Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Oksalat dari Alang-Alang dengan Metode Peleburan Alkali dengan Kapasitas 2.0500 Ton/Tahun

(1)

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASAM

OKSALAT DARI ALANG-ALANG DENGAN

METODE PELEBURAN ALKALI DENGAN

KAPASITAS 2.500 TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

Ujian Sidang Sarjana Teknik Kimia

Oleh :

RAHMAD DENNIE AGUSTIN POHAN

120425009

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA EKSTENSI

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

LEMBAR PENGESAHAN

PRA RANCANGAN PABRIK ASAM OKSALAT DARI ALANG-ALANG DENGAN METODE PELEBURAN ALKALI DENGAN KAPASITAS 2.500

TON/TAHUN

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

Ujian Sarjana Teknik Kimia

Oleh :

RAHMAD DENNIE AGUSTIN POHAN

NIM : 120425002

Telah Diperiksa / Disetujui Oleh :

Dosen Pembimbing

Dr. Ir. Iriany, M.Si

NIP. 19640613 199003 2 001

Dosen Penguji I Dosen Penguji II Dosen Penguji III

Dr. Ir. Iriany. M.Si Ir. Renita Manurung, MT Dr. Eng. RondangTambun, ST. MT NIP. 196406131990032001 NIP : 196812141997022002 NIP : 197206122000121001

Mengetahui,

Kooerdinator Tugas Akhir

Mhd. Hendra S. Ginting, ST. MT

NIP : 19700919 199903 1 001

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(3)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan

anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul

“Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asam Oksalat dari Alang-Alang dengan

Metode Peleburan Alkali dengan Kapasitas 2.0500 Ton/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 Dr. Ir. Iriany, M.Si sebagai Dosen Pembimbing yang telah membimbing

dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Bapak Dr. Eng. Irvan, MT selaku Ketua Departemen Teknik Kimia.

3. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT selaku sekretaris Departemen Teknik Kimia

4. Bapak Mhd. Hendra S.Ginting, ST, MT, selaku Koordinator Tugas Akhir.

5. Seluruh Dosen Pengajar dan Pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia,

Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu

kepada penulis selama menjalani studi.

6. Orang tua saya Edison Pohan dan Ivone Victoria Laemers, abang saya

Muhammad Henry Pohan dan kakak saya Fitry Patricia Pohan, Evy Junita

Pohan yang selalu mendukung penulis dalam melaksanakan studi dan dalam

proses pengerjaan skripsi ini.

7. Teman-teman angkatan 2011, 2012 dan 2013 Program Ekstensi Teknik Kimia

yang memberikan dukungan dan semangat kepada penulis.

8. 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.

(4)

Medan, Januari 2015

Penulis,

Rahmad Dennie Agustin Pohan

(5)

INTI SARI

Pabrik asam oksalat ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas

2.500 ton tahun (315.657 kg/jam) dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun.

Pabrik ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan Indonesia terhadap kebutuhan

asam oksalat dan ditargetkan dapat mengimpor asam oksalat.

Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah Kuala Tanjung, Kabupaten Batubara, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 8.774 m2 untuk wilayah pabrik dan 2.000 m2 untuk perumahan karyawan.

Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 141 orang. Bentuk badan usaha yang direncakan adalah Perseroan Terbatas dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik asam oksalat ini adalah:

- Modal Inversatasi = Rp 170.468.165.821,-

- Biaya Produksi Per Tahun = Rp 196.284.469.644,-

- Harga Jual Produk Per tahun = Rp. 288.530.476.532,-

- Laba Bersih Per Tahun = Rp. 60.205621.243,-

- Profit Margin (PM) = 30,4 %

- Break Even Point (BEP) = 28,3 %

- Return on Investment (ROI) = 35,3 %

- Pay Out Time (POT) = 2,83 tahun

- Return on Network (RON) = 58,8 %

- Internal Rate of Return (IRR) = 46,59 %

(6)

DAFTAR ISI

Hal

KATA PENGANTAR ... i

INTISARI ... ii

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR LAMPIRAN ... xii

BAB I PENDAHULUAN ... I-1

1.1 Latar Belakang ... I-1

1.2 Perumusan Masalah ... I-2

1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik ... I-2

1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik ... I-2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1

2.1 Asam Oksalat ... II-1

2.1.1 Sifat-sifat Asam Oksalat Dihidrat ... II-1

2.1.2 Kegunaan Asam Oksalat ... II-1

2.2 Tanaman Alang- Alang ... II-3

2.3 Sifat – Sifat Bahan Utama ... II-3

(7)

2.4 Proses Pembuatan Asam Oksalat ... II-5

25 Deskripsi Proses ... II-12

BAB III NERACA MASSA ... ...III-1

3.1 Gudang Penyimpanan Alang-Alang ... III-1

3.2 Rotary Cutter Knife ... III-1

3.3 Tangki Penyimpan Alang-Alang ... III-1

3.4 Reaktor Kalsium Oksalat ... III-1

3.5 Tangki Pendingin ... III-2

3.6 Vibrating Screen ... III-2

3.7 Rotary Vacuum Filter ... III-3

3.8 Reaktor Asam Oksalat ... III-3

3.9 Filter Press ... III-4

3.10 Evaporator ... III-4

3.11 Kristalizer ... III-4

3.12 Centrifuge ... III-5

3.13 Ball Mill ... III-6

3.14 Vibrating Screen II ... III-6

BAB IV NERACA PANAS ... IV-1

4.1 Reaktor Kalsium Oksalat ... IV-1

4.2 Tangki Pendingin ... IV-1

(8)

4.4 Reaktor Asam Oksalat ... IV-2

4.5 Cooler I ... IV-2

4.6 Filter Press ... IV-2

4.7 Evaporator ... IV-3

4.8 Cooler II ... IV-3

4.9 Kristalizer ... IV-3

4.10 Centrifuge ... IV-3

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1

5.1 Gudang Bahan Baku Alang-Alang (GB-01) ... V-1

5.2 Rotary Cutter Knife (RCK-01) ... V-1

5.3 Tangki Penampung Alang-Alang (TP-01) ... V-1

5.4 Belt Conveyer (BC-01) ... V-2

5.5 Tangki Penampung Ca(OH)2 (TP-02) ... V-2

5.6 Tangki Oksigen (TP-03) ... V-3

5.7 Reaktor Asam Oksalar (R-01) ... V-3

5.8 Screw Conveyer (SC-01) ... V-3

5.9 Bucket Elevator (BE-01) ... V-3

5.10 Tangki Pendingin (TP-04) ... V-4

5.12 Vibrating Screen (VS-01) ... V-4

(9)

5.14 Rotary Vacuum Filter (RVF-01) ... V-5

5.15 Bucket Elevator (BE-02) ... V-6

5.16 Tangki Penampung H2SO4 (TP-05) ... V-6

5.17 Reaktor Asam Oksalat (R-02) ... V-6

5.18 Cooler I (C-01) ... V-7

5.19 Filter Press (FP-01) ... V-7

5.20 Bak Penampung (BP-01) ... V-7

5.21 Pompa (P-01) ... V-8

5.22 Evaporator (EV-01) ... V-8

5.23 Cooler (C-02) ... V-9

5.24 Kristalizer (K-01) ... V-9

5.25 Centrifuge (CF-01) ... V-10

5.28 Ball Mill (BM-01) ... V-11

5.29 Vibrating Screen (VS-02) ... V-11

5.31 Gudang Penyimpan Produk(GB-02) ... V-12

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1

(10)

6.2 Keselamatan Kerja ... VI-3

BAB VII UTILITAS ... VII-1

7.1 Unit Penyedia Uap (Steam) ... VII-1

7.2 Unit Penyedia Air ... VII-5

7.3 Kebutuhan Bahan Kimia untuk Utilitas ... VII-14

7.4 Unit Penyedia Listrik ... VII-14

7.5 Unit Penyedia Bahan Bakar ... VII-12

7.6 Unit Pengolahan Limbah ... VII-18

7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas ... VII-22

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1

8.1 Lokasi Pabrik ... VIII-1

8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-5

BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ... IX-1

9.1 Organisasi Perusahaan ... IX-1

9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ... IX-2

9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional ... IX-2

9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ... IX-3

9.1.4 Bentuk Oraganisasi Fungsional dan Staf ... IX-3

9.2 Bentuk Perusahaan ... IX-4

9.3 Uraian, Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab ... IX-4

(11)

9.3.2 Pemegang Saham ... IX-5

9.3.3 Dewan Komisaris ... IX-5

9.3.4 Dewan Direksi ... IX-5

9.3.5 Pembagian Devisi dan Tugasnya ... IX-6

9.4 Status Karyawan dan Upah ... IX-9

9.5 Jadwal Kerja Karyawan ... IX-9

9.6 Jaminan Sosial dan Kesejahteraan Karyawan ... IX-11

9.7 Sistem Pengajian ... IX-14

9.8 Fasilitas Tenaga Kerja ... IX-15

BAB X ANALISA EKONOMI ... X-1

10.1 Modal Investasi ... X-1

10.1.1 Modal Investasi Tetap/Fixed Capital Investment (FCI) X-1

10.1.2 Modal Kerja/Working Capital (WC) ... X-3

10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) ... X-4

10.2.1 Biaya Tetap/Fixed Cost (FC) ... X-4

10.2.2 Biaya Variabel/Variable Cost (VC) ... X-4

10.3 Perkiraan Rugi/Laba Usalah ... X-5

10.4 Analisa Aspek Ekonomi ... X-5

10.4.1 Profit Margin (PM) ... X-5

10.4.2 Break Even Point (BEP) ... X-5

(12)

10.4.4 Pay Out Time (POT) ... X-7

10.4.5 Return on Network ... X-7

10.4.6 Internal Rate of Return ... X-7

BAB XI KESIMPULAN ... XI-1

DAFTAR PUSTAKA ... xii

(13)

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 1.1 Impor Asam Oksalat di Indonesia ... I-2

Tabel 2.1 Perbedaan Keuntungan dan Kerugian pada Berbagai Proses Sintesa

Asam Oksalat... II-12

Tabel 3.1 Gudang Penyimpan Alang-Alang... III-1

Tabel 3.2 Rotary Cutter Knife ... III-1

Tabel 3.3 Tangki Penyimpan Alang-Alang ... III-1

Tabel 3.4 Reaktor Kalsium Oksalat ... III-1

Tabel 3.5 Tangki Pendingin... III-2

Tabel 3.6 Vibrating Screen ... III-2

Tabel 3.7 Rotary Vacuum Filter ... III-3

Tabel 3.8 Reaktor Asam Oksalat ... III-3

Tabel 3.9 Filter Press ... III-4

Tabel 3.10 Evaporator ... III-4

Tabel 3.11 Kristalizer ... III-4

Tabel 3.12 Centrifuge ... III-5

Tabel 3.13 Ball Mill... III-5

Tabel 3.11 Vibrating Screen II ... III-5

Tabel 4.1 Reaktor Kalsium Oksalat ... IV-1

(14)

Tabel 4.3 Rotary Vacuum Filter ... IV-2

Tabel 4.4 Reaktor Asam Oksalat ... IV-2

Tabel 4.5 Cooler I ... IV-2

Tabel 4.6 Filter Press ... IV-3

Tabel 4.7 Evaporator ... IV-3

Tabel 4.8 Cooler II... IV-3

Tabel 4.9 Kristalizer ... IV-3

Tabel 4.10 Centrifuge ... IV-3

Tabel 6.1 Alat Instrument yang digunakan ... VI-6

Tabel 6.2 Alat Pengaman yang digunakan ... VI-8

Tabel 7.1 Kebutuhan Steam untuk Pemanas dan Proses ... VII-2

Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendigin pada Peralatan Proses ... VII-6

Tabel 7.3 Kebutuhan Air Proses ... VII-7

Tabel 7.4 Karakteristik Air Sungai ... VII-8

Tabel 7.5 Kebutuhan Bahan Kimia Untuk Utilitas ... VII-14

Tabel 7.6 Kebutuhan Tenaga Listrik Proses ... VII-15

Tabel 7.7 Kebutuhan Tenaga Listrik Utilitas ... VII-16

Tabel 7.8 Analog Perhitungan Pompa Utilitas ... VII-23

Tabel 8.1 Luas Lokasi Pabrik Asam Oksalat ... VIII-6

Tabel 8.2 Tata Letak Pabrik Asam Oksalat ... VIII-7

(15)

Tabel 9.2 Jumlah Karyawan Pabrik Asam Oksalat ... IX-12

Tabel 9.3 Sistem Pengajian ... IX-14

Tabel LA.1 Daftar Nilai Berat Molekul ... LA-1

Tabel LA.2 Komposisi Alang-alang ... LA-1

Tabel LA.3 Gudang Penyimpan Alang-alang ... LA-2

Tabel LA.4 Rotary Cutter Knife ... LA-2

Tabel LA.5 Tangki Penampung alang-Alang ... LA-2

Tabel LA.6 Reaktor Asam Oksalat ... LA-5

Tabel LA.7 Tangki Pendingin... LA-5

Tabel LA.8 Vibrating Screen ... LA-8

Tabel LA.9 Rotary Vacuum Filter ... LA-10

Tabel LA.10 Reaktor Asam Oksalat ... LA-14

Tabel LA.11 Filter Press ... LA-16

Tabel LA.12 Evaporator ... LA-18

Tabel LA.13 Kristalizer ... LA-20

Tabel LA.14 Centrifuge ... LA-22

Tabel LA.15 Ball Mill... LA-25

Tabel LA.16 Vibrating Screen II ... LA-28

Tabel LB.1 Reaktor Kalsium Oksalat ... LB-9

Tabel LB.2 Tangki Pendigin... LB-12

(16)

Tabel LB.4 Reaktor Asam Oksalat ... LB-21

Tabel LB.5 Cooler I ... LB-23

Tabel LB.6 Filter Press ... LB-25

Tabel LB.7 Evporator ... LB-27

Tabel LB.8 Cooler II... LB-28

Tabel LB.9 Kristalizer ... LB-30

Tabel LB.10 Centrifuge ... LB-31

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Bangunan ... LE-2

Tabel LE.2 Penafsiran Indeks Harga dengan Least Square ... LE-3

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ... LE-5

Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas ... LE-6

Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi ... LE-8

Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai... LE-11

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas selama 3 bulan ... LE-13

Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ... LE-14

Tabel LE.9 Perhitungan Biaya Depresiasi... LE-15

Tabel LE.10 Data Perhitungan BEP ... LE-22

(17)

DAFTAR GAMBAR

... Hal

Gambar 2.1 Alang-Alang ... II-2

Gambar 2.2 Proses Oksidasi Glukosa dengan Asam Nitrat ... II-6

Gambar 2.3 Proses Oksidasi Etilen Glikol dengan Asam Nitrat ... II-7

Gambar 2.5 Proses Oksidasi Propilen Glikol ... II-9

Gambar 2.6 Proses Peleburan Alkali ... II-10

Gambar 2.7 Proses Fermentasi Glukosa... II-11

Gambar 7.1 Unit Penyedia Listrik Pabrik Asam Oksalat ... VII-14

Gambar 8.1 Lokasi Pabrik Asam Oksalat ... VIII-4

Gambar 8.2 Tata letak Pra Rncangan Pabrik Pembuatan Asam Oksalat ... VIII-7

Gambar 9.1 Struktur Organisasi Pabrik Asm Oksalat ... IX-16

(18)

DAFTAR LAMPIRAN

Hal

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA PANAS ... LA-1

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ... LB-1

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ... LC-1

LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT UTILITAS ... LD-1

(19)

INTI SARI

Pabrik asam oksalat ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas

2.500 ton tahun (315.657 kg/jam) dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun.

Pabrik ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan Indonesia terhadap kebutuhan

asam oksalat dan ditargetkan dapat mengimpor asam oksalat.

Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di daerah Kuala Tanjung, Kabupaten Batubara, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 8.774 m2 untuk wilayah pabrik dan 2.000 m2 untuk perumahan karyawan.

Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 141 orang. Bentuk badan usaha yang direncakan adalah Perseroan Terbatas dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff.

Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik asam oksalat ini adalah:

- Modal Inversatasi = Rp 170.468.165.821,-

- Biaya Produksi Per Tahun = Rp 196.284.469.644,-

- Harga Jual Produk Per tahun = Rp. 288.530.476.532,-

- Laba Bersih Per Tahun = Rp. 60.205621.243,-

- Profit Margin (PM) = 30,4 %

- Break Even Point (BEP) = 28,3 %

- Return on Investment (ROI) = 35,3 %

- Pay Out Time (POT) = 2,83 tahun

- Return on Network (RON) = 58,8 %

- Internal Rate of Return (IRR) = 46,59 %

(20)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Semakin meningkatnya perkembangan industri yang diikuti dengan

pertumbuhan ekonomi menuntut dibutuhkannya bahan-bahan kimia yang

beraneka ragam dalam jumlah yang cukup besar. Namun Indonesia saat ini masih

bergantung akan produksi luar negeri, dengan lebih banyak mengimpor

bahan-bahan kimia tersebut. Dilihat dari beraneka ragamnya sumber daya alam di

Indonesia, harusnya Indonesia mampu memanfaatkan sumber daya alam yang ada

secara maksimal yang diharapkan dapat meningkatkan pendapatan negara dan

mengurangi angka pengangguran di Indonesia.

Adapun bentuk pemanfaatan sumber daya alam yaitu dengan pemanfaatan

tanaman alang-alang yang ketersedianya cukup melimpah dan kurang begitu

termanfaatkan dengan luas wilayah 16.000 juta hektar di Indonesia, dimana

4.363,72 hektar terletak di asahan. Alang –alang dapat dimanfaatkan sebagai

bahan baku pembuatan asam oksalat.

Asam oksalat,”Ethanedioic Acid” merupakan salah satu anggota dari asam karboksilat yang mempunyai rumus molekul C2H2O4. Asam oksalat tidak

berbau, higroskopis, berwarna putih sampai tidak berwarna dan mempunyai berat

molekul 90,04 gr/mol. Secara komersial asam oksalat dikenal dalam bentuk

padatan dihidrat yang mempunyai rumus molekul C2H2O4.2H2O dan berat

molekulnya 126,07 gr/mol. Asam oksalat digunakan dalam berbagai bidang

industri, seperti manufaktur tekstil dan pengolahan permukaan logam,

penyamakan kulit, produksi kobalt dan pemisahan dan pemulihan unsur tanah.

Sejumlah besar asam oksalat juga dikonsumsi dalam produksi agrokimia, farmasi

dan turunan kimia lainnya.

Berdasarkan data dari Badan Pusat Statistik, Indonesia masih mengimpor

asam oksalat untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri seperti ditunjukkan

(21)

asam oksalat dengan kapasitas yang memadai. Berikut ini adalah tabel yang

menunjukkan data impor asam oksalat dari tahun 2009-2013 di Indonesia.

Tabel 1.1. Impor Asam Oksalat di Indonesia

Tahun Impor (ton)

2009 1183.856

2010 1498.327

2011 1312.355

2012 1438.517

2013 1469.626

(Sumber : Badan Pusat Statistik 2014)

Kebutuhan Asam Oksalat dunia pada tahun 2009 adalah 450.000 ton,

dimana sebanyak 300.000 ton asam oksalat dihasilkan di China pada tahun yang

sama.

1.2. Perumusan Masalah

Kebutuhan asam oksalat di Indonesia belum dapat terpenuhi, dan di

Indonesia belum berdiri pabrik yang memproduksi asam okslat, sehingga untuk

menanggulangi kebutuhan asam oksalat di dalam negeri dan dapat diekspor keluar

negeri maka pabrik pembuatan asam oksalat perlu untuk didirikan.

1.3. Tujuan Pra Perancangan Pabrik

Tujuan pra perancangan pabrik pembuatan asam oksalat dari alang-alang

ini

adalah mengaplikasikan disiplin ilmu teknik kimia yang meliputi neraca massa,

(22)

ilmu teknik kimia lainnya serta mengetahui aspek ekonomi dalam pembiayaan

pabrik.

1.4. Manfaat Pra Rancangan Pabrik

Manfaat pra rancangan pabrik pembuatan asam okaslat adalah

memberikan informasi mengenai pabrik asam oksalat sebagai tolak ukur sehingga

dapat dijadikan referensi untuk pendirian suatu pabrik asam oksalat. Pra

rancangan pabrik ini juga memberikan manfaat bagi perguruan tinggi sebagai

suatu karya ilmiah yang dapat dipergunakan sebagai bahan acuan, masukan dalam

perkembangan studi di kalangan akademis.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Asam Oksalat

Asam oksalat disintesis untuk pertama kali pada tahun 1776 oleh Scheele

melalui oksidasi gula dengan asam nitrat. Kemudian oleh Wohler disintesis

dengan hidrolisis sianogen pada tahun 1824. Asam oksalat digunakan dalam

berbagai bidang industri, seperti manufaktur tekstil dan pengolahan permukaan

logam, penyamakan kulit dan produksi kobalt. Sejumlah besar asam oksalat juga

dikonsumsi dalam produksi agrokimia, farmasi dan turunan kimia lainnya (Kirk

Othmer, 2007).

Pada tahun 1829, Gay Lussac menemukan bahwa asam oksalat dapat

diproduksi dengan cara meleburkan serbuk gergaji dalam larutan alkali. Asam

oksalat merupakan turunan dari asam karboksilat yang mengandung 2 gugus

karboksil yang terletak pada ujun-ujung rantai karbon yang lurus yang

mempunyai rumus molekul C2H2O4 tidak berbau, higroskopis, berwarna putih

sampai tidak berwarna dan mempunyai berat molekul 90 gr/mol (Kirk Othmer,

2007).

2.1.1 Sifat-sifat Asam Oksalat Dihidrat

(23)

ilmu teknik kimia lainnya serta mengetahui aspek ekonomi dalam pembiayaan

pabrik.

1.4. Manfaat Pra Rancangan Pabrik

Manfaat pra rancangan pabrik pembuatan asam okaslat adalah

memberikan informasi mengenai pabrik asam oksalat sebagai tolak ukur sehingga

dapat dijadikan referensi untuk pendirian suatu pabrik asam oksalat. Pra

rancangan pabrik ini juga memberikan manfaat bagi perguruan tinggi sebagai

suatu karya ilmiah yang dapat dipergunakan sebagai bahan acuan, masukan dalam

perkembangan studi di kalangan akademis.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Asam Oksalat

Asam oksalat disintesis untuk pertama kali pada tahun 1776 oleh Scheele

melalui oksidasi gula dengan asam nitrat. Kemudian oleh Wohler disintesis

dengan hidrolisis sianogen pada tahun 1824. Asam oksalat digunakan dalam

berbagai bidang industri, seperti manufaktur tekstil dan pengolahan permukaan

logam, penyamakan kulit dan produksi kobalt. Sejumlah besar asam oksalat juga

dikonsumsi dalam produksi agrokimia, farmasi dan turunan kimia lainnya (Kirk

Othmer, 2007).

Pada tahun 1829, Gay Lussac menemukan bahwa asam oksalat dapat

diproduksi dengan cara meleburkan serbuk gergaji dalam larutan alkali. Asam

oksalat merupakan turunan dari asam karboksilat yang mengandung 2 gugus

karboksil yang terletak pada ujun-ujung rantai karbon yang lurus yang

mempunyai rumus molekul C2H2O4 tidak berbau, higroskopis, berwarna putih

sampai tidak berwarna dan mempunyai berat molekul 90 gr/mol (Kirk Othmer,

2007).

2.1.1 Sifat-sifat Asam Oksalat Dihidrat

(24)

 Berwarna putih, berbentuk kristal dan tidak berbau

 Melting point : 101,5 oC

 Densitas : 1,653 gr/cm3

 ∆Hf (18 OC) : -1422 kJ/mol

 Berat molekul : 126 gr/mol

 pH : 1 (10 g/l H2O, 20oC)

 Tidak berbau

 Hidroskopis

2.1.2 Kegunaan Asam Oksalat

Asam oksalat merupakan salah satu bahan baku yang dibutuhkan pada

industri sebagai berikut :

 Sebagai bahan pelapis yang melindungi logam dari kerak.

 Sebagai bahan peledak

 Sebagai bahan pembuatan zat warna

 Sebagai bahan analisa laboratorium

 Sebagai bahan dalam industri lilin

 Sebagai bahan kimia dalam fotografi.

2.2 Tanaman Alang-alang

Alang-alang atau Imperata Cylindrica adalah tanaman liar dan merupakan

tanaman pengganggu pertanian yang merisaukan karena sifatnya yang mudah dan

cepat berkembang biak, di berbagai tempat terlebih di tempat yang tanahnya subur

(25)

Gambar 2.1. Alang alang

Klasifikasi tanaman alang-alang adalah sebagai berikut :

Kerajaan : Plantae

Divisi : Liliopsida

Kelas : Poales

Famili : Poaceae

Genus : Imperata

Species : Imperata Cylindrica

Di beberapa daerah di Indonesia alang-alang dikenal dengan nama ilalang.

Alang-alang merupakan tumbuhan menahun dan tumbuh liar di lahan terbuka atau

sedikit terlindung, seperti ladang atau perkebunan. Alang-alang banyak terdapat

di pulau Jawa dengan ketinggian tempat tumbuh dari 0-2700 mdpl (Djauhariya

dan Hernani, 2009). Alang-alang dapat mempengaruhi tanaman kultivasi lain

karena kebutuhan natrium yang relatif tinggi. Alang-alang dapat menurunkan pH

tanah. Besarnya penurunan pH dan hambatan terhadap proses nitritifikasi

menunjukkan korelasi positif dengan pertumbuhan alang-alang (Santoso, 1990).

2.3 Sifat-sifat Bahan Utama

2.3.1 Sifat Bahan Utama

A. Alang-alang

Komposisi Alang-alang :

 Abu : 5,42 %

 Silika : 3,6 %

(26)

 Pentosan : 28,58 %

 Alfa Selulosa : 44,28%

B. Ca(OH)2 (Kalsium Hidrosida)

Dalam proses bereaksi dengan selulosa membentuk calcium oksalat.

Sifat Fisika :

 Putih berbentuk kristal

 Berat molekul : 74,1 gr/mol

 Spesifik Gravity : 2.130 pada 70 oF(21,1 oC)

 Density : 2.126 gr/cm3

Sifat Kimia :

 Higroskopis

 Kelarutan : Air dingin (10 oC) 17,6/ gr/l

C. Asam Sulfat (H2SO4)

Bereaksi dengan kalsium oksalat membentuk asam oksalat (C2H2O4.2H2O)

Sifat Fisika

 Berupa cairan kental tidak berwarna/jernih

 Berat Molekul : 98,08 g/mol

 Spesifik Gravity : 1,839 pada 14,5 oC

 Melting Point : 10,49 oC

 Titik didih : 270 0C Sifat Kimia

 Korosif

 Termasuk asam kuat

 Dapat bereaksi dengan berbagai macam campuran organik untuk produksi yang berguna

 Dapat melarutkan logam

 Merupakan pengoksidasi kuat

(27)

D. CaSO4.H2O

Merupakan limbah hasil reaksi pembentukan asam oksalat pada reaktor asam oksalat.

Sifat Fisika

 Berat Molekul : 171,1798 g/mol

 Spesifik Gravity : 2,32

 Kelarutan : 0,92 pada 100 g H2O (15 oC) Sifat Kimia

 Keras, berupa serbuk putih pada waktu kering, berbentuk paste

putih ketika tercampur air.

E. CaC2O4 (Kalsium oksalat )

Merupakan hasil reaksi intermediet dari keseluruhan proses untuk mengikat (C2O4)

2-

dari reaksi pembentukan kalsium oksalat pada reaktor kalsium oksalat, setelah C5H10O5 direaksikan dengan Ca(OH)2

Sifat Fisika

 Berat Molekul : 176,18

 Spesifik Gravity : 1,55 pada 20 oC

 Kelarutan : 5 pada 5 oC : 45,5 pada 80 oC

 Boiling Point : 1200  30

Sifat Kimia

 Larut Dalam air

2.4 Pembuatan Asam Oksalat

Asam Oksalat dapat disintesis dengan beberapa metode yaitu :

1. Oksidasi Karbohidrat

Cara ini ditemukan oleh “Scheele” pada tahun 1776. Asam oksalat

diproduksi dengan mengoksidasi karbohidrat seperti glukosa, sukrosa,

(28)

untuk proses ini bahan yang digunakan adalah bahan yang banyak

mengandung karbohidat, misalnya tepung. Dimana tepung yang digunakan

biasanya adalah tepung jagung, tepung gandum, tepung ubi jalar atau tepung

yang lainnya dan bisa juga menggunakan gula atau mollases. Ketika

digunakan bahan baku seperti selulosa maka harus dihidrolisa terlebih

dahulu dengan asam sulfat, sehingga menjadi monosakarida. Glukosa ini

kemudian dioksidasi dengan asam nitrat pada temperatur 63-85oC dengan

katalis vanadium pentoksida (Kirk Othmer, 2007).

Reaksi :

5C6H12O6 + 30HNO3 15C2H2O4 + 3NO + 9N2O + 9NO2 + 30H2O

Glukosa Asam Nitrat As.Oksalat N.oksida Nitro oksida Nitrit Air

Produksi asam oksalat dengan oksidasi karbohidrat masih dapat

dikembangkan karena banyaknya bahan baku seperti limbah pertanian

(Kirk-Othmer, 2007).

Dalam pembuatan asam oksalat dengan proses ini bahan dasarnya

mengandung 60 % larutan glukosa. Temperatur pada proses ini perlu

dikontrol dan dijaga. Untuk menghindari terjadinya oksidasi asam oksalat

menjadi karbondioksida, maka ditanggulangi dengan penambahan asam sulfat.

Kemurnian produk akhir adalah 99 % dengan konversi asam oksalat pada

proses ini adalah 63 – 65 %. Prosesnya dapat dilakukan secara batch maupun

(29)

Proses Hidrolisa

Proses Oksidasi Glukosa Proses Pemisahan

Mother Liquor dari asam oksalat Proses

Evaporasi

Proses Pelarutan kembali kristal Asam

Oksalat

Proses Pemisahan Mother liquor yang terikut dari kristal asam

oksalat

Proses Penkristalan kembali asam

oksalat

Asam Oksalat mother liquor Recycle mother

liquor

Kristal asam oksalat

Mother

Liquor Asam Oksalat

mother liquor

Produk asam oksalat 99 %

Gambar 2.3. Proses Oksidasi Glukosa dengan Asam Nitrat

2. Proses Etilen Glikol

Dalam proses ini etilen glikol dioksidasi dalam campuran 30-40 %

asam sulfat dan asam nitrat 20-25 % dengan 0,001-0,1 % vanadium

pentoksida pada suhu 50-70oC untuk menghasilkan asam oksalat lebih dari

93 % (Kirk Othmer, 2007).

Proses ini telah dikembangkan di Jepang oleh Mitsubishi Gas

Chemical yang memproduksi 12.000 Ton/tahun asam oksalat. Etilen Glikol

teroksidasi dengan konsentrasi 60 % asam nitrat pada 0,3 MPa (43,5 psi),

80oC dengan oksigen. Inisiator seperti NaNO2 dapat membantu

menghasilkan oksida nitrogen dan promotor seperti senyawa vanadium atau

asam sulfat yang digunakan untuk mempercepat reaksi oksidasi. Yield

(30)

Reaksi berlangsung sesuai persamaan reaksi berikut mother liquor dari Asam

Oksalat

Proses Penkristalan

Asam Oksalat Proses Oksidasi Etilen

Glikol

Proses Absorber

Proses Pelarutan kembali kristal Asam

Oksalat

Proses Pemisahan Mother liquor yang terikut dari kristal Asam

Oksalat

Recycle mother liquor

Kristal Asam Oksalat

Mother Liquor

Kristal As. Oksalat

Produk Asam Oksalat 99 %

(31)

3. Proses Propilen

Pembuatan asam oksalat dengan oksidasi propylene, menggunakan gas

bersih dari stok umpan pada operasi cracking minyak bumi. Pada proses

propilen, propilen dioksidasi oleh asam nitrat melalui 2 tahap: Tahap

pertama propilen direaksikan dengan NO2 cair untuk menghasilkan produk

antara berupa asam α-nitrotolactid yang selanjutnya dioksidasi pada temperatur tinggi untuk menghasilkan asam oksalat (Kirk Othmer, 2007).

Rhone-Poulenc (Prancis) mengembangkan sebuah versi modifikasi dari

proses pembuatan asam oksalat atau asam laktat, atau keduanya dari

propilen. Pada tahun 1978, 65.000 ton/tahun asam oksalat diproduksi di

seluruh dunia dengan proses ini, Pada 1990-an proses ini dioperasikan

hanya oleh Rhone-Poulenc (Kirk Othmer, 2007).

Reaksi oksidasi Rhone-Poulenc seperti persamaan reaksi berikut:

CH3CH=CH2 + 3HNO3 CH3CHCOOH + 2NO + 2H2O

CH3CHCOOH + 5/2 O2 (COOH)2 + CO2 + HNO3 + H2O

Pada langkah pertama, propylene dicampurkan pada 10-40oC dengan

asam nitrat, konsentrasi dijaga pada 50-75 w% dan perbandingan rasio

molar untuk propilena 0,01-0,5 hingga terkonversi menjadi asam α

-nitratolactic dan asam laktat. Pada tahap kedua asam α-nitratolactic teroksidasi oleh oksigen dengan adanya katalis pada 45-100oC untuk

menghasilkan asam oksalat dihidrat. Secara keseluruhan dengan konsentrasi ONO2

Propilen As.Nitrat α-nitrolactid N.oksida

ONO2

(32)

propylene lebih besar dari 90% untuk menghasilkan konversi propylene

77,5% (Kirk Othmer, 2007).

Proses Kondensasi

Proses oksidasi kedua Proses

Oksidasi Pertama

Proses Kristalisasa

Proses Penyaringan

H₂SO₄ dari asam oksalat

Proses Pengeringan Asam Sulfat

Asam Oksalat

Air Asam Oksalat Alfa Nitrolactic

Acid

Propylene 100 %

Liquid NO₂

Gambar 2.5. Proses Oksidasi Propilen Glikol

4. Proses Dialkil Oksalat

Asam oksalat dihasilkan dengan hidrolisis diester asam oksalat dengan gas

CO dengan produk samping alkohol. Pada tahun 1978 UBE Industries

(Jepang) mengkomersialisasikan proses dua-langkah ini (Kirk Othmer, 2007).

Sintesis pertama yang dilaporkan dengan menggunakan contoh

PdCl2-CuCl2 dalam system redoks dengan persamaan reaksi berikut :

2CO + 2 ROH + PdCl2 (COOR)2 + 2HCl + Pd0

Karbon D Alkohol Pd.Klorida Dialkil Oksalat As.Klorida

Paladium

_Pd0 _{+ 2CuCl2 PdCl2 + Cu2Cl2}

(33)

Cu2Cl2 + 2HCl + ½ O2 2 Cu2Cl2 + H2O

Cu(II) klorida As.Klorida Oksigen Cu(II) klorida Air

Overall 2CO + 2ROH + ½ O2 (COOR)2 +H2O

Karbon D Alkohol Oksigen Dialkil Oksalat Air

(COOR)2 + H2O (COOH)2 + 2ROH

Dialkil Oksalat Air As.Oksalat Alkohol

5. Proses Peleburan Alkali

Pembuatan asam oksalat dengan proses peleburan alkali menggunakan

bahan baku yang mengandung selulosa tinggi seperti serbuk gergaji, sekam,

tongkol jagung, dan lain-lain. Bahan ini dilebur dengan calcium hidroksida

pada suhu 240 – 285ºC.

Produk ini kemudian direaksikan dengan asam sulfat untuk membentuk asam

oksalat.

Reaksi-reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

(C6H10O5)n + 3n Ca(OH)2 + 6,5n O2

Selulosa Ca.Hidroksida Oksigen

 CaC2O4 + nCa(CH3COO)2 + n(HCOOCa)+9H2O+4CO2

Ca.Oksalat Ca.Asetat Ca. Formiat Air K dioksida

CaC2O4 + H2SO4  (COOH)2 + CaSO4

Ca.Oksalat Asam Sulfat As.Oksalat Ca.Sulfat

Konversi yang diperoleh dari proses ini kurang dari 45 % dengan

kemurnian produk sebesar 60 % (Isti Azra, dkk., 2011).

Bahan Baku Proses Pemasakan

dengan NaOH

Proses

Pendinginan Proses Penyaringan

Proses Pengkristalan

Kristal Asam CaCl2

(34)

Gambar 2.6. Proses Peleburan Alkali

6. Fermentasi Glukosa

Asam oksalat dapat dihasilkan dengan menggunakan proses fermentasi

gula dengan menggunakan jamur (seperti Aspergillum atau Penicillium)

sebagai pengurainya. Produk yang diperoleh kemudian disaring, diasamkan

dan dihilangkan warnanya. Setelah itu, produk dinaikkan konsentrasinya

dengan evaporator dan hasilnya dikristalkan. Kemudian dilakukan

pengeringan untuk memisahkan produk dengan airnya. Hasil dari asam oksalat

tergantung dari nutrient (nitrogen) yang ditambahkan.

Persiapan

gypsum dari asam oksalat Gambar 2.7. Proses Fermentasi Glukosa

7. Metode Baru

Banyak upaya telah dilakukan untuk mensintesis asam oksalat dengan

reduksi elektrokimia karbon dioksida baik dengan elektrolit cair maupun tidak

cair, misalnya, asam oksalat dibuat dari CO2 sebagai garam Zn yang dalam

(35)

mengandung (C4H9)4NClO4 dengan efesiensi lebih besar dari 90 % (Kirk

Othmer, 2007).

Tabel 2.1 Perbedaan Keuntungan dan Kerugian pada Berbagai Proses Sintesa

Asam Oksalat

Metode Keuntungan Kerugian

1. Oksidasi Karbohidrat

 Dihasilkan asam oksalat dalam jumlah besar (yield 63-65 %).

 Bahan bakunya mahal seperti tepung tapioka, tepung jagung dan lain-lain.

 Diperlukan katalis tertentu yaitu V2O5/Fe3+.

2. Etilen Glikol  Dihasilkan asam oksalat dalam jumlah besar (yield > 90 %).

 Menggunakan bahan baku yang mahal, yaitu etilen glikol.

3. Proses Propilen  Dihasilkan asam oksalat dalam jumlah besar (yield 75 %).

 Menggunakan proses yang cukup sulit.

4. Proses Dialkil Oksalat

 Menggunakan proses yang kompleks.

5. Proses Peleburan Alkali

 Bahan yang digunakan tersedia dalam jumlah yang cukup banyak, seperti sabut kelapa, serbuk gergaji, sekam padi, dll.

(36)

 Proses yang digunakan cukup sederhana yaitu hanya dengan

penambahan Ca(OH)2 dan H2SO4.

6. Fermentasi Glukosa

 Bahan utama yang berasal dari karbohidrat mudah didapat.

 Prosesnya yang cukup panjang yaitu gula difermentasikan terlebih dahulu dengan menggunakan jamur aspergillus atau penicillium.

7. Metode Baru  Efisiensi proses yang sangat tinggi (>90%).

 Prosesnya memerlukan biaya yang cukup mahal dan diperlukan penelitian lebih lanjut.

2.5Deskripsi Proses

Berdasarkan metode proses pembuatan asam oksalat, dipilih salah satu

yaitu proses peleburan alkali. Dengan alasan bahan yang digunakan tersedia

dalam jumlah yang cukup banyak, seperti sabut kelapa, serbuk gergaji, sekam

padi, disamping itu proses yang digunakan cukup sederhana yaitu hanya dengan

penambahan Ca(OH)2, dan H2SO4 .

Dalam pembuatan asam oksalat dihidrat dengan proses peleburan alkali

ini, terdiri dari beberapa tahap yaitu :

1. Proses Pembentukan Natrium Oksalat (Peleburan Alkali)

Alang-alang yang mengandung selulosa tinggi dan larutan Ca(OH)2 dengan

konsentrasi 50% dengan perbandingan 1:1,5 dialirkan ke dalam reaktor dimana

operasi berlangsung pada suhu 98oC. Didalam reaktor terjadi reaksi antara

(37)

(C6H10O5)n + 3n Ca(OH)2 + 6,5n O2

Selulosa Ca.Hidroksida Oksigen

 CaC2O4 + nCa(CH3COO)2 + n(HCOOCa)+9H2O+4CO2

Ca.Oksalat Ca.Asetat Ca. Formiat Air K dioksida

2. Proses Pemisahan I

Sebelum masuk pada proses pemisahan, bahan yang keluar dari reaktor

terlebih didinginkan. Pada proses pemisahan ini bertujuan untuk memisahkan

filtrat yang mengandung kalsium oksalat.

3. Proses Pengasaman

Setelah hasilnya masuk pada tahap pengasaman dengan menggunakan asam

sulfat. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

CaC2O4 + H2SO4 C2H2O4 + CaSO4

Ca.Oksalat Asam Sulfat As.Oksalat Ca.Sulfat

4. Proses Pemisahan II

Asam oksalat dan kalsium sulfat dipisahkan hingga memperoleh asam

oksalat sebagai filtat.

5. Proses Evaporasi I

Pada proses evaporasi ini filtrat yang berupa asam oksalat dipekatkan

kemudian dialirkan menuju tahap kristalizer.

6. Proses Kristalizer

Asam oksalat dari evaporator dialirkan menuju kristalizer untuk didinginkan

sampai 30oC hingga terbentuknya kristal dihidrat. Kemudian asam oksalat

dialirkan menuju proses pemisahan.

7. Proses Pemisahan III

Pada tahap ini bertujuan memisahkan kristal dari mother liquornya (yang

(38)

BAB III

NERACA MASSA

Pra Rancangan Pabrik Asam Oksalat direncanakan beroperasi dengan

kapasitas produksi 2.500 ton/tahun. Setelah dilakukan perhitungan pada lampiran

A maka didapat hasil perhitungan neraca massa pada tabel 3.1 – 3.2 di bawah ini :

Satuan dalam kg/jam

1. Gudang Penyimpanan Alang-Alang

Komponen Masuk Keluar

F F1

Alang-alang 1.987,006 1.987,006

2. Rotary Cutter Knife

F1 F2

Alang-alang 1.987,0069 1.987,006

3. Tangki Penyimpan Alang-alang

F2 F3

(39)

4. Reaktor Kalsium Oksalat

F4 F5 F6 F7

Selulosa 879,846 - - -

Abu 107,696 - - -

Silika 71,532 - - -

Lignin 360,045 - - -

Pentosan 567,886 - - -

Ca(OH)2 - 1490,254 - 887,397

O2 - - 564,839 -

CaC2O4 - - - 347,594

H2O - 1490,254 - 1930,177

Ca(CH3COO)2 - - - 429,061

Ca(HCOO)2 - - - 353,025

CO2 - - - 477,941

Humus - - - 1107,159

Total 1987,006 2980,508 564,839 5532,353

5532,353 5532,353

5. Tangki Pendingin

Komponen Masuk (kg) keluar (kg)

F9 F10

Ca(OH)2 887,397 887,397

CaC2O4 347,594 347,594

H2O 1930,177 1930,177

Ca(CH3COO)2 429,061 429,061

Ca(HCOO)2 353,025 353,025

CO2 477,941 477,941

Humus 1107,159 1107,159

(40)

6. Vibrating Screen

7. Rotary Vacuum Filter

Komponen Masuk (kg) Keluar (kg)

F14 F15 F16 F17

Ca(OH)2 882,419 -

0,85208 881,567

CaC2O4 345,644 - 345,644 -

H2O 1919,349 86,411 1,853 2003,907

Ca(CH3COO)2 427,111 - 0,412 426,698

Ca(HCOO)2 350,618 - 0,339 350,279

Total 3925,140 86,411 349,100 3662,451

4011,551 4011,551

F11 F12 F13

Ca(OH)2 887,397 882,419 4,978

CaC2O4 347,594 345,644 1,950

H2O 1930,177 1919,349 10,828

Ca(CH3COO)2 429,061 427,111 1,950

Ca(HCOO)2 353,025 350,618 2,407

Humus 1107,159 - 1107,159

Total 5054,412 3925,140 1129,272

(41)

8. Reaktor Asam Oksalat

F17 F18 F19

Ca(OH)2 0,852 - -

CaC2O4 345,644 - -

Ca(CH3COO)2 0,412 - -

Ca(HCOO)2 0,339 - -

H2O 1,853 1630,242 1632,510

C2H2O4 - - 243,031

CH3COOH - - 0,313

HCOOH - - 0,240

H2SO4 - 319,527 53,255

CaSO4 - - 369,521

Total 349,100 1949,769 2298,869

2298,869

9. Filter Press

F20 F21 F22

H2O 1632,510 1629,383 3,127

C2H2O4 243,031 242,565 0,465

CH3COOH 0,313 0,313 0,001

HCOOH 0,240 0,239 0,000

H2SO4 53,255 53,153 0,102

CaSO4 369,521 - 369,521

Total 2.298,869 373,217 1925,653

(42)

10. Evaporator

F24 F25 F26

H2O 1629,383 1386,000 243,384

C2H2O4 242,565 - 242,565

CH3COOH 0,313 - 0,313

HCOOH 0,239 - 0,239

H2SO4 53,153 - 53,153

Total 1.925,653 1386,000 539,653

1.925,653

11. Kristalizer

F27 Kristal (F28) Larutan (F28)

H2O 243,384 - 154,242

C2H2O4 242,565 - 19,712

Impurities 53,704 0,537 53,167

C2H2O4.2H2O - 311,994 -

Total 539,653 312,531 227,122

539,653 539,653

12. Centrifuge

Komponen

Masuk (kg) Keluar (kg)

F28 _F29

(kristal) F30 (larutan) Kristal Larutan Kristal Larutan Kristal Larutan

H2O - 154,242 - 4,245 - 149,997

C2H2O4 - 19,712 - 0,542 - 19,170

Impurities 0,537 53,167 0,532 1,463 0,005 51,704

(43)

Total 312,531 227,122 309,406 6,251 3,125 220,871

539,653 539,653

13.Ball Mill

F31 F33 F32

C2H2O4.2H2O 309,406 3,125 312,531

H2O 4,245 0,043 4,288

Impurities 1,463 0,015 1,478

C2H2O4 0,542 0,005 0,548

Total 315,657 3,188 318,845

318,845

14.Vibrating Screen II

F32 F34 F33

C2H2O4.2H2O 312,531 309,406 3,125

H2O 4,288 4,245 0,043

Impurities 1,478 1,463 0,015

C2H2O4 0,548 0,542 0,005

Total 318,845 315,657 3,188

(44)

BAB IV

NERACA ENERGI

Pra Rancangan Pabrik Asam Oksalat direncanakan beroprasi dengan

kapasitas 2.500 ton/tahun. Setelah dilakukan perhitungan pada lampiran B maka

didapatkan hasil perhitungan neraca energi pada tabel di bawah ini :

1. REAKTOR KALSIUM OKSALAT

Panas Masuk Jumlah Panas Keluar Jumlah

kkal/jam kkal/jam

Alang-Alang 3541,895 CaC2O4 7239,627

Ca(OH)2 2154,827 Ca(CH3COO)2 24086,182

O2 553,444 Ca(HCOO)2 14452,264

H2O 7463,533 H2O 146396,377

CO2 7525,230

Ca(OH)2 18733,663

Humus 31180,720

Jumlah 13713,699 Jumlah 249614,065

Q yang disuplai

3097612,038 Q loss 147505,335

steam ΔHr o25 2714206,338

Jumlah 3111325,738 Jumlah 3111325,738

2. TANGKI PENDINGIN

CaC2O4 7239,627 CaC2O4 991,730

Ca(CH3COO)2 24086,182 Ca(CH3COO)2 3299,477

Ca(HCOO)2 14452,264 Ca(HCOO)2 1979,762

Ca(OH)2 18733,663 Ca(OH)2 2566,255

H2O 146396,377 H2O 19333,537

Humus 31180,720 Humus 4268,507

Q yang diserap pendingin 197545,124

(45)

Jumlah 242088,835 Jumlah 242088,835 3. ROTARY VACUUM FILTER

H umpan 28824,311 H filtrat 26839,840

H air pencuci 431,579 H cake 974,835

Q loss 1441,216

Jumlah 29255,890 Jumlah 29255,890

4. REAKTOR ASAM OKSALAT

Panas masuk Jumlah (kkal/jam) Panas keluar Jumlah (kkal/jam)

H umpan 974,835 H produk 97635,412

H H2SO4 557,575 ΔH reaksi -27335,827

H H2O 8164,624 Q air pendingin -60602,552

Jumlah 9697,034 Jumlah 9697,034

5. COOLER

H umpan 97635,412 H produk 54343,167

Q media pendingin 38410,475

Q loss 4881,771

Jumlah 97635,412 Jumlah 97635,412

6. FILTER PRESS

H umpan 54343,167 H produk 49616,471

H Cake 2009,537

(46)

Jumlah 54343,167 Jumlah 54343,167

7. EVAPORATOR

H umpan 49616,471 H produk 20571,982

Q Steam 841500,378 H Vapour 830473,421

Q loss 40071,447

Jumlah 891116,849 Jumlah 891116,849

8. COOLER II

H umpan 20571,982 H produk 7996,464

Jumlah 20571,982 Jumlah 20571,982

9. CRYZTALIZER

H umpan 7996,464 H produk 1437,947

Q kristalisasi 36726,724 Q loss 399,823

Jumlah 44723,188 Jumlah 44723,188

10. CENTIFUGE

H umpan 1437,947 H cake 590,005

Q larutan 847,942

(47)

(48)

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

5.1 Gudang Bahan Baku Alang-Alang (GB-01)

Fungsi : Untuk menyimpan bahan baku alang-alang.

Bentuk : Persegi panjang

Bahan Konstruksi : Beton

Kondisi Penyimpanan : Temperatur = 30 oC

Tekanan = 1 atm

Lama Persediaan : 3 hari

Kondisi Fisik : Panjang = 8 m

Lebar = 6 m

Tinggi = 8 m

5.2 Rotary Cutter Knife (RCK-01)

Fungsi : Memotong alang-alang yang berasal dari gudang.

Bahan konstruksi : Carbon steel

Kondisi Operasi : Temperatur = 30 oC

Tekanan = 1 atm

Power : 2,5 Hp

5.3 Tangki Penampung Alang-Alang (TP-01)

Fungsi : Menampung alang-alang setelah dipotong-potong.

Bentuk : Horizontal Silinder

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 Grade C

Tekanan = 1 atm

Waktu Tinggal : 4 jam

Kondisi Fisik : Diameter = 6 ft

(49)

5.4 Belt Conveyer (BC-01)

Fungsi : Mengankut alang-alang dari TP-01 ke reaktor

kalsium oksalat

Tekanan = 1 atm

Kondisi Fisik : Panjang belt = 10,198 m

Power : 3 Hp

5.5 Tangki Penampung Ca(OH)2 (TP-02)

Fungsi : Menampung larutan Ca(OH)2 50 %

Bentuk : Silinder Tegak dengan tutup atas dan bawah datar.

Tekanan = 1 atm

Waktu Tinggal : 4 jam

Tinggi = 8,5 ft

5.6 Tangki Oksigen (TP-03)

Fungsi : Menyimpan Oksigen

Bahan konstruksi : Stainless Stell SA-240 Grade M

Bentuk : Silinder Tegak dengan tutup atas dan bawah

standart dished head.

Waktu tinggal : 6 jam

Tinggi = 9,5 ft

(50)

Fungsi : Mereaksikan antara alang-alang dengan Ca(OH)2

50% .

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C

Torispherical.

Tekanan = 1 atm

Tinggi = 11 ft

Power : ¼ Hp

5.8 Screw Conveyer (SC-01)

Fungsi : Mengangkut produk dari reactor kalsium oksalat

ke bucket elevator.

Tipe : Plain spouts or chuter

Tekanan = 1 atm

Kondisi Fisik : Diameter pipa = 2 1/2 in

Diameter Shaft = 2 in

Diameter flights = 10 in

Ukuran lumps = 1 1/2

Kecepatan : 55 rpm

Power : 7 Hp

5.9 Bucket Elevator (BE-01)

Fungsi : Mengangkut bahan dari screw conveyer ke tangki

pendingin.

(51)

Kondisi Fisik : Elevasi Center = 25 ft

Ukuran Bucket = 8 x 5 ½ x 7 ¾ in

Head Shaft : 28 rpm

Power : 1 Hp

5.10 Tangki Pendingin(TP-04)

Fungsi : Mendinginkan Produk dari reactor kalsium

oksalat.

Bentuk : Horizontal Silinder

Tekanan = 1 atm

Tinggi = 8,2 ft

Fungsi : Mengangkut produk dari tangki pendingin ke

vibrating screen.

Tekanan = 1 atm

Ukuran lumps = 2 1/2 in

Kecepatan : 55 rpm

Power : 7 Hp

5.12 Vibrating Screen (VS-01)

Fungsi : Memisahkan hasil reaksi dari reaktor kalsium

oksalat dengan humus.

(52)

Tekanan = 1 atm

Kondisi Fisik : Panjang = 1 ft

Lebar = 1 ft

Power : 5 Hp

Fungsi : Mengangkut cake dari vibrating screen ke rotary

vacuum filter

Tekanan = 1 atm

Diameter flights =9 in

Ukuran lumps = 2 1/4

Kecepatan : 40 rpm

Power : 5 Hp

5.14 Rotary Vacuum Filter (RVF-01)

Fungsi : Memisahkan antara CaC2O4 dengan filtrate

(CH3COO)2Ca, (HCOO)2Ca, Ca(OH)2, H2O

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C

Torispherical.

Tekanan = 0,6 atm

Kondisi Fisik : Diameter = 1,43 ft

Tinggi = 2,87 ft

(53)

Fungsi : Mengangkut cake dari RVF-01 ke reactor asam

oksalat.

Tekanan = 1 atm

Kondisi Fisik : Elevasi Center = 25 ft

Ukuran Bucket = 8 x 5 ½ x 7 3/4

Head Shaft : 28 rpm

Power : 1 Hp

5.16 Tangki Penampung H2SO4 (TP-05)

Fungsi : Menampung larutan asam sulfat.

Bahan konstruksi : Stainless steel SA-240 Grade M

Bentuk : Silinder tegak dengan tutup alas dan bawah

standart dished heads

Tekanan = 1 atm

Tinggi = 6 ft

5.17 Reaktor Asam Oksalat(R-02)

Fungsi : Mereaksikan CaC2O4 dengan larutan H2SO4 4 N

Bahan konstruksi : Stainless steel SA-240 Grade M

Bentuk : Silinder tegak dengan tutup alas dan bawah

standart dished heads

Tekanan = 1 atm

Kondisi Fisik : Diameter = 5,5 ft

Tinggi = 10 ft

(54)

Fungsi : Mendinginkan produk dari reaktor asam oksalat

Bahan konstruksi : Stell Pipa

Jenis : 2-4 shell and tube exchanger.

Dipakai : 1 in OD tube 12 BWG, panjang 16 ft

Fluida Panas

Temperatur Awal (T1) : 80 oC

Temperatur akhir (T2) : 55 oC

Fluida dingin

Temperatur Awal (t1) : 25 oC

Temperatur akhir (t2) : 45 oC

5.19 Filter Press(FP-01)

Fungsi : Memisahkan antara gypsum (cake) dengan filtrat,

Bentuk : Horizontal plate and frame filter press.

Kondisi Operasi : Temperatur = 54,614 oC

Tekanan = 1 atm

Waktu Filtrasi= 30 menit

5.20 Bak Penampung (BP-01)

Fungsi : Untuk menampung filrat dari filter press.

Bahan : Beton

Kondisi Fisik : Panjang : 4,13 ft

Lebar : 2,75 ft

Tinggi : 1,38 ft

5.21 Pompa (P-01)

Fungsi : Memopakan larutan dari bak penampung (BP-01)

(55)

Tipe : Centifugal pump

Kondisi Operasi : Temperatur = 54,614 oC

Tekanan = 1 atm

Kondisi Fisik : Panjang pipa lurus : 14 m

Tinggi : 9,8 m

Diameter (OD) : 0,07 m

Kecepatan aliran : 2,8 ft/s

Power : 1/4 Hp

5.22 Evaporator (EV-01)

Fungsi : Memekatkan filtrat asam oksalat.

Bentuk : Short tube evaporator dengan tutup atas dan

bawah berbentuk dished head.

Dipakai : ½ in OD tube 20 BWG, panjang 12 ft

Jumlah tube : 115 buah

Fluida Panas

Temperatur Awal (T1) : 148 oC (g)

Temperatur akhir (T2) : 148 oC (l)

Fluida dingin

Kondisi Fisik : Diameter : 4,5 ft

Tinggi : 8 ft

5.23 Cooler(C-02)

Fungsi : Mendinginkan larutan asam oksalat dari 100oC ke

55oC

(56)

Dipakai : 1/2 in OD tube 12 BWG, panjang 16 ft

Fluida Panas

Temperatur Awal (T1) : 100 oC

Fluida dingin

5.24 Kristalizer (K-01)

Fungsi : Mengkristalkan larutan asam oksalat.

Jenis : Swenson Walker

Fluida Panas

Temperatur Awal (T1) : 55oC

Fluida dingin

Kondisi fisik : Diameter : 6 ft

tinggi : 10 ft

5.25 Centrifuge(CF-01)

Fungsi : Memisahkan Kristal asam oksalat dengan

filtratnya.

Kecepatan : 7500 rpm

(57)

Kondisi Fisik : diameter bowl : 13 in

Diameter disk : 9,5 in

Jumlah disk : 107 buah

5.26 Bak Penampung (BP-02)

Fungsi : Untuk menampung filrat dari centifuge.

Bahan : Beton

Kondisi Fisik : Panjang : 2 ft

Lebar : 1,5 ft

Tinggi : 0,64 ft

Fungsi : Mengangkut Kristal asam oksalat ke ball mill

Tekanan = 1 atm

Kondisi Fisik : Diameter pipa = 2,5 in

Diameter Shaft =2 in

Ukuran lumps = 1 1/2 in

Kecepatan : 40 rpm

Power : 5 Hp

5.28 Ball Mill (BM-01)

Fungsi : Menghaluskan Kristal asam oksalat dengan

ukuran 200 mesh.

Tipe : Continious ball mill no 200

Kapasitas maksimal : 14 ton/jam

Kecepatan : 35 rpm

(58)

Kondisi Fisik : Panjang : 4 ft

Lebar : 3 ft

5.29 Vibrating Screen (VS-02)

Fungsi : Memisahkan asam oksalat yang sesuai sepsifikasi

dengan yang tidak

Tipe : High Speed Vibrating Screen.

Tekanan = 1 atm

Kondisi Fisik : Panjang = 3,241 ft

Lebar = 3,241 ft

Power : 5 Hp

5.30 Bak Penampung (BP-03)

Fungsi : Untuk menampung Kristal asam oksalat

Bahan : Beton

Kondisi Fisik : Panjang : 1,96 ft

Lebar : 1,31 ft

Tinggi : 0,65 ft

Fungsi : Mengangkut Kristal asam oksalat ke ball mill

Tekanan = 1 atm

(59)

Kecepatan : 40 rpm

Power : 5 Hp

5.32 Gudang Penyimpan Produki (GB-02)

Fungsi : Untuk menyimpan kristal asam oksalat.

Bahan Konstruksi : Beton

Kondisi Penyimpanan : Temperatur = 30 oC

Tekanan = 1 atm

Lama Persediaan : 3 hari

Kondisi Fisik : Panjang = 12 m

Lebar = 8 m

(60)

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi

Untuk mengatur dan mengendalikan kondisi operasi peralatan sehingga

didapatkan produk sesuai dengan yang diharapkan maka diperlukan adanya alat

kontrol dan instrumentasi. Instrumentasi ini dapat merupakan suatu petunjuk

(indicator), suatu perekam (recorder) atau suatu pengontrol (controller). Dalam

industri kimia banyak variabel proses yang perlu dikontrol seperti temperatur,

tekanan, ketinggian cairan, dan kecepatan alir.

Pada perancangan pabrik asam oksalat dihidrat ini instrumen yang

digunakan berupa alat kontrol otomatis dan manual. Hal ini tergantung dari sistem

peralatan dan faktor pertimbangan teknis dan ekonomisnya.

Dengan penggunaan alat-alat kontrol ini diharapkan tercapai hal-hal

sebagai berikut :

1. Dapat menjaga variabel proses pada operasi yang dikehendaki.

2. Laju produksi dapat diatur dalam batas-batas yang aman.

3. Kualitas produksi lebih terjamin.

4. Membantu mempermudah pengoperasian suatu alat.

5. Kondisi-kondisi yang berbahaya dapat diketahui secara dini melalui alarm

peringatan sehingga lebih terjamin keselamatan kerja.

6. Efesiensi akan lebih meningkat.

Beberapa alat kontrol atau instrumen yang digunakan pada pabrik asam

oksalat dihidrat ini adalah sebagai berikut :

1. Speed Controller (SC)

Fungsi : untuk mengatur kecepatan motor penggerak alat angkut bahan padatan

mengumpankan bahan padatan ke dalam peralatan proses.

2. Temperature Controller (TC)

Fungsi : untuk mengatur, mengontrol dan mengendalikan temperatur operasi.

(61)

Fungsi : untuk mengontrol laju alir bahan ke dalam suatu peralatan proses.

4. Feed Ratio Controller (FRC)

Fungsi : untuk mengontrol perbandingan laju alir bahan ke dalam suatu peralatan

proses.

Tabel. 6.1. Alat Instrumentasi yang Digunakan

No Nama Peralatan Kode Alat Instrumentasi Parameter

1.

Rotary Cutter Knife

Belt Conveyor

Tangki Penampung Ca(OH)2

Tangki Oksigen

Reaktor Kalsium Oksalat

Screw Conveyer

Bucket Elevator

Tangki Pendingin

Screw Conveyer

Vibrating Screen

Screw Conveyer

Rotary Vacuum Filter

Bucket Elevator

Tangki Penampung H2SO4

Reaktor Asam Oksalat

Filter Press

Pompa

Evaporator

Kristalizer

Centrifuge

Screw Conveyer

Ball Mill

Vibrating Screen II

Screw Conveyer

RCF-01

Kecepatan motor

Laju Alir

Laju alir

Temperatur

Kecepatan motor

Temperatur

Kecepatan motor

Kecepatan Motor

Laju Alir

Kecepatan motor

Laju alir

Kecepatan motor

(62)

(63)

6.2 Keselamatan Kerja

Memasuki era globalisasi, Indonesia ditantang untuk memasuki

perdagangan bebas sehingga jumlah tenaga kerja yang berkiprah disektor industri

akan bertambah sejalan dengan pertambahan industri. Dengan pertambahan

tersebut, maka konsekuensi permasalahan industri juga semakin kompleks,

termasuk masalah keselamatan dan kesehatan kerja (K3).

Kemajuan teknologi dan perubahan struktur ekonomi akan menuntut

perubahan pola pikir dan perilaku masyarakat, sikap dan disiplin kerja,

lingkungan dan kondisi kerja. Demikian juga dalam menghadapi resiko kerja,

perlu kerjasama yang baik antara pengusaha, karyawan dan semua pihak yang

terkait dalam proses produksi.

Unsur Keselamatan dan Kesehatan Kerja (K3) merupakan salah satu aspek

yang mendapat perhatian dalam pembangunan ketenagakerjaan. Dijelaskan dalam

Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 23 tahun 1992, pasal 23 (ayat 1)

bahwa kesehatan kerja diselenggarakan agar setiap pekerja dapat bekerja secara

sehat tanpa membahayakan diri sendiri dan masyarakat sekelilingnya, agar

diperoleh produktivitas kerja yang optimal sejalan dengan program perlindungan

tenaga kerja.

Berkaitan dengan itu, pemerintah mendorong pelaksanaan program

keselamatan dan kesehatan kerja di perusahaan-perusahaan industri serta

mengusahakan agar keselamatan dan kesehatan kerja dapat menjadi naluri dan

budaya masyarakat. Berbagai upaya untuk menciptakan K3 telah dilakukan, antara

lain melalui perundang-undangan seperti Undang-Undang Keselamatan Kerja

Nomor 1 Tahun 1970 yang mewajibkan setiap perusahaan melaksanakan

usaha-usaha keselamatan dan kesehatan kerja, juga melalui kampanye K3 sejak bulan

Januari 1993, pembentukan P2K3 (Panitia Pembina Keselamatan dan Kesehatan

Kerja) disetiap perusahaan, penyediaan alat-alat pengaman dan peralatan K3,

pengadaan tenaga ahli K3 dan sebagainya. Apabila keselamatan kerja diperhatikan

dan dilaksanakan dengan baik maka dampaknya adalah para pekerja dapat bekerja

dengan perasaan aman, sehingga meningkatkan efisiensi kerja.

(64)

disebabkan karena kecelakaan mesin-mesin pabrik, kebocoran bahan-bahan yang

berbahaya, peledakan, kebakaran. Usaha untuk mengurangi dan mencegah

terjadinya bahaya yang timbul di dalam pabrik antara lain :

1. Bangunan Pabrik

Bangunan pabrik meliputi gedung maupun unit peralatan :

a. Konstruksi gedung harus mendapat perhatian yang cukup besar.

b. Perlu memperhatikan kelengkapan peralatan penunjang untuk pengamanan

terhadap bahaya alamiah, seperti untuk bangunan yang tinggi dipasangkan

penangkal petir, bahaya alamiah lain seperti angin dan gempa. Oleh karena itu

perusahaan bekerja sama dengan pemerintah setempat dalam hal ini Badan

Metereologi dan Geofisika agar dapat mengetahui lebih awal tentang bahaya

alamiah tersebut.

2. Ventilasi

Pada ruang proses maupun ruang lainnya, pertukaran udara diusahakan berjalan

baik sehingga dapat memberikan kesegaran kepada karyawan serta dapat

menghindari gangguan pernapasan.

3. Perpipaan

Jalur proses yang terletak di atas tanah lebih baik dibandingkan yang letaknya

dibawah permukaan tanah, karena hal tersebut akan mempermudah pendeteksian

terjadinya kebocoran.

4. Alat-alat penggerak

Peralatan yang bergerak hendaknya ditempatkan pada tempat yang tertutup. Hal

ini untuk mempermudah penanganan dan perbaikan serta menjaga keamanan dan

keselamatan para pekerja.

5. Listrik

Pada pengoperasian maupun perbaikan instalasi listrik hendaknya selalu

menggunakan alat pengaman yang telah disediakan. Dengan demikian para

pekerja dapat terjamin keselamatannya. Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah

sebagai berikut :

a. Keselamatan listrik di bawah tanah sebaiknya diberi tanda-tanda tertentu.