PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN SORBITOL DARI SIRUP GLUKOSA DENGAN
PROSES HIDROGENASI KATALITIK DENGAN KAPASITAS
50 TON/HARI
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh :
060425001
SADAT GUMBARA LUBIS
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Syukur alhamdulillah penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Sorbitol dari Sirup Glukosa dengan Proses Hidrogenasi Katalitik direncanakan 50 ton/hari dengan 330 hari kerja/tahun..Tugas Akhir ini dikerjakan sebagai syarat untuk kelulusan dalam sidang sarjana.
Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ibu Ir.Renita Manurung, MT sebagai Dosen Pembimbing I yang telah memberikan arahan, masukan dan ide-ide selama menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Farida Hanum, ST, MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT sebagai Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU.
4. Bapak Dr. Ir. Irvan, MSi sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia FT USU.
5. Seluruh Dosen Pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani studi.
6. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan bantuan kepada penulis selama mengenyam pendidikan di Deparetemen Teknik Kimia.
7. Dan yang paling istimewa Orang tua penulis yang tidak pernah lupa memberikan motivasi, semangat dan perhatian kepada penulis.
8. Teman seperjuangan Ihsan Rizki Munawir sebagai partner penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
memberikan masukan dan bantuan dan membantu menghilangkan kejenuhan selama penyusunan TA ini, terima kasih atas diskusinya.
10. Teman-teman stambuk 08, Fandi, Hendra yang telah banyak memberikan semangat, Idris yang telah banyak memberikan bantuan selama penulisan TA ini. Penulis banyak mengucapkan terima kasih.
11. Seluruh Pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu namanya yang juga turut memberikan bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Juni 2010 Penulis,
INTISARI
Sorbitol diperoleh melalui reaksi fasa gas antara Sirup Glukosa dan Hidrogen dengan bantuan suatu katalis Nickel di dalam reaktor Fixed bed pada temperatur dan tekanan tinggi.
1. Pabrik pembuatan Sorbitol ini direncanakan berproduksi dengan 50 ton/hari dengan 330 hari kerja/tahun dalam satu tahun. Lokasi pabrik direncanakan di daerah labuhan, provinsi Sumatera Utara dengan luas areal 8990 m2
Hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan Sorbitol ini adalah sebagai berikut:
. Tenaga kerja yang dibutuhkan 114 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Direktur dengan struktur organisasi sistem garis dan staf.
Modal Investasi : Rp 273.258.868.036,-
Biaya Produksi : Rp 146.133.724.022,-
Hasil Penjualan : Rp 229.091.358.038,-
Laba Bersih : Rp 57.797.429.092,-
Profit Margin : 36,030 %
Break Event Point : 49,96 %
Return of Investment : 21,15 %
Return on Network : 35,25198 %
Pay Out Time : 4,72787 tahun
Internal Rate of Return : 35,54725 %
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
INTISARI ... ii
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR GAMBAR ... iv
DAFTAR TABEL ... v BAB I PENDAHULUAN ... I-1
1.1 Latar Belakang ... I-1 1.2 Rumusan Permasalahan ... I-3 1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik ... I-3 1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik ... I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1
2.1 Sorbitol ... II-1 2.2 Sirup Glukosa ... II-3 2.3 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk ... II-3 2.3.1 Sorbitol ... II-3 2.3.2 Maltosa ... II-4 2.3.3 Dextrin ... II-4 2.3.4 Glukosa ... II-5 2.3.5 Katalis Raney Nickel ... II-5 2.3.6 Hidrogen ... II-6 2.4 Pemilihan Proses ... II-6 2.4.1 Proses Reduksi Katalitik ... II-7 2.4.2 Proses Hidrogenasi Katalitik ... II-7 2.5 Deskripsi Proses ... II-8 BAB III NERACA MASSA... III-1
3.1 Evaporator (V-501) ... III-1 3.2 Separator (D-302) ... III-2 3.3 Adsorber (D-401) ... III-2 BAB IV NERACA PANAS ... IV1
4.2 Heater 2 (E-102) ... IV-2 4.3 Reaktor (R-201) ... IV-2 4.4 Cooler (E-301) ... IV-2 4.5 Evaporator (V-501) ... IV-3 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1 5.1 Tangki Penampung Sirup Glukosa (F-104) ... V-1 5.2 Tangki Penampung Gas Hidrogen (F-101) ... V-1 5.3 Heater 1 (E-102) ... V-2 5.4 Kompressor (C-103) ... V-2 5.5 Heater 2 (E-106) ... V-3 5.6 Reaktor (R-201) ... V-3 5.7 Reducer (X-202) ... V-4 5.8 Cooler (E-301) ... V-4 5.9 Separator (D-302) ... V-4 5.10 Reducer (X-303) ... V-5 5.11 Adsorber (D-402) ... V-5 5.12 Blower (G-403) ... V-6 5.13 Evaporator (V-501) ... V-6 5.14 Tangki Penampung Sorbitol (F-503) ... V-6 5.15 Pompa Sirup Glukosa 1 (L-105) ... V-7 5.16 Pompa Sirup Glukosa 2 (L-107) ... V-7 5.17 Pompa Sorbitol 1 (L-304) ... V-8 5.18 Pompa Sorbitol 2 (L-102) ... V10 5.36 Pompa Recycle ... V16 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI1
6.1 Instrumentasi ... VI-1 6.2 Keselamatan Kerja ... VI-8 BAB VII UTILITAS ... VII-1
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 1.1 Perkembangan Import Sorbitol Indonesi Tahun 2006-2009 ... I-2 Tabel 1.2 Perkembangan Eksport Sorbitol Indonesia Tahun 2006-2009 ... I-2 Tabel 2.1 Komposisi Sirup Glukosa ... II-3 Tabel 2.2 Perbandingan Antara Reduksi Katalitik dan Hidrogenasi ... II-8 Tabel 3.1 Neraca Massa pada Evaporator (V-501) ...III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa pada Separator (D-302) ...III-2 Tabel 3.3 Neraca Massa pada Adsorber (D-402) ...III-2 Tabel 4.1 Neraca Panas pada Heater 1 (E-106) ... IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas pada Heater 2 (E-102) ... IV-2 Tabel 4.3 Neraca Panas pada Reaktor (R-201) ... IV-2 Tabel 4.4 Neraca Panas pada Cooler (E-301) ... IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas pada Evaporator (V-501) ... IV-3 Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Sorbitol dari
Sirup Glukosa Dengan Proses Hidrogenasi Katalitik ... VI-5 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap pada 162 o
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat ... VII-2 C, 6,5 bar ... VII-1
Tabel LB.3 Neraca Panas Pada Heater 1 (E-106) ... LB-4 Tabel LB.4 Perhitungan Panas Masuk Pada Heater 2 (E-102) ... LB-5 Tabel LB.5 Perhitungan Panas Keluar Pada Heater 2 (E-102) ... LB-6 Tabel LB.6 Neraca Panas Heater 2 (E-102) ... LB-7 Tabel LB.7 Perhitungan Panas Masuk Pada Reaktor (R-201) ... LB-8 Tabel LB.8 Perhitungan Panas Keluar Reaktor (R-201) ...LB-10 Tabel LB.9 Neraca Panas padan Reaktor (R-201) ...LB-10 Tabel LB.10 Perhitungan Panas Masuk Cooler (E-301) ...LB-12 Tabel LB.11 Perhitungan Panas Keluar Cooler (E-301) ...LB-13 Tabel LB.12 Neraca Panas Pada Cooler (E-301) ...LB-13 Tabel LB.13 Perhitungan Panas Masuk Evaporator (V-501) ...LB-15 Tabel LB.14 Perhitungan Panas Keluar Evaporator (V-501) ...LB-16 Tabel LB.15 Neraca Panas pada Evaporator (V-501) ...LB-16 Tabel LC.1 Komposisi (F-101) ... LC-1 Tabel LC.2 Komposisi (R-201) ...LC-18 Tabel LC.3 Komposisi (F-503) ...LC-41 Tabel LD.1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin LD-48 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ... LE-1 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ... LE-3 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ... LE-7 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ... LE-8 Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi ... LE-10 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ... LE-14 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas ... LE-16 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja... LE-17 Tabel LE.9 Aturan Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia
No.17 Tahun 2000 ... LE-18 Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UU RI
DAFTAR GAMBAR
INTISARI
Sorbitol diperoleh melalui reaksi fasa gas antara Sirup Glukosa dan Hidrogen dengan bantuan suatu katalis Nickel di dalam reaktor Fixed bed pada temperatur dan tekanan tinggi.
1. Pabrik pembuatan Sorbitol ini direncanakan berproduksi dengan 50 ton/hari dengan 330 hari kerja/tahun dalam satu tahun. Lokasi pabrik direncanakan di daerah labuhan, provinsi Sumatera Utara dengan luas areal 8990 m2
Hasil analisa ekonomi pabrik pembuatan Sorbitol ini adalah sebagai berikut:
. Tenaga kerja yang dibutuhkan 114 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Direktur dengan struktur organisasi sistem garis dan staf.
Modal Investasi : Rp 273.258.868.036,-
Biaya Produksi : Rp 146.133.724.022,-
Hasil Penjualan : Rp 229.091.358.038,-
Laba Bersih : Rp 57.797.429.092,-
Profit Margin : 36,030 %
Break Event Point : 49,96 %
Return of Investment : 21,15 %
Return on Network : 35,25198 %
Pay Out Time : 4,72787 tahun
Internal Rate of Return : 35,54725 %
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sebagai negara berkembang, Indonesia melaksanakan pembangunan dan pengembangan diberbagai sektor, salah satunya adalah sektor industri. Dengan kemajuan dalam sektor industri diharapkan akan meningkatkan kesejahteraan rakyat. Dalam pembangunannya, sektor industri ini dikembangkan dalam beberapa tahap dan secara terpadu melalui peningkatan hubungan antara sektor industri dengan sektor lainnya.
Industri Kimia salah satu contoh sektor industri yang sedang dikembangkan di Indonesia, dan diharapkan dapat memberikan kontribusi yang besar bagi pendapatan negara. Dalam mengembangkan dan meningkatkan industri ini diperlukan ilmu pengetahuan dan teknologi. Untuk itu Indonesia harus mampu memanfaatkan potensi yang ada, karena industri kimia membutuhkan sumber daya alam seefisien mungkin. Disamping itu perlu juga penguasaan teknologi, baik yang sederhana maupun yang canggih, sehingga bangsa Indonesia dapat meningkatkan eksistensinya dan kredibilitasnya sejajar dengan bangsa-bangsa lain yang telah maju.
Dengan kebutuhan industri-industri kimia saat ini, maka kebutuhan akan bahan baku kimia industri tersebut semakin meningkat. Bahan baku industri ada yang berasal dari dalam negeri dan juga ada yang masih import. Salah satu bahan kimia yang masih diimport adalah sorbitol.
Sorbitol atau dikenal juga hexitol dengan rumus kimia C6H14O6.
Sorbitol umumnya dibuat dari glukosa dengan proses hidrogenasi katalitik bertekanan tinggi. Sorbitol umumnya digunakan sebagai bahan baku industri barang konsumsi dan makanan seperti pasta gigi, permen, kosmetik farmasi, vitamin C, dan termasuk industri textil dan kulit.
Berdasarkan data impor statistik di Indonesia 2000-2004, kebutuhan sorbitol di Indonesia adalah sebagai berikut :
Tabel 1.1 Perkembangan Impor Sorbitol Indonesia tahun 2006-2009
Tahun Ton
2006 3858,38
2007 5472,13
2008 9938,44
2009 17.661,288
(sumber : Biro Pusat Statistik)
Pasar ekspor sebenarnya akan menjadi prioritas utama bagi produsen sorbitol di Indonesia, karena selain importer luar negeri selalu membayar tunai, mereka juga cenderung melakukan kontrak penjualan jangka panjang. Oleh sebab itu, kompetisi di pasar internasional dapat mendorong produsen sorbitol Indonesia selalu mengikuti perkembangan produk dan teknologi di luar negeri. Walaupun ekspor terus ditingkatkan, namun hingga sekarang Indonesia masih terus melakukan impor. Impor sorbitol itu masih terus berjalan dikarenakan beberapa hal, yaitu terjadinya peningkatan konsumsi dalam negeri akibat perkembangan industri pemakai dan masih dibutuhkannya sorbitol dengan spesifikasi tertentu yang belum diprodukasi di Indonesia(CIC-Indochemical Edisi 288).
Tabel 1.2 Perkembangan Ekspor Sorbitol Indonesia tahun 2006-2009
Tahun Ton
2006 77466,41
2007 99449,982
2008 101.639,092
2009 118.078,677
1.2 Rumusan Masalah
Kebutuhan Sorbitol di Indonesia sangatlah besar dan pemenuhan terhadap kebutuhannya tersebut dilakukan dengan cara mengimpor. Untuk memenuhi kebutuhan Sorbitol dalam negeri dilakukan para rancangan pabrik kimia Sorbitol dengan menggunakan proses hidrogenasi katalitik.
1.3. Tujuan Pra Rancangan Pabrik
Pra rancangan pabrik pembuatan Sorbitol ini bertujuan untuk menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia, khususnya pada mata kuliah Perancangan Pabrik Kimia,Neraca massa, Neraca Energi, Operasi Teknik Kimia dan disiplin ilmu lainnya sehingga akan memberikan gambaran kelayakan pra rancangan pabrik pembuatan Sorbitol.
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sorbitol
Sorbitol pertama kali ditemukan oleh ahli kimia dari Perancis yaitu Joseph
Boosingault pada tahun 1872 dari biji tanaman bunga ros. Proses hidrogenasi gula menjadi sorbitol mulai berkembang pada tahun 1930. Pada tahun 1975 produsen utama sorbitol adalah Roguette Freres dari Perancis. Secara alami sorbitol juga dapat dihasilkan dari berbagai jenis buah. Di Indonesia, pertama kali sorbitol didirikan pada tahun 1983 yaitu PT. Sorini yang berlokasi di desa Ngerong, Gempol Pandaan (Pasundan) Jawa Timur. Sekarang ini sorbitol secara komersial diproduksi dari hidrogenasi glukosa dan tersedia dalam bentuk kristal maupun cairan.
Sorbitol dinyatakan GRAS (Generally Recognized As Safe) atau secara
umum dikenal sebagai produk yang aman oleh U.S. Food and Drug Administration dan disetujui penggunaannya oleh Uni Eropa serta banyak negara di seluruh dunia. Mencakup Australia, Austria, Kanada dan Jepang (Suara
merdeka, 2008).
Produksi sorbitol lokal selain untuk pemasaran dalam negeri juga sebagian besar untuk diekspor. Ekspor sorbitol sejak tahun 1989 hingga tahun 1992 cenderung mengalami penurunan, hal ini diakibatkan semakin meningkatnya permintaan dalam negeri. Namun secara perlahan ekspor sorbitol mengalami kenaikan tiap tahun.
Pasar ekspor sebenarnya menjadi prioritas utama bagi produsen sorbitol Indonesia, karena selain importer luar negeri selalu membayar tunai, mereka juga cenderung melakukan kontrak penjualan jangka panjang. Oleh sebab itu kompetisi di pasar Internasional dapat mendorong produsen sorbitol Indonesia dan selalu megikuti perkembangan produk dan teknologi di luar negeri. Walaupun ekspor terus ditingkatkan namun hingga saat ini Indonesia masih terus melakukan impor.
Sorbitol adalah senyawa monosakarida polyhidric alkohol. Nama kimia
lain dari sorbitol adalah hexitol atau glusitol dengan rumus kimia C6H14O6.
gugus aldehid pada glukosa diganti menjadi gugus alkohol. Sorbitol pertama kali ditemukan dari juice Ash berry
(Sorbus auncuparia L) di tahun 1872. Setelah itu, sorbitol banyak ditemukan pada buah-buahan seperti apel, plums, pears, cherris, kurma, peaches, dan apricots.
Zat ini berupa bubuk kristal berwarna putih yang higroskopis, tidak berbau dan berasa manis, sorbitol larut dalam air, gliserol, propylene glycol, serta sedikit larut dalam metanol, etanol, asam asetat, phenol dan acetamida. Namun tidak larut hampir dalam semua pelarut organik.
Sorbitol dapat dibuat dari glukosa dengan proses hidrogenasi katalitik
bertekanan tinggi. Sorbitol umumnya digunakan sebagai bahan baku industri barang konsumsi dan makanan seperti pasta gigi, permen, kosmetik, farmasi, vitamin C, dan termasuk industri textil dan kulit (Othmer vol 1, 1960).
Berikut ini beberapa kegunaan Sorbitol untuk industri : - Bidang makanan
Ditambahkan pada makanan sebagai pemanis dan untuk memberikan ketahanan mutu dasar yang dimiliki makanan tersebut selama dalam proses penyimpanan. Bagi penderita diabetes, sorbitol dapat dipakai sebagai bahan pemanis pengganti glukosa, fruktosa, maltosa, dan sucrosa. Untuk produk makanan dan minuman diet, sorbitol memberikan rasa manis yang sejuk di mulut. - Bidang Farmasi
Sorbitol merupakan bahan baku vitamin C dimana dibuat dengan proses
fermentasi dengan bakteri Bacillus suboxidant. Dalam hal lain, sorbitol dapat digunakan sebagai pengabsorpsi beberapa mineral seperti Cs, Sr, F dan vitamin B12. Pada konsentrasi tinggi sorbitol dapat sebagai stabilisator dari vitamin dan antibiotik.
- Bidang Kosmetik dan pasta gigi
- Industri Kimia
Sorbitol banyak dibutuhkan sebagai bahan baku surfaktan seperti polyoxyethylene
Sorbitan fatty acid Esters dan Sorbitan fatty Acid Esters. Pada industri Polyurethane, sorbitol bersama dengan senyawa polyhidric alcohol lain seperti glycerol merupakan salah satu komposisi utama alkyl resin dan rigid polyurethane foams. Pada industri textil, kulit, semir sepatu dan kertas, sorbitol digunakan sebagai softener dan stabilisator warna. Sedangkan pada industri rokok sorbitol digunakan sebagai stabilisator kelembaban, penambah aroma dan menambah rasa sejuk.
Aplikasi lain, sorbitol digunakan sebagai bahan baku pembuatan vitamin C. Negara-negara barat mengaplikasikan sorbitol sebagai bahan baku pembuatan vitamin C.
2.2 Sirup Glukosa
Sirup glukosa adalah produk yang dibuat dengan cara hidrolisis parsial dari pati. Sirup glukosa yang mempunyai rasa manis dan tidak berwarna ini terdiri dari glukosa, dextrins, maltosa dan air. Rumus kimia dari glucosa C6H12O6
Tabel 2.1 Komposisi sirup glukosa adalah sebagai berikut:
. Bahan baku sirup glukosa sendiri diperoleh dari PT. Sorini Corporation.
Komponen Spesifikasi
Glukosa 50%
Maltosa 2%
Air 47,9%
Dextrin 0,03%
Sumber: SII 0418-81
2.3.1 Sorbitol Sifat Fisik :
- Specific gravity : 1.472 (-5o
- Rumus molekul : C
C)
6H14O
- Meelting Point : 93
6 o
97,5
C (Metasable form)
o
- Titik didih : 296
C (Stable form)
o
- Kelarutan dalam air : 235 gr/100 gr H
C
2
- Panas Pelarutan dalam air : 20.2 KJ/mol
O
- Panas pembakaran : -3025.5 KJ/mol
Sifat Kimia :
- Berbentuk kristal pada suhu kamar
- Berwarna putih tidak berbau dan berasa manis - Larut dalam air,glycerol dan propylene glycol
- Sedikit larut dalam metanol, etanol, asam asetat dan phenol - Tidak larut dalam sebagian besar pelarut organik
(Perry,
1950)
2.3.2 Maltosa Sifat fisik:
- Rumus molekul : C12H22O
- Densitas : 1,54 g/cm
11
- Meelting Point : 102-103
3
o
- Ttitik didih : 2173
C
o
K = 899,85 o Sifat Kimia:
C
- Larut dalam air
- Tidak larut dalam eter dan alkohol
2.3.3 Dextrin Sifat fisik:
- Berat molekul : Berubah-ubah
- ph : 5-7
- Titik Cair : 178 o
Sifat Kimia
C
- Larut dalam air pada suhu 212 oC
(http://en.www.wikipedia.org/wiki/sorbitol)
2.3.4 Glukosa Sifat fisik:
- Rumus molekul : C6H12O
- Berat molekul : 180 gr/mol
6
- Densitas : 1,54 gr/cm
- Meelting point : 140-150
3
o
- Titik didih : 146
C
o
Sifat Kimia:
C
- Larut dalam air
- Larut dalam etanol dan metanol - Berasa manis
- Berfungsi sebagai sumber energi.
(Perry, 1997)
2.3.5 Katalis Raney Nickel Sifat Fisik :
Komposisi Kimia
Ni,wt% : 50%
Al, wt% : 50%
- Densitas pada fase solid, g cm-3
- Densitas Partikel : 3,32
: 8,1
- Porosity : 0,59
- Purc Vol,cm3g-1
- Berbentuk bubuk halus berwarna kelabu.
: 0,178
- Suhu yang umum digunakan pada 70-100o Sifat Kimia :
- Cukup resistensi terhadap dekomposisi, dapat disimpan dan digunakan kembali
dalam beberapa waktu
- Stabilitas termal (tidak terurai pada temperatur yang tinggi)
(http: //id.wikipedia.org/wiki/Nikel.Raney).
2.3.6 Hidrogen Sifat Fisika :
- Berat molekul : 2,016 gr/mol
- Densitas : 0,08987 gr/lt
- Specific gravity : 0,0695
- Titik didih (1 atm) : -252,8 o
- Titik lebur : -259,2
C
o
- Konduktivitas termal (25
C
o
C) : 0,000444 kal/cm.det. o
- Potensial ionisasi : 13,54 volt
C
- Panas Penguapan ( -252,8 oC) : 107 kal/gr.o - Kapasitas Panas (25
C
o
C) : 3,42 kal/gr.o
- Temperatur kritis : -240
C
o
- Tekanan Kritis : 13 atm
C
- Densitas kritis : 0,0301 gr/cm3
Sifat Kimia
- Reaksi dengan oksigen akan menghasilkan air
- Hidrogen sangat reaktif terhadap senyawa halogen, reaksi dengan flourin membentuk senyawa HF
- Dengan nitrogen, hidrogen bereaksi mementuk amoniak
- Hidrogen bereaksi pada temperatur tertentu dengan sejumlah logam, seperti dengan lithium mementuk senyawa LiH
- Hdrogenasi asetldehid menghasilkan etil alkohol
(perry,1950)
Proses pembuatan sorbitol bisa dilakukan dengan berbagai cara dan bahan baku yang digunakan juga bermacam-macam, dengan kondisi operasi dan konversi yang berbeda. Macam-macam proses pembuatan sorbitol dari sirup glukosa:
1. Proses reduksi elektrolitik. 2. Proses hidrogenasi katalitik.
2.4.1 Proses reduksi elektrolitik
Bagian utama dari proses ini adalah ”elektrolitik cell” yang merupakan tempat terjadinya reduksi D-glukosa menjadi sorbitol. Biasanya pada bagian ini dilengkapi dengan sumber arus yang tidak berfluktuasi. Elektroda yang dipakai adalah amalgam sebagai katoda dan timbal sebagai anoda, sedangkan larutan yang dipakai NaOH dan Na2SO4. Pada prinsipnya glukosa akan direduksi dengan H2
sebagai hasil proses elektrolisis diatas. Dari proses diatas akan dihasilkan
sorbitol.(Faith,sfour edition, 1975)
2.4.2. Proses Hidrogenasi katalitik
Dari proses yang telah disebutkan diatas, maka dipilih proses hidrogenasi katalitik untuk pembuatan sorbitol dengan pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut: Tabel 2.2 Perandingan antara Reduksi elektronik dan Hidrogenasi Katalitik.
Parameter Proses
Reduksi Elektrolitik Hidrogenasi Katalitik 1. Segi proses
• Bahan baku
• Konversi reaksi
• Kualitas produk
2. Segi ekonomi
Glukosa Rendah Dalam proses reduksi dibutuhkan waktu yang lama untuk mencapai produk yang diinginkan.
Rendah Untuk bahan baku dari sirupglukosa produk
sorbitol yang dihasilkan
kurang begitu bagus. Harga dari electrode sangat mahal.
Glukosa Tinggi
Dalam proses hidrogenasi waktu yang
dibutuhkan untuk mencapai proses yang diinginkan lebih cepat.
Tinggi
2.5 Deskripsi proses
Proses hidrogenasi katalitik terdiri dari beberapa tahap : 1. Tahap Pencampuran Bahan Baku
2. Tahap Hidrogenasi 3. Tahap Pemurnian
Proses reaksi dilakukan secara continiu, dengan menggunakan reaktor fixed bed dimana kondisi operasi pada reaktor adalah temperatur 145 oC dan tekanan 68 atm.
1. Tahap Pencampuran Bahan Baku
Pada tahap ini, bahan baku berupa sirup gukosa disimpan di dalam tangki penyimpanan (tangki bahan baku F-101). Bahan baku yang digunakan dalam proses pembuatan sorbitol melalui proses hidrogenasi ini adalah sirup glukosa yang telah memenuhi standart (syarat) yaitu konsentrasi 50% dan pH 7. sirup glukosa dengan menggunakan pompa di alirkan menuju Heater (E-106) untuk dipanaskan terlebih dahulu sampai suhu 100 oC, kemudian di alirkan kembali dengan menggunakan pompa (L-107) menuju ke Reaktor (R-201. Pada saat yang sama H2 yang disimpan pada tangki penyimpanan (F-101) juga dialirkan dengan
menggunakan kompressor (C-103) menuju Heater untuk dipanaskan hinga suhu 100 C, sehingga kedua reaktan tersebut bertemu pada titik pencampur pada kondisi 68 atm. Kemudian kedua reaktan tersebut mengalir secara bersamaan, menuju masuk ke dalam Reaktor.
2. Tahap Hidrogenasi
Tahap ini terjadi di dalam reaktor. Reaktor yang digunakan adalah reaktor
fixed bed (R-201) dimana kedua reaktan tersebut akan melewati partikel-partikel
katalis yang ada di dalam reaktor. Kondisi operasi yang terjadi di dalam reaktor adalah 145oC dan tekanan 68 atm untuk menghasilkan sorbitol. Reaksi ini berlangsung dengan bantuan katalis Nickel. Mekanisme reaksinya adalah sebagai berikut :
Hasil yang diperoleh terdiri dari sorbitol, air, maltosa, dextrin dan hidrogen. Setelah reksi terjadi pendinginanpun dilakukan dengan menggunakan Cooler (E-301). Sebelum larutan campuran sorbitol didinginkan terlebih dahulu diturunkan tekanannya dengan menggunakan reducer sampai mencapai kondisi 10 atm, dimana larutan campuran sorbitol akan melewati reducer dan kemudian akan mengalir menuju cooler untuk didinginkan terlebuh dahulu sampai suhu 90 oC sebelum masuk ke Flash drump.
3. Tahap Pemurnian
Pada tahap ini akan dilakukan pemurnian H2 dan larutan campuran
sorbitol. Setelah melalui cooler larutan campuran sorbitol akan menuju ke Flash drump (D-302) untuk memisahkan gas hidrogen dari campuran sorbitol. Dimana hidrogen akan menuju unit pemurnian hidrogen (Unit Pressure Swing Adsorbtion) untuk dimurnikan kembali. Setelah pemurnian dilakukan gas H2 akan melewati
Blower (G-403) agarelanjutnya gas H2 tersebut akan mengalir menuju Heater dan
BAB III NERACA MASSA
Pra Rancangan Pabrik Sorbitol direncanakan beroperasi dengan kapasitas
50 ton/hari selama 330 hari/tahun. Unit peralatan/instrument yang menghasilkan
adanya perubahan massa pada proses produksi minyak makan merah tersebut
adalah sebagai berikut : Evaporator (V-501) Separator (D-302) Adsorber (D-401) Reaktor (R-201)
Setelah dilakukan perhitungan berdasarkan basis 1 jam operasi pada
Lampiran A, maka didapat hasil perhitungan neraca massa pada Tabel 3.1 s/d
Tabel 3.3 di bawah ini :
3.1 Evaporator (V-501)
Tabel 3.1 Hasil perhitungan neraca massa pada Evaporator (V-501)
Komponen Masuk (kg/jam); F8 Keluar (kg/jam)
F9 F10
Sorbitol 1458,3333 1458,3333
Maltosa 45,8333 45,8333
Air 708,5937 141,7187 566,8749
Dextrin 0,6249 0,6249
Sub total 225,05204 141,7187 2083,3333
Total 2225,05204 2225,05204
3.2 Separator (D-302)
Tabel 3.2 Hasil perhitungan neraca massa pada Separator (D-302)
Komponen Masuk (kg/jam); F4 Keluar (kg/jam)
F5 F8
Glukosa 11,6666 11,6666
Sorbitol 1458,3333 1458,3333
Maltosa 45,8333 45,8333
Air 708,5937 708,5973
Dextrin 0,6249 0,6249
Hidrogen 3,1111 3,1111
Sub total 2228,1632 3,1111 2225,05204
Total 2228,1632 2228,1632
3.3 Adsorber (D-401)
Tabel 3.2 Hasil perhitungan neraca massa pada Adsorber (D-401) Komponen Masuk (kg/jam); F5 Keluar (kg/jam)
F7 F6
Hidrogen 3,1111 3,07989
Pengotor 0,031111
Subtotal 3,1111 0,031111 3,07989
Total 3,1111 3,1111
3.4 Reaktor (R-201)
Tabel LA-4 Neraca Massa Pada Reaktor (R-201)
Kmponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
F4
F2 F3
Sorbitol 1458,3333
Maltosa 45,8333 45,8333
Air 708,5937 708,5937
Dextrin 0,6249 0,6249
H2 (recycle) 3,07989
Make up H2 152,47561
Sub total 155,5555 2228,1632
Total 2228,1632 2228,1632
BAB IV NERACA PANAS
Pra Rancangan Pabrik Minyak Makan Merah direncanakan beroperasi
dengan kapasitas 50 ton/hari selama 350 hari/jam. Unit peralatan/instrument
proses yang membutuhkan energi panas dalam menjalankan proses untuk
memproduksi minyak makan merah tersebut adalah sebagai berikut : Heater 1 (E-106)
Heater 2 (E-102) Reaktor (R-201) Cooler (E-301) Evaporator (V-501)
Setelah dilakukan perhitungan berdasarkan basis 1 jam operasi dengan
atemperatur reference 250
4.1 Heater 1 (E-106)
C dengan satuan operasi kJ/jam pada Lampiran B, maka
dapat dilihat hasil perhitungan neraca panas pada Tabel 4.1 s/d Tabel 4.5 di bawah
ini :
4.2 Heater 2 (E-102)
Tabel 4.2 Neraca panas pada Heater 2 (E- 102)
Komponen Panas masuk
(kkal/jam)
Panas Keluar (kkal/jam
H2 1932,7771 28991,6563
Sub total 1932,7771 28991,6563
Steam 27058,8792
Total 28991,6563 28991,6563
4.3 Raktor (R-201)
Tabel 4.3 Neraca Panas pada pada Reaktor (R-201)
Komponen Panas masuk
kkal/jam)
Panas Keluar (kkal/jam)
Glukosa 27174,5843 384,9976
Sorbitol 49349,9989
Maltosa 1099,9992 1759,9987
Air 53144527,5000 85031244,0000
Dextrin 13,5916 21,7465
H2 28991,6563
Subtotal 53201807,3300 85082760,7400
Steam 31811308,7800
Total 85082760,7400 85082760,7400
4.4 Cooler (E-301)
Tabel 4.4 Neraca Panas pada pada Cooler (E-301)
Komponen Panas masuk
(kkal/jam)
Panas Keluar (kkal/jam)
Glukosa 1811,6390 27174,5843
Maltosa 73,3333 1099,9992
Air 3542968,5000 53144527,5000
Dextrin 0,9061 13,5916
Subtotal 3544854,339 53172815,67
Steam 49627961,33
Komponen Panas masuk kkal/jam)
Panas Keluar (kkal/jam)
Glukosa 384,9976 208,5405
Sorbitol 49349,9989 26731,2494
Maltosa 1759,9987 953,3326
Air 85031244,0000 46058545,0000
Dextrin 21,7465 11,7718
Subtotal 85082760,7400 46086449,8900
Pendingin 38996310,8500
Total 85082760,7400 85082760,7400
[image:30.595.109.510.85.228.2]4.5 Evaporator (V-501)
Tabel 4.5 Neraca Panas pada pada Evaporator (V-501) Komponen Panas masuk
kkal/jam)
Panas Keluar (kkal/jam)
Glukosa 208,5405 272,7068
Sorbitol 26731,2494 34956,2492
Maltosa 953,3326 1246,6658
Air 46058545,0000 60230464,5000
Dextrin 11,7718 15,4038
Subtotal 46086449,8900 60266955,5300
Steam 14180505,6400
Total 60266955,5300 60266955,5300
BAB V
SPESIFIKASI PERALATAN
5.1 Tangki Penampung Sirop Glukosa (F-104) Fungsi : Menampung glukosa
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal
Jumlah : 1 Unit
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 287 grade C Data:
Kondisi penampungan : Temperatur = 30o Tekanan = 1 atm
C
Volume tangki : 321,552 m
Diameter tangki, Dt : 5 m
3
Tinggi Tangki, HT
Tebal silinder, ts : ½ in : 6,4 m
5.2 Tangki Penampung Gas Hidrogen (F-101)
Fungsi : Menampung gas hidrogen sebelum dipompakan ke heater Bentuk : Bola.
Jumlah : 3 tangki
Kondisi penampungan : Temperatur = 30o Tekanan = 10 atm
C
Volume tangki : 49888,62 m Diameter tangki, Dt : 54,68 m
3
Tebal silinder, ts : 1 ¾ in
5.3 Heater 1 (E-102)
Fungsi :Memanaskan Hidrogen sebelum dialirkan ke Reaktor Jenis : Shell and tube exchanger
Digunakan : 2, unit 1-2 Shell and exchanger, 11 BWG, ¾ in tube segi tiga Pitch 15/16, ID Shell 39 in jumlah tube 1330
Jumlah : 1 Unit Spesifikasi shell :
- Diameter shell : 39 in - Buffle spacing : 7 in Spesifikasi tube :
- Diamter luar : ¾ in
- Jenis tube : 11 BWG
- Panjang tube : 10 ft
5.4 Kompressor (C-103)
Fungsi : Mengalirkan hidrogen ke Reaktor Jenis : Reciprocating Kompressor Jumlah : 1 Unit dengan 1 stages
Dipilih material pipa commercial steel 22 inci Sch 20 :
• Diameter dalam (ID) = 21,25 in = 1,77 ft
• Diameter luar (OD) = 22 in = 1,83 ft
Spesifikasi kompressor :
• Jenis = Sentrifugal
• Efisiensi = 75 %
• Daya = 145 hp
5.5 Heater 2 (E-106)
Fungsi : Tempat memanaskan sirup glukosa
Jenis : tangki, yang dilengkapi koil pemanas dan pengaduk Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 287 grade C
Jumlah : 1 Unit
Data:
Kondisi separasi : Temperatur = 30o Tekanan =10atm
C
Bahan coil pemanas : Copper OD ½ in
5.6 Reaktor (R-201)
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi hidrogenasi antara glukosa dengan H2
untuk menghasilkan sorbitol
Jenis : Fixed Bed Reactor
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Jumlah : 1 Unit.
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 287 grade C Data/kondisi operasi:
Tekanan = 68 bar Volume Reaktor : 1858,8206 m Diameter Reaktor : 13,329 m
3
Tinggi Head : 6,6645 m
Tinggi total Reaktor : 19,9935 m
5.7 Reducer (X-202)
Fungsi : Untuk menurunkan tekanan produk yang keluar dari
R-01.
Tipe : Reducer
Jumlah : 1 Unit
Bahan konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi : 145o
ID optimum : 3 in
C.10 bar
5.8. Cooler (E-301)
Fungsi : Tempat pendinginan produk
Jenis : tangki, yang dilengkapi koil pendingin dan pengaduk Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 287 grade C
Jumlah : 1 Unit Spesifikasi Tangki
• Diameter tangki; Dt = 4 m
• Tinggi Tangki; HT
• Tebal silinder; ts = ¼ in = 6 m
• Daya pengaduk = 1,6 Hp
• Faktor korosi = 0,01 in/tahun
• Bahan konstruksi = Carbon steel
5.9 Separator (D-302)
Fungsi : Tempat pemisahan H2
Jenis : Separator tangki, pemisahan berdasarkan gavitasi dari produk Reaktor
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
Jumlah : 1 Unit
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 287 grade C
Data:
Kondisi separasi : Temperatur = 90o
Tekanan =10 atm
C
Laju alir bahan masuk ( F ) : 2228,1632 kg/jam Volume Separator : 50,250 m
Diameter Separator : 4 m
3
Tinggi head : 2 m Tinggi Separator : 6 m
5.10 Reducer (X-303)
Fungsi : Untuk menurunkan tekanan produk yang keluar dari
separator ke evaporator dari 10 atm menjadi 1 atm.
Tipe : Reducer
Jumlah : 1 Unit
Bahan konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi : 90o
ID optimum : 0,14 in
C.10 bar
5.11 Adsorber (D-401)
Fungsi : Untuk menyerap air yang terdapat pada gas H Jenis : Tangki Adsorpsi menggunakan adsorben
2
Jumlah : 1 Unit
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 287 grade C Data:
Kondisi separasi : Temperatur = 90o
Tekanan =10 atm
C
Adsorben digunakan : Alumina silikat Spesifikasi Tangki :
• Diameter tangki; Dt = 3,12 m
• Tinggi Tangki; HT
• Tebal silinder; ts = ½ in = 4,68 m
5.12 Blower (G-403)
Fungsi : Memompakan hidrogen kekompressor
Jenis : blower sentrifugal Bahan Konstruksi : Carbon steel Kondisi Operasi : 90o
Daya motor : 0,25 Hp
C dan 10 bar
5.13 Evaporator (V-501)
Fungsi : Tempat penguapan air 20%
Jenis : Evaporator tangki yang didalamnya terdapat tube Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 287 grade C
Jumlah : 1 Unit
Data:
Kondisi operasi : Temperatur = 110o Tekanan =1 atm
C
Spesifikasi evaporator :
• Diameter; Ds = 0,62 m
• Luas perpindahan panas = 19765,3136 ft
• Jumlah tube = 1535
2
• Tinggi shell; = 10 m
5.14 Tangki Penampung Sorbitol (F-503)
Fungsi : Menampung sorbitol sebelum dipasarkan Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Jumlah : 1 tangki
Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 287 grade C Data:
Kondisi penampungan : Temperatur = 30o Tekanan = 1 atm
C
Spesifikasi Tangki :
• Diameter tangki; Dt = 7 m
• Tinggi Tangki; HT
• Tebal silinder; ts = ½ in = 8,4 m
5.15 Pompa Sirup Glukosa 1 (L-105)
Fungsi : Untuk mengalirkan sirup glukosa ke Heater
Tipe : Pompa rotary
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi : 30o
Spsifikasi pipa :
C.1atm
- Diameter nominal : 1 ½ in - Diameter luar OD : 1,91 in - Diameter dalam ID : 1,61 in - Schedule : 40
5.16 Pompa Sirup Glukosa 2 (L-107)
Fungsi : Untuk mengalirkan sirup glukosa ke Reaktor
Tipe : Pompa rotary
Jumlah : 1 buah
Bahan konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi : 30o
Spsifikasi pipa :
C.1atm
- Diameter nominal : 1 ½ in - Diameter luar OD : 1,91 in - Diameter dalam ID : 1,61 in - Schedule : 40
Spesifikasi pompa : - Jenis : rotary pompa - Efisiensi : 80 % - Daya : ¼ hp
5.17 Pompa Sorbitol 1 (L-304)
Fungsi : Untuk mengalirkan produk dari D-302 ke V-501
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 Unit
Bahan konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi : 90 o
Spesifikasi pipa :
C.1atm
- Diameter Luar, OD = 1,91 in
- Diameter dalam, ID = 1,61 in = 0,13417 ft
- Luas penampang, A = 0,0141 ft
- Schedule : 40
2
5.18 Pompa Sorbitol 2 (L-502)
Fungsi : Untuk mengalirkan produk dari D-302 ke V-501
Tipe : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 Unit
Kondisi operasi : 100o Spesifikasi pipa :
C.1atm
- Diameter nominal : 1 ½ in - Diameter luar OD : 1,91 in - Diameter dalam ID : 1,61 in - Schedule : 40
Spesifikasi pompa : - Jenis : sentrifugal - Efisiensi : 80 % - Daya : 1/8 hp
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
6.1 Instrumentasi
Pengoperasian suatu pabrik kimia harus memenuhi beberapa persyaratan yang ditetapkan dalam perancangannya. Persyaratan tersebut meliputi keselamatan, spesifikasi produk, peraturan mengenai lingkungan hidup, kendala operasional, dan faktor ekonomi. Pemenuhan persyaratan tersebut berhadapan dengan keadaan lingkungan yang berubah-ubah, yang dapat mempengaruhi jalannya proses atau yang disebut disturbance (gangguan) (Stephanopoulus, 1984). Adanya gangguan tersebut menuntut penting dilakukannya pemantauan secara terus-menerus maupun pengendalian terhadap jalannya operasi suatu pabrik kimia untuk menjamin tercapainya tujuan operasional pabrik. Pengendalian atau pemantauan tersebut dilaksanakan melalui penggunaan peralatan dan
engineer (sebagai operator terhadap peralatan tersebut) sehingga kedua unsur ini
membentuk satu sistem kendali terhadap pabrik.
Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk, pencatat, dan pemberi tanda bahaya. Peralatan instrumentasi biasanya bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung pada pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumen juga harus ditentukan apakah alat-alat tersebut dipasang diatas papan instrumen dekat peralatan proses (kontrol manual) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bangsal peralatan (kontrol otomatis) (Timmerhaus, 2004).
Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah:
1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.
Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari : 1. Elemen Perasa / sensing (Primary Element)
Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel yang diukur.
2. Elemen pengukur (measuring element)
Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan temperatur, tekanan, laju aliran, maupun tinggi fluida. Perubahan ini merupakan sinyal dari proses dan disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengontrol.
3. Elemen pengontrol (controlling element)
Elemen pengontrol yang menerima sinyal kemudian akan segera mengatur perubahan-perubahan proses tersebut sama dengan nilai set point (nilai yang diinginkan). Dengan demikian elemen ini dapat segera memperkecil ataupun meniadakan penyimpangan yang terjadi.
4. Elemen pengontrol akhir (final control element)
Elemen ini merupakan elemen yang akan mengubah masukan yang keluar dari elemen pengontrol ke dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada dalam batas yang diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki.
Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan semi otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan dengan mengatur instrumen pada kondisi tertentu, bila terjadi penyimpangan variabel yang dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengembalikan variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai
controller. Pengendalian secara semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat
perubahan-perubahan yang terjadi pada variabel yang dikontrol. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai yang diinginkan dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai pencatat (recorder).
1. Range yang diperlukan untuk pengukuran
2. Level instrumentasi
3. Ketelitian yang dibutuhkan 4. Bahan konstruksinya
5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses
Alat-alat kontrol yang biasa dipakai pada peralatan proses antara lain : 1. Temperature Controller (TC)
Adalah alat/instrumen yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur jumlah material proses yang harus ditambahkan/dikeluarkan dari dalam suatu proses yang sedang bekerja.
Prinsip kerja:
Rate fluida masuk atau keluar alat dikontrol oleh diafragma valve. Rate fluida
ini memberikan sinyal kepada TC untuk mendeteksi dan mengukur suhu sistem pada set point.
2. Pressure Controller (PC)
Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap/gas yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi.
Prinsip kerja:
Pressure Controller (PC) akibat tekanan uap keluar akan membuka/menutup
diafragma valve. Kemudian valve memberikan sinyal kepada PC untuk mengukur dan mendeteksi tekanan pada set point.
3. Flow Controller (FC)
Adalah alat/instrumen yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur output dari alat, yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line.
Kecepatan aliran diatur oleh regulating valve dengan mengubah tekanan
discharge dari pompa. Tekanan discharge pompa melakukan bukaan/tutupan
valve dan FC menerima sinyal untuk mendeteksi dan mengukur kecepatan aliran pada set point.
4. Level Controller (LC)
Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan mengatur rate cairan masuk atau keluar proses.
Prinsip kerja :
Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui
valve ini akan memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi
permukaan pada set point.
Hal-hal yang diharapkan dari pemakaian alat-alat instrumentasi adalah: Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah
Sistem kerja lebih efisien
Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat
Beberapa syarat penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pabrik antara lain :
1. Tidak boleh terjadi konflik antar unit, di mana terdapat dua pengendali pada satu aliran.
2. Penggunaan supervisory computer control untuk mengkoordinasikan tiap unit pengendali.
3. Control valve yang digunakan sebagai elemen pengendali akhir memiliki
opening position 70 %.
4. Dilakukan pemasangan check valve pada pompa dengan tujuan untuk menghindari fluida kembali ke aliran sebelumnya. Check valve yang dipasangkan pada pipa tidak boleh lebih dari satu dalam one dependent line. Pemasangan check valve diletakkan setelah pompa.
6. Pada perpipaan yang dekat dengan alat utama dipasang flange dengan tujuan untuk mempermudah pada saat maintenance.
Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Magnesium Klorida dari Magnesium Hidroksida
No Nama alat Jenis
instrumen Kegunaan
1 Pompa FC Mengontrol laju alir cairan dalam pipa
2 Tangki Cairan TC Mengontrol temperatur dalam tangki cairan
LI Mengontrol tinggi cairan dalam tangki caitan
3 Tangki gas H2 PC Mengontrol tekanan dalam tangki.
4 Flash Drump
PC Mengontrol tekanan dalam Flash Drump TI Menunjukkan tekanan dalam Flash Drump LC Mengontrol tinggi cairan pada Flash Drump
5 Heat Exchanger
(heater & cooler)
TC Mengontrol temperatur dalam heat exchanger PI Mencatat tekanan dalam heat exchanger
6 Reaktor
TC Mengontrol temperatur dalam reaktor PI Menunjukkan tekanan dalam reaktor LC Mengontrol tinggi cairan dalam reaktor
7 Evaporator TC Mengontrol temperatur dalam evaporator
PI Mencatat tekanan dalam evaporator
8 Blower FC Mengontrol laju alir cairan dalam pipa
9 Compressor FC Mengontrol laju alir fluida dalam pipa
1. Pompa
FC
Variabel yang dikontrol pada pompa adalah laju aliran (flow rate). Untuk mengetahui laju aliran pada pompa dipasang flow control (FC). Jika laju aliran pompa lebih besar dari yang diinginkan maka secara otomatis katup pengendali (control valve) akan menutup atau memperkecil pembukaan katup.
2. Tangki cairan
Gambar 6.2 Instrumentasi pada Tangki Cairan
Instrumentasi pada tangki cairan mencakup level indicator (LI) yang berfungsi untuk menunjukkan tinggi cairan didalam tangki. Sedangkan pemasangan
[image:45.595.226.423.385.520.2]temperature control (TC) untuk mengatur sistem pada set point.
Gambar 6.1 Instrumentasi pada Pompa
TC
LC
TI PC
[image:46.595.268.401.155.277.2]3. Tangki Gas Hidrogen
Gambar 6.3 Instrumentasi pada Tangki Gas Hidrogen
Instrumentasi pada tangki gas hidrogen mencakup Pressure Controller (PC) yang berfungsi untuk mengontrol tekanan dalam tangki gas hidrogen.
4. Flash Drump
Gambar 6.4 Instrumentasi pada Separator gas-liquid
Instrumentasi pada Flash Drump mencakup Temperature Indicator (TI) yang berfungsi untuk menunjukkan temperatur dalam Flash Drump, Pressure
Controller (PC) yang berfungsi untuk mengontrol tekanan dalam Flash Drump,
[image:46.595.228.381.393.633.2]dan Level Controller (LC) yang berfungsi untuk mengatur ketinggian cairan dalam separator gas-liquid.
5. Heat Exchanger
Gambar 6.5 Instrumentasi Heat Exchanger
Instrumentasi pada Heat Exchanger mencakup Temperature Controller (TC) yang berfungsi untuk mengatur temperatur bahan keluaran heat excahanger dengan mengatur bukaan katup steam atau air pendingin masuk. Pressure
Indicator (PI) berfungsi untuk menunjukkan tekanan atau mengamati tekanan
pada suatu alat. Flow Controller (FC) adalah instrumentasi yang digunakan untuk mengamati laju alir larutan atau cairan yang melalui suatu alat dan bila terjadi perubahan dapat melakukan pengendalian.
6. Reaktor
LC PC TC
Steam
[image:47.595.237.419.169.313.2]Kondensat
Gambar 6.6 Instrumentasi pada Reaktor
PI
Heat Exchanger
Air pendingin/ steam
B
a
h
a
n
m
a
su
k
B
a
h
a
n
ke
lu
a
r
Air pendingin bekas/ Kondensat bekas
Instrumentasi pada reaktor mencakup Temperature Controller (TC),
Pressure Indicator (PI), dan Level Controller (LC). Temperature Controller (TC)
berfungsi untuk mengontrol temperatur dalam reaktor dengan mengatur bukaan katup steam. Pressure Indicator (PI) berfungsi untuk menunjukkan tekanan dalam reaktor. Level Controller (LC) berfungsi untuk mengontrol tinggi cairan dalam reaktor dengan mengatur bukaan katup aliran produk keluar reaktor.
7. Evaporator
Steam
Kondensat Cairan Uap
Pi TC
[image:48.595.193.345.252.435.2].
Gambar 6.7 Instrumentasi pada Evaporator
Temperature Controller (TC) berfungsi untuk mengatur besarnya suhu di
dalam evaporator dengan cara mengatur banyaknya steam yang dialirkan. Jika temperatur di bawah kondisi yang diharapkan (set point), maka valve akan terbuka lebih besar dan jika temperatur di atas kondisi yang diharapkan maka valve akan terbuka lebih kecil. Instrumentasi yang lain adalah Pressure Recorder (PR) yang berfungsi untuk mencatat tekanan yang terdapat di dalam evaporator.
8. Blower
FC
PC
PC
Instrumentasi pada blower mencakup Flow Controller (FC) yang berfungsi untuk mengatur laju alir bahan dalam pipa dengan mengatur bukaan katup aliran bahan.
[image:49.595.268.381.505.682.2]9. Kompressor
Gambar 6.9 Instrumentasi pada kompressor
Instrumentasi pada kompressor mencakup flow controller (FC) dan
pressure controller (PC). Flow controller (FC) berfungsi untuk mengatur laju alir
bahan dalam pipa dengan mengatur bukaan katup aliran bahan. Pressure
controller (PC) berfungsi untuk mengatur tekanan bahan dalam pipa dengan
mengatur bukaan katup aliran bahan.
10. Adsorber
Gambar 6.10 Instrumentasi pada Adsorber
Instrumentasi pada adsorber meliputi Temperatur indikator (PC) yang
berfungsi untuk mengatur tekanan yang terdapat pada adsorber.
6.2 Keselamatan Kerja
Keselamatan kerja merupakan bagian dari kelangsungan produksi pabrik, oleh karena itu aspek ini harus diperhatikan secara serius dan terpadu. Untuk maksud tersebut perlu diperhatikan cara pengendalian keselamatan kerja dan keamanan pabrik pada saat perancangan dan saat pabrik beroperasi.
Statistik menunjukkan bahwa angka kecelakan rata-rata dalam pabrik kimia relatif tidak begitu tinggi. Tetapi situasi beresiko memiliki bentuk khusus, misalnya reaksi kimia yang berlangsung tanpa terlihat dan hanya dapat diamati dan dikendalikan berdasarkan akibat yang akan ditimbulkannya. Kesalahan-kesalahan dalam hal ini dapat mengakibatkan kejadian yang fatal.
Sebagai pedoman pokok dalam usaha penanggulangan masalah kerja, Pemerintah Republik Indonesia telah mengeluarkan Undang-Undang Keselamatan Kerja pada tanggal No 1 tanggal 12 Januari 1970. Semakin tinggi tingkat keselamatan kerja dari suatu pabrik maka makin meningkat pula aktivitas kerja para karyawan. Hal ini disebabkan oleh keselamatan kerja yang sudah terjamin dan suasana kerja yang menyenangkan.
Untuk mencapai hal tersebut adalah menjadi tanggung jawab dan kewajiban para perancang untuk merencanakannya. Hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam perancangan pabrik untuk menjamin adanya keselamatan kerja adalah sebagai berikut:
- Penanganan dan pengangkutan bahan harus seminimal mungkin.
- Adanya penerangan yang cukup dan sistem pertukaran udara yang baik.
- Jarak antar mesin dan peralatan lain cukup luas.
- Setiap ruang gerak harus aman dan tidak licin.
- Setiap mesin dan peralatan lainnya harus dilengkapi alat pencegah kebakaran.
- Tanda-tanda pengaman harus dipasang pada setiap tempat yang berbahaya.
Pada pra rancangan pabrik pembuatan Magnesium Klorida dari Magnesium Hidroksida dan Asam Klorida, usaha-usaha pencegahan terhadap bahaya-bahaya yang mungkin terjadi dilakukan dengan cara :
1. Pencegahan terhadap kebakaran
• Memasang sistem alarm pada tempat yang strategis dan penting, seperti
power station, laboratorium dan ruang proses.
• Mobil pemadam kebakaran harus selalu dalam keadaan siap siaga di fire
station.
• Fire hydrant ditempatkan di daerah storage, proses, dan perkantoran.
• Fire extinguisher disediakan pada bangunan pabrik untuk memadamkan
api yang relatif kecil.
• Gas detector dipasang pada daerah proses, storage, dan daerah perpipaan
dan dihubungkan dengan gas alarm di ruang kontrol untuk mendeteksi kebocoran gas.
• Smoke detector ditempatkan pada setiap sub-stasiun listrik untuk
mendeteksi kebakaran melalui asapnya.
2. Memakai peralatan perlindungan diri
Di dalam pabrik disediakan peralatan perlindungan diri, seperti :
• Pakaian kerja
Pakaian luar dibuat dari bahan-bahan seperti katun, wol, serat, sintetis, dan asbes. Pada musim panas sekalipun tidak diperkenankan bekerja dengan keadaan badan atas terbuka.
• Sepatu pengaman
Sepatu harus kuat dan harus dapat melindungi kaki dari bahan kimia dan panas. Sepatu pengaman bertutup baja dapat melindungi kaki dari bahaya terjepit. Sepatu setengah tertutup atau bot dapat dipakai tergantung pada jenis pekerjaan yang dilakukan.
Topi yang lembut baik dari plastik maupun dari kulit memberikan perlindungan terhadap percikan-percikan bahan kimia, terutama apabila bekerja dengan pipa-pipa yang letaknya lebih tinggi dari kepala, maupun tangki-tangki serta peralatan lain yang dapat bocor.
• Sarung tangan
Dalam menangani beberapa bahan kimia yang bersifat korosif, maka para operator diwajibkan menggunakan sarung tangan untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan.
• Masker
Berguna untuk memberikan perlindungan terhadap debu-debu yang berbahaya ataupun uap bahan kimia agar tidak terhirup.
3. Pencegahan terhadap bahaya mekanis
• Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup luas dan tidak menghambat kegiatan kerja karyawan.
• Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup kuat
• Peralatan yang berbahaya seperti ketel uap bertekanan tinggi, reaktor bertekanan tinggi dan tangki gas bertekanan tinggi, harus diberi pagar pengaman.
4.Pencegahan terhadap bahaya listrik
• Setiap instalasi dan alat-alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekering atau pemutus hubungan arus listrik secara otomatis lainnya.
• Sistem perkabelan listrik harus dipasang secara terpadu dengan tata letak pabrik, sehingga jika ada perbaikan dapat dilakukan dengan mudah
• Memasang papan tanda bahaya yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi
• Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat-alat yang beroperasi pada suhu tinggi harus diisolasi secara khusus
• Setiap peralatan atau bangunan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan penangkal petir yang dibumikan
• Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan dan mematuhi setiap peraturan dan ketentuan yang diberikan.
• Setiap kecelakaan kerja atau kejadian yang merugikan segera dilaporkan ke atasan.
• Setiap karyawan harus saling mengingatkan akan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya.
• Setiap ketentuan dan peraturan harus dipatuhi. 6. Penyediaan poliklinik di lokasi pabrik
Poliklinik disediakan untuk tempat pengobatan akibat terjadinya kecelakaan secara tiba-tiba, misalnya menghirup gas beracun, patah tulang, luka terbakar pingsan/syok dan lain sebagainya.
Apabila terjadi kecelakaan kerja, seperti terjadinya kebakaran pada pabrik, maka hal-hal yang harus dilakukan adalah :
• Mematikan seluruh kegiatan pabrik, baik mesin maupun listrik.
• Mengaktifkan alat pemadam kebakaran, dalam hal ini alat pemadam kebakaran yang digunakan disesuaikan dengan jenis kebakaran yang terjadi, yaitu :
- Instalasi pemadam dengan air
Untuk kebakaran yang terjadi pada bahan berpijar seperti kayu, arang, kertas, dan bahan berserat. Air ini dapat disemprotkan dalam bentuk kabut. Sebagai sumber air, biasanya digunakan air tanah yang dialirkan melalui pipa-pipa yang dipasang pada instalasi-instalasi tertentu di sekitar areal pabrik. Air dipompakan dengan menggunakan pompa yang bekerja dengan instalasi listrik tersendiri, sehingga tidak terganggu apabila listrik pada pabrik dimatikan ketika kebakaran terjadi.
- Instalasi pemadam dengan CO CO
2
2 yang digunakan berbentuk cair dan mengalir dari beberapa tabung
Keselamatan kerja yang tinggi dapat dicapai dengan penambahan nilai-nilai disiplin bagi para karyawan, yaitu :
1. Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan. 2. Setiap peraturan dan ketentuan yang ada harus dipatuhi.
3. Perlu keterampilan untuk mengatasi kecelakaan dengan menggunakan peralatan yang ada.
4. Setiap kecelakaan atau kejadian yang merugikan harus segera dilaporkan pada atasan.
5. Setiap karyawan harus saling mengingatkan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya.
6. Setiap kontrol secara priodik terhadap alat instalasi pabrik oleh petugas
BAB VII
UTILITASUtilitas merupakan unit penunjang utama dalam memperlancar jalannya suatu proses produksi. Dalam suatu pabrik, utilitas memegang peranan yang penting. Karena suatu proses produksi dalam suatu pabrik tidak akan berjalan dengan baik jika utilitas tidak ada. Oleh sebab itu, segala sarana dan prasarananya harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menjamin kelangsungan operasi suatu pabrik.
Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan magnesium klorida dari magnesium hidroksida adalah sebagai berikut:
1. Kebutuhan uap (steam) 2. Kebutuhan air
3. Kebutuhan listrik 4. Kebutuhan bahan bakar 5. Unit pengolahan limbah 7.1 Kebutuhan Uap (Steam)
Uap digunakan dalam pabrik sebagai media pemanas. Kebutuhan uap yang digunakan ada satu jenis, yaitu uap pada 162oC, 6,5 bar (saturated steam). Kebutuhan uap pada 162o
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap pada 162
C, 6,5 bar, pada pabrik pembuatan vinil asetat dapat dilihat pada Tabel 7.1 di bawah ini.
o
C, 6,5 bar Nama Alat
Jumlah Uap (kg/jam)
Heater 1 99987,8940
Heater 2 54,5168
Reaktor 64091,8080
Evaporator 28570,1620
Total 192704,3808
Tambahan untuk faktor keamanan diambil sebesar 20 % dan faktor kebocoran sebesar 10 %. (Perry, 1999) maka :
Jadi total steam yang dibutuhkan = 1,3 × 192704,3808 kg/jam = 250515,6950 kg/jam Diperkirakan 80 % kondensat dapat digunakan kembali, sehingga:
Kondensat yang digunakan kembali = 80 % x 250515,6950 = 200412,5560
kg/jam
Kebutuhan air tambahan untuk ketel = 20 % x 250515,6950 = 50103,1390 kg/jam
7.2 Kebutuhan Air
Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Adapun kebutuhan air pada pabrik pembuatan Magnesium Klorida ini adalah sebagai berikut:
• Air Pendingin :
Tabel 7.1 Kebutuhan Air Pendingin pada Alat
Nama alat
Jumlah Air Pendingin
(kg/jam)
Cooler 2599,7540
Total 2599,7540
Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara pendingin air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi, maka air tambahan yang diperlukan adalah jumlah air yang hilang karena penguapan, drift loss, dan blowdown.
(Perry’s, 1999)
Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan:
We = 0,00085 Wc (T2 – T1
Di mana: W
) (Perry’s,
1997)
c
T
= jumlah air masuk menara = 2599,7540 kg/jam
1
T
= temperatur air masuk = 25 °C = 77 °F
Maka,
We
= 59,6643 kg/jam
= 0,00085 × 2599,7540 × (104-77)
Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 % dari air pendingin yang masuk ke menara air (Perry, 1997). Ditetapkan drift loss 0,2 %, maka:
Wd = 0,002 × 2599,7540 = 5,1995 kg/jam
Air yang hilang karena blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air pendingin, biasanya antara 3 – 5 siklus (Perry’s, 1997). Ditetapkan 5 siklus, maka:
Wb
1
−
S We
= =
1 5
59,6643
− = 14,9160 kg/jam
Sehingga air tambahan yang diperlukan = We + Wd + Wb
= 59,6643 + 5,1995 + 14,9160
= 79,7798 kg/jam
• Air untuk berbagai kebutuhan Kebutuhan air domestik
Kebutuhan air domestik untuk tiap orang/shift adalah 40 – 100 ltr/hari (Met Calf, 1991)
Diambil 100 ltr/hari x
jam hari
24 1
= 4.16 ≈ 4 liter/jam
ρair = 1000 kg/m3
Jumlah karyawan = 114 orang = 1 kg/liter
Tabel 7.3 Pemakaian air untuk berbagai kebutuhan Kebutuhan Jumlah air (kg/jam)
Domestik dan Kantor 456
Laboratorium 100
Kantin dan tempat ibadah 150
Poliklinik 50
Total 756
Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan awal adalah = 50103,1390 + 756 + 79,7798 = 50938,9188 kg/jam.
[image:58.595.116.534.380.709.2]Sumber air untuk pabrik pembuatan Magnesium Klorida ini berasal dari Sungai Deli, daerah Labuhan, Sumatera Utara. Debit air sungai 12 m3
Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Deli, Daerah Kawasan Industri Medan
/detik (Bapedal Sumut, 22 September 2009). Kualitas air Sungai Deli dapat dilihat pada tabel di bawah ini :
Parameter Satuan Kadar
Suhu Kekeruhan pH Ammonium Aluminum Besi terlarut Kesadahan : Kalsium Magnesium Seng Timbal Mangan Timah Sianida Bikarbonat Karbonat Klorida Nitrat Nitrit Pospat Sulfat CO2 °C bebas NTU mg/L mg/L mg/L mg/L CaCO mg/L CaCO 3 mg/L 3 mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L ± 28 146 7,7 0,34 0,4 0,79 93,5 55,8 0,1 - 0,6 0,005 0,008 370,1 - 20,5 0,11 0,03 0,4 6 32,1
Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air (water intake) yang juga merupakan tempat pengolahan awal air sungai. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik untuk diolah dan digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik terdiri dari beberapa tahap, yaitu :
1. Screening
2. Koagulasi 3. Filtrasi
4. Demineralisasi 5. Deaerasi
7.2.1 Screening
Tahap screening merupakan tahap awal dari pengolahan air. Adapun tujuan screening adalah (Degremont, 1991):
- Menjaga struktur alur dalam utilitas terhadap objek besar yang mungkin merusak fasilitas unit utilitas.
- Memudahkan pemisahan dan menyingkirkan partikel-partikel padat yang besar yang terbawa dalam air sungai.
Pada tahap ini, partikel yang besar akan tersaring tanpa bantuan bahan kimia. Sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya.
7.2.2 Sedimentasi
Setelah air disaring pada tahap screening, di dalam air tersebut masih terdapat partikel-partikel padatan kecil yang tidak tersaring pada screening. Untuk menghilangkan padatan-padatan tersebut, maka air yang sudah disaring tadi dimasukkan ke dalam bak sedimentasi untuk mengendapkan partikel-partikel padatan yang tidak terlarut.
Koagulasi dan flokulasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air dengan cara mencampurkannya dengan larutan Al2(SO4)3 dan Na2CO3
(soda abu). Larutan Al2(SO4)3 berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan
Na2CO3
Koagulan yang biasa dipakai adalah alum. Reaksi hidrolisis akan terjadi menurut reaksi :
sebagai bahan koagulan tambahan yaitu berfungsi sebagai bahan pambantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Pada bak
clarifier, akan terjadi proses koagulasi dan flokulasi. Tahap ini bertujuan
menyingkirkan Suspended Solid (SS) dan koloid (Degremont, 1991) :
M3+ + 3H2O M(OH)3 + 3 H+
Dalam hal ini, pH menjadi faktor yang penting dalam penyingkiran koloid. Kondisi pH yang optimum adalah 5,4 penting untuk terjadinya koagulasi dan terbentuknya flok-flok (flokulasi). Koagulan yang biasa dipakai adalah larutan alum Al2(SO4)3. Sedangkan pengatur pH dipakai larutan soda abu Na2CO3 yang
berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dan penetralan pH. Dua jenis reaksi yang akan terjadi adalah (Degremont, 1991) :
Al2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6H2O 2Al(OH)3↓ + 12Na+ +
6HCO3- + 3SO4
2Al
3-
2(SO4)3 + 6 Na2CO3 + 6H2O 4Al(OH)3↓ + 12Na+ + 6CO2 +
6SO4
3-Reaksi koagulasi yang terjadi :
Al2(SO4)3 + 3H2O + 3Na2CO3 2Al(OH)3↓ + 3Na2SO4 +
3CO2
Selain penetralan pH, soda abu juga digunakan untuk menyingkirkan kesadahan permanen menurut proses soda dingin sebagai berikut (Degremont, 1991)
CaCl2 + Na2CO3 2NaCl + CaCO3
Selanjutnya flok-flok akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya gravitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir (sand filter) untuk penyaringan.
Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan abu soda = 1 : 0,54 (Crities, 2004).
Perhitungan alum dan abu soda yang diperlukan :
Total kebutuhan air = 50938,9188 kg/jam
Pemakaian larutan alum = 50 ppm
Pemakaian larutan soda abu = 0,54 × 50 = 27 ppm Larutan alum Al2(SO4)3 yang dibutuhkan = 50.10-6
Larutan abu soda Na
× 50938,9188 = 2,5469 kg/jam
2CO3 yang dibutuhkan = 27.10-6 × 50938,9188 = 1,3753
kg/jam
7.2.4 Filtrasi
Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan tujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS), termasuk partikulat BOD dalam air (Metcalf, 1991).
Material yang digunakan dalam medium filtrasi dapat bermacam-macam : pasir, antrasit (crushed anthracite coal), karbon aktif granular (Granular Carbon
Active atau GAC), karbon aktif serbuk (Powdered Carbon Active atau PAC) dan
batu garnet. Penggunaan yang paling umum dipakai di Afrika dan Asia adalah pasir dan gravel sebagai bahan filter utama, menimbang tipe lain cukup mahal (Kawamura, 1991).
Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan Magnesium klorida menggunakan media filtrasi granular (Granular Medium Filtration) sebagai berikut :
2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium berpori misalnya atrasit atau marmer. Untuk beberapa pengolahan dua tahap atau tiga tahappada pengola
