SiO2. Pabrik Silika dari Abu Ampas Tebu Dengan Proses Presipitasi. Dosen Pembimbing: Prof. Dr. Ir. Suprapto, DEA

1. Akhadiyah Nur F. 2311 030 045 2. Elly Yonara 2311 030 067

Dosen Pembimbing:

Prof. Dr. Ir. Suprapto, DEA

Pabrik Silika dari Abu Ampas Tebu Dengan Proses Presipitasi

SiO ²

Latar Belakang

Abu ampas tebu yang cukup

melimpah

Kandungan Silika dalam abu ampas tebu sebesar 70,97 %

Industri silika memiliki

prospek yang cerah

di masa mendatang Perkembangan

bentuk partikel silika dalam ukuran kecil

sehingga memiliki sifat

yang berbeda dan dapat meningkatkan

kualitas SILIKA

PRESIPITASI

Di Indonesia silika biasa

banyak dihasilkan melalui proses

penambangan pasir kuarsa

KEGUNAAN SILIKA

SILIKA

Industri Glass

Bahan Baku keramik

Bahan Baku pembuatan Beton

Bahan tambahan

Kosmetik Bahan

Tambahan industri Kertas Industri

farmasi

Industri semen

Dessicant

Absorbent

ALASAN PEMILIHAN BAHAN BAKU

Senyawa Jumlah (%)

SiO₂ 70,97

Al2O3 8,55

Fe₂O₃ 3,61

CaO 6,50

MgO 2,83

K₂O 1,77

P2O5 0,78

MnO 0,18

 Kandungan silika pada abu ampas tebu sebesar 70,97 %

Meningkatkan nilai ekonomi dari abu ampas tebu yang melimpah di indonesia

yang kurang dimanfaatkan oleh industri kimia sebagai bahan baku pembuatan

silika

Memenuhi kebutuhan silika presipitasi dari dalam maupun luar negeri

( Govinrajan, 2011 )

LOKASI PENDIRIAN PABRIK

KEDIRI

Orientasi Bahan Baku

Abu Ampas tebu didapat dari PG Kebon Agung, PG Krebet Baru, PG Krebet Baru II, PG Pesantren Baru, PG Ngadirejo,

PG Merican, PG Watu Tulis, PG Candi, PG Krembung, dan

PG Tulangan

ALASAN PEMILIHAN LOKASI

Kemudahan stok bahan baku

Kemudahan transportasi darat

Data Impor, Ekspor, dan Produksi Silika di Indonesia

(Statistik Pusat Perdagangan Luar Negeri Indonesia, Vol 1)

Tahun Impor

(ton)/tahun

Ekspor (ton)/tahun

Produksi (ton)/tahun

2009 1.179,833 6.87,757 129.991.3

2010 1.355,893 9.23,526 151.175,43

2011 1.599,291 9.72,538 167.991,26

Penentuan Kapasitas Produksi

Perkiraan Kapasitas

Pabrik

kebutuhan SiO₂ tahun 2018 = (Impor + Produksi) – Ekspor

= (903704,4 + 105993437,282) - 572973

= 106324168,282 kg/tahun = 106.324,168 ton/tahun Kapasitas Produksi = 20% x 106.324,168 = 21264,83 ton/tahun

DEFINISI SILIKA PRESIPITASI

Silika presipitasi atau particulate silika, terbentuk baik dari

fase uap maupun dari presipitasi larutan. Silika presipitasi

dalam bentuk powder atau bubuk memiliki struktur yang

lebih terbuka dengan volume pori yang lebih tinggi

daripada silika gel dalam bentuk yang sama. Silika dapat

dipresipitasi dari larutan natrium silikat dengan

menggunakan konsentrasi yang lebih rendah daripada

dalam pembuatan gel

SIFAT FISIK KIMIA SILIKA PRESIPITASI

Sifat Fisika :

- Bentuk : powder

- Warna : putih

- Water absorption value : 250 % min - Oil absorption value : 225 % min

- Moisture : ± 1 % pada suhu 110

^o

C - pH dari 5 % slurry : 7 ± 0,3

- kandungan silika : ± 99 % - Surface area : 170 m

²

/g - Spesific gravity : 1,92 m/s

²

Sifat Kimia :

- Silika presipitasi bersifat hidrofilik dan hidrofobik.

Uraian Proses..

mereaksikan Na₂O.SiO₂ dengan H₂SO₄ dengan menambahkannya ke dalam reaktor yang berisi air secara simultan. Pada proses ini menggunakan NaCl yang berfungsi sebagai koagulan. Suhu operasi yang digunakan pada adalah

95-100^oC, Surface area produk sebesar 450 m²/g

Proses Aldcroft

NaCl

Na₂O.SiO₂ + H₂SO₄ SiO₂ + Na₂SO₄ + H₂O

menambahkan Na₂O.SiO₂ ke dalam reaktor yang berisi air, pada suhu operasi 90^oC, baru ditambahkan H₂SO₄. Pada proses chevallier, tidak ada penambahan

koagulan. Surface area produk sebesar 200 m²/g

Proses Chevallier

Na₂O.SiO₂ + H₂SO₄ SiO₂ + Na₂SO₄ + H₂O

(US Patent)

Uraian Proses..

menambahkan Na₂O.SiO₂ ke dalam reaktor yang berisi air dan menjaganya sampai suhu tertentu (85^oC), kemudian menambahkan natrium silikat dan H₂SO₄ secara simultan. Pada proses esch, tidak ada penambahan koagulan.

Surface area produk sebesar 45 m²/g

Proses Esch

Na₂O.SiO₂ + H₂SO₄ SiO₂ + Na₂SO₄ + H₂O

(US Patent 5484581)

Perbandingan Proses

(US patent)

Parameter Aldcroft Chevallier Esch Produksi

- Surface Area

produk (CTAB)

450 m

²

/g 200 m

²

/g 45 m

²

/g

Bahan baku + NaCl - - Suhu

Operasi 95 - 100

^o

C 90

^o

C 85

^o

C

Surface Area lebih besar sehingga produk yang

dihasilkan juga lebih baik, waktu berlangsung

selama 2 jam energi yang dibutuhkan tidak

terlalu besar

Pada proses ini dapat

terbentuk gel Pada proses esch waktu yang

dibutuhkan presipitasi silika sangat lama sehingga energi yang

dibutuhkan juga besar

SELEKSI PROSES

Proses Aldcroft lebih baik dibandingkan proses-proses yang lain, dikarenakan :

1. Surface Area produk lebih besar ( 450 m

²

/g )

2. Energi yang dibutuhkan dalam proses ini juga tidak terlalu besar.

3.Sementara penambahan NaCl tidak akan terlalu

berpengaruh pada biaya produksi karena harganya

cukup ekonomis.

Blok diagram proses terpilih

Filtrat ekstraksi

REAKTOR (95-100^oC) NaCl

FILTRASI

SPRAY DRYER (Pengeringan) MILL

(Penumbukan dan pengaturan ukuran partikel)

SiO₂

(Slurry didinginkan)

Cake (Slurry) Natrium Silikat

PRODUKSI SiO₂

Tempat Penampungan Limbah

Abu ampas tebu

NaOH Residu

H₂SO₄ (liq)

Flowsheet

Flowsheet

Neraca Massa

ALAT MASUK

( KG)

KELUAR (KG)

Tangki Pembuatan NaOH 364,062 364,062

Tangki Pencampuran NaOH dan abu ampas

tebu

452747,5032 452747,5032

Reaktor 1 452747,5032 452747,5032

Tangki Pelarutan NaCl 84820,01056 84820,01056 Tangki Pengenceran

H2SO4 21033,30211 21033,30211

Reaktor 2 600484,7979 600484,7979

Tangki penampung slurry 600484,7979 600484,7979

RVF 624330,639 624330,639

Spray Dryer 83094,90826 83094,90826

Ball Mill 64959,08018 64959,08018

Screen 64959,08018 64959,08018

Storage 64959,08018 64959,08018

Neraca Panas

ALAT MASUK

( kkal)

KELUAR (kkal)

Heater Reaktor 1 32190154 32190154

Reaktor 1 23259781,81 23259781,81

Heater NaCl 4734926,668 4734926,668

Heater asam Sulfat 1234383,855 1234383,855

Reaktor 2 70933298,02 70933298,02

Tangki penampung Slurry 35786905 35786905

RVF 10623054 10623054

Air Heater 793147,6761 793147,6761

Spray Dryer 1612552,74 1612552,74

Ball Mill 849160,32 849160,32

Screen 200159,218 200159,218

Spesifikasi Alat

POMPA

• Jenis Pompa = Centrifugal Pump

• Jumlah = 1 buah

• Rate volumetrik = 73,52 gpm

• Bahan Kontruksi = Commersial steel

• Power pompa = 2 hp

Reaktor 1

• Tipe = mixed flow

• Bentuk = silinder vertical dengan tutup dan dasar “ Flanged &

Dished head”

• Volume tangki = 73,6416 ft³

• Volume liquid = 58,9132 ft³/jam

• Diameter Tangki = 134 in

• Tinggi tangki = 198 in

• Tebal Tangki = 0,25 in

• Tebal Tutup Atas = 0,292 in

• Tebal Tutup Bawah = 0,292 in

• Jenis Las = Double welded butt joint

• Bahan Kontruksi = Carbon Stell

• Tipe pengaduk = Propeller dengan 4 buah baffle

• Jumlah pengaduk = 1

• Diameter Pengaduk = 3 ft

• Putaran Pengaduk = 30 rpm

• Power Motor = 0,846 Hp

Tangki Pencampuran Natrium Hidroksida dan Abu Ampas tebu

• Kapasitas = 584,053566 ft

³

• Diameter Tangki = 7,56 ft

• Tinggi tangki = 9,072 ft

• Tebal Tutup Atas = 1,9969 in

• Tebal tutup bwah = 1,9969 in

• Tinggi tutup atas = 1,0301 ft

• Tinggi tutup bawah = 1,0301 ft

• Jenis Las = Double welded butt joint

• Bahan kontruksi = Carbon steel

Utilitas

No. Air yang digunakan Kebutuhan Air

(m³/hari)

1. Air Sanitasi 41,25

2. Air Pendingin 286,15

3. Air Umpan Boiler 90,4

4. Air Proses 317

5. Air Make Up 23,34

Total 758,14

Kesehatan dan Keselamatan kerja

Area Unit Penanganan

Pengolahan Awal

Tangki H

₂

SO

₄

• Dipasang rambu peringatan daerah berbahaya

• Dilakukan pengecekan berkala

• pemasangan tangga dan pegangan

Proses Utama Reaktor

• Dipasang rambu tanda bahaya

• pemasangan tangga dan pegangan

• Setiap pembersihan reaktor harus ditest tekanan dan teperatur untuk mencegah over stressing.

• dipasang temperature control

Tahap akhir Ball Mill • Pemasangan tangga dan pegangannya

• Dipasang rambu peringatan berbahaya

Kesehatan dan Keselamatan kerja

Pengendalian proses dan Instrumentasi

No Nama Alat Kode Alat Instrumentasi

1. Reaktor 2 R-210 Pressure Indicator (PI) Temperatur Controller (TC) 2. Tangki Penampung F-116

F-212 F-221

Level Indicator (LI)

3. Reaktor 1 R-110 Temperatur Controller (TC)

4. Spray Dryer B-310 Temperatur Controller (TC)

Limbah Pabrik Silika

Limbah Padat = Komponen Sisa Abu Ampas Tebu

Limbah Cair = H ₂ SO _{4 ,} Na ₂ SO _4, NaCl Limbah Gas = Debu Cyclone

Kesimpulan

1. Pabrik Silika ini direncanakan beroperasi secara batch-kontinyu selama 330 hari operasi/tahun dan 24 jam/hari.

2. Kapasitas pabrik ini sebesar 64.439 kg /hari.

3. Bahan baku yang utama diperlukan ialah sebesar 91.015,5 kg/hari abu ampas tebu.

4. Bahan pembantu pada pabrik Silika ini terdiri dari : NaOH = 364.062 kg/hari

H

₂

SO

₄

= 21033,30 kg/hari Na

₂

O.3,3SiO

₂

= 425629,2 kg/hari NaCl = 84.820,01 kg/hari

5. Kebutuhan utilitas pada pabrik Silika ini sebagian besar berasal dari air (water treatment) yang digunakan untuk :

Air sanitasi = 20,24 m

³

/hari Air pendingin = 286,15 m

³

/hari Air umpan boiler = 275,365 m

³

/hari Air proses = 427,70 m

³

/hari Make up water = 35,073 m

³

/hari

944,522 m

³

/hari

TERIMA

KASIH