Hari Asriyanto I1505011

(1)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat

dari Sodium Carbomat dan CO2

K apasit as 100.000 t on/ t ahun

Jurusan Teknik Kimia UNS

1

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK SODIUM BICARBONAT DARI

SODIUM CARBONAT DAN CO

2

KAPASITAS 100.000 TON/TAHUN

Oleh:

Hari Asriyanto I1505011

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

(2)

KATA PENGANTAR

Segala puji hanya bagi Tuhan Yang Maha Esa, hanya karena rahmat dan

hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas

akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonat dari Sodium

Carbonat dan CO2Kapasitas 100.000 ton / tahun”.

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan

baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena

itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Dr. Sunu H. Pranolo, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS.

2. Ir. Muljadi., M.Si dan Ir. Arif Jumari., M.Sc., selaku Dosen Pembimbing

atas bimbing dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir.

3. Wusana Agung W, S.T., M.T dan Dr. Sunu H. Pranolo, selaku penguji.

4. Endang Kwartiningsih, S.T., M.T., selaku Pembimbing Akademis.

5. Segenap Civitas Akademika, atas segala bantuannya.

Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari

sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik

yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis

dan pembaca sekalian.

Surakarta, Juli 2012

(3)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

3

DAFTAR ISI

Halaman Judul……… i

Lembar Pengesahan……… ii

Kata Pengantar……… iii

Daftar Isi………. iv

Daftar Tabel……… ix

Daftar Gambar………. xi

Intisari………. xii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik………. 1

1.2. Kapasitas Perancangan……… 2

1.3. Penentuan Lokasi Pabrik………. 4

1.3.1 Faktor Primer………. 4

1.3.2 Faktor Sekunder……… 6

1.4. Tinjauan Pustaka………. 9

1.4.1. Macam – macam Proses Pembuatan Sodium Bicarbonat………... 9

1.4.2 Kegunaan Produk………... 11

1.4.3 Sifat – sifat Fisis dan Kimia……….. 11

1.4.3.1 Sifat-sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku…… 11

(4)

1.4.4 Tinjauan Proses……….. 15

BAB II DISKRIPSI PROSES 2.1. Spesifikasi Bahan dan Produk………. 16

2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku………. 16

2.1.2. Spesifikasi Bahan Pembantu………. 16

2.1.3. Spesifikasi Produk………. 17

2.2. Konsep Proses………. 17

2.2.1. Dasar Reaksi………. 17

2.2.2. Mekanisme Reaksi……… 18

2.2.3. Kondisi Operasi………. 19

2.2.4. Tinjauan Termodinamika……….. 19

2.2.5. Tinjuan Kinetika……… 21

2.3. Diagram Alir Proses dan Langkah Proses…... 22

2.3.1. Diagram Alir Kualitatif………... 22 2.3.2. Diagram Alir Kuantitatif... 22

2.3.3. Diagram Alir Proses...……….. 22

2.3.4. Langkah Proses...……… 26

2.3.4.1 Tahap Penyiapan Bahan Baku……... 26

2.3.4.2. Tahap Reaksi...…… 26

2.3.4.3. Tahap Pemurnian Produk...…… 27

2.4. Neraca Massa Dan Panas... 28

(5)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

5

2.4.2. Neraca Panas... 33

2.5 Lay Out Pabrik Dan Peralatan... 39

2.5.1. Lay Out Pabrik... 39

2.5.2. Lay Out Peralatan... 42

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM 4.1. Unit Pendukung Proses………... 62

4.1.1. Unit Pengadaan Air………... 63

4.1.1.1 Air Pendingin……… 63

4.1.1.2 Air Umpan Boiler………. 64

4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi………... 65

4.1.1.4 Pengolahan Air……… 65

4.1.1.6 Kebutuhan Air………. 68

4.1.2. Unit Pengadaan Steam……….. 70

4.1.3. Unit Pengadaan Udara Tekan……… 70

4.1.4. Unit Pengadaan Listrik……….. 71

4.1.5. Unit Pengadaan Bahan Bakar……… 75

4.1.6. Unit Pengolahan Limbah………... 76

4.2. Laboratorium……….. 77

4.2.1. Laboratorium Fisik………. 79

4.2.2. Laboratorium Analitik……….. . 79

4.2.3. Laboratorium Penelitian danPengembangan………….. 79

(6)

4.2.4.1 Densitas………. 80

4.2.5. Prosedur Analisa Produk………. 80

4.2.5.1 Infra red Spectrofotometer... 80

4.2.6. Analisa Air……….. 80

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN 5.1. Bentuk Perusahaan……….. 82

5.2. Struktur Organisasi………... 84

5.3. Tugas dan Wewenang………. 86

5.3.1. Pemegang Saham……… 86

5.3.2. Dewan Komisaris……… 87

5.3.3. Dewan Direksi………. 88

5.3.4. Staf Ahli……….. 89

5.3.5. Kepala Bagian………. 90

5.4. Pembagian Jam Kerja Karyawan……… 98

5.4.1. Karyawan non shift / harian……… 98

5.4.2. Karyawan Shift / Ploog………... 98

5.5. Status Karyawan dan Sistem Upah………. 101

5.6. Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji………….. 101

5.6.1. Penggolongan Jabatan………. 101

5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji………. 102

5.7. Kesejahteraan Sosial Karyawan……….. 104

5.8. Manajemen Perusahaan………... 106

(7)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

7

5.8.2. Pengendalian Produksi……… 108

BAB VI ANALISA EKONOMI 6.1. Penaksiran HargaPeralatan………. 110

6.2. Dasar Perhitungan………... 112

6.3. Penentuan Total Capital Investment (TCI)……… 112

6.4. Hasil Perhitungan……… 114

6.4.1. Fixed Capital Invesment(FCI)……… 114

6.4.2. Working Capital Investment(WCI)……… 115

6.4.3. Total Capital Investment(TCI)………... 115

6.4.4. Direct Manufacturing Cost(DMC)……… 115

6.4.5. Indirect Manufacturing Cost(IMC)………... 116

6.4.6. Fixed Manufacturing Cost(FMC)……….. 116

6.4.7. Total Manufacturing Cost(TMC)………... 116

6.4.8. General Expense (GE)……… 117

6.4.9. Total Production Cost(TPC)……….. 117

6.4.10. Analisa Kelayakan……….. 117

Daftar Pustaka……… xiv

(8)

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Kapasitas Produksi Sodium Bicarbonat Dunia... 2

Tabel 1.2 Data Import Sodium Bicarbonat Di Indonesia... 3

Tabel 2.1 Neraca Massa di Mixer 1 (M-01)... 28

Tabel 2.2 Neraca Massa di Reaktor (R)... 28

Tabel 2.3 Neraca Massa di Rotary Drum Vacuum Filter (RDVF)... 29

Tabel 2.4 Neraca Massa di Rotary Dryer (RD-01)... 29

Tabel 2.5 Neraca Massa di Cyclone (C01)... 30

Tabel 2.6 Neraca Massa di Bucket Elevator (BE-02)... 30

Tabel 2.7 Neraca Massa di Total... 31

Tabel 2.8 Neraca Panas di Mixer (M-01)... 33

Tabel 2.9 Neraca Panas di Exspansion Valve (Exp-01)... 33

Tabel 2.10 Neraca Panas di HE-01... 34

Tabel 2.11 Neraca Panas di Reaktor (R-01)... 34

Tabel 2.12 Neraca Panas di Rotary Drum Vacuum Filter (RDVF)... 35

Tabel 2.13 Neraca Panas di HE-02... 35

Tabel 2.14 Neraca Panas di Rotary Dryer (RD-01)... 35

Tabel 2.15 Neraca Panas di Cyclone (C-01)... 36

Tabel 2.16 Neraca Panas di Bucket Elevator (BE-02)... 36

Tabel 2.17 Neraca Panas Total... 37

Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin dan Air Pemadam... 68

(9)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

9

Tabel 4.3 Kebutuhan Air Konsumsi Umum danSanitasi... 69

Tabel 4.4 Kebutuhan listrik untuk keperluan proses danutilitas... 72

Tabel 4.5 Jumlah lumen berdasarkan luas bangunan... 73

Tabel 4.6 Total KebutuhanListrik... 74

Tabel 5.1 Perincian Jumlah Karyawan Proses... 91

Tabel 5.2 Perincian Jumlah Karyawan Utilitas... 92

Tabel 5.3 Jadwal Pembagian Kelompok Shift... 99

Tabel 5.4 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan... 102

Tabel 5.5 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan... 104

Tabel 6.1 Indeks Harga Alat... 111

Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment... 114

Tabel 6.3 Working Capital Investment... 115

Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost... 115

Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost... 116

Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost... 116

Tabel 6.7 General Expense... 117

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Grafik Impor Sodium Bicarbonat di Indonesia…... . 3 4

Gambar 1.2 Peta Kota Cilegon……….. 8

Gambar 1.3 Peta Lahan Pendirian Sodium Bicarbonat………... 8

Gambar 2.1 Skema Mekanisme Reaksi...…………. 19

Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif………... 23

Gambar 2.3 Diagram Alir Kuantitatif... 24

Gambar 2.4 Diagram Alir Proses………... 25

Gambar 2.5 Diagram Arus Neraca Massa Pabrik Sodium Bicarbonat... 32

Gambar 2.6 Diagram Arus Neraca Panas Pabrik Sodium Bicarbonat... 38

Gambar 2.7 Tata LetakPabrik………... 41

Gambar 2.8 Tata Letak Peralatan Proses………... 43

Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air KTI……… 68

Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Sodium Bicarbonat... 87

Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index………. 111

(11)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

11

INTISARI

Hari Asriyanto, 2012, Prarancangan Pabrik Sodium Bicarbonatdari Sodium Carbonatdan CO2dengan Kapasitas 100.000 ton/tahun.

Sodium Bicarbonat merupakan bahan bahan kimia berbentuk serbuk putih dan

mempunyai peranan penting di berbagai industri khususnya industri makanan. Manfaat

lain dari sodium bicarbonat digunakan dalam industri kosmetik, farmasi, produk

pencuci, dan masih banyak manfaat lainnya. Untuk memenuhi kebutuhan di dalam

negeri, maka dirancang pabrik sodium bicarbonat dengan kapasitas 100.000 ton/tahun.

Hal ini di dasarkan atas kebutuhan sodium bicarbonat yang terus meningkat setiap

tahunnya. Kebutuhan bahan baku pabrik sodium bicarbonat pada kapasitas tersebut

adalah sodium carbonate sebesar 63080,58 ton/tahun, H2O sebesar 15858,68 ton/tahun

dan CO2sebesar 30436,97 ton/tahun.

Pabrik ini direncanakan berdiri di kawasan industri Cilegon, Banten, pada tahun 2014. Pabrik dibangun di atas tanah dengan luas 10.000 m2. Pemilihan lokasi tersebut didasarkan pertimbangan penyediaan bahan baku, pemasaran, transportasi, tenaga kerja, dan ketersediaan sarana-sarana pendukung lain. Pabrik beroperasi selama 24 jam per hari,

dan 330 hari per tahun dengan waktu shut downsatu bulan.

Sodium bicarbonat dibuat dari sodium carbonat dan CO2 pada suhu 40ºC dan

tekanan 3 atm dalam reaktor gelembung dengan kondisi isothermal non adiabatik.

Bahan baku yang dibutuhkan adalah sodium carbonat 99,8 %. Bahan penunjang

prosesnya antara lain CO2100%, dan air sebagai pelarut. Konversi untuk reaksi ini 98%

dengan yield 98%. Reaksi pembentukan sodium carbonatberlangsung secara eksotermis

sehingga diperlukan pendingin. Tahap proses meliputi tahap penyiapan bahan baku, tahap

reaksi pembentukan sodium bicarbonat, dan tahap pemurnian produk. Pemurnian produk

dilakukan dengan proses filterisasi, dan pengeringan. Produk yang dihasilkan adalah

sodium bicarbonatdengan kemurnian 99,9% dan impuritas berupa air.

Unit pendukung proses pabrik meliputi unit recovery, unit pengadaan air pendingin sebanyak 93.991,038 ton/jam, unit pengadaan air sebanyak 121.675,835 kg/jam, steam sebanyak 2.027,110 kg/jam, udara tekan sebanyak 100 m3/jam, tenaga listrik sebesar 228,2 kW, dan bahan bakar berupa batu bara sebanyak 204,682 kg/jam dan solar sebanyak 22,471 L/jam. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku, produk, air, serta pengolahan limbah.

Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur

organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang

terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Jumlah kebutuhan tenaga kerja sebanyak 179 orang.

Dari hasil analisis ekonomi diperoleh ROI (Return of Investment) sebelum dan

sesudah pajak sebesar 41,42% dan 31,06%, POT (Pay Out Time) sebelum dan sesudah

pajak selama 1,79 tahun dan 2,19 tahun, BEP (Break Even Point) 46,13%, dan SDP (Shut

Down Point) 18,45%. Sedangkan DCF (Discounted Cash Flow) sebesar 30,18 %.

Berdasarkan hasil evaluasi diatas, maka pabrik sodium bicarbonatdari sodium carbonat

dan CO2 dengan kapasitas 100.000 ton/tahun dinilai layak didirikan karena memenuhi

(12)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi disertai dengan kemajuan

sektor industri telah menuntut semua negara ke arah industrialisasi. Indonesia

sebagai negara berkembang banyak melakukan pembangunan di segala bidang.

Sampai saat ini pembangunan sektor industri mengalami peningkatan, salah

satunya adalah pembangunan sektor industri kimia. Namun ketergantungan impor

luar negeri masih lebih besar dibandingkan ekspornya. Indonesia masih banyak

mengimpor bahan baku atau produk industri kimia dari luar negeri. Sebagai

contoh, Sodium Bicarbonatyang menempati peranan penting dalam industri hulu

maupun hilir.

Ketergantungan impor telah menyebabkan devisa negara berkurang,

sehingga diperlukan suatu usaha penanggulangan. Salah satu upaya adalah

mendirikan pabrik untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Dengan pendirian

pabrik diharapkan dapat membuka kesempatan untuk alih teknologi, membuka

lapangan kerja baru, menghemat devisa negara dan membuka peluang berdirinya

pabrik lain yang menggunakan produk dari pabrik tersebut.

Sodium Bicarbonat, juga dikenal sebagai Baking soda, adalah senyawa

kimia dengan rumus kimia NaHCO3. Sodium Bicarbonatmerupakan bahan kimia

(13)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

13

farmasi, pemadam kebakaran dan bermacam-macam industri yang lain seperti

kosmetika, karet, plastik, produk pencuci maupun dalam proses texstil.

1.2 Kapasitas Perancangan

Dalam penentuan kapasitas perancangan pabrik Sodium Bicarbonat

diperlukan beberapa pertimbangan yaitu kebutuhan produk dan ketersediaan

bahan baku.

1.2.1 Kapasitas PabrikSodium Bicarbonatdi Dunia

Untuk memproduksi Sodium Bicarbonatharus diperhitungkan juga

kapasitas produksi yang menguntungkan. Kapasitas produksi secara

komersial yang telah ada terlihat pada tabel berikut:

Tabel 1.1 Kapasitas Produksi Sodium Bicarbonatdi Luar Negeri

No. Pabrik Negara Kapasitas (ton/tahun)

1 Solvay Chemical. Inc Amerika Serikat 125.000

2 Natural Soda Amerika Serikat 125.000

3 Penrice Soda Pruduct PT. Ltd Australia 500.000

4 Sinochen Nanjing Cina 200.000

5 Tianjin Soda Cina 50.000

1.2.2 Kebutuhan Sodium Bicarbonatdi Indonesia

Berdasarkan data statistik, kebutuhan Sodium Bicarbonat di

Indonesia mengalami fluktuasi. Kebutuhan jumlah Sodium Bicarbonat

yang diimpor Indonesia dari luar negeri setiap tahun dari tahun 2004

(14)

Tabel 1.2 Data Impor Sodium Bicarbonatdi Indonesia

Tahun Jumlah Sodium Bicarbonat (kg)

2004 _45.016.004

2005 _40.446.591

2006 _49.347.356

2007 _51.029.512

2008 _59.499.189

2009 _79.721.344

(Sumber : BPS, 2011)

Dari data di atas akan diperoleh grafik sebagai berikut :

Gambar 1.1 Grafik impor Sodium Bicarbonatdi Indonesia

Bila dilakukan pendekatan regresi linier, akan diperoleh persamaan :

y = 7.000.000 x + 30.000.000

dengan : y = jumlah imporSodium Bicarbonat(kg/tahun)

x = tahun ke

Jadi untuk tahun 2014 diperkirakan Indonesia membutuhkan

(15)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

15

1.2.3 Ketersedian Bahan Baku

Untuk menjamin kelangsungan pabrik Sodium Bicarbonat, maka

penyediaan bahan baku harus benar – benar dipikirkan. Bahan baku

pembuatan Sodium Bicarbonat yaitu Sodium Carbonat yang dapat

diperoleh dari PT. Sinochem Nanjing, Cina, yang mempunyai kapasitas

produksi 300.000 ton/tahun dengan harga U$. 0,15 /kg. Dalam proses ini

Sodium Carbonat yang dibutuhkan sekitar 63.207 ton/tahun. Sedangkan

sumber CO2 diperoleh dari Samator Gas, Cilegon, Banten, dengan harga

U$. 0,6 /kg. CO2 yang dibutuhkan dalam proses ini sekitar 31.436,972

ton/tahun.

Dengan data kapasitas tersebut di atas maka ditetapkan kapasitas

pabrik Sodium Bicarbonat sebesar 100.000 ton/tahun, dengan harapan :

1. Dapat memenuhi kebutuhan Sodium Bicarbonatdalam negeri.

2. Dapat merangsang berdirinya industri-industri lainnya yang

menggunakan Sodium Bicarbonat.

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik

Pemilihan lokasi pabrik sangat penting dalam menentukan kelangsungan

hidup suatu pabrik. Pada dasarnya ada 2 faktor yang menentukan dalam pemilihan

(16)

1.3.1 Faktor Primer

a. Letak pabrik terhadap bahan baku

Sumber bahan baku merupakan faktor yang paling penting dalam

pemilihan lokasi pabrik terutama pada pabrik yang membutuhkan bahan baku

dalam jumlah besar. Hal ini dapat mengurangi biaya transportasi dan

penyimpanan sehingga perlu diperhatikan harga bahan baku, jarak dari

sumber bahan baku, biaya transportasi, ketersediaan bahan baku yang

berkesinambungan dan penyimpanannya. Apabila bahan baku didapatkan

dengan cara mengimpor maka yang harus diperhatikan adalah jarak pabrik ke

pelabuhan. Bahan baku CO2 diperoleh dari Samator Gas Indonesia yang

berlokasi di Cilegon, sedangkan Sodium Carbonat, didapatkan dengan cara

mengimpornya dari Cina. Kawasan industri Cilegon cukup dekat dengan

pelabuhan sehingga tidak memberatkan biaya operasional.

b. Pemasaran Produk

Dengan pesatnya pembangunan industri di tempat tersebut maka

pasar untuk penjualan produk cukup baik.

c. Sarana Transportasi

Sarana dan prasarana transportasi sangat diperlukan untuk proses

penyediaan bahan baku dan pemasaran produk. Kawasan Industri Cilegon

dekat dengan Pelabuhan Merak yang mempermudah pengiriman produk

maupun penerimaan bahan baku. Selain itu kawasan ini juga dekat dengan

(17)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

17

pengangkutan dengan kereta api maupun jalan raya, sehingga memberi

kemudahan dalam operaisional adsministrasi dan pengelolaan manajemen.

d. Tersedianya utilitas (sumber air dan tenaga listrik)

Perlu diperhatikan sarana – sarana pendukung seperti tersedianya air,

listrik dan saran lainnya sehingga proses produksi dapat berjalan dengan baik.

Kawasan industri cilegon merupakan kawasan industri yang terencana

sehingga kebutuhan utilitas seperti tenaga listrik, air dan bahan bakar dapat

diatasi. Kebutuhan air dapat diperoleh dari PT.KTI yang memiliki kapasitas

57.024.000.000 m3/tahun (57.024 ton/tahun). (www.krakatautirta.co.id). Sedangkan unit pengadaan listrik diambil dari PLN setempat dan generator

sebagai cadangan.

e. Tenaga Kerja

Tersedianya tenaga kerja yang terampil mutlak diperlukan untuk

menjalankan mesin – mesin produksi dan juga bagian pemasaran dan

administrasi. Tenaga kerja dapat direkrut dari daerah Jakarta, Jawa Barat,

Jawa Tengah dan sekitarnya.

1.3.2 Faktor Sekunder

a. Perluasan Area Pabrik

Cilegon memiliki kemungkinan untuk perluasan pabrik karena

mempunyai areal yang cukup luas. Hal ini perlu diperhatikan karena dengan

semakin meningkatnya permintaan produk, akan menuntut adanya perluasan

(18)

b. Karakteristik Lokasi

Menyangkut iklim di daerah tersebut serta kondisi sosial dan sikap

masyarakatnya yang sangat mendukung bagi sebuah kawasan industri

terpadu. Maka dari itu Cilegon bisa digunakan sebagai lokasi pendirian

Pabrik Sodium Bicarbonat.

c. Kebijaksanaan Pemerintah

Sesuai dengan kebijaksanaan pengembangan industri, pemerintah

telah menetapkan daerah Cilegon sebagai kawasan industri yang terbuka

bagi investor asing. Pemerintah sebagai fasilitator telah memberikan

kemudahan-kemudahan dalam perizinan, pajak, dan lain-lain yang

menyangkut teknis pelaksanaan pendirian suatu pabrik.

d. Kemasyarakatan

Dengan masyarakat yang akomodatif terhadap perkembangan industri

dan tersedianya fasilitas umum untuk hidup bermasyarakat, maka lokasi di

(19)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

19

Gambar 1.1 Peta Kota Cilegon

Gambar 1.2 Peta lahan pendirian pabrik Sodium Bicarbonat

(20)

Dengan memperhatikan faktor-faktor tersebut di atas maka lokasi pabrik

akan didirikan di wilayah KIEC (Krakatau Industri Estate Cilegon) lokasi di

Cilegon, Banten dengan luas -/+ 2,5 Ha.

1.4 Tinjauan Pustaka

1.4.1 Macam-macam Proses

Dalam pembuatan Sodium Bicarbonat didasarkan beberapa proses

penting, antara lain

1.4.1.1 Proses Amonium-Soda

Proses Amonium-Soda sering juga disebut proses Solvey.

Merupakan salah satu metode dalam pembuatan industri alkali Sodium

Carbonatdan Sodium Bicarbonat. Dalam proses ini Sodium Carbonat

ataupun Sodium Bicarbonatakan dihasilkan dari mereaksikan amonia,

karbon dioksida dengan air. Proses Solvey merupakan proses yang

paling tua dan bahkan masih digunakan dalam pembuatan Sodium

Carbonat dan Sodium Bicarbonat. Dalam proses ini, air laut atau air

garam disemprotkan dari atas menara, sedangkan amonia dan karbon

dioksida dialirkan melalui bawah menara. Menara yang biasa dipake

adalah menara perforated plates dan rotaring blades. Selama reaksi

berlangsung, produk yang dihasilkan yaitu Sodium Bicarbonat akan

mengalir ke arah samping menara, rotaring scrubber atau blades

bergerak kearah samping menara dan membawanya dengan screw

conveyor.

Reaksinya :

NH3(g) + H2O + CO2(g) NH4HCO3(aq)

(21)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

21

Dalam proses ini dihasilkan hasil samping berupa amonium chlorida.

Dan amonium chlorida ini dimurnikan dengan cara sublimasi. Sodium

Bicarbonat ini apabila diberi perlakuan pemanasan 2000C maka akan terbentuk menjadi Sodium Carbonat, air, dan karbon dioksida.

2NaHCO3(s) Na2CO3(s) + H2O + CO2

(http://farisarizki.blogspot.com/2010/11)

1.4.1.2 Proses Sodium Bicarbonat Murni

Proses ini merupakan proses pembuatan Sodium Bicarbonat yang

terbuat dari larutan Sodium Carbonat jenuh yang direaksikan dengan

gas carbon dioksida secara berlawanan arah di dalam suatu reaktor

pada suhu 400C. Suspensi Sodium Bicarbonat yang terbentuk kemudian akan dikeluarkan dari dasar menara. Disaring suatu filter

daun putar. Ampas saringan akan dikeringkan di rotary dryer. Sodium

Bicarbonatyang dibuat dengan cara ini mempunyai kemurnian 99,9%.

Reaksi :

Na2CO3(s) + H2O + CO2(g) 2 NaHCO3 (Shreve, hal 230,

1956)

Proses ini tidak menghasilkan hasil samping, dan hampir tidak ada

limbah yang dihasilkan. Sedangkan proses ini dikenal sebagai

teknologi ramah lingkungan.

Dengan membandingkan kedua proses pembuatan Sodium Bicarbonat

yang telah diuraikan diatas, maka dalam perancangan ini dipilih proses

Sodium Bicarbonat murni. Pemilihan ini didasarkan atas beberapa

kelebihan yang dimiliki proses ini dibandingkan dengan proses yang

lain yaitu :

1. Produk yang dihasilkan mempunyai konversi yang tinggi.

2. Tidak menghasilkan hasil samping dan sedikit menghasilkan

(22)

1.4.2. Kegunaan Produk

Sodium Bicarbonat atau baking soda sangat banyak dipakai dalam

industri makanan, pada pembuatan karet, dalam produk farmasi sebagai

anti asam dalam natrium api, untuk pengurasan asap cerobang dan

berbagai pemakaian kecil yang sangat beragam.

1.4.3. Sifat Fisis dan Kimia 1.4.3.1. Bahan Baku

1. Sodium Carbonat

Sifat Fisis (Kirk and othmer. 1979) :

 Rumus Molekul : Na2CO3

 Wujud : Serbuk

 Berat Molekul : 106 g/gmol

 Titik Didih (1 atm) : 851 º C

 Kelarutan : 32,3 g/100g air pada 400C

 Densitas : 2,533 g/cm3pada 300C

Sifat Kimia(Perry. RH, 1999) :

 Bereaksi dengan SiO2menghasilkan Na2O

Na2CO3+ SiO2 Na2O + SiO2+ CO2  Bereaksi dengan Ca(OH)2menghasilkan NaOH

Na2CO3+ Ca(OH)2 2 NaOH + CaCO3  Bereaksi dengan CaCl2menjadi CaCO3

(23)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

23

2. CO2

Sifat Fisis(www.wikipedia.com/2010) :

 Rumus Kimia : CO2

 Berat Molekul : 44 g/gmol

 Titik Lebur : -570C

 Titik Didih : -780C

 Kemurnian : 100%

Sifat Kimia(www.wikipedia.com/2010) :

 Carbon Dioksida sangat stabil pada suhu biasa. Jika

dipanaskan sampai diatas 17000C reaksi berjalan ke kanan (1,5% pada 22270C).

2 CO2 CO + O2

 Carbon Dioksida dapat direduksi dengan H2.

CO2+ H2 CO + H2O

 Carbon Dioksidadapat bereaksi dengan amoniummembentuk

amonium carbonat.

CO2+ 2 NH3 NH2COONH4

1.4.3.2. Bahan Pembantu 3. Air

Sifat Fisis (Perry, RH, 2008) :

 Rumus molekul : H2O

 Berat molekul : 18 g/gmol

 Titik didih (1 atm) : 100 °C

(24)

 Tekanan kritis : 218 atm

 Temperatur kritis : 374,2 °C

 Panas difusi : 1,43 kkal/gmol

 Panas penguapan : 9,71 kkal/gmol

 Panas pembentukan : -68,31 kkal/gmol

 Indeks bias : 1,333

 Densitas : 0,9982 g/cm3

 Viskositas (cp) : 0,6985

Sifat Kimia(Pudjaatmaka, 1984) :

 Merupakan senyawa kovalen polar.

 Merupakan elektrolit lemah dan mampu menghantarkan

listrik karena terionisasi.

H2O H++ OH - Bersifat netral.

 Dapat menguraikan garam menjadi asam dan basa.

 Pelarut yang baik.

 Bereaksi dengan oksida logam membentuk hidroksida yang

bersifat basa dan apabila bereaksi dengan oksida non logam

membentuk asam.

(25)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

25

1.4.3.3. Produk 1. Sodium Bicarbonat

Sifat Fisis(www.wikipedia.com/2010) :

 Rumus Molekul : NaHCO3

 Berat Molekul : 84,007 g/gmol

 Titik Lebur : 2700C

 Densitas : 2,173 g/cm3pada 300C

 Kelarutan : 12,7 g/100 g air pada suhu 400C

 Penampakkan : serbuk putih

 Kemurnian : 99,9%

Sifat-sifat Kimia(www.wikipedia.com/2010) :

 Bereaksi dengan asam akan menghasilkan Natrium dan Gas

(26)

1.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum

Menurut Sherve 1956, proses pembuatan Sodium Bicarbonat terbuat

dari larutan Sodium Carbonat jenuh yang direaksikan dengan gas Carbon

Dioksidasecara berlawanan arah di dalam suatu reaktor gelembung pada suhu

400C dan tekanan 3 atm. Konversi yang dicapai dalam proses ini adalah 98%. Reaksi yang terjadi :

Na2CO3(s) + H2O + CO2(g) NaHCO3(s)

Suspensi Sodium Bicarbonatyang terbentuk kemudian akan dikeluarkan dari

dasar menara, disaring di dalam suatu filter daun putar. Ampas saringan akan

akan dikeringkan di dalam rotary dryer. Sodium Bicarbonat yang dibuat

(27)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

27

BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1 Spesifikasi Bahan dan Produk 2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku

1. Sodium Carbonat (Na2CO3)

Sumber : PT. Sinochem Nanjing

Fase : Serbuk (30 ºC, 1 atm)

Berat Molekul : 106 g/gmol

Kemurnian : 99,8%

Impuritas (air) : 0,2%

2. CO2

Sumber : PT. Samator Gas

Fase : Gas (30 ºC, 1 atm)

Kemurnian : 100%

2.1.2. Spesifikasi Bahan Pembantu 1. Air (H2O)

Sumber : PT. KTI

Fase : Cair (30 ºC, 1 atm)

Spesific Gravity : 1

Titik Didih : 100 ºC

(28)

2.1.3. Spesifikasi Produk

1. Sodium Bicarbonat (www.wikipedia.com/2010) :

Fase : Serbuk (30 ºC, 1 atm)

Warna : Putih

Berat Molekul : 84,01 g/gmol

Densitas : 2,173 g/cm3

Melting point : 270 ºC

Kemurnian : min 99,9 %

Impuritas : max 0,1 %

2.2. Konsep Proses 2.2.1 Dasar Reaksi

Reaksi pembuatan Sodium Bicarbonat yaitu reaksi antara larutan

Sodium Carbonat dengan Carbon Dioksida sehingga menghasilkan

Sodium Bicarbonat. Reaksi :

Na2CO3 + H2O + CO2 2NaHCO3

Sodium Carbonat Air Carbon Dioksida Sodium Bicarbonat

Reaksi yang terjadi adalah eksotermis dan merupakan reaksi

irreversible, dan dijalankan secara isotermis pada suhu 400C dan tekanan 3 atm.

2.2.2. Mekanisme Reaksi

Menurut Levenspiel, 1999, reaksi pembuatan Sodium Bicarbonat

merupakan reaksi heterogen pada fase gas–cair. Untuk mengetahui

(29)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

29

mengetahui faktor yang paling berpengaruh dalam proses yaitu: reaksi

kimia, transfer massa maupun keduanya.

Faktor yang paling berpengaruh dalam proses bisa diketahui

dengan menghitung nilai Hatta Number (MH).

Bila :

MH> 2 = reaksi kimia relatif sangat cepat dibandingkan

dengan transfer massa, sehingga transfer massa

yang paling berpengaruh.

0,02 < MH < 2 = transfer massa dan reaksi kimia sama – sama

berpengaruh.

MH< 0,02 = reaksi kimia relatif sangat lambat dibandingkan

transfer massa, sehingga reaksi kimia yang paling

berpengaruh.

Dalam perhitungan diperoleh MH sebesar 0,09411, sehingga dapat

dketahui bahwa transfer massa dan reaksi kimia sama-sama berpengaruh.

Jadi reaksi terjadi di antara film dan badan cairan.

Mekanisme reaksinya adalah sebagai berikut :

2 AL A B 2 H k . .C k

M 



(30)

Liquid Gas

PA

CB

[image:30.612.129.547.67.480.2]

CA

Gambar 2.1 Skema Mekanisme Reaksi

2.2.3. Kondisi Operasi

Menurut Shreve 1956, pembuatan Sodium Bicarbonat dari Sodium

Carbonat dan CO2 dilakukan dalam reaktor gelembung (bubble reactor)

pada suhu 40 °C dan pada tekanan 3 atm. Reaksi berlangsung secara

eksotermis, sehingga membutuhkan pendingin. Pembuatan Sodium

Bicarbonat ini memiliki konversi 98 % dan diperoleh kemurnian produk

sebesar 99,9%.

2.2.4. Tinjauan Termodinamika

Menurut Perry 1999, untuk menentukan sifat reaksi apakah

berjalan secara eksotermis atau endotermis, maka perlu pembuktian

dengan menggunakan panas reaksi (ΔH) pada reaksi 3 atm. Panas reaksi

(ΔH) dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan:

ΔH° = Σ ΔH°f produk -Σ ΔH°f reaktan

Persamaan reaksi :

Keterangan gambar :

PA = tekanan larutan Na2CO3

CA= konsentrasi larutan Na2CO3

(31)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

31

Data-data harga ΔH°f untuk masing-masing komponen pada 298°K

adalah:

ΔH°f Na2CO3 = -275.230 kcal/kmol ΔH°f H2O = -57.796 kcal/kmol ΔH°f CO2 = -94.052 kcal/kmol

ΔH°f NaHCO3 = -222.100 kcal/kmol

Jika ΔH = (-) maka reaksi bersifat eksotermis

Jika ΔH = (+) maka reaksi bersifat endotermis

ΔH°reaksi = Σ ΔH°f produk -Σ ΔH°f reaktan

= 2(-222.100 ) – ((-275.230)+(-57.796)+(94.052))

= -17.220 kcal/kmol

Menurut Yaws, 1999, dari harga ΔH sebesar -17.220 kcal/kmol dapat

disimpulkan bahwa reaksi ini adalah eksotermis. Untuk mengetahui reaksi

pembuatan Sodium Bicarbonat termasuk reaksi reversible atau

irreversible, maka harus dihitung harga tetapan kesetimbangan (K)

Diketahui data-data sebagai berikut :

ΔG°f Na2CO3 = -251.360 kcal/kmol ΔG°f H2O = -54.635 kcal/kmol ΔG°f CO2 = -94.260 kcal/kmol

(32)

Perubahan energi Gibbs reaksi dapat dihitung dengan persamaan :

ΔG°reaksi = Σ ΔG°f produk -Σ ΔG°f reaktan

=2 (-202.870) – ((-251.360)+(-54.635)+(-94.260))

= -22.949 kcal/kmol

ΔG°reaksi 1 = -RT ln K

298,15K ol.K 1,987kca/m kcal/kmol 22.949 -RT -ΔG K ln     = 38,737

K = 6,66 x 1016

Untuk harga tetapan kesetimbangan pada T = 313,15 K

          1 o 1 T 1 T 1 R -ΔH K K ln

Kreaksi = 1,654 x 1016

Dari perhitungan diatas tampak bahwa harga K sangat besar, sehingga

reaksi yang terjadi merupakan reaksi irreversible.

2.2.5. Tinjauan Kinetika

Proses pembuatan Sodium Bicarbonatmerupakan reaksi eksotermis.

Reaksi yang terjadi :

Reaksi

A + B C

Reaksi di atas merupakan reaksi tunggal :

Dapat dituliskan :

(33)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

33

Dari perhitungan yang terlampir diperoleh nilai k sebesar :

= 3,021 m3/kmol.menit = 0,05035 m3/kmol.s = 181,3 m3/kmol.jam

2.3. Diagram Alir Proses dan Langkah Proses 2.3.1. Diagram Alir Kualitatif

Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada gambar 2.2

2.3.2. Diagram Alir Kuantitatif

Diagram alir kuantitatif dapat dilihat pada gambar 2.3

2.3.3. Diagram Alir Proses

(34)

(35)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

(36)

(37)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

37

2.3.4. Langkah Proses

Secara garis besar, langkah proses pembuatan Sodium Bicarbonat

dapat dibagi menjadi 3 tahap utama :

1.Tahap penyiapan bahan baku

2.Tahap reaksi

3.Tahap pemurnian produk

2.3.4.1 Tahap Penyiapan Bahan Baku

Sodium Carbonat yang disimpan fase padat pada suhu 30°C dan

tekanan 1 atm diumpankan ke Mixer-01 dicampur dengan air dari

Tangki-01 pada suhu 30 °C di tambah arus recycle 7, diaduk hingga menjadi

larutan jenuh Na2CO3.

2.3.4.2 Tahap Reaksi Pembentukan Sodium Bicarbonat

Umpan reaktor dari Mixer-01 dipompakan ke dalam reaktor

menggunakan bantuan pompa (P-02). Gas CO2diumpankan pada tekanan

3,42 atm dan suhu 40°C melalui bagian bawah reaktor, dimana gas CO2

sebelumnya dilewatkan ekspander (E-01) dan dipanaskan dengan heat

exchanger (HE-01). Didalam reaktor gelembung terjadi reaksi antara

larutan Na2CO3dan gas CO2 membentuk NaHCO3. Reaksi berlangsung

secara eksotermis sehingga diperlukan pendingin agar suhu dalam reaktor

tetap pada 40°C. Pendingin reaktor menggunakan air yang masuk pada

suhu 30°C dan keluar pada suhu 35°C. Untuk menjaga tekanan didalam

reaktor tetap 3 atm, reaktor dilengkapi dengan exhaust valve yang akan

(38)

adalah Sodium Bicarbonat, produk samping berupa air, serta sisa reaktan

berupa Sodium Carbonat. Dimana hasil samping ini digunakan kembali

sebagai umpan Mixer-01 (recycle). Produk reaktor kemudian diumpankan

ke unit pemurnian.

2.3.4.3 Tahap Pemurnian Produk

Produk reaktor, diumpankan ke Rotary filter (RDVF-01) untuk

dipisahkan dari filtratnya, NaHCO3 yang terbawa filtrat ikut dimasukkan

ke mixer (M-01) dengan menggunakan pompa (P-03) sehingga tidak ada

yang terbuang. Cake yang terbentuk mengandung air dengan kadar 5%

berat cake. Cake keluar filter diangkut dengan menggunakan screw

conveyor (SC) kemudian dikeringkan di dalam Rotary dryer (RD-01)

dengan menggunakan udara panas pada suhu 1750C dan tekanan 1 atm. Udara diperoleh dari lingkungan dengan blower (B-01) dan dipanaskan

dalam heat exchanger(HE-02) sampai suhu 1750C dan dialirkan ke Rotary dryer (RD-01). Debu NaHCO3 yang terbawa keluar udara ditangkap

kembali dengan Cyclone (C-01) sekitar 90% berat dan bersama hasil

keluaran Rotary dryer (RD-01) diangkut dengan belt conveyor (BC-02)

dan Bucket elevator (BE-01) ke Silo produk (S-02) yang kemudian

langsung dikemas di unit pengemasan produk.

2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas

Produk : Sodium Bicarbonat99,9% berat

Kapasitas perancangan : 100.000 ton/tahun

(39)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

39

2.4.1. Neraca Massa

[image:39.612.166.532.157.640.2]

a. Neraca Massa di Mixer 1 (M-01)

Tabel 2.1. Neraca Massa di Mixer 1 (M-01)

Komponen INPUT (kg/jam)

OUTPUT (kg/jam) Arus 1 Arus 2 Arus 7 Arus 3

Na2CO3 7.964,720 _162,545 _8.127,266

H2O 15,961 2.002,359 _23.143,493 _25.161,813

NaHCO3 _127,538 _127,538

CO2

Udara

Jumlah

7.980,682 2.002,359 23.433,577 33.416,617 33.416,617 33.416,617

b. Neraca Massa di Reaktor (R)

Tabel 2.2. Neraca Massa di Reaktor (R)

Komponen INPUT (kg/jam) OUTPUT (kg/jam) Arus 3 Arus 4 Arus 5 Arus 6

Na2CO3 8.127,266 162,545

H2O 25.161,813 23.808,033

NaHCO3 127,538 12.753,801

CO2 3.969,315 661,552

Udara 3,363

(40)

[image:40.612.167.513.143.626.2]

c. Neraca Massa di Rotary Filter (RDVF-01)

Tabel 2.3. Neraca Massa di Rotary Filter 1 (MD-01)

Komponen

INPUT

(kg/jam) OUTPUT (kg/jam) Arus 6 Arus 7 Arus 8

Na2CO3 162,545 162,545

H2O _23.808,033 _23.143,493 _664,540

NaHCO3 12.753,801 127,538 12.626,263

CO2

Udara

Jumlah 36.724,379 23.433,577 13.290,803 36.724,379

d. Neraca Massa Rotary Dryer (RD-01)

Tabel 2.4. Neraca Massa di Rotary Dryer (RD-01)

Komponen INPUT (kg/jam) OUTPUT (kg/jam) Arus 8 Arus 9 Arus 10 Arus 11

Na2CO3

H2O 664,540 _12,513 _652,028

NaHCO3 12.626,263 _12.500,000

126,263 CO2

Udara

28.866,091 28.866,091

(41)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

41

[image:41.612.167.513.133.622.2]

e. Neraca Massa Cyclone (C-01)

Tabel 2.5. Neraca Massa di Cyclone (C-01)

Komponen

INPUT

(kg/jam) OUTPUT (kg/jam) Arus 11 Arus 12 Arus 13

Na2CO3

H2O

652,028 651,914 0,114

NaHCO3

126,263 12,626 113,636

CO2

Udara

28.866,091 28.866,091

Jumlah 29.644,381 29.530,631 113,750 29.644,381

f. Neraca Massa Bucket Elevator (BE-01)

Tabel 2.6. Neraca Massa di Bucket Elevator (BE-01)

Komponen

INPUT (kg/jam) OUTPUT (kg/jam) Arus 10 Arus 13 Arus 14

Na2CO3

H2O _12,513 _0,114 _12,626

NaHCO3 _12.500,000 _113,636 _12.613,636

CO2

Udara

(42)

[image:42.612.100.575.122.470.2]

NERACA MASSA TOTAL

Tabel 2.7. Neraca Massa Total

Komponen

INPUT (kg/jam) OUTPUT (kg/jam)

Arus 1 Arus 2 Arus 4 Arus 9 Arus 5 Arus 12 Arus 14

Na2CO3 7.964,720

H2O 15,961 2.002,359 651,914 12,626

NaHCO3 12,626 12.613,636

CO2 3.969,315 661,552

Udara 28.866,091 28.866,091

Jumlah

7.980,682 2.002,359 3.969,315 28.866,091 661,552 29.530,631 12.626,263

(43)

p

e

rp

u

st

a

ka

a

n

.u

n

s.

a

c.

id

d

ig

ilib

.u

n

s.

a

c.

id

c

o

m

it

t

o

u

ser

P ra ra n ca n g a n P a b rik S o d iu m B ic a rb o n a t d a ri S o d iu m C a rb o m a t d a n C O 2 K a p a si ta s 1 0 0 .0 0 0 t o n /t a h u n Jurusan Te knik Kimi a UNS 43 MIXER 1 atm 40 C REAKTOR 3 atm 40 C FILTER 1 atm 40 C CYCLONE 1 atm 40 C DRYER 1 atm 70 C H2O umpan _CO₂

Na2CO3

[image:43.612.73.728.137.462.2]

H2O

Gambar 2.5 Diagram Arus Neraca Massa Pabrik Sodium Bicarbonat

Na2CO3

H2O

NaHCO3

Na2CO3

H2O

NaHCO3

Na2CO3

NaHCO3

H2O

NaHCO3

H2O

udara NaHCO3

H2O

udara

NaHCO3

H2O

NaHCO3

H2O

udara 1 2 3 5 4 6 7 8 9 11 10 12 13 BIN PRODUK NaHCO3

H2O

LOOP 1 LOOP 2

14

NaHCO3

(44)

2.4.2. Neraca Panas

Basis perhitungan : 1 jam

[image:44.612.167.496.200.540.2]

a. Neraca Panas di Mixer 01 (M-01)

Tabel 2.8. Neraca Panas di Mixer 1 (M-01)

Komponen Panas Masuk

(kJ/Jam)

Panas Keluar

(kJ/Jam)

Arus 1 _66.065,192

Arus 2 _41.957,434

Arus 7 _{1.460.195,616}

Arus 3 1.568.218,242

Jumlah _{1.568.218,242} _{1.568.218,242}

b. Neraca Panas di Exspansion Valve (Exp-01)

Tabel 2.9. Neraca Panas di Exspansion Valve (Exp-01)

(kJ/Jam)

Panas Keluar

(kJ/Jam)

Arus 4a _17.357,945

Arus 4b 4.434,950

Panas karena Ekspansi 12.922,995

Jumlah

(45)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

45

c. Neraca Panas di HE 01

Tabel 2.10. Neraca Panas di HE-01

(kJ/Jam)

Panas Keluar

(kJ/Jam)

Arus 4b _4.434,950

Arus 12 _{6.083.549,148}

Arus 4 45.917,504

Beban Arus 12 a 6.042.066,594

Jumlah _{6.087.549,098} _{6.087.549,098}

[image:45.612.166.496.150.548.2]

d. Neraca Panas di Reaktor (R-01)

Tabel 2.11. Neraca Panas di reaktor (R-01)

(kJ/Jam)

Panas Keluar

(kJ/Jam)

Umpan arus 3 _{1.568.218,242}

Udara arus 4 _45.917,504

Panas Reaksi _{2.106.905,864}

Arus 5 _8.714,451

Arus 6 _{1.819.587,621}

Panas yang diserap _{1.892.739,538}

(46)

[image:46.612.165.496.176.494.2]

e. Neraca Panas di Rotary Filter-01

Tabel 2.12. Neraca Panas di Rotary Filter (RDVF-01)

(kJ/Jam)

Panas Keluar

(kJ/Jam)

Arus 6 _{1.819.587,621}

Arus 7 _{1.460.195,616}

Arus 8 359.392,006

Jumlah _{1.819.587,621} _{1.819.587,621}

f. Neraca Panas di HE- 02

Tabel 2.13. Neraca Panas di HE-02

(kJ/Jam)

Panas Keluar

(kJ/Jam)

Arus 9a _{2.735.447,955}

Arus 9 _{4.245.269,517}

Panas yang ditambahkan _{6.980.717,472}

Jumlah _{6.980.717,472} _{6.980.717,472}

[image:46.612.168.495.560.703.2]

g. Neraca Panas di Rotary Dryer (RD-01)

Tabel 2.14. Neraca Panas di Rotary Dryer (RD-01)

(kJ/Jam)

Panas Keluar

(kJ/Jam)

Arus 8 _359.392,006

Arus 9 _{6.980.717,472}

Arus 10 _{1.108.484,581}

Arus 11 _{6.093.611,581}

(47)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

47

Jumlah _{7.340.109,478} _{7.340.109,478}

[image:47.612.160.501.123.511.2]

h. Neraca Panas di Cyclone (C-01)

Tabel 2.15. Neraca Panas di Cyclone (C-01)

(kJ/Jam)

Panas Keluar

(kJ/Jam)

Arus 11 _{6.093.611,950}

Arus 12 _{6.083.549,148}

Arus 13 _10.062,803

Jumlah _{6.093.611,950} _{6.093.611,950}

i.Neraca Panas di Bucket Elevator (BE-01)

Tabel 2.16. Neraca Panas di Bucket Elevator (BE-01)

(kJ/Jam)

Panas Keluar

(kJ/Jam)

Arus 10 _{1.108.484,581}

Arus 13 _10.062,803

Arus 14 _{1.118.547,384}

(48)

[image:48.612.147.531.177.523.2]

NERACA PANAS TOTAL

Tabel 2.17. Neraca Panas Total

Komponen

PANAS MASUK (KJ/Jam)

PANAS KELUAR (KJ/Jam)

Arus Arus

Sodium Carbonat 1 _66.065,192

Air 2 41.957,434

Carbon Dioksida 4a 17.357,945

Udara 9a 2.735.447,955

HE-02 4.245.269,517

Panas Reaksi R-01 2.106.905,864

Carbon Dioksida 5 8.714,451

Sodium Bicarbonat 14 1.118.547,384

HE-01 12 6.042.066,594

Panas Exp-01 12.922,995

Panas hilang di RD-01 138.012,946

Panas di buang di R-01 1.892.739,538

(49)

p

e

rp

u

st

a

ka

a

n

.u

n

s.

a

c.

id

d

ig

ilib

.u

n

s.

a

c.

id

c

o

m

it

t

o

u

ser

P ra ra n ca n g a n P a b rik S o d iu m B ic a rb o n a t d a ri S o d iu m C a rb o m a t d a n C O 2 K a p a si ta s 1 0 0 .0 0 0 t o n /t a h u n Jurusan Te knik Kimi a UNS 49 M-01

R-01 RDVF-₀₁ RD-01

[image:49.612.70.729.129.499.2]

HE-01 EV-01 HE-02 C-01 S-02 Na2CO3 H2O CO2 UDARA

(50)

2.5. Lay Out Pabrik dan Peralatan 2.5.1. Lay Out Pabrik

Tata letak pabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari

seperangkat fasilitas-fasilitas dalam pabrik. Tata letak yang tepat sangat

penting untuk mendapatkan efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja

para pekerja serta keselamatan proses.

Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus

diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik adalah :

1. Pabrik Sodium Bicarbonat ini merupakan pabrik baru (bukan

pengembangan), sehingga penentuan lay out tidak dibatasi oleh

bangunan yang ada.

2. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa

depan.

3. Faktor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan

ledakan, maka perencanaan lay outselalu diusahakan jauh dari sumber

api, bahan panas, dan dari bahan yang mudah meledak, juga jauh dari

asap atau gas beracun.

4. Sistem kontruksi yang direncanakan adalah out door untuk menekan

biaya bangunan dan gedung, dan juga karena iklim Indonesia

memungkinkan konstruksi secara out door.

5. Harga tanah amat tinggi sehingga diperlukan efisiensi dalam

pemakaian dan pengaturan ruangan / lahan.

(51)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

51

a. Daerah administrasi / perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol

Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur

kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat

pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses

serta produk yang dijual

b. Daerah proses

Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses

berlangsung.

c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk.

Merupakan daerah untuk tangki bahan baku dan produk.

d. Daerah gudang, bengkel dan garasi.

Merupakan daerah untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan

oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses.

e. Daerah utilitas

Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung

(52)

N

S E W

TR UK

(53)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

53

2.5.2 Lay Out Peralatan

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out

peralatan proses pada pabrik Sodium Bicarbonat, antara lain :

1. Aliran bahan baku dan produk

Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan

keuntungan ekonomi yang besar serta menunjang kelancaran dan

keamanan produksi.

2. Aliran udara

Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan

kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya

stagnasi udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi

bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan pekerja.

3. Cahaya

Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat

proses yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan

tambahan.

4. Lalu lintas manusia

Dalam perancangan lay out pabrik perlu diperhatikan agar pekerja

dapat mencapai seluruh alat proses dangan cepat dan mudah. Hal ini

bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera

diperbaiki. Keamanan pekerja selama menjalani tugasnya juga

(54)

(55)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

55

BAB III

SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.1. Reaktor

Kode : R

Fungsi : Sebagai tempat berlangsungnya reaksi antara

reaktan utama Sodium Carbonat dengan CO2,

membentuk Sodium Bicarbonat sebagai produk

utama, dan air sebagai hasil samping.

Tipe : Bubble reactor (reaktor gelembung)

Jumlah : 1

Volume : 25,171 m3

Kondisi Operasi : T = 40 ºC

P = 3 atm

Waktu Tinggal : 1 jam

Material :Low-alloy steel SA-204 grade C

Diameter : 3,167 m

Tinggi : 2,848 m

Tebal shell : 0,75 in

Jenis head : elliptical dished head

Tebal head : 0,75 in

Tinggi head : 0,903 m

(56)

Luas lubang masuk (orifice)

 Diameter : 0,003 m

 Jumlah : 102.573,776 buah

Pendingin

 Tipe : Coil

 Bahan : Stainless stell 308

 Susunan : Helix (single)

 Tinggi Coil : 2,944 m

 Volume Coil : 0,314 m3

Pipa pemasukan dan pengeluaran

 Pipa pemasukan reaktan cair

IPS : 4 in

OD : 4,5 in

ID : 3,826 in

SN : 80

 Pipa pemasukan reaktan gas

IPS : 8 in

OD : 8,625 in

ID : 7,625 in

SN : 80

 Pipa pengeluaran produk cair

IPS : 6 in

(57)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

57

ID : 5,761 in

SN : 80

 Pipa pengeluaran produk gas

IPS : 4 in

OD : 4,5 in

ID : 4,026 in

SN : 40

3.2. Mixer 01

Kode : M-01

Fungsi : Mencampur Sodium Carbonatdan Air

Tipe : Tangki berpengaduk, silinder tegak dengan

torispherical head

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi : T out = 38,18oC P = 1 atm

Material : SA-283 grade C

Volume : 8,8 m3

Diameter : 2,2283 m

Tinggi : 2,2283 m

(58)

Tinggi total : 3,1185 m

Pengaduk

 Jenis pengaduk : Flat Blade Turbinedenganbaffle  Jumlah Pengaduk: 1 buah

 Kecepatan : 30 rpm

 Daya : 0,05 Hp

Pipa pemasukan dan pengeluaran

 Pipa pemasukanSodium Carbonat fresh feed

IPS : 1,5 in

OD : 1,9 in

ID : 1,61 in

SN : 40

 Pipa pemasukan Airfresh feed

IPS : 1,25 in

OD : 1,66 in

ID : 1,278 in

SN : 40

 Pipa pemasukanFiltrathasil hasil filter/ recycle(Arus 7)

IPS : 4 in

OD : 4,5 in

ID : 3,826 in

(59)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

59

 Pipa pengeluran produk mixerM-01

IPS : 12 in

OD : 12,75 in

ID : 12,09 in

SN : 80

3.3. Filter

Kode : RDVF 01

Fungsi : Memisahkan padatan produk keluaran reaktor dari

cairan

Tipe : Rotary Drum Vacum Filter

Jumlah : 1

Material : Stainless steel283 grade C

P : 1 atm

Dimensi

 Luas filter : 32,365 m2

 Diameter Drum : 1,595 m

 Lebar Drum : 2,393 m

 Putaran filter : 0,637 rpm

(60)

3.4. Dryer

Kode : RD-01

Fungsi : Mengurangi kadar cairan (air) hingga didapatkan

NaHCO399,9%

Tipe : Direct contact counter current Rotary dryer

Jumlah : 1

Material : Carbon Steel SA-283 grade C

P : 1 atm

Dimensi

 Panjang : 19,61 m

 L/D : 7,3837

 Kecepatan putar : 2,7410 rpm

 Power motor : 20 hp

3.5. Cyclone 01

Kode : C-01

Fungsi : memisahkan produk NaHCO3 yang terbawa oleh

aliran gas keluar rotary dryer.

Tipe : Centrifugal cyclone

Dimensi

(61)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

61

 Tinggi : 7,316 m

 Diameter pengeluaran gas : 1,37 m

 Diameter pengeluaran padatan : 0,685 m

3.6. Tangki Air (T-01)

Kode : T-01

Fungsi : Menyimpan Air selama 1 bulan

Tipe : Tangki silinder vertikal, flat bottomed dan atap

Torispherical

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi : T = 30oC P = 1 atm

Material : Carbon steel SA-283 grade C

Kapasitas : 1734,79m3

Diameter : 13,716 m

Tinggi : 12,802 m

Tebal shell : Course1 = 1,125 in

Course2 = 1 in

Course 3 =1 in

Course 4 = 0,875 in

Course 5 =0,875 in

Course 6 =0,75 in

(62)

Tinggi head : 2,496 m

3.7. Silo 01

Kode : S-01

Fungsi : Menyimpan bahan baku Na2CO3

Tipe : Silinder tegak dengan bagian bawahcone 600

Material : Carbon steel SA 283grade C

Jumlah : 2

Kondisi operasi : T = 30 °C

P = 1 atm

Kapasitas : 1.361,796 m3

Diameter : 9,899 m

Tinggi : 14,848 m

Tebal cone : 0,5 in

3.8. Silo 02

Kode : S-02

(63)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

63

Tipe : Silinder tegak dengan bagian bawahcone 600

Material : Carbon steel SA 283grade C

Jumlah : 1

Kondisi operasi : T = 30 °C

P = 1 atm

Kapasitas : 1.172,875 m3

Diameter : 9,418 m

Tinggi : 14,172 m

Tebal cone : 0,5 in

3.9. Exspander 01

Kode : EX-01

Fungsi : Menurunkan tekanan CO2 yang akan masuk ke

reaktor.

Jumlah : 1

3.10. Heat Exchanger 01

Kode : HE-01

Fungsi : Memanaskan CO2masuk reaktor

Jenis : Double pipe heat exchanger

(64)

Luas transfer panas : 41,76 ft2

Tube

 Fluida : Fluida panas hasil keluaran cyclone

 Kapasitas : 65.103,229 lb/jam

 Material : Carbon steel SA 283 grade C

 Suhu : T in = 84,80oC

Tout = 77,82oC

 OD tube : 1,66 in

 Delta P : 0,0000223 Psi

Anulus

 Fluida : Fluida dingin CO2umpan reaktor

 Material : Carbon Steel SA 283 grade C

 Suhu : T in = 26,28oC

T out = 40oC

 ID Anulus : 2,067 in

 JumlahHairpin : 4

 Delta P : 0,0496 Psi

 Panjang Anulus : 12 ft

Uc : 26,80388 Btu/j.F.ft2

Ud : 12,54585 Btu/j.F.ft2

(65)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

65

Rd : 0,00269 j.F.ft2/Btu

3.11. Heat Exchanger 02

Kode : HE-02

Fungsi : Memanaskan udara sebagai umpan rotary dryer

Tipe : Shell and tube heat exchanger

Beban panas : 4.023.723,311 Btu/jam

Luas transfer panas : 1576,19 ft2

Tube

 Fluida : Udara

 Material : Carbon steel SA 283 grade C

 Suhu : T in = 30oC

Tout = 175oC

 OD tube : 1 in

 Susunan : Triangular pitch

 BWG : 18

 Pitch : 1,25 in

 Panjang tube : 16 ft

Shell

 Fluida : Fluida panas Steam

(66)

 Suhu : T in = 185oC

T out = 185oC

 ID shell : 29 in

 Passes : 1

Uc : 28,042 Btu/j.F.ft2

Ud : 26,3 Btu/j.F.ft2

Rd required : 0,002 j.F.ft2/Btu

Rd : 0,00240 j.F.ft2/Btu

3.12. Belt Conveyor 01

Kode : BC-01

Fungsi : Mengangkut Na2CO3 dari silo untuk diumpankan

ke Mixer

Tipe : closed belt conveyor

Bahan : Kanvas

Kapaitas : 3,146 m3jam

Lebar belt : 14 in

Panjang belt : 16,487 m

(67)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

Jurusan Teknik Kimia UNS

67

3.13. Belt Conveyor 02

Kode : BC-02

Fungsi : Mengangkut NaHCO3 keluaran RD untuk di

umpankan ke silo

Bahan : Kanvas

Kapaitas : 5,761 m3jam

Lebar belt : 14 in

Power motor : 0,5 Hp

3.14. Belt Conveyor 03

Kode : BC-03

Fungsi : Mengangkut NaHCO3 keluaran Cyclone untuk di

umpankan ke silo

Bahan : Kanvas

Kapaitas : 0,052 m3/jam

Lebar belt : 14 in

(68)

3.15. Screw Conveyor 01

Kode : SC-01

Fungsi : Memindahkan hasil filter/cake menuju ke

Rotary dryer

Kapsitas : 13,112 m3/Jam

Panjang Screw Conveyor : 15 ft

Kecepatan putar : 45 rpm

Power motor : 1 Hp

3.16. Hopper 01

Kode : H-01

Fungsi : Tempat menampung Na2CO3dari silo sebelum

diumpankan ke Mixer

Tipe : tangkisilinder denganconical bottom

Kapsitas : 3,15 m3/Jam

Diameter : 1,639 m

3.17. Hopper 02

Kode : H-02

Fungsi : Tempat menampung NaHCO3 dari RD dan

Cyclone sebelum diumpankan ke Silo-02

(69)