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

Transkripsi

1 Pabrik Silika dari Abu Ampas Tebu Dengan Proses Presipitasi SiO2 Dosen Pembimbing: Prof. Dr. Ir. Suprapto, DEA 1. Akhadiyah Nur F Elly Yonara

2 Latar Belakang Kandungan Silika dalam abu ampas tebu sebesar 70,97 % SILIKA PRESIPITASI Abu ampas tebu yang cukup melimpah Perkembangan bentuk partikel silika dalam ukuran kecil sehingga memiliki sifat yang berbeda dan dapat meningkatkan kualitas Di Indonesia silika biasa banyak dihasilkan melalui proses penambangan pasir kuarsa Industri silika memiliki prospek yang cerah di masa mendatang

3 KEGUNAAN SILIKA Absorbent Industri Glass Bahan Baku keramik Dessicant SILIKA Bahan Baku pembuatan Beton Industri semen Bahan tambahan Kosmetik Industri farmasi Bahan Tambahan industri Kertas

4 ALASAN PEMILIHAN BAHAN BAKU Senyawa Jumlah (%) SiO 2 70,97 Kandungan silika pada abu ampas tebu sebesar 70,97 % Al 2 O 3 8,55 Fe 2 O 3 3,61 CaO 6,50 MgO 2,83 K 2 O 1,77 P 2 O 5 0,78 MnO 0,18 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 )

5 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

6 ALASAN PEMILIHAN LOKASI Kemudahan stok bahan baku Kemudahan transportasi darat

7 Data Impor, Ekspor, dan Produksi Silika di Indonesia Tahun Impor (ton)/tahun Ekspor (ton)/tahun Produksi (ton)/tahun , , , , , , , ,26 (Statistik Pusat Perdagangan Luar Negeri Indonesia, Vol 1)

8 Penentuan Kapasitas Produksi Perkiraan Kapasitas Pabrik kebutuhan SiO 2 tahun 2018 = (Impor + Produksi) Ekspor = (903704, ,282) = ,282 kg/tahun = ,168 ton/tahun Kapasitas Produksi = 20% x ,168 = 21264,83 ton/tahun

9 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

10 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.

11 Uraian Proses.. Proses Aldcroft mereaksikan Na 2 O.SiO 2 dengan H 2 SO 4 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 o C, Surface area produk sebesar 450 m 2 /g Proses Chevallier Na 2 O.SiO 2 + H 2 SO 4 NaCl SiO 2 + Na 2 SO 4 + H 2 O menambahkan Na 2 O.SiO 2 ke dalam reaktor yang berisi air, pada suhu operasi 90 o C, baru ditambahkan H 2 SO 4. Pada proses chevallier, tidak ada penambahan koagulan. Surface area produk sebesar 200 m 2 /g Na 2 O.SiO 2 + H 2 SO 4 SiO 2 + Na 2 SO 4 + H 2 O (US Patent)

12 Uraian Proses.. Proses Esch menambahkan Na 2 O.SiO 2 ke dalam reaktor yang berisi air dan menjaganya sampai suhu tertentu (85 o C), kemudian menambahkan natrium silikat dan H 2 SO 4 secara simultan. Pada proses esch, tidak ada penambahan koagulan. Surface area produk sebesar 45 m 2 /g Na 2 O.SiO 2 + H 2 SO 4 SiO 2 + Na 2 SO 4 + H 2 O (US Patent )

13 Perbandingan Proses Surface Area lebih besar sehingga produk yang dihasilkan juga lebih baik, waktu berlangsung selama 2 jam energi yang dibutuhkan tidak terlalu besar Parameter Aldcroft Chevallier Esch Produksi - Surface Area produk (CTAB) 450 m 2 /g 200 m 2 /g Bahan baku + NaCl - - Suhu Operasi 45 m 2 /g o C 90 o C 85 o C Pada proses ini dapat terbentuk gel (US patent) Pada proses esch waktu yang dibutuhkan presipitasi silika sangat lama sehingga energi yang dibutuhkan juga besar

14 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.

15 Blok diagram proses terpilih Abu ampas tebu NaCl NaOH H 2 SO 4 (liq) ekstraksi Natrium Silikat REAKTOR ( o C) Residu SiO 2 (Slurry didinginkan) FILTRASI Filtrat Cake (Slurry) SPRAY DRYER (Pengeringan) MILL (Penumbukan dan pengaturan ukuran partikel) PRODUKSI SiO 2 Tempat Penampungan Limbah

16 Flowsheet

17 Flowsheet

18 ALAT MASUK ( KG) Neraca Massa KELUAR (KG) Tangki Pembuatan NaOH 364, ,062 Tangki Pencampuran NaOH dan abu ampas tebu , ,5032 Reaktor , ,5032 Tangki Pelarutan NaCl 84820, ,01056 Tangki Pengenceran H2SO , ,30211 Reaktor , ,7979 Tangki penampung slurry , ,7979 RVF , ,639 Spray Dryer 83094, ,90826 Ball Mill 64959, ,08018 Screen 64959, ,08018 Storage 64959, ,08018

19 Neraca Panas ALAT MASUK ( kkal) KELUAR (kkal) Heater Reaktor Reaktor , ,81 Heater NaCl , ,668 Heater asam Sulfat , ,855 Reaktor , ,02 Tangki penampung Slurry RVF Air Heater , ,6761 Spray Dryer , ,74 Ball Mill , ,32 Screen , ,218

20 Spesifikasi Alat POMPA Jenis Pompa Jumlah Rate volumetrik Bahan Kontruksi Power pompa = Centrifugal Pump = 1 buah = 73,52 gpm = Commersial steel = 2 hp

21 Reaktor 1 Tipe = mixed flow Bentuk = silinder vertical dengan tutup dan dasar Flanged & Dished head Volume tangki = 73,6416 ft 3 Volume liquid = 58,9132 ft 3 /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

22 Tangki Pencampuran Natrium Hidroksida dan Abu Ampas tebu Kapasitas = 584, 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

23 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 Air Make Up 23,34 Total 758,14

24 Kesehatan dan Keselamatan kerja Area Unit Penanganan Pengolahan Awal Proses Utama Tahap akhir Tangki H 2 SO 4 Reaktor Ball Mill Dipasang rambu peringatan daerah berbahaya Dilakukan pengecekan berkala pemasangan tangga dan pegangan Dipasang rambu tanda bahaya pemasangan tangga dan pegangan Setiap pembersihan reaktor harus ditest tekanan dan teperatur untuk mencegah over stressing. dipasang temperature control Pemasangan tangga dan pegangannya Dipasang rambu peringatan berbahaya

25 Kesehatan dan Keselamatan kerja

26 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 Level Indicator (LI) F-212 F Reaktor 1 R-110 Temperatur Controller (TC) 4. Spray Dryer B-310 Temperatur Controller (TC)

27 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

28 Kesimpulan 1. Pabrik Silika ini direncanakan beroperasi secara batch-kontinyu selama 330 hari operasi/tahun dan 24 jam/hari. 2. Kapasitas pabrik ini sebesar kg /hari. 3. Bahan baku yang utama diperlukan ialah sebesar ,5 kg/hari abu ampas tebu. 4. Bahan pembantu pada pabrik Silika ini terdiri dari : NaOH = kg/hari H 2 SO 4 = 21033,30 kg/hari Na 2 O.3,3SiO 2 = ,2 kg/hari NaCl = ,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 Make up water = 427,70 m 3 /hari = 35,073 m 3 /hari 944,522 m 3 /hari

29 TERIMA KASIH