
11.94
(Utsev, J.T, 2012)
2.2
Belerang (sulfur)
Belerang atau sulfur adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki
lambang S dan nomor atom 16. Bentuknya adalah non-metal yang tak berasa, tak
Universitas Sumatera Utara
berbau dan multivalent. Belerang dalam bentuk aslinya adalah sebuah zat padat
kristalinkuning. Di alam, belerang dapat ditemukan sebagai unsur murni atau
sebagai mineral-mineral sulfide dan sulfate. Sulfur dikenal dengan nama lain
belerang yaitu kumpulan kristal kuning padat dengan berat jenis relatif 2.07 pada
suhu 20oC. Dalam keadaan padat, struktur sulfur rata-rata berbentuk belah ketupat
dan tetap stabil dalam keadaan ini hingga mencapai suhu 203 oF (95oC). Sulfur
mencair di suhu sekitar 240 oF (116 oC) hingga 300 oF (149 oC). Pemanasan yang
dilakukan diatas suhu 318
o
F melebihi tingkat polimerisasi sulfur, akan
meningkatkan nilai viskositasnya (Arif Setiawan, 2012).
Senyawa sulfur dapat berperan sebagai polutan lingkungan. Senyawa tersebut
diproduksi pada area yang luas seperti industri tanaman, industri pertambangan atau
dari container seperti drum atau botol. Adanya sulfur dilingkungan tidak selalu
menyebabkan paparan pada orang sekitar, kecuali jika kontak selama periode
tertentu. Jika seseorang terpapar oleh sulfur, banyak faktor yang menetukan apakah
kandungan sulfur berbahaya pada orang tersebut, antara lain dosis, durasi, dan cara
kontak senyawa tersebut. Perlu juga dipertimbangkan paparan senyawa kimia lain,
usia, jenis kelamin, diet, faktor genetik, pola hidup dan tingkat kesehatan (Ika
Kartiani, 2010).
2.3
Karbon disulfida (CS2)
Karbon disulfida adalah bahan kimia organik belerang yang terdapat dan
diperoleh secara luas dari proses kimia gas dari batubara, gas alam dan gas sintesis.
Unsur CS2 diklasifikasikan sebagai gas polutan yang berbahaya dan dianggap
menjadi salah satu dari pelarut yang beracun karena kecepatanya meracuni pembuluh
darah dan menyebabkan serangan jantung. Temperatur sangat berpengaruh dalam
peningkatan konsentrasi dari karbon disulfida. Unsur CS2ditemukan oleh W.A
Lampudius pada tahun 1796, dengan mereaksikan batu bara dan pirit pada suhu
tinggi. Pada tahun 1802, Clement dan Desames
menemukan proses pembuatan
karbon disulfida dengan mereaksikan belerang dan arang kayu (Wang Li dkk, 2007).
Karbon disulfida merupakan pelarut larutan organik yang tidak memiliki
warna pada temperatur ruangan dengan bau seperti kubis atau kol busuk. Pada
keadaan murni, CS2 memiliki rasa manis bau yang ringan, selain itu CS2 mudah
Universitas Sumatera Utara
menguapdan terbakar dengan titik didih 46.5. Tingkat kelarutan yang tinggi dalam
darah dan lemak dan rendah pada urin dan air (2.0 g/L 20oC). Dalam percobaan
dilakukan, CS2 dengan mudah diserap melalui pernapasan, mulut atau kulit dan
kemudian didistribusi keseluruh tubuh (Chin Chang Huang, 2004).
CS2 petama kali digunakan sebagai pelarut phosporus dalam industri pada
tahun 1851. Dan kemudian secara luas digunakan untuk vulkanisasi dari ban dan
sintesis dari karbon tetraklorida dan pembuatan cellophane, plywood dan berbagai
macam
produk
minyak
dan
tiner.
Pada
abad
20,
kebanyakan
industri
mengaplikasikan ini dalam industri rayon (Chin Chang Huang, 2004).
Karbon disulfida adalah sebuah komponen alam dari troposper dan sudah di
teliti pada level yang tinggi dalam polusi tropospher. Oksidasi dari CS2 menghasilkan
karbonil sulfit (OCS). Konvektif dan jalur yang menyebar membuat OCS sebuah
sumber yang penting dari stratopheric sulfur. Unsur CS2 juga diketahui untuk
photooksidasi panjang gelombang ( Jonah J. 1995 ).
1. Pembuatan CS2 dengan menggunakan proses hidrokarbon menggunakan
bahan baku belerang dan methana, ethana, propylena sebagai sumber karbonnya.
Suhu operasi reaktor 700 0C dibantu katalis activated alumina dengan Khromium
oxida dan konversi pembentukan karbon disulfida 90%. Proses belerang
Hidrokarbon dewasa ini lebih banyak dipilih, dengan proses reaksi sebagai berikut :
CH4 + 4SCS2 + 2 H2S
2. Indonesia pada saat ini mempunyai pertimbangan dalam pembuatan CS2
dengan menggunakan proses arang kayu dan belerang perlu mendapat perhatian
lebih,karena reaksi antara arang kayu dan belerang dapat ditulis:
C (p) + 2 S(P)CS(g)
Dengan menggunakan reaktor kolom terfluidasi, diperoleh konversi S menjadi CS2
sebasar 75 % dengan waktu tinggal 0,5 – 10 detik. Namun selain kedua reaksi
tersebut masih ada proses :
2 CO + 2 S 2 COSCS2 + CO2
C + 2 H2S CS2 + 2 H2
Di China, ada banyak pabrik dengan ukuran pabrik yang besar dan kecil.
Dengan menggunakan batubara sebagai bahan utama untuk memproduksi sintesis
Universitas Sumatera Utara
gas. Eleminasi bahan campuran sulfur dari sintesis gas adalah salah satu dari masalah
utama untuk dilarutkan. Desulfurisasi pada temperatur rendah dianggap lebih sesuai.
Dilain sisi, karbon disulfida juga berkontribusi yang sangat signfikan pada pelepasan
sulfur di atmosfir dan menyebabkan polutan yang berbahaya bagi lingkungan. Ini
menjadi penting cara menghilangkan CS2 sebersih mungkin. Proses utama untuk
menghilangkan CS2 ditunjukkan pada proses dibawah ini.
1. Hidrolisis
CS2 + 2H2O → CO2 + 2H2S Kondisi reaksi : katalis alumina , 200-300 oC
2.
CS2
Reduction
+
4H2
→
CH4
+
2H2S
PCS2
PH2O2
untuk reaksi hidrolisis, kesetimbangan dapat ditunjukkan :
KCS2
=
PH2S2
PCO2
/
(ZOU Feng-Lou dkk, 1996)
2.4
Spesifikasi Bahan Baku dan Produk
2.4.1 Bahan Baku
Bahan baku merupakan bahan utama yang digunakan dalam suatu proses
industri. Dalam proses pembuatan karbon disulfida, bahan baku yang dipakai adalah
belerang dan arang tempurung kelapa.
2.4.1.1 Belerang
Belerang atau sulfur adalah bahan mineral yang terdapat dalam keadaan
bebas dan dalam bentuk senyawa. Sulfur di alam terdapat dalam keadaan bebas yang
diperoleh dari gunung berapi dan adapula yang tertimbun didalam tanah. Dibawah
ini dijelaskan sifat fisik dan kimia dari belerang atau sulfur.
Belerang
1
Kristal berwarna kuning
2
Berat jeni relatif 2.07 gr/mol
3
Pada 1 atm titik lebur 116 – 149 °C
4
Pada 1 atm titik didih 440 °C
5
Pada 1 atm temperatur nyala 248°C
6
Tidak larut dalam air dan asam
7
Larut dalam karbon disulfide
Universitas Sumatera Utara
8
Tidak menghantar panas dan listrik
9
Pada suhu kamar spesifik grafity 1,9 – 2,1
(Arief Setiawan, 2012)
2.4.1.2 Arang Tempurung Kelapa
Tempurung kelapa merupakan bahan baku kedua yang digunakan dalam
proses pembuatan karbon disulfida. Tempurung kelapa dibakar sehingga
menghasilkan arang dan kemudian diperoleh karbon dari tempurung kelapa untuk
direaksikan dengan belerang. Adapun spesipikasi dari arang tempurung kelapa dapat
dilihat dibawah ini.
Arang Tempurung Kelapa
1
Merupakan senyawa karbon dengan kandungan 76,32 %
2
Ukuran maksimum 20 mm
3
Menyerap air hingga 23 %
4
Fineness modulus6.48
5
Specific Gravity 1.56
6
Memiliki Densitas 510 – 600 kg/m3
7
Kadar air 4.2 %
8
Kadar Abu 13,08 %
9
Ketebalan 3 – 6 mm
10
Kandungan Volatile 10,60 %
(Neetes Kumar ,2014) (Daniel dkk, 2013)
2.4.2 Produk
2.4.2.1 Karbon disulfide
Karbon disulfida merupakan bahan yang digunakan dalam jumlah besar
terutama untuk industri rayon, karet, carbon tetra chloride, flotation agent untuk
karet dan bahan inseksida. Karbon disulfida merupakan cairan yang tidak bewarna,
tidak berbau, dan bila terkena matahari berubah menjadi kekuning-kuningan. Adapun
spesifikasi bahan karbon disulfida dapat dilihat dibawah ini.
Universitas Sumatera Utara
Karbon Disulfida
1
Larutan beracun
2
Konversi konsentrasi udara 3,1 mg/m3 per ppm pada 25 oC
3
Titik beku -111,6 0C
4
Titik cair 108,6 0C
5
Titik didih 46,25 0C
6
Temperature kritis 273 0C
7
Tekanan kritis 75 atm
8
Berat molekul 76,14 gr/mol
(Children’s Environmental Helath, 2001)
2.5
Deskripsi Proses
Langkah-langkah operasi yang ditempuh dalam proses pembuatan karbon
disulfida (CS2) adalah sebagai berikut :
1. Proses Kalsinasi
Adapun tujuan dari proses kalsinasi adalah untuk mengurangi kandungan uap
lembab yang terdapat di dalam arang tempurung kelapa sehingga yang tersisa hanya
karbon dan juga untuk menghindari hasil reaksi samping seperti hidrogen sulfida,
karbon oksisulfida dan karbon monoksida (CO) yang berlebihan. Pada proses
pembuatan Karbon Disulfida diperlukan perlakuan awal terhadap arang tempurung
kelapa. Pada tahap kalsinasi ini dipanaskan terlebih dahulu arang tempurung kelapa
pada Rotary Kiln (RK-101). Proses kalsinasi ini suhu yang digunakan adalah 4000C.
2. Proses Pencampuran
Arang tempurung kelapa yang berupa karbon dimasukkan ke dalam reaktor
(R-101) dan belerang padat dimasukkan ke dalamreaktor (R-101) melalui bucket
elevator (BE-103). Pada tungku ini arang tempurung kelapa bereaksi dengan
belerang pada temperatur 900 0C dan tekanan 1 atm. Belerang dan karbon yang
masuk menyatu di dalam tungku listrik berubah fasa menjadi fasa gas yaitu gas
belerang pada kondisi operasi atas. Sumber panas yang diperlukan berasal dari panas
yang dihasilkan elektroda yang dialiri oleh arus listrik.
Pada tahapan operasi ditungku listrik terbentuk gas karbon disulfida sebagai
Universitas Sumatera Utara
produk utama,reaksi yang terjadi di dalam tungku listrik, adalah:
C + 2S
CS2
Gas karbon disulfida yang keluar dari tungku listrik (R-101) masuk ke dalam
cylcon (FG-101), dalam alat ini terjadi proses pemisahan antara padatan dan gas.
Pada proses pemisahan ini padatan yang berupa karbon (C) dibuang.
3. Proses Pendinginan
Gas yang keluar dari reaktor tungku listrik (R-101) di masukkan ke dalam
cooler(CO 101) dari temperatur 500 0C diturunkan menjadi 100 0C dengan media
pendingin air pada temperatur 10°C, 1 atm. Gas yang keluar dari cooler (CO-101)
dengan suhu 90-100 0C dimasukkan kedalam condensor (CD-101) gas yang masuk
akan berubah fasa dari fasa gas menjadi fasa cair, penukaran gas dengan media
pendingin air pada temperatur 10 0C, 1 atm sehingga diperoleh karbon disulfida cair
(30 °C, 1atm) sebagai hasil pendinginan.Cairan karbon disulfida dari cooler
kemudian di alirkan ke dalam tangki produk (T-101) karbon disulfida (CS2).
Universitas Sumatera Utara