NASKAH PUBLIKASI Prarancangan Pabrik Nitrogliserin Dari Gliserol Dan Asam Nitrat Dengan Proses Biazzi Kapasitas 23.500 Ton/Tahun.
NASKAH PUBLIKASI
PRARANCANGAN PABRIK
NITROGLISERIN DARI GLISEROL DAN ASAM NITRAT
DENGAN PROSES BIAZZI
KAPASITAS 23.500 TON/TAHUN
Oleh :
Khoiru Nisa
D 500 080 029
Oleh :
Marthin Saputri
D 500 080 018
Dosen Pembimbing :
1. Ir. Herry Purnama, MT, PhD
2. Agung Sugiharto, ST., M.Eng
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2013
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK KIMIA
Surat Persetujuan Artikel Publikasi Ilmiah
Yang bertanda tangan di bawah ini pembimbing skripsi/tugas akhir:
Nama
: Ir. Herry Purnama, MT, PhD
NIP/NIK
: 664
Telah membaca dan mencermati naskah artikel publikasi ilmiah, yang merupakan
ringkasan skripsi/tugas akhir dari mahasiswa :
Nama
: Marthin Saputri
NIM
: D 500 080 018
Program Studi
: Teknik Kimia
Judul Skripsi
: Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserol dan Asam Nitrat
dengan Proses Biazzi Kapasitas 23.500 Ton/Tahun
Naskah artikel tersebut, layak dan dapat disetujui untuk dipublikasikan.
Demikian persetujuan ini dibuat, semoga dapat dipergunakan seperlunya.
Surakarta, ................2013
Dosen Pembimbing
Ir. Herry Purnama, MT, PhD
NIP.664
ABSTRAK
Prarancangan pabrik nitrogliserin dimaksudkan untuk memenuhi kebutuhan
nitrogliserin dalam negeri. Direncanakan pembangunan pada tahun 2015 di lokasi
industri Cikarang Bekasi, Propinsi Jawa Barat yang berdekatan dengan PT Priscolin
dan PT Nitrotama Kimia di Bekasi sebagai penyedia bahan baku utama.
Bahan baku yang dipakai adalah asam nitrat dan gliserin dengan
menggunakan asam sulfat sebagai katalisnya. Proses pembuatan nitrogliserin
dilakukan di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB). Reaksi berlangsung
pada fase cair, suhu 15ºC dan tekan 1 atm. Reaksi berlangsung secara eksotermis,
irreversible, dan non adiabatis.
Dari hasil analisis ekonomi diperoleh hasil yaitu Percent Return On
Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 37,927% dan setelah pajak sebesar 26,549%.
Pay Out Time (POT) sebelum pajak sebesar 2,087 tahun sedangkan setelah pajak
sebesar 2,736 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 43,799%, dan Shut Down Point
(SDP) sebesar 26,186%. Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 26,769 %.
Berdasarkan data di atas maka pabrik nitrogliserin Gliserol dan Asam Nitrat ini layak
untuk didirikan.
Kata kunci : nitrogliserin, eksotermis, RATB
A.
B.
biasa dipakai sebagai bahan peledak di
PENDAHULUAN
Indonesia
merupakan
negara
dalam dinamit dan propelan jenis
yang sedang berkembang, khususnya
double base dan triple base.
pada
di
karena itu kebutuhan nitrogliserin di
semakin
Indonesia sangat tinggi, terutama bagi
dengan
kepentingan pertahanan negara. Selain
pembangunan di Indonesia. Kemajuan
sebagai bahan obat dan bahan peledak,
pembangunan
dapat
nitrogliserin juga dapat dipakai dalam
dilihat dari pesatnya industrialisasi
bidang-bidang lain misalnya bidang
pada negara tersebut. Salah satu faktor
pertambangan maupun bidang farmasi,
utama yang mendorong berdirinya
baik sebagai bahan pembantu maupun
suatu industri adalah adanya peluang
bahan baku.
pasar yang besar, serta kemudahan
dihasilkan melalui proses nitrasi pada
dalam pemanfaatan dan pemasokan
kondisi tertentu dengan menggunakan
bahan baku.
campuran asam nitrat dan asam sulfat.
perkembangan
Indonesia
yang
meningkat
Industri
akan
sejalan
suatu
negara
Nitrogliserin
Oleh
Nitrogliserin dapat
merupakan
Asam-asam tersebut pada saat ini telah
mempunyai
dapat diproduksi di dalam negeri
peluang besar untuk dikembangkan
begitu pula gliserinnya. Dewasa ini,
secara komersial.
Nitrogliserin bisa
hasil samping pada industri sabun
digunakan sebagai obat-obatan dan
telah dapat diperoleh dengan kadar 85-
sebagai bahan peledak. Sebagai bahan
99,5 %. (Zaidar, 2003).
senyawa
kimia
yang
obat misalnya, nitrogliserin digunakan
Sampai saat
ini
kebutuhan
sebagai obat untuk meredakan rasa
bahan peledak masih diperoleh dari
sakit
frekuensi
luar negeri termasuk nitrogliserin yang
serangan angina pektoris. Sedangkan
merupakan bahan dasar utama dalam
jika digunakan sebagai bahan peledak,
pembuatan propelan jenis double base.
nitrogliserin termasuk bahan peledak
Di Indonesia belum ada pabrik yang
tingkat tinggi (high explosive) yang
memproduksi nitrogliserin, sedangkan
dan
mengurangi
kebutuhan
akan
nitrogliserin
diperkirakan terus meningkat sesuai
karbonat diperoleh dari PT. Samarth
Chemicals Indonesia di Jakarta.
dengan banyaknya industri maupun
pihak-pihak yang memerlukannya.
D.
PROSES PEMBUATAN
Secara umum proses produksi
C.
PENENTUAN KAPASITAS
nitrogliserin terdiri dari tiga langkah
Sampai saat ini di Indonesia
proses, yaitu:
belum ada pabrik yang memproduksi
nitrogliserin,
sedangkan
1. Persiapan Bahan Baku
kapasitas
Bahan baku yang terdiri asam
produksi yang telah ada di luar negeri
nitrat dan gliserin serta bahan
sebagai berikut:
pembantu katalis asam sulfat
(H2SO4). Asam nitrat dan asam
Tabel
1.1
Kapasitas
Pabrik di Luar Negeri
1
2
3
4
Kapasitas
(ton/tahun)
Pabrik
No
Celanse, Bioshop
Texas
Tennesse Eastman
Company, Tennesse
Publicker,
Philadelphia,
Pensylvania
20.000
sulfat
masing-masing
ditempatkan
dalam
tangki
bahan baku (T-01) dan (T-02),
sedangkan gliserin ditempatkan
dalam tangki bahan baku 3 (T-
25.000
03) dengan kapasitas untuk
25.000
Union Carbide, Texas
60.000
(Mc Ketta, 1977)
memenuhi kebutuhan proses
selama tujuh hari.
2. Proses Reaksi
kebutuhan
Asam nitrat dari tangki bahan
bahan baku gliserin diperoleh dari PT.
baku 1 (T-01) dicampurkan
Priscolin
nitrat
dengan asam sulfat dari tangki
diperoleh dari PT. Multi Nitrotama
bahan baku 2 (T-02) di dalam
Kimia di Cikampek, asam sulfat
mixer
diperoleh dari PT. Indonesian Acid
campuran
Industry
didinginkan dengan cooler 1
Untuk
di
di
memenuhi
Bekasi,
Bekasi,
asam
dan
natrium
1
(M-01).
Asam
dari
M-01
(HE-01) hingga suhu 15oC dan
dipompa menuju reaktor untuk
natrium
direaksikan
gliserin
penetral menetralkan sisa asam
dari tangki bahan baku 3 (T-03)
yang terdapat dalam larutan
yang
nitrogliserin,
dengan
terlebih
dahulu
karbonat.
Larutan
selanjutnya
didinginkan dengan cooler 2
dialirkan ke tangki pencuci 1
(HE-02) hingga suhu 15oC.
(TP-01)
Dari reaksi tersebut dihasilkan
garam-garam hasil netralisasi.
untuk
melarutkan
3. Proses Pemisahan
konversi sebesar 99,43%. Pada
reaksi ini timbul panas reaksi,
Garam-garam hasil netralisasi
untuk mempertahankan reaksi
masuk tangki pencuci (TP-01)
tetap
pada
15oC
untuk
maka
dicuci
dengan
air.
kelebihan panas ini didinginkan
Selanjutnya nitrogliserin dan
dengan
garam-garam hasil netralisasi
medium
pendingin
o
dipisahkan pada dekanter 2 (D-
freon dengan suhu 5 C.
Nitrogliserin
hasil
02)
reaksi,
berdasarkan
perbedaan
gliserin sisa dan asam sisa
densitas. Garam-garam hasil
keluar secara overflow dari
netralisasi keluar menuju Unit
reaktor menuju heater 1 (HE-
Pengolahan
03) untuk dipanaskan hingga
sedangkan larutan nitrogliserin
suhu
o
30 C,
dan
Limbah
(UPL),
kemudian
99% dipompa menuju tangki
menuju dekanter 1 (D-01). Di
produk (T-04) untuk disimpan
dalam
sebagai produk.
dekanter
1
(D-01)
nirogliserin dipisahkan dari sisa
asam berdasarkan perbedaan
E.
TINJAUAN KINETIKA
densitas. Sisa asam selanjutnya
Dari segi kinetika, kecepatan
dipompa ke unit pengolahan
reaksi akan bertambah dengan adanya
lanjut, sedangkan nitrogliserin
kenaikan
masuk ke dalam netralizer (N01) untuk dinetralkan dengan
temperatur.
Hal
ini
Reaksi pembuatan nitrogliserin
ditunjukkan oleh hubungan persamaan
merupakan reaksi antara asam nitrat
Arhenius:
k
=
A
-
e
E/RT
.........................................................
dan gliserin dengan menggunakan
bantuan katalis asam sulfat (H2SO4).
C3H5(OH) 3 + 3 HNO3
....................................(1)
Dimana k
:
Konstanta
C3H5(ONO2)3
kecepatan
+
H2SO4
3
H2O...................(2.2)
reaksi
A : Faktor tumbukan tingkat
Reaksi nitrasi antara gliserin dan asam
nitrat merupakan fase cair-cair bersifat
pencampuran zat-zat yang bereaksi
E : Energi aktivasi
eksotermis, dan ditetapkan pada suhu
R : Tetapan gas umum
operasi 15oC, tekanan sebesar 1 atm
T : Suhu mutlak
diterapkan
pada
reaktor
dengan
mempengaruhi
konversi 99,43%. Perbandingan mol
kecepatan reaksi yang ditunjukkan
reaktan antara gliserin dan asam
dengan persamaan umum:
adalah 1 : 4. Campuran asam terdiri
Harga
k
akan
Reaksi
dari asam nitrat dan asam sulfat
: aA+bB
dengan perbandingan 52% : 48% (Tai
c C + d D ....................................(2)
Sehingga
:
r
=
k
Lu-Kai. et al. 2007).
CACB.....................................................
..................(3)
Dengan harga k yang besar
akan diperoleh harga r yang besar
pula, sehingga reaksi berjalan cepat,
F.
SPESIFIKASI ALAT UTAMA
PROSES
1. Reaktor-01 (R-01).
Reaktor (R-01) ini yang
begitu pula sebaliknya.
berfungsi
untuk
mereaksikan
Dari Tai Lu-Kai. et al. (2007),
gliserin dan asam nitrat pada fase
diperoleh harga konstanta kecepatan
cair menjadi nitrogliserin dan air
reaksi ke arah produk:
dengan umpan gliserin sebesar
k = 7,4797 m3/ kmol.menit
1306,4283 kg/jam dan kecepatan
umpan asam campuran 9044,5034
kg/jam. Reaktor ini memiliki
dengan kecepatan umpan asam
sistem operasi
nitrat sebesar 4,703.1418 kg/jam
yang bersifat
kontinyu dengan jumlah 1 buah,
dan
suhu reaktor 15oC (288,15oK),
sulfat sebesar 4,341.3617 kg/jam.
tekanan 1 atm. Reaktor dengan
Mixer
diameter 2,2219 metter, tinggi
operasi yang bersifat kontinyu
2,2219
volume
dengan jumlah 1 buah, suhu
5,0735 m ini berjenis reaktor
mixer 30oC (303,15oK), tekanan
alir tangki berpengaduk (RATB)
1 atm. Diameter dari mixer ini
dengan bahan kontruksi Stainless
1,6530
steel SA-167 (tipe 304).
2,3802 meter dan volume 4,5286
Spesifikasi
pengaduk
m3. Jenis mixer adalah silinder
dalam reaktor memiliki jenis
tegak berpengaduk dengan jenis
turbin
meter,
dan
3
ini
umpan
asam
memiliki
meter
sistem
dengan
tinggi
dengan
kecepatan
head yaitu Torispherical head
rpm,
berdiameter
berbahan Stainless steel SA-167
201,7533
0,7406 meter dan jenis motor
Variable-speed
100
kecepatan
hp.
pendingin
pendingin
belt
Untuk
ini
berpower
spesifikasi
dalam
(tipe 304)
reaktor,
berjenis
coil
Spesifikasi
pengaduk
adalah
berpengaduk
mixer
dengan kecepatan 148,6438 rpm.
Diameter
pengaduk
0,5510
dengan diameter 2,5 in, jumlah
meter, dan jenis motor Variable-
lilitan 16 dengan bahan freon.
speed belt berpower 10 hp.
2. Mixer -01 (M-01).
3. Mixer -02 (M-02).
Mixer
berfungsi
-01
untuk
(M-01)
ini
mencampur
Mixer
berfungsi
-02
untuk
(M-02)
ini
melarutkan
umpan asam nitrat dengan asam
natrium karbonat dengan air
sulfat
direaksikan
dengan kecepatan umpan natrium
dengan gliserin di dalam reaktor
karbonat sebesar 99,0793 kg/jam
sebelum
dan air sebesar 196,1967 kg/jam.
tekanan 1 atm. Dekanter dengan
Mixer
diameter 1,3612 meter, tinggi
ini
memiliki
sistem
operasi yang bersifat kontinyu
4,0836
dengan jumlah 1 buah, suhu
6,5519 m3 ini berjenis mixer
mixer 30oC (303,15oK), tekanan
Continuous
1 atm. Diameter dari mixer ini
Silinder Vertical dengan bahan
0,5594
kontruksi Stainless steel SA-167
meter
dengan
tinggi
0,5594 meter dan volume 0,1374
meter,
dan
volume
Gravity Decanter
(tipe 304).
m3. Jenis mixer adalah silinder
tegak berpengaduk dengan jenis
head yaitu Torispherical head
5. Dekanter-02 (D-02).
Dekanter (D-02) ini yang
berbahan Stainless steel SA-167
berfungsi
(tipe 304).
produk reaktor menjadi fase
Spesifikasi
pengaduk
organik
untuk
dan
memisahkan
fase anorganik.
mixer adalah jenis turbin dengan
Dekanter ini memiliki sistem
kecepatan
rpm.
operasi yang bersifat kontinyu
0,1865
dengan jumlah 1 buah, suhu
Diameter
388,7574
pengaduk
30oC
(303,15oK),
meter, dan jenis motor Variable-
dekanter
speed belt berpower 0,75 hp.
tekanan 1 atm. Dekanter dengan
diameter 1,3612 meter, tinggi
4. Dekanter-01 (D-01).
Dekanter (D-01) ini yang
berfungsi
untuk
memisahkan
4,0836
meter,
dan
volume
6,5519 m3 ini berjenis mixer
Continuous
Gravity Decanter
produk reaktor menjadi fase
Silinder Vertical dengan bahan
organik
kontruksi Stainless steel SA-167
dan
fase anorganik.
Dekanter ini memiliki sistem
(tipe 304).
operasi yang bersifat kontinyu
dengan jumlah 1 buah, suhu
dekanter
30oC
(303,15oK),
6. Netralizer -01 (N-01).
Netralizer (N-01) ini yang
berfungsi Untuk menetralkan
asam sulfat dan asam nitrat
dalam
G. UNIT
PROSES (UTILITAS)
nitrogliserin.
Netralizer
ini
memiliki
sistem operasi yang bersifat
kontinyu dengan jumlah 1
PENDUKUNG
Unit pendukung proses atau
sering disebut dengan unit utilitas
merupakan bagian yang penting untuk
menunjang
berlangsungnya
suatu
o
buah, suhu netralizer 30 C
proses
dalam
suatu
pabrik.
Unit
o
(303,15 K), tekanan 1 atm.
Netralizer dengan diameter
1,1886 metter, tinggi 1,1886
pendukung proses yang ada dalam
pabrik ini antara lain :
1. Unit
meter, dan volume 1,3183 m3
ini
berjenis
reaktor
bahan
alir
Berfungsi
sebagai
pengadaan
kontruksi
keperluan
Stainless steel SA-167 (tipe
air
untuk
domestik,
air
untuk umpan boiler dan air
304).
pendingin.
Spesifikasi pengaduk dalam
netralizer
turbin
dan
Pengolahan Air
tangki berpengaduk (RATB)
dengan
Pengadaan
memiliki
dengan
2.
jenis
Dari
kecepatan
7,5
Untuk
spesifikasi pendingin dalam
netralizer,
pendingin
ini
berjenis coil dengan diameter
2,5 in, jumlah lilitan 33
dengan Chilled water .
diketahui
bahwa
seperti
belt
hp.
neraca
steam diperlukan di alat-alat
0,3962 meter dan jenis motor
berpower
perhitungan
energi,
205,9355 rpm, berdiameter
Variable-speed
Unit Pengadaan steam
Heater,
Reaktor
hidrolisa, dan Reboiler.
3.
Unit
Pengadaan
Tenaga
Listrik
Berfungsi
sebagai
tenaga
penggerak untuk peralatan
proses,
maupun
untuk
penerangan.
Listrik
yang
digunakan disuplai dari PLN
dan dari generator sebagai
cadangan apabila listrik dari
PLN mengalami gangguan.
4.
Unit Udara Tekan
Berfungsi
untuk
menyediakan udara tekan
untuk
keperluan
instrumentasi.
5.
Unit
Pengadaan
Bahan
Bakar
Berfungsi
untuk
menyediakan bahan bakar.
6.
Unit Pengolahan Limbah.
7.
Unit Laboratorium
H.
ANALISIS EKONOMI
Pabrik ini menggunakan modal tetap
sebesar Rp. 146.760.272.714,57 dan
modal
kerja
sebesar
Rp.
105,759,606,738.33. Dari hasil analisis
ekonomi
diperoleh
Gambar 3. Grafik Analisis Ekonomi
parameter-
parameter ekonomi sebagai berikut:
Percent Return On Investment (ROI)
sebelum pajak sebesar 37.927 % dan
setelah pajak sebesar 26.549 %; Pay
Out
Time
(POT)
sebelum
pajak
sebesar 2.087 tahun sedangkan setelah
pajak sebesar 2.736 tahun; Break Even
Point (BEP) sebesar 43.799 %; Shut
Down Point (SDP) sebesar 26.189 %;
dan Discounted Cash Flow (DCF)
sebesar 26.769 %. Adapun untuk
gambar hasil analisis dapat dilihat
sebagai berikut :
Ra
BEP
Sa
Va
SDP
Fa
I.
3.
KESIMPULAN
Pabrik
nitrogliserin
digolongkan
pabrik
POT
(Pay
Out
Time)
sebelum pajak adalah 2.08
beresiko
tahun
rendah, karena pabrik beroperasi
POT
pada pada tekanan 1 atm dan
sesudah pajak adalah 2.736
suhu
15oC.
kelayakan
Adapun
ekonomi
analisa
tahun
pabrik
POT
(Pay
(Pay
Out
Out
Time)
Time)
nitrogliserin dinyatakan sebagai
sebelum pajak untuk pabrik
berikut:
beresiko rendah maksimal 5
1.
Kentungan sebelum pajak
tahun (Aries dan Newton,
sebesar
1954).
Rp.
55,661,547,139.13 per tahun
2.
4.
BEP (Break Event Point)
dan keuntungan se telah
adalah 43.799 % dan SDP
pajak
sebesar
Rp.
(Shut Down Point) adalah
38,963,082,997.39
per
26.189 %. BEP untuk pabrik
tahun.
kimia
ROI (Return On Investment)
berkisar antara 40%-60%.
sebelum
pajak
adalah
5.
DCF
pada
umumnya
(Discounted
Cash
37.927 %.
Flow) adalah 26.769 %.
ROI (Return On Investment)
DCF yang dapat diterima
sesudah pajak adalah 26.549
harus lebih besar dari bunga
%.
pinjaman di bank. Besarnya
ROI (Return On Invesment)
DCF untuk pabrik beresiko
sebelum pajak untuk pabrik
rendah minimal 1,5 kali
beresiko
besarnya bunga bank.
rendah
minimal
11% (Aries dan Newton,
1954).
Interscience
DAFTAR PUSTAKA
Encyclopedia,
Inc., New York.
Kirk,R.E
&
Othmer,D.F.,
“Encyclopedia
of
Technology”,
Vol
Interscience
1965,
Chemical
10,
1st,
Encyclopedia,
Inc., New York.
Mc.Ketta, J.J., and Cunningham W.A.,
1977,
“Encyclopedia
Chemical
Processing
Design”,
vol.31,
of
and
Marcel
Dekker, Inc., New York.
Kirk,R.E
&
Othmer,D.F.,
“Encyclopedia
Technology”,
of
Vol
Interscience
1965,
Chemical
12,
2nd,
Encyclopedia,
&
Othmer,D.F.,
“Encyclopedia
Technology”,
Dapat Digunakansebagai
Bahan Peledak”,Sumatera
Utara.
Inc., New York.
Kirk,R.E
Zaidar, Emma.,2003, “Nitrogliserin
of
Vol
1965,
Chemical
17,
1st,
PRARANCANGAN PABRIK
NITROGLISERIN DARI GLISEROL DAN ASAM NITRAT
DENGAN PROSES BIAZZI
KAPASITAS 23.500 TON/TAHUN
Oleh :
Khoiru Nisa
D 500 080 029
Oleh :
Marthin Saputri
D 500 080 018
Dosen Pembimbing :
1. Ir. Herry Purnama, MT, PhD
2. Agung Sugiharto, ST., M.Eng
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2013
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK KIMIA
Surat Persetujuan Artikel Publikasi Ilmiah
Yang bertanda tangan di bawah ini pembimbing skripsi/tugas akhir:
Nama
: Ir. Herry Purnama, MT, PhD
NIP/NIK
: 664
Telah membaca dan mencermati naskah artikel publikasi ilmiah, yang merupakan
ringkasan skripsi/tugas akhir dari mahasiswa :
Nama
: Marthin Saputri
NIM
: D 500 080 018
Program Studi
: Teknik Kimia
Judul Skripsi
: Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserol dan Asam Nitrat
dengan Proses Biazzi Kapasitas 23.500 Ton/Tahun
Naskah artikel tersebut, layak dan dapat disetujui untuk dipublikasikan.
Demikian persetujuan ini dibuat, semoga dapat dipergunakan seperlunya.
Surakarta, ................2013
Dosen Pembimbing
Ir. Herry Purnama, MT, PhD
NIP.664
ABSTRAK
Prarancangan pabrik nitrogliserin dimaksudkan untuk memenuhi kebutuhan
nitrogliserin dalam negeri. Direncanakan pembangunan pada tahun 2015 di lokasi
industri Cikarang Bekasi, Propinsi Jawa Barat yang berdekatan dengan PT Priscolin
dan PT Nitrotama Kimia di Bekasi sebagai penyedia bahan baku utama.
Bahan baku yang dipakai adalah asam nitrat dan gliserin dengan
menggunakan asam sulfat sebagai katalisnya. Proses pembuatan nitrogliserin
dilakukan di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB). Reaksi berlangsung
pada fase cair, suhu 15ºC dan tekan 1 atm. Reaksi berlangsung secara eksotermis,
irreversible, dan non adiabatis.
Dari hasil analisis ekonomi diperoleh hasil yaitu Percent Return On
Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 37,927% dan setelah pajak sebesar 26,549%.
Pay Out Time (POT) sebelum pajak sebesar 2,087 tahun sedangkan setelah pajak
sebesar 2,736 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 43,799%, dan Shut Down Point
(SDP) sebesar 26,186%. Discounted Cash Flow (DCF) sebesar 26,769 %.
Berdasarkan data di atas maka pabrik nitrogliserin Gliserol dan Asam Nitrat ini layak
untuk didirikan.
Kata kunci : nitrogliserin, eksotermis, RATB
A.
B.
biasa dipakai sebagai bahan peledak di
PENDAHULUAN
Indonesia
merupakan
negara
dalam dinamit dan propelan jenis
yang sedang berkembang, khususnya
double base dan triple base.
pada
di
karena itu kebutuhan nitrogliserin di
semakin
Indonesia sangat tinggi, terutama bagi
dengan
kepentingan pertahanan negara. Selain
pembangunan di Indonesia. Kemajuan
sebagai bahan obat dan bahan peledak,
pembangunan
dapat
nitrogliserin juga dapat dipakai dalam
dilihat dari pesatnya industrialisasi
bidang-bidang lain misalnya bidang
pada negara tersebut. Salah satu faktor
pertambangan maupun bidang farmasi,
utama yang mendorong berdirinya
baik sebagai bahan pembantu maupun
suatu industri adalah adanya peluang
bahan baku.
pasar yang besar, serta kemudahan
dihasilkan melalui proses nitrasi pada
dalam pemanfaatan dan pemasokan
kondisi tertentu dengan menggunakan
bahan baku.
campuran asam nitrat dan asam sulfat.
perkembangan
Indonesia
yang
meningkat
Industri
akan
sejalan
suatu
negara
Nitrogliserin
Oleh
Nitrogliserin dapat
merupakan
Asam-asam tersebut pada saat ini telah
mempunyai
dapat diproduksi di dalam negeri
peluang besar untuk dikembangkan
begitu pula gliserinnya. Dewasa ini,
secara komersial.
Nitrogliserin bisa
hasil samping pada industri sabun
digunakan sebagai obat-obatan dan
telah dapat diperoleh dengan kadar 85-
sebagai bahan peledak. Sebagai bahan
99,5 %. (Zaidar, 2003).
senyawa
kimia
yang
obat misalnya, nitrogliserin digunakan
Sampai saat
ini
kebutuhan
sebagai obat untuk meredakan rasa
bahan peledak masih diperoleh dari
sakit
frekuensi
luar negeri termasuk nitrogliserin yang
serangan angina pektoris. Sedangkan
merupakan bahan dasar utama dalam
jika digunakan sebagai bahan peledak,
pembuatan propelan jenis double base.
nitrogliserin termasuk bahan peledak
Di Indonesia belum ada pabrik yang
tingkat tinggi (high explosive) yang
memproduksi nitrogliserin, sedangkan
dan
mengurangi
kebutuhan
akan
nitrogliserin
diperkirakan terus meningkat sesuai
karbonat diperoleh dari PT. Samarth
Chemicals Indonesia di Jakarta.
dengan banyaknya industri maupun
pihak-pihak yang memerlukannya.
D.
PROSES PEMBUATAN
Secara umum proses produksi
C.
PENENTUAN KAPASITAS
nitrogliserin terdiri dari tiga langkah
Sampai saat ini di Indonesia
proses, yaitu:
belum ada pabrik yang memproduksi
nitrogliserin,
sedangkan
1. Persiapan Bahan Baku
kapasitas
Bahan baku yang terdiri asam
produksi yang telah ada di luar negeri
nitrat dan gliserin serta bahan
sebagai berikut:
pembantu katalis asam sulfat
(H2SO4). Asam nitrat dan asam
Tabel
1.1
Kapasitas
Pabrik di Luar Negeri
1
2
3
4
Kapasitas
(ton/tahun)
Pabrik
No
Celanse, Bioshop
Texas
Tennesse Eastman
Company, Tennesse
Publicker,
Philadelphia,
Pensylvania
20.000
sulfat
masing-masing
ditempatkan
dalam
tangki
bahan baku (T-01) dan (T-02),
sedangkan gliserin ditempatkan
dalam tangki bahan baku 3 (T-
25.000
03) dengan kapasitas untuk
25.000
Union Carbide, Texas
60.000
(Mc Ketta, 1977)
memenuhi kebutuhan proses
selama tujuh hari.
2. Proses Reaksi
kebutuhan
Asam nitrat dari tangki bahan
bahan baku gliserin diperoleh dari PT.
baku 1 (T-01) dicampurkan
Priscolin
nitrat
dengan asam sulfat dari tangki
diperoleh dari PT. Multi Nitrotama
bahan baku 2 (T-02) di dalam
Kimia di Cikampek, asam sulfat
mixer
diperoleh dari PT. Indonesian Acid
campuran
Industry
didinginkan dengan cooler 1
Untuk
di
di
memenuhi
Bekasi,
Bekasi,
asam
dan
natrium
1
(M-01).
Asam
dari
M-01
(HE-01) hingga suhu 15oC dan
dipompa menuju reaktor untuk
natrium
direaksikan
gliserin
penetral menetralkan sisa asam
dari tangki bahan baku 3 (T-03)
yang terdapat dalam larutan
yang
nitrogliserin,
dengan
terlebih
dahulu
karbonat.
Larutan
selanjutnya
didinginkan dengan cooler 2
dialirkan ke tangki pencuci 1
(HE-02) hingga suhu 15oC.
(TP-01)
Dari reaksi tersebut dihasilkan
garam-garam hasil netralisasi.
untuk
melarutkan
3. Proses Pemisahan
konversi sebesar 99,43%. Pada
reaksi ini timbul panas reaksi,
Garam-garam hasil netralisasi
untuk mempertahankan reaksi
masuk tangki pencuci (TP-01)
tetap
pada
15oC
untuk
maka
dicuci
dengan
air.
kelebihan panas ini didinginkan
Selanjutnya nitrogliserin dan
dengan
garam-garam hasil netralisasi
medium
pendingin
o
dipisahkan pada dekanter 2 (D-
freon dengan suhu 5 C.
Nitrogliserin
hasil
02)
reaksi,
berdasarkan
perbedaan
gliserin sisa dan asam sisa
densitas. Garam-garam hasil
keluar secara overflow dari
netralisasi keluar menuju Unit
reaktor menuju heater 1 (HE-
Pengolahan
03) untuk dipanaskan hingga
sedangkan larutan nitrogliserin
suhu
o
30 C,
dan
Limbah
(UPL),
kemudian
99% dipompa menuju tangki
menuju dekanter 1 (D-01). Di
produk (T-04) untuk disimpan
dalam
sebagai produk.
dekanter
1
(D-01)
nirogliserin dipisahkan dari sisa
asam berdasarkan perbedaan
E.
TINJAUAN KINETIKA
densitas. Sisa asam selanjutnya
Dari segi kinetika, kecepatan
dipompa ke unit pengolahan
reaksi akan bertambah dengan adanya
lanjut, sedangkan nitrogliserin
kenaikan
masuk ke dalam netralizer (N01) untuk dinetralkan dengan
temperatur.
Hal
ini
Reaksi pembuatan nitrogliserin
ditunjukkan oleh hubungan persamaan
merupakan reaksi antara asam nitrat
Arhenius:
k
=
A
-
e
E/RT
.........................................................
dan gliserin dengan menggunakan
bantuan katalis asam sulfat (H2SO4).
C3H5(OH) 3 + 3 HNO3
....................................(1)
Dimana k
:
Konstanta
C3H5(ONO2)3
kecepatan
+
H2SO4
3
H2O...................(2.2)
reaksi
A : Faktor tumbukan tingkat
Reaksi nitrasi antara gliserin dan asam
nitrat merupakan fase cair-cair bersifat
pencampuran zat-zat yang bereaksi
E : Energi aktivasi
eksotermis, dan ditetapkan pada suhu
R : Tetapan gas umum
operasi 15oC, tekanan sebesar 1 atm
T : Suhu mutlak
diterapkan
pada
reaktor
dengan
mempengaruhi
konversi 99,43%. Perbandingan mol
kecepatan reaksi yang ditunjukkan
reaktan antara gliserin dan asam
dengan persamaan umum:
adalah 1 : 4. Campuran asam terdiri
Harga
k
akan
Reaksi
dari asam nitrat dan asam sulfat
: aA+bB
dengan perbandingan 52% : 48% (Tai
c C + d D ....................................(2)
Sehingga
:
r
=
k
Lu-Kai. et al. 2007).
CACB.....................................................
..................(3)
Dengan harga k yang besar
akan diperoleh harga r yang besar
pula, sehingga reaksi berjalan cepat,
F.
SPESIFIKASI ALAT UTAMA
PROSES
1. Reaktor-01 (R-01).
Reaktor (R-01) ini yang
begitu pula sebaliknya.
berfungsi
untuk
mereaksikan
Dari Tai Lu-Kai. et al. (2007),
gliserin dan asam nitrat pada fase
diperoleh harga konstanta kecepatan
cair menjadi nitrogliserin dan air
reaksi ke arah produk:
dengan umpan gliserin sebesar
k = 7,4797 m3/ kmol.menit
1306,4283 kg/jam dan kecepatan
umpan asam campuran 9044,5034
kg/jam. Reaktor ini memiliki
dengan kecepatan umpan asam
sistem operasi
nitrat sebesar 4,703.1418 kg/jam
yang bersifat
kontinyu dengan jumlah 1 buah,
dan
suhu reaktor 15oC (288,15oK),
sulfat sebesar 4,341.3617 kg/jam.
tekanan 1 atm. Reaktor dengan
Mixer
diameter 2,2219 metter, tinggi
operasi yang bersifat kontinyu
2,2219
volume
dengan jumlah 1 buah, suhu
5,0735 m ini berjenis reaktor
mixer 30oC (303,15oK), tekanan
alir tangki berpengaduk (RATB)
1 atm. Diameter dari mixer ini
dengan bahan kontruksi Stainless
1,6530
steel SA-167 (tipe 304).
2,3802 meter dan volume 4,5286
Spesifikasi
pengaduk
m3. Jenis mixer adalah silinder
dalam reaktor memiliki jenis
tegak berpengaduk dengan jenis
turbin
meter,
dan
3
ini
umpan
asam
memiliki
meter
sistem
dengan
tinggi
dengan
kecepatan
head yaitu Torispherical head
rpm,
berdiameter
berbahan Stainless steel SA-167
201,7533
0,7406 meter dan jenis motor
Variable-speed
100
kecepatan
hp.
pendingin
pendingin
belt
Untuk
ini
berpower
spesifikasi
dalam
(tipe 304)
reaktor,
berjenis
coil
Spesifikasi
pengaduk
adalah
berpengaduk
mixer
dengan kecepatan 148,6438 rpm.
Diameter
pengaduk
0,5510
dengan diameter 2,5 in, jumlah
meter, dan jenis motor Variable-
lilitan 16 dengan bahan freon.
speed belt berpower 10 hp.
2. Mixer -01 (M-01).
3. Mixer -02 (M-02).
Mixer
berfungsi
-01
untuk
(M-01)
ini
mencampur
Mixer
berfungsi
-02
untuk
(M-02)
ini
melarutkan
umpan asam nitrat dengan asam
natrium karbonat dengan air
sulfat
direaksikan
dengan kecepatan umpan natrium
dengan gliserin di dalam reaktor
karbonat sebesar 99,0793 kg/jam
sebelum
dan air sebesar 196,1967 kg/jam.
tekanan 1 atm. Dekanter dengan
Mixer
diameter 1,3612 meter, tinggi
ini
memiliki
sistem
operasi yang bersifat kontinyu
4,0836
dengan jumlah 1 buah, suhu
6,5519 m3 ini berjenis mixer
mixer 30oC (303,15oK), tekanan
Continuous
1 atm. Diameter dari mixer ini
Silinder Vertical dengan bahan
0,5594
kontruksi Stainless steel SA-167
meter
dengan
tinggi
0,5594 meter dan volume 0,1374
meter,
dan
volume
Gravity Decanter
(tipe 304).
m3. Jenis mixer adalah silinder
tegak berpengaduk dengan jenis
head yaitu Torispherical head
5. Dekanter-02 (D-02).
Dekanter (D-02) ini yang
berbahan Stainless steel SA-167
berfungsi
(tipe 304).
produk reaktor menjadi fase
Spesifikasi
pengaduk
organik
untuk
dan
memisahkan
fase anorganik.
mixer adalah jenis turbin dengan
Dekanter ini memiliki sistem
kecepatan
rpm.
operasi yang bersifat kontinyu
0,1865
dengan jumlah 1 buah, suhu
Diameter
388,7574
pengaduk
30oC
(303,15oK),
meter, dan jenis motor Variable-
dekanter
speed belt berpower 0,75 hp.
tekanan 1 atm. Dekanter dengan
diameter 1,3612 meter, tinggi
4. Dekanter-01 (D-01).
Dekanter (D-01) ini yang
berfungsi
untuk
memisahkan
4,0836
meter,
dan
volume
6,5519 m3 ini berjenis mixer
Continuous
Gravity Decanter
produk reaktor menjadi fase
Silinder Vertical dengan bahan
organik
kontruksi Stainless steel SA-167
dan
fase anorganik.
Dekanter ini memiliki sistem
(tipe 304).
operasi yang bersifat kontinyu
dengan jumlah 1 buah, suhu
dekanter
30oC
(303,15oK),
6. Netralizer -01 (N-01).
Netralizer (N-01) ini yang
berfungsi Untuk menetralkan
asam sulfat dan asam nitrat
dalam
G. UNIT
PROSES (UTILITAS)
nitrogliserin.
Netralizer
ini
memiliki
sistem operasi yang bersifat
kontinyu dengan jumlah 1
PENDUKUNG
Unit pendukung proses atau
sering disebut dengan unit utilitas
merupakan bagian yang penting untuk
menunjang
berlangsungnya
suatu
o
buah, suhu netralizer 30 C
proses
dalam
suatu
pabrik.
Unit
o
(303,15 K), tekanan 1 atm.
Netralizer dengan diameter
1,1886 metter, tinggi 1,1886
pendukung proses yang ada dalam
pabrik ini antara lain :
1. Unit
meter, dan volume 1,3183 m3
ini
berjenis
reaktor
bahan
alir
Berfungsi
sebagai
pengadaan
kontruksi
keperluan
Stainless steel SA-167 (tipe
air
untuk
domestik,
air
untuk umpan boiler dan air
304).
pendingin.
Spesifikasi pengaduk dalam
netralizer
turbin
dan
Pengolahan Air
tangki berpengaduk (RATB)
dengan
Pengadaan
memiliki
dengan
2.
jenis
Dari
kecepatan
7,5
Untuk
spesifikasi pendingin dalam
netralizer,
pendingin
ini
berjenis coil dengan diameter
2,5 in, jumlah lilitan 33
dengan Chilled water .
diketahui
bahwa
seperti
belt
hp.
neraca
steam diperlukan di alat-alat
0,3962 meter dan jenis motor
berpower
perhitungan
energi,
205,9355 rpm, berdiameter
Variable-speed
Unit Pengadaan steam
Heater,
Reaktor
hidrolisa, dan Reboiler.
3.
Unit
Pengadaan
Tenaga
Listrik
Berfungsi
sebagai
tenaga
penggerak untuk peralatan
proses,
maupun
untuk
penerangan.
Listrik
yang
digunakan disuplai dari PLN
dan dari generator sebagai
cadangan apabila listrik dari
PLN mengalami gangguan.
4.
Unit Udara Tekan
Berfungsi
untuk
menyediakan udara tekan
untuk
keperluan
instrumentasi.
5.
Unit
Pengadaan
Bahan
Bakar
Berfungsi
untuk
menyediakan bahan bakar.
6.
Unit Pengolahan Limbah.
7.
Unit Laboratorium
H.
ANALISIS EKONOMI
Pabrik ini menggunakan modal tetap
sebesar Rp. 146.760.272.714,57 dan
modal
kerja
sebesar
Rp.
105,759,606,738.33. Dari hasil analisis
ekonomi
diperoleh
Gambar 3. Grafik Analisis Ekonomi
parameter-
parameter ekonomi sebagai berikut:
Percent Return On Investment (ROI)
sebelum pajak sebesar 37.927 % dan
setelah pajak sebesar 26.549 %; Pay
Out
Time
(POT)
sebelum
pajak
sebesar 2.087 tahun sedangkan setelah
pajak sebesar 2.736 tahun; Break Even
Point (BEP) sebesar 43.799 %; Shut
Down Point (SDP) sebesar 26.189 %;
dan Discounted Cash Flow (DCF)
sebesar 26.769 %. Adapun untuk
gambar hasil analisis dapat dilihat
sebagai berikut :
Ra
BEP
Sa
Va
SDP
Fa
I.
3.
KESIMPULAN
Pabrik
nitrogliserin
digolongkan
pabrik
POT
(Pay
Out
Time)
sebelum pajak adalah 2.08
beresiko
tahun
rendah, karena pabrik beroperasi
POT
pada pada tekanan 1 atm dan
sesudah pajak adalah 2.736
suhu
15oC.
kelayakan
Adapun
ekonomi
analisa
tahun
pabrik
POT
(Pay
(Pay
Out
Out
Time)
Time)
nitrogliserin dinyatakan sebagai
sebelum pajak untuk pabrik
berikut:
beresiko rendah maksimal 5
1.
Kentungan sebelum pajak
tahun (Aries dan Newton,
sebesar
1954).
Rp.
55,661,547,139.13 per tahun
2.
4.
BEP (Break Event Point)
dan keuntungan se telah
adalah 43.799 % dan SDP
pajak
sebesar
Rp.
(Shut Down Point) adalah
38,963,082,997.39
per
26.189 %. BEP untuk pabrik
tahun.
kimia
ROI (Return On Investment)
berkisar antara 40%-60%.
sebelum
pajak
adalah
5.
DCF
pada
umumnya
(Discounted
Cash
37.927 %.
Flow) adalah 26.769 %.
ROI (Return On Investment)
DCF yang dapat diterima
sesudah pajak adalah 26.549
harus lebih besar dari bunga
%.
pinjaman di bank. Besarnya
ROI (Return On Invesment)
DCF untuk pabrik beresiko
sebelum pajak untuk pabrik
rendah minimal 1,5 kali
beresiko
besarnya bunga bank.
rendah
minimal
11% (Aries dan Newton,
1954).
Interscience
DAFTAR PUSTAKA
Encyclopedia,
Inc., New York.
Kirk,R.E
&
Othmer,D.F.,
“Encyclopedia
of
Technology”,
Vol
Interscience
1965,
Chemical
10,
1st,
Encyclopedia,
Inc., New York.
Mc.Ketta, J.J., and Cunningham W.A.,
1977,
“Encyclopedia
Chemical
Processing
Design”,
vol.31,
of
and
Marcel
Dekker, Inc., New York.
Kirk,R.E
&
Othmer,D.F.,
“Encyclopedia
Technology”,
of
Vol
Interscience
1965,
Chemical
12,
2nd,
Encyclopedia,
&
Othmer,D.F.,
“Encyclopedia
Technology”,
Dapat Digunakansebagai
Bahan Peledak”,Sumatera
Utara.
Inc., New York.
Kirk,R.E
Zaidar, Emma.,2003, “Nitrogliserin
of
Vol
1965,
Chemical
17,
1st,