SIDANG TUGAS AKHIR 2013 PABRIK PUPUK KALIUM SULFAT DENGAN PROSES DEKOMPOSISI KALSIUM SULFAT DAN KALIUM KLORIDA DENGAN MENGGUNAKAN KRISTALIZER SINGLE STAGE Disusun oleh : Evi Dwi Ertanti 2310 030 011 Fitria Kumalasari 2310 030 045 Dosen Pembimbing Dr. Ir. Lily Pudjiastuti, MT NIP. 19580703 198502 2 001 PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA FTI - ITS
ALASAN PENDIRIAN PABRIK Ketahanan Pangan Nasional Kebutuhan Pupuk dalam Negeri semakin Meningkat Pendirian Pabrik Pupuk ZK Peningkatan Produksi Pupuk dan Impor Pupuk
RENCANA LOKASI PABRIK Rencana Lokasi pendirian pabrik : Paciran, Lamongan, Jawa Timur dengan kapasitas produksi 800.000 ton/tahun (100.000 kg/jam) dan akan didirikan pada tahun 2016
MACAM PROSES PEMBUATAN PUPUK ZK 1. Proses Dekomposisi KCl dengan Na 2 SO 4. 2. Proses Dekomposisi KCl dengan CaSO 4. 3. Proses Dekomposisi KCl dengan MgCl 2. 4. Proses Dekomposisi KCl dengan (NH 4 ) 2 SO 4. 5. Proses Hargeavres. 6. Proses Mannheim. (Zikri, dkk., 2012. Pupuk Kalium Sulfat. Pekanbaru)
KELEBIHAN DAN KEKURANGAN PROSES PROSES KELEBIHAN KEKURANGAN Dekomposisi Mannheim Hargeavres 1. Beroperasi pada suhu rendah. 2. Bahan baku mudah didapat 3. Memiliki konversi yang tinggi 1. Memiliki konversi cukup tinggi. 2. Waktu operasi cukup singkat Penggunaan bahan baku sedikit Memerlukan waktu yang cukup lama 1. Beroperasi pada suhu tinggi. 2. Biaya awal cukup tinggi 3. Korosifitas tinggi Bahan baku susah didapat
SELEKSI PROSES PARAMETER PROSES DEKOMPISISI PROSES HARGEAVERS PROSES MANNHEIM 1. ASPEK TEKNIS a. Proses b. Konversi c. Kandungan ZK dalam larutan induk Kontinyu 98 % 50 40 % Batch - 35 40 % Kontinyu 95,5 % 40 % 2. KONDISI OPERASI a. Suhu (C) b. Tekanan c. Waktu operasi (jam) 105-120 Sedang 6 - Sedang - 550-600 Tinggi 4 3. MODAL DAN BAHAN BAKU a. Ketersediaan bahan baku b. Modal Dalam negeri Sedang Dalam negeri Besar Dalam negeri Besar
PROSES TERPILIH Pada pabrik ini, proses yang digunakan adalah proses dekomposisi menggunakan bahan baku kalsium sulfat dan kalium klorida. Proses ini digunakan karena memiliki konversi yang tinggi yaitu 98%, menggunakan bahan baku yang mudah di dapat, dan mudah serta murah dari segi operasional.
SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN BAHAN PENUNJANG CaSO 4 (BAHAN BAKU) Kadar CaSO 4 80%. Temperatur 30 C Tekanan 1 atm Kadar H 2 O 1,0 % max. Kalium Klorida (BAHAN BAKU) Kadar KCl 99,89% (berat) Kadar H 2 O 0,1 % (berat) Temperatur 30 C Tekanan 1 atm URESOFT (BAHAN PENUNJANG) Digunakan sebagai anti caking
SPESIFIKASI PRODUK UTAMA PUPUK ZK (Zwavelzure Kalium) Nama Lain : Kalium sulfat Rumus Molekul : K 2 SO 4 Kadar kalium (%K 2 O) : 50 % Kadar klorida (% Cl) : 2,5 % Kadar sulfur (% S) : 17 % Kadar H 2 O (% H 2 O) : 1 maks. Ukuran butiran : 30 mesh Penampilan : Kristal berwarna putih
URAIAN PROSES CaSO 4 KCl PROSES MIXING (NH 4 ) 2 SO 4 + CaCO 3 PROSES KRITALISASI (NH 4 ) 2 CO 3 KRISTAL K 2 SO 4 DAN LARUTAN INDUK LARUTAN INDUK PROSES FILTRASI PRODUK ZK PROSES PENGEMASAN KRISTAL K 2 SO 4 PROSES DRYING KRISTAL K 2 SO 4 BASAH Flowsheet Proses Pabrik Pupuk ZK
NERACA MASSA ALAT INPUT (kg/jam) OUTPUT (kg/jam) MIXER 250.000 250.000 CENTRIFUGE SEPARATOR 250.000 250.000 SATURATOR 296.793,29 296.793,29 KONDENSOR 57.956,78 57.956,78 CENTRIFUGE SEPARATOR 238.836,51 238.836,51 SCREW CONVEYOR 131.001,39 131.001,39 ROTARY DRYER 131.136,05 131.136,05 SCREEN 128.240,25 128.240,25 WET CYCLONE 4.254,52 4.254,52 TANGKI MOTHER LIQUOR 137.765,69 137.765,69
NERACA PANAS ALAT INPUT (kkal) OUTPUT (kkal) HEATER 1 235.675,71 235.675,71 HEATER 2 16.964,51 16.964,51 SATURATOR 30.219.130,30 30.219.130,30 KONDENSOR 28.794.239,7 28.794.239,7 AIR HEATER 2.941,4 2.941,4 ROTARY DRYER 106.539,79 106.539,79 TANGKI DISSOLUTION ZK 110.264,5 110.264,5
SPESIFIKASI ALAT ROTARY DRYER Diameter = 3,7 ft Panjang = 14,8 ft Kecepatan Putar = 6,5 rpm Jumlah Flight = 12 buah Tinggi Flight = 0,37 ft Power RD = 7 hp Tebal shell RD = 0,2 in Kemiringan RD = 4,6 Waktu Tinggal = 23 menit
WET CYCLONE Type : effluent dust cyclone Material : Carbon steel SA 28 Grade C Jumlah : 1 buah Bc : 4,34 in Dc : 17,3 in De : 8,68 in Hc : 8,68 in Lc : 34,7 in Sc : 2,17 in Zc : 34,7 in Jc : 4,34 in
TANGKI DISSOLUTION ZK Bentuk : Tangki silinder tegak dengan tutup atas standart dishead head dan tutup bawah berbentuk konis Material : Carbon steel SA 28 Grade C Jumlah : 1 buah Kapasitas : 48,492 ft 3 Diameter : 3,7 ft Tinggi Tangki : 3,7 ft Tebal Tutup Atas : ¼ in Tebal Tutup Bawah : ¼ in Macam Las : Double Welded butt joint
UTILITAS Kebutuhan Air di Pabrik Pupuk ZK : Air sanitasi = 17 m 3 / hari Air pendingin = 3.618 m 3 / hari Air umpan boiler = 2.148 m 3 / hari Air proses = 33 m 3 / hari Total kebutuhan air = 5.816 m 3 / hari Flowsheet Utilitas Pabrik Pupuk ZK
KESEHATAN DAN KESELAMATAN KERJA (K3) AREA UNIT ALAT PELINDUNG DIRI PENCAMPURAN (mixing) KRISTALISASI PEMISAHAN KRISTAL PENGERINGAN MIXER T = 30 C P = 1 atm SATURATOR T = 105-110 C P = 1 atm CENTRIFUGE SEPARATOR T = 80 C P = 1 atm ROTARY DRYER T = 95 C P = 1 atm Safety head Sepatu karet Masker Safety head Sepatu karet Masker Safety head Sepatu karet Safety head Kaca mata Sepatu karet Ear plug MAsker
AREA UNIT ALAT PELINDUNG DIRI PENGANTONGAN PENYERAPAN UTILITAS BIN T = 30 C P = 1 atm WET CYCLONE T = 40 C P = 1 atm BOILER Safety head Sepatu karet Masker Sarung tangan Safety head Sepatu karet Masker Kaca mata Safety head Sepatu karet Sarung tangan Masker Ear plug
INSTRUMENTASI DAN PENGENDALIAN PROSES MIXER SATURATOR KONDENSOR ALAT TANGKI PENAMPUNG KONDENSAT CENTRIFUGE SEPARATOR TANGKI PENAMPUNG ML HEATER ROTARY DRYER TANGKI DISSOLUTION ZK INSTRUMENTASI Level Control (LC) Temperatur Control (TC) Flow Control (FC) Level Control (LC) Temperatur Control (TC) Level Indikator (LI) Flow Control (FC) Level Indikator (LI) Temperatur Control (TC) Temperatur Control (TC) Temperatur Control (TC)
PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI KIMIA Dalam pabrik pupuk ZK ini selama proses produksi menghasilkan limbah : 1. Limbah Gas Sumber : debu RD yang terikut keluar bersama udara Wash Water Debu ZK Wet Cyclone Tangki Penampung
2. Limbah Cair Sumber : flushing peralatan yang dilakukan secara berkala dan oli dari oil separator Penambahan bakteri Sump tank Netralisasi Kolam Aerasi Equalizer/ Pengendapan Ca(OH) 2
KESIMPULAN Kapasitas pabrik pupuk ZK sebesar = 100.000 kg/jam Dengan bahan baku : CaSO4 : 125.000 kg/jam KCl : 109.558,8 kg/jam Total kebutuhan air pabrik pupuk ZK = 5.816 m 3 / hari Macam limbah yang dihasilkan : Limbah cair yang berasal dari flushing yang dilakukan pada peralatan Limbah gas yang berasal dari unit pengeringan
TERIMA KASIH
Data Ekspor, Impor, Produksi, dan Kebutuhan Pupuk ZK di Indonesia dalam Ton/Tahun Tahun Ekspor Impor Produksi Kebutuhan 2005 700.181 2.056.683,793 7.868.490 2.063.483,612 2006 93.793 2.474.250,762 808.783 2.482.558,969 2007 74.749 2.928.005,952 8.348.505 2.935.117,203 2008 269.585 4.550.593,192 8.598.845 4.558.458,607 2009 538.368 1.972.942,748 10.508.272 1.983.617,38 2010 946.902 4.196.620,752 10.309.198 14.504.871,85 Sumber : BPS 6103014
Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: CaSO 4 + (NH 4 ) 2 CO 3 (NH 4 ) 2 SO 4 + CaCO 3 (NH 4 ) 2 SO 4 + 2KCl 2NH 4 Cl + K 2 SO 4 Adapun reaksi samping : CaCO 3 CaO + CO 2 2NH 4 Cl + CaO + H 2 O CaCl 2 + 2NH 4 OH 2NH 4 OH + CO 2 (NH 4 ) 2 CO 3 + H 2 O
KEUNGGULAN PUPUK ZK 1. Mengandung unsur kalium dan belerang dengan kadar cukup tinggi. 2. Dapat dicampur dengan pupuk lain. 3. Aman digunakan untuk semua jenis tanaman. 4. Larut dalam air