BAB I PENDAHULUAN D

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang Pendirian Pabrik Perkembangan industri di Indonesia semakin lama semakin meningkat, hal ini disebabkan karena terbukanya pasar bebas di seluruh dunia. Semakin majunya semua sektor industri di Indonesia, termasuk salah satunya adalah industri kimia yang semakin banyak berdiri di Indonesia. Sektor industri sangat membantu pertumbuhan ekonomi dalam suatu negara, tetapi industri juga akan menyebabkan limbah yang akan merusak lingkungan. Oleh karena itu harus ada pengolahan limbah yang tepat agar limbah tersebut menjadi berguna dan bermanfaat. Buangan limbah baja atau biasa disebut juga dengan pickling liquor merupakan limbah yang menjadi masalah pencemaran lingkungan. Oleh karena itu perlu diupayakan secara teknis dan ekonomis proses-proses pengolahan limbah pickling liquor. Industri Ferrosulfate Heptahydrate merupakan industri yang tepat untuk pengolahan limbah pickling liquor. Dalam perdagangan Ferrosulfate Heptahydrate biasa disebut juga dengan green copperas. Penggunaan Ferrosulfate Heptahydrate biasa digunakan dalam industri tekstil, farmasi, bahkan pembuat tinta dan masih banyak lagi yang lainnya. Ferrosulfate Heptahydrate (green copperas) merupakan salah satu bahan kimia yang tepat untuk di produksi di Indonesia, ini dikarenakan banyaknya permintaan pasar dengan bahan tersebut. Sampai saat ini di Indonesia masih sedikit pabrik Ferrosulfate Heptahydrate, sehingga untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri haruslah mengimpor dari luar negeri. Oleh karena itu perlu didirikan pabrik Ferrosulfate Heptahydrate yang diharapkan dapat memberikan keuntungan sebagai berikut: 1

2 2 1. Dapat memenuhi kebutuhan Ferrosulfate Heptahydrate dalam negeri. 2. Mengurangi limbah pabrik baja karena bahan utama dari Ferrosulfate Heptahydrate itu sendiri adalah limbah pabrik baja. 3. Memberikan kesempatan untuk berdirinya pabrik lain yang akan menggunakan bahan dari Ferrosulfate Heptahydrate. 1.2.Penentuan Kapasitas Produksi Kapasitas produksi biasa disebut juga dengan jumlah maksimum output yang dapat diproduksi dalam satuan waktu tertentu. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi dalam pemilihan kapasitas produksi pabrik Ferrosulfate Heptahydrate, antara lain: 1. Proyeksi Kebutuhan Ferrosulfate Heptahydrate Pabrik Ferrosulfate Heptahydrate yang sudah berdiri kapasitasnya berbeda-beda setiap pabrik. Penentuan kapasitas yang akan didirikan juga dipengaruhi oleh kapasitas pabrik sejenis yang sudah didirikan sebelumnya. Kapasitas pabrik yang sudah didirikan dapat dilihat pada tabel 1.1. Tabel 1.1. Kapasitas pabrik yang sudah didirikan Produser Kapasitas (ton/tahun) Add-Iron Corporation, North Lima, ton/tahun Ohio Crown Technology, Indianapolis, India ton/tahun Mineral King Minerals, Hanford, ton/tahun California QC Corporation, Cape Girardeau, ton/tahun Monaco 2. Kebutuhan Dalam Negeri Kebutuhan import Ferrosulfate Heptahydrate di Indonesia dapat dilihat pada tabel 1.2.

3 jumlah (ton) Tugas Akhir 3 Tabel 1.2. Import Ferrosulfate Heptahydrate di Indonesia Tahun Jumlah (Ton) , , , , ,739 (BPS, ) Dari tabel 1.1 dibuat grafik prediksi kenaikan linier impor FeSO 4.7H 2 O di Indonesia seperti pada gambar Data kenaikan impor FeSO 4.7H 2 O y = x Series2 Linear (Series2) tahun Gambar 1.1 Prediksi Kenaikan Linier Jumlah Import Ferrosulfate Heptahydrate di Indonesia. Kenaikan import Ferrosulfat Heptahydrate di Indonesia, dianggap linier, y= dimana: mx+c.

4 4 Dengan x= tahun dan y= jumlah import per tahun (ton), maka dari data di atas diambil sampai dengan tahun 2014 sehingga di peroleh harga m= 1220 dan c= Maka persamaan garisnya akan menjadi y= 1220x Jumlah import per tahun dapat diperkirakan dengan memasukkan nilai x= 2020, sehingga diperoleh jumlah import sebesar ,97 ton/tahun. Dengan demikian maka kapasitas produksi yang direncanakan sebesar ton/tahun dengan pertimbangan: 1. Proyeksi Kebutuhan Ferrosulfate Heptahydrate di Indonesia Dari tabel 1.1 menunjukkan bahwa kebutuhan Ferrosulfate Heptahydrate cenderung mengalami peningkatan pada berbagai negara, sehingga akan diperkirakan produksi Ferrosulfate Heptahydrate pada tahun 2020 akan semakin meningkat. 2. Kapasitas Pabrik Minimum Kapasitas pabrik Ferrosulfate Heptahydrate yang sudah beroperasi memiliki kapasitas antara ton/tahun, sehingga kapasitas produksi sebesar ton/tahun layak untuk didirikan. 3. Ketersediaan Bahan Baku Bahan baku pembuatan Ferrosulfate Heptahydrate adalah pickling liquor dan asam sulfat yang dapat diperoleh dari PT. Bangun Sarana Baja dan PT. Ispat Indo, sedangkan asam sulfat diperoleh dari PT. Petrokimia Gresik. 1.3.Penentuan Lokasi Pabrik Letak geografis suatu pabrik mempengaruhi suksesnya suatu usaha. Oleh karena itu dalam pemilihan lokasi pabrik haruslah memperhatikan pertimbangan dari segi ekonomis maupun teknis. Faktor-faktor yang menjadi pertimbangan dalam menentukan lokais pabrik antara lain penyediaan bahan baku, pemasaran produk, transportasi, utilitas, tenaga kerja, kebijakan pemerintah dan prasarana lain. Pada perancangan pabrik Ferrosulfate Heptahydrate berencana akan didirikan di Gresik, Jawa Timur dengan pertimbangan sebagai berikut:

5 5 Gambar 1.2. Peta Lokasi Pabrik Ferrosulfate Heptahydrate Ketersediaan Bahan Baku Bahan baku utama yaitu pickling liquor yang diperoleh dari PT. Bangun Sarana Baja dan PT. Ispat Indo, sedangkan asam sulfat diperoleh dari PT. Petrokimia Gresik Pemasaran Produk Faktor lain yang diperhatikan adalah letak daerah pabrik yang membutuhkan Ferrosulfate Heptahydrate. Pabrik yang membutuhkan Ferrosulfate Heptahydrate di sekitar Gresik dapat dilihat pada tabel 1.3. Tabel 1.3. Konsumen Ferrosulfate Heptahydrate di Indonesia Industri Lokasi PT. Colorpark Indonesia Sidoarjo, Jawa Timur PT. Intimas Wisesa Surabaya, Jawa Timur PT. Eastentex Pandaan, Jawa Timur PT. Tekstil Kasrie Pasuruan, Jawa imur Tenaga Kerja Gresik merupakan daerah industri dengan kepadatan penduduk yang cukup tinggi, sehingga di Gresik akan menjamin ketersediaan tenaga kerja yang terampil dan murah. Namun ada beberapa hal yang perlu diperhatikan juga yaitu antara lain kuantitas tenaga kerja, kualitas tenaga kerja, besar upah minimum, jam kerja, keahlian, dan produktifitas kerja Penyediaan Sarana Utilitas

6 6 Sarana utilitas diperlukan bagi kelancaran proses produksi dalam suatu pabrik antara lain air, tenaga listrik, penyediaan uap dan udara tekan Sarana Transportasi Sarana transportasi sangat diperlukan dalam proses peneydiaan bahan baku dan pemasaran produk. Dengan lokasi pabrik di Gresik yang terdapat jalan raya, rel kereta api dan pelabuhan laut yang memadai maka pemilihan lokasi dirasa sudah tepat Kebijakan Pemerintah Pendirian pabrik memerlukan pertimbangan faktor kepentingan pemerintah yang terkait di dalamnya. Kebijaksanaa pengembangan industri dan hubungannya dengan pemerataan kesempatan kerja serta hasil-hasil pembangunan. 1.4.Tinjauan Pustaka Macam-Macam Proses Proses pembuatan Ferrosulfate Heptahydrate dapat dilakukan dengan dua macam proses yaitu: 1. Hasil samping pembuatan Titanium Dioksida Pada proses ini konsentrat ilemenit direaksikan dengan asam sulfat 80-90%. Operasi ini dapat dilakukan secara kontinyu maupun secara batch. Pada suhu C terjadi reaksi eksoterm. Reaksi yang terjadi: FeTiO 3 + 2H 2 SO 4 TiOSO 4 + FeSO 4 + H 2 O...(1) Untuk mengurangi kandungan asam ditambahkan besi ke dalam larutan. Reaksi yang terjadi adalah: 2TiOSO 4 + Fe + 2H 2 SO 4 Ti 2 (SO 4 ) 3 + FeSO 4 + 2H 2 O...(2) Setelah dilakukan pendinginan terjadi endapan Ferrosulfate berbentuk Kristal. Perubahan struktur karena pendingin yaitu: C 64 0 C 56 0 C FeSO 4 + 2H 2 O FeSO 4 2H 2 0 FeSO 4 + 4H 2 O FeSO 4 7H 2 O..(3)

7 7 Titanium Sulfat berubah kembali menjadi asam metatitanic dan mengendap dengan penambahan air. Reaksi yang terjadi yaitu: TiOSO 4 + 2H 2 O H 2 TiO 3 + H 2 SO 4...(4) Endapan dibakar untuk menghilangkan air dan residu SO 3. Pembakaran dilakukan di atas suhu C dan akan menghasilkan titanium dioksida, TiO 2 (Kirk&Othmer, 1997). 2. Proses Steel-Pickling Proses pembuatan Ferrosulfate Heptahydrate dari pickling liquor dan asam sulfat dilakukan di dalam reaktor alir berpengaduk yang beroperasi pada temperature 85 0 C. Kondisi operasi dijaga pada temperature 85 0 C, hal ini dikarenakan agar tidak terjadi oksidasi Ferrosulfate menjadi Ferrisulfate. Waktu reaksi yang dibutuhkan selama 4 jam (US Patent, ). Tekanan operasi sebesar 1 atm, karena pada tekanan ini sudah bias menghasilkan produk maka dengan kenaikan tekanan tidak akan berpengaruh. Pada kondisi ini kemurnian produk yang dihasilkan adalah sebesar 99% berat. Kemudian hasil reaksi di reaktor akan dipekatkan dalam evaporator pada suhu C dan tekanan 1 atm. Kemudian proses dilanjutkan dengan pengkristalan sampai dengan suhu 35 0 C dengan waktu pendinginan kristalisasi selama 4-9 jam. Kemudian kristal disaring dan larutan induk dikembalikan ke dalam evaporator. Kristal kemudian akan pecah dan di saring, kemudian dikeringkan dengan udara panas pada suhu 50 0 C dalam rotary dryer (US Patent, ). Kelemahan dan kelebihan pembuatan Ferrosulfate Heptahydrate dapat dilihat pada tabel berikut:

8 8 Tabel 1.4. Kelemahan dan Kelebihan Pembuatan Ferrosulfate Heptahydrate No Proses Kelemahan Kelebihan 1. Hasil a. Membutuhkan a. Operasi dapat samping pengontrol yang dilakukan secara Titanium tepat karena reaksi kontinyu dan Dioksida terjadi pada batch temperatur yang relatif tinggi. b. Proses lebih rumit dan tidak efisien 2. Proses a. Operasi dilakukan a. Bahan baku dari Steel- secara kontinyu limbah pabrik Pickling b. Bahan baku baja, sehingga diperoleh hanya harga bahan dari limbah baja, baku lebih sehingga terjangkau kemungkinan diperoleh terbatas b. Pemanfaatan limbah pickling liquor berarti mengurangi pencemaran lingkungan c. Konversi yang dihasilkan mencapai 93% Dari kedua proses diatas, maka dipilih proses steel-pickling karena lebih menguntungkan Kegunaan Produk Kegunaan Ferrosulfate Heptahydrate antara lain adalah sebagai berikut:

9 9 1. Water Treatment Ferrosulfate Heptahydrate digunakan sebagai koagulan, menghasilkan flok yang berat dan cepat mengendap. 2. Pembuatan Tinta Cetak Ferrosulfate Heptahydrate digunakan sebagai pengental tinta. 3. Industri Tekstil Ferrosulfate Heptahydrate digunakan untuk proses pencampuran warna tekstil. 4. Iron Oxide Pigment Ferrosulfate Heptahydrate digunakan sebagai bahan baku produksi iron oxide pigment. 5. Garam Ferrousulfat Ferrosulfate Heptahydrate digunakan untuk menentukan air kristal dalam Garam Mohr hasil sintesa Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku a. Pickling Liquor Pickling liquor mempunyai kandungan FeCl 2, HCl, dan H 2 O. Tetapi yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan bahan baku Ferrosulfate Heptahydrate adalah FeCl 2. Berikut ini adalah sifat fisika dan kimia FeCl 2. Sifat Fisika: - Berat molekul : 162,2 g/mol - Wujud : Cairan - Densitas : 1,7117 g/ml - Titik Lebur (Pada P= 1atm) : C - Titik Didih (Pada P= 1atm) : C - Kapasitas Panas (Cp) : 162,819 kj/mol.k - Konduktivitas Termal (K) : 0,011 w/m.k - Tekanan Uap (P 0 ) : 14,002 mmhg

10 10 - Viskositas (µ) : 1,551 centipoise pada 25 0 C - Panas Pelarutan (ΔH 0 f) : -81,9 kkal/mol - Panas Penguapan (ΔH 0 uap) : 209,88 J/mol - ΔG : 72,6 kkal/mol (Yaws, 1999) Sifat Kimia: - Merupakan asam Lewis yang relatif kuat - FeCl 2 bereaksi dengan cepat terhadap oksalat - Larut dalam air, alcohol - Tidak larut dalam eter - Bersifat higroskopis (Kirk&Othmer, 1997) b. Asam Sulfat Sifat Fisika: - Berat molekul : 98,08 g/mol - Wujud : Cairan bening tak berwarna - Densitas : 1,84 g/ml - Titik Lebur (Pada P= 1atm) : 10 0 C - Titik Didih (Pada P= 1atm) : C - Kapasitas Panas (Cp) : 139,95 kj/mol.k - Konduktivitas Termal (K) : 0,360 w/m.k - Tekanan Uap (P 0 ) : 2,126 mmhg - Viskositas (µ) : 23,54 centipoise pada 25 0 C - Panas Pelarutan (ΔH 0 f) : -193,69 kkal/mol - Panas Penguapan (ΔH 0 uap) : 43,231 J/mol - ΔG : -156,81 kkal/mol - Kemurnian : 98% (Yaws, 1999)

11 11 Sifat Kimia: - Dapat bereaksi dengan air, basa, asam lemah dan logam. H 2 SO 4 + H 2 0 H 3 O HSO 4 C 4 O + H 2 SO 4 C 4 SO 4 + H 2 O Fe + H 2 SO 4 H 2 + FeSO 4 (Kirk&Othmer, 1997) Produk a. Ferrosulfate Heptahydrate (FeSO 4.7H 2 0) Sifat Fisika: - Berat molekul : 278,05 g/mol - Densitas : 1,898 g/ml - Wujud : Kristal biru kehijauan - Titik Lebur (Pada P= 1atm) : 70 0 C - Titik Didih (Pada P= 1atm) : C - Kapasitas Panas (Cp) : 100,56 kj/mol.k - Panas Pembentukan (ΔH 0 f) : -221,3 kkal/mol, pada 25 0 C - ΔG : -195,5 kkal/mol - Indeks Bias (n D ) : 1,478 (Yaws, 1999) Sifat Kimia: - Larut dalam air - Tidak larut dalam alcohol - Tidak berbau - Bersifat higroskopis dan mudah kehilangan dua molekul hidrogen menjadi FeSO 4.5H 2 O bila kelebihan panas. (Kirk&Othmer, 1997)

12 12 Gambar 1.3. Produk Ferrosulfate Heptahydrate Tinjauan Proses Proses pembuatan Ferrosulfate Heptahydrate dari pickling liquor dan asam sulfat dimulai dari pengenceran asam sulfat 98% yang berasal dari tangki penyimpanan hingga menjadi konsetrasi 30% di dalam sebuah tangki pencampur/mixer yang kemudian diumpankan ke reaktor. Pickling liquor yang berasal dari tangki penyimpanan juga dialirkan ke dalam reaktor. Di dalam reaktor, akan terjadi reaksi antara asam sulfat dan pickling liquor pada suhu 85 C dan pada tekanan 1 atm. Reaksi yang terjadi dalam reaktor adalah reaksi endotermis sehingga untuk menjaga suhu agar tetap 85 C perlu dilakukan pemanasan menggunakan steam yang dilewatkan pada koil. Hasil reaksi kemudian dialirkan menuju evaporator yang berfungsi untuk menguapkan sebagian air yang terkandung. Di dalam evaporator, air dan asam klorida diuapkan pada suhu 100 o C. Senyawa yang tidak menguap kemudian dialirkan menuju kristaliser untuk proses pembentukan kristal. Kristal yang terbentuk masih tercampur dengan mother liquornya oleh karena itu dilakukan tahap pemisahan dengan melewati centrifuge dan dryer. Didalam centrifuge kristal yang terbentuk dipisahkan dengan mother liquornya dengan bantuan air pencuci. Kemudian kristal yang lolos akan dilanjutkan dengan proses pengeringan di dalam dryer sehingga diperoleh produk dengan kemurnian 99%.