BAB I PENGANTAR. Prarancangan Pabrik Sodium Tripolyphosphate dari Asam Fosfat dan Natrium Karbonat dengan Kapasitas 70

Prarancangan Pabrik Sodium Tripolyphosphate dari Asam Fosfat dan Natrium Karbonat dengan Kapasitas 70.000 Ton/ Tahun

BAB I PENGANTAR A. LATAR BELAKANG Penggunaan asam fosfat, garam-garam fosfat dan turunannya meningkat dengan pesat. Dalam beberapa dasawarsa terakhir industri fosfat mengalami banyak kemajuan dalam menurunkan biaya produksi. Hal tersebut yang menyebabkan fosfor, asam fosfat dan garam-garam fosfat banyak dipakai dalam bidang yang lebih luas dan banyak dibuat turunan barunya. Salah satu produk turunan dari fosfat adalah sodium tripolyphosphate (STPP). Sodium tripolyphosphate yang memiliki rumus molekul Na5P3O10 disebut juga dengan sodium triphosphate merupakan senyawa anorganik padat yang termasuk kelompok senyawa condensed inorganic phosphate. Sodium tripolyphosphate dapat digunakan secara aman sebagai aditif yang banyak digunakan untuk meningkatkan kualitas makanan, terutama produk daging dan ikan. Zat ini juga digunakan dalam pembuatan baking powder, minuman cola serta deterjen. Kebutuhan bahan aditif makanan diperkirakan akan terus meningkat seiring tingginya pertumbuhan konsumsi perkapita maupun pertambahan penduduk. Kebutuhan bahan aditif makanan juga akan meningkat seiring dengan industri makanan yang terus berkembang. Sodium tripolyphosphate dapat dibuat dari asam fosfat yang dimurnikan dengan amoniak dan menghasilkan monoammonium phosphate. Monoammonium phosphate kemudian direaksikan dengan natrium karbonat sehingga menghasilkan sodium ammonium phosphate. Sodium ammonium phosphate yang dihasilkan lalu direaksikan dengan natrium hidroksida menghasilkan orthophosphate. Orthophosphate dikonversi menjadi sodium tripolyphosphate dengan proses pemanasan. Potensi bahan baku dari sodium tripolyphosphate cukup melimpah di Indonesia. Banyaknya permintaan dari dalam negeri belum diimbangi dengan ketersediaan sodium tripolyphosphate. Hanya ada satu pabrik yang membuat Rizky Berliana Wijayanti (10/301328/TK/36926) Sekar Arum Sari Nastiti (10/305328/TK/37464)

1


sodium tripolyphosphate yaitu PT. Petrocentral dengan kapasitas produksi terpasang 50.000 ton/tahun. Produk yang dihasilkan oleh PT. Petrocentral belum bisa memenuhi permintaan pasar yang jumlahnya mencapai 110.000 ton/tahun sehingga kekurangannya masih harus di impor untuk memenuhi kebutuhan industri dalam negeri. Berdasarkan uraian di atas, pendirian pabrik sodium tripolyphosphate berkapasitas 70.000 ton/tahun ini memiliki prospek yang sangat baik. Selain bisa memenuhi

kebutuhan

industri dalam

negeri,

pendirian pabrik

sodium

tripolyphosphate mempunyai dampak positif lain yaitu dapat menghemat devisa negara dan juga dapat menciptakan lapangan pekerjaan baru.

B. TINJAUAN PUSTAKA Proses pembuatan sodium tripolyphosphate dari asam fosfat dan natrium karbonat secara garis besar terdiri dari tiga proses utama, yaitu: 1. Pemurnian bahan baku 2. Pembentukan campuran orthophosphate 3. Pemanasan 1. Tahap Pemurnian Bahan Baku Tahap ini dilakukan untuk meningkatkan kemurnian asam fosfat agar produk yang terbentuk mempunyai kemurnian yang tinggi. Pemurnian asam fosfat dapat dilakukan dengan dua macam proses yaitu presipitasi dan ekstraksi atau reaksi dengan amoniak. 1.a. Presipitasi dan Ekstraksi Pada proses ini dihasilkan endapan kalsium sulfat. Kandungan unsur fluor dalam asam dihilangkan dengan menambahkan natrium karbonat. Endapan Na2SiF6 dan NaF dihilangkan lebih lanjut dengan cara filtrasi. Dihasilkan NaH2PO4 dalam proses ini. Selanjutnya komponen organik dalam asam akan diadsorpsi dalam lapisan karbon aktif. Tahap ekstraksi dilakukan untuk memisahkan asam dari komponen lain yang tidak bisa dipisahkan dari proses sebelumnya. Solvent yang digunakan yaitu tri n-butylphosphate (TBP).

Rizky Berliana Wijayanti (10/301328/TK/36926) Sekar Arum Sari Nastiti (10/305328/TK/37464)

2


1.b. Reaksi dengan Amoniak Proses pemurnian larutan asam fosfat bisa juga dilakukan dengan menggunakan amoniak. Metode ini didasarkan dari teori bahwa impurities akan bereaksi dengan basa dan terpisah dari larutan induknya. Kandungan impurities kemudian dipisahkan dalam centrifuge sehingga diperoleh larutan yang bebas impurities. Bahan baku asam fosfat direaksikan dengan amoniak sehingga menghasilkan monoammonium phosphate. Dari kedua proses pemurnian asam fosfat yang ada, dipilih reaksi dengan amoniak. Alasannya adalah tahapan yang dibutuhkan lebih sedikit sehingga jenis alat yang digunakan lebih sedikit dan membutuhkan biaya yang lebih rendah. Selain itu proses ini tidak membutuhkan solvent seperti pada proses presipitasi dan reaksi. Pada presipitasi, solvent yang digunakan tidak dapat di-recovery sehingga terjadi pemborosan (Walters, Jr., 1979). 2. Tahap Pembentukan Campuran Orthophosphate Larutan asam fosfat yang dimurnikan dengan presipitasi dikonversi menjadi larutan orthophosphate melalui proses netralisasi. Netralisasi dilakukan dengan menambahkan sodium dihydrogen phosphate (NaH2PO4) dan natrium karbonat. Dalam proses ini, larutan asam akan terkonversi menjadi larutan orthophosphate yang terdiri dari natrium orthophosphate dan disodium orthophosphate dengan perbandingan mol 1:2. Larutan orthophosphate akan dikonversi menjadi sodium tripolyphosphate dengan proses pemanasan. Sementara itu monoammonium phosphate yang terbentuk dari reaksi asam fosfat dengan amoniak direaksikan dengan natrium karbonat membentuk sodium ammonium phosphate. Sodium ammonium phosphate direaksikan dengan NaOH membentuk larutan orthophosphate dengan perbandingan natrium orthophosphate dan disodium orthophosphate sebesar 1:2. 3. Tahap Pemanasan Tahap ini bertujuan untuk mengkonversi orthophosphate menjadi sodium tripolyphosphate dan mengeringkan produk akhir.


3


Terdapat dua jenis proses pemanasan orthophosphate, yaitu single stage (satu tingkat) dan two stages (dua tingkat). Perbedaan kedua proses tersebut terlatak pada alat yang digunakan. 3.a. Single Stage Process Pada single stage process konversi larutan orthophosphate menjadi sodium tripolyphosphate terjadi dalam satu alat, yaitu spray dryer atau rotary kiln. Pada banyak proses, lebih banyak digunakan spray dryer. Salah satu proses single stage adalah Hoechst-Knapsack (Ullmann, 2005). Larutan orthophosphate disemburkan dengan tekanan 1-2 MPa. Di sekitar nozzle terdapat alat pembakar yang akan menghasilkan daerah api yang mengerucut pada bagian puncak menara. Larutan disemburkan dari bagian atas menara. Gas panas mengalir secara cocurrent dengan larutan. Dehidrasi larutan orthophosphate terjadi

dengan

cepat

dan

terkonversi

menjadi

triphosphate.

Sodium

tripolyphosphate yang terbentuk ditampung pada bagian tower cone. Partikelpartikel kecil yang terbawa aliran gas dipisahkan dengan menggunakan cyclone. Keterangan: a) Caustic soda b) Phosporic acid c) Neutralization d) Spray tower e) Cooling jacket f) Burner g) Spray nozzle h) Cyclone i) Cooling pipe j) Wash tower k) Rotary cooling drum l)Product silo m) Bag filling and weighing machine

Gambar 1.1. Pembuatan Sodium Tripolyphosphate Satu Tahap (Single Stage)

(Ullmann, 2005) 3.b. Two Stages Process Pada two stages process larutan orthophosphate dikonversi menjadi sodium tripolyphosphate

dengan

orthophosphate

dipekatkan

proses

pemanasan

terlebih dahulu


dan dalam

calcination. evaporator

Larutan kemudian 4


pengeringan dilakukan dalam dryer. Sodium tripolyphosphate dihasilkan melalui proses calcination di dalam rotary kiln. Temperatur dalam rotary kiln diatur pada 300 – 600 ˚C.

Gambar 1.2. Pembuatan Sodium Tripolyphosphate Dua Tahap (Two Stages)

Dari kedua proses pemanasan yang ada, dipilih proses pemanasan two stages. Proses two stages menghasilkan padatan sodium tripolyphosphate yang lebih kering karena mengalami dua kali proses pemanasan.


5

BAB I PENGANTAR. Prarancangan Pabrik Sodium Tripolyphosphate dari Asam Fosfat dan Natrium Karbonat dengan Kapasitas 70

Recommend Documents