PRARANCANGAN PABRIK GLYCERINE TRINITRATE DARI GLISERIN DAN ASAM NITRAT DENGAN PROSES BIAZZI KAPASITAS TON / TAHUN

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK GLYCERINE TRINITRATE DARI GLISERIN DAN ASAM NITRAT DENGAN PROSES BIAZZI KAPASITAS TON / TAHUN Oleh : Dwi Endah Cahyani I Wahyu Setyo Nugroho E P I JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2007

2 Halaman Pengesahan TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK GLYCERINE TRINITRATE DARI GLISERIN DAN ASAM NITRAT DENGAN PROSES BIAZZI KAPASITAS TON / TAHUN Oleh : DWI ENDAH CAHYANI NIM. I WAHYU SETYO NUGROHO EDY PURWANTO NIM. I Dosen pembimbing Sperisa Distantina, ST, MT NIP Dipertahankan di depan Tim Penguji : 1. Ir. Endah Retno D, MT NIP Bregas STS, ST, MT NIP Mengetahui Disahkan a.n. Dekan Fakultas Teknik Ketua Jurusan Pembantu Dekan I Teknik Kimia Ir. Noegroho Djarwanti, MT NIP Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si. NIP ii

3 KATA PENGANTAR Syukur Alhamdulillah, segala puji hanya bagi Allah SWT, hanya karena rahmat dan hidayah-nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul Prarancangan Pabrik Glycerine Trinitrate dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas Ton / tahun. 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. Sperisa Distantina, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir. 2. Yc. Danarto, ST,MT, selaku Pembimbing Akademik. 3. Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS. 4. Segenap Civitas Akademika, atas semua bantuannya. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari 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, Juli 2007 Wahyu Setyo Nugroho Edy Purwanto

4 DAFTAR ISI Halaman Judul Halaman Pengesahan Kata Pengantar Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Intisari i ii iii iv xi xiv xv BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Kapasitas Perancangan Kebutuhan nitrogliserin Ketersediaan Bahan Baku Kapasitas minimum Pabrik Nitrogliserin Pemilihan Lokasi Pabrik Faktor Primer Faktor Sekunder Tinjauan Pustaka Macam-macam Proses Nitrogliserin 9 BAB II DESKRIPSI PROSES Spesifikasi Bahan Baku dan Produk Spesifikasi Bahan Baku 13

5 2.1.2 Spesifikasi Produk Konsep Proses Mekanisme Reaksi Kondisi Operasi Tinjauan Kinetika Tinjauan Termodinamika Langkah Proses Tahap Penyiapan Bahan Baku Tahap Reaksi Nitrasi Pembentukan Nitrogliserin Diagram Alir Diagram Alir Proses Diagram Alir Kualitatif Diagram Alir Kuantitatif Neraca Massa dan Neraca Panas Neraca Massa Neraca Panas Lay Out Pabrik dan Peralatan Lay Out Pabrik Lay Out Peralatan 33 BAB III SPESIFIKASI ALAT Mixer Mixer Reaktor 37

6 3.4 Dekanter Dekanter Tangki Pencuci Tangki Netraliser Tangki Asam Sulfat Tangki Asam Nitrat Tangki Gliserol Tangki Nitrogliserin Tangki Brine Water Cooler Cooler Cooler Cooler Pompa Pompa Pompa Pompa Pompa Pompa Pompa Pompa Pompa Pompa 10 59

7 BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM Unit Pendukung Proses Unit Pengadaan Air Air Pendingin dan Pemadam Kebakaran Air Proses Air Umpan Boiler Air Konsumsi Umum dan Sanitasi Unit Pengadaan Steam Unit Pengadaan Udara Tekan Unit Pengadaan Listrik Listrik untuk keperluan proses dan utilitas Listrik untuk Penerangan Listrik untuk AC Listrik untuk Laboratorium dan Instrumentasi Unit Pengadaan Bahan Bakar Unit Refrigerasi Laboratorium Laboratorium Fisik Laboratoruim Analitik Laboratoruim Penelitian dan Pengenbangan Unit Pengolahan Limbah Limbah Cair Limbah Gas 89

8 BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN Bentuk Perusahaan Struktur Organisasi Tugas dan Wewenang Pemegang Saham Dewan Komisaris Dewan Direksi Staf Ahli Penelitian dan Pengembangan (Litbang) Kepala Bagian Kepala Seksi Pembagian Jam Kerja Karyawan Karyawan Non-Shift Karyawan Shift Status Karyawan dan Sistem Upah Karyawan Tetap Karyawan Harian Karyawan Borongan Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji Penggolongan Jabatan Jumlah Karyawan dan Gaji Kesejahteraan Sosial Karyawan Gaji Pokok 108

9 5.7.2 Tunjangan Cuti Pakaian Kerja Pengobatan Asuransi Tenaga Kerja (Astek) Manajemen Perusahaan Perencanaan Produksi Pengendalian Produksi 111 BAB VI ANALISA EKONOMI Penafsiran Harga Peralatan Dasar Perhitungan Penentuan Total Capital Investment (TCI) Hasil Perhitungan Fixed Capital Invesment (FCI) Working Capital Investment (WCI) Total Capital Investment (TCI) Direct Manufacturing Cost (DMC) Indirect Manufacturing Cost (IMC) Fixed Manufacturing Cost (FMC) Total Manufacturing Cost (TMC) General Expense (GE) Total Production Cost (TPC) Analisa Kelayakan 126

10 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN Lampiran A Data Sifat Fisis Bahan Lampiran B Neraca Massa Lampiran C Neraca Panas Lampiran D Perancangan Reaktor

11 DAFTAR TABEL Tabel 1.1Data impor nitrogliserin di Indonesia tahun Tabel 1.2 Produsen nitrogliserin di dunia 5 Tabel 2.1 Harga H o f masing-masing komponen 16 Tabel 2.2 Harga G o f masing-masing komponen 17 Tabel 2.3 Neraca Massa Overall 24 Tabel 2.4 Neraca Panas di mixer M Tabel 2.5 Neraca Panas di cooler HE Tabel 2.6 Neraca Panas di cooler HE Tabel 2.7 Neraca Panas di Reaktor 26 Tabel 2.8 Neraca Panas di Dekanter D Tabel 2.9 Neraca Panas di cooler HE Tabel 2.10 Neraca Panas di Tangki Pencuci 27 Tabel 2.11 Neraca Panas di Dekanter D Tabel 2.12 Neraca Panas di Mixer Tabel 2.13 Neraca Panas di cooler HE Tabel 2.14 Neraca Panas di Tangki Netraliser 28 Tbael 3.1 Pipa Pemasukan dan Pengeluaran pada Reaktor 38 Tabel 4.1 Total Kebutuhan Air Tanah (make up) 70 Tabel 4.2 Kebutuhan Listrik Pabrik untuk proses dan utilitas 78 Tabel 4.3 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan 80 Tabel 4.4 Total Kebutuhan Listrik Pabrik 81 Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift 104 Tabel 5.2 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan 106 Tabel 6.1 Indeks Harga Alat 118

12 Tabel 6.2 Fixed Capital Invesment 122 Tabel 6.3 Working Capital Investment 123 Tabel 6.4 Direct Manufacturing Cost 123 Tabel 6.5 Indirect Manufacturing Cost 124 Tabel 6.6 Fixed Manufacturing Cost 124 Tabel 6.7 General Expense 125 Tabel 6.8 Analisa Kelayakan 126

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Grafik Impor Nitrogliserin di Indonesia 4 Gambar 2.1 Diagram Alir Proses 21 Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif 22 Gambar 2.3 Diagram Alir Kuantitatif 23 Gambar 2.4 Tata Letak Peralatan Proses 31 Gambar 2.5 Tata Letak Pabrik 32 Gambar 4.1 Diagram Alir Pengolahan Air Laut 64 Gambar 4.2 Diagram Alir Pengolahan Air Tanah 68 Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Nitrogliserin 94 Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index 119 Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan 127 xv

14 INTISARI Dwi Endah Cahyani & Wahyu Setyo Nugroho Edy Purwanto, 2007, Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat Kapasitas ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Nitrogliserin banyak digunakan dalam bidang kedokteran sebagai obat penghilang rasa nyeri, militer, dan pertambangan sebagai propelant. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan adanya peluang ekspor yang masih terbuka, maka dirancang pabrik nitrogliserin proses Biazzi dengan kapasitas ton / tahun dengan bahan baku gliserin dan asam campuran (asam nitrat dan asam sulfat). Pabrik direncanakan berdiri di kawasan industri Tasikmalaya, Jawa Barat pada tahun Reaksi pembentukan nitrogliserin dari gliserin melalui proses nitrasi di mana gliserin akan dinitrasi dengan asam nitrat. Hasil reaksi adalah nitrogliserin dan air. Reaksi berlangsung dalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB) pada suhu 15 C dan tekanan 1 atm yang dilengkapi dengan koil pendingin dan sistem isolasi. Konversi untuk reaksi ini adalah 95%. Tahapan proses meliputi penyiapan bahan baku gliserin dan asam campuran (asam nitrat dan asam sulfat), pembentukan nitrogliserin dalam reaktor, dan pemurnian produk. Pemurnian produk dilakukan oleh dekanter, tangki pencuci dan netraliser. Unit pendukung proses pabrik meliputi unit pengadaan air, steam, udara tekan, tenaga listrik, dan bahan bakar. Pabrik juga didukung laboratorium yang mengontrol mutu bahan baku dan produk serta bahan buangan pabrik bahan buangan pabrik berupa cairan dan gas. Limbah cair berasal dari hasil bawah decanter 1 dan hasil atas decanter 2, limbah ini dinetralkan dengan NaOH. Limbah gas yang berasal dari netraliser langsung dibuang langsung ke udara bebas. Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT), dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift. Dari hasil analisis ekonomi diperoleh, ROI (Return on Investment) sebelum dan sesudah pajak sebesar 71,17 % dan 60,49 %, POT (Pay Out Time) sebelum dan sesudah pajak selama 1,27 dan 1,47 tahun, BEP (Break Event Point) 45,33 %, dan SDP 35,35 %. Sedangkan DCF (Discounted Cash Flow) sebesar 27,91 %. Jadi dari segi ekonomi pabrik tersebut layak untuk didirikan.

15 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada suatu negara yang sedang berkembang seperti Indonesia, sektor pembangunan di bidang industri merupakan suatu hal yang penting. Hal ini terbukti secara nyata dengan tumbuhnya berbagai macam industri, baik industri yang secara nyata menghasilkan produk untuk kebutuhan dalam negeri maupun untuk luar negeri (ekspor). Tumbuhnya suatu industri sudah tentu sangat membantu pemerintah, khususnya dalam hal ketenagakerjaan karena secara otomatis akan menurunkan tingginya angka pengangguran sehingga akan meningkatkan tingkat kesejahteraan hidup penduduk di sekitar wilayah industri pada khususnya dan masyarakat luas pada umumnya. Mulai tahun 1973, Indonesia mulai mengembangkan industri strategis yang mencakup industri senjata, industri dirgantara dan industri perkapalan. Namun industri tersebut saat ini mulai mati suri seiring dengan kesulitan bahan baku dan tenaga ahli serta kurangnya minat dari intelektual terutama di bidang industri persenjataan itu sendiri. Industri senjata baik yang berupa propelan maupun yang berwujud senjata api merupakan industri yang cukup strategis untuk kepentingan pertahanan negara. Jika sewaktu-waktu negara dalam keadaan perang, maka senjata sudah siap dan dapat digunakan sewaktu-waktu BAB I Pendahuluan ***

16 Glycerol trinitrate atau dikenal dengan nama lain Nitrogliserin atau 1,2,3 propanotriol merupakan zat kimia yang mempunyai rumus molekul C 3 H 5 N 3 O 9, dapat dihasilkan melalui proses nitrasi gliserin pada kondisi tertentu dengan menggunakan asam campuran berupa asam nitrat dan asam sulfat. Nitrogliserin merupakan salah satu bahan dasar dari propelant dari jenis double base. Campuran nitrogliserin dan nitroselulosa merupakan bahan yang umum digunakan dalam industri bahan peledak. Selain itu nitrogliserin juga digunakan dalam ilmu kedokteran, yaitu sebagai obat pereda rasa sakit dan mengurangi frekusensi serangan jantung (angina pectoris). Tablet nitrogliserin biasa larut di bawah lidah dalam 20 detik dan meredakan rasa sakit dalam 3 menit (Zaidar, 2003). Sampai saat ini kebutuhan bahan peledak masih diperoleh dari luar negeri termasuk nitrogliserin yang merupakan bahan dasar utama dalam pembuatan propelant jenis double base. Hal ini disebabkan karena di Indonesia belum ada pabrik yang memproduksi nitrogliserin. Dengan tersedianya bahan baku pembuatan nitrogliserin di dalam negeri, maka perlu untuk melakukan studi pembuatan nitrogliserin dan pendirian pabrik nitrogliserin dengan memanfaatkan sumber daya yang ada di dalam negeri, yang bertujuan unutk membantu pemerintah dalam memecahkan masalah ketergantungan dari luar negeri dalam pemenuhan kebutuhan bahan baku tersebut. Di sisi lain juga membantu industri itu sendiri di dalam pengembangan diri dalam berproduksi. BAB I Pendahuluan ***

17 1.2 Kapasitas Perancangan Dalam penentuan kapasitas rancangan pabrik diperlukan beberapa pertimbangan yaitu kebutuhan produk, ketersediaan bahan baku, dan kapasitas rancangan minimum. Pada prarancangan pabrik nitrogliserin ini direncanakan berdiri pada tahun 2015, ber, dengan pertimbangan sebagai berikut : 1. Pabrik nitrogliserin di dunia saat ini memiliki kapasitas produksi antara ton/tahun. (Lihat data pada tabel 1.2) 2. Kebutuhan dunia akan nitrogliserin semakin besar sehingga perlu didirikan plan baru Kebutuhan Nitrogliserin Berdasarkan data Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia Impor, kebutuhan nitrogliserin di Indonesia cukup besar. Tabel 1.1 menyajikan data impor nitrogliserin di Indonesia dari tahun Tabel 1.1 Data impor Nitrogliserin di Indonesian tahun Tahun Impor (kg/tahun) (Biro Pusat Statistik) BAB I Pendahuluan ***

18 Pada tabel 1.1 dapat dilihat impor nitrogliserin cenderung mengalami kenaikan seiring dengan kenaikan kebutuhan nitrogliserin di bidang militer dan medis. Dari data impor tabel 1.1 diatas, kemudian dilakukan regresi linier untuk mendapatkan tren kenaikan impor nitrogliserin dan untuk memperkirakan impor nitrogliserin pada tahun 2015 di Indonesia. Data impor dan regresi linier untuk data impor ditunjukkan dalam gambar 1.1. kapasitas impor = 174,61.tahun , tahun ke 10 Gambar 1.1 Grafik hubungan antara tahun dan impor Nitrogliserin Kenaikan impor nitrogliserin sesuai dengan persamaan garis lurus : Impor = 174,61.tahun ,1. Dari persamaan tersebut dapat dihitung besarnya impor nitrogliserin pada tahun 2015 adalah sebesar 7943,69 ton/tahun, sehingga perancangan pabrik ini ber, kelebihan kapasitas produksi direncanakan akan diekspor BAB I Pendahuluan ***

19 1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku Bahan baku utama pembuatan Nitrogliserin adalah Gliserin dan asam nitrat. Kebutuhan Gliserin dapat dipenuhi dari PT Dover Chemical, Serang Jawa Barat yang berkapasitas ton/tahun. Asam sulfat diperoleh dari PT Kanindo Success Chemical, Jakarta yang berkapasitas ton/tahun. Asam Nitrat diperoleh dengan impor dari India melalui Pelabuhan Tanjung Priok Kapasitas Minimum Pabrik Nitrogliserin Kapasitas rancangan minimum pabrik nitrogliserin dapat diketahui dari data kapasitas pabrik nitrogliserin yang telah berdiri pada tabel 1.2. Tabel 1.2 Daftar pabrik produsen nitrogliserin di dunia Kapasitas Nama Perusahaan Lokasi ton/th Biazzi SA Swiss Biazzi SA Italia Akzo Nobel Afrika Selatan Akzo Nobel Italia Copperhead Chemical Amerika Akzo Nobel Swedia Total Rata - rata ( Berdasarkan tabel 1.2, kapasitas pabrik nitrogliserin di dunia berkisar ton/tahun, kapasitas rancangan minimum pabrik BAB I Pendahuluan ***

20 nitrogliserin yang masih layak didirikan adalah ton/tahun. Sehingga pemilihan masih layak karena masih dalam kisaran kapasitas pabrik yang telah beroperasi di dunia. 1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik Penentuan lokasi pabrik yang tepat, ekonomis, dan menguntungkan dipengaruhi oleh banyak faktor. Idealnya, lokasi yang dipilih harus dapat memberikan kemungkinan memperluas atau memperbesar pabrik dan memberikan keuntungan untuk jangka panjang. Lokasi pabrik yang dipilih adalah daerah kawasan industri Tasikmalaya, dengan mempertimbangkan faktor-faktor sebagai berikut : Faktor Primer Bahan Baku Lokasi bahan baku sangat mempengaruhi kelangsungan hidup suatu pabrik. Lokasi pabrik harus dekat dengan sumber bahan baku. Bahan baku utama yaitu Gliserol diperoleh dari PT Dover Chemical, Serang Jawa Barat. Asam sulfat diperoleh dari PT Kanindo Success Chemical, Jakarta, sedang Asam Nitrat diperoleh dengan impor dari India yang didatangkan melalui Pelabuhan Tanjung Priok Pemasaran Pemasaran produk sebagian besar untuk mencukupi kebutuhan impor dalam negeri dengan prioritas utama pemasaran nitrogliserin antara lain bahan peledak, bidang militer, dan bidang kedokteran dan sebagian lagi untuk tujuan ekspor ke negara lain. BAB I Pendahuluan ***

21 Utilitas Pemasaran di dalam negeri dapat langsung diserap oleh PT Dahana sebagai pabrik pembuat dinamit dan bahan peledak lain. Utilitas yang dibutuhkan adalah keperluan tenaga listrik, air dan bahan bakar. Kebutuhan tenaga listrik sudah tersedia karena merupakan kawasan industri. Kebutuhan air dapat diambil dari air laut karena dekat dengan laut. Kebutuhan bahan bakar dapat diperoleh dari Pertamina dan distributornya sebagai pemasok bahan bakar solar Tenaga Kerja Jawa berpenduduk padat sehingga penyediaan tenaga kerja kasar, menengah, dan ahli dapat terpenuhi dari masyarakat sekitar Transportasi dan Telekomunikasi Lokasi pabrik dekat dengan pelabuhan Cilacap sehingga mempermudah pemasokan bahan baku dan pemasaran produk baik untuk dalam negeri maupun luar negeri (ekspor). Transportasi lewat darat juga dapat dilakukan dengan mudah. Telekomunikasi di Jawa sangat baik dan berjalan dengan lancar Faktor Sekunder Buangan Pabrik Buangan air pendingin yang berasal dari air laut dan air tanah bisa dialirkan kembali ke laut. Sedangkan limbah cair yang mengandung larutan kimia yang berasal dari dekanter-01 dan dekanter-02 diolah terlebih dahulu di WWTP (Waste Water Treatment Plant) sebelum dialirkan ke pembuangan. BAB I Pendahuluan ***

22 Kebijakan Pemerintah Tasikmalaya Jawa Barat merupakan kawasan industri dan berada dalam teritorial negara Indonesia, sehingga kebijakan pemerintah dalam hal perijinan, lingkungan masyarakat sekitar, faktor sosial dan perluasan pabrik memungkinkan untuk berdirinya pabrik nitrogliserin Tanah dan Iklim Penentuan suatu kawasan industri terkait dengan masalah tanah, yaitu tidak rawan terhadap bahaya tanah longsor, gempa maupun banjir, jadi pemilihan lokasi pendirian pabrik di kawasan industri Tasikmalaya tepat, walaupun masih diperlukan kajian lebih lanjut tentang masalah tanah sebelum pabrik didirikan. Kondisi iklim di Tasikmalaya seperti iklim di Indonesia pada umumnya dan tidak membawa pengaruh yang besar terhadap jalannya proses produksi Keadaan Masyarakat Masyarakat Jawa merupakan campuran dari berbagai suku bangsa yang hidup saling berdampingan. Pembangunan pabrik di lokasi tersebut dipastikan akan mendapat sambutan baik dan dukungan dari masyarakat setempat, dan dapat meningkatkan taraf hidup masyarakat. 1.4 Tinjauan Pustaka Nitrogliserin (glycerine trinitrate) ditemukan oleh Sobrero pada tahun Nitroglycerin diproduksi secara besar-besaran pada tahun 1863, tetapi pada tahun 1866 dilarang untuk digunakan di beberapa negara. Pelarangan ini dapat diatasi oleh Alfred Nobel dengan adanya BAB I Pendahuluan ***

23 pengenalan dinamit, sehingga pengangkutan dan penggunaan Nitrogliserin dalam bentuk dinamit lebih aman. Nitrogliserin pada suhu biasa (suhu kamar) merupakan cairan tak berwarna. Nitrogliserin mudah larut dalam aceton, ethilene dichlorid, ethil eter, glacial acetic acid, nitrobenzene, chloroform dan metanol. Tetapi hanya sedikit larut dalam ethyl alkohol, propil alkohol, isopropil alkohol dan amyl alkohol. Proses pembuatan nitrogliserin yaitu nitrasi antara gliserin dan asam nitrat di dalam asam campuran yang terdiri dari asam nitrat (HNO 3 ) dan asam sulfat (H 2 SO 4 ). Asam sulfat berguna untuk membuat ion nitric dan menyerap air yang terbentuk selama reaksi berlangsung. Karena reaksinya berlangsung secara eksotermis, maka untuk mempertahankan suhu reaksi panas yang timbul harus secepatnya dihilangkan. Reaksi yang terjadi pada proses pembuatan Nitrogliserin adalah sebagai berikut : C 3 H 8 O HNO 3 HSO 2 4 C 3 H 5 O H 2 O Macam-Macam Proses Pembuatan Nitrogliserin a. Proses Batch (Technical Manual : Military Explosive,1984) Pada proses batch, gliserol dengan kadar tinggi dilarutkan dalam larutan asam campuran yang terdiri dari 45-50% asam nitrat dan 50-55% asam sulfat. Sebanyak 6800 lb asam campuran digunakan untuk mereaksikan gliserol dalam tangki yang dilengkapi dengan pengaduk. Perbandingan berat antara asam dengan gliserol sebanyak 5,5 6,5. Jika gliserol terlalu BAB I Pendahuluan ***

24 banyak ditambahkan maka akan sulit untuk mengontrol suhu reaksi. Temperatur dijaga o C. Pengadukan dilakukan antara menit. Setelah itu produk dipisahkan, dimana lapisan bawah yang berupa asam bekas dibuang dan bagian atas yang berupa nitrogliserin diambil untuk dinetralkan. Larutan 2-3% soda abu digunakan untuk menetralkan asam yang mungkin masih tersisa dalam nitrogliserin. Selanjutnya produk dicuci dengan air sampai air bebas alkali dan nitrogliserin netral. Konversi yang bisa diperoleh adalah 95 % (Technical Manual : Military Explosive, 1984). b. Proses kontinyu 1. Proses Biazzi Proses Biazzi merupakan proses pembuatan Nitrogliserin yang paling banyak digunakan. Hal ini dikarenakan proses ini memiliki tingkat keamanan yang cukup baik, karena emulsi terdiri dari 3 bagian air dan nitrogliserin. Temperatur dijaga o C. Konversi yang dihasilkan 95%. Umpan asam campuran dengan perbandingan tertentu dimasukkan bersama gliserin ke dalam tangki nitrator. Karena adanya pengadukan, maka reaktan akan turun ke bawah dan terbawa turun melalui ruang tengah yang dibentuk oleh koil. Campuran kemudian naik kembali karena pusaran dan sebagian terbawa oleh aliran pipa menuju separator. Aliran campuran yang telah melalui koil, berlawanan arah dengan aliran garam pendingin yang disirkulasikan melalui koil. Karena pengaturan tersebut menjadikan rekasi berlangsung dengan cepat dan penyerapan panas juga berlangsung dengan cepat. BAB I Pendahuluan ***

25 Setelah meninggalkan separator pertama, asam akan dialirkan menujuseparator berikutnya, dimana produk nitrasi akan di-recover. Pada pemisahan, produk nitrasi akan secara kontinyu dialirkan dari separator pertama menuju tangki pencuci yang dilengkapi dengan impeller dan baffle. Air secara kontinyu ditambahkan ke dalamnya dan campuran mengalir ke separator selanjutnya. Produk nitrasi akan keluar dari bagian bawah separator dan dilakukan pencucian kedua dengan larutan soda ash. Jika produk nitrasi yang diinginkan dalam kemurnian tinggi, maka emulsi dari pencucian kedua, bersama dengan larutan soda ash, dikonduksikan dengan air pencuci secara berlawanan arah. Kemudian emulsi dilewatkan separator-separator yang disusun seri dan kemudian ditampung dalam tangki penyimpanan (Technical Manual : Military Explosive, 1984). 2. Proses Nobel Proses ini terdiri dari injector nitrator dan separator sentrifugal untuk memisahkan nitrogliserin dari asam keluar. Asam campuran yang digunakan dalam proses ini sekitar 1,7 bagian asam keluar dan satu bagian konvensional, 50% asam nitrat dan 50 asam sulfat. Campuran ini terdiri 27% asam nitrat dan 10% air. Gliserin mengalir ke dalam tangki injector dikontrol oleh asam melalui injector proses ini. Dan yang paling tidak disukai dari proses ini adalah proses berlangsung pada suhu tinggi, sekitar o C. Dalam injector panas reaksi menjaga temperatur fluida o C. Kontrol otomatis atau shutdown operasi akan dilakukan jika temperatur naik beberapa BAB I Pendahuluan ***

26 derajat diatas ambang normal. Emulsi nitrogliserin-air masuk ke sistem pendinginan segera setelah meninggalkan injektor. Temperatur o C dijaga hanya untuk sekitar setengah detik. Selanjutnya selama menit, campuran didinginkan hingga 15 o C. Untuk selanjutnya selama 30 menit nitrogliserin dipisahkan dari asam keluar. Separator sentrifugal kontinyu bertugas memisahkan nitrogliserin dari asam keluar. Alat ini beroperasi pada 3200 rpm. Untuk unit dengan kapasitas liter per jam, jumlah nitrogliserin pada separator selama operasi hanya 3,5 kg (Technical Manual : Military Explosive, 1984) Alasan Pemilihan Proses Dari beberapa macam proses pembuatan nitrogliserin, masing-masing terdapat kekurangan dan kelebihan masing-masing. Beberapa kelebihan proses kontinyu bila dibandingkan dengan proses batch : Produksi lebih cepat Skala produksi lebih besar. Kotrol proses lebih baik Biaya karyawan (labor) lebih rendah Lebih aman. Sedangkan pada proses kontinyu sendiri ada 2 macam proses yaitu Proses Biazzi dan Proses Nobel, di mana masing-masing proses juga mempunyai kekurangan dan kelebihan. Pada proses Biazzi lebih banyak dipakai karena lebih aman karena suhu yang digunakan selama proses baik di reaktor maupun pada unit pemurniannya adalah rendah, antara o C. Konversi yang dihasilkan lebih besar yaitu 95%. Pada proses Nobel kurang disukai BAB I Pendahuluan ***

27 karena suhu yang digunakan pada reaktor adalah tinggi yaitu sekitar o C. Sedangkan pada proses pemurnian produk digunakan suhu 15 o C. Konversi yang diperoleh juga kecil, bisa dilihat pada uraian di atas bahwa untuk unit dengan kapasitas liter per jam, jumlah nitrogliserin pada separator selama operasi hanya 3,5 kg Kegunaan Produk Kegunaan Nitrogliserin yaitu: o Bahan dasar pembuatan propelant o Obat pereda rasa sakit dan mengurangi serangan jantung (angina pectoris) o Obat sakit pada hati. o Bahan peledak pada pertambangan Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku, Bahan Pembantu dan Produk Reaksi Bahan Baku Gliserol Sifat Fisis : Rumus Molekul : C 3 H 8 O 3 Berat Molekul Fase Penyimpanan Titik Didih (1 atm) Titik Lebur(1 atm) : 92,09 kg/kgmol : cair : 290 o C : 17,9 o C Densitas pada 0 o C, 1atm : 0,815 g/cm 3 Panas pembentukan (25 o C) Energi Bebas pembentukan (25 o C) : -582,8 kj/mol : -448,49 kj/mol BAB I Pendahuluan ***

28 Sifat Kimia (Griffin, 1927) : Jika direaksikan denga Sodium Acetate akan menghasilkan Triacetin dan Acetic Anhydrid Jika direaksikan dengan K 2 Cr 2 O dengan bantuan H 2 SO 4 akan teroksidasi sempurna menghasilkan CO 2 dan H 2 O. Jika direaksikan dengan HNO 3 dengan bantuan H 2 SO 4 akan Asam Nitrat menghasilkan Nitrogliserin dan air. Sifat Fisis : Rumus Molekul : HNO 3 Berat molekul Bentuk Warna Titik Didih (1 atm) Titik Beku (1 atm) : 63,02 kg/kgmol : cair : tidak berwarna : 78 o C : -42 o C Densitas pada 20 o C, 1atm : 1,504 g/cm 3 Viskositas (25 o C) Panas pembentukan (25 o C) Panas pencampuran (25 o C) Energi Bebas pembentukan (25 o C) : 0,761 cp : -131,38 kj/mol : 10,48 kj/mol : -74,7 kj/mol BAB I Pendahuluan ***

29 Sifat Kimia (Fessenden, 1997) : Asam nitrat merupakan senyawa yang sangat berperan dalam proses nitrasi, yaitu sebagai nitrating agent. Komponen-komponen yang dinitrasi antara lain: Benzene Baik dengan bantuan asam sulfat ataupun tidak. Reaksinya : C 6 H 6 + HNO 3 HSO 2 4 C 6 H 6 NO 2 + H 2 O C 6 H 6 + HNO 3 Acetylene C 6 H 6 NO 2 + H 2 O HC=CH + 6 HNO 3 Gliserol (NO 2 ) 4 C + CO H 2 O + 2 NO 2 4 C 3 H 8 O HNO 3 HSO C 3 H 5 N 3 O H 2 O Bahan Pembantu Asam Sulfat Sifat Fisis : Rumus Molekul : H 2 SO 4 Berat molekul Fase penyimpanan Warna : 98 kg/kgmol : cair campuran : kecoklatan Densitas (0 o C, 1 atm) : 1,0074 g/cm 3 Kemurnian Titik didih (1 atm) : 98% wt : 338 o C BAB I Pendahuluan ***

30 Titik lebur (1 atm) : 10,49 o C Sifat Kimia (Fessenden, 1997) : Dengan basa membentuk garam dan air Dengan garam membentuk garam dan asam lain Merupakan elektrolit kuat, asam kuat, mempunyai senyawa kovalen Sempurna mengion menjadi H + dan HSO 4 Natrium Karbonat Sifat Fisis : Rumus Molekul : Na 2 CO 3 Berat molekul : 106 Titik Lebur : 851 o C Spesific Gravity (30 o C) : 2,533 g/cm 3 Kelarutan (40 o C) Penampakan : 49, 7 gr /100 gr : serbuk putih Sifat Kimia (Fessenden, 1997) : SiO 2 + Na 2 CO 3 NaO + SiO2 + CO 2 Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 2 NaOH + CaCO 3 Na 2 CO 3 + CaCl 2 CaCO3 + 2 NaCl Aseton Sifat Fisis (Kirk & Othmer, 1999) : Rumus Molekul : (CH 3 ) 2 CO BAB I Pendahuluan ***

31 Berat molekul Titik didih Titik beku Viskositas (20 o C) : 58 g/gmol : 56,29 o C : -94,6 o C : 0,32 cp Sifat Kimia (Kirk & Othmer, 1999) : Dengan proses dehidrogenasi membentuk isopropil alkohol. Reaksi : CH 3 COCH 3 + H 2 CH 3 CHOCH 3 Dengan proses pirolisa akan membentuk etena. Reaksi : CH 3 COCH 3 HCH=C=O + CH4 Aseton dapat dikondensasi dengan asetilen membentuk 2 metil 3 butynediol, suatu intermediate unutk isoprene. Reaksi : CH 3 OCH 3 + C 2 H 2 CH 3 C(CH 3 ) 2 CCH Produk Reaksi Nitrogliserin Sifat Fisis : Rumus Molekul : C 3 H 5 N 3 O 9 Berat Molekul Fase Penyimpanan : 227,09 kg/kgmol : cairan BAB I Pendahuluan ***

32 Warna Titik Didih (1 atm) Titik Lebur(1 atm) : tak berwarna : 160 o C : 13,3 o C Spesific Grafity (15 o C) : 1,601 Panas pembentukan (25 o C) Energi Bebas pembentukan (25 o C) : -270,9 kj/mol : -97,9 kj/mol Sifat Kimia : Pada suhu 60 o C nitrogliserin akan terdekomposisi dengan reaksi dekomposisi sebagai berikut : 2C 3 H 5 N 3 O 9 3CO + 2CO2 + 6NO + 4H 2 O + H 2 CO (Kirk & Othmer,1999) Nitrogliserin sedikit larut dalam air, tidak larut dalam CO 2, akan tetapi mudah larut dalam kebanyakan pelarut organic, seperti methanol, etanol, aseton, dietil eter, kloroform, toluene, dan lain-lain. Dalam larutan alkali terutama alkali etanolat, nitrogliserin dapat terhidrolisis menjadi gliserol dan garam nitrat. C 3 H 5 N 3 O 9 + 3KOH C 3 H 8 O 3 + 3KNO 3 (Zaidar, 2003) Tinjauan Proses Secara Umum Reaksi Nitrasi adalah proses terjadinya reaksikimia yang menjamin masuknya satu atau lebih gugus NO 2 ke dalam suatu molekul, yang reaktannya merupakan senyawa-senyawa organik. Reaksi nitrasi merupakan reaksi yang penting dalam industri kimia organik sintesis karena menghasilkan pelarut, zat warna, zat yang mudah meledak, farmasi BAB I Pendahuluan ***

33 dan bahan intermediate yang berguna untuk pembuatan senyawa lain seperti amin. Reaksi nitrasi berlangsung dengan penggantian satu atau lebih gugus nitro ( NO 2 ) menjadi molekul yang reaktif. Gugus nitro akan menyerang Carbon membentuk Nitroaromatik atau Nitroparafin. Jika menyerang Nitrogen membentuk Nitramin dan bila menyerang Oksigen membentuk Nitrat Ester. Pada proses nitrasi, masuknya gugus NO 2 ke dalam senyawa dapat terjadi dengan menggantikan kedudukan beberapa atom atau gugus yang ada dalam senyawa. Umumnya nitrasi gugus NO 2 menggantikan atom H. Reaksi nitrasi senyawa-senyawa aromatik dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut : ArH + HNO 3 ArNO2 + H 2 O Nitrating Agent merupakan reaktan elektrofilik, reaksi akan terjadi pada atom karbon dari cincin aromatik yang mempunyai densitas elektron terbesar. Reaksi nitrasi lebih sering dilakukan dengan menggunakan asam campuran yaitu asam nitrat dan asam sulfat. Asam sulfat merupakan katalis dalam reaksi nitrasi ini. Dengan adanya asam sulfat tersebut berfungsi sebagai dehydrating agent (penyerap air yang terbentuk dalam reaksi), mencegah reaksi balik dari produk, dan sebagai media asam di mana terjadi disosiasi asam nitrat menjadi spesies yang reaktif yaitu NO + 2 (Groggins, 1954). Nitrogliserin diproduksi dari bahan baku gliserol dan asam nitrat dengan bantuan asam sulfat. Nitrasi gliserol menjadi nitrogliserin dengan BAB I Pendahuluan ***

34 asam campuran (asam nitrat dan asam sulfat) terjadi pada fase cair, sehingga reaktor yang digunakan adalah isothermal-non adiabatic continuous stirred tank reactor. Suhu reaksi adalah 15 o C dan tekanan operasi adalah 1 atm. Asam nitrat dicampur terlebih dahulu dengan asam nitrat sebelum direaksikan dengan gliserol untuk mempercepat disosiasi (pemecahan) asam nitrat menjadi ion nitrit (NO 2 + ). Reaksi : CH 3 (OH) HNO 3 Konversi reaksi = 95% HSO 2 4 C 3 H 5 (ONO 2 ) H 2 O BAB I Pendahuluan ***

35 BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk Spesifikasi Bahan Baku Gliserol Rumus Molekul : C 3 H 8 O 3 Berat Molekul Fase Penyimpanan Titik Didih (1 atm) Titik Lebur(1 atm) : 92,09 kg/kgmol : cair : 290 o C : 17,9 o C Densitas pada 0 o C, 1atm : 0,815 g/cm 3 Kemurnian Impuritas Kelarutan dalam air : 99,8 % berat : H 2 O (0,2% berat) : tak terhingga Asam Nitrat Rumus Molekul : HNO 3 Berat Molekul Fase Penyimpanan : 63,02 kg/kgmol : cairan Warna : tidak berwarna Titik Didih (1 atm) Titik Beku (1 atm) : 78 o C : -42 o C Densitas pada 20 o C, 1atm : 1,504 g/cm 3 BAB II Desskripsi Proses ***

36 Viskositas (25 o C) Kemurnian Impuritas Kelarutan dalam air : 0,761 cp : 97 % berat : H 2 O (3% berat) : tak terhingga Asam Sulfat Rumus Molekul : H 2 SO 4 Berat Molekul Fase Penyimpanan Warna Titik Didih (1 atm) Titik Lebur(1 atm) : 98,08 kg/kgmol : cairan : tidak berwarna : 340 o C o : 10,4 C Densitas pada 20 C, 1atm o 3 : 1,84 g/cm Viskositas (25 C) Kemurnian Impuritas Kelarutan dalam air o : 0,45 cp : 98 % berat : H O (2% berat) 2 : tak terhingga Spesifikasi Produk Nitrogliserin Rumus Molekul : C 3 H 5 N 3 O 9 Berat Molekul Fase Penyimpanan Warna Titik Didih (1 atm) : 227,09 kg/kgmol : cairan : tak berwarna o : 160 C BAB II Desskripsi Proses ***

37 Titik Lebur(1 atm) : 13,3 o C Spesific Grafity (15 o C) : 1,601 Kemurnian Impuritas Kelarutan dalam air : 99 % berat : 1 % berat : 0,18 gr per 1 liter pada suhu 15 o C 2.2. Konsep Proses Mekanisme Reaksi Reaksi yang terjadi pada proses pembuatan nitrogliserin merupakan jenis reaksi nitrasi. Adapun reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : CH 3 (OH) HNO 3 H2SO4 C 3 H 5 (ONO 2 ) H 2 O Mekanisme reaksinya analog seperti pada nitrasi nitrobenzen, sebagai berikut : 3HNO H 2 SO 4 3 NO H 3 O HSO 4 H 2 - C- OH H - C- OH H 2 - C- OH + lambat + 3 NO 2 H 2 - C- OHNO 2 H - C- OHNO 2 H 2 - C- OHNO 2 H 2 - C- OHNO 2 H 2 - C- ONO 2 H - C- OHNO 2 H 2 - C- OHNO HSO 4 cepat H - C- ONO H 2 SO 4 H 2 - C- ONO 2 3H 3 O HSO 4 3 H 2 SO H 2 O H 2 - C- OH H 2 - C- ONO 2 H - C- OH H 2 - C- OH H2SO4 + 3HNO 3 H - C- ONO H 2 O H 2 - C- ONO 2 (Groggins, 1954) BAB II Desskripsi Proses ***

38 Pada proses pembuatan nitrogliserin safety (keamanan) merupakan hal yang paling utama. Hal ini mengingat sifat dasar nitrogliserin yang mudah meledak. Sehingga pada prarancangan pabrik ini digunakan proses Biazzi. Hal ini dikarenakan proses ini berlangsung pada suhu rendah (15 o C) baik pada reaktor maupun proses pemisahannya Kondisi Operasi Pembuatan nitrogliserin dari gliserin dan asam nitrat dilakukan dalam reaktor Alir Tangki Berpengaduk dengan suhu 15 o C dan tekanan 1 atm. Reaksi berlangsung secara eksotermis, sehingga membutuhkan pendingin. Konversi pembentukan nitrogliserin adalah 95% Tinjauan Kinetika Proses nitrasi gliserin menjadi nitrogliserin merupakan reaksi eksotermis. Reaksi yang terjadi : CH 3 (OH) HNO 3 H2SO4 C 3 H 5 (ONO 2 ) H 2 O A + 3B C + 3D 3 -r A = k C A.C B Reaksi dijalankan pada konsentrasi asam nitrat (B) berlebih/excess 14,46% sehingga C B dapat dianggap konstan. Persamaan reaksi dapat dituliskan sebagai berikut : -r A = k. C A Dengan k = k. C B BAB II Desskripsi Proses ***

39 2.4. Tinjauan Termodinamika Untuk menentukan sifat reaksi apakah berjalan eksotermis atau endotermis maka diperlukan perhitungan panas pembentukan standar ( H o f ) pada 1 atm dan 298 o K. Tabel 2.1 Harga H o f masing-masing komponen Komponen Harga H o f (Kj/mol) Gliserol (C 3 H 8 O 3 ) -582,800 Asam nitrat (HNO 3 ) -131,380 NItrogliserin (C 3 H 5 N 3 O 9 ) -270,900 Air (H 2 O) -241,814 (Yaws, 1999) Pada proses pembentukan nitrogliserin terjadi reaksi sebagai berikut : C 3 H 8 O HNO 3 H 2SO 4 C3H 5 N 3 O H 2 O H o f 298 = H o fproduk H o freaktan = ( H o f C 3 H 5 N 3 O H o f H 2 O) ( H o f C 3 H 8 O H o f HNO 3 ) = [(-270,900+3( 241,814)) (-582,800+ 3(-131,380)] = -19,402 kj/mol Karena harga H 298 negatif, maka reaksi bersifat eksotermis. Harga G o f masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat pada tabel 2.2 sebagai berikut : BAB II Desskripsi Proses ***

40 Tabel 2.2 Harga G o f masing-masing komponen Komponen Harga G o f (Kj/mol) Gliserol (C 3 H 8 O 3 ) -448,490 Asam nitrat (HNO 3 ) -74,700 NItrogliserin (C 3 H 5 N 3 O 9 ) -97,900 Air (H 2 O) -288,590 (Yaws, 1999) Bila ditinjau dari energi bebas Gibbs diperoleh : G o f298 = G o fproduk G o freaktan = ( G o f C 3 H 5 N 3 O G o f H 2 O) ( G o f C 3 H 8 O G o f HNO 3 ) = [(-97,900+3(-288,590)) (-448,490+ 3(-74,700)] = - 291,080 kj/mol ln Ko G kj / kmol = - = - RT 8,314 kj / kmol. K.298K Ko = 1,0556 x K H o 1 1 ln = Ko R T To (Smith & VanNess, 1987) Dengan K = konsanta kesetimbangan pada suhu tertentu T Hf = suhu tertentu = panas reaksi standar pada 298,15 K Sedangkan harga H o f masing-masing komponen pada suhu 298,15 K dapat dilihat pada Tabel 2.1. Pada suhu 15 o C (288,15 K) besarnya konstanta kesetimbangan dapat dihitung sebagai berikut : BAB II Desskripsi Proses ***

41 K H o 1 1 ln = Ko R T To K 19402kJ/kmol 1 1 ln = 1, ,314kJ/kmol.K 288,15K 298,15K K = 2,8674 x kj/kmol Karena harga K= k 1 /k 2 besar, berarti harga k 2 jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan harga k 1 sehingga k 2 diabaikan terhadap k 1 dan reaksi dianggap berjalan satu arah (irreversible) Langkah Proses Secara garis besar, langkah proses pembuatan Nitrogliserin dapat dibagi menjadi 3 tahap utama : 1. Tahap penyiapan bahan baku 2. Tahap reaksi 3. Tahap pemurnian produk Tahap Penyiapan Bahan Baku Pada tahap ini bertujuan untuk menyiapkan Gliserin dan asam campuran yang berupa campuran asam nitrat dan asam sulfat sebelum direaksikan dalam reaktor. Bahan baku gliserin diperoleh dipasaran dengan kemurnian sekitar 99.8 %. Tahap penyiapan bahan baku meliputi : 1. Asam sulfat dan asam nitrat dari tangki penyimpan (T-01 dan T-02) dialirkan menuju mixer 1 (M-01) untuk dilakukan pencampuran. Hal ini BAB II Desskripsi Proses ***

42 dilakukan untuk mendapatkan larutan asam campuran dan untuk memecah asam nitrat menjadi ion nitrit. Adapun perbandingan berat yang dipakai untuk mendapatkan larutan asam campuran adalah berat asam sulfat : berat asam nitrat = 60:40 (Technical Manual : Military Explosive, 1984). 2. Mengalirkan gliserol dari tangki penyimpan (T-03) dan larutan asam campuran dari mixer 1 (M-01) ke dalam reaktor dengan terlebih dahulu didinginkan dengan pendingin (HE-01 dan HE-02) sampai suhu operasi reaktor pada15 o C. Media pendingin yang digunakan pada HE adalah cooling brine yang berupa 30 % CaCl 2 dengan pertimbangan bahwa cooling brine bisa untuk pendinginan sampai suhu rendah (sub nol). Range suhu untuk pendinginan cooling brine CaCl 2 : -40 s/d 20 o C (Kern, 1950) Tahap Reaksi Nitrasi Pembentukan Nitrogliserin Adapun reaksi yang terjadi di reaktor adalah : CH 3 (OH) HNO 3 H2SO4 C 3 H 5 (ONO 2 ) H 2 O Konversi di reaktor adalah 95 % dan reaksi berlangsung pada suhu 15 o C dan tekanan 1 atm. Reaktor menggunakan pendingin koil dengan media pendingin cooling brine 30 % CaCl 2. Reaktor juga dilengkapi dengan isolasi jenis polyurethane untuk menjaga suhu di dinding reaktor dan mencegah panas masuk dari udara Tahap Pemurnian Produk Nitrogliserin hasil reaksi, gliserin sisa, air dan asam bekas keluar dari reaktor menuju dekanter D-01 untuk dipisahkan dari asam bekas berdasarkan kelarutan dan perbedaan densitas. Nitrogliserin mempunyai BAB II Desskripsi Proses ***

43 densitas lebih ringan berada di lapisan atas dipompa menuju tangki pencuci TP untuk dicuci dengan air yang sebelumnya telah didinginkan dengan HE-04 (media pendingin adalah cooling brine). Asam bekas dalam dekanter D-01 mempunyai densitas lebih besar berada pada lapisan bawah, dipompa menuju unit pengolahan limbah. Nitrogliserin dari tangki pencuci TP dipompa menuju dekanter D-02 untuk dipisahkan. Nitrogliserin berada pada lapisan bawah dipompa menuju tangki netralisasi TN untuk dinetralkan dengan larutan natrium karbonat. Natrium karbonat dilarukan dengan air di mixer M-02 hingga konsentrasi 5% berat. Sebelum digunakan di tangki netralisasi didinginkan dengan HE-04 (media pendingin yang digunakan adalah cooling brine). Dari tangki netralisasi, nitrogliserin dialirkan ke tangki penyimpanan, kemudian menuju unit packaging. Pada unit packaging, Nitrogliserin dicampur dengan aseton dengan perbandingan 30 % berat aseton dan 70 % berat Nitrogliserin. Masing-masing alat pada pemurnian produk dilengkapi dengan isolasi jenis polyurethane untuk menjaga pada suhu 15 o C Diagram alir Diagram Alir Proses (dapat dilihat di halaman berikutnya) Diagram Alir Kualitatif (dapat dilihat di halaman berikutnya) Diagram Alir Kuantitatif (dapat dilihat di halaman berikutnya) BAB II Desskripsi Proses ***

44 Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif BAB II Desskripsi Proses ***

45 Gambar 2.3 Diagram Alir Kuantitatif (kg/jam BAB II Desskripsi Proses ***

46 Keterangan Gambar : D : Dekanter M : Mixer R : Reaktor HE : Heat exchanger TP : Tangki Pencuci TN : Tangki Netralisasi P : Pompa T-01 : Tangki Asam Sulfat T-02 : Tangki Asam nitrat T-03 : Tangki Gliserin T-04 : Tangki Nitrogliserin T-05 : Tangki Aseton W-2 : Packaging System Instrument : FIC : Flow Indicator Controller LIC : Level Indicator Controller LI : Level Indicator TIC : Temperature Indicator Controller ILIC : Interface Level Indicator Controller : Nomor Arus : Suhu, C : Tekanan, atm No Komponen Nomor Arus (kg/jam) H2SO HNO C3H8O CO H2O C3H5N3O Na2CO Na2SO NaNO Jumlah Gambar Diagram Alir Proses Pembuatan Glycerin Trinitrate dari Gliserin dan Asam Nitrat

47 2.7 Neraca Massa dan Neraca Panas Produk : Nitrogliserin 99 % Kapasitas perancangan Waktu operasi selama 1 tahun Waktu operasi selama 1 hari : ton/tahun : 330 hari : 24 jam Neraca Massa Diagram alir neraca massa sistem tabel Basis perhitungan Satuan : 1 jam operasi : kg Tabel 2.3 Neraca Massa Overall input output Arus Arus Arus Arus Arus Arus Arus Arus Arus Arus Komponen H 2 SO , , ,0551 HNO , ,0084 2,3801 C 3 H 8 O 3 534, ,4655 0,2647 0,0027 CO 2 0,0948 H 2 O 39, ,6859 1, ,5712 0,0047 4, , , ,2802 C 3 H 8 N 3 O 9 0,5167 0, ,0943 Na 2 CO 3 0,2282 Na 2 SO 4 0,2788 NaNO 3 0, , , , ,5712 0,2329 4, , ,3431 0, ,6884 Total 4485, ,0518 BAB II Desskripsi Proses ***

48 2.7.2 Neraca Panas Basis perhitungan Satuan : 1 jam operasi : kj Neraca panas di Mixer 01 Tabel 2.4 Neraca panas di Mixer 01 Komponen input output Q masuk 4822, Q pencampuran , Q keluar ,5663 Q pendingin ,1873 Total , , Neraca panas di Cooler HE-01 Tabel 2.5 Neraca panas di HE-01 Komponen input output Q masuk arus , Q keluar arus ,6846 Q pendingin ,2509 Total 4822, ,5663 BAB II Desskripsi Proses ***

49 Neraca Panas di Cooler HE-02 Tabel 2.6 Neraca panas di HE-02 Komponen input output Q masuk arus , Q keluar arus ,7760 Q pendingin ,8258 Total 7652, , Neraca Panas di Reaktor Tabel 2.7 Neraca panas di Reaktor Komponen input output Q masuk reaktor , Q keluar reaktor ,4221 Q reaksi standar ,1040 Q pendingin ,8482 Total , , Neraca Panas Dekanter D-01 Tabel 2.8 Neraca panas di Dekanter 01 Komponen input output Q masuk , Q keluar fase atas ,2073 Q keluar fase bawah ,2148 Total , ,4221 BAB II Desskripsi Proses ***

50 Neraca Panas Cooler HE-03 Tabel 2.9 Neraca panas di HE-03 Komponen input output Q masuk 14022, Q keluar ,2215 Q pendingin ,0851 Total 14022, , Neraca Panas Tangki Pencuci Tabel 2.10 Neraca panas di Tangki Pencuci Komponen input output Q masuk arus , Q keluar arus , Q pendingin ,4288 Total , , Neraca Panas Dekanter D-02 Tabel 2.11 Neraca panas di Dekanter 02 Komponen input output Q masuk , Q keluar fase atas ,8219 Q keluar fase bawah ,6049 Total , ,4288 BAB II Desskripsi Proses ***

51 Neraca panas Mixer-02 Tabel 2.12 Neraca panas di Mixer 02 Komponen input output Q masuk 99, Q pelarutan 6042, Q keluar - 99,4023 Q pendingin ,9137 Total 6124, , Neraca Panas di Cooler HE-04 Tabel 2.13 Neraca panas di HE-04 Komponen input output Q masuk arus 13 99, Q keluar arus ,8196 Q pendingin - 298,2219 Total 99, , Neraca Panas di Tangki Netraliser Tabel 2.14 Neraca panas di Tangki Netraliser Komponen input output Q masuk arus , Q masuk arus , Q keluar ,2246 Q reaksi standar -1801,9995 Q pendingin ,1990 Total , ,4236 BAB II Desskripsi Proses ***

52 2.8 Lay Out Pabrik dan Peralatan Lay Out Pabrik Tata letak 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 para pekerja serta keselamatan proses. Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik adalah (Vilbrant & Dryden, 1959) : 1. Pabrik nitrogliserin 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 depan. 3. Faktor keamanan sangat diperlukan untuk bahaya kebakaran dan ledakan, maka perencanaan lay out selalu diusahakan jauh dari sumber api, bahan panas, dan dari bahan yang mudah meledak, juga jauh dari asap atau gas beracun. 4. Sistim kontruksi yang direncanakan adalah out door untuk menekan biaya bangunan dan gedung, dan juga karena iklim Indonesia memungkinkan konstruksi secara out door. 5. Harga tanah amat tinggi sehingga diperlukan efisiensi dalam pemakaian dan pengaturan ruangan / lahan. BAB II Desskripsi Proses ***

53 Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberap bagian utama, yaitu : a. 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. b. Daerah proses Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses berlangsung. c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk. Merupakan daerah untuk tangki bahab baku dab produk. d. Daerah gudang, bengkel dan garasi. Merupakan daerah untuk menampung bahan-bahan yang diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses. e. Daerah utilitas Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung proses berlangsung dipusatkan. BAB II Desskripsi Proses ***

54 Tangki Asam Sulfat U Mixer-01 Dekanter-01 Dekanter-02 Tangki Asam Nitrat HE-01 Reaktor Tangki Pencuci Tangki Netralisasi HE-04 Tangki Gliserol HE-02 HE-03 Mixer-02 Tangki Nitrogliserin Skala = 1: 500 Gambar 2. 4 Layout Alat Proses BAB II Desskripsi Proses ***

55 Jalan Raya Skala = 1 : 6500 Keterangan : 1. Pos keamanan 2. Parkir 3. Kantor 4. Garasi Bengkel 6. Pemadam kebakaran 7. Poliklinik 8. Kantin 9. Musholla Laboratorium 11. Gudang 12. Area tangki bahan baku 13. Area proses 14. Area produk 15. Control room Area perluasan 17. Area utilitas 18. Pengolahan limbah Laut Pembangkit listrik 20. Pengolahan air laut dan pompa pemadam kebakaran dengan air laut Gambar 2.5 Tata letak pabrik BAB II Desskripsi Proses ***

56 2.8.2 Lay out peralatan Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out peralatan proses pada pabrik nitrogliserin, antara lain (Vilbrant & Dryden, 1959) : 1. Aliran bahan baku dan produk Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan ekonomi yang besar serta menunjang kelancaran dan keamanan produksi. 2. Aliran udara Aliran udara di dalam dan di sekitar area 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. 3. Cahaya Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat proses yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan tambahan. 4. Lalu lintas manusia Dalam perancangan lay out pabrik perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dangan cepat dan mudah. Hal ini bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki. Keamanan pekerja selama menjalani tugasnya juga diprioritaskan. BAB II Desskripsi Proses ***