commit to user TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK NATRIUM NITRAT DARI NATRIUM KLORIDA DAN ASAM NITRAT
KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN
Oleh:
Irma Yuningsih I 0506027
Minyana Dewi Utami I 0506032
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
Segala puji syukur kepada Allah SWT, hanya karena rahmat dan ridho-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Natrium Nitrat dari Natrium Klorida dan Asam Nitrat Kapasitas 30.000 Ton / Tahun” ini.
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu, sudah sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah.
2. Ir. Endang Mastuti selaku Dosen Pembimbing I dan Enny Kriswiyanti A., S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir.
3. Ir Nunik Sri Wahjuni, M.Si dan Ir. Samun Triyoko selaku Dosen Penguji Pendadaran.
4. Ir. Arif Jumari, M.Sc. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS. 5. Ir. Endah Retno D., M.T. selaku Pembimbing Akademik.
6. Segenap Civitas Akademika atas semua bantuannya.
7. Teman-teman mahasiswa teknik kimia FT UNS khususnya tekimers ’06. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum 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, Februari 2011
commit to user DAFTAR ISI
Halaman Judul ... i
Lembar Pengesahan ... ii
Kata Pengantar... iii
Daftar Isi ... iv
Daftar Tabel ... v
Daftar Gambar ... vi
Intisari ... vii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ... 1
1.2 Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik ... 2
1.2.1 Kebutuhan Natrium Nitrat di Indonesia... 2
1.2.2 Kebutuhan Natrium Nitrat di Dunia ……….. 3
1.2.3 Ketersediaan Bahan Baku ... 4
1.2.4 Kapasitas Pabrik Minimal dan Maksimal di Luar Negeri 4 1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik ... 5
1.4 Tinjauan Pustaka ... 6
1.4.1 Macam-macam Proses Pembuatan Natrium Nitrat ... 6
1.4.2 Alasan Pemilihan Proses... 8
1.4.3 Kegunaan Produk ... 9
1.4.4 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk ... 11
1.4.4.2 Sifat Fisis dan Kimia Produk... 13
1.4.5 Tinjauan Proses ... 15
BAB II DESKRIPSI PROSES ... 17
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ... 17
2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ... 17
2.1.2 Spesifikasi Produk Utama... 17
2.1.3 Spesifikasi Produk Samping ... 18
2.2 Konsep Proses ... 18
2.2.1 Mekanisme Reaksi ... 18
2.2.2 Kondisi Operasi ... 19
2.2.3 Tinjauan Termodinamika ... 20
2.2.4 Tinjauan Kinetika Reaksi... 23
2.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses ... 24
2.3.1 Diagram Alir Proses ... 24
2.3.2 Tahapan Proses... 27
2.3.2.1 Tahap Penyimpanan Bahan Baku ... 27
2.3.2.2 Tahap Penyiapan Bahan Baku ... 27
2.3.2.3 Tahap Pembentukan Produk ... 28
2.3.2.4 Tahap Pemurnian Produk ... 28
2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ... 30
2.4.1 Neraca Massa ... 30
2.4.2 Neraca Panas ... 36
commit to user
2.5.1 Lay Out Pabrik ... 41
2.5.2 Lay Out Peralatan Proses ... 43
BAB III SPESIFIKASI ALAT PROSES ... 46
3.1 Reaktor ... 46 3.2 Mixer... 47 3.3 Evaporator ... 48 3.4 Menara Destilasi... 49 3.5 Crystallizer... 50 3.6 Centrifuge... 51 3.7 Rotary Dryer ... 52 3.8 Tangki ... 54 3.9 Silo... 55 3.10 Heat Exchanger... 57 3.11 Condenser ... 59 3.12 Reboiler... 61 3.13 Accumulator ... 62 3.14 Pompa ... 63 3.15 Cyclone ... 66 3.16 Fan... 67 3.17 Conveyor ... 67 3.18 Hopper ... 69
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ... 70
4.1.1 Unit Pengadaan Air ... 71
4.1.1.1 Air Pendingin dan Air Pemadam Kebakaran . 71 4.1.1.2 Air Proses ... 72
4.1.1.3 Air Umpan Boiler ... 72
4.1.1.4 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ... 74
4.1.1.5 Pengolahan Air dari PT KTI... 74
4.1.1.6 Kebutuhan Air... 78
4.1.2 Unit Pengadaan Steam ... 80
4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan... 83
4.1.4 Unit Pengadaan Listrik ... 84
4.1.4.1 Listrik untuk keperluan proses dan utilitas... 84
4.1.4.2 Listrik untuk penerangan... 87
4.1.4.3 Listrik untuk AC ... 89
4.1.4.4 Listrik untuk laboratorium dan instrumentasi.. 89
4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar ... 90
4.2 Laboratorium ... 92
4.2.1 Laboratorium Fisik ... 93
4.2.2 Laboratorium Analitik ... 94
4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan ... 94
4.2.4 Analisa Air ... 95
commit to user
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN... 102
5.1 Bentuk Perusahaan ... 102
5.2 Struktur Organisasi ... 103
5.3 Tugas dan Wewenang ... 106
5.3.1 Pemegang Saham ... 106
5.3.2 Dewan Komisaris ... 107
5.3.3 Dewan Direksi ... 107
5.3.4 Staf Ahli ... 109
5.3.5 Penelitian dan Pengembangan (Litbang) ... 109
5.3.6 Kepala Bagian ... 109
5.3.7 Kepala Seksi... 114
5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 114
5.4.1 Karyawan Non Shift ... 114
5.4.2 Karyawan Shift atau Ploog ... 115
5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ... 117
5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ... 118
5.6.1 Penggolongan Jabatan ... 118
5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji ... 118
5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan ... 121
BAB VI ANALISIS EKONOMI... 123
6.1 Penaksiran Harga Peralatan ... 128
6.2 Penentuan Total Capital Investment (TCI) ... 130
6.2.2 Modal Kerja (Working Capital Investment) ... 132
6.3 Biaya Produksi Total (Total Poduction Cost) ... 133
6.3.1 Manufacturing Cost... 133
6.3.1.1 Direct Manufacturing Cost (DMC) ... 133
6.3.1.2 Indirect Manufacturing Cost (IMC) ... 133
6.3.1.3 Fixed Manufacturing Cost (FMC) ... 134
6.3.2 General Expense (GE) ... 134
6.4 Keuntungan Produksi ... 135
6.5 Analisis Kelayakan ... 135
Daftar Pustaka ... viii Lampiran
commit to user DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Grafik Data Impor Natrium Nitrat di Indonesia ... 2
Gambar 1.2 Grafik Data Impor Natrium Nitrat Beberapa Negara di Asia .... 3
Gambar 1.3 Peta Provinsi Banten ………... 7
Gambar 1.4 Peta Lokasi Pabrik ………..………... 7
Gambar 1.5 Diagram Blok Proses Pembuatan Natrium Nitrat ...………….. 16
Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif ... 25
Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif ………....……… 26
Gambar 2.3 Lay Out Pabrik ………... 43
Gambar 2.4 Lay Out Peralatan Proses ………...………...…. 45
Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air dari PT KTI ………...…... 75
Gambar 4.2 Skema Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) ……….. 99
Gambar 4.3 Bagan Unit Pengolahan Limbah Padat ..……… 100
Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Natrium Nitrat ……….... 106
Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index ………...………….. 128
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data Impor Natrium Nitrat di Indonesia ... 2
Tabel 1.2 Data Impor Natrium Nitrat Beberapa Negara di Asia ... 3
Tabel 1.3 Kapasitas Produksi Natrium Nitrat Komersial ...……….. 4
Tabel 1.4 Perbandingan Proses Sintesis pada Pembuatan Natrium Nitrat …... 9
Tabel 2.1 Harga ∆Hof dan ∆Gof ... 20
Tabel 2.2 Neraca Massa pada Mixer (M-01) ……… 31
Tabel 2.3 Neraca Massa pada Reaktor ………... 31
Tabel 2.4 Neraca Massa pada Evaporator (E-01) ………..…….. 32
Tabel 2.5 Neraca Massa pada Menara Destilasi (MD-01) ………..……. 32
Tabel 2.6 Neraca Massa pada Crystallizer (CR-01) ………... 33
Tabel 2.7 Neraca Massa pada Centrifuge (CF-01) ………...…… 33
Tabel 2.8 Neraca Massa pada Rotary Dryer (RD-01) ………..…… 34
Tabel 2.9 Neraca Massa pada Evaporator (E-02) ………..……….. 34
Tabel 2.10 Neraca Massa Total ……….. 35
Tabel 2.11 Neraca Panas pada Mixer (M-01) ………. 36
Tabel 2.12 Neraca Panas pada Reaktor ……….. 36
Tabel 2.13 Neraca Panas pada Evaporator (E-01) ………. 37
Tabel 2.14 Neraca Panas pada Menara Destilasi (MD-01) ……… 37
commit to user
Tabel 2.16 Neraca Panas pada Centrifuge (CF-01) ……… 38
Tabel 2.17 Neraca Panas pada Rotary Dryer (RD-01) ……….. 39
Tabel 2.18 Neraca Panas pada Evaporator (E-02) ………. 39
Tabel 2.19 Neraca Panas Total ………... 40
Tabel 3.1 Spesifikasi Reaktor ……….. 46
Tabel 3.2 Spesifikasi Mixer ………... 47
Tabel 3.3 Spesifikasi Evaporator ………. 48
Tabel 3.4 Spesifikasi Menara Destilasi ……… 49
Tabel 3.5 Spesifikasi Crystallizer ……….. 50
Tabel 3.6 Spesifikasi Centrifuge ……….. 51
Tabel 3.7 Spesifikasi Rotary Dryer ……….. 52
Tabel 3.8 Spesifikasi Tangki ……… 54
Tabel 3.9 Spesifikasi Silo ………. 55
Tabel 3.10 Spesifikasi Heat Exchanger ………. 57
Tabel 3.11 Spesifikasi Condenser ……….. 59
Tabel 3.12 Spesifikasi Reboiler ………. 61
Tabel 3.13 Spesifikasi Accumulator ………... 63
Tabel 3.14 Spesifikasi Pompa ……… 62
Tabel 3.15 Spesifikasi Cyclone ……….. 66
Tabel 3.16 Spesifikasi Fan ………. 67
Tabel 3.18 Spesifikasi Hopper ………... 69
Tabel 4.1 Kebutuhan air pendingin ……….. 78
Tabel 4.2 Kebutuhan air proses ……… 79
Tabel 4.3 Kebutuhan air untuk steam ………... 79
Tabel 4.4 Kebutuhan air konsumsi umum dan sanitasi ……… 80
Tabel 4.5 Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan utilitas …………. 85
Tabel 4.6 Jumlah lumen berdasarkan luas bangunan ………... 88
Tabel 4.7 Total kebutuhan listrik pabrik ……… 90
Tabel 5.1 Jadwal pembagian kelompok shift ………. 116
Tabel 5.2 Jumlah karyawan menurut jabatannya ………. 119
Tabel 5.3 Perincian golongan dan gaji karyawan ………..… 121
Tabel 6.1 Indeks Harga Alat ………...……….. 128
Tabel 6.2 Modal Tetap ……..………... 131
Tabel 6.3 Modal Kerja ……….. 132
Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost ………..……… 133
Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost ………...………. 133
Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost ………..………. 134
Tabel 6.7 General Expense ………...………... 134
commit to user BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik
Seiring dengan kemajuan jaman, pembangunan di segala bidang makin harus diperhatikan. Salah satu jalan untuk meningkatkan taraf hidup bangsa adalah dengan pembangunan industri, termasuk diantaranya adalah industri kimia, baik yang menghasilkan suatu produk jadi maupun produk antara (intermediet) untuk diolah lebih lanjut.
Salah satu produk antara (intermediet) tersebut adalah Natrium Nitrat. Pemenuhan akan kebutuhan Natrium Nitrat nasional hingga saat ini masih dengan mengimpor dari luar negeri karena di Indonesia belum ada industri Natrium Nitrat. Dengan demikian, pembangunan industri kimia yang menghasilkan Natrium Nitrat ini sangat penting, karena dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap industri luar negeri, yang pada akhirnya akan dapat mengurangi pengeluaran devisa untuk mengimpor Natrium Nitrat tersebut.
Bahan baku pembuatan Natrium Nitrat (NaNO3) adalah Natrium Klorida
(NaCl) dan Asam Nitrat (HNO3). Beberapa kegunaan Natrium Nitrat (NaNO3),
yaitu sebagai bahan kimia intermediet (bahan antara) dalam pembuatan pupuk yang mengandung senyawa nitrogen, sebagai reagen dalam kimia analisa dan obat-obatan, bahan baku pembuatan dinamit, dan bahan tambahan dalam pembuatan kaca dan korek api.
1.2 Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik
Dalam pemilihan kapasitas pabrik Natrium Nitrat (NaNO3) ada beberapa
pertimbangan yang perlu diperhatikan yaitu :
1.2.1 Kebutuhan Natrium Nitrat di Indonesia
Berdasarkan data yang diperoleh dari Badan Pusat Statistik mengenai
impor Natrium Nitrat (NaNO3) di Indonesia pada tahun 2006 – 2009 ditunjukkan
pada tabel 1.1.
Tabel 1.1 Data Impor Natrium Nitrat di Indonesia
Tahun Jumlah ( Ton )
2006 7.815,68
2007 6.897,594
2008 6.621,523
2009 5.046,083
(Sumber : Badan Pusat Statistik Indonesia, 2010)
Gambar 1.1 Grafik Data Impor Natrium Nitrat di Indonesia
commit to user
Y = (-858,4x) + 8741 Y = (-858,4 x 2015 ) + 8741 Y = 157 Ton
1.2.2 Kebutuhan Natrium Nitrat di Dunia
Kebutuhan Natrium Nitrat (NaNO3) di dunia (Malaysia, Thailand, India)
diperkirakan akan terus meningkat sesuai dengan data-data impor dari negara tersebut pada tahun 2005 - 2009, sebagaimana terlihat pada tabel 1.2.
Tabel 1.2 Data Impor Natrium Nitrat Beberapa Negara di Asia
Tahun Impor (ton/tahun)
Malaysia Thailand India
2005 380.94 3937.21 4387.002
2006 6406.16 3685.829 5229.363
2007 688.46 3678.68 6356.294
2008 1644.4 4470.437 7090.508
2009 2210.361 -
-(Sumber : Badan Pusat Statistik Indonesia, 2010)
Walaupun kebutuhan Natrium Nitrat di Indonesia mengalami penurunan setiap tahun, akan tetapi kebutuhan Natrium Nitrat di negara tetangga seperti Malaysia, Thailand, dan India, mengalami peningkatan tiap tahunnya. Dengan demikian, Natrium Nitrat yang akan diproduksi tiap tahun selain untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, juga untuk diekspor ke negara - negara tersebut untuk menambah devisa negara.
1.2.3 Ketersediaan Bahan Baku
Bahan baku Natrium Nitrat adalah Natrium Klorida dan Asam Nitrat. Natrium Klorida diperoleh dari PT Amonindo Utama, Jakarta. Sedangkan Asam Nitrat diperoleh dari PT Multi Nitrotama Kimia, Cikampek, sehingga untuk pemenuhan bahan baku tidak perlu dikhawatirkan.
1.2.4 Kapasitas Pabrik Minimal dan Maksimal di Luar Negeri
Untuk memproduksi Natrium Nitrat harus diperhitungkan juga kapasitas produksi yang menguntungkan. Kapasitas produksi secara komersial yang telah ada terlihat pada tabel 1.3.
Tabel 1.3 Kapasitas Produksi Natrium Nitrat Komersial
Pabrik Proses Kapasitas (Ton/Thn)
Deepak nitrite Ltd. Bombay Sintesis 15.000
Qena Distriq. Egypt Shank 113.000
Chillean Nitrate Corp., USA Sintesis 800.000
SQM Nitratos S.A. Guggenheim 770.000
(Sumber : Othmer, 1997, vol. 22)
Dari data impor ketiga negara tetangga di atas, dapat diprediksikan total jumlah kebutuhan impor Natrium Nitrat di negara - negara tersebut adalah sebesar
commit to user
28.500 ton/tahun. Sedangkan, kebutuhan Natrium Nitrat di dalam negeri adalah sebesar 157 ton/tahun. Dilihat dari data-data di atas, maka dapat disimpulkan bahwa kapasitas pabrik Natrium Nitrat sebesar 30.000 ton/tahun diharapkan :
1. Dapat memenuhi kebutuhan Natrium Nitrat dalam negeri dan negara-negara tetangga tersebut di atas.
2. Dapat memberikan keuntungan karena kapasitas rancangan berada diatas kapasitas terkecil pabrik yang ada di dunia.
3. Dapat merangsang berdirinya industri-industri lainnya yang menggunakan Natrium Nitrat.
1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik
Letak geografis suatu pabrik mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap keberhasilan perusahaan. Beberapa faktor dapat menjadi acuan dalam menentukan lokasi pabrik antara lain, penyediaan bahan baku, pemasaran produk, transportasi dan tenaga kerja. Berdasarkan tinjauan tersebut maka lokasi pabrik Natrium Nitrat ini dipilih di Cilegon, Banten dengan pertimbangan sbb :
a. Penyediaaan bahan baku
Asam Nitrat sebagai bahan baku pembuatan Natrium Nitrat diperoleh dari PT Multi Nitrotama Kimia, Cikampek. Sedangkan Natrium Klorida diperoleh dari PT Amonindo Utama, Jakarta. Orientasi pemilihan ditekankan pada jarak lokasi sumber bahan baku dengan pabrik cukup dekat.
b. Letak pabrik terhadap daerah pemasaran
lokasi di Cilegon adalah tepat, karena merupakan kawasan industri yang berarti memperpendek jarak antara pabrik yang memproduksi dengan pabrik yang membutuhkan Natrium Nitrat.
c. Transportasi
Kawasan industri Cilegon dekat dengan pelabuhan laut Merak telah ada sarana transportasi jalan raya, sehingga mempermudah sistem pengiriman bahan baku dan produk.
d. Tenaga kerja
Kawasan industri Cilegon terletak di daerah Jawa dan Jabodetabek yang syarat dengan lembaga pendidikan formal maupun non formal dimana banyak dihasilkan tenaga kerja ahli maupun non ahli, sehingga tenaga kerja mudah didapatkan.
e. Utilitas
Utilitas yang diperlukan seperti air, bahan baku dan tenaga listrik dapat dipenuhi karena lokasi terletak di kawasan industri.
Penyediaan air, diperoleh dari PT Krakatau Tirta Industri.
Penyediaan tenaga listrik, diperoleh dari PLN dan generator pabrik. Peta lokasi pabrik dapat ditunjukkan pada gambar 1.3
commit to user
Gambar 1.3 Peta Provinsi Banten
Gambar 1.3 Peta Lokasi Pabrik
1.4 Tinjauan Pustaka
1.4.1 Macam-macam Proses Pembuatan Natrium Nitrat
Natrium Nitrat (NaNO3) merupakan bahan kimia intermediet. Pada
Chile dan merupakan endapan yang cukup lebar, yaitu 8 - 65 km serta tebal 0,3 - 1,2 m. Produk dengan kualitas tinggi dapat dihasilkan dengan kristalisasi dan pengeringan (Austin, 1984).
Dalam pembuatan Natrium Nitrat (NaNO3) dikenal tiga macam proses,
yaitu :
a. Proses Shank
Bahan baku berasal dari garam hasil penambangan (garam Chile) yang
mengandung NaNO3. Prosesnya meliputi loading, leaching, washing dan
unloading. Pada prinsipnya proses yang utama adalah pemurnian dari garam hasil
penambangan dimana zat-zat selain NaNO3 dikurangi kadarnya sehingga
diperoleh NaNO3dengan kadar ± 60% (Othmer, 1997, vol. 22).
b. Proses Guggenheim
Pada prinsipnya proses Guggenheim sama dengan proses Shank, hanya alatnya lebih disempurnakan, yaitu melalui proses crushing, leaching, filtering, cristalizing, dan graining sehingga kadar NaNO3 lebih besar yaitu ± 85% (Othmer, 1997, vol. 22).
c. Proses Sintesis
Macam-macam proses sintesis, yaitu :
1. Reaksi antara Na2CO3 dengan HNO3
Na2CO3 + 2 HNO3 98 , 0 97 , 0 , 305 B o X vakum C 2 NaNO 3 + H2O + CO2
natrium karbonat (A) asam nitrat (B) natrium nitrat air karbon dioksida
(Othmer, 1997, vol.22)
commit to user
konversi sebesar 97 - 98% terhadap HNO3(U.S. Patent 2535990, 1950).
2. Reaksi antara NaCl dengan HNO3
3 NaCl + 4 HNO3 95 , 0 1 , 60 XA atm C o 3 NaNO3 + NOCl + Cl2 + 2 H2O
natrium klorida (A) asam nitrat (B) natrium nitrat nitrosyl chloride chlorine air
(Kobe, 1957)
Proses ini berlangsung pada suhu 60oC pada tekanan 1 atm (Kobe, 1957),
dalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB). Besarnya konversi yang diperoleh adalah 95% terhadap NaCl (U.S. Patent 1978751, 1934).
Proses sintesis menghasilkan kadar NaNO3 yang lebih tinggi dari proses
Shank dan Guggenheim, yaitu ± 90 – 99 % (Othmer, 1997, vol.22).
1.4.2 Alasan Pemilihan Proses
Proses yang dipilih dalam pembuatan Natrium Nitrat pada pabrik ini adalah proses sintesis antara Natrium Klorida dengan Asam Nitrat. Pemilihan proses ini didasarkan pada :
Tingkat kemurnian hasil lebih tinggi yaitu ± 90 – 99 % dibandingkan dengan proses Shank (± 60%) maupun Guggenheim (± 85%).
Sintesis dari Natrium Klorida (NaCl) - Asam Nitrat (HNO3) berlangsung
dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) sehingga prosesnya relatif lebih sederhana dibandingkan dengan síntesis dari natrium karbonat
(Na2CO3) - Asam Nitrat (HNO3) yang berlangsung dalam reaktor
fluidized bed.
Sintesis dari Natrium Klorida (NaCl) - Asam Nitrat (HNO3) berlangsung
dibandingkan dengan síntesis dari Natrium Karbonat (Na2CO3) - Asam
Nitrat (HNO3) yang berlangsung pada tekanan vakum. Dengan demikian,
investasi yang ditanamkan juga lebih kecil.
Resume perbandingan antara proses sintesis dapat terlihat pada tabel 1.4. Tabel 1.4 Perbandingan Proses Sintesis pada Pembuatan Natrium Nitrat
Tinjauan
Bahan baku yang dibandingkan
Na2CO3 NaCl 1. Konversi 2. Kondisi operasi 3. Tipe reaktor 4. Harga bahan 97 - 98 % terhadap HNO31 P <1 atm, T = 305 - 350 oC1 Fluidized bed US $ 160-165/ton4 95 % terhadap NaCl2 P = 1 atm, T = 60 oC3 RATB US $ 24/ton4 Sumber : 1. US.Patent 2535990, 1950 2. US.Patent 1978751, 1934 3. Kobe, 1957 4. www.icispricing.com 1.4.3 Kegunaan Produk
Natrium Nitrat merupakan bahan intermediet yang sebagian besar dikonsumsi sebagai bahan baku untuk pembuatan pupuk (terutama pupuk NPK), bahan eksplosif pada pembuatan dinamit, pembuatan kaca, dan pembuatan cat.
Pembuatan pupuk NPK
Pada proses pembuatan pupuk NPK, Natrium Nitrat merupakan bahan baku yang menghasilkan nitrogen pada pupuk tersebut, dimana Natrium Nitrat direaksikan dengan garam Kalium Klorida sehingga membentuk Kalium
commit to user
mempunyai kadar fosfat tinggi sehingga dihasilkan pupuk NPK yang memberi nutrisi pada daun. Dewasa ini penggunaan pupuk Kalium Nitrat lebih disukai dibandingkan Kalium Klorida karena tanaman tidak tumbuh baik pada tanah yang mengandung klorida.
Pembuatan Dinamit
Reaksi antara Natrium Nitrat dengan Ammonium Nitrat akan menghasilkan gas yang sangat eksplosif sehingga dapat menimbulkan ledakan. Jenis dinamit yang dihasilkan, yaitu Straight Dynamite, Amonia Dynamite, Gelatin Dynamite, Gelatin Nitrat, dan Amonia Gelatin. Perbandingan jenis dinamit ditentukan dengan pemakaian perbandingan Ammonium Nitrat dengan Natrium Nitrat.
Pembuatan Kaca
Pada pembuatan kaca, Natrium Nitrat sebagai bahan tambahan yang dicampur dengan calumite, dimana Natrium Nitrat mengoksidasi calumite. Calumite merupakan slag atau sisa proses peleburan logam yang berfungsi untuk meningkatkan melting potensial, menurunkan devitrivikasi, menurunkan viskositas Moltanglans. Pada pencampuran tersebut membutuhkan Natrium Nitrat sebanyak 2,5%. Penggunanaan Natrium Nitrat ini sangat efektif karena dapat mengurangi bubble sehingga produk kaca tidak cacat.
Pembuatan Cat
Reaksi dengan lead atau timbal (Pb) akan membentuk Timbal Oksida (PbO) yang banyak digunakan oleh industri cat sebagai penguat warna cat sehingga warna cat lebih kuat dan merata pada suspensinya.
1.4.4 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk 1.4.4.1 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku
a. Natrium Klorida (NaCl)
Sifat fisis :
Berat molekul : 58,45 g/mol
Titik didih : 1413 0C pada 1 atm
Titik beku : 800,4 0C pada 1 atm
Bentuk : kristal kubik padat
Warna : putih
Densitas : 2,163 g/ml
(Perry, 1997) Sifat kimia :
Dapat larut dalam air dan bermacam-macam solvent (etilen glikol, etanol, metanol, cairan amoniak) tetapi tidak larut dalam gliserol.
Bersifat higroskopis. Tidak mudah terbakar.
(Othmer, 1997, vol.22)
b. Asam Nitrat (HNO3)
Sifat fisis :
Berat molekul : 63,02 g/mol
Titik didih : 86 0C pada 1 atm
commit to user Bentuk : cair Warna : bening Densitas : 1,502 g/ml (Perry, 1997) Sifat kimia :
Merupakan asam monobasik kuat.
Asam Nitrat dapat bereaksi dengan semua logam kecuali emas, iridium, platinum, rhodium, tantalum dan titanium.
Asam Nitrat merupakan pengoksidasi yang kuat Reaksi yang terjadi:
I2+ 10 HNO3 2 HIO3+ 4 H2O + 10 NO2 Sn + 4 HNO3 SnO2 + 2 H2O + 4 NO2
Asam Nitrat tidak stabil terhadap panas dan bisa terurai sebagai berikut:
4 HNO3 4 NO2 + 2 H2O + O2
(Othmer, 1997, vol.17)
1.4.4.2 Sifat Fisis dan Kimia Produk
a. Natrium Nitrat atau Soda Niter (NaNO3)
Sifat fisis:
Berat molekul : 84,99 g/mol
Titik didih : 380 0C pada 1 atm
Titik beku : 308 0C pada 1 atm
Warna : putih
Densitas : 2,257 g/ml
(Perry, 1997) Sifat kimia:
Mudah larut dalam air, gliserol, amoniak dan alkohol.
(Othmer, 1997, vol.22)
b. Chlorine (Cl2)
Sifat fisis:
Berat molekul : 70,91 g/mol
Titik didih : -34,60C pada 1 atm
Titik beku : -101,60C pada 1 atm
Bentuk : gas
Warna : kuning kehijauan
Densitas : 1,56 g/ml
Sifat kimia:
o Larut dalam alkali (NaOH dan KOH)
(Perry, 1997)
c. Nitrosyl Chloride / Nitrogen Oxychloride (NOCl)
Sifat fisis:
Berat molekul : 65,47 g/mol
Titik didih : -5,50C pada 1 atm
Titik beku : -64,50C pada 1 atm
Bentuk : gas
Warna : merah kekuningan
Densitas : 1,417 g/ml
commit to user
Sifat kimia:
o Larut dalam H2SO4
(Perry, 1997)
1.4.5 Tinjauan Proses
Dalam pembuatan Natrium Nitrat ini digunakan proses sintesis dengan
bahan baku Natrium Klorida (NaCl) dan Asam Nitrat (HNO3) yang
direaksikan dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) pada kondisi
operasi yang optimal dengan suhu 600C, tekanan 1 atm. Reaksi yang terjadi
merupakan reaksi netralisasi, karena adanya reaksi antara ion hidrogen dari asam dengan basa membentuk reaksi:
3 NaCl + 4 HNO3 95 , 0 1 , 60 XA atm C o 3 NaNO3 + NOCl + Cl2 + 2 H2O
natrium klorida (A) asam nitrat (B) natrium nitrat nitrosyl chloride chlorine air
(Kobe, 1957)
Umpan NaCl dilarutkan menggunakan H2O di dalam mixer sebelum
dimasukkan ke dalam reaktor hingga diperoleh larutan NaCl yang jenuh. Larutan
NaCl tersebut kemudian diumpankan ke dalam reaktor dengan larutan HNO3.
Setelah bereaksi, larutan keluaran dari reaktor dimasukkan ke dalam evaporator 1 untuk dipekatkan, sedangkan gas hasil samping dikeluarkan dari atas reaktor. Gas
hasil samping yang berupa NOCl dan Cl2 selanjutnya dikompresi sehingga
berubah fase menjadi cair, untuk kemudian dipisahkan menggunakan menara distilasi (MD). Sedangkan larutan keluaran evaporator 1 diumpankan ke
kristaliser sehingga diperoleh larutan yang berisi kristal-kristal NaNO3.NaCl.H2O
untuk kemudian dicuci menggunakan H2O dan dipisahkan di dalam centrifuge.
kemudian diumpankan ke reaktor. Sedangkan kristal dari centrifuge dikeringkan dalam rotary dryer sehingga diperoleh produk dengan komposisi yang diinginkan.
Dari proses ini, dihasilkan limbah cair berupa hasil kondensasi uap keluaran evaporator 1. Pengolahan limbah ini dikelola di unit IPAL meliputi netralisasi, koagulasi, flokulasi, sedimentasi 1, proses activated sludge, dan sedimentasi 2 (Jenie, 1993).
commit to user BAB II
DESKRIPSI PROSES
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku
a. Natrium Klorida (NaCl)
Wujud : Kristal padat
Kemurnian : 95 % berat
Impuritas : H2O ( 5 % berat )
(Anonim, www.amonindoutama.com)
b. Asam Nitrat (HNO3)
Wujud : Cairan jernih sampai kecoklatan
Kemurnian : 68 – 70 % berat
Impuritas : H2O (30 – 32% berat)
Specific Gravity : 1,34 – 1,35
(PT Multi Nitrotama Kimia, www.mnk.co.id)
2.1.2 Spesifikasi Produk Utama Natrium Nitrat (NaNO3)
Kemurnian : min. 99,5 % berat
H2O ( 0,33 % berat ) Kelarutan dalam air : maks. 0,04 % Ketahanan teroksidasi : maks. 0,015 %
(Anonim, www.books.google.co.id)
2.1.3 Spesifikasi Produk Samping a. Chlorine (Cl2)
Wujud : Cairan berwarna kuning
Kemurnian : 99,54 % berat
Impuritas : NOCl ( 0,56 % berat )
(Bi-group, www.bi-group.com)
b. Nitrosyl Chloride / Nitrogen Oxychloride (NOCl)
Bentuk : Cairan merah kekuningan
Kemurnian : 99,66 % berat
Impuritas : Cl2( 0,34 % berat )
( Matheson Tri-Gas Inc., www.mathesontrigas.com)
2.2 Konsep Proses
2.2.1 Mekanisme Reaksi
Reaksi pembentukan NaNO3dari NaCl dan HNO3 berdasarkan urutan mekanisme reaksi sebagai berikut :
commit to user
3 NaCl + 3 HNO3 3 NaNO3+ 3 HCl HNO3+ 3 HCl NOCl + Cl2 + 2H2O
3 NaCl + 4 HNO3 3 NaNO3+ NOCl + Cl2 + 2 H2O
NaCl akan bereaksi dengan HNO3 membentuk NaNO3 dan HCl terlebih dahulu. Selanjutnya HCl akan bereaksi dengan sisa HNO3 yang belum bereaksi dengan NaCl sehingga membentuk air dan gas NOCl serta gas Cl2. Reaksi NaCl dan HNO3 menjadi NaNO3 berlangsung di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) pada temperatur 60oC dan tekanan 1 atm (Othmer, 1997, vol. 17).
2.2.2 Kondisi Operasi
Reaksi berjalan pada suhu 60oC dengan tekanan 1 atm. Pemilihan kondisi operasi tersebut didasarkan pada pertimbangan bahwa kondisi tersebut merupakan kondisi optimum untuk pembentukan NaNO3 dari NaCl dan HNO3 (Kobe, 1957). Selain itu juga karena pertimbangan untuk menjaga supaya HNO3 tetap bereaksi dengan NaCl membentuk NaNO3 karena HNO3 kurang stabil jika pada suhu tinggi dan akan terdekomposisi menjadi gas NO2, H2O dan O2(Othmer, 1997, vol.22). Pada prarancangan pabrik Natrium Nitrat ini rasio mol reaktan antara HNO3dengan NaCl yang digunakan adalah 1,3 : 1, sehingga akan diperoleh konversi sebesar 95 % terhadap NaCl (U.S.Patent 2215450, 1940).
Reaksi dijalankan pada kondisi isotermal sehingga suhu dalam reaktor harus dijaga konstan pada 60oC maka digunakan reaktor jenis RATB (Reaktor Alir Tangki
Berpengaduk) karena ada pengadukan. Selain itu, fase reaktan adalah cair sehingga memungkinkan penggunaan reaktor jenis ini. Untuk menjaga reaksi berjalan pada keadaan isothermal, yaitu pada suhu 60oC tersebut maka dimasukkan steam pada jaket reaktor sebagai penyuplai panas
2.2.3 Tinjauan Termodinamika
Tinjauan secara termodinamika ditujukan untuk mengetahui sifat reaksi (eksotermis/endotermis) dan arah reaksi (reversible/irreversible). Untuk menentukan reaksi eksotermis atau endotermis, panas reaksi dapat dihitung dengan perhitungan panas pembentukan standar (∆Hf o) pada P = 1 atm dan T = 25oC.
Tabel 2.1 Harga ∆Hf odan ∆Gf o
Komponen ∆Hf o, kJ/mol ∆Gf o, kJ/mol
NaCl - 410,994 -384,049 HNO3 173,218 -79,914 NaNO3 - 466,683 -365,891 NOCl 51,7142 66,0654 Cl2 0 0 H2O -241,8 -228,589 (Sumber : Yaws, 1999)
Pada proses pembentukan Natrium Nitrat terjadi reaksi berikut : 3 NaCl + 4 HNO3 3 NaNO3+ NOCl + Cl2+ 2 H2O
commit to user i. Panas reaksi standar (∆Hr o)
∆Hro= ∑ ∆Hf oproduk - ∑ ∆Hf oreaktan
∆Hro= (3.∆Hf oNaNO3+∆Hf oNOCl + ∆Hf oCl2+ 2.∆Hf oH2O) – (3.∆Hf oNaCl + 4.∆Hf oHNO3)
∆Hro= [3.(-466,683) + (51,714) + 0 + 2.(-241,8)] – [3.(-410,994) + 4.(-173,218)]
∆Hro= 93,919 kJ/mol
Karena ∆Hrobernilai positif maka reaksi bersifat endotermis. ∆H333 pada suhu reaksi 60oC (333 K) adalah :
dH = Cp.dT ∆H333 =
333K 298K dT Cp. ∆H333 = [ ∑ Cp produk - ∑ Cp reaktan ] dT ∆H333 = 21.110 J/mol – 24.450 J/mol ∆H333 = -3.340 J/mol ∆H = ∆Hro+ ∆H333 ∆H = 93.919 - 3.340 ∆H = 90.579 J/molii. Konstanta kesetimbangan (K) pada keadaan standar Gf0= - RT ln K
Gf0 : Energi Gibbs pada keadaan standar (T = 298 oK, P = 1 atm), J/mol ∆Hro: Panas reaksi, J/mol
K : Konstanta Kesetimbangan T : Suhu standar =298 K
R : Tetapan Gas Ideal = 8,314 J/mol.K sehingga Godari reaksi tersebut adalah : Gfo = Gfo
produk-Gforeaktan
= (3.GNaNO3 + GNOCl + GCl2 + 2.GH2O) – (3.GNaCl + 4.GHNO3) = ( 3(-365,891) + 66,065 + 0 + 2(-228,589) ) – ( 3(-384,049) + 4(-79,914) ) = - 16.983 J/mol RT ΔGf K ln o 298 = K 298 . J/mol.K 8,314 J/mol 16.983 = 6,8547 K298 = 948,3227
iii. Konstanta kesetimbangan (K) pada T = 60oC = 333 K
1 2 0 1 2 T 1 T 1 R ΔHr K K ln Dengan :
K1 = Konstanta kesetimbangan pada 298 K K2 = Konstanta kesetimbangan pada suhu operasi
commit to user T1 = Suhu standar (25oC = 298 K) T2 = Suhu operasi (60oC = 333 K) R = Tetapan Gas Ideal = 8,314 J/mol.K ∆Hro= Panas reaksi standar pada 298 K
K 298 1 K 333 1 J/mol.K 8,314 J/mol 93.919 948,3227 K ln 2 948,3327 K ln 2 = 3,9843 53,7471 = 946,6675 K2 K2 = 5,0969 x 104
Karena harga konstanta kesetimbangan relatif besar, maka reaksi berlangsung searah, yaitu ke kanan (irreversible).
2.2.4 Tinjauan Kinetika Reaksi
Reaksi pembentukan Natrium Nitrat dari natrium klorida dan asam nitrat merupakan reaksi orde 2 (NIST, www.nist.com). Orde 2 pada reaksi pembentukan Natrium Nitrat ini adalah 1 – 1 terhadap Asam Nitrat dan Natrium Klorida, hal ini didasarkan pada konsentrasi Asam Nitrat yang walaupun berlebih terhadap Natrium Klorida tetapi juga tidak dominan (perbedaan konsentrasinya tidak terlalu besar, yaitu selisih 0,3) sehingga dapat menggunakan persamaan kecepatan reaksi sebagai berikut (Levenspiel, 1999) :
dimana :
(-ra) = kecepatan reaksi zat A (NaCl)
k = konstanta kecepatan reaksi, L / mol.jam CA = konsentrasi NaCl pada waktu t, mol/L CB = konsentrasi HNO3pada waktu t, mol/L
CAo = konsentrasi NaCl mula-mula (sebelum bereaksi), mol/L CBo = konsentrasi HNO3mula-mula (sebelum bereaksi), mol/L XA = Konversi terhadap NaCl
Dari beberapa sumber diperoleh data-data sbb : CAo: CBo = 1 : 1,3
Konversi (XA) = 95 %
Dengan persamaan dan data-data di atas, maka nilai k bisa dihitung.
2.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses 2.3.1 Diagram Alir Proses
Diagram alir prarancangan pabrik Natrium Nitrat dari Natrium Klorida dengan Asam Nitrat dapat ditunjukan dalam tiga macam, yaitu :
a. Diagram alir kualitatif (Gambar 2.1 ) b. Diagram alir kuantitatif ( Gambar 2.2 )
commit to user
commit to user 2.3.2 Tahapan Proses
Pada proses pembuatan Natrium Nitrat dengan bahan baku natrium klorida dan Asam Nitrat secara garis besar dapat dibagi empat tahap, yaitu :
1. Tahap penyimpanan bahan baku 2. Tahap penyiapan bahan baku 3. Tahap pembentukan produk 4. Tahap pemurnian produk
2.3.2.1 Tahap Penyimpanan Bahan Baku
Bahan baku asam nitrat (HNO3) disimpan pada fase cair dengan suhu 300 C dan tekanan 1 atm dalam tangki penyimpanan (T-01). Sedangkan natrium klorida (NaCl) disimpan pada fase padat dengan suhu 300C dan tekanan 1 atm dalam silo penyimpanan bahan baku (SL-01).
Bahan baku asam nitrat (HNO3) diperoleh di pasaran dengan kemurnian 68% berat, sedangkan natrium klorida (NaCl) diperoleh dengan kemurnian 95% berat.
2.3.2.2 Tahap Penyiapan Bahan Baku
Pada tahap ini bertujuan untuk menyiapkan bahan baku asam nitrat dan natrium klorida. Natrium klorida dari SL-01 diangkut menggunakan belt conveyor (BC-01) menuju mixer (M-01) yang dilengkapi dengan jaket pemanas, untuk dilarutkan dengan air serta dinaikkan suhunya menjadi 60oC dengan media pemanas steam kemudian diumpankan menuju reaktor (R-01).
Asam nitrat dari T-01 dipompakan menuju ke heater (HE-01) untuk dinaikkan suhunya dari 300 C menjadi 600C kemudian diumpankan menuju reaktor untuk direaksikan dengan larutan NaCl dari M-01.
2.3.2.2 Tahap Pembentukan Produk Reaksi yang terjadi dalam reaktor :
3NaCl + 4HNO3 3NaNO3+ NOCl + Cl2 + 2H2O
Larutan NaCl dari M-01 dialirkan ke R-01. Perbandingan mol umpan larutan HNO3terhadap NaCl yang digunakan adalah 1,3 : 1 dengan konversi total sebesar 95% terhadap NaCl. Di sini, RATB yang digunakan berjumlah 2 buah yang bekerja secara seri dengan konversi 80% pada R-01 kemudian reaksi dilanjutkan pada R-02 sehingga diperoleh konversi 95%.
Reaktor yang digunakan adalah jenis Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB). Reaktor beroperasi secara isothermal pada suhu 60oC dan tekanan 1 atm. Reaksi yang terjadi adalah endotermis, maka untuk mempertahankan suhu dalam reaktor diperlukan pemanas. Pada prarancangan pabrik ini, pemanas yang digunakan adalah jaket dengan media pemanas steam yang mempunyai suhu masuk 130oC. Produk yang keluar dari reaktor terdiri dari larutan Natrium Nitrat, air, sisa NaCl dan sisa HNO3, serta gas NOCl dan gas Cl2.
2.3.2.3 Tahap Pemurnian Produk
commit to user
sisa reaktan lainnya sehingga diperoleh produk Natrium Nitrat dalam bentuk kristal. Selain itu, tahap ini juga bertujuan untuk memisahkan gas NOCl dan Cl2 sebagai produk samping.
Tahap pemisahan dan pemurnian produk utama dan produk samping terdiri dari :
1. Larutan hasil reaksi dari R-01 dialirkan ke R-02 hingga tercapai konversi 95% terhadap NaCl dan selanjutnya diumpankan ke Evaporator (E-01) untuk menguapkan kandungan sebagian air dan semua sisa asam nitrat dengan cara dipanaskan menggunakan steam. Larutan pekat hasil dari E-01 dialirkan menuju
Crystallizer (CR-01) yang beroperasi pada tekanan 1 atm dan suhu 50oC. Di dalam CR-01 suhu larutan umpan diturunkan secara tiba-tiba menggunakan air pendingin sehingga nukleus-nukleus kristal terbentuk. Produk keluar dari CR-01 berupa kristal dengan mother liquor-nya selanjutnya dipisahkan di dalam
Centrifuge (CF-01).
2. Centrifuge (CF-01) mempunyai dua aliran produk keluar, yaitu kristal yang akan diumpankan ke Rotary Dryer (RD-01) dan mother liquor yang akan dialirkan ke Evaporator (E-02) yang selanjutnya diturunkan suhunya terlebih dahulu di HE-02 menjadi 60oC kemudian di-recycle ke R-01. Kristal dari CF-01 akan dikeringkan di dalam RD-01 menggunakan udara panas untuk menguapkan kandungan airnya sehingga akan diperoleh produk kristal Natrium Nitrat yang selanjutnya akan disimpan di silo penyimpanan produk (SL-02). 3. Gas hasil reaksi yang berupa campuran NOCl dan Cl2, tekanannya dinaikkan
terlebih dahulu menjadi 11 atm menggunakan Compressor (K-01 dan K-02) kemudian diturunkan suhunya dengan Condenser (CD-01) dan selanjutnya diumpankan ke Menara Distilasi (MD-01). Hasil atas MD-01 adalah cairan Cl2 dengan kemurnian 95,54% berat dan akan disimpan dalam tangki penyimpanan produk (T-02). Sedangkan hasil bawah MD-01 adalah cairan NOCl dengan kemurnian 99,66% berat dan akan disimpan dalam tangki penyimpanan produk (T-03).
2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas
Produk : Natrium Nitrat 99,5% berat
Kapasitas : 30.000 ton/tahun
Satu tahun produksi : 330 hari Waktu operasi selama 1 hari : 24 jam
2.4.1. Neraca Massa
Basis perhitungan : 1 jam operasi
commit to user Tabel 2.2 Neraca Massa pada Mixer (M-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
F1 F2 M2
NaCl 2.624,6913 0 2.624,6913
H2O 138,1416 5.079,2509 5.217,3925
Total 2.762,8329 5.079,2509 7.842,0838
7.842,0838 7.842,0838
Tabel 2.3 Neraca Massa pada Reaktor
Komponen
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
M2 F3 Recycle In E-01 In MD-01 HNO3 NaCl NaNO3 NOCl Cl2 H2O 0 2.624,6913 0 0 0 5.217,3925 3.961,9414 0 0 0 0 1.864,4430 0 131,2847 3.308,5722 0 0 2.634,9836 198,0831 137,7891 7.115,5817 0 0 10.254,8203 0 0 0 977,5460 1.058,7718 0 Total 7.842,0838 5.826,3844 6.074,8405 17.706,2882 2.036,3178 19.742,6060 19.742,6060
Tabel 2.4 Neraca Massa pada Evaporator (E-01)
Komponen
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
In E-01 In CR-01 F6 NaNO3 NaCl H2O HNO3 7.115,5817 137,7891 10.254,8203 198,0971 7.115,5817 137,7891 6.489,8917 0 0 0 3.764,9286 198,0971 Total 17.706,2882 13.743,2625 3.963,0257 17.706,2882 17.706,2882
Tabel 2.5 Neraca Massa pada Menara Destilasi (MD-01)
Komponen
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
In MD-01 F4 F5 Cl2 NOCl 1.058,7718 977,5460 1.055,7745 4,9103 3,3395 972,2936 Total 2.036,3178 1.060,6848 975,6331 2.036,3178 2.036,3178
commit to user Tabel 2.6 Neraca Massa pada Crystallizer (CR-01)
Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) NaNO3 ( l ) NaNO3 ( s ) NaCl ( l ) NaCl ( s ) H2O 7.115,5817 0 137,7891 0 6.489,8917 3.308,5722 3.807,0095 131,2847 6,5044 6.489,8917 Total 13.743,2625 13.743,2625 13.743,2625 13.743,2625
Tabel 2.7 Neraca Massa pada Centrifuge (CF-01)
Komponen
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
In CF-01 F7 In E-02 In RD-01 NaNO3 ( l ) NaNO3 ( s ) NaCl ( l ) NaCl ( s ) H2O 3.308,5722 3.807,0095 131,2847 6,5044 6.489,8917 0 0 0 0 381,3514 3.308,5722 0 131,2847 0 6.808,7431 0 3.807,0095 0 6,5044 62,5000 Total 13.743,2625 381,3514 10.248,6000 3.876,0139 14.124,6139 14.124,6139
Tabel 2.8 Neraca Massa pada Rotary Dryer (RD-01)
Komponen
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
In RD-01 F8 F9 NaNO3 NaCl H2O 3.807,0095 6,5044 62,5000 38,0701 0,0650 50,0000 3.768,9394 6,4394 12,5000 Total 3.876,0139 88,1351 3.787,8788 3.876,0139 3.876,0139
Tabel 2.9 Neraca Massa pada Evaporator (E-02)
Komponen
Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)
In E-02 Recycle F10 NaNO3 NaCl H2O 3.308,5722 131,2847 6.808,7431 3.308,5722 131,2847 2.634,9836 0 0 4.173,7595 Total 10.248,6000 6.074,8405 4.173,7595 10.248,6000 10.248,6000
2.4.2. Neraca Panas
Basis perhitungan : 1 jam operasi
Satuan : kJ/jam
Tabel 2.11 Neraca Panas pada Mixer (M-01)
Komponen Q input (kJ) Q output (kJ)
Qumpan Qpelarutan Qsteam QM2 22.122,0842 219.531,0695 589.735,4630 -842.254,3308 Total 842.254,3308 842.254,3308
Tabel 2.12 Neraca Panas pada Reaktor-01 (R-01) Komponen Q input (kJ) Q output (kJ)
Qumpan Qproduk Qsteam Qreaksi 2.105.054,1856 -122.622.5846 22.532,3407 -2.250.509,1106 -Total 2.250.509,1106 2.250.509,1106
commit to user Tabel 2.13 Neraca Panas pada Reaktor-02 (R-02)
Komponen Q input (kJ) Q output (kJ)
Qumpan Qproduk Qsteam Qreaksi 2.187.577,4640 -101.918,1877 5.633,1150 -2.295.128,7667 -Total 2.295.128,7667 2.295.128,7667
Tabel 2.14 Neraca Panas pada Evaporator-01 (E-01) Komponen Q input (kJ) Q output (kJ)
Qumpan Qsteam Qin Cr QF6 2.324.373,0287 1.878.773,7672 -2.923.305,5185 1.279.841,2774 Total 4.203.146,80 4.203.146,7959
Tabel 2.15 Neraca Panas pada Menara Destilasi (MD-01) Komponen Q input (kJ) Q output (kJ)
Qin MD Qcondenser Qreboiler QF4 QF5 851,1810 -794.731,4283 -794.029,6178 -1.095,5535 457,4380 Total 795.582,6093 795.582,6093
Tabel 2.16 Neraca Panas pada Crystallizer (CR-01)
Masuk kJ / jam Keluar kJ / jam
Panas dibawa feed Panas kristalisasi
2.923.305,5185 412.940,0950
Entalpi kristal & M.L Entalpi air pendingin
1.454.311,7823 1.881.933,8312
Total 3.336.245,6135 Total 3.336.245,6135
Tabel 2.17 Neraca Panas pada Centrifuge (CF-01)
Masuk kJ / jam Keluar kJ/ jam
Entalpi kristal & M.L Panas dibawa air pencuci
1.454.311,7823 39.590,1750
Panas dibawa cake Panas dibawa filtrat
419.282,1192 1.074.997,4736
commit to user Tabel 2.18 Neraca Panas pada Rotary Dryer (RD-01)
Komponen Q input (kJ) Q output (kJ)
Qin RD QF8 QF9 Qudara in Qudara out Qke lingkungan 419.282,1199 -5.834,7945 -11.605,4420 408.418,9766 -4.750,4504 348,3992 Total 425.116,9144 425.116,9144
Tabel 2.19 Neraca Panas pada Evaporator-02 (E-02)
Komponen Q input (kJ) Q output (kJ)
Qin E2 Qsteam Qrecycle QF10 1.075.188,8364 868.831,1366 -1.152.565,6728 791.454,3002 Total 1.944.019,9730 1.944.019,9730
Tabel 2.20 Neraca Panas Total
Komponen Q input (kJ) Q output (kJ)
F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 Qke lingkungan Qsteam Qair pendingin 22.122,0842 10.865,7141 514.981,7224 -39.590,1750 -348,3992 9.060.650,9479 -1.095,5535 457,4380 1.279.841,2774 -11.605,4420 410.418,9766 3.786.314,4597 348,3992 -4.154.837,4964 Total 9.644.570,6436 9.644.570,6436
commit to user 2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses 2.5.1. Lay Out Pabrik
Lay out 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 dari para karyawan serta keselamatan proses.
Pada prarancangan pabrik ini, tata letak dari pabrik dapat dilihat pada Gambar 2.3. Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik ini adalah (Vilbrandt, 1959) :
1. Pabrik Natrium Nitrat 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 mendatang.
3. Fakor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan ledakan, maka perencanaan lay out selalu diusahakan jauh dari sumber api, bahan panas, bahan yang mudah meledak dan jauh dari asap atau gas beracun.
4. Sistem konstruksi yang direncanakan adalah outdoor unutk menekan biaya bangunan dan gedung, dan juga iklim Indonesia memungkinkan konstruksi secara outdoor.
5. Lahan terbatas sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian pengaturan ruangan/lahan.
Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu (Vilbrandt, 1959) :
1. 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. 2. Daerah proses
Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses berlangsung. 3. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk
Merupakan daerah untuk tempat bahan baku dan produk. 4. Daerah gudang, bengkel dan garasi
Merupakan daerah yang digunakan untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses.
5. Daerah utilitas
Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung proses berlangsung dipusatkan.
commit to user Kantin Musholla Gudang UPL Koperasi Klinik Kantor Parkir Karyawan Area Perluasan Utilitas L a b o ra to riu m Pemadam Kebakaran B e n g ke l Pos Keamanan Pos Keamanan Pos Keamanan C o nt ro ll ro om Safety Pintu Darurat Parkir Skala = 1 : 500 Keterangan : : Taman : Arah jalan Proses
Gambar 2.3 Lay Out Pabrik
2.5.2 Lay Out Peralatan Proses
Lay out peralatan proses adalah tempat dimana alat-alat yang digunakan
dalam proses produksi. Tata letak peralatan proses pada prarancangan pabrik ini dapat dilihat pada Gambar 2.4. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam
menentukan lay out peralatan proses pada pabrik Natrium Nitrat, antara lain (Vilbrandt, 1959) :
1. Aliran udara
Aliran udara di dalam dan di sekitar peralatan 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.
2. Cahaya
Penerangan sebuah pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat prose yang berbahaya atau berisiko tinggi perlu adanya penerangan tambahan.
3. Lalu lintas manusia
Dalam perancangan lay out peralatan perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dengan cepat dan mudah. Hal ini bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki. Keamanan pekerja selama menjalankan tugasnya juga diprioritaskan.
4. Pertimbangan ekonomi
Dalam menempatkan alat-alat proses diusahakan dapat menekan biaya operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik.
5. Jarak antar alat proses
Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan operasi tinggi sebaiknya dipisahkan dengan alat proses lainnya, sehingga apabila terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut maka kerusakan dapat diminimalkan.
commit to user
BAB III
SPESIFIKASI ALAT PROSES
3.1 Reaktor
Tabel 3.1 Spesifikasi Reaktor
Kode R-01 R-02
Fungsi Tempat terjadinya reaksi asam nitrat dengan natrium klorida menjadi Natrium Nitrat
Tipe Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB)
Kondisi operasi - Tekanan - Suhu 1 atm 60 oC Spesifikasi pengaduk - Jenis pengaduk - Diameter - Kecepatan - Daya - Material
Turbin 6 blade, 4 baffle 0,667 m
150,146 rpm 21 HP Titanium
Turbin 6 blade, 4 baffle 0,667 m 111,879 rpm 10 HP Titanium Spesifikasi pemanas - Jenis - Media pemanas - Tinggi jaket Jaket Steam 2,09 m Jaket Steam 1,188 m
commit to user - Tebal jaket
- Material
16
3 in
Carbon Steel SA 283 grade C
16
3 in
Carbon Steel SA 283 grade C
Bentuk head Torispherical dished head
Tebal head 1 in4 14 in
Tinggi head 0,386 m 0,386 m
Diameter reaktor 2,1336 m 2,1336 m
Tinggi total reaktor 2,774 m 2,774 m
3.2 Mixer
Tabel 3.2 Spesifikasi Mixer
Kode M-01
Fungsi Melarutkan NaCl 95% dengan air menjadi
larutan NaCl jenuh pada 60 oC
Tipe Tangki ertical berpengaduk
Kondisi operasi - Tekanan - Suhu 1 atm 60 oC Spesifikasi pengaduk - Jenis pengaduk - Diameter - Kecepatan - Daya - Material
Turbin 6 blade dengan 4 baffle 0,484 m
168,748 rpm 8 HP
Spesifikasi pemanas - Jenis - Media pemanas - Tinggi jaket - Tebal jaket - Material Jaket Steam 1,456 m 16 3 in
Carbon Steel SA 283 grade C
Bentuk head Torispherical dished head
Tebal head 316 in
Tinggi head 0,310 m
Diameter mixer 1,3716 m
Tinggi total mixer 2,071 m
3.3 Evaporator
Tabel 3.3 Spesifikasi Evaporator
Kode E-01 E-02
Fungsi Menguapkan sebagian
kandungan H2O dan semua HNO3di larutan hasil reaksi
Menguapkan sebagian kandungan H2O di mother
liquor dari centrifuge
Tipe Long tube vertical evaporator
Kondisi operasi - Tekanan - Suhu 1 atm 103,85oC 1 atm 96,1830oC Spesifikasi HE
commit to user - Luas tr. panas - Hairpin - Panjang - Jumlah 13,631 m2 4 x 3 in hairpin SN 40 6,096 m 4 hairpin 6,603 m2 3 x 2 in hairpin SN 40 3,658 m 4 hairpin Spesifikasi Displacement Vapor - Diameter - Tebal shell - Tinggi - Material 0,596 m 16 3 in 0,596 m
Carbon Steel SA 283 grade C
0,924 m 16
3 in
0,924 m
Carbon Steel SA 283 grade C
Bentuk head Torispherical dished head Torispherical dished head
Tebal head 316 in 316 in
Tinggi head 0,173 m 0,105 m
Tinggi total 2,771 m 13,134 m
3.4 Menara Distilasi
Tabel 3.4 Spesifikasi Menara Distilasi
Kode MD-01
Fungsi Memisahkan antara Cl2dan NOCl
Tipe Packed Tower
Kondisi operasi - Tekanan - Suhu umpan
11 atm 51,515 oC
- Suhu Bottom - Suhu Top 67,087oC 39,17oC Dimensi menara 0,544 m Bahan isian - Jenis - Ukuran
Ceramic pall ring
1 in
Bahan konstruksi Carbon Steel SA 283 grade C
Tinggi menara 17,228 m
3.5 Crystallizer
Tabel 3.5 Spesifikasi Crystallizer
Kode CR-01
Fungsi Mengkristalkan Natrium Nitrat dari larutannya dengan cara mendinginkan larutan sampai diperoleh kristal Natrium Nitrat
Tipe Swenson-Walker Crystallizer
Jumlah 2 unit kecil (1 unit besar)
Volume total 0,751 m3 Kondisi operasi - Tekanan - Suhu 1 atm 50 oC
commit to user Dimensi Crystallizer - Lebar - Tinggi - Panjang total - Tebal dinding 0,610 m 0,660 m 6,096 m 0,005 m Spesifikasi Pengaduk - Jenis - Kecepatan - Daya - Diameter Spiral agitator 70 rpm 0,75 HP 0,605 m Spesifikasi Pendingin - Media - Jumlah Air 49.915,919 kg/jam
Bahan konstruksi Carbon Steel SA 283 grade C
3.6 Centrifuge
Tabel 3.6 Spesifikasi Centrifuge
Kode CF-01
Fungsi Memisahkan kristal NaNO3dari mother liquor-nya
Kondisi operasi - Tekanan - Suhu 1 atm 50 oC Dimensi bowl - Diameter - Panjang - Tebal 0,889 m 0,946 m 0,053 m Spesifikasi Motor - Kecepatan putar - Daya 600 rpm 0,5 HP
Bahan konstruksi Carbon Steel SA 283 grade C
3.7 Rotary Dryer
Tabel 3.7 Spesifikasi Rotary Dryer
Kode RD-01
Fungsi Mengurangi kadar cairan yang terikut pada hasil padatan NaNO3
Tipe Direct Contact Counter Current Rotary Dryer
Kondisi operasi - Tekanan - Suhu
1 atm 50 - 60oC
commit to user Spesifikasi alat - Panjang - Diameter - Kecepatan putar - Kemiringan - Jumlah flight - Waktu tinggal - Daya - Tebal shell 10,624 m 1,29 m 6,418 rpm 0,01 ft/ft 4 buah 0,607 jam 8 HP 16 3 in Sistem pemanas - Jenis - Luas tr. Panas - Diameter shell - Diameter tube - Tinggi
Shell and Tube 1-2 Heat Exchanger
20,868 m2 0,489 m 0,025 m 1,828 m
3.8 Tangki
Tabel 3.8 Spesifikasi Tangki
Kode T-01 T-02 T-03
Fungsi Menyimpan HNO3
selama 30 hari
Menyimpan Cl2 selama 30 hari
Menyimpan NOCl selama 30 hari Tipe Silinder vertikal dengan flat bottom dan conical roof Material Carbon Steel SA 283 grade C
Jumlah 2 1 1 Kondisi operasi - Tekanan - Suhu 1 atm 30 oC 11 atm 30 oC 11 atm 30 oC Kapasitas 12.909 bbl 5.100 bbl 4.030 bbl Dimensi - Diameter - Tinggi total - Tebal silinder Course 1 Course 2 Course 3 - Tebal head 60 ft 27,750 ft 8 1 1 in 1 in 8 7 in 16 5 in 45 ft 18,685 ft 16 7 3 in 8 3 3 in 16 5 3 in 16 7 in 45 ft 18,685 ft 16 7 3 in 8 3 3 in 16 5 3 in 16 7 in
commit to user 3.9 Silo
Tabel 3.9 Spesifikasi Silo
Kode SL-01 SL-02
Fungsi Menyimpan Natrium Klorida
selama 30 hari
Menyimpan Natrium Nitrat dari RD-01 selama 30 hari Tipe Silinder vertikal dengan dasar
berbentuk cone 60o
Silinder vertikal dengan dasar berbentuk cone 60o
Material Carbon Steel SA 283 grade C Carbon Steel SA 283 grade C
Jumlah 1 2 Kondisi operasi - Tekanan - Suhu 1 atm 30 oC 1 atm 30 oC Kapasitas 1.194,553 m3 1.135,643 m3 Dimensi - Diameter - Tinggi total - Tebal head 9,842 m 23,337 m 2 1 in 8,033 m 19,057 m 16 7 in
Kode SL-03
Fungsi Menyimpan Natrium Nitrat dari Si-01 selama 30 hari Tipe Silinder vertikal dengan dasar berbentuk cone 60o Material Carbon Steel SA 283 grade C
Jumlah 1 Kondisi operasi - Tekanan - Suhu 1 atm 30 oC Kapasitas 22,6164 m3 Dimensi - Diameter - Tinggi total - Tebal head 2,185 m 5,214 m 4 1 in
commit to user
3.10 Heat Exchanger
Tabel 3.10 Spesifikasi Heat Exchanger
Kode HE-01 HE-02
Fungsi Memanaskan asam nitrat
umpan reaktor
Mendinginkan cairan yang akan di-recycle ke R-01
Tipe Double Pipe Double Pipe
Jumlah 1 buah 1 buah
Panjang 12 ft 12 ft Kondisi operasi - Hot fluid - Cold fluid 130oC - 130oC 30 - 60 oC 96,2oC – 60oC 30 oC - 40 oC Spesifikasi - Kapasitas - Material
Outer pipe, hot fluid (steam)
203,229 kg/jam
Carbon Steel SA 283 grade C
Outer pipe, cold fluid (air
pendingin) 533,197 kg/jam Cast Steel Spesifikasi - Kapasitas - Material - Jumlah - ∆P
Inner pipe, cold fluid (bahan
baku HNO3) 5.826,384 kg/jam
Carbon steel SA 283 grade C
1 hairpin 0,531 psi
Inner pipe, hot fluid (fluida
keluaran E-02) 8.366,032 kg/jam
Carbon steel SA 283 grade C
1 hairpin 0,614 psi
Dirt Factor 0,0036 hr.ft2.oF/Btu 0,0038 hr.ft2.oF/Btu
Kode HE-03 HE-04
Fungsi Mendinginkan suhu fluida
keluaran RB-01 yang akan disimpan di T-03
Memanaskan udara masuk
rotary dryer
Tipe Double Pipe Double Pipe
Jumlah 1 buah 1 buah
Panjang 12 ft 6 ft Kondisi operasi - Hot fluid - Cold fluid 30oC – 40oC 67 oC - 32 oC 270,5oC - 68oC 30 - 127 oC Spesifikasi - Kapasitas - Material
Outer pipe, cold fluid (air
pendingin) 143,303 kg/jam
Cast Steel
Outer pipe, hot fluid (udara)
2036,31 kg/jam
Carbon steel SA 283 grade C
Spesifikasi
- Kapasitas - Material - Jumlah - ∆P
Inner pipe, hot fluid (residu
MD)
938,452 kg/jam
Carbon steel SA 283 grade C
10 hairpin 0,0069 psi
Inner pipe, cold fluid (gas
keluaran kompresor) 4.631,52 kg/jam
Carbon steel SA 283 grade C
3 hairpin 1,51 psi
Dirt Factor 0,0036 hr.ft2.oF/Btu 0,0032 hr.ft2.oF/Btu
commit to user
3.11 Condenser
Tabel 3.11 Spesifikasi Condenser
Kode CD-01 CD-02
Fungsi Mengkondensasikan gas
keluaran Compressor
Mengkondensasikan hasil atas MD-01
Tipe Double Pipe Shell and Tube
Jumlah 1 buah 1 buah
Panjang 12 ft 8 ft Kondisi operasi - Hot fluid - Cold fluid 68oC – 51,515oC 30oC – 40 oC 39,2oC - 39,2oC 30 - 35oC Spesifikasi - Kapasitas - Material
Outer pipe, hot fluid (air
pendingin) 50,15 kg/jam
Cast Steel
Shell,cold fluid (air pendingin)
198,565 kg/jam Cast Steel Spesifikasi - Kapasitas - Material - Jumlah - ∆P
Inner pipe, cold fluid (gas
keluaran kompresor) 4.631,52 kg/jam
Carbon steel SA 283 grade C
1 hairpin 1,05 psi
Tube cold fluid (hasil atas
MD-01)
3.536,95 kg/jam
Carbon Steel SA 283 grade C
522 tube 0,0088 psi
Dirt Factor 0,0037 hr.ft2.oF/Btu 0,0042 hr.ft2.oF/Btu
Kode CD-03
Fungsi Mengkondensasikan gas keluaran E-01
Tipe Double Pipe
Jumlah 1 buah Panjang 12 ft Kondisi operasi - Hot fluid - Cold fluid 103,845oC – 40oC 30 oC – 40 oC Spesifikasi - Kapasitas - Material
Outer pipe, cold fluid (air pendingin)
77,666 kg/jam Cast Steel Spesifikasi - Kapasitas - Material - Jumlah - ∆P
Inner pipe, hot fluid (gas keluaran E-01)
3.963,026 kg/jam
Carbon steel SA 283 grade C
1 hairpin 0,0012 psi
Dirt Factor 0,0052 hr.ft2.oF/Btu
commit to user 3.12 Reboiler
Tabel 3.12 Spesifikasi Reboiler
Kode RB-01
Fungsi Menguapkan sebagian hasil bawah MD-01
Tipe Kettle Reboiler
Jumlah 1 buah Panjang 8 ft Kondisi operasi - Hot fluid - Cold fluid 130oC - 130oC 66,91 - 67,02oC Spesifikasi - Kapasitas - Material
Shell, cold fluid (hasil bawah MD-01)
1097,859 kg/jam
Carbon Steel SA 283 grade C
Spesifikasi - Kapasitas - Material - Jumlah - ∆P
Tube, hot fluid (steam)
609,927 kg/jam
Cast Steel
106 tube 0,0002 psi
Dirt Factor 0,0025 hr.ft2.oF/Btu
3.13 Accumulator
Tabel 3.13 Spesifikasi Accumulator
Kode ACC-01
Fungsi Menampung distilat MD-01
Tipe Horizontal drum dengan torispherical dished head
Jumlah 1 buah
Material Carbon steel SA 283 grade C
Kapasitas 0,533 m3
Waktu tinggal 10 menit
Kondisi operasi - Tekanan - Suhu 11 atm 39,315oC Dimensi - Diameter - Panjang total - Tebal silinder - Tebal head 0,603 m 1,607 m 16 3 in 16 3 in
commit to user 3.14 Pompa
Tabel 3.14 Spesifikasi Pompa
Kode P-01 P-02 P-03
Fungsi Mengalirkan HNO3
dari T-01 ke HE-01
Mengalirkan
larutan NaCl dari M-01 ke R-01
Mengalirkan
larutan hasil reaksi dari R-01 ke R-02
Tipe Single stage centrifugal pump
Material Commercial steel
Kapasitas 23,503 gpm 34,934 gpm 82,035 gpm
Tekanan 1 - 1 atm 1 - 1 atm 1 - 1 atm
Tenaga pompa 0,37 HP 0,33 HP 0,36 HP
NPSH pompa 2,329 ft 3,033 ft 5,359 ft
Kecepatan putar 3500 rpm 3500 rpm 3500 rpm
Tenaga motor 0,5 HP 0,5 HP 0,5 HP
Kode P-04 P-05 P-06
Fungsi Mengalirkan
larutan hasil reaksi dari R-02 ke E-01
Mengalirkan
mother liquor dari
HE-05 ke R-01
Mengalirkan hasil atas MD dari ACC-01 ke MD-ACC-01
Tipe Single stage centrifugal pump
Material Commercial steel
Kapasitas 81,374 gpm 32,669 gpm 14,069 gpm
Tekanan 1 – 1 atm 1 - 1 atm 11 - 11 atm
Tenaga pompa 0,05 HP 0,46 HP 0,89 HP
NPSH pompa 5,330 ft 2,901 ft 1,654 ft
Kecepatan putar 3500 rpm 3500 rpm 3500 rpm
Tenaga motor 0,083 HP 0,75 HP 1,5 HP
commit to user Kode P-07 P-08 P-09 Fungsi Mengalirkan kondensat dari CD-01 ke MD-CD-01 Mengalirkan hasil bawah MD dari HE-06 ke T-03 Mengalirkan hasil atas MD dari ACC-01 ke T-02
Tipe Single stage centrifugal pump
Material Commercial steel
Kapasitas 8,665 gpm 4,005 gpm 14,069 gpm
Tekanan 11 - 11 atm 11 - 11 atm 11 - 11 atm
Tenaga pompa 0,29 HP 0,08 HP 0,18 HP
NPSH pompa 1,198 ft 0,715 ft 1,654 ft
Kecepatan putar 3500 rpm 3500 rpm 3500 rpm
Tenaga motor 0,5 HP 0,125 HP 0,25 HP
3.15 Cyclone
Tabel 3.15 Spesifikasi Cyclone
Kode Si-01
Fungsi Memisahkan produk Natrium Nitrat
yang terbawa aliran gas keluaran RD-01
Tipe Centrifugal Cyclone
Debit total masuk, ft3/s 45,50
Spesifikasi
- Diameter, ft 4
- Luas permukaan, ft2 201,14
- Luas daerah pengeluaran udara, ft2 3,14
- Kecepatan udara masuk, ft/s 50
- Kecepatan udara keluar, ft/s 14,48
commit to user 3.16 Fan
Tabel 3.16 Spesifikasi Fan
Kode F-01
Fungsi Menurunkan suhu fluida keluaran CD-02
Tipe Axial Fan
Jumlah 1 buah Kondisi operasi - Hot fluid - Cold fluid 39,171oC - 32oC 30 - 32oC Spesifikasi Rows - Jumlah - Panjang - Material - Daya motor - Kebutuhan listrik 1 buah 0,0352 ft
Carbon Steel SA 283 grade C
7,5 hp/100 ft2 0,042 hp
Beban panas 1.726,422 Btu/jam
Kebutuhan udara pendingin 890,069 kg/jam
3.17 Conveyor
Jenis : Closed Belt Conveyor
Jumlah : 5 buah
Kemiringan : 0o
Jenis : Continuous Bucket Elevator
Jumlah : 3 buah
Ukuran : 8 x 5,5 x 7,75 in Kemiringan : 0o
Tabel 3.17 Spesifikasi Screw Conveyor
Kode SC-01
Fungsi Mengumpulkan cake dari CR-01 untuk diumpankan
ke CF-01
Tipe Screw Conveyor dengan feed hopper
Daya digunakan, HP 1,232
Klasifikasi
- Luas terisi umpan 30 %
- Diameter flight, in 10
- Diameter pipa sumbu, in 2,5
- Diameter shaft, in 2
- Kecepatan putar, rpm 55
commit to user
3.17 Hopper
Tabel 3.18 Spesifikasi Hopper
Kode H-01 H-02
Fungsi Mengumpankan padatan NaCl
ke M-01
Mengumpankan cake dari CF-01 ke RD-01
Jenis Tangki silinder dengan conical bottom
Kapasitas, m3 1,355 3,0930
Diameter, m 1,238 1,630
BAB IV
UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM
4.1 Unit Pendukung Proses
Unit pendukung proses atau yang lebih dikenal dengan sebutan utilitas merupakan bagian penting untuk menunjang proses produksi dalam pabrik.
Unit pendukung proses yang terdapat dalam pabrik Natrium Nitrat adalah : 1. Unit pengadaan air
Unit ini bertugas menyediakan dan mengolah air untuk memenuhi kebutuhan air sebagai berikut :
a. Air pendingin dan air pemadam kebakaran b. Air umpan boiler
c. Air konsumsi umum dan sanitasi d. Air proses
2. Unit pengadaan steam
Unit ini bertugas untuk menyediakan kebutuhan steam sebagai media pemanas
mixer (M-01), reaktor (R-01 dan R-02), evaporator (E-01 dan E-02), reboiler
(RB-01) dan heater (HE-01 dan HE-04). 3. Unit pengadaan udara tekan
Unit ini bertugas untuk menyediakan udara tekan untuk kebutuhan instrumentasi pneumatic, untuk penyediaan udara tekan di bengkel dan untuk