TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK NITROGLISERIN DARI GLISERIN DAN ASAM NITRAT DENGAN PROSES BIAZZI KAPASITAS 11.000 TONTAHUN
PRARANCANGAN PABRIK NITROGLISERIN DARI GLISERIN DAN ASAM NITRAT DENGAN PROSES BIAZZI KAPASITAS 11.000 TON/TAHUN
Oleh :
Dian Novitasari
I 0508015
Deasy Ratnasari
I 0508031
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur kepada Allah SWT, hanya karena rahmat dan ridho-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul ”Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 11 .000 Ton/Tahun”.
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Dr. Sunu Herwi Pranolo selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
2. Dwi Ardiana S.,, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I dan Ir. Paryanto, M.S. selaku Dosen Pembimbing II, atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir
3. Inayati S.T., M.T., Ph.D. selaku Pembimbing Akademik.
4. Kedua Orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah.
5. Teman - teman mahasiswa Teknik Kimia FT UNS khususnya angkatan 2008
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian.
Surakarta, Juli 2012
Penulis
5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ......................................... 110
5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji .............. 111
5.6.1. Penggolongan Jabatan ................................................. 111
5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji ......................................... 112
5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan .............................................. 114
BAB VI ANALISA EKONOMI .................................................................... 116
6.1 Penafsiran Harga Alat .............................................................. 116
6.2 Dasar Perhitungan .................................................................... 118
6.3 Penentuan Total Capital Investment (TCI) ............................. 119
6.3.1 Modal Tetap ( Fixed Capital Investment ) ................. 120
6.3.2 Modal Kerja ( Working Capital Investment ) ............. 121
6.4 Biaya Produksi Total ( Total production Cost ) ....................... 121
6.4.1. Manufacturing Cost ..................................................... 121
6.4.1.1. Direct Manifacturing Cost (DMC) …………… .. 121
6.4.1.2. Indirect Manifacturing Cost (IMC) ……………… 122
6.4.1.3. Fixed Manifacturing Cost (FMC) ……………… 122
6.4.2. General Expense (GE) ................................................. 123
6.5 Keuntungan Produksi ............................................................. 123
6.6 Analisa Kelayakan .................................................................... 124
Daftar Pustaka ................................................................................................ 131 Lampiran
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Grafik Impor Nitrogliserin di Indonesia ......................................
Gambar 1.2 Pemilihan Lokasi Pabrik Nitrogliserin ........................................ 7 Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif ............................................................... 26 Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif ............................................................. 27 Gambar 2.3 Diagram Alir Proses .................................................................... 28 Gambar 2.4 Layout Pabrik .............................................................................. 42 Gambar 2.5 Layout Peralatan Proses .............................................................. 45 Gambar 4.1 Diagram Alir Pengolahan Cooling Brine .................................... 85 Gambar 4.2 Analisa pada Laboratorium ......................................................... 89 Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Nitrogliserin ..................................... 97 Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index ............................................... 117 Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan .......................................................... 126
INTISARI
Dian Novitasari dan Deasy Ratnasari, 2012, Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi, Kapasitas 11.000 Ton/Tahun, Program studi S1 Reguler, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta
Nitrogliserin merupakan bahan intermediate yang digunakan untuk proses pembuatan propelant dari jenis double base dan obat pereda rasa serangan jantung (angina pectoris). Proses pembuatan nitrogliserin dengan proses Biazzi menggunakan bahan baku gliserin dan asam nitrat dengan katalis asam sulfat. Prarancangan pabrik nitrogliserin kapasitas 11.000 ton/tahun dengan bahan baku gliserin 4.662 ton/tahun dan asam nitrat 9.323 ton/tahun Pabrik direncanakan berdiri di Cilegon, Jawa Barat pada tahun 2016 dan beroperasi pada tahun 2017.
Reaksi pembentukan nitrogliserin dari gliserin dan asam nitrat merupakan reaksi fase cair-cair dengan katalis cair. Reaksi berlangsung di reaktor alir tangki berpengaduk pada suhu 15°C dan tekanan 1 atm. Produk yang dihasilkan adalah nitrogliserin dengan kadar etilbenzena sebesar 99%. Tahapan proses meliputi persiapan bahan baku, pembentukan nitrogliserin di dalam reaktor, dan pemurnian produk. Pemurnian produk dilakukan dengan cara pencucian dan pemisahan produk dengan decanter.
Unit pendukung proses pabrik meliputi unit kebutuhan air sebesar 10,48 m 3 /jam , udara tekan sebesar 60 m 3 /jam, tenaga listrik sebesar 432,23 kW, bahan
bakar 44,87 L/jam dan refrigerasi. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku dan produk sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan. Selain itu terdapat unit pengolahan limbah yang menangani limbah baik padat, cair, maupun gas yang dihasilkan dari proses produksi.
Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift .
Dari hasil analisis ekonomi diperoleh, ROI (Return on Investment) sebelum dan sesudah pajak sebesar 48,93% dan 39,14%, POT (Pay Out Time) sebelum dan sesudah pajak selama 1,7 dan 2,03 tahun, BEP (Break Event Point) 42,54% dan SDP 26,10%. Sedangkan DCF (Discounted Cash Flow) sebesar 29,23%. Jadi dari segi ekonomi pabrik tersebut layak untuk didirikan.
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik
Glycerin trinitrate, atau dikenal dengan nama lain Nitrogliserin atau 1,2,3 trinitroxypropane merupakan zat kimia yang mempunyai rumus molekul
C 3 H 5 N 3 O 9 , dapat dihasilkan melalui proses nitrasi glycerin pada kondisi
tertentu dengan menggunakan asam campuran berupa asam nitrat dan asam sulfat.
Nitrogliserin merupakan salah satu bahan kimia yang bisa digunakan sebagai obat-obatan dan sebagai bahan peledak. Sebagai bahan obat misalnya, nitrogliserin digunakan sebagai obat untuk meredakan rasa sakit dan mengurangi frekuensi serangan angina pektoris. Sedangkan jika digunakan sebagai bahan peledak, nitrogliserin termasuk bahan peledak tingkat tinggi (high explosive) yang biasa dipakai sebagai bahan peledak di dalam dinamit dan propelan jenis double base dan triple base. Nitrogliserin sangat penting dalam usaha pertahanan negara, artinya bisa digunakan dalam keadaan darurat maupun sebagai bahan yang bisa dipakai untuk latihan perang. Selain sebagai bahan obat dan bahan peledak, nitrogliserin juga dapat dipakai dalam bidang- bidang lain semisal bidang pertambangan maupun usaha-usaha lain, baik sebagai bahan pembantu maupun bahan baku. Nitrogliserin dapat dihasilkan melalui proses nitrasi pada kondisi tertentu dengan menggunakan campuran
diproduksi di dalam negeri begitu pula gliserinnya. Sampai saat ini, di Indonesia belum ada pabrik yang memproduksi nitrogliserin, sedangkan kebutuhan akan nitrogliserin diperkirakan terus meningkat sesuai dengan banyaknya industri maupun pihak-pihak yang memerlukannya, maka untuk memenuhi kebutuhan nitrogliserin dalam negeri, negara Indonesia masih harus mengimpor. Dengan tersedianya bahan baku pembuatan nitrogliserin di dalam negeri, maka perlu untuk melakukan studi pembuatan nitrogliserin dan pendirian pabrik nitrogliserin dengan memanfaatkan sumber daya yang ada di dalam negeri yang bertujuan untuk membantu pemerintah dalam memecahkan masalah ketergantungan dari luar negeri dalam pemenuhan kebutuhan nitrogliserin.
I.2. Kapasitas Perancangan
Dalam penentuan kapasitas perancangan pabrik diperlukan beberapa pertimbangan, yaitu kebutuhan produk, ketersediaan bahan baku, dan kapasitas rancangan minimum. Pada perancangan pabrik nitrogliserin ini direncanakan berdiri pada tahun 2017, berkapasitas 11.000 ton/tahun, dengan pertimbangan sebagai berikut:
1. Pabrik nitrogliserin di dunia saat ini memiliki kapasitas produksi antara 6.500-15.000 ton/tahun. (www.wikipedia.org/industry/glycerin-trinitrate)
2. Kebutuhan nitrogliserin semakin besar sehingga perlu didirikan plan baru.
Tabel 1.1 Data Impor Nitrogliserin di Indonesia Tahun 2003-2010
Tahun
Jumlah (Ton)
( Biro Pusat Statistik, 2010 )
Gambar 1.1 Grafik Impor Nitrogliserin di Indonesia
Kapasitas = (103,3 x tahun) + 5608
Tahun ke-
Kapasitas = (103,3 x tahun) + 5608. Dari persamaan tersebut dapat dihitung besarnya impor gliserin pada tahun 2017 adalah 7175,5 ton/tahun, sehingga perancangan pabrik ini berkapasitas 11.000 ton/tahun. Kelebihan kapasitas produksi sekitar 35% direncanakan akan diekspor ke negara-negara yang membutuhkan nitrogliserin dalam jumlah besar setiap tahunnya, seperti Amerika, Jerman, dan Italia.
1.2.2 Ketersediaan bahan baku
Untuk memenuhi kebutuhan bahan baku gliserin diperoleh dari PT. Dover Chemical, Serang Jawa Barat yang berkapasitas 50.000 ton/tahun, asam nitrat diperoleh dari PT. Multi Nitrotama Kimia, Cikampek yang kapasitas 55.000 ton/tahun, asam sulfat diperoleh dari PT. Kanindo Success Chemical, Jakarta yang berkapasitas 48.000 ton/tahun.
1.2.3 Kapasitas Minimal
Kapasitas rancangan minimal pabrik nitrogliserin dapat diketahui dari data kapasitas pabrik nitrogliserin yang telah berdiri. Tabel 1.2 Daftar Pabrik Nitrogliserin di Dunia
Nama Perusahaan
Lokasi
Kapasitas Ton/tahun
Biazzi SA
Swiss
Biazzi SA
Italia
Akzo Nobel
Afrika Selatan
Akzo Nobel
Italia
Nama Perusahaan
Lokasi
Ton/tahun
Copperhead Chemical
Amerika
Akzo Nobel
61.500 (www.wikipedia.org/industry/glycerin-trinitrate) Kapasitas rancangan minimum pabrik nitrogliserin yang masih layak didirikan adalah 6.500 ton/tahun, sehingga pemilihan kapasitas 11.000 ton/tahun masih layak karena masih dalam kisaran kapasitas pabrik yang telah beroperasi di dunia.
I.3. Lokasi
Pemilihan lokasi pabrik berhubungan langsung dengan segi operasional dan nilai ekonomis pabrik yang akan didirikan. Berdasarkan beberapa pertimbangan maka lokasi pabrik nitrogliserin dari gliserin dan asam nitrat ini direncanakan akan didirikan di kawasan industri Cilegon, Jawa Barat. Pemilihan lokasi pabrik berdasarkan pertimbangan – pertimbangan sebagai berikut :
a. Ketersediaan bahan baku Bahan baku pembuatan nitrogliserin yaitu gliserin dan asam nitrat. Untuk bahan baku gliserin dapat diperoleh dari PT. Dover Chemical, Serang Jawa Barat, sedangkan asam nitrat diperoleh dari PT. Multi Nitrotama Kimia di Cikampek.
Daerah Cilegon merupakan daerah yang strategis untuk pendirian suatu pabik karena dekat dengan kawasan industri, pabrik, dan farmasi yang menggunakan nitrogliserin sebagai bahan baku. Selain itu dengan pelabuhan yang memudahkan ekspor nitrogliserin ke luar negeri.
c. Sarana transportasi Transportasi sangat penting bagi suatu industri. Daerah Cilegon dekat dengan pelabuhan untuk keperluan transportasi impor-ekspor serta jalan raya dan jalan tol yang memadai sehingga memudahkan pengangkutan bahan baku dan produk.
d. Keadaan geografis Daerah Cilegon berada dalam daerah yang beriklim tropis, sehingga cuaca dan iklim relatif stabil. Begitu pula keadaan tanah yang relatif stabil.
e. Regulasi dan perijinan Karena terletak dalam daerah industri, maka segala macam perijinan menjadi lebih mudah. Adanya dorongan dari pemerintah daerah dalam pengembangan industri juga diharapkan dapat memberikan keuntungan tersendiri.
f. Ketersediaan sarana pendukung
Fasilitas pendukung berupa air, energi, dan bahan bakar tersedia cukup memadai. Kebutuhan utilitas dapat dipenuhi oleh perusahaan penyedia jasa pemenuhan kebutuhan utilitas. Kebutuhan tenaga listrik dipenuhi oleh P.T.
dan P.T KTI (Krakatau Tirta Industri).
g. Ketersediaan tenaga kerja Tenaga kerja baik tenaga biasa sampai tenaga ahli dalam jumlah yang cukup.
Gambar 1.2 Pemilihan Lokasi Pabrik Nitrogliserin
1.4. Tinjauan Pustaka
Nitrogliserin pertama kali ditemukan pada tahun 1847 oleh Sobrero, akan tetapi baru tahun 1860-an nitrogliserin mulai digunakan sebagai bahan peledak ketika Immanuel dan Alfred Nobel berhasil mengembangkan metode mengenai penggunaan nitrogliserin sebagai bahan peledak dengan cukup aman. Tahun-tahun berikutnya Alfred Nobel berhasil mengembangkan bahan peledak nitrogliserin yang lebih maju, seperti dinamit pada tahun 1886.
nitrogliserin mudah larut dalam aceton, ethylene diclorid, ethil eter, glacial acetic acid, nitrobenzene, chloroform dan methanol. Tetapi hanya sedikit larut dalam ethyl alcohol, propel alcohol, isopropyl alcohol dan amyl alkohol.
Proses pembuatan nitrogliserin yaitu nitrasi antara gliserin dan asam nitrat di dalam asam campuran yang terdiri dari asam nitrat (HNO 3 ) dan asam sulfat (H 2 SO 4 ). Asam sulfat berguna untuk membuat ion nitric dan menyerap
air yang terbentuk selama reaksi berlangsung. Karena reaksinya berlangsung secara eksotermis, maka untuk mempertahankan suhu reaksi panas yang timbul harus secepatnya dihilangkan. Reaksi yang terjadi pada proses pembuatan nitrogliserin adalah sebagai berikut :
C 3 H 8 O 3 + 3HNO 3 H2SO4
C 3 H 5 N 3 O 9 + 3H 2 O ( Technical Manual : Military Explosive,1984)
1.4.1. Pemilihan Proses
a. Proses Batch Pada proses batch, gliserin dengan kadar tinggi dilarutkan dalam
larutan asam campuran yang terdiri dari 45%-50% asam nitrat dan 50%-55% asam sulfat. Perbandingan berat asam dan gliserol sebanyak 5,5-6,5.
Temperatur djaga 10-20 o
C. Pengadukan dilakukan antara 50-60 menit. Setelah
itu produk dipisahkan, kemudian dinetralisir dengan larutan 2%-3% soda abu lalu dicuci dengan air sampai air bebas alkali dan nitrogliserin netral. Konversi yang bisa diperoleh adalah 95%. (Technical Manual : Military Explosive, 1984).
1. Proses Biazzi Proses Biazzi merupakan proses pembuatan nirogliserin yang paling banyak digunakan. Hal ini dikarenakan proses ini memiliki tingkat keamanan yang cukup baik, karena emulsi terdiri dari 3 bagian air dan nitrogliserin.
Temperatur dijaga 10-20 o
C. Konversi yang dihasilkan 95%.
Umpan asam campuran dengan perbandingan tertentu dimasukkan bersama gliserin ke dalam tangki nitrator. Karena adanya pengadukan, maka reaktan akan turun ke bawah dan terbawa turun melalui ruang tengah yang terbentuk oleh koil. Campuran kemudian naik kembali karena pusaran dan sebagian terbawa oleh aliran pipa menuju separator. Aliran campuran yang telah melalui koil, berlawanan arah dengan aliran garam pendingin yang disirkulasikan melalui koil. Karena pengaturan tersebut menjadikan reaksi berlangsung dengan cepat dan penyerapan panas juga berlangsung dengan cepat.
Setelah meninggalkan separator pertama, asam akan dialirkan menuju separator berikutnya, dimana produk nitrasi akan di-recover. Pada pemisahan, produk nitrasi akan secara kontinyu dialirkan dari separator pertama menuju tangki pencuci yang dilengkapi dengan impeller dan baffle. Air secara kontinyu ditambahkan ke dalamnya dan campuran mengalir ke separator selanjutnya. Produk nitrasi akan keluar dari bagian bawah separator dan dilakukan pencucian kedua dengan menggunakan larutan soda ash. Jika produk nitrasi yang diinginkan dalam kemurnian tinggi, maka emulsi pada pencucian Setelah meninggalkan separator pertama, asam akan dialirkan menuju separator berikutnya, dimana produk nitrasi akan di-recover. Pada pemisahan, produk nitrasi akan secara kontinyu dialirkan dari separator pertama menuju tangki pencuci yang dilengkapi dengan impeller dan baffle. Air secara kontinyu ditambahkan ke dalamnya dan campuran mengalir ke separator selanjutnya. Produk nitrasi akan keluar dari bagian bawah separator dan dilakukan pencucian kedua dengan menggunakan larutan soda ash. Jika produk nitrasi yang diinginkan dalam kemurnian tinggi, maka emulsi pada pencucian
2. Proses Nobel Proses ini terdiri dari injektor nitrator dan separator sentrifugal untuk memisahkan nitrogliserin dari asam keluar. Asam campuran yang digunakan sekitar 1,7 bagian asam keluar dan 1 bagian konvensional, 50% asam nitrat dan 50% asam sulfat. Campuran ini terdiri dari 27% asam nitrat dan 10% air.
Gliserin mengalir ke dalam tangki injector dikontrol oleh asam melalui injector proses ini. Proses ini kurang disukai karena berlangsung pada suhu
tinggi,sekitar 45-50 o
C. Dalam injektor panas reaksi menjaga temperatur fluida 45-50 o
C. Control otomatis atau shutdown operasi akan dilakukan jika
temperatur naik beberapa derajat di atas ambang normal. Emulsi nitrogliserin- air masuk ke sistem pendinginan segera setelah meninggalkan injektor.
Temperatur 45-50 o
C dijaga hanya untuk sekitar setengah detik. Selanjutnya
selama 80-90 menit, campuran didinginkan hingga 15 o
C. Untuk selanjutnya
selama 30 menit nitrogliserin dipisahkan dari asam keluar. Separator sentrifugal kontinyu bertugas memisahkan nitrogliserin dari asam keluar. Alat ini beroperasi pada 3200 rpm. Untuk unit dengan kapasitas 25000 liter per jam, jumlah nitrogliserin pada separator selama operasi hanya 3,5 kg. (Technical Manual : Military Explosive, 1984).
Dari beberapa macam proses pembuatan nitrogliserin, masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan. Beberapa kelebihan proses kontinyu dibandingkan dengan proses batch :
Produksi lebih cepat Skala produksi lebih besar Kontrol proses lebih baik Biaya karyawan (labor) lebih rendah Lebih aman
Sedangkan pada proses kontinyu sendiri ada 2 macam proses, yaitu Proses Biazzi dan Proses Nobel, dimana masing-masing proses juga memiliki kekurangan dan kelebihan. Pada Proses Biazzi lebih banyak dipakai karena suhu yang digunakan selama proses baik di reaktor maupun pada unit
pemurniannya rendah, antara 10-20 o
C, sehingga lebih aman. Konversi yang
dihasilkan lebih besar, yaitu 95%. Pada Proses Nobel kurang disukai karena suhu yang digunakan pada reaktor cukup tinggi yaitu sekitar 45-50 o C,
sedangkan pada proses pemurnian produk digunakan suhu 15 o
C. konversi yang
diperoleh juga kecil, bias dilihat dari uraian di atas bahwa untuk unit dengan kapasitas 25000 liter per jam, jumlah nitrogliserin pada separator selama operasi hanya 3,5 kg
I.4.2. Kegunaan Produk
Nitrogliserin merupakan salah satu bahan kimia yang bisa digunakan sebagai obat-obatan maupun sebagai bahan peledak. Sebagai bahan obat Nitrogliserin merupakan salah satu bahan kimia yang bisa digunakan sebagai obat-obatan maupun sebagai bahan peledak. Sebagai bahan obat
1.4.3 Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk
1.4.3.1 Bahan Baku
1. Gliserin Sifat fisis : Rumus Molekul
:C 3 H 8 O 3
Berat molekul
: 92,09 kg/kmol
Fase penyimpanan
: Cair
Titih didih (1 atm)
: 290 o C
Titik lebur (1 atm)
: 20 o C
Densitas (1 atm)
: 1,2613 g/cm 3
Panas pembentukan (25 o C) : -582,8 Kj/mol
Energi bebas pembentukan (25 o
C) : -448,49 Kj/mol
(Kirk & Othmer, 1999) Panas pembentukan
: 50,17 kJ/mol
Panas penguapan
: 33,59 kJ/mol
Panas pembakaran
: -3734 kJ/mol
(Kirk & Othmer, 1989)
(Perry, 1984) Sifat Kimia Jika direaksikan dengan sodium acetate akan menghasilkan Triacetin
dan Acetic Anhydrid. Jika direaksikan dengan K 2 Cr 2 O dengan bantuan H 2 SO 4 akan
teroksidasi sempurna menghasilkan CO 2 dan H 2 O
Jika direaksikan dengan HNO 3 dengan bantuan H 2 SO 4 akan menghasilkan Nitrogliserin dan air
CH 3 (OH) 3 + 3HNO 3 H2SO4
3 C H 5 (ONO 2 ) 3 +3H 2 O
(Fessenden, 1997)
2. Asam Nitrat Sifat fisis : Rumus Molekul
: HNO 3
Berat molekul
: 63,02 kg/kmol
: Tidak berwarna
Titih didih (1 atm)
: 78 o C
Titik lebur (1 atm)
: -42 o C
Densitas (20 o
C, 1 atm)
: 1,504 g/cm 3
Viskositas (25 o C)
: 0,761 cp Panas pembentukan (25 o C) : -131,38 Kj/mol
Panas pencampuran (25 o C)
: 10,48 Kj/mol
(Kirk & Othmer, 1999) Kelarutan dalam air
(Perry, 1997) Sifat Kimia Asam nitrat merupakan senyawa yang sangat berperan dalam proses nitrasi, yaitu sebagai nitrating agent. Komponen yang dinitrasi antara lain
Benzene
Baik dengan bantuan asam sulfat ataupun tidak. Reaksinya :
C 6 H 6 + HNO 3 H2SO4
6 C H 6 NO 2 +H 2 O
C 6 H 6 + HNO 3 6 C H 6 NO 2 +H 2 O
Acetylene HC=CH + 6 HNO 3 2 (NO ) 4 C + CO 2 +4H 2 O + 2NO Gliserol
C 3 H 8 O 3 + 3HNO 3 H2SO4
C 3 H 5 N 3 O 9 +3H 2 O
(Fessenden, 1997)
1.4.3.2 Bahan Pembantu
1. Asam Sulfat Sifat fisis : Rumus Molekul
:H 2 SO 4
Berat molekul
: 98 kg/kmol
Fase penyimpanan
: Cair campuran
Warna
: Kecoklatan
Titih didih (1 atm)
: 338 o C
Titik lebur (1 atm)
: 10,49 o C
Densitas (0 o
C, 1 atm)
: 1,0074 g/cm 3
(Fessenden, 1997) Kelarutan dalam air
(Perry, 1999) Sifat kimia :
Dengan basa membentuk garam dan air Dengan garam membentuk garam dan asam lain Merupakan elektrolit kuat, asam kuat, mempunyai senyawa kovalen
Sempurna mengion menjadi H + dan HSO 4 -
(Fessenden, 1997)
2. Natrium Karbonat Sifat fisis : Rumus Molekul
: Na 2 CO 3
Berat molekul
: 106 kg/kmol
Penampakan
: Serbuk putih
Titik lebur (1 atm)
: 851 o C
Spesific gravity (30 o C)
: 2,533 g/cm 3
Kelarutan (40 o C) : 49,7gram/100 gram Penampakan
: serbuk putih
(Fessenden, 1997)
(Perry, 1999) Sifat kimia :
SiO 2 + Na 2 CO 3 NaO + SiO 2 +CO 2 Na 2 CO 3 + Ca(OH)2 2 NaOH + CaCO 3 Na 2 CO 3 + CaCl2 CaCO 3 + 2NaCl
(Fessenden, 1997)
3. Aseton Sifat fisis : Rumus Molekul
: (CH 3 ) 2 CO
Berat molekul
: 58 kg/kmol
Titih didih (1 atm)
: 56,29 o C
Titik beku (1 atm)
: -94,6 o C
Viskositas
: 0,32 db
(Kirk & Othmer, 1999) Kelarutan dalam air
(Perry, 1999) Sifat kimia :
1. Dengan proses dehidrogenasi membentuk isopropyl alkohol. Reaksi :
CH 3 COCH 3 +H 2 3 CH CHOCH 3
2. Dengan proses pirolisa akan membentuk etena.
CH 3 COCH 3 HCH=C=O + CH 4
3. Aseton dapat dikondensasi dengan asetilen membentuk 2 metil 3 butynediol, suatu intermediate untuk isoprene
CH 3 COCH 3 3 CH C(CH 3 ) 2 CCH 3
(Kirk & Othmer, 1999)
1.4.3.3 Produk
Nitrogliserin Sifat fisis : Rumus Molekul
:C 3 H 5 N 3 O 9
Berat molekul
: 227,09 kg/kmol
Fase penyimpanan
: Cairan
Warna
: Tak berwarna
Titih didih (1 atm)
: 160 o C
Titik lebur (1 atm)
: 13,3 o C
Spesific gravity (15 o
C, 1 atm)
: 1,601 g/cm 3
Panas pembentukan
: -270,9 Kj/mol
Energi bebas pembentukan
: -97,9 Kj/mol
(Kirk & Othmer, 1999) Kelarutan dalam air
: 1,38 mg/L (20 o C) (Perry, 1999)
Pada suhu 20 o
C nitrogliserin akan terdekomposisi dengan reaksi dekomposisi sebagai berikut. 2C 3 H 5 N 3 O 9 3CO +2CO 2 + 6NO + 4H 2 O+H 2 CO
Nitrogliserin sedikit larut dalam air, tidak larut dalam CO 2 , akan tetapi mudah larut dalam kebanyakan pelarut organik. Dalam larutan alkali terutama alkali etanolat, nitrogliserin dapat terhidrolisis menjadi gliserol dan garam nitrat.
C 3 H 5 N 3 O 9 + 3KOH C 3 H 8 O 3 + 3KNO 3
(Kirk & Othmer, 1999)
1.4.4 Tinjauan Proses secara Umum
Reaksi nitrasi adalh proses terjadinya reaksi kimia yang menjamin masuknya satu atau lebih gugus –NO 2 ke dalam suatu molekul, yang
reaktannya merupakan senyawa-senyawa organik. Reaksi nitrasi merupakan reaksi yang penting dalam industri kimia organik sintetis karena menghasilkan pelarut, zat warna, zat yang mudah meledak, farmasi dan bahan intermediate yang berguna untuk pembuatan senyawa lain seperti amin.
Reaksi nitrasi berlangsung dengan penggantian satu atau lebih gugus nitro ( –NO 2 ) menjadi molekul yang reaktif. Gugus nitro akan menyerang
karbon membentuk nitroaromatik atau nitroparafin. Jika menyerang nitrogen membentuk nitramin dan jika menyerang oksigen akan membentuk nitrat ester.
Pada proses nitrasi, masuknya gugus –NO 2 ke dalam senyawa dapat terjadi Pada proses nitrasi, masuknya gugus –NO 2 ke dalam senyawa dapat terjadi
Reaksi nitrasi senyawa-senyawa aromatik dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut:
ArH + HNO 3 ArNO 2 +H 2 O
Nitrating agent merupakan reaktan elektrofilik, reaksi akan terjadi pada atom karbon dari cincin aromatik yang mempunyai densitas elektron terbesar. Reaksi nitrasi lebih sering dilakukan dengan menggunakan asam campuran, yaitu asam nitrat dan asam sulfat. Asam sulfat merupakan katalis dalam reaksi ini. Dengan adanya asam sulfat tersebut berfungsi sebagai dehydrating agent (penyerap air yang terbentuk dalam reaksi), mencegah reaksi balik dari produk, dan sebagai media asam dimana terjadi disosiasi asam nitrat menjadi spesies
yang reaktif, yaitu NO 2 + (Groggins, 1954).
Nitrogliserin diproduksi dari bahan baku gliserol dan asam nitrat dengan bantuan asam sulfat. Nitrasi gliserol menjadi nitrogliserin dengan asam campuran (asam nitrat dan asam sulfat) terjadi pada fase cair, sehingga reaktor yang digunakan adalah isothermal-non adiabatic continous stirred tank reactor. Suhu reaksi adalah 15 o C dan tekanan operasi adalah 1 atm.
Asam nitrat dicampur terlebih dahulu dengan asam sulfat sebelum direaksikan dengan gliserin untuk mempercepat disosiasi (pemecahan) asam nitrat menjadi ion nitrit (NO 2 + ).
CH 3 (OH) 3 + 3HNO 3 H2SO4
3 C H 5 (ONO 2 ) 3 +3H 2 O Konversi reaksi = 95%
DESKRIPSI PROSES
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk
2.1.1 Bahan Baku
1. Gliserol (C 3 H 8 O 3 )
:H 2 O (0,5% berat) Sumber: PT Doverchemical (www.doverchem.com)
2. Asam Nitrat (HNO 3 )
: Tidak berwarna
:H 2 O (3% berat)
Sumber: PT Multitama Nitro Kimia (www.mnk.co.id)
2.1.2 Katalis
3. Asam Sulfat (H 2 SO 4 )
:H 2 O (2% berat)
Sumber: PT Kanindo Succes Chemical (www.kanindochem.com)
Nitrogliserin (C 3 H 5 N 3 O 9 )
Warna
: Tak berwarna
: HNO 3 (1% berat) (www.chemindustries.org/nitroglycerin)
2.2 Konsep Proses
2.2.1 Dasar Reaksi
Dasar pembentukan nitrogliserin merupakan reaksi nitrasi antara asam nitrat dan gliserin. Proses reaksi dapat digambarkan sebagai berikut :
C 3 H 8 O 3 + 3HNO 3 3 C H 5 (ONO 2 ) 3 + 3H 2 O Nitrogliserin dibuat dari gliserin yang secara kimia sangat murni, asam nitrat dan asam sulfat. (Kirk Othmer, 1997)
2.2.2 Kondisi Operasi
Reaksi nitrasi antara gliserin dan asam nitrat merupakan fase cair-cair bersifat eksotermis. Pada proses pembuatan nitrogliserin, safety (keamanan) merupakan hal yang paling utama. Hal ini mengingat sifat dasar nitrogliserin yang mulai terdekomposisi pada suhu 18 o
C s.d 20 o
C dan mudah meledak sehingga prarancangan pabrik ini menggunakan proses Biazzi pada suhu operasi 15 o C dan tekanan 1 atm dengan konversi 95%.
Reaksi pembuatan nitrogen merupakan reaksi antara asam nitrat dan
gliserin dengan menggunakan katalis asam sulfat (H 2 SO 4 ).
C 3 H 8 O 3 + 3HNO 3 H2SO4 C 3 H 5 (ONO 2 ) 3 +3H 2 O
Mekanisme reaksinya analog seperti pada nitrasi nitrobenzene, sebagai berikut:
3HNO 3 +6H 2 SO 4 2 3 NO + +3H 3 O + + 6 HSO 4 -
H 2 -C-OH
H 2 -C-OHNO 2
H -C-OH + 3 NO 2 +
lambat H -C-OHNO 2
H 2 -C-OH
H 2 -C-OHNO 2
H 2 -C-OHNO 2 H 2 -C-ONO 2
H -C-OHNO 2 + 3 HSO 4 - cepat H 2 -C-ONO 2 +3H 2 SO 4
H 2 -C-OHNO 2 H 2 -C-ONO 2 3H 3 O + + 3 HSO 4 - 3H 2 SO 4 +3H 2 O
H 2 -C-OH
H 2 -C-ONO 2
H -C-OH + 3 HNO 3 H2SO4
H -C-ONO 2 + 3H 2 O
H 2 -C-OH
H 2 -C-ONO 2
(Groggins, 1954)
Untuk menentukan sifat reaksi apakah berjalan eksotermis atau endotermis maka diperlukan perhitungan panas pembentukan standar (ΔH o f ) pada 1 atm dan 298 o K. Tabel 2.1 Data- data ΔH o f tiap komponen ( T operasi : 25 o C)
Komponen
Harga ΔH o f (Kj/mol)
C 3 H 5 O 3 -582,800 HNO 3 -131,380
C 3 H 5 (ONO 2 ) 3 -270,900
(Yaws, 1999) Reaksi pembuatan nitrogliserin
C 3 H 8 O 3 + 3HNO 3 H2SO4 C 3 H 5 (ONO 2 ) 3 + 3H 2 O ΔH o r 298K = ΔH o r produk - ΔH o r reaktan
= ((-270,900) + 3 x (-241,814)) – ((-582,800) + (3 x (-131,380))
= -19,402 kJ/mol
Karena harga ΔH o r 298K negatif, maka reaksi bersifat eksotermis
Tabel 2.2 Data-data energy Gibbs tiap komponen (T=25 o C)
Komponen
Harga ΔG o 298K (kJ/mol)
C 3 H 5 O 3 - 448,490
HNO 3 - 74,700
C 3 H 5 (ONO 2 ) 3 -97,900
- 288,590 (Yaws, 1999)
ΔG 298 K = ΔG produk - ΔG reaktan = ((-97,900) + ( 3 x (-288,590)) – ((-448,490) +( 3 x (-74,700))
= -291,080 kJ/mol
= 1,0556 x 10 51 Besarnya konstanta kesetimbangan reaksi pada suhu operasi 15 o C
) x 1,0556 x 10 51
= 8,0428 x 10 50
Karena harga K = k 1 /k 2 besar, berarti harga k 2 jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan harga k 1 sehingga k 2 diabaikan terhadap k 1 dan reaksi dianggap berjalan satu arah (irreversible).
2.2.5 Tinjauan Kinetika
Konversi pembuatan nitrogliserin dari gliserin dan asam nitrat adalah 95% terhadap gliserin, dengan waktu reaksi 60 menit. (Technical Manual : Military Explosive , 1984)
Waktu tinggal (Residence time) merupakan waktu yang diperlukan oleh tiap partikel zat alir dalam reaktor untuk mengalir dari tempat pemasukan umpan sampai ujung pengeluaran hasil.
τ= vo
d engan, τ
: waktu tinggal, jam
V : volume, m 3
vo
: kecepatan volumetris, m 3 /jam
2.3 Diagram Alir Proses
2.3.1. Diagram Alir Kualitatif
2.3.2. Diagram Alir Kuantitatif
2.3.3. Diagram Alir Proses
Langkah proses pembuatan nitrogliserin dapat dikelompokkan dalam tiga tahapan proses :
1. Tahap penyiapan bahan baku
2. Tahap pembentukan nitrogliserin
3. Tahap pemisahan dan pemurnian produk
2.3.4.1 `Tahap Persiapan Bahan Baku
Tahap ini bertujuan untuk menyiapkan gliserin dan asam campuran yang berupa campuran asam nitrat dan asam sulfat sebelum direaksikan dalam reaktor. Bahan baku gliserin diperoleh di pasaran dengan kemurnian 99,5%
Tahap penyiapan bahan baku meliputi :
1. Asam sulfat dan asam nitrat dari tangki penyimpanan (T-01 dan T-02) dialirkan menuju mixer 1 (M-01) untuk dilakukan pencampuran. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan larutan asam campuran dan untuk memecah asam nitrat menjadi ion nitrit. Adapun perbandingan berat yang dipakai untuk mendapatkan larutan asam campuran adalah berat asam sulfat : berat asam nitrat = 20:80 (Kirk R.E. & Othmer D.F., 1965).
2. Mengalirkan gliserin dari tangki penyimpan (T-03) dan larutan asam campuran dari mixer 1 (M-01) ke dalam reaktor dengan terlebih dahulu didinginkan dengan pendingin (E-01 dan E-02) sampai suhu operasi reaktor pada 15 o
C. Media pendingin yang dipergunakan pada HE adalah cooling brine yang berupa 30% CaCL 2 dengan pertimbangan bahwa
Range suhu untuk pendinginan cooling brine CaCL 2 : -40 sampai dengan
20 o C (Kern, 1950).
2.3.4.2 Tahap Pembentukan Nitrogliserin
Adapun reaksi yang terjadi di reaktor adalah :
CH 3 (OH) 3 + 3HNO 3 H2SO4 C 3 H 5 (ONO 2 ) 3 + 3H2O Konversi di reaktor adalah 95% dan reaksi berlangsung pada suhu
15 o
C dan tekanan 1 atm. Reaktor menggunakan pendingin koil dengan
media pendingin cooling brine 30% CaCl 2.
2.3.4.3 Tahap Pemisahan dan Pemurnian Produk
Nitrogliserin hasil reaksi, gliserin, sisa asam nitrat dan sisa asam sulfat keluar dari reaktor menuju decanter FL-01 untuk dipisahkan dari sisa asam campuran berdasarkan kelarutan dan perbedaan densitas. Nitrogliserin berada pada lapisan bawah dipompa menuju tangki pencuci M-04 untuk dicuci dengan air yang sebelumnya telah didinginkan dengan E-03 (media pendingin adalah cooling brine). Hasil sisa dari decanter FL-01 yang berupa sebagian besar asam bekas, sedikit gliserin dan nitrogliserin dipompa menuju tangki netralisasi M-03 untuk dinetralkan dengan larutan natrium karbonat yang dicampur air pada M-02. Hasil keluaran tangki netralisasi M-
03 dengan CO 2 terlarut dalam air akan dipompa menuju unit pengolahan limbah. Nitrogliserin dari tangki pencuci M-04 dipompa menuju decanter FL-02 untuk dipisahkan. Hasil bawah decanter FL-02 dialirkan ke tangki 03 dengan CO 2 terlarut dalam air akan dipompa menuju unit pengolahan limbah. Nitrogliserin dari tangki pencuci M-04 dipompa menuju decanter FL-02 untuk dipisahkan. Hasil bawah decanter FL-02 dialirkan ke tangki
suhu 15 0 C.
2.3 Neraca Massa dan Neraca Panas
Kemurnian produk
: nitrogliserin 99 %
Impuritas : 0,1 % campuran asam dan air Kapasitas perancangan
: 11.000 ton/tahun
Waktu operasi selama 1 tahun : 330 hari Waktu operasi selama 1 hari
: 24 jam
2.4.1 Neraca Massa
Diagram alir neraca massa sistem tabel Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Satuan
: kg
Tabel 2.2 Neraca Massa Mixer-01 (M-01)
Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
H 2 SO 4 294,2816
HNO 3 1177,1262
Tabel 2.3 Neraca Massa Reaktor (R)
Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
C 3 H 5 N 3 O 9 1378,8029
C 3 H 8 O 3 588,5631
H 2 SO 4 294,2816
Tabel 2.4 Neraca Massa Dekanter-01 (FL-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
C 3 H 5 N 3 O 9 1378,8029
C 3 H 8 O 3 29,4282
H 2 SO 4 294,2816
Jumlah
Tabel 2.5 Neraca Massa Tangki Pencuci (M-04)
Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
C 3 H 5 N 3 O 9 1376,9001
C 3 H 8 O 3 2,0600
H 2 SO 4 20,5997
Tabel 2.6 Neraca Massa Dekanter-02 (FL-02)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
C 3 H 5 N 3 O 9 1376,9001
C 3 H 8 O 3 2,0600
H 2 SO 4 20,5997
Jumlah
Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Na 2 CO 3 318,6410
Tabel 2.8 Neraca Massa Tangki Netralisasi (M-03)
Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
C 3 H 5 N 3 O 9 1,9027
C 3 H 8 O 3 27,3682
HNO 3 27,1810
H 2 SO 4 273,6818
Na 2 CO 3 318,6410
Na 2 SO 4 396,3755 NaNO 3 36,6654 CO 2 132,2961
Jumlah
Komponen
Arus Masuk (kg/jam)
C 3 H 8 O 3 588,56
HNO 3 1177,1
H 2 SO 4 294,2816
Na 2 CO 3 318,6410 Na 2 SO 4 NaNO 3
Arus Keluar (kg/jam)
C 3 H 5 N 3 O 9 1,9001
C 3 H 8 O 3 1,9158
H 2 SO 4 19,1577
Na 2 CO 3 Na 2 SO 4 396,3755 NaNO 3 36,6654 CO 2 132,2961
Jumlah
Diagram alir neraca panas sistem tabel Basis perhitungan : 1 jam operasi Satuan
: kJ
Tabel 2.10 Neraca Panas Mixer-01 (M-01)
Komponen
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam)
Arus 1
Arus 2
Q pelarutan Arus 4
Q loss
H 2 SO 4 45.541,45
Tabel 2.11 Neraca Panas Reaktor (R)
Komponen
Masuk (kJ/jam)
Q reaksi Arus 5
C 3 H 5 N 3 O 9 1.644.800,2885 18.870,4947
C 3 H 8 O 3 13.937,0069
H 2 SO 4 4.174,7403
Jumlah
Komponen
Masuk
Keluar (kJ/jam)
C 3 H 5 N 3 O 9 18.870,49
C 3 H 8 O 3 696,85
H 2 SO 4 4.174,74
Tabel 2.13 Neraca Panas Tangki Pencuci (M-04)
Komponen
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam)
C 3 H 5 N 3 O 9 18.844,4534
C 3 H 8 O 3 48,7795
H 2 SO 4 292,2318
Tabel 2.14 Neraca Panas Dekanter-02 (FL-02)
Komponen
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam)
C 3 H 5 N 3 O 9 18.844,45
C 3 H 8 O 3 48,78
H 2 SO 4 292,23
Jumlah
Tabel 2.15 Neraca Panas Mixer-02 (M-02)
Komponen
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam)
Arus 12
Arus 13
Q reaksi Arus 14
Na 2 CO 3 861,05
Tabel 2.16 Neraca Panas Tangki Netralisasi (M-03)
Komponen
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam)
Arus 7
Arus 14
Q netralisasi Arus 15
Q loss
C 3 H 5 N 3 O 9 26,0413
C 3 H 8 O 3 648,0708
HNO 3 476,5936
H 2 SO 4 3.882,5085
Na 2 CO 3 864,9429
Na 2 SO 4 90.288,38 NaNO 3 984,0005 CO 2 818,3234
Jumlah
Input
Output Komponen
kJ/jam
Komponen
kJ/jam
1.001,50 Cooler 01 (E – 01)
94319,12 Arus 13
130.617,50 Cooler 02 (E – 02)
Q pelarutan 46.925,53 Cooler 03 (E – 03 )
Q reaksi 49.787,24 Q koil reaktor
50.851,74 Q netralisasi
Q loss
2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses
2.5.1 Lay Out Pabrik
Tata letak adalah tempat kedudukan keseluruhan bagian dari perusahaan yang meliputi tempat kerja alat, tempat kerja orang, tempat penimbunan bahan dan hasil, tempat utilitas, perluasan, dan lain-lain.
Tata letak pabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari seperangkat fasilitas-fasilitas dalam pabrik. Tata letak yang tepat sangat penting untuk mendapatkan efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja para pekerja serta keselamatan proses.
diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik adalah :
1. Pabrik parasetaldehida ini . merupakan pabrik baru (bukan pengembangan), sehingga penentuan lay out tidak dibatasi oleh bangunan yang ada.
2. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di
masa depan.
3. Sistem kontruksi yang direncanakan adalah outdoor untuk menekan biaya bangunan dan gedung, dan juga karena iklim Indonesia memungkinkan konstruksi secara outdoor.
4. Letak masing-masing alat produksi sedemikian rupa sehingga memberikan kelancaran dan keamanan bagi tenaga kerja. Selain itu, penempatan alat-alat produksi diatur secara berurutan sesuai dengan urutan proses kerja masing-masing berdasarkan pertimbangan teknik, sehingga diapat diperoleh efisiensi teknis dan ekonomis.
5. Alat-alat yang berisiko tinggi harus diberi jarak yang cukup sehingga aman dan mudah mengadakan penyelamatan jika terjadi kecelakaan, kebakaran dan sebagainya.
6. Jalan-jalan dalam pabrik harus cukup lebar dan memperhatikan faktor keselamatan manusia, sehingga lalu lintas dalam pabrik dapat berjalan dengan baik. Perlu dipertimbangkan juga adanya jalan pintas jika terjadi keadaan darurat.
(Vilbrant, 1959) Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu :
a. Daerah perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang dijual
b. Daerah proses Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses berlangsung.
c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk. Merupakan daerah untuk tangki bahan baku dan produk.
d. Daerah gudang, bengkel dan garasi. Merupakan daerah untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses.
e. Daerah utilitas Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung proses berlangsung dipusatkan.
(Vilbrant, 1959)
Gambar 2 - 4 Layout Pabrik
Skala 1:1300
1. Pos keamanan
7. Gudang
13. Unit proses
2. Garasi
8. Control room
14. Masjid
3. Parkir karyawan
9. Laboratorium
15. Pembangkit listrik
4. Kantin
10. Klinik
16. Area perluasan
5. Kantor
11. Pemadam 17.Pengolahan limbah
6. Bengkel
12. Unit Utilitas
2.5.2 Lay Out Peralatan Proses
Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out peralatan proses pada pabrik parasetaldehida, antara lain :
1. Aliran bahan baku dan produk
Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan ekonomi yang besar serta menunjang kelancaran dan keamanan produksi.
2. Aliran udara
Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan
Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat- tempat proses yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan tambahan.
4. Lalu lintas manusia
Dalam perancangan lay out pabrik perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dangan cepat dan mudah. Hal ini bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki.
5. Pertimbangan ekonomi
Dalam menempatkan alat-alat proses diusahakan dapat menekan biaya operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik.
6. Jarak antar alat proses
Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan operasi tinggi sebaiknya dipisahkan dengan alat proses lainnya, sehingga apabila terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut maka kerusakan dapat diminimalkan. (Vilbrant, 1959)
Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan Proses
Keterangan : FL
: dekanter M
: mixer R
: reaktor TT
: tangki
Skala 1:200
HNO 3 H 2 O
M - 02
Tangki H 2 SO 4 Asam Sulfat
Na 2 CO H 3 2 O M-03 M- 01
Asam Nitrat
H 2 SO 4 H 2 O
HNO 3
C 3 H 8 O M-04 3
H 2 SO 4 HNO 3 H 2 O
Tangki Gliserol
C 3 H 5 N 3 O 9 FL-01
C 3 H 8 O 3 C 3 H 8 O 3 C 3 H 5 3 9 FL-02
H 2 SO 4 C 3 H N 8 O O 3 C 3 H 5 N 3 O 9 Tangki
HNO 3 H 2 SO 4 C 3 H 8 O 3
HNO 3 H 2 SO 4 Nitrogliserin
HNO 3
Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif
H 2 O = 6047.6766 kg/jam Na 2 CO 3 = 318.6410 kg/jam H 2 O = 6.5029 kg/jam H SO = 294.2816 kg/jam 2 4 C 3 H 5 N 3 O 9 = 1.9027 kg/jam H O = 6.0057 kg/jam 2 C 3 H 8 O 3 = 27.3682 kg/jam H
2 SO 4 = 273.6818 kg/jam
HNO 3 = 27.1810 kg/jam
M - 02
H 2 O = 330.9623 kg/jam
Tangki
C 3 H 5 N 3 O 9 = 1.9027 kg/jam C 3 H 8 O 3 = 27.3682 kg/jam H O = 6439.3108 kg/jam
Asam Sulfat
M - 03
Na 2 CO 3 = 318.6410 kg/jam
M - 01
H 2 O = 6054.1795 kg/jam
Na2SO4 = 396.3755 kg/jam
H 2 SO 4 = 294.2816 kg/jam
NaNO 3 = 36.6654 kg/jam
HNO 3 = 1177.1262 kg/jam
CO2 = 132.2961 kg/jam
H 2 O = 24.6844 kg/jam
UPL
C 3 H 5 N 3 O 9 = 1376.9001 kg/jam
C 3 H 8 O 3 = 2.0600 kg/jam
Tangki
H 2 SO 4 = 20.5997 kg/jam
Asam Nitrat
HNO 3 = 2.0459 kg/jam H 2 O = 24.9111 kg/jam
H 2 O = 741.1667 kg/jam
C 3 H 5 N 3 O 9 = 1.9001 kg/jam C 3 H 8 O 3 = 1.9158 kg/jam
HNO = 1177.1262 kg/jam
H 2 SO = 19.1577 kg/jam
2 O = 18.6786 kg/jam
M - 04 3
HNO = 1.9027 kg/jam
H 2 O = 712.4524 kg/jam
C 3 H 5 N 3 O 9 = 1375.0000 kg/jam
Tangki Gliserol
C 3 H 8 O 3 = 0.1442 kg/jam
FL-01
FL-02
H 2 SO 4 = 1.4420 kg/jam HNO 3 = 1.1432 kg/jam
Tangki
C 3 H 5 N 3 O 9 = 1378.8029 kg/jam
H 2 O = 253.6255 kg/jam
Nitrogliserin
C 3 H 8 O 3 = 588.5631 kg/jam
3 5 N 3 O 9 = 1376.9001 kg/jam
3 8 H 3 2 O = 2.9576 kg/jam
C H O = 29.4282 kg/jam
C 3 H 8 O 3 = 2.0600 kg/jam
H 2 SO 4 = 294.2816 kg/jam
H 2 SO 4 = 20.5997 kg/jam
HNO 3 = 29.2268 kg/jam
HNO = 2.0459 kg/jam
H 2 O = 355.8734 kg/jam
3 H 2 O = 766.0779 kg/jam
Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif
27
HNO 3 H 2 O
M - 02
H 2 SO 4 Tangki
Asam Sulfat
Asam Nitrat
H 2 SO 4 C 3 H 5 N 3 O 9 HNO 3 C 3 H 8 O 3 C 3 H 5 N 3 O 9
H 2 SO 4 C 3 H 8 O 3
HNO 3 M-04
H 2 SO 4
HNO 3
Tangki Gliserol
FL-01
C 3 H 8 O 3 C 3 H 5 N 3 O 9 FL-02
Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif
26