Prarancangan Pabrik Precipitated Silica dari Sodium Silikat dan Asam Sulfat dengan kapasitas 16.000 ton/tahun bab 1 TA

(1)

BAB I PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Perkembangan industri di indonesia, khususnya industri kimia dari tahun ke tahun cenderung mengalami peningkatan baik secara kualitas maupun kuantitas. Sejalan dengan kemajuan tersebut, maka kebutuhan bahan-bahan kimiapun semakin meningkat. Peningkatan kebutuhan itu dapat dipenuhi dengan membangun industri kimia baru.

Precipitated silica merupakan sintetic silica dioxide yang berbentuk amophorous terdiri atas atom Si dan O. Secara umum Precipitated silica digunakan sebagai bahan penguat pada produk-produk elastis seperti sol sepatu, karet, komponen-komponen kawat dan kabel serta sebagai cleaning agent pada pasta gigi.

(Ulman’s, 1998) Berdasarkan data dari Badan Pusat Statistik indonesia, tahun 1998 sampai tahun 2003 Indonesia masih mengimport precipitated silica untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri ,antara lain dibeli dari negara Jepang,China, Korea,india dan Taiwan dan diperkirakan kebutuhan precipitated silica pada tahun 2010 sebesar 16.000.000 kg. Dengan pertimbangan tersebut maka prospek pendirian pabrik precipitated silica di Indonesia masih cukup luas dan menguntungkan.

I.2. Kapasitas Rancangan

Dalam menentukan kapasitas rancangan suatu pabrik perlu dipertimbangkan beberapa faktor, diantaranya perkembangan kebutuhan precipitated silica di Indonesia dan ketersediaan bahan baku.

(2)

Tabel 1.1 Data import precipitated silica tahun 1998-2003 Tahun Indeks Tahun Jumlah (kg)

1998 1 8.001.344

1999 2 8.690.933

2000 3 9.940.526

2001 4 10.352.214

2002 5 10.618.551

2003 6 10.578.714

(Sumber : Biro Pusat Statistik Indonesia, 1998-2003) Untuk menentukan kapasitas produksi pada tahun 2010 dipergunakan grafik perkembangan kebutuhan precipitated silica.

Berdasarkan grafik tersebut diperoleh persamaan regresi linier: y = 545183x + (8E+06), dan dengan memasukkan harga indeks tahun (x) ke persamaan tersebut dapat di perkirakan kebutuhan precipitated silica di Indonesia pada tahun 2010 yaitu sebesar 15.087.379 kg.

Penyediaan bahan baku dapat dipenuhi dengan mengadakan kerjasama dengan PT Tirta Bening Mulia selaku produsen sodium silikat berkapasitas 48.000 ton per tahun dan PT Indo Lysaght, Bogor selaku produsen asam sulfat.

Pabrik precipitated silica yang akan didirikan direncanakan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, sehingga dipilih kapasitas rancangan sebesar 16.000 ton/ tahun.

[image:2.595.121.512.310.548.2]

I.3. Lokasi Pabrik

grafik perkembangan kebutuhan

Precipitated silica di Indonesia

y = 545183x + 8E+06

0 5000000 10000000 15000000

0 2 4 6 8

indeks tahun

Ju

m

la

h

(k

(3)

Pabrik precipitated silica ini direncanakan akan didirikan di kawasan industri Tangerang, Jawa Barat. Pertimbangan pemilihan lokasi ini didasarkan pada:

1. Bahan baku

Bahan baku harus tersedia dalam jumlah yang cukup untuk kelancaran suatu proses. Untuk pembuatan precipitated silica ini digunakan bahan baku sodium silikat, dapat bekerjasama dengan PT.Tirta Bening Mulia yang memproduksi sodium silikat dan PT Indo Lysaght, Bogor yang memproduksi asam sulfat.

2. Fasilitas transportasi

Letak pelabuhan laut dan sungai cukup dekat. Jalan raya sudah tersedia di daerah ini, sehingga pendistribusian produk dan pengiriman bahan baku lebih mudah.

3. Ketersediaan tenaga kerja

Kebutuhan tenaga kerja dapat di penuhi di daerah sekitar lokasi pabrik, mulai tenaga ahli hingga tenaga kasar.

4. Ketersediaan utilitas

Penyediaan air untuk utilitas mudah karena dekat dengan sungai Cisadane. Untuk kebutuhan listrik di suplai dari PLN dan power generation plant sebagai cadangan. Sarana yang lain seperti bahan bakar dapat diperoleh dengan mudah.

5. Pembuangan limbah

Limbah diolah terlebih dahulu sedemikian rupa agar dampak yang ditimbulkan terhadap lingkungan sekitar dapat diminimalisir.

6. Kondisi daerah

Daerah ini aman bencana artinya belum pernah terjadi peristiwa bencana alam yang cukup besar. Temperatur udara sekitar normal, sehingga memungkinkan operasi dapat berjalan lancar.

(4)

I.4.1. Proses pembuatan

Precipitated silica merupakan sintetic silica dioxide yang berbentuk amorphous.

Cara pembuatan precipitated silica yang dikenal selama ini adalah proses asidifikasi larutan alkali silikat. Bahan baku untuk memproduksi precipitated silica berupa larutan alkali metal silikat dan asam. Kebanyakan yang sering dijumpai reaksi antara sodium silikat dan asam sulfat. Reaksi yang terjadi sebagai berikut :

Na2O.3,3 SiO2 + H2SO4 3,3SiO2 + Na2SO4 + H2O

(Ulman’s,1998) Reaksi berlangsung pada suhu 85-100 o_{C. (www.uspto.gov)}

Produk yang dihasilkan dalam kondisi netral atau cenderung kondisi basa. Bentuk amorphous. Proses ini bisa dalam batch maupun dalam kontinu. Asam dan larutan alkali metal silikat akan membentuk produk yang berupa benih-benih silika secara serentak didalam tangki berpengaduk. Dengan pengadukan tersebut juga dapat menghindari terbentuknya gel. Hal ini akan mempermudah dalam proses pemisahan produk.

( Ulman’s,1998) Cara pembuatan precipitated silica dengan proses lain sebagai berikut :

 Proses kering. Reaksi :

Na2O.xSiO2 + H2SO4 x SiO2 + Na2SO4 + H2O

( Kirk Othmer,1966 ) Pada proses ini, kondisi setelah pencucian produk berupa gel. Sehingga diperlukan pemanasan dengan suhu tinggi. Langkah terakhir penambahan reaktan kimia yaitu silicone oil pada reaktor.

(5)

3 SiF4 + 2 H2O SiO2 + 2 H2SiF6 (Kirk Othmer,1966) ( Kirk Othmer,1966) Dari beberapa cara pembuatan di atas, dipilih cara yang pertama yaitu proses asidifikasi larutan alkali silikat yang menurut Ulman’s mempunyai beberapa keuntungan antara lain :

1. Lebih ekonomis, karena bahan baku relatif murah.

2. Produk yang dihasilkan mempunyai ukuran yang seragam.

3. Dalam langkah proses pembuatannya tidak memerlukan panas yang terlalu tinggi sehingga menghemat tenaga.

4. Mudah melakukan pemisahan produk.

I.4.2. Kegunaan produk

Precipitated silica digunakan sebagai penguat pada produk-produk elastis,seperti sol sepatu, karet, kabel dan komponen-komponen kawat. Pada karet memperbaiki tensile strength, kekerasan dan tear strength. Pada kabel yang utama digunakan pada bagian sarung, melindungi penyobekan dan pergeseran didalam kabel. Precipitated silica ini juga digunakan pada industri pasta gigi sebagai bahan pembersih ( cleaning agent). Sejak diefektifkannya bahan pembersih ini tidak perlu lagi menggosok gigi dengan keras. Selain itu juga mengontrol sifat-sifat rheological dari pasta gigi dan juga memungkinkan memproduksi dengan transparan gel. Pada industri kertas precipitated silica digunakan untuk memproduksi kertas-kertas tertentu dengan jaminan ketajaman warna yang tinggi atau kontras pada jenis kertas cetak. Silica disini akan memenuhi pori-pori (lubang-lubang) pada kertas dan memberikan permukaan yang lembut. Kemajuan penggunaan precipitated silica sekarang ini sebagai insektisida, menstabilitaskan bir dan menganalisis darah.

( Ulman’s,1998)

(6)

I.4.3.1. Sifat fisis dan kimia bahan baku

1. Sodium silikat

 Sifat fisis :

Rumus molekul : Na2O. 3.3SiO2

Berat molekul : 260,29 gram/mol

Spesifik gravity : 1,38-1,41 Boiling point : 102 o_C

Warna : tidak berwarna

Wujud : cairan

( www. Captainindrustries.com)

 Sifat kimia :

- Larut dalam air tetapi tidak terhidrolisis seperti halnya garam silikat lainya.

- Stabil dalam temperatur ruang dan tekanan

atmosferik.

- Bereaksi dengan garam-garam lain,

contohnya dengan magnesium silikat.

(Ulman’s,1998) 2. Asam sulfat

 Sifat fisis

Rumus molekul : H2SO4

Densitas : 1,831 g/cc (25o_C)

Specific gravity : 1,834 Melting point : 10,49 o_C Boiling point : 340 o_C

Wujud : cairan

( Perry,1986)

(7)

 Sifat kimia

- Merupakan asam kuat dan bersifat

higroskopis.

- Merupakan bahan pengoksidasi dan bahan

penghidrasi khususnya terhadap senyawa organik.

(Kirk Othmer,1966)

I.4.3.2. Sifat fisis dan kimia produk

1. Precipitated silica.

 Sifat fisis

Rumus molekul : SiO2

Melting point : 1710 o_C Boiling point : 2230 o_C Specific gravity : 2,32

Wujud : powder , amorph

( Perry,1986)

 Sifat kimia

- Tidak larut dalam air

- Terdiri dari grup silanol ( - Si-O-H)

( Ulman’s,1998)

I.4.4. Tinjauan Proses.

Proses pembuatan precipitated silica didasarkan pada proses asidifikasi larutan alkali silikat dengan mereaksikan sodium silikat dengan asam sulfat.

Reaksi yang terjadi:

Na2O.3,3 SiO2 + H2SO4 3,3 SiO2 + Na2SO4 + H2O

(8)

1. Pembentukan benih-benih precipitated silica dengan cara mereaksikan bahan baku dalam tangki berpengaduk. Reaksi berlangsung pada suhu 85-100 o_{C dan tekanan 1 atm.}

2. Tahap filtrasi slurry untuk memisahkan produk. Produk akan tertahan dalam filter dan filtrat berupa air, sisa reaktan dan sodium sulfat akan diolah dalam unit pengolahan limbah.