PENDAHULUAN Prarancangan Pabrik Nitrogliserin Dari Asam Nitrat Dan Gliserin Dengan Proses Biazzi Kapasitas 30.000 Ton Per Tahun.

(1)

Tika Andriani D500100039

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik

Pembangunan industri sebagai bagian dari usaha pembangunan ekonomi

jangka panjang diarahkan untuk menciptakan struktur ekonomi yang lebih kokoh

dan seimbang. Hal ini tentunya memacu kita untuk lebih efisien dalam

melakukan terobosan-terobosan baru sehingga produk yang dihasilkan

mempunyai pangsa pasar, daya saing, efektif dan efisien. Pertumbuhan industri

petrokimia di Indonesia semakin berkembang, perkembangan industri petrokimia

selain akan memberi nilai tambah pada migas sebagai bahan bakunya juga akan

mendorong beragamnya produk yang dihasilkan. Salah satu industri yang

mempunyai kegunaan penting adalah nitrogliserin.

Nitroglisserin merupakan senyawa kimia yang mempunyai prospek besar

untuk berkembang secara komersial. Nitrogliserin termasuk bahan peledak di

dalam dinamit dan propelan jenis double base dan triple base. Nitrogliserin juga

digunakan dalam bidang pertambangan dan bidang farmasi, baik sebagai bahan

baku ataupun bahan pembantu. Nitrogliserin dapat dihasilkan melalui proses

nitrasi pada kondisi tertentu dengan menggunakan campuran asam nitrat dan

asam sulfat. Asam-asam tersebut telah diproduksi didalam negeri, begitu pula

dengan gliserinnya.

Kebutuhan nitrogliserin di Indonesia diperkirakan akan terus meningkat

dengan berkembangnya industri – industri yang berbahan baku nitrogliserin di

Indonesia. Selain itu nitrogliserin belum diproduksi dalam negeri sehingga untuk

mencukupi kebutuhan di dalam negeri masih harus mengimpor. Keuntungan

pendirian pabrik nitrogliserin antara lain, dapat memenuhi kebutuhan

nitrogliserin dalam negeri sehingga mengurangi impor dalam negeri yang

diharapkan dapat memberi keuntungan dan menambah devisa negara, selain itu

dapat membantu pemerintah dalam mengatasi masalah tenaga kerja sekaligus

(2)

1.2. Kapasitas Pabrik

Kapasitas pabrik merupakan faktor yang sangat penting dalam pendirian

pabrik karena akan mempengaruhi perhitungan teknis dan ekonomis. Penentuan

kapasitas pabrik nitrogliserin ditentukan dengan beberapa pertimbangan, antara

lain:

1. Prediksi kebutuhan dalam negeri

Berdasarkan data impor yang diperoleh dari Biro Pusat Statistik

[image:2.595.144.513.290.688.2]

kebutuhan nitrogliserin dari tahun 2006-2013 dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Data Impor Nitrogliserin di Indonesia

No. Tahun Jumlah (Ton/Tahun)

1 2006 1.462,038

2 2007 1.671,176

3 2008 1.906,095

4 2009 1.972,256

5 2010 2.176,639

6 2011 2.564,244

7 2012 2.763,655

8 2013 2.820,533

(Badan Pusat Statistik, 2006-2013)

Dari data tersebut diperkirakan pada tahun 2017 impor

nitrogliserin di Indonesia adalah 3.808,775 ton/tahun.

y = 204.1x - 40812 R² = 0.978 0

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Ju

m

lah

(T

on

/T

ah

u

n

)

(3)

2. Kapasitas produksi nitrogliserin di luar negeri

Kapasitas produksi pabrik yang telah berdiri di luar negeri dapat dilihat

[image:3.595.110.524.40.514.2]

pada Tabel 2.

Tabel 2. Kapasitas Pabrik Nitrogliserin di Luar Negeri

No Pabrik Kapasitas (Ton/Tahun)

1 Celanse, Bioshop Texas 20.000

2 Tennesse Eastman Company, Tennesse 25.000

3 Publicker, Philadelphia, Pensylvania 25.000

4 Union Carbide, Texas 60.000

(Mc.Ketta & Cunningham, 1977)

3. Ketersediaan bahan baku

Kebutuhan gliserin sebagai bahan baku diperoleh dari PT. Sumi Asih

Oleochemichal Industry di Bekasi, asam nitrat diperoleh dari PT. Multi

Nirotama Kimia di Cikampek, asam sulfat diperoleh dari PT. Indonesian

Acid Industry di Bekasi, dan natrium karbonat diperoleh dari PT.

Anugrah Putra Kencana di Bekasi.

Berdasarkan pertimbangan prediksi kebutuhan dalam negeri, kapasitas

produksi nitrogliserin di luar negeri dan ketersediaan bahan baku maka dalam

perancangan pabrik nitrogliserin dipilih kapasitas perancangan sebesar 30.000

ton/tahun untuk pemenuhan kebutuhan dalam negeri dan ekspor nitrogliserin.

1.3. Pemilihan Lokasi Pabrik

Pemilihan lokasi pabrik sangat penting dalam perancangan pabrik karena

hal ini dapat mempengaruhi kedudukan pabrik dalam persaingan maupun

kelangsungan hidup pabrik tersebut. Pemilihan lokasi pabrik yang tepat dapat

memberikan keuntungan maksimal, dari pengamatan yang dilakukan lokasi

perancangan pabrik yang dianggap tepat yaitu Cikarang, Bekasi, Jawa Barat

sebagai tempat pendirian pabrik nitrogliserin.

Secara teoritis, ada faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam pemilihan

lokasi pabrik yang akan dibangun, diantaranya adalah faktor utama dan faktor

(4)

1. Faktor utama dalam pemilihan lokasi pabrik

Faktor utama adalah faktor yang secara langsung dapat mempengaruhi tujuan

utama dari pabrik tersebut. Produksi dan distribusi produk adalah tujuan

utama suatu pabrik. Kegiatan produksi dan distribusi produk diatur menurut

macam dan kualitas masing-masing.

Faktor utama meliputi beberapa hal, diantaranya adalah:

a. Sumber bahan baku

Bahan baku gliserin diperoleh dari PT. Sumi Asih Oleochemical Industry

di Bekasi, asam nitrat diperoleh dari PT. Multi Nirotama Kimia di

Cikampek, asam sulfat diperoleh dari PT. Indonesian Acid Industry di

Bekasi, dan natrium karbonat diperoleh dari PT. Anugrah Putra Kencana

di Bekasi.

b. Letak pasar

Lokasi pemasaran dapat mempengaruhi harga jual produk. Pendirian

lokasi pabrik yang berdekatan dengan pasar utama bertujuan untuk

mempermudah konsumen mendapatkan nitrogliserin. Daerah Bekasi

dilewati jalur utama transportasi, sehingga pemasaran nitrogliserin tidak

menjadi masalah.

c. Sarana transportasi

Bekasi merupakan daerah yang mudah dijangkau karena telah terdapat

sarana yang memadai seperti transportasi darat dan transportasi laut. Hal

ini memudahkan untuk pemenuhan bahan baku maupun distribusi

pemasaran produk.

d. Tenaga Kerja

Bekasi merupakan salah satu daerah yang padat penduduk dan menjadi

salah satu tujuan bagi para tenaga kerja, sehingga mampu menyediakan

tenaga kerja yang terampil.

e. Utilitas

Utilitas yang utama meliputi penyediaan air, bahan bakar dan listrik.

Sumber kebutuhan air diperoleh dari sungai Kalimalang yang mempunyai

(5)

musim kemarau yang relatif kecil. Kebutuhan listrik dapat dipenuhi dari

Perusahaan Listrik Negara (PLN) dan generator sebagai cadangan apabila

PLN mengalami gangguan.

2. Faktor pendukung pemilihan lokasi pabrik

a. Kebijakan Pemerintah

Bekasi telah dijadikan sebagai kawasan industri sesuai dengan kebijakan

pemerintah tentang kebijakan pengembangan industri. Sehingga

faktor-faktor lain seperti iklim, karakteristik lingkungan, dampak sosial serta

hukum tentu sudah diperhitungkan.

Dari pertimbangan faktor-faktor tersebut maka lokasi pabrik nitrogliserin

akan ditetapkan di Cikarang, Bekasi, Jawa Barat.

1.4. Tinjauan Pustaka

1.4.1. Macam Macam Proses

Nitrogliserin dibuat dengan mereaksikan gliserin dengan asam

nitrat (HNO3). Ada beberapa macam proses pembuatan nitrogliserin,

diantaranya:

1. Biazzi Continous Process

Biazzi Continous adalah proses terbaru dalam produksi

nitrogliserin. Perlengkapannya terdiri atas nitrator, separator, dan pencuci

berpengaduk. Prosesnya meliputi nitrasi, pemisahan, dan pemurnian

nitrogliserin dengan cara pencucian. Nitratornya berupa vessel berbentuk

silinder kecil yang dilengkapi dengan stainless steel vessel dengan fin koil

pendingin, dimana freon pada suhu 5oC sampai 7oC disirkulasikan

selama nitrasi untuk menjaga reaksi pada suhu 15oC dan tekanan atmosfer

(1 atm). Kemudian hasil nitrator masuk ke separator I untuk memisahkan

nitrogliserin dari asam sisa berdasarkan berat jenis dan kelarutan,

kemudian sisa asam dinetralkan dengan larutan natrium karbonat 2%.

Di dalam tangki pencuci nitrogliserin dibuat emulsi dengan air dan dicuci

untuk melarutkan garam-garam hasil netralisasi, lalu dialirkan ke

(6)

nitrogliserin sampai tercapai standar stabilitas (faktor keamanan).

Selanjutnya nitrogliserin yang yang dihasilkan disimpan dalam tangki

penyimpan.

2. Schmid-Meissner Continous Process

Scmid-meissner adalah proses pertama dalam pembuatan

nitrogliserin. Prosesnya meliputi nitrasi, pemisahan, dan pemurnian

nitrogen secara netralisasi dan pencucian. Nitratornya berbentuk tangki

berpengaduk, dilengkapi pipa-pipa pendingin vertikal. Sebagai medium

pendingin dipakai brine yang masuk pada suhu -5oC. Asam campuran

masuk dari bagian bawah nitrator dan gliserin masuk dari bagian atas

sedangkan hasilnya keluar secara overflow ke separator (stainless steel).

Suhu nitrator dijaga jangan lebih dari 18 C dan tekanan atmosfer.

Nitrogliserin yang telah terpisah dicampur dengan larutan pencampur

yang panas, berupa soda dan ammonia dan kemudian diemulsi dengan

udara.

Pemisahan nitrogliserin dan sisa asam berdasarkan pembentukan

dua lapisan dan perbedaan densitas. Sisa asam yang densitasnya lebih

kecil berada pada lapisan atas dan nitrogliserin pada lapisan bawah. Sisa

asam yang keluar dari separator akan di-recovery, sedangkan nitrogliserin

dicuci dalam menara atau kolom pencuci yang berisi baffle. Di dalam

kolom pencuci, campuran dibuat emulsi dengan memakai air yang dingin

dan menginjeksikan udara bertekanan. Emulsi mengalir dari atas kolom

ke intermediate separator, kemudian dialirkan ke dasar kolom pencuci II.

Emulsi mengalir dari puncak kolom pencuci II menuju separator II,

kemudian cairan dialirkan lagi ke kolom pencuci III dan separator III

sampai stability yang diinginkan telah tercapai.

3. Nitro nobel injector proses

Alat dalam proses ini adalah sebuah injektor yang dipakai untuk

mencampur gliserol dengan pre-cooled nitration acid (asam penitrasi

(7)

menimbulkan kevakuman, hingga gliserin akan tertarik masuk.

Pencampuran kedua zat ini sangat cepat dan akan membentuk emulsi.

Gliserin yang terisap ke injektor pada suhu 48C segera bereaksi dengan

asam. Reaksi berlangsung pada suhu 45-50C. Emulsi yang diperoleh

segera didinginkan sampai suhu 15 C lalu keluar secara gravitasi menuju

centrifuge, di sini nitrogliserin akan dipisahkan dari asam bekas,

kemudian asam bekas dapat di-recycle.

Campuran yang mengandung nitrogliserin diemulsikan dengan water jet

untuk membentuk campuran non-explosive, lalu dinetralkan dengan

Na2CO3, dan dicuci. Nitrogliserin yang telah stabil dilewatkan melalui

injektor untuk membentuk non-explosivewater emulsion demi keamanan

dalam penyimpanan (Kirk & Othmer, 1965).

Pada proses pembuatan nitrogliserin keamanan merupakan hal

yang paling utama. Hal ini mengingat sifat dasar nitrogliserin yang mudah

meledak. Sehingga pada hal perancangan industri pembuatan nitrogliserin

digunakan proses Biazzi. Hal ini dikarenakan proses berlangsung pada

suhu rendah (15oC) baik reaktor maupun proses pemisahan. Pembuatan

nitrogliserin dari gliserin dan asam nitrat dilakukan dalam reaktor alir

tangki berpengaduk dengan suhu 15oC dan tekanan 1 atm. Reaksi

berlangsung secara eksotermis sehingga membutuhkan pendingin.

Konversi pembentukan nitrogliserin 95 %.

1.4.2. Kegunaan Produk

Nitrogliserin merupakan senyawa kimia yang biasa digunakan

sebagai bahan peledak, terutama dinamit. Nitrogliserin juga digunakan

sebagai obat untuk meredakan rasa sakit dan mengurangi frekuensi

serangan angina pectoris dan juga untuk vasolidator kondisi jantung. Jika

digunakan sebagai bahan peledak, nitrogliserin termasuk bahan peledak

(8)

1.4.3. Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk a. Bahan Baku

1. Gliserin

 Sifat Fisis:

Rumus molekul : C3H5(OH)3

Berat molekul : 92 g/gmol

Bentuk : cair

Warna : tidak berwarna

Titik didih : 290oC

Titik leleh : 18oC

Densitas : 1,26 g/cm3

Suhu kritis : 450oC

Tekanan kritis : 39,48 atm

 Sifat Kimia a. Hidrolisis

Reaksi hidrolisis antara minyak dan air akan menghasilkan

asam lemak dan gliserol, menurut reaksi:

C₃H₅(COOR)₃+H₂O↔C₃H₅(OH)₃+3HOOCR ...(1)

b. Saponifikasi

Jika lemak direaksikan dengan alkali untuk menghasilkan

gliserol dan garam atau sabun atau logam alkali, menurut

reaksi:

C₃H₅(COOR)₃+ 3NaOH ↔ C₃H₅(OH)₃+3NaOOCR ...(2)

Reaksi ini adalah dasar reaksi yang digunakan pada

industri sabun.

c. Interesterifikasi

Ester beralkohol rendah diperoleh dengan mereaksikan

(9)

menggantikan gliserol, biasanya menggunakan katalis

alkali, menurut reaksi:

C₃H₅(COOR)

3+ CH3OH3 ↔ CH3OOCR+ C3H5(OH)3 (3) Reaksi ini biasa disebut alkoholisis.

d. Nitrasi

Jika gliserin direaksikan dengan asam nitrat dapat

menghasilkan nitrogliserin, menurut reaksi:

C₃H₅(OH)₃+ 3HNO3 → C₃H₅(ONO2)₃+3H2O ...(4)

(Swern, 1982)

2. Asam Nitrat

 Sifat Fisis :

Rumus molekul : HNO3

Berat molekul : 63,02 g/mol

Titik didih : 86oC pada 1 atm

Titik beku : -42oC pada 1 atm

Bentuk : cair

Warna : putih

 Sifat Kimia

a. Merupakan asam monobasik kuat.

b. Asam nitrat dapat bereaksi dengan semua logam kecuali

emas, iridium, platinum, rhodium, tantalum dan titanium.

c. Asam nitrat merupakan pengionisasi yang kuat, menurut

reaksi:

NaOH ₊ _HNO

3 → NaNO3 + H₂O …...………..(5)

d. Asam nitrat merupakan pengoksidasi yang kuat, menurut

reaksi:

I₂ ₊ _10HNO

3 → 2HIO3 +4H2O+10NO2 …………....(6)

Sn ₊ _4HNO

(10)

e. Asam nitrat tidak stabil terhadap panas dan bisa terurai

sebagai berikut:

4_HNO

3 → 4NO₂+ 2H₂O+O2 ………...………….…...(8)

(Kirk & Othmer, 1965)

3. Asam Sulfat

 Sifat Fisis:

Rumus Molekul : H2SO4

Berat Molekul : 98 g/gmol

Bentuk : cair

Titik Didih : 340oC

Titik Leleh : 10,35oC

Suhu kritis : 652oC

 Sifat Kimia:

a. H2SO4 bereaksi dengan HNO3 membentuk ion nitronium

yang sangat penting dalam suatu reaksi nitrasi, menurut

reaksi:

HNO₃+ H₂SO₄+ 2e-↔ SO₄-2 + H₃O++ NO₂………...…(9)

b. Mempunyai daya tarik yang besar terhadap air dan

membentuk senyawa-senyawa hidrat seperti H2SO4.H2O

dan H2SO4.2H2O.

c. Dalam reaksi nitrasi, sifat asam sulfat ini mencegah HNO3

membentuk hydrogen dan ion nitrat dan hanya membentuk

(11)

b. Produk

1. Nitrogliserin

 Sifat Fisis :

Rumus Molekul : C3H5(ONO2)3

Berat Molekul : 227 g/gmol

Bentuk : cair

Titik didih : 218oC

Titik leleh : 13oC

Densitas (15oC) : 1,6 g/cm3

Suhu kritis : 407oC

 Sifat Kimia :

a. Merupakan bahan mudah meledak, dengan reaksi peledakan

yaitu :

C₃H₅(ONO 2)3 →

3

2N2+ 3CO2+ 5

2H2O (uap)+ 1

4O2 ...(10)

cair gas

Karena perubahan dari zat cair menjadi gas yang terjadi

begitu cepat, maka timbul tekanan dan temperatur yang

sangat tinggi sehingga menimbulkan peledakan.

(Kirk & Othmer, 1965)

1.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum

Nitrogliserin dibuat dengan mereaksikan gliserin dengan asam

nitrat (HNO3). Reaksi ini merupakan reaksi nitrasi, yaitu reaksi antara

asam nitrat dan gliserin, di mana fase campuran di dalam reaktor

berbentuk fase emulsi. Hal ini dapat di lihat pada reaksi di bawah ini:

C₃H₅(OH)

3+ 3HNO3 H2SO4

C₃H₅(ONO₂)