digilib.uns.ac.id TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK AMONIUM KLORIDA DARI AMONIUM SULFAT DAN SODIUM KLORIDA KAPASITAS 35.000 TON/TAHUN Oleh: Lucky Wahyu Nuzulia S N I 0506029 Wibiana Wulan N I 0506053 JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2011 i
digilib.uns.ac.id LAMPIRAN i
digilib.uns.ac.id KATA PENGANTAR Segala puji hanya bagi Allah SWT, hanya karena Rahmat dan Hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul Prarancangan Pabrik Ammonium Chloride dari Ammonium Sulfate dan Sodium Chloride Kapasitas 35.000 ton/tahun. Dalam penyusunan tugas akhir ini Penulis memperoleh banyak bantuan baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada : Ir. Arif Jumari M.Sc., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT UNS. Ir. Nunik Sri Wahjuni, M.Si., selaku Dosen Pembimbing I atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir. Endang Kwartiningsih,S.T.,M.T., selaku Dosen Pembimbing II atas bimbingan dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir. Seluruh staf dosen Jurusan Teknik Kimia atas bimbingan dan bantuannya selama Penulis menempuh pendidikan. Teman-teman mahasiswa dan seluruh civitas akademik Jurusan Teknik Kimia yang telah memberikan banyak bantuan penyusunan tugas akhir ini. 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, Desember 2010 Penyusun iii 2 þ ÿ š Ô ½ Î Ï Ô å é ø 7 8 J h ïãöæãöãöã ãtãhãy J h_>ã hî:y CJ OJ Q aj hþù hî:y CJ OJ QJ aj h na CJ OJ QJ aj h bj CJ OJ QJ
digilib.uns.ac.id aj $ h na hî:y CJ OJ QJ aj mh! sh! -h na CJ OJ QJ aj mh! sh! >Ã hî:y CJ OJ QJ aj mh! sh! -hî:y CJ OJ QJ aj mh! sh! - hâoä hî:y 6 CJ OJ QJ aj hî:y 6 CJ OJ QJ aj hî:y CJ OJ QJ hfv* hî:y 5 CJ OJ QJ aj Ô ÿ i ò å $ h_ aj
digilib.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id óÿ a- âÿ id âÿ O Òÿ Y Òÿ 4² Òÿ 4² º ÿ 4² ÿ 4² âÿ id ÿ 4² Žÿ ñ ÿ T ÿ - ñ Ž Ž $ a$ à Ðdà ^ à` Ðgdî:y $ & F Ê þdà ^ Ê` þa$ gdî:y $ & F Ê þdà ^ Ê` þa$ gdî:y $ & F dà a$ gdî:y $ Ðdà ` Ða$ gdî:y
digilib.uns.ac.id $ dà @& a$ gdî:y
digilib.uns.ac.id ýý i ò h
digilib.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id L
digilib.uns.ac.id M
digilib.uns.ac.id Ç
digilib.uns.ac.id È
digilib.uns.ac.id ó
digilib.uns.ac.id û
digilib.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id ñâöãö Ö Ö Ö q m h na -h na C J OJ QJ aj mh! sh! $ hzi8 h na CJ OJ QJ aj mh! sh! hî:y hfv* hî :y CJ OJ QJ aj - h bj CJ OJ QJ aj mh! sh! h na CJ OJ QJ aj % h7 0 hî:y B* CJ OJ QJ aj ph hî:y CJ OJ QJ aj h_>ã hî:y CJ OJ Q J aj hû hî:y CJ OJ QJ aj ýÿ - ñ. &P 1 h P :pî:y. ÂA! Ü " # Ü $ %
digilib.uns.ac.id INTISARI Lucky Wahyu N & Wibiana Wulan N, 2010, Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta Amonium klorida banyak digunakan pada berbagai industri seperti industri baterai, pupuk, dan farmasi.untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan adanya peluang ekspor yang masih terbuka, maka dirancang pabrik amonium klorida dengan kapasitas 35.000 ton/tahun dengan bahan baku amonium sulfat 43.250,242 ton/tahun dan sodium klorida 38.439,458 ton/tahun. Dengan memperhatikan beberapa faktor, seperti aspek penyediaan bahan baku, transportasi, tenaga kerja, pemasaran, serta utilitas, maka lokasi pabrik yang cukup strategis adalah di Kawasan Industri Gresik Jawa Timur pada tahun 2015. Reaksi pembuatan amonium klorida dilakukan dengan mereaksikan amonium sulfat dengan sodium klorida dalam reaktor CSTR yang dilengkapi dengan koil pemanas dan pada kondisi tekanan 1 atm dan suhu 100 0 C, produk yang keluar dari reaktor masuk ke rotary vacuum filter untuk memisahkan antara endapan sodium sulfat yang terbentuk untuk selanjutnya dikeringkan di dalam rotary dryer dan diambil sebagai produk samping, sedangkan larutan amonium klorida akan dikristalkan di dalam Crystalizer dengan sebelumnya dilewatkan pada evaporator agar mencapai kondisi jenuh sebelum masuk ke Crystalizer. Dari Crystalizer produk dilewatkan pada centrifuge untuk memisahkan antara kristal amonium klorida dengan mother liquor-nya, dan selanjutnya dikeringkan di dalam rotary dryer. Peralatan proses yang ada antara lain tangki pencampur, hopper, belt conveyor, bucket elevator, pompa, reactor, rotary vacuum filter, rotary dryer, evaporator, crystalizer, centrifuge, dan heat exchanger. Unit pendukung proses didirikan untuk menunjang proses produksi yang terdiri dari unit penyediaan air, steam, tenaga listrik, penyediaan bahan bakar, serta unit pengolahan limbah. Agar mutu bahan baku dan kualitas produk tetap terkendali, maka keberadaan laboraturium sangat diperlukan. Dalam pabrik amonium klorida ini terdapat tiga buah laboraturium, yaitu laboraturium analitika dan fisik, laboraturium pengamatan, laboraturium penelitian dan pengembangan. Bentuk perusahaan adalah PT (Perseroan Terbatas) dengan struktur organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja yang terdiri dari karyawan shift dan non shift. Hasil analisa ekonomi terhadap prarancangan pabrik amonium klorida diperoleh bahwa Total investasi (TCI) sebesar US$ 228.867.877,64 dan total biaya produksi (Production Cost) US$ 275.825.660,36. Dari analisa kelayakan diperoleh hasil ROI sebelum pajak 34,91 % dan sesudah pajak 26,18 %.POT sebelum pajak 2,23 tahun dan sesudah pajak 2,76 tahun, BEP 48,19 %, SDP 27,70% dan DCF sebesar 26,88 %. xiv
digilib.uns.ac.id DAFTAR ISI Halaman Judul... i Lembar Pengesahan... ii Kata Pengantar... iii Daftar Isi... iv Daftar Tabel... x Daftar Gambar... xiii Intisari... xiv BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik... 1 1.2 Penentuan Kapasitas Perancangan... 2 1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik... 5 1.4 Tinjauan Pustaka... 7 1.4.1 Macam-macam Proses... 7 1.4.2 Alasan Pemilihan Proses... 8 1.4.3 Kegunaan Produk... 9 1.4.4 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk... 10 1.4.5 Tinjauan Proses Secara Umum... 11 BAB II DESKRIPSI PROSES... 13 2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk... 13 2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku... 13 2.1.2 Spesifikasi Produk... 13 iv
digilib.uns.ac.id 2.2 Konsep Proses... 14 2.2.1 Dasar Reaksi... 14 2.2.2 Tinjauan Termodinamika... 15 2.2.3 Tinjauan Kinetika... 17 2.2.4 Sifat Reaksi... 18 2.2.5 Perbandingan Mol Reaktan... 19 2.3 Diagram Alir Proses dan Tahapan Proses... 19 2.3.1 Diagram Alir Proses... 19 2.3.2 Langkah Proses... 23 2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas... 26 2.4.1 Neraca Massa... 26 2.4.2 Neraca Panas... 31 2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses... 35 2.5.1 Lay Out Pabrik... 35 2.5.2 Lay Out Peralatan Proses... 40 BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES... 43 3.1 Silo Penyimpan Amonium Sulfat... 43 3.2 Silo Penyimpan Sodium Klorida... 43 3.3 Silo Penyimpan Sodium Sulfat... 44 3.4 Silo Penyimpanan Amonium Klorida... 45 3.5 Mixer Amonium Sulfat... 45 3.6 Mixer Sodium Klorida... 47 3.7 Reaktor... 49 v
digilib.uns.ac.id 3.8 Rotary Vakuum Filter... 51 3.9 Evaporator... 52 3.10 Crystalizer... 53 3.11 Centrifuse... 54 3.12 Rotary Dryer - 01... 55 3.13 Rotary Dryer - 02... 55 3.14 Heater-01... 56 3.15 Heater-02... 57 3.16 Belt Conveyor... 59 3.17 Condensor-01... 59 3.18 Condensor-02... 60 BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM... 64 4.1 Unit Pendukung Proses... 64 4.1.1 Unit Pengadaan Air... 65 4.1.1.1 Air Proses... 67 4.1.1.2 Air Pendingin... 68 4.1.1.3 Air Umpan Boiler... 69 4.1.1.4 Air Konsumsi umum dan Sanitasi... 73 4.1.2 Unit Pengadaan Steam... 74 4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan... 77 4.1.4 Unit Pengadaan Listrik... 77 4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar... 84 4.2 Laboratorium... 85 vi
digilib.uns.ac.id 4.2.1 Laboratorium Fisik... 87 4.2.2 Laboratorium Analitik... 87 4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan... 87 4.2.4 Prosedur Analisa Bahan Baku dan Produk... 88 4.2.5 Analisa Air... 89 4.3 Unit Pengolahan Limbah... 90 BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN... 94 5.1 Bentuk Perusahaan... 94 5.2 Struktur Organisasi... 95 5.3 Tugas dan Wewenang... 99 5.3.1 Pemegang Saham... 99 5.3.2 Dewan Komisaris... 99 5.3.3 Dewan Direksi... 100 5.3.4 Staf Ahli... 101 5.3.5 Penelitian dan Pengembangan... 101 5.3.6 Kepala Bagian... 102 5.3.7 Kepala Seksi... 106 5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan... 106 5.4.1 Karyawan Non Shift... 107 5.4.2 Karyawan Shift... 107 5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah... 109 5.4.1 Karyawan Tetap... 109 5.4.2 Karyawan Harian... 110 vii
digilib.uns.ac.id 5.4.3 Karyawan Borongan... 110 5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji... 110 5.6.1 Penggolongan Jabatan... 110 5.6.2 Jumlah Karyawan dan Gaji... 111 5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan... 113 BAB VI ANALISIS EKONOMI... 115 6.1 Penaksiran Harga Peralatan... 115 6.2 Dasar Perhitungan... 118 6.3 Penentuan Total Capital Investment (TCI)... 119 6.4 Hasil Perhitungan... 120 6.4.1 Fixed Capital Investment (FCI)... 120 6.4.2 Working Capital Investment (WCI)... 122 6.4.3 Total Capital Investment (TCI)... 122 6.4.4 Direct Manufacturing Cost (DMC)... 123 6.4.5 Indirect Manufacturing Cost (IMC)... 123 6.4.6 Fixed Manufacturing Cost (FMC)... 124 6.4.7 Total Manufacturing Cost (TMC)... 124 6.4.8 General Expense... 124 6.4.9 Total Production Cost (TPC)... 125 6.4.10 Perhitungan Keuntungan... 125 6.5 Analisis Kelayakan... 126 6.5.1 Persent Return On Investment (ROI)... 126 6.5.2 Pay Out Time... 127 viii
digilib.uns.ac.id 6.5.3 Break Even Point (BEP)... 127 6.5.4 Shutdown Point (SDP)... 129 6.5.5 Discounted Cash Flow (DCF)... 130 6.6 Pembahasan... 133 6.7 Kesimpulan... 133 Daftar Pustaka... xv Lampiran ix
Prarancangan Pabrik Amonium klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perkembangan industri yang begitu cepat, mempunyai dampak terhadap tumbuhnya berbagai industri yang terkait. Salah satu industri yang cukup baik dikembangkan adalah industri amonium klorida. Pabrik amonium klorida didirikan dengan tujuan merangsang industriindustri yang menggunakan ammonium klorida sebagai bahan baku dan bahan pembantu. Hal ini secara tidak langsung dapat menambah devisa negara, membuka kerja dan memperkuat perekonomian negara. Amonium klorida digunakan sebagai bahan baku industri pembuatan sel baterai kering. Sedangkan kegunaan lainnya adalah sebagai bahan baku dalam industri pupuk, bahan penunjang dalam industri farmasi, pembuatan berbagai senyawa ammonia, electroplating, bahan pencuci, pembersih logam dalam industri soldering, sebagai pelapis dalam industri logam timah dan galvani, bahan pengasam dalam industri pelapisan seng serta sebagai bahan untuk memperlambat melelehnya salju. Amonium klorida belum diproduksi secara khusus di Indonesia, sehingga sebagian besar kebutuhan amonium klorida dalam negeri harus diimpor. Impor amonium klorida di Indonesia disajikan pada table 1.1 dan gambar 1.1. Bab I Pendahuluan
Prarancangan Pabrik Amonium klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 2 1.2. Penentuan kapasitas Perancangan Penentuan kapasitas produksi suatu industri senantiasa diupayakan dengan memperhatikan segi teknis, finansial, ekonomis, dan kapasitas minimal. Dari segi teknis, industri amonium klorida yang direncanakan memperhatikan peluang pasar, segi ketersediaan dan kontinuitas bahan baku. Selain itu penentuan kapasitas rancangan pabrik yang akan didirikan harus berada di atas kapasitas minimum atau sama dengan kapasitas pabrik yang sudah berjalan. Adapun faktor faktor yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan kapasitas pabrik amonium klorida yaitu : 1. Perkiraan kebutuhan amonium klorida di Indonesia Dari segi ekonomis pendirian industri amonium klorida harus memperhatikan profitabilitas selain modal yang harus disediakan yang pada akhirnya harus melihat kondisi finansial nasional. Berdasarkan data impor, data ekspor, proyeksi kebutuhan amonium klorida dalam industri baterai kering, dan data dari proyeksi konsumsi amonium klorida, dapat ditentukan kapasitas pra rancangan pabrik amonium klorida pada tahun 2015 sebesar 35.000 ton/tahun. Besarnya kapasitas ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan amonium klorida di dalam negeri dan sisanya diekspor ke luar negeri. Bab I Pendahuluan
Prarancangan Pabrik Amonium klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 3 Table 1.1. Perkembangan Impor Amonium Klorida di Indonesia Tahun Tahun ke- Jumlah (ton) 1999 1 6.233,017 2000 2 7.443,456 2001 3 9.368,937 2002 4 11.278,15 2003 5 10.611,38 2004 6 12.821,46 2005 7 14.199,20 2006 8 13.310,67 2007 9 13.325,89 2008 10 12.018,75 ( BPS, 2009) Impor amonium klorida terutama berasal dari Cina, impor lainnya berasal dari Jepang, USA, Kanada, Inggris, Belanda, Swedia dan Jerman. Dari tabel 1.1. tersebut dapat dilihat bahwa kebutuhan amonium klorida di Indonesia semakin meningkat yang ditunjukkan dengan nilai import yang semakin tinggi. Besarnya kebutuhan amonium klorida di Indonesia dapat dilihat dari jumlah importnya, karena selama ini produksi amonium klorida secara khusus masih belum ada. Sedangkan amonium klorida yang merupakan co-product dari industri lain telah diekspor seluruhnya. Bab I Pendahuluan
Prarancangan Pabrik Amonium klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 4 25000 Jumlah impor (ton) 20000 15000 10000 y = 751,09x + 6930,1 R 2 = 0,8704 5000 0 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 tahun ke- Gambar 1.1 Grafik Impor Amonium Klorida di Indonesia Dari gambar 1.1, diperoleh persamaan regresi : jumlah impor tahun ke- = 752,09 (tahun) + 6.930,1 Dengan persamaan tersebut,dimana tahun 2015 adalah tahun ke-17, diperkirakan kebutuhan amonium klorida di Indonesia pada tahun 2015 adalah 19.698,630 ton. 2. Ketersediaan bahan baku Bahan baku amonium sulfat disediakan oleh PT. Petrokimia Gresik dengan kapasitas 600.000 ton/tahun. Sedangkan bahan baku garam (NaCl) didapat dari PT Garam Persero. Dengan demikian bahan baku cukup tersedia dan mudah memperolehnya. Bab I Pendahuluan
Prarancangan Pabrik Amonium klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 5 3. Kapasitas pabrik amonium klorida yang sudah beroperasi Tabel 1.2 Data Pabrik Amonium Klorida di Dunia Pabrik Kapasitas (ton/thn) Hubei Chemical Complex 180.000 Jiang Su 52.000 Hubei Yingcheng 40.000 Shaanxin 40.000 Jiang Hai 30.000 Chongqing Chinabase 250.000 Pabrik direncanakan akan mulai beroperai secara komersial pada tahun 2015. Pada tahun tersebut proyeksi kebutuhan amonium klorida dalam negeri berdasarkan data-data impor dari BPS Jakarta sebesar 19.698,630 Ton. Penentuan kapasitas produksi dari Pabrik amonium klorida ini ditujukan untuk memenuhi kebutuhan amonium klorida dalam negeri dan ekspor ke luar negeri dengan negara tujuan ekspor adalah Thailand, Singapura, Malaysia, Selandia Baru, Korea dan Filipina. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, maka direncanakan kapasitas Pabrik amonium klorida ini sebesar 35.000 ton / tahun. Kapasitas tersebut diatas kapasitas pabrik minimum yang telah berdiri. 1.3. Pemilihan Lokasi Pabrik Pabrik direncanakan akan didirikan di Kawasan Industri Gresik Jawa Timur. Pemilihan lokasi pabrik ini didasarkan pada beberapa faktor antara lain: 1. Pemasaran produk Dipilih lokasi pabrik di kawasan industri Gresik Jawa Timur karena Jawa Timur merupakan salah satu daerah sentral industri di Indonesia. Dengan prioritas utama pasar dalam negeri maka diharapkan lokasi ini tidak jauh dari konsumen, sehingga biaya pengangkutan akan lebih murah dan harga jual Bab I Pendahuluan
Prarancangan Pabrik Amonium klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 6 dapat ditekan lebih rendah, sehingga dapat diperoleh hasil penjualan yang maksimal. 2. Letak sumber bahan baku Bahan baku yang digunakan yaitu NaCl dan (NH 4 ) 2 SO 4, dapat diperoleh dengan mudah karena lokasi pabrik tidak begitu jauh dari letak sumber bahan baku. NaCl dibeli dari PT Garam Persero yang mempunyai cabang di daerah Gresik, sedangkan (NH 4 ) 2 SO 4 dibeli dari PT. Petrokimia Gresik. 3. Utilitas Utilitas pabrik yang diperlukan meliputi tenaga listrik, air dan bahan bakar. Kebutuhan listrik disuplai oleh PLN dan Generator Pabrik yang dibangun sendiri sebagai cadangan. Kebutuhan air diambil dari sungai yang dekat lokasi pabrik (Sungai Brantas). Sedangkan untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar untuk generator dan boiler yang berupa fuel oil dapat diperoleh dari Pertamina 4. Buruh dan Tenaga Kerja Lokasi pabrik yang dekat dengan pusat pendidikan dan banyaknya jumlah tenaga kerja usia produktif yang belum tersalurkan serta banyaknya industri-industri baru yang dibangun di sekitar pendirian pabrik menjadikan daerah Gresik sebagai salah satu daerah tujuan pencari kerja. Sehingga buruh dan tenaga kerja yang terampil dan berkualitas dapat diperoleh dengan mudah. 5. Transportasi dan Telekomunikasi Daerah lokasi pabrik di kawasan industri Gresik merupakan daerah yang mudah dijangkau oleh sarana transportasi dan telekomunikasi antara lain karena dekat dengan pelabuhan (Pelabuhan Tanjung Perak) dan sarana jalan raya dan jalan tol yang memadai. Bab I Pendahuluan
Prarancangan Pabrik Amonium klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 7 1.4. Tinjauan Pustaka 1.4.1. Macam-macam Proses Pembuatan Amonium Klorida Amonium klorida dapat diproduksi dengan beberapa macam proses, sehingga diperlukan seleksi untuk mendapatkan hasil yang optimal. Ada 4 macam Proses pembuatan amonium klorida yaitu: 1. Proses Ammonia-Soda amonium klorida dibuat sebagai produk sampingan dari proses Solvay yang digunakan untuk membuat Natrium Karbonat. Reaksi : NH 3 + CO 2 + NaCl + H 2 O à NaHCO 3 + NH 4 Cl Natrium Bikarbonat mengendap dari larutan dan dipisahkan dengan filtrasi. amonium klorida kemudian dikristalkan dari filtrat, dipisahkan, dicuci, dan dikeringkan. Proporsi amonium klorida tergantung pada permintaan pasar.jika diinginkan amonium klorida yang lebih banyak, dapat diperoleh dengan mereaksikan CaCl 2 Reaksi: CaCl 2 + 2NH 3 + CO 2 + H 2 O à CaCO 3 + 2 NH 4 Cl Kalsium Karbonat yang terbentuk dipisahkan dari larutan Ammonium Kloridanya (Kirk-Othmer,1963) 2. Proses Ammonium Sulfit-Sodium Klorida Reaksi: 2NaCl + SO 2 + 2NH 3 + H 2 O à Na 2 SO 3 + NH 4 Cl Proses ini hanya praktis ketika bahan baku tersedia semua dan dalam kemurnian tinggi. Sodium Sulfit mengendap pertama kali dan dipindahkan dengan sentrifugasi, dicuci dan dikeringkan. Cairan induk yang mengandung amonium klorida dikirim ke tangki kristalisasi dan garam amonium klorida yang terbentuk dicuci dan dikeringkan. Kemurnian produk yang diperoleh cukup tinggi (lebih dari 99%).(Kirk Othmer, 1963). Bab I Pendahuluan
Prarancangan Pabrik Amonium klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 8 3. Direct Neutralisation Reaksi: NH 3(g) + HCl (g) à NH 4 Cl ΔH= -175.7 kj/mol Reaksi dari proses ini sangat eksotermis, dan panas yang dibangkitkan digunakan untuk menguapkan sebagian besar air yang ada ketika HCl cair digunakan. amonium klorida dihasilkan lewat kristalisasi. 4. Proses Amonium Sulfat-Sodium Klorida Ammonium Sulfat, produk sampingan yang mudah didapat telah banyak digunakan untuk membuat amonium klorida lewat dekomposisi ganda dengan NaCl. Reaksi: (NH 4 ) 2 SO 4 + 2 NaCl à Na 2 SO 4 + 2 NH 4 Cl (NH 4 ) 2 SO 4 dan NaCl (5% excess) ditambahkan ke larutan NH 4 Cl recyle di dalam reaktor berpengaduk pada temperatur 100 o C tekanan 1 atm. Konversi reaksi dalam reaktor 97%. Hasil Na 2 SO 4 berupa padatan yang tersuspensi dalam cairan hasil reaktor yang kemudian dipisahkan melalui proses filtrasi, filtrat yang banyak mengandung amonium klorida kemudian dipisahkan kandungan airnya dengan proses evaporasi kemudian dikristalisasi, dicuci dan dikeringkan ( Faith Keyes, 1975) 1.4.2. Alasan Pemilihan Proses Proses yang dipilih dalam pembuatan amonium klorida dalam pabrik ini adalah proses yang ke-4 atau proses Amonium Sulfat-Sodium Klorida. Pemilihan proses ini didasarkan pada: Bahan baku cukup tersedia dan mudah didapat serta tingkat kemurnian hasil cukup tinggi yaitu sekitar 99,6%. Kondisi operasi yang mudah dicapai, yaitu pada suhu 100 o C dan tekanan 1 atm Bab I Pendahuluan
Prarancangan Pabrik Amonium klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 9 Karena proses produksi lebih sederhana, maka investasi yang ditanamkan juga lebih kecil. Proses Ammonium-Soda (Proses I) tidak dipilih karena produk utama dari reaksi yaitu Natrium Bikarbonat, sedangkan amonium klorida hanya sebagai produk samping sehingga hasilnya hanya sedikit. Proses Amonium Sulfit-Sodium Klorida (Proses II) tidak dipilih karena proses ini hanya praktis ketika bahan baku (NaCl,SO 2,NH 3,H 2 O) dalam kemurnian tinggi sehingga berdampak pada sulitnya mendapatkan bahan baku. Proses Direct Neutralisation (Proses III) tidak dipilih karena reaksinya sangat eksotermis, yaitu menghasilkan panas sebesar 175,7 kj/mol sehungga proses ini mempunyai resiko tinggi. 1.4.3. Kegunaan Produk Amonium klorida mempunyai kegunaan yang sangat luas dalam industri kimia, baik sebagai bahan baku ataupun sebagai bahan pembantu. Sebagai bahan baku terutama digunakan sebagai bahan isian sel baterai kering. Sedangkan kegunaan lain adalah sebagai bahan baku dalam industri pupuk, bahan penunjang dalam industri farmasi yaitu obat batuk dan menjaga ph urine agar asam untuk mengetahui metabolisme dalam tubuh, industri suplemen bagi hewan ternak, elektroplating, bahan pencuci pembersih logam dalam industri soldering, sebagai pelapis dalam industri pelapisan seng, penunjang dalam industri sampo, industri lilin, pelekat kayu, percetakan kain,penambah cita rasa pada vodka, dan dalam pembuatan permen.(kirk-othmer, 1963) Bab I Pendahuluan
Prarancangan Pabrik Amonium klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 10 1.4.4. Sifat fisis dan Sifat Kimia Bahan Baku dan Produk A. Sifat fisis dan Sifat Kimia Bahan Baku 1. Amonium Sulfat Sifat Fisis Amonium Sulfat Rumus molekul = (NH 4 ) 2 SO 4 BM = 132,14 Berwarna abu-abu kecoklatan sampai putih Berbentuk kristal Titik leleh = 513 o C Specific gravity pada 20 o C = 1,769 Sifat Kimia Amonium Sulfat Tidak mudah terbakar Larut dalam air Tidak larut dalam alkohol dan aseton 2. Sodium Klorida Sifat Fisis Sodium Klorida Rumus molekul = NaCl BM = 58,45 Berbentuk kristal atau bubuk putih Titik leleh = 800,4 o C Titik didih = 1413 o C Specific gravity pada 20 o C = 2,163 Sifat Kimia Sodium Klorida Menyerap air (higroskopis) Larut dalam air dan gliserol Tidak larut dalam alkohol Tidak mudah terbakar Bab I Pendahuluan
Prarancangan Pabrik Amonium klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 11 B. Sifat Fisis dan Sifat Kimia Produk Amonium klorida Sifat fisik Rumus molekul = NH 4 Cl BM = 53,5 Berbentuk kristal putih Titik didih = 520 o C Titik sublimasi = 350 o C Densitas pada 17 o C = 1,527 gr/cm 3 Sifat Kimia Rasa asin Sedikit larut dalam alkohol Larut dalam air Tidak larut dalam aseton dan pyridin Larutan Amonium klorida bersifat asam dan cenderung menyerang logam besi dan permukaan logam lainnya terutama pada tembaga, perunggu dan kuningan (Perry, 1984) 1.4.5. Tinjauan Proses Secara Umum Tahap persiapan dalam proses pembuatan Amonium klorida ini adalah melarutkan padatan amonium sulfat dan sodium klorida masingmasing dalam mixer 1 (untuk NaCl) dan mixer 2 (untuk (NH 4 ) 2 SO 4 ) sampai didapatkan konsentrasi larutan Amonium Sulfat dan larutan sodium klorida yang cukup jenuh untuk diumpankan ke reaktor. Pembuatan amonium klorida dengan proses amonium sulfat - sodium klorida berlangsung pada fase cair-cair dalam reaktor alir tangki berpengaduk pada suhu 100 o C dan tekanan 1 atm. Konversi reaksi dalam reaktor 97 %. Bab I Pendahuluan
Prarancangan Pabrik Amonium klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 12 Reksi yang terjadi adalah sebagai berikut: (NH 4 ) 2 SO 4 (aq) + 2 NaCl (aq) à Na 2 SO 4 (s) + 2 NH 4 Cl (aq) Sodium Sulfat yang terbentuk dalam reaktor berbentuk padatan halus yang tersuspensi dalam larutan hasil reaktor. Pemisahan pertama dilakukan untuk memisahkan sodium sulfat dari larutan hasil, yaitu dengan cara filtrasi. Pemisahan kedua untuk memisahkan kandungan air yang berlebihan dari filtrat yang mengandung Amonium klorida sehingga memenuhi persyaratan kondisi kristalisasinya. Pemisahan kandungan air dari filtrat ini dilakukan dalam evaporator dan sebagian lagi di dalam kristalisator itu sendiri. Di dalam kristalisator amonium klorida lewat jenuh diubah kedalam bentuk kristal yang kemudian dipisahkan dari larutan lainnya dalam centrifuge. Hasil padatan centrifuge (kristal amonium klorida) diumpankan ke alat pengering putar, sedangkan hasil cair dari centrifuge direcycle ke reaktor. Bab I Pendahuluan
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku 1. Amonium sulfat - Rumus Molekul = ( NH 4 ) 2 SO 4 - Berat Molekul = 132,14 - Wujud = Kristal padat - Kemurnian = 99,8 % - Impuritas = 0,2 % H 2 O (Petrokimia Gresik,2010) 2. Sodium klorida - Rumus Molekul = NaCl - Berat Molekul = 58,45 - Wujud = Kriatal padat - Kemurnian = 99,6 % - Impuritas = 0,4 % H 2 O (PT Garam,2010) 2.1.2. Spesifikasi Produk 1. Amonium klorida - Rumus Molekul = NH 4 Cl - Berat Molekul = 53,5 - Wujud = Kristal padat - Diameter rata-rata kristal = 0,5 mm - Kemurnian = 99,6 % - Impuritas = 0,4 % 2. Sodium sulfat - Rumus Molekul = Na 2 SO 4 Bab II Deskripsi Proses 13
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 14 - Berat Molekul = 142,05 - Wujud = serbuk - Kemurnian = 99,9 % - Impuritas = 0, l % 2.2 Konsep Proses 2.2.1. Dasar Reaksi Reaksi pembentukan amonium klorida adalah reaksi yang terjadi antara amonium sulfat dengan natrium klorida (Proses Amonium Sulfat-Sodium Klorida) dengan reaksinya sebagai berikut : (NH 4 ) 2 SO 4(aq) + 2NaCl (aq) 2NH 4 Cl (aq) + Na 2 SO 4(s) H = + 12,2369 kkal/kmol Dengan sifat reaksi : - homogen - irreversibel - endotermis - orde dua - konversi di reaktor = 97 % Reaksi berlangsung dalam reaktor alir tangki berpengaduk dengan kondisi operasi : - Temperatur = 100 o C ( isotermal ) - Tekanan = 1 atm ( Faith Keyes, 1975 ) Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 15 2.2.2. Tinjauan Termodinamika Tinjauan termodinamika adalah untuk mengetahui reaksi itu memerlukan panas atau melepaskan panas. Secara termodinamika reaksi pembentukan amonium klorida dapat dilihat dari harga enthalpi dan konstanta kesetimbangannya. Diketahui pada suhu kamar : Tabel 2.1 Harga ΔH o f dan Cp masing masing komponen Komponen Hf 298 (kcal/kmol) Cp pada 100 o C (kcal/kmol. o C) NH 4 Cl -71,2 12,4926 Na 2 SO 4-330,82 51,002 (NH 4 ) 2 SO 4-279,33 47,1027 NaCl -97,324 0.006815 (Reff : Perry Chemical Engineering Hand Book) ΔH reaktan 373 k = Σ C p. T = 47,1027(25-100) + 2 x 0,006815(25-100) kcal/kmol = -3,533 kcal/kmol ΔH reaksi 298 k = Σ ΔH produk - Σ ΔH reaktan = (2ΔH o f NH 4 Cl+ΔH o f Na 2 SO 4 ) (2ΔH o f NaCl+ΔH o f (NH 4 ) 2 SO 4 ) = {(2 x -71,2) + (-330,82) (2 x -97,324) + (-279,33)} = 0,758 kcal/kmol ΔH produk 373 k = Σ C p. T = 51,002 (100-25) + 2 x 12,4926 (100-25) kcal/kmol = 5,699 kcal/kmol ΔH reaksi 373 k = ΔH reaktan 373 k + ΔH reaksi 298 k + ΔH produk 373 k = (-3,533 + 0,758 + 5,699) kcal/kmol = 12,2369 kcal/kmol Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 16 Dari harga ΔH f o tersebut dapat dilihat bahwa reaksi pembentukan amonium klorida adalah endotermis. Pada suhu kamar diperoleh data sebagai berikut : ΔG o f NH 4 Cl ΔG o f Na 2 SO 4 ΔG o f (NH 4 ) 2 SO 4 ΔG o f NaCl = -48,59 kcal/gmol = -329,772 kcal/gmol = -214,02 kcal/gmol = -93,92 kcal/gmol ΔG r 298 K = Σ ΔG produk - Σ ΔG reaktan = (2 ΔG o f NH 4 Cl + ΔG o f Na 2 SO 4 ) (2 ΔG o f NaCl + ΔG o f (NH 4 ) 2 SO 4 ) = {(2 x -48,59) + (-329,77) (2 x -93,92 + (-214,02)} = -25,092 kcal/gmol Dari harga ΔH f o tersebut dapat dilihat bahwa reaksi pembentukan amonium klorida adalah endotermis, dan reaksi ini berlangsung secara spontan karena mempunyai harga ΔG r <0 Menghitung harga konstanta keseimbangan pada suhu 25 0 C (298 0 K) Δ G = - R. T. ln K 298 K kkal kal 1 kkal - 25,092 = - 1,987.. 298 K. ln K mol mol.k 1000 kal ln K = 42,37611589 K = 2,53346. 10 18 Menghitung harga konstanta keseimbangan pada suhu 100 0 C (373 0 K) ln K 373 DH 1 1 = ( - ) ln K R t t 298 1 2 ln K373 0, 758 1 commit 1 = ( - ) to user 42,3761 0, 001987 298 373) Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 17 ln K 373 = 0, 2573994 42,3761 K 373 = ln -1 10,90758 = 1,45 x 10 16 K = k k 1 2 1,45 x 10 16 = 52,1443 k 2 k 2 = 3,59616 x 10-15 Karena harga konstanta kecepatan reaksi pembentukkan reaktan (k 2 ) sangat kecil maka dapat disimpulkan bahwa reaksi berjalan irreversible/searah, ke arah produk/ke kanan. 2.2.3. Tinjauan Kinetika (NH 4 ) 2 SO 4(aq) + 2NaCl (aq) 2NH 4 Cl (aq) + Na 2 SO 4(s) H = + 12,2369 kkal/kmol Reaksi tersebut merupakan reaksi orde dua dimana kecepatan reaksi dinyatakan dengan r A = r B = k C A C B Dengan harga k ( konstanta kecepatan reaksi ) adalah sebagai berikut : k = σ.t e h -ΔG/RT Dimana : σ = konstanta Boltzman. harganya = 1,3805 x 10-16 erg/ (K) (molecule) h = konstanta Planck, commit harganya to user = 6,624 x 10-23 ergs / ( molecule) Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 18 T = suhu (K) R = 1,987 kal / gmol. K DG = Energi bebas Gibs sebesar = 25,092.10 3 cal/gmol Sehingga untuk reaksi ini, diperoleh harga kc : k = ( )( )( ) 0,33087 x 10 calories/ K molecule T K -23 o 0-25092,50 RT. e -34 1,58427x10 calories/molecule k = 2,09084.10 10. T exp -25092,50/RT = 52,1443 L/mol.jam ( Levenspiel,1999) 2.2.4. Sifat Reaksi Ditinjau dari besarnya harga panas reaksi yang terjadi pada suhu 100 o C adalah sebagai berikut : ΔH r = 12,2369 kkal/kmol. Jadi reaksi tersebut berjalan searah dan membutuhkan panas. Dari harga ΔH o f yang harganya positif dapat disimpulkan bahwa reaksi yang terjadi adalah reaksi endotermis yang berarti ada penyerapan panas. Hal ini mengakibatkan suhu reaktor akan mengalami penurunan terus-menerus. Oleh karena itu perlu adanya pemanas untuk mempertahankan suhu reaktor. Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 19 2.2.5. Perbandingan Mol Reaktan Pada proses pembuatan amonium kloride reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : (NH 4 ) 2 SO 4(aq) + 2NaCl (aq) 2NH 4 Cl (aq) + Na 2 SO 4(s) H = + 12,2369 kkal/kmol Diketahui perbandingan mol reaktan dari koefisien reaksi masing-masing reaktan secara stoikiometri adalah 1 : 2 yaitu 1 mol amonium sulfat bereaksi dengan 2 mol sodium klorida. 2.3 Diagram Alir Proses 2.3.1. Diagram Alir Proses Diagram alir pra rancangan pabrik Ammonium Chloride proses ammonium sulfat sodium chloride ditunjukan ada tiga macam, yaitu : a. Diagram alir kualitatif (gambar 2.1 ) b. Diagram alir kuantitatif ( gambar 2.2 ) c. Diagram alir proses ( 2.3 ) Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 20 Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 21 H2O = 12.145,8619 S-02 M-02 NaCl = 4.834,0531 H2O = 19,4139 R (NH4)2SO4 = 5.449,9674 H2O = 5.460,8892 10.736,7531 S-01 M-01 (NH4)2SO4 = 5.449,9674 H2O = 10,9218 H2O = 5.275,8639 DIAGRAM ALIR KUANTITATIF PABRIK AMMONIUM KLORIDA NaCl = 4.834,0531 H2O = 12.165,2749 16.999,3289 (NH4)2SO4 = 0,1683 NaCl = 0,397 NH4Cl = 4,6378 Na2SO4 = 5.648,6547 H2O = 20,7033 5.674,5611 H2O = 966,5099 udara 4.514,7579 Udara = 4.514,7579 (NH4)2SO4 = 0,1515 NaCl = 0,3573 NH4Cl = 4,1740 H2O = 18,6330 4.519,3821 (NH4)2SO4 = 168,290 NaCl = 397,0165 NH4Cl = 4.637,8117 Na2SO4 = 9.665,0991 H2O = 19.736,8117 34.605,0292 RVF RD H2O =18.614,3565 (NH4)2SO4 = 0,0168 NaCl = 0,0397 NH4Cl = 0,4638 Na2SO4 = 5.648,6547 H2O = 2,0703 5.669,9369 H2O = 440,1515 udara 9.634,2809 EV CR CF RD Udara = 9.634,2809 (NH4)2SO4 = 7,9858 NaCl = 18,8394 Na2SO4 = 195,7405 H2O = 212,4800 10.069,3266 (NH4)2SO4 = 0,4203 NaCl = 0,9915 NH4Cl = 4.401,5152 Na2SO4 = 5,0817 H2O = 114,2375 4.419,1919 (NH4)2SO4 = 168,1222 NaCl = 396,6195 NH4Cl = 4.633,1738 Na2SO4 = 4.016,4444 H2O = 20.682,6183 29.896,9783 (NH4)2SO4 = 168,1222 NaCl = 396,6195 NH4Cl = 4.633,1738 Na2SO4 = 4.016,4444 H2O = 2.068,2618 11.282,6218 (NH4)2SO4 = 168,1222 NaCl = 396,6195 NH4Cl (aq) = 231,6587 NH4Cl (c) = 4.401,5152 Na2SO4 = 4.016,4444 H2O = 2.068,2618 11.282,6218 (NH4)2SO4 = 8,4061 NaCl = 19,8310 NH4Cl = 4.401,5152 Na2SO4 = 200,8222 H2O = 223,6631 4.854,2376 (NH4)2SO4 = 159,7161 NaCl = 376,7885 NH4Cl = 231,6587 Na2SO4 = 3.815,6222 H2O = 2.284,7502 6.868,5357 Keterangan: CF :Centrifuge CR :Crystalizer EV :Evaporator RVF :Rotary Vacuum Filter M-01 :Mixer Ammonium Sulfate M-02 :Mixer Sodium Chloride R :Reaktor RD :Rotary Dryer S-01 :Silo Ammonium Sulfate S-02 :Silo Sodium Chloride Gambar 2.2 commit Diagram to user Alir Kuantitatif Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 22 Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 23 2.3.2. Langkah Proses Pada pembuatan amonium klorida dengan bahan baku amonium sulfat dan sodium klorida secara garis besar dapat dibagi empat tahap : 1. Tahap penyiapan bahan baku 2. Tahap pembentukan produk 3. Tahap pemurnian produk 4. Tahap penyimpanan produk 2.3.2.1.Tahap Penyiapan Bahan Baku Tahap ini dimaksudkan untuk mengangkut bahan baku amonium sulfat dari silo penyimpanan (NH 4 ) 2 SO 4 (S 01) pada kondisi tekanan 1 atm dengan temperatur 30 O C, selanjutnya dilewatkan dalam belt conveyor (BC 01) kemudian dimasukan ke hopper dan ditambah air untuk dimasukan bersama-sama menjadi larutan jenuh amonium sulfat dalam mixer (M 01) pada kondisi tekanan 1 atm dengan temperatur 100 O C. Bahan baku NaCl dari silo (S 02) pada kondisi tekanan 1 atm dengan temperatur 30 O C dilewatkan dalam belt conveyor (BC 02) kemudian dimasukan ke hopper selanjutnya ditambah air untuk dimasukan kedalam mixer (M 02) pada kondisi tekanan 1 atm dengan temperatur 100 O C sehingga dicapai larutan jenuh NaCl. Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 24 2.3.2.2.Tahap Pembentukan Produk Dalam Reaktor CSTR (R-01) yang dilengkapi dengan koil pemanas untuk mensuplai panas ke dalam reactor agar suhu reaktor tetap pada 100 o C dan untuk mengurangi kandungan air. Pengaduk berfungsi untuk menjaga agar komposisi larutan dalam reaktor selalu sama dengan komposisi aliran keluar reaktor dan untuk menjaga agar distribusi suhu larutan dalam reaktor tetap seragam. Tekanan di dalam reaktor 1 atm dan konversi 97 %. Reaktor ini digunakan untuk mereaksikan (NH 4 ) 2 SO 4 dan NaCl sehingga membentuk produk amonium klorida dan produk samping natrium sulfat. Reaksi yang terjadi dalam Reaktor (R-01) adalah sebagai berikut : (NH 4 ) 2 SO 4(aq) + 2NaCl (aq) 2NH 4 Cl (aq) +Na 2 SO 4(s), H = + 12,2369 kkal/kmol 2.3.2.3.Tahap Pemurnian Produk Bertujuan untuk memisahkan padatan natrium sulfat dari larutan amonium klorida melalui rotary vakum filter (RVF-01) (P = 0,2 atm dan T = 85 O C). Kemudian mengeringkan kristal basah natrium sulfat menjadi kristal kering dengan menghilangkan sebagian air digunakan rotary dryer (RD 01) dengan udara pemanas bersuhu 130 O C. Untuk memekatkan amonium sulfat digunakan evaporator (E 01) (P = 1 atm dan T = 100 O C). Larutan jenuh dari evaporator dialirkan ke crystalizer (CR-01) untuk membentuk kristal amonium klorida pada kondisi operasi P = 1 atm dan T = 40 O C, untuk mempertahankan suhu pada crystalizer dialirkan air Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 25 pendingin yang dimasukan lewat jaket crystalizer. Kemudian kristal dan mother liquor dari crystalizer dialirkan ke centrifuge (CF 01) (P=1 atm dan T = 40 O C) melalui screw conveyor (SC 01), didalam centrifuge kristal dan mother liquor akan dipisahkan dan mother liquor akan dikembalikan atau direcycle ke reaktor (R 01). Sedangkan kristal amonium klorida melalui screw conveyor dikeringkan kedalam rotary dryer (RD 02) dengan udara pemanas bersuhu 130 O C, untuk mengurangi kadar airnya sehingga sesuai dengan spesifikasi produk yang diharapkan. 2.3.2.4. Tahap Penyimpanan Produk Penyimpanan produk pada silo (S 03) Penyimpanan produk pada silo (S 04) Kristal sodium sulfat dari rotary dryer (RD 01) dilewatkan kedalam belt conveyor (BC 03) yang kemudian dimasukkan kedalam silo (S 03), untuk dimasukkan kedalam gudang penyimpanan. Kristal amonium klorida dari rotary dryer (RD 02) dilewatkan kedalam belt conveyor (BC 04) untuk dimasukkan kedalam silo (S 04) untuk selanjutnya dimasukkan kedalam gudang penyimpanan. Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 26 2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas 2.4.1. Neraca Massa Produk Kapasitas Satu tahun produksi : Amonium klorida : 35.000 ton/tahun : 330 hari Waktu operasi selama 1 hari : 24 jam Basis perhitungan Satuan : 1 jam operasi : kg/jam Tabel 2.2 Neraca Massa Total Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) (NH 4 ) 2 SO 4 5.449,9674 8,5744 NaCl 4.834,0530 20,2280 Na 2 SO 4-5.849,4769 NH4Cl - 4.406,1530 H2O 18.556,6040 18.556,6040 Udara 5.944,6660 5.944,6660 Total 34.785,2904 34.785,2904 Tabel 2.3 Neraca Massa Pada Pelarutan (NH 4 ) 2 SO 4 (M-01) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Arus 1 Arus 2 Arus 3 (NH 4 ) 2 SO 4 5.449,9674-5.449,9674 H 2 O 10,9218 5.275,8639 5.286,7857 Total 10.736,7531 10.736,7531 Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 27 Tabel 2.4 Neraca Massa Pada Pelarutan NaCl (M-02) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) 4 5 6 NaCl H 2 O 4.834,0531 19,4139-12.145,8619 4.834,0531 12.165,2758 Total 16.999,3289 16.999,3289 Tabel 2.5 Neraca Massa Pada Reaktor (R-01) Masuk Keluar (kg/jam) Komponen (kg/jam) 3 6 19 ( R ) 7 8 (NH 4 ) 2 SO 4 NaCl NH 4 Cl Na 2 SO 4 H 2 O 5.449,9674 - - - 5.286,7857-4.834,0531 - - 12.165,2758 159,7161 376,7885 231,6587 794,4328 778,6922 - - - - 14.584,6030 168,2905 397,0165 4.637,8117 6.643,9097 3.646,1507 Total 30.077,7821 30.077,7821 Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 28 Tabel 2.6 Neraca Massa Pada Rotary Filter (RF-01) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) 8 9 10 14 (NH 4 ) 2 SO 4 NaCl NH 4 Cl Na 2 SO 4 H 2 O 168,2905 397,0165 4.637,8117 6.643,9097 3.646,1507 - - - - 664,3910 0,1683 0,3970 4,6378 5.807,6646 4,3105 168,1222 396,6195 4.633,1738 836,2451 4.306,2312 Total 15.493,1792 664,3910 5.817,1783 10.340,3918 16.157,5701 16.157,5701 Tabel 2.7 Neraca Massa Pada Evaporator (EV-01) Komponen (NH 4 ) 2 SO 4 NaCl NH 4 Cl Na 2 SO 4 H 2 O Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) 14 15 16 168,1222-168,1222 396,6195-396,6195 4.633,1738-4.633,1738 836,2451-836,2451 4.306,2312 3.875,6081 430,6231 3.875,6080 6.464,7838 Total 10.340,3918 10.340,3918 Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 29 Tabel 2.8 Neraca Massa Pada Crystalizer (CR-01) Komponen (NH 4 ) 2 SO 4 NaCl NH 4 Cl larutan Na 2 SO 4 NH 4 Cl kristal H 2 O Masuk (kg/jam) 16 168,1222 396,6195 4.633,1738 836,2451-430,6231 Keluar (kg/jam) 17 168,1222 396,6195 231,6587 836,2451 4.401,5152 430,6231 Total 6.464,7838 6.464,7838 Tabel 2.9 Neraca Massa Pada Centrifuge (CF-01) Komponen (NH 4 ) 2 SO 4 NaCl NH 4 Cl Na 2 SO 4 H 2 O Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) 17 18 19 20 168,1222-159,7161 8,4061 396,6195-376,7885 19,8310 4.633,1739-231,6587 4.401,5152 836,2451-794,4328 41,8123 430,6231 440,1515 778,6922 92,0824 Total 6.464,7838 440,1515 2.341,2884 4.563,6469 6.904,9353 6.904,9353 Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 30 Tabel 2.10 Neraca Massa Pada Rotary Dryer (RD-01) Komponen (NH 4 ) 2 SO 4 NaCl NH 4 Cl Na 2 SO 4 H 2 O Udara Total Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) 10 12 11 13 0,1683-0,1681 0,0002 0,3970-0,3966 0,0004 4,6378-4,6332 0,0046 5.807,6646-5.807,6646-4,3105-0,2155 4,0950-1.777,7263-1.777,7236 5.817,1783 1.777,7263 5.813,0781 1.781,8265 7.594,9046 7.594,9046 Tabel 2.11 Neraca Massa Pada Rotary Dryer (RD-02) Komponen (NH 4 ) 2 SO 4 NaCl NH 4 Cl Na 2 SO 4 H 2 O Udara Total Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) 20 22 21 23 8,4061-0,4203 7,9858 19,8310-0,9915 18,8394 4.401,5152-4.401,5152-41,8123-11,6608 30,1515 92,0824-4,6041 87,4783-4.166,9397-4.166,9397 4.563,6469 4.166,9397 4.419,1919 4.311,3947 8.730,5866 8.730,5866 Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 31 2.4.1. Neraca Panas Basis perhitungan Satuan : 1 jam operasi : kj/jam Tabel 2.12 Neraca Panas Pada Pelarutan (NH 4 ) 2 SO 4 (M-01) Panas Q input (kj) Q output (kj) Q umpan 122.573,31 - Q pelarutan 476.366,91 - Qcoil 1.245.951,17 - Q 3-1.844.891,38 Jumlah 1.844.891,38 1.844.891,38 Tabel 2.13 Neraca Panas Pada Tangki Pelarutan NaCl (M-02) Panas Q input (kj) Q output (kj) Q umpan 397.980,16 - Q pelarutan - 404.323,67 Q coil 705.518,29 - Q 6-4.090.781,78 Jumlah 4.495.105,45 4.495.105,45 Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 32 Tabel 2.14 Neraca Panas Pada Reaktor (R-01) Panas Q input (kj) Q output (kj) Q 3 1.844.891,38 - Q 6 4.090.781,78 - Qrecycle 353.170,74 - Q 8-2.105.384,20 Q steam 719.790,76 - Q reaksi - 130.604,20 Q 7 penguapan - 4.772.646,26 Jumlah 7.008.634,66 7.008.634,66 Tabel 2.15 Neraca Panas Pada Rotary Vacuum Filter (RVF-01) Panas Q input (kj) Q output (kj) Q 8 2.105.384,20 - Q 9 13.796,20 - Q 10-340.315,70 Q 14-1.508.695,55 Q L - 270.169,15 jumlah 2.119.180,40 2.119.180,40 Tabel 2.16 Neraca Panas Pada Evaporator (E-01) Panas Q input (kj) Q output (kj) Q 14 Q s Q 15 Q 16 1.508.695,55-373.686,91 - - 1.202.470,842-681.911,62 Total 1.884.382,47 1.884.382,47 Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 33 Tabel 2.17 Neraca Panas Pada Crystalizer (CR-01) Panas Q input (kj) Q output (kj) Di bawa umpan Entalphi air pendingin Di bawa produk 681.911,62 - - - 551.161,15 130.750,47 Total 681.911,62 681.911,62 Tabel 2.18 Neraca Panas Pada Centrifuge (CF-01) Masuk (kj) Keluar (kj) Enthalpy kristal & M.L 130.750,47 Panas dibawa kristal 82.789,99 Panas dibawa air 9.139,83 Panas dibawa 65.646,65 pencuci Recycle Jumlah 148.436,64 Jumlah 148.436,64 Tabel 2.19 Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD-01) Panas Q input (kj) Q output (kj) Q 10 Q terbawa udara Q 11 Udara in Udara out 194.303,38 - - 5.685,00-356.702,78 365.761,78 - - 192.051,26 Jumlah 560.065,162 560.065,162 Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 34 Tabel 2.20 Neraca Panas Pada Rotary Dryer (RD-02) Panas Q input (kj) Q output (kj) Q 20 Q 21 Q terbawa udara Udara in Udara out 82.789,99 - - 325.924,77-23.504,09 1.269.770,82 - - 1.003.399,79 Jumlah 1.356.305,73 1.356.560,81 Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 35 2.5. Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses 2.5.1. Lay Out Pabrik Lay out pabrik adalah tempat kedudukan bagian-bagian pabrik yang meliputi tempat bekerjanya karyawan, tempat peralatan, tempat penimbunan bahan, baik bahan baku maupun produk. Tata letak pabrik harus dirancang sedemikian rupa sehingga penggunaan area pabrik dan kelancaran proses produksi terjamin. Tata letak pabrik harus memperkirakan penentuan penempatan alat-alat produksi, sehingga alir proses produksi dapat berjalan dengan lancar serta faktor keamanan, keselamatan dan kenyamanan bagi karyawan dapat terjamin. Selain peralatan yang tercantum dalam flow sheet proses, beberapa bangunan fisik lain seperti kantor, bengkel, poliklinik, laboratorium, kantin, pos penjagaan dan sebagainya hendaknya ditempatkan pada bagian yang tidak mengganggu, ditinjau dari segi lalu lintas barang, control dan keamanan. Secara garis besar beberapa hal yang harus diperhatikan dalam perancangan tata letak pabrik amonium klorida, adalah : 1. Kemungkinan perluasan di masa depan 2. Adanya ruang yang cukup untuk pergerakan pekerja 3. Penerangan ruangan 4. Ventilasi yang baik 5. Bentuk kerangka bangunan, atap dan tembok 6. Pondasi dari bangunan dan mesin-mesin Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 36 7. Kemungkian timbulnya bahaya seperti kebakaran dan ledakan Untuk lebih jelasnya hal-hal yang perlu diperhatikan dalam prarancangan tata letak pabrik amonium klorida : 1. Perluasan pabrik dan kemungkinan penambahan bangunan Perluasan pabrik ini harus sudah masuk dalam perhitungan awal, supaya masalah kebutuhan tempat tidak timbul di waktu yang akan datang. Sejumlah area khusus sudah disiapkan untuk dipakai sebagai perluasan pabrik maupun mengolah produknya sendiri ke produk yang lain. 2. Keamanan Keamanan terhadap kemungkinan adanya bahaya kebakaran, ledakan dan asap/gas beracun harus benar-benar diperhatikan dalam prarancangan tata letak pabrik. Untuk itu harus dilakukan penempatan alat-alat pengaman seperti hydrant, penampung air yang cukup, penahan ledakan. Tangki penyimpan bahan baku atau produk berbahaya harus diletakkan di area yang khusus serta perlu adanya jarak antara bangunan yang satu dengan bangunan yang lain guna memberikan pertolongan dan menyediakan jalan bagi karyawan untuk menyelamatkan diri. 3. Luas area yang tersedia Harga tanah yang membatasi kemampuan penyediaan area. Jika harga tanah amat tinggi, maka diperlukan efisiensi dalam pemakaian ruangan, peralatan tertentu diletakkan di atas peralatan yang lain jika memungkinkan ataupun lantai ruangan diataur sedemikian rupa sehingga menghemat tempat. Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 37 4. Instalasi dan utilitas Pemasangan dan distribusi yang baik dari gas, udara, steam dan listrik akan memudahkan kerja dan perawatannya. Penempatan pesawat proses sedemikian rupa sehingga petugas dapat dengan mudah mencapainya dan dapat menjamin kelancaran operasi serta memudahkan perawatan. Secara umum lay out pabrik ini dapat dibagi menjadi beberapa daerah denah utama, yaitu : 1. Daerah administrasi/perkantoran, laboratorium dan ruang control a. Daerah administrasi merupakan kegiatan administrasi pabrik b. Daerah laboratorium dan ruang control merupakan pusat pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang akan dijual 2. Daerah proses Daerah proses merupakan tempat alat-alat proses diletakkan dan proses berlangsung. 3. Daerah pergudangan dan bengkel Gudang meruapakan tempat penyimpanan bahan kimia pendukung proses, barang dan suku cadang alat proses. Bengkel digunakan untuk perbaikan alatalat dan pembuatan alat-alat penunjang proses. 4. Daerah utilitas Merupakan daerah dimana terjadi kegiatan penyedian sarana pendukung proses. Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 38 5. Daerah fasilitras umum Merupakan daerah penunjang segala aktivitas pabrik dalam pemenuhan kepentingan pekerja seperti tempat parkir, masjid dan kantin. 6. Daerah pengolahan limbah Merupakan daerah pembuangan dan pegolahan limbah yang berasal dari aktivitas pabrik. Daerah ini ditempatkan di tempat yang jauh dari bangunan kantin, poliklinik, masjid dan daerah administrasi Tabel 2.20 Perincian luas tanah sebagai Bangunan Pabrik Nama Bangunan Luas (m 2 ) Pos Keamanan 100 Masjid 250 Parkir 1000 Kantor Pusat 1000 Kantin 200 Poliklinik 300 Laboratorium 450 Daerah Proses 1800 Bengkel 350 Gudang 650 Utilitas 2300 Daerah Perluasan 200 Jalan 5200 Control Room 300 Taman 600 Jembatan Timbang 200 Pemadam 350 Jumlah 18.000 Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 39 Adapun lay out pabrik dapat dilihat pada gambar berikut : Taman Taman Gambar 2.4 Tata Letak Pabrik Bab II Deskripsi Proses
Prarancangan Pabrik Amonium Klorida dari Amonium Sulfat dan Sodium Klorida Kapasitas 35.000 ton/tahun digilib.uns.ac.id 40 2.5.2. Layout Peralatan Proses Dalam penentuan lay out peralatan proses pada pabrik Amonium klorida ini ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu: 1. Aliran bahan baku dan produk Pengaliran bahan baku yang tepat akan menunjang kelancaran dan keamanan produksi. Perlu diperhatikan elevasi pipa, untuk pipa diatas tanah sebaiknya dipasang pada ketinggian 3 meter atau lebih, sedangkan untuk pemipaan pada permukaan tanah perlu diatur sedemikian rupa sehingga tidak mengganggu lalu lintas pekerja. 2. Aliran udara Aliran udara didalam dan sekitar area proses perlu diperhatikan supaya lancar. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat yang dapat mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang berbahaya sehingga dapat membahayakan keselamatan pekerja. 3. Cahaya Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat proses yang berbahaya dan beresiko tinggi perlu diberikan penerangan tambahan. 4. Lalu lintas manusia Dalam perancangan lay out, perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dengan tepat dan mudah supaya apabila ada gangguan alat proses dapat segera diperbaiki. Selain itu keamanan pekerja selama menjalankan tugasnya juga perlu diperhatikan. Bab II Deskripsi Proses