PRARANCANGAN PABRIK NATRIUM NITRAT DARI NATRIUM KLORIDA DAN ASAM NITRAT KAPASITAS 30.000 TON TAHUN

commit to user TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK NATRIUM NITRAT DARI NATRIUM KLORIDA DAN ASAM NITRAT

KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN

Oleh:

Irma Yuningsih I 0506027

Minyana Dewi Utami I 0506032

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

commit to user

Segala puji syukur kepada Allah SWT, hanya karena rahmat dan ridho-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Natrium Nitrat dari Natrium Klorida dan Asam Nitrat Kapasitas 30.000 Ton / Tahun” ini.

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu, sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah.

2. Ir. Endang Mastuti selaku Dosen Pembimbing I dan Enny Kriswiyanti A., S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir.

3. Ir Nunik Sri Wahjuni, M.Si dan Ir. Samun Triyoko selaku Dosen Penguji Pendadaran.

4. Ir. Arif Jumari, M.Sc. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS. 5. Ir. Endah Retno D., M.T. selaku Pembimbing Akademik.

6. Segenap Civitas Akademika atas semua bantuannya.

7. Teman-teman mahasiswa teknik kimia FT UNS khususnya tekimers ’06. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna. Oleh karena itu, penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian.

Surakarta, Februari 2011

commit to user DAFTAR ISI

Halaman Judul ... i

Lembar Pengesahan ... ii

Kata Pengantar... iii

Daftar Isi ... iv

Daftar Tabel ... v

Daftar Gambar ... vi

Intisari ... vii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1

1.2 Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik ... 2

1.2.1 Kebutuhan Natrium Nitrat di Indonesia... 2

1.2.2 Kebutuhan Natrium Nitrat di Dunia ……….. 3

1.2.3 Ketersediaan Bahan Baku ... 4

1.2.4 Kapasitas Pabrik Minimal dan Maksimal di Luar Negeri 4 1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik ... 5

1.4 Tinjauan Pustaka ... 6

1.4.1 Macam-macam Proses Pembuatan Natrium Nitrat ... 6

1.4.2 Alasan Pemilihan Proses... 8

1.4.3 Kegunaan Produk ... 9

1.4.4 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk ... 11

commit to user

1.4.4.2 Sifat Fisis dan Kimia Produk ... 13

1.4.5 Tinjauan Proses ... 15

BAB II DESKRIPSI PROSES ... 17

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... 17

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ... 17

2.1.2 Spesifikasi Produk Utama ... 17

2.1.3 Spesifikasi Produk Samping ... 18

2.2 Konsep Proses ... 18

2.2.1 Mekanisme Reaksi ... 18

2.2.2 Kondisi Operasi ... 19

2.2.3 Tinjauan Termodinamika ... 20

2.2.4 Tinjauan Kinetika Reaksi... 23

2.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ... 24

2.3.1 Diagram Alir Proses ... 24

2.3.2 Tahapan Proses... 27

2.3.2.1 Tahap Penyimpanan Bahan Baku ... 27

2.3.2.2 Tahap Penyiapan Bahan Baku ... 27

2.3.2.3 Tahap Pembentukan Produk ... 28

2.3.2.4 Tahap Pemurnian Produk ... 28

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ... 30

2.4.1 Neraca Massa ... 30

2.4.2 Neraca Panas ... 36

commit to user

2.5.1 Lay Out Pabrik ... 41

2.5.2 Lay Out Peralatan Proses ... 43

BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES ... 46

3.1 Reaktor ... 46

3.2 Mixer... 47

3.3 Evaporator ... 48

3.4 Menara Destilasi... 49

3.5 Crystallizer... 50

3.6 Centrifuge... 51

3.7 Rotary Dryer... 52

3.8 Tangki ... 54

3.9 Silo... 55

3.10 Heat Exchanger... 57

3.11 Condenser... 59

3.12 Reboiler... 61

3.13 Accumulator... 62

3.14 Pompa... 63

3.15 Cyclone... 66

3.16 Fan... 67

3.17 Conveyor ... 67

3.18 Hopper ... 69

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ... 70

commit to user

4.1.1 Unit Pengadaan Air ... 71

4.1.1.1 Air Pendingin dan Air Pemadam Kebakaran . 71 4.1.1.2 Air Proses ... 72

4.1.1.3 Air Umpan Boiler ... 72

4.1.1.4 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ... 74

4.1.1.5 Pengolahan Air dari PT KTI... 74

4.1.1.6 Kebutuhan Air... 78

4.1.2 Unit Pengadaan Steam... 80

4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan... 83

4.1.4 Unit Pengadaan Listrik ... 84

4.1.4.1 Listrik untuk keperluan proses dan utilitas... 84

4.1.4.2 Listrik untuk penerangan ... 87

4.1.4.3 Listrik untuk AC ... 89

4.1.4.4 Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi.. 89

4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar ... 90

4.2 Laboratorium ... 92

4.2.1 Laboratorium Fisik ... 93

4.2.2 Laboratorium Analitik ... 94

4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan ... 94

4.2.4 Analisa Air ... 95

commit to user

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN... 102

5.1 Bentuk Perusahaan ... 102

5.2 Struktur Organisasi ... 103

5.3 Tugas dan Wewenang ... 106

5.3.1 Pemegang Saham ... 106

5.3.2 Dewan Komisaris ... 107

5.3.3 Dewan Direksi ... 107

5.3.4 Staf Ahli ... 109

5.3.5 Penelitian dan Pengembangan (Litbang) ... 109

5.3.6 Kepala Bagian ... 109

5.3.7 Kepala Seksi ... 114

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 114

5.4.1 Karyawan Non Shift... 114

5.4.2 Karyawan Shift atau Ploog... 115

5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ... 117

5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ... 118

5.6.1 Penggolongan Jabatan ... 118

5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji ... 118

5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan ... 121

BAB VI ANALISIS EKONOMI... 123

6.1 Penaksiran Harga Peralatan ... 128

6.2 Penentuan Total Capital Investment(TCI) ... 130

commit to user

6.2.2 Modal Kerja (Working Capital Investment) ... 132

6.3 Biaya Produksi Total (Total Poduction Cost) ... 133

6.3.1 Manufacturing Cost... 133

6.3.1.1 Direct Manufacturing Cost(DMC) ... 133

6.3.1.2 Indirect Manufacturing Cost(IMC) ... 133

6.3.1.3 Fixed Manufacturing Cost(FMC) ... 134

6.3.2 General Expense(GE) ... 134

6.4 Keuntungan Produksi ... 135

6.5 Analisis Kelayakan ... 135

Daftar Pustaka ... viii Lampiran

commit to user vi DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Grafik Data Impor Natrium Nitrat di Indonesia ... 2

Gambar 1.2 Grafik Data Impor Natrium Nitrat Beberapa Negara di Asia .... 3

Gambar 1.3 Peta Provinsi Banten ………... 7

Gambar 1.4 Peta Lokasi Pabrik ………..………... 7

Gambar 1.5 Diagram Blok Proses Pembuatan Natrium Nitrat ...………….. 16

Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif ... 25

Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif ………....……… 26

Gambar 2.3 Lay Out Pabrik ………... 43

Gambar 2.4 Lay Out Peralatan Proses ………...………...…. 45

Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air dari PT KTI ………...…... 75

Gambar 4.2 Skema Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) ……….. 99

Gambar 4.3 Bagan Unit Pengolahan Limbah Padat ..……… 100

Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Natrium Nitrat ……….... 106

Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index ………...………….. 128

commit to user _v-1

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Impor Natrium Nitrat di Indonesia ... 2

Tabel 1.2 Data Impor Natrium Nitrat Beberapa Negara di Asia ... 3

Tabel 1.3 Kapasitas Produksi Natrium Nitrat Komersial ...……….. 4

Tabel 1.4 Perbandingan Proses Sintesis pada Pembuatan Natrium Nitrat …... 9

Tabel 2.1 Harga ∆Hof dan ∆Gof ... 20

Tabel 2.2 Neraca Massa pada Mixer(M-01) ……… 31

Tabel 2.3 Neraca Massa pada Reaktor ………... 31

Tabel 2.4 Neraca Massa pada Evaporator (E-01) ………..…….. 32

Tabel 2.5 Neraca Massa pada Menara Destilasi (MD-01) ………..……. 32

Tabel 2.6 Neraca Massa padaCrystallizer (CR-01) ………... 33

Tabel 2.7 Neraca Massa padaCentrifuge (CF-01) ………...…… 33

Tabel 2.8 Neraca Massa padaRotary Dryer (RD-01) ………..…… 34

Tabel 2.9 Neraca Massa padaEvaporator (E-02) ………..……….. 34

Tabel 2.10 Neraca Massa Total ……….. 35

Tabel 2.11 Neraca Panas padaMixer (M-01) ………. 36

Tabel 2.12 Neraca Panas pada Reaktor ……….. 36

Tabel 2.13 Neraca Panas padaEvaporator (E-01) ………. 37

Tabel 2.14 Neraca Panas pada Menara Destilasi (MD-01) ……… 37

commit to user _v-2

Tabel 2.16 Neraca Panas padaCentrifuge (CF-01) ……… 38

Tabel 2.17 Neraca Panas padaRotary Dryer (RD-01) ……….. 39

Tabel 2.18 Neraca Panas padaEvaporator (E-02) ………. 39

Tabel 2.19 Neraca Panas Total ………... 40

Tabel 3.1 Spesifikasi Reaktor ……….. 46

Tabel 3.2 Spesifikasi Mixer ………... 47

Tabel 3.3 Spesifikasi Evaporator ………. 48

Tabel 3.4 Spesifikasi Menara Destilasi ……… 49

Tabel 3.5 Spesifikasi Crystallizer ……….. 50

Tabel 3.6 Spesifikasi Centrifuge ……….. 51

Tabel 3.7 Spesifikasi Rotary Dryer ……….. 52

Tabel 3.8 Spesifikasi Tangki ……… 54

Tabel 3.9 Spesifikasi Silo ………. 55

Tabel 3.10 Spesifikasi Heat Exchanger ………. 57

Tabel 3.11 Spesifikasi Condenser ……….. 59

Tabel 3.12 Spesifikasi Reboiler ………. 61

Tabel 3.13 Spesifikasi Accumulator ………... 63

Tabel 3.14 Spesifikasi Pompa ……… 62

Tabel 3.15 Spesifikasi Cyclone ……….. 66

Tabel 3.16 Spesifikasi Fan ………. 67

commit to user _v-3

Tabel 3.18 Spesifikasi Hopper ………... 69

Tabel 4.1 Kebutuhan air pendingin ……….. 78

Tabel 4.2 Kebutuhan air proses ……… 79

Tabel 4.3 Kebutuhan air untuk steam ………... 79

Tabel 4.4 Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi ……… 80

Tabel 4.5 Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan utilitas …………. 85

Tabel 4.6 Jumlah lumen berdasarkan luas bangunan ………... 88

Tabel 4.7 Total kebutuhan listrik pabrik ……… 90

Tabel 5.1 Jadwal pembagian kelompok shift ………. 116

Tabel 5.2 Jumlah karyawan menurut jabatannya ………. 119

Tabel 5.3 Perincian golongan dan gaji karyawan ………..… 121

Tabel 6.1 Indeks Harga Alat ………...……….. 128

Tabel 6.2 Modal Tetap ……..………... 131

Tabel 6.3 Modal Kerja ……….. 132

Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost ………..……… 133

Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost ………...………. 133

Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost ………..………. 134

Tabel 6.7 General Expense ………...………... 134

commit to user BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik

Seiring dengan kemajuan jaman, pembangunan di segala bidang makin harus diperhatikan. Salah satu jalan untuk meningkatkan taraf hidup bangsa adalah dengan pembangunan industri, termasuk diantaranya adalah industri kimia, baik yang menghasilkan suatu produk jadi maupun produk antara (intermediet) untuk diolah lebih lanjut.

Salah satu produk antara (intermediet) tersebut adalah Natrium Nitrat. Pemenuhan akan kebutuhan Natrium Nitrat nasional hingga saat ini masih dengan mengimpor dari luar negeri karena di Indonesia belum ada industri Natrium Nitrat. Dengan demikian, pembangunan industri kimia yang menghasilkan Natrium Nitrat ini sangat penting, karena dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap industri luar negeri, yang pada akhirnya akan dapat mengurangi pengeluaran devisa untuk mengimpor Natrium Nitrat tersebut.

Bahan baku pembuatan Natrium Nitrat (NaNO3) adalah Natrium Klorida

(NaCl) dan Asam Nitrat (HNO3). Beberapa kegunaan Natrium Nitrat (NaNO3),

yaitu sebagai bahan kimia intermediet (bahan antara) dalam pembuatan pupuk yang mengandung senyawa nitrogen, sebagai reagen dalam kimia analisa dan obat-obatan, bahan baku pembuatan dinamit, dan ba ha n t a mb a h a n d a l a m pembuatan kaca dan korek api.

commit to user 1.2 Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik

Dalam pemilihan kapasitas pabrik Natrium Nitrat (NaNO3) ada beberapa

pertimbangan yang perlu diperhatikan yaitu :

1.2.1 Kebutuhan Natrium Nitrat di Indonesia

Berdasarkan data yang diperoleh dari Badan Pusat Statistik mengenai

impor Natrium Nitrat (NaNO₃) di Indonesia pada tahun 2006 – 2009 ditunjukkan

pada tabel 1.1.

Tabel 1.1 Data Impor Natrium Nitrat di Indonesia

Tahun Jumlah ( Ton )

2006 7.815,68

2007 6.897,594

2008 6.621,523

2009 5.046,083

(Sumber : Badan Pusat Statistik Indonesia, 2010)

Gambar 1.1 Grafik Data Impor Natrium Nitrat di Indonesia

Dari Gambar 1.1 diperoleh suatu persamaan regresi linier untuk mengetahui kebutuhan Natrium Nitrat pada tahun 2015 :

commit to user

Y = (-858,4x) + 8741 Y = (-858,4 x 2015 ) + 8741 Y = 157 Ton

1.2.2 Kebutuhan Natrium Nitrat di Dunia

Kebutuhan Natrium Nitrat (NaNO3) di dunia (Malaysia, Thailand, India)

diperkirakan akan terus meningkat sesuai dengan data-data impor dari negara tersebut pada tahun 2005 - 2009, sebagaimana terlihat pada tabel 1.2.

Tabel 1.2 Data Impor Natrium Nitrat Beberapa Negara di Asia

Tahun Impor (ton/tahun)

Malaysia Thailand India

2005 380.94 3937.21 4387.002

2006 6406.16 3685.829 5229.363

2007 688.46 3678.68 6356.294

2008 1644.4 4470.437 7090.508

2009 2210.361 -

-(Sumber : Badan Pusat Statistik Indonesia, 2010)

commit to user

Walaupun kebutuhan Natrium Nitrat di Indonesia mengalami penurunan setiap tahun, akan tetapi kebutuhan Natrium Nitrat di negara tetangga seperti Malaysia, Thailand, dan India, mengalami peningkatan tiap tahunnya. Dengan demikian, Natrium Nitrat yang akan diproduksi tiap tahun selain untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, juga untuk diekspor ke negara - negara tersebut untuk menambah devisa negara.

1.2.3 Ketersediaan Bahan Baku

Bahan baku Natrium Nitrat adalah Natrium Klorida dan Asam Nitrat. Natrium Klorida diperoleh dari PT Amonindo Utama, Jakarta. Sedangkan Asam Nitrat diperoleh dari PT Multi Nitrotama Kimia, Cikampek, sehingga untuk pemenuhan bahan baku tidak perlu dikhawatirkan.

1.2.4 Kapasitas Pabrik Minimal dan Maksimal di Luar Negeri

Untuk memproduksi Natrium Nitrat harus diperhitungkan juga kapasitas produksi yang menguntungkan. Kapasitas produksi secara komersial yang telah ada terlihat pada tabel 1.3.

Tabel 1.3 Kapasitas Produksi Natrium Nitrat Komersial

Pabrik Proses Kapasitas (Ton/Thn)

Deepak nitrite Ltd. Bombay Sintesis 15.000

Qena Distriq. Egypt Shank 113.000

Chillean Nitrate Corp., USA Sintesis 800.000

SQM Nitratos S.A. Guggenheim 770.000

(Sumber : Othmer, 1997, vol. 22)

Dari data impor ketiga negara tetangga di atas, dapat diprediksikan total jumlah kebutuhan impor Natrium Nitrat di negara - negara tersebut adalah sebesar

commit to user

28.500 ton/tahun. Sedangkan, kebutuhan Natrium Nitrat di dalam negeri adalah sebesar 157 ton/tahun. Dilihat dari data-data di atas, maka dapat disimpulkan bahwa kapasitas pabrik Natrium Nitrat sebesar 30.000 ton/tahun diharapkan :

1. Dapat memenuhi kebutuhan Natrium Nitrat dalam negeri dan negara-negara tetangga tersebut di atas.

2. Dapat memberikan keuntungan karena kapasitas rancangan berada diatas kapasitas terkecil pabrik yang ada di dunia.

3. Dapat merangsang berdirinya industri-industri lainnya yang menggunakan Natrium Nitrat.

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik

Letak geografis suatu pabrik mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap keberhasilan perusahaan. Beberapa faktor dapat menjadi acuan dalam menentukan lokasi pabrik antara lain, penyediaan bahan baku, pemasaran produk, transportasi dan tenaga kerja. Berdasarkan tinjauan tersebut maka lokasi pabrik Natrium Nitrat ini dipilih di Cilegon, Banten dengan pertimbangan sbb :

a. Penyediaaan bahan baku

Asam Nitrat sebagai bahan baku pembuatan Natrium Nitrat diperoleh dari PT Multi Nitrotama Kimia, Cikampek. Sedangkan Natrium Klorida diperoleh dari PT Amonindo Utama, Jakarta. Orientasi pemilihan ditekankan pada jarak lokasi sumber bahan baku dengan pabrik cukup dekat.

b. Letak pabrik terhadap daerah pemasaran

commit to user

lokasi di Cilegon adalah tepat, karena merupakan kawasan industri yang berarti memperpendek jarak antara pabrik yang memproduksi dengan pabrik yang membutuhkan Natrium Nitrat.

c. Transportasi

Kawasan industri Cilegon dekat dengan pelabuhan laut Merak telah ada sarana transportasi jalan raya, sehingga mempermudah sistem pengiriman bahan baku dan produk.

d. Tenaga kerja

Kawasan industri Cilegon terletak di daerah Jawa dan Jabodetabek yang syarat dengan lembaga pendidikan formal maupun non formal dimana banyak dihasilkan tenaga kerja ahli maupun non ahli, sehingga tenaga kerja mudah didapatkan.

e. Utilitas

Utilitas yang diperlukan seperti air, bahan baku dan tenaga listrik dapat dipenuhi karena lokasi terletak di kawasan industri.

 Penyediaan air, diperoleh dari PT Krakatau Tirta Industri.

 Penyediaan tenaga listrik, diperoleh dari PLN dan generator pabrik.

commit to user

Gambar 1.3 Peta Provinsi Banten

Gambar 1.3 Peta Lokasi Pabrik

1.4 Tinjauan Pustaka

1.4.1 Macam-macam Proses Pembuatan Natrium Nitrat

Natrium Nitrat (NaNO3) merupakan bahan kimia intermediet. Pada

commit to user

Chile dan merupakan endapan yang cukup lebar, yaitu 8 - 65 km serta tebal 0,3 - 1,2 m. Produk dengan kualitas tinggi dapat dihasilkan dengan kristalisasi dan pengeringan (Austin, 1984).

Dalam pembuatan Natrium Nitrat (NaNO₃) dikenal tiga macam proses,

yaitu :

a. Proses Shank

Bahan baku berasal dari garam hasil penambangan (garam Chile) yang

mengandung NaNO₃. Prosesnya meliputi loading, leaching, washing dan

unloading. Pada prinsipnya proses yang utama adalah pemurnian dari garam hasil

penambangan dimana zat-zat selain NaNO₃ dikurangi kadarnya sehingga

diperoleh NaNO₃dengan kadar ± 60% (Othmer, 1997, vol. 22).

b. Proses Guggenheim

Pada prinsipnya proses Guggenheim sama dengan proses Shank, hanya

alatnya lebih disempurnakan, yaitu melalui proses crushing, leaching, filtering,

cristalizing, dan graining sehingga kadar NaNO₃ lebih besar yaitu ± 85% (Othmer, 1997, vol. 22).

c. Proses Sintesis

Macam-macam proses sintesis, yaitu :

1. Reaksi antara Na2CO3 dengan HNO3

Na2CO3 + 2 HNO3

98 , 0 97 , 0 , 305      B o X vakum

C _{2 NaNO}

3 + H2O + CO2

natrium karbonat (A) asam nitrat (B) natrium nitrat air karbon dioksida (Othmer, 1997, vol.22)

Proses ini berlangsung pada suhu 305 – 350oC pada tekanan vakum di dalam

commit to user

konversi sebesar 97 - 98% terhadap HNO3(U.S. Patent 2535990, 1950).

2. Reaksi antara NaCl dengan HNO₃

3 NaCl + 4 HNO3

95 , 0 1 , 60



 



XA atm C o

3 NaNO3 + NOCl + Cl2 + 2 H2O

natrium klorida (A) asam nitrat (B) natrium nitrat nitrosyl chloride chlorine air (Kobe, 1957)

Proses ini berlangsung pada suhu 60oC pada tekanan 1 atm (Kobe, 1957),

dalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB). Besarnya konversi yang diperoleh adalah 95% terhadap NaCl (U.S. Patent 1978751, 1934).

Proses sintesis menghasilkan kadar NaNO3 yang lebih tinggi dari proses

Shank dan Guggenheim, yaitu ± 90 – 99 % (Othmer, 1997, vol.22).

1.4.2 Alasan Pemilihan Proses

Proses yang dipilih dalam pembuatan Natrium Nitrat pada pabrik ini adalah proses sintesis antara Natrium Klorida dengan Asam Nitrat. Pemilihan proses ini didasarkan pada :

 Tingkat kemurnian hasil lebih tinggi yaitu ± 90 – 99 % dibandingkan

dengan proses Shank (± 60%) maupun Guggenheim (± 85%).

 Sintesis dari Natrium Klorida (NaCl) - Asam Nitrat (HNO3) berlangsung

dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) sehingga prosesnya relatif lebih sederhana dibandingkan dengan síntesis dari natrium karbonat

(Na2CO3) - Asam Nitrat (HNO3) yang berlangsung dalam reaktor

fluidized bed.

 Sintesis dari Natrium Klorida (NaCl) - Asam Nitrat (HNO3) berlangsung

commit to user

dibandingkan dengan síntesis dari Natrium Karbonat (Na2CO3) - Asam

Nitrat (HNO3) yang berlangsung pada tekanan vakum. Dengan demikian,

investasi yang ditanamkan juga lebih kecil.

Resume perbandingan antara proses sintesis dapat terlihat pada tabel 1.4. Tabel 1.4 Perbandingan Proses Sintesis pada Pembuatan Natrium Nitrat

Tinjauan

Bahan baku yang dibandingkan

Na2CO3 NaCl

1. Konversi 2. Kondisi operasi

3. Tipe reaktor 4. Harga bahan

97 - 98 % terhadap HNO31

P <1 atm, T = 305 - 350 oC1 Fluidized bed

US $ 160-165/ton4

95 % terhadap NaCl2

P = 1 atm, T = 60 oC3 RATB

US $ 24/ton4

Sumber : 1. US.Patent 2535990, 1950 2. US.Patent 1978751, 1934 3. Kobe, 1957

4. www.icispricing.com

1.4.3 Kegunaan Produk

Natrium Nitrat merupakan bahan intermediet yang sebagian besar dikonsumsi sebagai bahan baku untuk pembuatan pupuk (terutama pupuk NPK), bahan eksplosif pada pembuatan dinamit, pembuatan kaca, dan pembuatan cat.

 Pembuatan pupuk NPK

Pada proses pembuatan pupuk NPK, Natrium Nitrat merupakan bahan baku yang menghasilkan nitrogen pada pupuk tersebut, dimana Natrium Nitrat direaksikan dengan garam Kalium Klorida sehingga membentuk Kalium Nitrat. Selanjutnya Kalium Nitrat dialirkan pada batuan fosfat yang

commit to user

mempunyai kadar fosfat tinggi sehingga dihasilkan pupuk NPK yang memberi nutrisi pada daun. Dewasa ini penggunaan pupuk Kalium Nitrat lebih disukai dibandingkan Kalium Klorida karena tanaman tidak tumbuh baik pada tanah yang mengandung klorida.

 Pembuatan Dinamit

Reaksi antara Natrium Nitrat dengan Ammonium Nitrat akan menghasilkan gas yang sangat eksplosif sehingga dapat menimbulkan ledakan.

Jenis dinamit yang dihasilkan, yaitu Straight Dynamite, Amonia Dynamite,

Gelatin Dynamite, Gelatin Nitrat, dan Amonia Gelatin. Perbandingan jenis dinamit ditentukan dengan pemakaian perbandingan Ammonium Nitrat dengan Natrium Nitrat.

 Pembuatan Kaca

Pada pembuatan kaca, Natrium Nitrat sebagai bahan tambahan yang

dicampur dengan calumite, dimana Natrium Nitrat mengoksidasi calumite.

Calumite merupakan slag atau sisa proses peleburan logam yang berfungsi untuk meningkatkan melting potensial, menurunkan devitrivikasi, menurunkan viskositas Moltanglans. Pada pencampuran tersebut membutuhkan Natrium Nitrat sebanyak 2,5%. Penggunanaan Natrium Nitrat ini sangat efektif karena

dapat mengurangi bubblesehingga produk kaca tidak cacat.

 Pembuatan Cat

Reaksi dengan lead atau timbal (Pb) akan membentuk Timbal Oksida

(PbO) yang banyak digunakan oleh industri cat sebagai penguat warna cat sehingga warna cat lebih kuat dan merata pada suspensinya.

commit to user

1.4.4 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk 1.4.4.1 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku

a. Natrium Klorida (NaCl)

Sifat fisis :

 Berat molekul : 58,45 g/mol

 Titik didih : 1413 0C pada 1 atm

 Titik beku : 800,4 0C pada 1 atm

 Bentuk : kristal kubik padat

 Warna : putih

 Densitas : 2,163 g/ml

(Perry, 1997) Sifat kimia :

 Dapat larut dalam air dan bermacam-macam solvent (etilen

glikol, etanol, metanol, cairan amoniak) tetapi tidak larut dalam gliserol.

 Bersifat higroskopis.

 Tidak mudah terbakar.

(Othmer, 1997, vol.22)

b. Asam Nitrat (HNO3)

Sifat fisis :

 Berat molekul : 63,02 g/mol

 Titik didih : 86 0C pada 1 atm

commit to user

 Bentuk : cair

 Warna : bening

 Densitas : 1,502 g/ml

(Perry, 1997) Sifat kimia :

 Merupakan asam monobasik kuat.

 Asam Nitrat dapat bereaksi dengan semua logam kecuali emas,

iridium, platinum, rhodium, tantalum dan titanium.

 Asam Nitrat merupakan pengoksidasi yang kuat

Reaksi yang terjadi:

I2+ 10 HNO3 2 HIO3+ 4 H2O + 10 NO2

Sn + 4 HNO3 SnO2 + 2 H2O + 4 NO2

 Asam Nitrat tidak stabil terhadap panas dan bisa terurai sebagai

berikut:

4 HNO3 4 NO2 + 2 H2O + O2

(Othmer, 1997, vol.17)

1.4.4.2 Sifat Fisis dan Kimia Produk

a. Natrium Nitrat atau Soda Niter (NaNO3)

Sifat fisis:

 Berat molekul : 84,99 g/mol

 Titik didih : 380 0C pada 1 atm

 Titik beku : 308 0C pada 1 atm

commit to user

 Warna : putih

 Densitas : 2,257 g/ml

(Perry, 1997) Sifat kimia:

 Mudah larut dalam air, gliserol, amoniak dan alkohol.

(Othmer, 1997, vol.22)

b. Chlorine(Cl2)

Sifat fisis:

 Berat molekul : 70,91 g/mol

 Titik didih : -34,60C pada 1 atm

 Titik beku : -101,60C pada 1 atm

 Bentuk : gas

 Warna : kuning kehijauan

 Densitas : 1,56 g/ml

Sifat kimia:

o Larut dalam alkali (NaOH dan KOH)

(Perry, 1997)

c. Nitrosyl Chloride/ Nitrogen Oxychloride(NOCl)

Sifat fisis:

 Berat molekul : 65,47 g/mol

 Titik didih : -5,50C pada 1 atm

 Titik beku : -64,50C pada 1 atm

 Bentuk : gas

 Warna : merah kekuningan

 Densitas : 1,417 g/ml

commit to user

Sifat kimia:

o Larut dalam H2SO4

(Perry, 1997)

1.4.5 Tinjauan Proses

Dalam pembuatan Natrium Nitrat ini digunakan proses sintesis dengan

bahan baku Na t ri u m Kl o ri da (NaCl) dan A sa m N i t ra t (HNO₃) yang

direaksikan dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) pada kondisi

operasi yang optimal dengan suhu 600C, tekanan 1 atm. Reaksi yang terjadi

merupakan reaksi netralisasi, karena adanya reaksi antara ion hidrogen dari asam dengan basa membentuk reaksi:

3 NaCl + 4 HNO3

95 , 0 1 , 60     XA atm C o

3 NaNO3 + NOCl + Cl2 + 2 H2O

natrium klorida (A) asam nitrat (B) natrium nitrat nitrosyl chloride chlorine air (Kobe, 1957)

Umpan NaCl dilarutkan menggunakan H2O di dalam mixer sebelum

dimasukkan ke dalam reaktor hingga diperoleh larutan NaCl yang jenuh. Larutan

NaCl tersebut kemudian diumpankan ke dalam reaktor dengan larutan HNO3.

Setelah bereaksi, larutan keluaran dari reaktor dimasukkan ke dalam evaporator 1 untuk dipekatkan, sedangkan gas hasil samping dikeluarkan dari atas reaktor. Gas

hasil samping yang berupa NOCl dan Cl2 selanjutnya dikompresi sehingga

berubah fase menjadi cair, untuk kemudian dipisahkan menggunakan menara distilasi (MD). Sedangkan larutan keluaran evaporator 1 diumpankan ke

kristaliser sehingga diperoleh larutan yang berisi kristal-kristal NaNO3.NaCl.H2O

untuk kemudian dicuci menggunakan H2O dan dipisahkan di dalam centrifuge.

commit to user

kemudian diumpankan ke reaktor. Sedangkan kristal dari centrifuge dikeringkan

dalam rotary dryersehingga diperoleh produk dengan komposisi yang diinginkan.

Dari proses ini, dihasilkan limbah cair berupa hasil kondensasi uap keluaran evaporator 1. Pengolahan limbah ini dikelola di unit IPAL meliputi

netralisasi, koagulasi, flokulasi, sedimentasi 1, proses activated sludge, dan

sedimentasi 2 (Jenie, 1993).

commit to user

BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku

a. Natrium Klorida (NaCl)

Wujud : Kristal padat

Kemurnian : 95 % berat

Impuritas : H2O ( 5 % berat )

(Anonim, www.amonindoutama.com)

b. Asam Nitrat (HNO3)

Wujud : Cairan jernih sampai kecoklatan

Kemurnian : 68 – 70 % berat

Impuritas : H2O (30 – 32% berat)

Specific Gravity : 1,34 – 1,35

(PT Multi Nitrotama Kimia, www.mnk.co.id)

2.1.2 Spesifikasi Produk Utama

Natrium Nitrat (NaNO3)

Kemurnian : min. 99,5 % berat

commit to user H2O ( 0,33 % berat )

Kelarutan dalam air : maks. 0,04 %

Ketahanan teroksidasi : maks. 0,015 %

(Anonim, www.books.google.co.id)

2.1.3 Spesifikasi Produk Samping

a. Chlorine(Cl2)

Wujud : Cairan berwarna kuning

Kemurnian : 99,54 % berat

Impuritas : NOCl ( 0,56 % berat )

(Bi-group, www.bi-group.com)

b. Nitrosyl Chloride/ Nitrogen Oxychloride(NOCl)

Bentuk : Cairan merah kekuningan

Kemurnian : 99,66 % berat

Impuritas : Cl2( 0,34 % berat )

( Matheson Tri-Gas Inc., www.mathesontrigas.com)

2.2 Konsep Proses

2.2.1 Mekanisme Reaksi

Reaksi pembentukan NaNO3dari NaCl dan HNO3 berdasarkan urutan

commit to user

3 NaCl + 3 HNO3 3 NaNO3+ 3 HCl

HNO3+ 3 HCl NOCl + Cl2 + 2H2O

3 NaCl + 4 HNO3 3 NaNO3+ NOCl + Cl2 + 2 H2O

NaCl akan bereaksi dengan HNO3 membentuk NaNO3 dan HCl terlebih

dahulu. Selanjutnya HCl akan bereaksi dengan sisa HNO3 yang belum bereaksi

dengan NaCl sehingga membentuk air dan gas NOCl serta gas Cl2. Reaksi NaCl

dan HNO3 menjadi NaNO3 berlangsung di dalam Reaktor Alir Tangki

Berpengaduk (RATB) pada temperatur 60oC dan tekanan 1 atm (Othmer, 1997,

vol. 17).

2.2.2 Kondisi Operasi

Reaksi berjalan pada suhu 60oC dengan tekanan 1 atm. Pemilihan kondisi operasi tersebut didasarkan pada pertimbangan bahwa kondisi tersebut merupakan kondisi optimum untuk pembentukan NaNO3 dari NaCl dan HNO3 (Kobe, 1957).

Selain itu juga karena pertimbangan untuk menjaga supaya HNO3 tetap bereaksi

dengan NaCl membentuk NaNO3 karena HNO3 kurang stabil jika pada suhu tinggi

dan akan terdekomposisi menjadi gas NO2, H2O dan O2(Othmer, 1997, vol.22). Pada

prarancangan pabrik Natrium Nitrat ini rasio mol reaktan antara HNO3dengan NaCl

yang digunakan adalah 1,3 : 1, sehingga akan diperoleh konversi sebesar 95 % terhadap NaCl (U.S.Patent 2215450, 1940).

Reaksi dijalankan pada kondisi isotermal sehingga suhu dalam reaktor harus dijaga konstan pada 60oC maka digunakan reaktor jenis RATB (Reaktor Alir Tangki

commit to user

Berpengaduk) karena ada pengadukan. Selain itu, fase reaktan adalah cair sehingga memungkinkan penggunaan reaktor jenis ini. Untuk menjaga reaksi berjalan pada keadaan isothermal, yaitu pada suhu 60oC tersebut maka dimasukkan steam pada jaket reaktor sebagai penyuplai panas

2.2.3 Tinjauan Termodinamika

Tinjauan secara termodinamika ditujukan untuk mengetahui sifat reaksi

(eksotermis/endotermis) dan arah reaksi (reversible/irreversible). Untuk

menentukan reaksi eksotermis atau endotermis, panas reaksi dapat dihitung dengan perhitungan panas pembentukan standar (∆Hf o) pada P = 1 atm dan T = 25oC.

Tabel 2.1 Harga ∆Hf odan ∆Gf o

Komponen ∆Hf o, kJ/mol ∆Gf o, kJ/mol

NaCl - 410,994 -384,049

HNO3 173,218 -79,914

NaNO3 - 466,683 -365,891

NOCl 51,7142 66,0654

Cl2 0 0

H2O -241,8 -228,589

(Sumber : Yaws, 1999)

Pada proses pembentukan Natrium Nitrat terjadi reaksi berikut : 3 NaCl + 4 HNO33 NaNO3+ NOCl + Cl2+ 2 H2O

commit to user i. Panas reaksi standar (∆Hr o)

∆Hro= ∑ ∆Hf oproduk -∑ ∆Hf oreaktan

∆Hro= (3.∆Hf oNaNO3+∆Hf oNOCl + ∆Hf oCl2+ 2.∆Hf oH2O) –

(3.∆Hf oNaCl + 4.∆Hf oHNO3)

∆Hro= [3.(-466,683) + (51,714) + 0 + 2.(-241,8)] – [3.(-410,994) + 4.(-173,218)]

∆Hro= 93,919 kJ/mol

Karena∆Hrobernilai positif maka reaksi bersifat endotermis. ∆H333 pada suhu reaksi 60oC (333 K) adalah :

dH = Cp.dT ∆H333 =



333K

298K

dT Cp.

∆H333 = [ ∑ Cp produk -∑ Cp reaktan ] dT

∆H333 = 21.110 J/mol – 24.450 J/mol

∆H333 = -3.340 J/mol

∆H = ∆Hro+ ∆H333

∆H = 93.919 - 3.340 ∆H = 90.579 J/mol

ii. Konstanta kesetimbangan (K) pada keadaan standar

Gf0= - RT ln K Dimana:

commit to user

Gf0 : Energi Gibbs pada keadaan standar (T = 298 oK, P = 1 atm), J/mol ∆Hro: Panas reaksi, J/mol

K : Konstanta Kesetimbangan

T : Suhu standar =298 K

R : Tetapan Gas Ideal = 8,314 J/mol.K sehingga Godari reaksi tersebut adalah :

Gfo = Gfoproduk-Gforeaktan

= (3.GNaNO3 + GNOCl + GCl2 + 2.GH2O) – (3.GNaCl +

4.GHNO3)

= ( 3(-365,891) + 66,065 + 0 + 2(-228,589) ) – ( 3(-384,049) + 4(-79,914) )

= - 16.983 J/mol

RT ΔGf K

ln

o

298   =

K 298 . J/mol.K 8,314 J/mol 16.983 = 6,8547

K298 = 948,3227

iii. Konstanta kesetimbangan (K) pada T = 60oC = 333 K

         1 2 0 1 2 T 1 T 1 R ΔHr K K ln Dengan :

K1 = Konstanta kesetimbangan pada 298 K

commit to user T1 = Suhu standar (25oC = 298 K)

T2 = Suhu operasi (60oC = 333 K)

R = Tetapan Gas Ideal = 8,314 J/mol.K ∆Hro= Panas reaksi standar pada 298 K

         K 298 1 K 333 1 J/mol.K 8,314 J/mol 93.919 948,3227 K ln 2 948,3327 K

ln 2 = 3,9843

53,7471 =

946,6675 K₂

K2 = 5,0969 x 104

Karena harga konstanta kesetimbangan relatif besar, maka reaksi berlangsung searah, yaitu ke kanan (irreversible).

2.2.4 Tinjauan Kinetika Reaksi

Reaksi pembentukan Natrium Nitrat dari natrium klorida dan asam nitrat merupakan reaksi orde 2 (NIST, www.nist.com). Orde 2 pada reaksi pembentukan Natrium Nitrat ini adalah 1 – 1 terhadap Asam Nitrat dan Natrium Klorida, hal ini didasarkan pada konsentrasi Asam Nitrat yang walaupun berlebih terhadap Natrium Klorida tetapi juga tidak dominan (perbedaan konsentrasinya tidak terlalu besar, yaitu selisih 0,3) sehingga dapat menggunakan persamaan kecepatan reaksi sebagai berikut (Levenspiel, 1999) :

commit to user dimana :

(-ra) = kecepatan reaksi zat A (NaCl)

k = konstanta kecepatan reaksi, L / mol.jam

CA = konsentrasi NaCl pada waktu t, mol/L

CB = konsentrasi HNO3pada waktu t, mol/L

CAo = konsentrasi NaCl mula-mula (sebelum bereaksi), mol/L

CBo = konsentrasi HNO3mula-mula (sebelum bereaksi), mol/L

XA = Konversi terhadap NaCl

Dari beberapa sumber diperoleh data-data sbb :

CAo: CBo = 1 : 1,3

Konversi (XA) = 95 %

Dengan persamaan dan data-data di atas, maka nilai k bisa dihitung.

2.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses 2.3.1 Diagram Alir Proses

Diagram alir prarancangan pabrik Natrium Nitrat dari Natrium Klorida dengan Asam Nitrat dapat ditunjukan dalam tiga macam, yaitu :

a. Diagram alir kualitatif (Gambar 2.1 ) b. Diagram alir kuantitatif ( Gambar 2.2 )

commit to user

commit to user

commit to user

2.3.2 Tahapan Proses

Pada proses pembuatan Natrium Nitrat dengan bahan baku natrium klorida dan Asam Nitrat secara garis besar dapat dibagi empat tahap, yaitu :

1. Tahap penyimpanan bahan baku 2. Tahap penyiapan bahan baku 3. Tahap pembentukan produk 4. Tahap pemurnian produk

2.3.2.1 Tahap Penyimpanan Bahan Baku

Bahan baku asam nitrat (HNO3) disimpan pada fase cair dengan suhu 300 C

dan tekanan 1 atm dalam tangki penyimpanan (T-01). Sedangkan natrium klorida (NaCl) disimpan pada fase padat dengan suhu 300C dan tekanan 1 atm dalam silo penyimpanan bahan baku (SL-01).

Bahan baku asam nitrat (HNO3) diperoleh di pasaran dengan kemurnian 68%

berat, sedangkan natrium klorida (NaCl) diperoleh dengan kemurnian 95% berat.

2.3.2.2 Tahap Penyiapan Bahan Baku

Pada tahap ini bertujuan untuk menyiapkan bahan baku asam nitrat dan natrium klorida. Natrium klorida dari SL-01 diangkut menggunakan belt conveyor (BC-01) menuju mixer (M-01) yang dilengkapi dengan jaket pemanas, untuk dilarutkan dengan air serta dinaikkan suhunya menjadi 60oC dengan media pemanas steam kemudian diumpankan menuju reaktor (R-01).

commit to user

Asam nitrat dari T-01 dipompakan menuju ke heater (HE-01) untuk

dinaikkan suhunya dari 300 C menjadi 600C kemudian diumpankan menuju reaktor untuk direaksikan dengan larutan NaCl dari M-01.

2.3.2.2 Tahap Pembentukan Produk

Reaksi yang terjadi dalam reaktor :

3NaCl + 4HNO33NaNO3+ NOCl + Cl2 + 2H2O

Larutan NaCl dari M-01 dialirkan ke R-01. Perbandingan mol umpan larutan HNO3terhadap NaCl yang digunakan adalah 1,3 : 1 dengan konversi total sebesar

95% terhadap NaCl. Di sini, RATB yang digunakan berjumlah 2 buah yang bekerja secara seri dengan konversi 80% pada R-01 kemudian reaksi dilanjutkan pada R-02 sehingga diperoleh konversi 95%.

Reaktor yang digunakan adalah jenis Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB). Reaktor beroperasi secara isothermal pada suhu 60oC dan tekanan 1 atm. Reaksi yang terjadi adalah endotermis, maka untuk mempertahankan suhu dalam reaktor diperlukan pemanas. Pada prarancangan pabrik ini, pemanas yang

digunakan adalah jaket dengan media pemanas steamyang mempunyai suhu masuk

130oC. Produk yang keluar dari reaktor terdiri dari larutan Natrium Nitrat, air, sisa NaCl dan sisa HNO3, serta gas NOCl dan gas Cl2.

2.3.2.3 Tahap Pemurnian Produk

commit to user

sisa reaktan lainnya sehingga diperoleh produk Natrium Nitrat dalam bentuk kristal. Selain itu, tahap ini juga bertujuan untuk memisahkan gas NOCl dan Cl2 sebagai

produk samping.

Tahap pemisahan dan pemurnian produk utama dan produk samping terdiri dari :

1. Larutan hasil reaksi dari R-01 dialirkan ke R-02 hingga tercapai konversi 95%

terhadap NaCl dan selanjutnya diumpankan ke Evaporator (E-01) untuk

menguapkan kandungan sebagian air dan semua sisa asam nitrat dengan cara dipanaskan menggunakansteam. Larutan pekat hasil dari E-01 dialirkan menuju Crystallizer (CR-01) yang beroperasi pada tekanan 1 atm dan suhu 50oC. Di dalam CR-01 suhu larutan umpan diturunkan secara tiba-tiba menggunakan air pendingin sehingga nukleus-nukleus kristal terbentuk. Produk keluar dari CR-01 berupa kristal dengan mother liquor-nya selanjutnya dipisahkan di dalam Centrifuge(CF-01).

2. Centrifuge (CF-01) mempunyai dua aliran produk keluar, yaitu kristal yang akan diumpankan ke Rotary Dryer (RD-01) dan mother liquor yang akan dialirkan ke Evaporator (E-02) yang selanjutnya diturunkan suhunya terlebih dahulu di HE-02 menjadi 60oC kemudian di-recycleke R-01. Kristal dari CF-01 akan dikeringkan di dalam RD-01 menggunakan udara panas untuk menguapkan kandungan airnya sehingga akan diperoleh produk kristal Natrium Nitrat yang selanjutnya akan disimpan di silo penyimpanan produk (SL-02). 3. Gas hasil reaksi yang berupa campuran NOCl dan Cl2, tekanannya dinaikkan

commit to user

terlebih dahulu menjadi 11 atm menggunakan Compressor (K-01 dan K-02)

kemudian diturunkan suhunya dengan Condenser (CD-01) dan selanjutnya

diumpankan ke Menara Distilasi (MD-01). Hasil atas MD-01 adalah cairan Cl2

dengan kemurnian 95,54% berat dan akan disimpan dalam tangki penyimpanan produk (T-02). Sedangkan hasil bawah MD-01 adalah cairan NOCl dengan kemurnian 99,66% berat dan akan disimpan dalam tangki penyimpanan produk (T-03).

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas

Produk : Natrium Nitrat 99,5% berat

Kapasitas : 30.000 ton/tahun

Satu tahun produksi : 330 hari

Waktu operasi selama 1 hari : 24 jam

2.4.1. Neraca Massa

Basis perhitungan : 1 jam operasi

commit to user Tabel 2.2 Neraca Massa pada Mixer (M-01)

Komponen

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

F1 F2 M2

NaCl 2.624,6913 0 2.624,6913

H2O 138,1416 5.079,2509 5.217,3925

Total

2.762,8329 5.079,2509 7.842,0838

7.842,0838 7.842,0838

Tabel 2.3 Neraca Massa pada Reaktor

Komponen

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

M2 F3 Recycle In E-01 In MD-01

HNO3

NaCl NaNO3 NOCl Cl2 H2O

0 2.624,6913 0 0 0 5.217,3925 3.961,9414 0 0 0 0 1.864,4430 0 131,2847 3.308,5722 0 0 2.634,9836 198,0831 137,7891 7.115,5817 0 0 10.254,8203 0 0 0 977,5460 1.058,7718 0 Total

7.842,0838 5.826,3844 6.074,8405 17.706,2882 2.036,3178

commit to user

Tabel 2.4 Neraca Massa pada Evaporator(E-01)

Komponen

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

In E-01 In CR-01 F6

NaNO3

NaCl H2O

HNO3 7.115,5817 137,7891 10.254,8203 198,0971 7.115,5817 137,7891 6.489,8917 0 0 0 3.764,9286 198,0971 Total

17.706,2882 13.743,2625 3.963,0257

17.706,2882 17.706,2882

Tabel 2.5 Neraca Massa pada Menara Destilasi (MD-01)

Komponen

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

In MD-01 F4 F5

Cl2 NOCl 1.058,7718 977,5460 1.055,7745 4,9103 3,3395 972,2936 Total

2.036,3178 1.060,6848 975,6331

commit to user Tabel 2.6 Neraca Massa pada Crystallizer(CR-01)

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

NaNO3 ( l ) NaNO3 ( s ) NaCl ( l ) NaCl ( s ) H2O

7.115,5817 0 137,7891 0 6.489,8917 3.308,5722 3.807,0095 131,2847 6,5044 6.489,8917 Total 13.743,2625 13.743,2625 13.743,2625 13.743,2625

Tabel 2.7 Neraca Massa pada Centrifuge(CF-01)

Komponen

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

In CF-01 F7 In E-02 In RD-01

NaNO3 ( l ) NaNO3 ( s ) NaCl ( l ) NaCl ( s ) H2O

3.308,5722 3.807,0095 131,2847 6,5044 6.489,8917 0 0 0 0 381,3514 3.308,5722 0 131,2847 0 6.808,7431 0 3.807,0095 0 6,5044 62,5000 Total

13.743,2625 381,3514 10.248,6000 3.876,0139

commit to user

Tabel 2.8 Neraca Massa pada Rotary Dryer(RD-01)

Komponen

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

In RD-01 F8 F9

NaNO3

NaCl H2O

3.807,0095 6,5044 62,5000

38,0701 0,0650 50,0000

3.768,9394 6,4394 12,5000

Total 3.876,0139 88,1351 3.787,8788

3.876,0139 3.876,0139

Tabel 2.9 Neraca Massa pada Evaporator(E-02)

Komponen

Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

In E-02 Recycle F10

NaNO3

NaCl H2O

3.308,5722 131,2847 6.808,7431

3.308,5722 131,2847 2.634,9836

0 0 4.173,7595

Total

10.248,6000 6.074,8405 4.173,7595

commit to user

2.4.2. Neraca Panas

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan : kJ/jam

Tabel 2.11 Neraca Panas padaMixer (M-01)

Komponen Q input (kJ) Q output (kJ)

Qumpan

Q_pelarutan

Qsteam

QM2

22.122,0842 219.531,0695 589.735,4630

-842.254,3308

Total 842.254,3308 842.254,3308

Tabel 2.12 Neraca Panas pada Reaktor-01 (R-01)

Komponen Q input (kJ) Q output (kJ)

Qumpan

Qproduk

Qsteam

Qreaksi

2.105.054,1856

-122.622.5846 22.532,3407

-2.250.509,1106

commit to user Tabel 2.13 Neraca Panas pada Reaktor-02 (R-02)

Komponen Q input (kJ) Q output (kJ)

Qumpan

Qproduk

Qsteam

Q_reaksi

2.187.577,4640 -101.918,1877 5.633,1150

-2.295.128,7667

-Total 2.295.128,7667 2.295.128,7667

Tabel 2.14 Neraca Panas pada Evaporator-01 (E-01)

Komponen Q input (kJ) Q output (kJ)

Q_umpan

Qsteam

Qin Cr

Q_F6

2.324.373,0287 1.878.773,7672

-2.923.305,5185 1.279.841,2774

commit to user

Tabel 2.15 Neraca Panas pada Menara Destilasi (MD-01)

Komponen Q input (kJ) Q output (kJ)

Qin MD

Qcondenser Qreboiler QF4 QF5 851,1810 -794.731,4283 -794.029,6178 -1.095,5535 457,4380

Total 795.582,6093 795.582,6093

Tabel 2.16 Neraca Panas pada Crystallizer(CR-01)

Masuk kJ / jam Keluar kJ / jam

Panas dibawa feed Panas kristalisasi

2.923.305,5185 412.940,0950

Entalpi kristal & M.L Entalpi air pendingin

1.454.311,7823 1.881.933,8312

Total 3.336.245,6135 Total 3.336.245,6135

Tabel 2.17 Neraca Panas pada Centrifuge(CF-01)

Masuk kJ / jam Keluar kJ/ jam

Entalpi kristal & M.L Panas dibawa air pencuci

1.454.311,7823 39.590,1750

Panas dibawacake

Panas dibawa filtrat

419.282,1192 1.074.997,4736

commit to user Tabel 2.18 Neraca Panas pada Rotary Dryer (RD-01)

Komponen Q input (kJ) Q output (kJ)

Qin RD

QF8

QF9

Qudara in

Qudara out

Qke lingkungan

419.282,1199

-5.834,7945

-11.605,4420 408.418,9766

-4.750,4504 348,3992

Total 425.116,9144 425.116,9144

Tabel 2.19 Neraca Panas pada Evaporator-02 (E-02)

Komponen Q input (kJ) Q output (kJ)

Qin E2

Qsteam

Qrecycle

QF10

1.075.188,8364 868.831,1366

-1.152.565,6728 791.454,3002

commit to user Tabel 2.20 Neraca Panas Total

Komponen Q input (kJ) Q output (kJ)

F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10

Qke lingkungan

Qsteam Qair pendingin

22.122,0842 10.865,7141 514.981,7224 -39.590,1750 -348,3992 9.060.650,9479 -1.095,5535 457,4380 1.279.841,2774 -11.605,4420 410.418,9766 3.786.314,4597 348,3992 -4.154.837,4964

commit to user

2.5 Lay OutPabrik dan Peralatan Proses

2.5.1. Lay OutPabrik

Lay out 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 dari para karyawan serta keselamatan proses.

Pada prarancangan pabrik ini, tata letak dari pabrik dapat dilihat pada Gambar 2.3. Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik ini adalah (Vilbrandt, 1959) :

1. Pabrik Natrium Nitrat ini merupakan pabrik baru (bukan pengembangan) sehingga penentuan lay outtidak dibatasi oleh bangunan yang ada.

2. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa mendatang.

3. Fakor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan ledakan, maka perencanaan lay outselalu diusahakan jauh dari sumber api, bahan panas, bahan yang mudah meledak dan jauh dari asap atau gas beracun.

4. Sistem konstruksi yang direncanakan adalah outdoor unutk menekan biaya bangunan dan gedung, dan juga iklim Indonesia memungkinkan konstruksi secara outdoor.

5. Lahan terbatas sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian pengaturan ruangan/lahan.

commit to user

Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu (Vilbrandt, 1959) :

1. Daerah administrasi/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. 2. Daerah proses

Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses berlangsung. 3. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk

Merupakan daerah untuk tempat bahan baku dan produk. 4. Daerah gudang, bengkel dan garasi

Merupakan daerah yang digunakan untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses.

5. Daerah utilitas

Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung proses berlangsung dipusatkan.

commit to user Kantin Musholla Gudang UPL Koperasi Klinik Kantor Parkir Karyawan Area Perluasan Utilitas La bo ra to riu m Pemadam Kebakaran B en gk el Pos Keamanan Pos Keamanan Pos Keamanan C on tro ll ro om Safety Pintu Darurat Parkir

Skala = 1 : 500 Keterangan :

: Taman : Arah jalan

Proses

Gambar 2.3 Lay OutPabrik

2.5.2 Lay OutPeralatan Proses

Lay out peralatan proses adalah tempat dimana alat-alat yang digunakan dalam proses produksi. Tata letak peralatan proses pada prarancangan pabrik ini dapat dilihat pada Gambar 2.4. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam

commit to user

menentukan lay out peralatan proses pada pabrik Natrium Nitrat, antara lain (Vilbrandt, 1959) :

1. Aliran udara

Aliran udara di dalam dan di sekitar peralatan proses perlu diperhatikan kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan pekerja.

2. Cahaya

Penerangan sebuah pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat prose yang berbahaya atau berisiko tinggi perlu adanya penerangan tambahan.

3. Lalu lintas manusia

Dalam perancangan lay out peralatan perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dengan cepat dan mudah. Hal ini bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki. Keamanan pekerja selama menjalankan tugasnya juga diprioritaskan.

4. Pertimbangan ekonomi

Dalam menempatkan alat-alat proses diusahakan dapat menekan biaya operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik.

5. 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.

commit to user

commit to user

BAB III

SPESIFIKASI ALAT PROSES

3.1 Reaktor

Tabel 3.1 Spesifikasi Reaktor

Kode R-01 R-02

Fungsi Tempat terjadinya reaksi asam nitrat dengan natrium klorida

menjadi Natrium Nitrat

Tipe Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)

Kondisi operasi - Tekanan - Suhu

1 atm 60 oC Spesifikasi pengaduk

- Jenis pengaduk - Diameter - Kecepatan - Daya - Material

Turbin 6 blade, 4 baffle 0,667 m

150,146 rpm 21 HP Titanium

Turbin 6 blade, 4 baffle 0,667 m

111,879 rpm 10 HP Titanium Spesifikasi pemanas

- Jenis

- Media pemanas - Tinggi jaket

Jaket Steam 2,09 m Jaket Steam 1,188 m

commit to user - Tebal jaket

- Material

16

3 in

Carbon Steel SA 283 grade C

16

3 in

Carbon Steel SA 283 grade C

Bentuk head Torispherical dished head

Tebal head 14in 14 in

Tinggi head 0,386 m 0,386 m

Diameter reaktor 2,1336 m 2,1336 m

Tinggi total reaktor 2,774 m 2,774 m

3.2 Mixer

Tabel 3.2 Spesifikasi Mixer

Kode M-01

Fungsi Melarutkan NaCl 95% dengan air menjadi

larutan NaCl jenuh pada 60 oC

Tipe Tangki ertical berpengaduk

Kondisi operasi - Tekanan - Suhu

1 atm 60 oC Spesifikasi pengaduk

- Jenis pengaduk - Diameter - Kecepatan - Daya - Material

Turbin 6 bladedengan 4 baffle 0,484 m

168,748 rpm 8 HP

commit to user Spesifikasi pemanas

- Jenis

- Media pemanas - Tinggi jaket - Tebal jaket - Material

Jaket Steam 1,456 m

16

3 in

Carbon Steel SA 283 grade C

Bentuk head Torispherical dished head

Tebal head 316 in

Tinggi head 0,310 m

Diameter mixer 1,3716 m

Tinggi total mixer 2,071 m

3.3 Evaporator

Tabel 3.3 Spesifikasi Evaporator

Kode E-01 E-02

Fungsi Menguapkan sebagian

kandungan H2O dan semua

HNO3di larutan hasil reaksi

Menguapkan sebagian

kandungan H2O di mother

liquordari centrifuge Tipe Long tube vertical evaporator

Kondisi operasi - Tekanan - Suhu

1 atm 103,85oC

1 atm 96,1830oC Spesifikasi HE

commit to user - Luas tr. panas

- Hairpin - Panjang - Jumlah

13,631 m2

4 x 3 in hairpinSN 40 6,096 m

4hairpin

6,603 m2

3 x 2 in hairpinSN 40 3,658 m

4hairpin Spesifikasi

Displacement Vapor

- Diameter

- Tebal shell

- Tinggi - Material 0,596 m 16 3 in 0,596 m

Carbon Steel SA 283 grade C

0,924 m 16

3 in

0,924 m

Carbon Steel SA 283 grade C

Bentuk head Torispherical dished head Torispherical dished head

Tebal head 316 in 316 in

Tinggi head 0,173 m 0,105 m

Tinggi total 2,771 m 13,134 m

3.4 Menara Distilasi

Tabel 3.4 Spesifikasi Menara Distilasi

Kode MD-01

Fungsi Memisahkan antara Cl2dan NOCl

Tipe Packed Tower

Kondisi operasi - Tekanan - Suhu umpan

11 atm 51,515 oC

commit to user - Suhu Bottom

- Suhu Top

67,087oC 39,17oC

Dimensi menara 0,544 m

Bahan isian - Jenis - Ukuran

Ceramic pall ring 1 in

Bahan konstruksi Carbon Steel SA 283 grade C

Tinggi menara 17,228 m

3.5 Crystallizer

Tabel 3.5 Spesifikasi Crystallizer

Kode CR-01

Fungsi Mengkristalkan Natrium Nitrat dari larutannya dengan

cara mendinginkan larutan sampai diperoleh kristal Natrium Nitrat

Tipe Swenson-Walker Crystallizer

Jumlah 2 unit kecil (1 unit besar)

Volume total 0,751 m3

Kondisi operasi - Tekanan - Suhu

1 atm 50 oC

commit to user Dimensi Crystallizer

- Lebar - Tinggi - Panjang total - Tebal dinding

0,610 m 0,660 m 6,096 m 0,005 m Spesifikasi Pengaduk

- Jenis - Kecepatan - Daya - Diameter

Spiral agitator 70 rpm

0,75 HP 0,605 m Spesifikasi Pendingin

- Media - Jumlah

Air

49.915,919 kg/jam

Bahan konstruksi Carbon Steel SA 283 grade C

3.6 Centrifuge

Tabel 3.6 Spesifikasi Centrifuge

Kode CF-01

Fungsi Memisahkan kristal NaNO3dari mother liquor-nya

commit to user Kondisi operasi

- Tekanan - Suhu

1 atm 50 oC Dimensi bowl

- Diameter - Panjang - Tebal

0,889 m 0,946 m 0,053 m Spesifikasi Motor

- Kecepatan putar - Daya

600 rpm 0,5 HP

Bahan konstruksi Carbon Steel SA 283 grade C

3.7 Rotary Dryer

Tabel 3.7 Spesifikasi Rotary Dryer

Kode RD-01

Fungsi Mengurangi kadar cairan yang terikut pada hasil

padatan NaNO3

Tipe Direct Contact Counter Current Rotary Dryer Kondisi operasi

- Tekanan - Suhu

1 atm 50 - 60oC

commit to user Spesifikasi alat

- Panjang - Diameter

- Kecepatan putar - Kemiringan - Jumlah flight

- Waktu tinggal

- Daya

- Tebal shell

10,624 m 1,29 m 6,418 rpm 0,01 ft/ft 4 buah 0,607 jam 8 HP

16

3 in

Sistem pemanas

-Jenis

- Luas tr. Panas - Diameter shell - Diameter tube - Tinggi

Shell and Tube 1-2 Heat Exchanger 20,868 m2

0,489 m 0,025 m 1,828 m

commit to user

3.8 Tangki

Tabel 3.8 Spesifikasi Tangki

Kode T-01 T-02 T-03

Fungsi Menyimpan HNO3

selama 30 hari

Menyimpan Cl2

selama 30 hari

Menyimpan NOCl selama 30 hari

Tipe Silinder vertikal dengan flat bottomdan conical roof

Material Carbon Steel SA 283 grade C

Jumlah 2 1 1

Kondisi operasi

- Tekanan

- Suhu

1 atm 30 oC

11 atm 30 oC

11 atm 30 oC

Kapasitas 12.909 bbl 5.100 bbl 4.030 bbl

Dimensi - Diameter - Tinggi total - Tebal silinder

Course1 Course2 Course3 - Tebal head

60 ft 27,750 ft 8 1 1 in 1 in 8 7 in 16 5 in 45 ft 18,685 ft 16 7 3 in 8 3 3 in 16 5 3 in 16 7 in 45 ft 18,685 ft 16 7 3 in 8 3 3 in 16 5 3 in 16 7 in

commit to user

3.9 Silo

Tabel 3.9 Spesifikasi Silo

Kode SL-01 SL-02

Fungsi Menyimpan Natrium Klorida

selama 30 hari

Menyimpan Natrium Nitrat dari RD-01 selama 30 hari

Tipe Silinder vertikal dengan dasar

berbentuk cone60o

Silinder vertikal dengan dasar berbentuk cone60o

Material Carbon Steel SA 283 grade C Carbon Steel SA 283 grade C

Jumlah 1 2

Kondisi operasi

- Tekanan

- Suhu

1 atm 30 oC

1 atm 30 oC

Kapasitas 1.194,553 m3 1.135,643 m3

Dimensi - Diameter - Tinggi total - Tebal head

9,842 m 23,337 m

2

1 in

8,033 m 19,057 m

16

commit to user

Kode SL-03

Fungsi Menyimpan Natrium Nitrat dari Si-01 selama 30 hari

Tipe Silinder vertikal dengan dasar berbentuk cone60o

Material Carbon Steel SA 283 grade C

Jumlah 1

Kondisi operasi

- Tekanan

- Suhu

1 atm 30 oC

Kapasitas 22,6164 m3

Dimensi - Diameter - Tinggi total - Tebal head

2,185 m 5,214 m

4

commit to user

3.10 Heat Exchanger

Tabel 3.10 Spesifikasi Heat Exchanger

Kode HE-01 HE-02

Fungsi Memanaskan asam nitrat

umpan reaktor

Mendinginkan cairan yang

akan di-recycle ke R-01

Tipe Double Pipe Double Pipe

Jumlah 1 buah 1 buah

Panjang 12 ft 12 ft

Kondisi operasi - Hot fluid - Cold fluid

130oC - 130oC 30 - 60 oC

96,2oC – 60oC 30 oC - 40 oC Spesifikasi

- Kapasitas - Material

Outer pipe, hot fluid (steam)

203,229 kg/jam

Carbon Steel SA 283 grade C

Outer pipe, cold fluid (air pendingin) 533,197 kg/jam Cast Steel Spesifikasi - Kapasitas - Material - Jumlah - ∆P

Inner pipe, cold fluid (bahan baku HNO3)

5.826,384 kg/jam

Carbon steel SA 283 grade C 1 hairpin

0,531 psi

Inner pipe, hot fluid (fluida keluaran E-02)

8.366,032 kg/jam

Carbon steel SA 283 grade C 1 hairpin

0,614 psi

Dirt Factor 0,0036 hr.ft2.oF/Btu 0,0038 hr.ft2.oF/Btu

commit to user

Kode HE-03 HE-04

Fungsi Mendinginkan suhu fluida

keluaran RB-01 yang akan disimpan di T-03

Memanaskan udara masuk

rotary dryer

Tipe Double Pipe Double Pipe

Jumlah 1 buah 1 buah

Panjang 12 ft 6 ft

Kondisi operasi - Hot fluid - Cold fluid

30oC – 40oC 67 oC - 32 oC

270,5oC - 68oC 30 - 127 oC Spesifikasi

- Kapasitas - Material

Outer pipe, cold fluid (air pendingin)

143,303 kg/jam Cast Steel

Outer pipe, hot fluid(udara)

2036,31 kg/jam

Carbon steel SA 283 grade C Spesifikasi

- Kapasitas - Material - Jumlah - ∆P

Inner pipe, hot fluid (residu MD)

938,452 kg/jam

Carbon steel SA 283 grade C 10 hairpin

0,0069 psi

Inner pipe, cold fluid (gas keluaran kompresor)

4.631,52 kg/jam

Carbon steel SA 283 grade C 3 hairpin

1,51 psi

Dirt Factor 0,0036 hr.ft2.oF/Btu 0,0032 hr.ft2.oF/Btu

commit to user

3.11 Condenser

Tabel 3.11 Spesifikasi Condenser

Kode CD-01 CD-02

Fungsi Mengkondensasikan gas

keluaran Compressor

Mengkondensasikan hasil atas MD-01

Tipe Double Pipe Shell and Tube

Jumlah 1 buah 1 buah

Panjang 12 ft 8 ft

Kondisi operasi - Hot fluid - Cold fluid

68oC – 51,515oC 30oC – 40 oC

39,2oC - 39,2oC 30 - 35oC

Spesifikasi

- Kapasitas - Material

Outer pipe, hot fluid (air pendingin)

50,15 kg/jam Cast Steel

Shell,cold fluid (air pendingin)

198,565 kg/jam Cast Steel Spesifikasi - Kapasitas - Material - Jumlah - ∆P

Inner pipe, cold fluid (gas keluaran kompresor)

4.631,52 kg/jam

Carbon steel SA 283 grade C 1 hairpin

1,05 psi

Tube cold fluid(hasil atas MD-01)

3.536,95 kg/jam

Carbon Steel SA 283 grade C 522 tube

0,0088 psi

Dirt Factor 0,0037 hr.ft2.oF/Btu 0,0042 hr.ft2.oF/Btu

commit to user

Kode CD-03

Fungsi Mengkondensasikan gas keluaran E-01

Tipe Double Pipe

Jumlah 1 buah

Panjang 12 ft

Kondisi operasi - Hot fluid - Cold fluid

103,845oC – 40oC 30 oC – 40 oC Spesifikasi

- Kapasitas - Material

Outer pipe, cold fluid (air pendingin) 77,666 kg/jam

Cast Steel Spesifikasi

- Kapasitas - Material - Jumlah - ∆P

Inner pipe, hot fluid(gas keluaran E-01) 3.963,026 kg/jam

Carbon steel SA 283 grade C 1 hairpin

0,0012 psi

Dirt Factor 0,0052 hr.ft2.oF/Btu

commit to user

3.12 Reboiler

Tabel 3.12 Spesifikasi Reboiler

Kode RB-01

Fungsi Menguapkan sebagian hasil bawah MD-01

Tipe Kettle Reboiler

Jumlah 1 buah

Panjang 8 ft

Kondisi operasi - Hot fluid - Cold fluid

130oC - 130oC 66,91 - 67,02oC Spesifikasi

- Kapasitas - Material

Shell, cold fluid (hasil bawah MD-01) 1097,859 kg/jam

Carbon Steel SA 283 grade C Spesifikasi

- Kapasitas - Material - Jumlah - ∆P

Tube, hot fluid(steam) 609,927 kg/jam

Cast Steel 106tube 0,0002 psi

Dirt Factor 0,0025 hr.ft2.oF/Btu

commit to user

3.13 Accumulator

Tabel 3.13 Spesifikasi Accumulator

Kode ACC-01

Fungsi Menampung distilat MD-01

Tipe Horizontal drum dengan torispherical dished head

Jumlah 1 buah

Material Carbon steel SA 283 grade C

Kapasitas 0,533 m3

Waktu tinggal 10 menit

Kondisi operasi

- Tekanan

- Suhu

11 atm 39,315oC Dimensi

- Diameter

- Panjang total

- Tebal silinder

- Tebal head

0,603 m 1,607 m

16

3 in

16

commit to user

3.14 Pompa

Tabel 3.14 Spesifikasi Pompa

Kode P-01 P-02 P-03

Fungsi Mengalirkan HNO3

dari T-01 ke HE-01

Mengalirkan

larutan NaCl dari M-01 ke R-01

Mengalirkan

larutan hasil reaksi dari R-01 ke R-02 Tipe Single stage centrifugal pump

Material Commercial steel

Kapasitas 23,503 gpm 34,934 gpm 82,035 gpm

Tekanan 1 - 1 atm 1 - 1 atm 1 - 1 atm

Tenaga pompa 0,37 HP 0,33 HP 0,36 HP

NPSH pompa 2,329 ft 3,033 ft 5,359 ft

Kecepatan putar 3500 rpm 3500 rpm 3500 rpm

Tenaga motor 0,5 HP 0,5 HP 0,5 HP

commit to user

Kode P-04 P-05 P-06

Fungsi Mengalirkan

larutan hasil reaksi dari R-02 ke E-01

Mengalirkan

mother liquor dari HE-05 ke R-01

Mengalirkan hasil atas MD dari ACC-01 ke MD-ACC-01 Tipe Single stage centrifugal pump

Material Commercial steel

Kapasitas 81,374 gpm 32,669 gpm 14,069 gpm

Tekanan 1 – 1 atm 1 - 1 atm 11 - 11 atm

Tenaga pompa 0,05 HP 0,46 HP 0,89 HP

NPSH pompa 5,330 ft 2,901 ft 1,654 ft

Kecepatan putar 3500 rpm 3500 rpm 3500 rpm

Tenaga motor 0,083 HP 0,75 HP 1,5 HP

commit to user

Kode P-07 P-08 P-09

Fungsi Mengalirkan

kondensat dari CD-01 ke MD-CD-01

Mengalirkan hasil

bawah MD dari

HE-06 ke T-03

Mengalirkan hasil atas MD dari ACC-01 ke T-02

Tipe Single stage centrifugal pump

Material Commercial steel

Kapasitas 8,665 gpm 4,005 gpm 14,069 gpm

Tekanan 11 - 11 atm 11 - 11 atm 11 - 11 atm

Tenaga pompa 0,29 HP 0,08 HP 0,18 HP

NPSH pompa 1,198 ft 0,715 ft 1,654 ft

Kecepatan putar 3500 rpm 3500 rpm 3500 rpm

Tenaga motor 0,5 HP 0,125 HP 0,25 HP

commit to user

3.15 Cyclone

Tabel 3.15 Spesifikasi Cyclone

Kode Si-01

Fungsi Memisahkan produk Natrium Nitrat

yang terbawa aliran gas keluaran RD-01

Tipe Centrifugal Cyclone

Debit total masuk, ft3/s 45,50

Spesifikasi

- _{Diameter, ft 4}

- _{Luas permukaan, ft}2 _201,14

- _{Luas daerah pengeluaran udara, ft}2 _3,14

- _{Kecepatan udara masuk, ft/s 50}

- _{Kecepatan udara keluar, ft/s 14,48}

commit to user

3.16 Fan

Tabel 3.16 Spesifikasi Fan

Kode F-01

Fungsi Menurunkan suhu fluida keluaran CD-02

Tipe Axial Fan

Jumlah 1 buah

Kondisi operasi - Hot fluid - Cold fluid

39,171oC - 32oC 30 - 32oC

Spesifikasi Rows - Jumlah - Panjang - Material - Daya motor - Kebutuhan listrik

1 buah 0,0352 ft

Carbon Steel SA 283 grade C 7,5 hp/100 ft2

0,042 hp

Beban panas 1.726,422 Btu/jam

Kebutuhan udara pendingin 890,069 kg/jam

3.17 Conveyor

Jenis : Closed Belt Conveyor

Jumlah : 5 buah

commit to user

Kemiringan : 0o

Jenis : Continuous Bucket Elevator

Jumlah : 3 buah

Ukuran : 8 x 5,5 x 7,75 in

Kemiringan : 0o

Tabel 3.17 Spesifikasi Screw Conveyor

Kode SC-01

Fungsi Mengumpulkan cake dari CR-01 untuk diumpankan

ke CF-01

Tipe Screw Conveyor dengan feed hopper

Daya digunakan, HP 1,232

Klasifikasi

- _{Luas terisi umpan 30 %}

- _{Diameter flight, in 10}

- _{Diameter pipa sumbu, in 2,5}

- _{Diameter shaft, in 2}

- _{Kecepatan putar, rpm 55}

commit to user

3.17 Hopper

Tabel 3.18 SpesifikasiHopper

Kode H-01 H-02

Fungsi Mengumpankan padatan NaCl

ke M-01

Mengumpankan cake dari CF-01 ke RD-01

Jenis Tangki silinder dengan conical bottom

Kapasitas, m3 1,355 3,0930

Diameter, m 1,238 1,630

commit to user

BAB IV

UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM

4.1 Unit Pendukung Proses

Unit pendukung proses atau yang lebih dikenal dengan sebutan utilitas merupakan bagian penting untuk menunjang proses produksi dalam pabrik.

Unit pendukung proses yang terdapat dalam pabrik Natrium Nitrat adalah : 1. Unit pengadaan air

Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan air sebagai berikut :

a. Air pendingin dan air pemadam kebakaran b. Air umpan boiler

c. Air konsumsi umum dan sanitasi d. Air proses

2. Unit pengadaan steam

Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steamsebagai media pemanas

mixer (M-01), reaktor (R-01 dan R-02), evaporator (E-01 dan E-02), reboiler

(RB-01) dan heater (HE-01 dan HE-04).

3. Unit pengadaan udara tekan

Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan instrumentasi pneumatic, untuk penyediaan udara tekan di bengkel dan untuk kebutuhan umum yang lain.

commit to user 4. Unit pengadaan listrik

Unit ini bertugas menyediakan listrik sebagai tenaga penggerak untuk peralatan proses, keperluan pengolahan air, peralatan-peralatan elektronik atau listrik AC, maupun untuk penerangan. Lisrik di-supply dari PLN dan dari generator sebagai cadangan bila listrik dari PLN mengalami gangguan.

5. Unit pengadaan bahan bakar

Unit ini bertugas menyediakan bahan bakar untuk kebutuhan boiler dan generator.

4.1.1 Unit Pengadaan Air

Air proses, air umpan boiler, air pendingin, air pemadam kebakaran, air konsumsi umum dan sanitasi yang digunakan adalah air yang diperoleh dari PT Krakatau Tirta Industri (PT KTI) yang terletak tidak jauh dari lokasi pabrik.

4.1.1.1 Air Pendingin dan Air Pemadam Kebakaran

Air pendingin dan air pemadam kebakaran yang digunakan adalah air baku yang diperoleh dari PT KTI yang terletak tidak jauh dari lokasi pabrik. Air dari PT KTI ini bisa langsung digunakan sebagai air pendingin dan air pemadam kebakaran karena dari PT KTI air tersebut sudah diproses sehingga sudah memenuhi persyaratan dari air yang akan digunakan sebagai pendingin.

Adapun persyaratan air yang akan digunakan sebagai pendingin adalah :

 Kekeruhan maksimal 3 ppm

commit to user

4.1.1.2 Air Proses

Kebutuhan air proses dipenuhi dari PT KTI. Air yang berasal dari PT KTI belum memenuhi persyaratan untuk digunakan sebagai air proses sehingga harus menjalani proses pengolahan terlebih dahulu. Adapun persyaratan air yang akan digunakan sebagai air proses adalah :

 Kekeruhan maksimal 3 ppm

 Bukan air sadah

 Bebas bakteri

 Bebas mineral

Tahapan pengolahan air agar dapat digunakan sebagi air proses meliputi : a. Filtrasi

b. Demineralisasi

4.1.1.3 Air Umpan Boiler

Untuk kebutuhan air umpan boiler, sumber air yang digunakan adalah air dari PT KTI. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam penanganan air umpan boiler adalah sebagai berikut :

a. Kandungan yang dapat menyebabkan korosi

Korosi yang terjadi di dalam boiler disebabkan karena air mengandung larutan - larutan asam dan gas - gas yang terlarut.

commit to user

b. Kandungan yang dapat menyebabkan kerak (scale forming)

Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan dan suhu tinggi, yang biasanya berupa garam - garam karbonat dan silikat.

c. Kandungan yang dapat menyebabkan pembusaan (foaming)

Air yang diambil dari proses pemanasan bisa menyebabkan foaming pada boiler dan alat penukar panas karena adanya zat - zat organik, anorganik, dan zat - zat yang tidak larut dalam jumlah besar. Efek pembusaan terjadi pada alkalinitas tinggi.

Pengolahan air umpan boiler

Air yang berasal dari PT KTI belum memenuhi persyaratan untuk digunakan sebagai umpan boiler, sehingga harus menjalani proses pengolahan terlebih dahulu. Air umpan boiler harus memenuhi persyaratan tertentu agar tidak menimbulkan masalah-masalah seperti :

 Pembentukan kerak pada boiler

 Terjadinya korosi pada boiler

 Pembentukan busa di atas permukaan dalam drum boiler

Tahapan pengolahan air agar dapat digunakan sebagai air umpan boilermeliputi : a. Filtrasi

b. Demineralisasi c. Deaerasi

commit to user

4.1.1.4 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi

Sumber air untuk keperluan konsumsi dan sanitasi juga berasal dari PT KTI. Air ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan air minum, laboratorium, kantor, perumahan, dan pertamanan. Air konsumsi dan sanitasi harus memenuhi beberapa syarat, yang meliputi syarat fisik, syarat kimia, dan syarat bakteriologis.

Syarat fisik :

 Suhu di bawah suhu udara luar

 Warna jernih

 Tidak mempunyai rasa dan tidak berbau

Syarat kimia :

 Tidak mengandung zat organik

 Tidak beracun

Syarat bakteriologis :

 Tidak mengandung bakteri – bakteri, terutama bakteri yang pathogen.

4.1.1.5 Pengolahan Air dari PT KTI

Pengolahan air untuk kebutuhan pabrik meliputi pengolahan secara fisik dan kimia, penambahan desinfektan maupun penggunaan ion exchanger.

commit to user

Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air dari PT KTI

Pengolahan air untuk air proses, umpan boiler, konsumsi dan sanitasi melalui beberapa tahapan :

a. Sand Filter

Air baku dari PT KTI ditampung dalam bak penampung awal kemudian dialirkan ke filter yang berjenis gravity sand filter dengan menggunakan pasir kasar dan halus. Air yang telah disaring selanjutnya ditampung ke bak penampung air

commit to user

untuk kemudian dipompakan ke tangki air konsumsi dan sanitasi umum dan dipompakan juga ke unit demineralisasi.

b. Unit demineralisasi

Unit ini berfungsi untuk menghilangkan mineral-mineral yang terkandung dalam air seperti Ca2+, Mg2+, K+, Fe2+, Al3+, HCO3-, SO42-, Cl- dan lain-lain dengan

bantuan resin. Air yang diperoleh adalah air bebas mineral yang sebagian akan diproses lebih lanjut menjadi air umpan boiler dan sisanya sebagai air proses. Demineralisasi diperlukan karena air umpan boiler dan air proses membutuhkan syarat-syarat sebagai berikut :

 Tidak menimbulkan kerak pada boiler maupun pada tube alat penukar panas

jika steam digunakan sebagi pemanas. Kerak akan mengakibatkan turunnya efisiensi alat.

 Bebas dari semua gas-gas yang mengakibatkan terjadinya korosi, terutama gas O2dan gas CO2.

Air diumpankan ke kation exchanger yang berfungsi untuk menukar ion-ion positif/kation (Ca2+, Mg 2+, K+, Fe2+, Al3+) yang ada di air umpan. Alat ini sering disebut softener yang mengandung resin jenis hydrogen-zeolite dimana kation-kation dalam umpan akan ditukar dengan ion H+ yang ada pada resin. Akibat tertukarnya ion H+ dari kation-kation yang ada dalam air umpan, maka air keluaran kation exchanger mempunyai pH rendah (3,7) dan Free Acid Material (FMA) yaitu CaCO3

commit to user

kejenuhan resin. Pada operasi normal FMA stabil sekitar 12 ppm, apabila FMA turun berarti resin telah jenuh sehingga perlu diregenerasi dengan H2SO4 dengan

konsentrasi 4%.

Air keluaran kation exchanger kemudian diumpankan ke degassifier, untuk

menghilangkan gas CO2 dengan cara menggelembungkan udara ke dalam air

menggunakan blower. Air kemudian diumpankan ke anion exchanger. Anion

exchanger berfungsi sebagai alat penukar anion-anion (HCO3-, SO42-, Cl-, NO3+, dan

CO3-) yang terdapat di dalam air umpan. Di dalam anion exchanger mengandung resin jenis Weakly Basic Anion Exchanger (WBAE) dimana anion-anion dalam air umpan ditukar dengan ion OH- dari asam-asam yang terkandung di dalam umpan exchanger menjadi bebas dan berkaitan dengan OH- yang lepas dari resin yang mengakibatkan terjadinya netralisasi sehingga pH air keluar anion exchanger kembali normal dan ada penambahan konsentrasi OH- sehingga pH akan cenderung basa. Batasan yang diijinkan pH (8,8-9,1), kandungan Na+ = 0,08-2,5 ppm. Kandungan silika pada air keluaran anion exchanger merupakan titik tolak bahwa resin telah jenuh (12 ppm). Resin digenerasi menggunakan larutan NaOH 4%. Air keluaran cation dan anion exchanger ditampung dalam tangki air demineralisasi sebagai penyimpan sementara sebelum dipakai sebagai air proses dan sebelum diproses lebih lanjut di unit deaerator

c. Unit deaerator

Air yang sudah diolah di unit demineralisasi masih mengandung sedikit gas-gas terlarut terutama O2. Gas tersebut dihilangkan dari unit deaerator karena

commit to user

menyebabkan korosi. Pada deaerator kadarnya diturunkan sampai kurang dari 5 ppm. Proses pengurangan gas-gas dalam unit deaerator dilakukan secara mekanis dan kimiawi. Proses mekanis dilakukan dengan cara mengontakkan air umpan boiler dengan uap tekanan rendah, mengakibatkan sebagian besar gas terlarut dalam air umpan terlepas dan dikeluarkan ke atmosfer. Selanjutnya dilakukan proses kimiawi dengan penambahan bahan kimia hidrazin (N2H4). Adapun reaksi yang terjadi adalah:

N2H4 (aq)+ O2 (g) N2 (g)+ 2 H2O (l)

4.1.1.6 Kebutuhan Air

a. Kebutuhan Air Pendingin

Kebutuhan air pendingin dapat dilihat pada tabel 4.1. Tabel 4.1 Kebutuhan air pendingin

No Kode Alat Alat

Kebutuhan ( kg/jam )

1. CR Crystallizer 46.720,1368

2. CD-01 Condenser hasil dari compressor 50,1475

3. CD-02 Condenser hasil dari MD-01 5.054,3259

4. CD-03 Condenser hasil atas dari E-01 12,9551

5. HE-02 Cooler untuk arus recycle 211,4493

6. HE-03 Cooler untuk NOCl 56,8295

commit to user b. Kebutuhan Air Proses

Kebutuhan air proses dapat dilihat pada tabel 4.2. Tabel 4.2 Kebutuhan air proses

No Kode Alat Nama Alat Kebutuhan ( kg/jam )

1. M-01 Mixer 5.079,2509

2. CF Centrifuge 381,3514

Total kebutuhan air proses = 5.460,6023 kg/jam

c. Kebutuhan Air untuk Steam

Kebutuhan air untuk steamdapat dilihat pada tabel 4.3. Tabel 4.3 Kebutuhan air untuk steam

No Kode Alat Nama Alat Kebutuhan ( kg/jam )

1. HE-01 HeaterHNO3 3,2290

2. M-01 Mixer 271,3173

3. R-01 Reaktor 56,4145

4. R-02 Reaktor 46,8891

5. E-01 Evaporator 864,3604

6. E-02 Evaporator 399,7199

7. RD-01 Rotary Dryer 210,0929

8. RB-01 Reboiler 2.316,4766

6.2.2 Modal Kerja (Working Capital Investment)

Tabel 6.3 Modal Kerja

No. Jenis US $ Rp. Total Rp.

1. Persediaan bahan baku 2.243.874 - 20.212.819.726

2. Persediaan bahan dalam proses 32.485 26.647.738 319.277.054

3. Persediaan Produk 4.288.085 3.517.501.370 42.144.571.120

4. Extended Credit 8.727.021 - 78.613.000.821

5. Available Cash 4.288.085 3.517.501.370 42.144.571.120

Working Capital Investment(WCI) 19.579.550 7.061.650.478 183.434.239.840

Total Capital Investment(TCI)

= FCI + WCI

6.3 Biaya Produksi Total (Total Production Cost) 6.3.1 Manufacturing Cost

6.3.1.1 Direct Manufacturing Cost(DMC)

Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost

No. Jenis US $ Rp. Total Rp.

1. Harga Bahan Baku 2.243.874 - 20.212.819.726

2. Gaji Pegawai - 2.922.000.000 4.032.000.000

3. Supervisi - 1.668.000.000 2.544.000.000

4. Maintenance 818.524 2.929.437.197 10.302.697.134

5. Plant Supplies 122.779 439.415.580 1.545.404.570

6. Royalty & Patent 5.236.212 - 47.167.800.492

7. Utilitas - 26.498.195.307 26.498.195.307

Direct Manufacturing Cost(DMC) 8.421.389 34.457.048.083 110.316.917.229

6.3.1.2 Indirect Manufacturing Cost(IMC)

Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost

No. Jenis US $ Rp. Total Rp.

1. Payroll Overhead - 584.400.000 584.400.000

2. Laboratory - 584.400.000 584.400.000

3. Plant Overhead - 2.775.900.000 2.775.900.000

4. Packaging 41.889.698 - 3.584.752.877

6.3.1.3 Fixed Manufacturing Cost(FMC)

Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost

No. Jenis US $ Rp. Total Rp.

1. Depresiasi 818.524 2.929.437.197 10.302.697.134

2. Property Tax 163.705 585.887.439 2.060.539.427

3. Asuransi 163.705 292.943.720 1.767.595.707

Fixed Manufacturing Cost(FMC) 1.145.933 3.808.268.356 14.130.832.268

Total Manufacturing Cost(TMC)

= DMC + IMC + FMC

= Rp (110.316.917.229+ 381.287.103.939+ 14.130.832.268)

= Rp 505.734.853.437

6.3.2 General Expense(GE)

Tabel 6.7 General Expense

No. Jenis US $ Rp. Total Rp.

1. Administrasi - 5.411.000.000 5.411.000.000

2. Sales 31.417.274 - 283.006.802.954

3. Research 4.188.970 - 37.734.240.394

4. Finance 1.673.097 1.261.983.085 16.333.242.272

Biaya Produksi Total (TPC)

= TMC + GE

= Rp 505.734.853.437+ 342.485.285.620 = Rp. 848.220.139.057

6.4 Keuntungan Produksi

 Penjualan selama 1 tahun :

Natrium Nitrat = US $ 103.169.509

Chlorine = US $ 1.313.164

Nitrosyl Chloride = US $ 241.573

Total penjualan = US $ 104.724.246 = Rp. 943.356.009.848

 Biaya produksi total = Rp. 848.220.139.057

 Keuntungan sebelum pajak = Rp 95.135.870.791

 Pajak = 25% dari keuntungan = Rp 23.783.967.698 (Dirjen Pajak,www.pajak.go.id)

 Keuntungan setelah pajak = Rp 71.351.903.093

6.5 Analiasa Kelayakan 1. % Profit on Sales (POS)

POS sebelum pajak = 10,09 %

POS setelah pajak = 7,56 %

2. % Return on Investment (ROI)

ROI sebelum pajak = 92,34 %

3. Pay Out Time POT

POT sebelum pajak = 0,98 tahun

POT setelah pajak = 1,26 tahun

4. Break Event Point (BEP)

Besarnya BEP untuk pabrik Natrium Nitrat ini adalah 52,19 %

5. Shut Down Point (SDP)

Besarnya SDP untuk pabrik Natrium Nitrat ini adalah 46,20 %

6. Discounted Cash Flow (DCF)

Tingkat bunga simpanan di Bank Mandiri adalah 6,5 % (Bank Mandiri, www.bankmandiri.co.id), dari perhitungan nilai DCF yang diperoleh adalah 33,50 %.

Tabel 6.8 Analisis kelayakan

No. Keterangan Perhitungan Batasan

1.

2.

3. 4. 5.

Return On Investment(% ROI)

ROI sebelum pajak ROI setelah pajak Pay Out Time (POT) POT sebelum pajak POT setelah pajak

Break Even Point(BEP)

Shut Down Point(SDP)

Discounted Cash Flow(DCF)

92,34 % 69,26 % 0,98 tahun 1,26 tahun 52,19 % 46,20 % 33,50 %

min 44 % (risiko tinggi)

maks. 2 tahun (risiko tinggi)

40 – 60 %

min. 6,5 % (Bunga simpanan di Bank Mandiri)

Dari analisis ekonomi yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan bahwa pendirian pabrik Natrium Nitrat dengan kapasitas 30.000 ton/tahun layak dipertimbangkan untuk direalisasikan pembangunannya.

Keterangan gambar :

FC : Fixed manufacturing cost

Va : Variable cost

Ra : Regulated cost

Sa : Penjualan (Sales)

SDP : Shut down point

BEP : Break even point