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
Pendirian Pabrik Pupuk ZK
Kebutuhan Pupuk dalam Negeri semakin Meningkat
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. 2. 3. 4. 5. 6.
Proses Dekomposisi KCl dengan Na2SO4. Proses Dekomposisi KCl dengan CaSO4. Proses Dekomposisi KCl dengan MgCl2. Proses Dekomposisi KCl dengan (NH4)2SO4. Proses Hargeavres . Proses Mannheim.
(Zikri, dkk., 2012. “Pupuk Kalium Sulfat”. Pekanbaru)
KELEBIHAN DAN KEKURANGAN PROSES PROSES
KELEBIHAN
Dekomposisi
1. Beroperasi pada suhu rendah. 2. Bahan baku mudah didapat 3. Memiliki konversi yang tinggi
KEKURANGAN
Memerlukan waktu yang cukup lama
Mannheim
1. Memiliki konversi cukup 1. Beroperasi pada suhu tinggi. tinggi. 2. Waktu operasi cukup 2. Biaya awal cukup tinggi 3. Korosifitas tinggi singkat
Hargeavres
Penggunaan bahan baku sedikit
Bahan baku susah didapat
SELEKSI PROSES PARAMETER 1. a. b. c.
ASPEK TEKNIS Proses Konversi Kandungan ZK dalam larutan induk
2. KONDISI OPERASI a. Suhu (C) b. Tekanan c. Waktu operasi (jam) 3. MODAL DAN BAHAN BAKU a. Ketersediaan bahan baku b. Modal
PROSES DEKOMPISISI
PROSES HARGEAVERS
PROSES MANNHEIM
Kontinyu 98 %
Batch -
Kontinyu 95,5 %
50 – 40 %
35 – 40 %
40 %
105-120 Sedang 6
Sedang -
550-600 Tinggi 4
Dalam negeri
Dalam negeri
Dalam negeri
Sedang
Besar
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 CaSO4 (BAHAN BAKU) Kadar CaSO4 80%. • Temperatur 30°C • Tekanan 1 atm • Kadar H2O 1,0 % max. •
Kalium Klorida (BAHAN BAKU) •Kadar KCl 99,89% (berat) •Kadar H2O 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 : K2SO4 •Kadar kalium (%K2O) : 50 % •Kadar klorida (% Cl) : 2,5 % •Kadar sulfur (% S) : 17 % •Kadar H2O (% H2O) : 1 maks. •Ukuran butiran : 30 mesh • Penampilan : Kristal berwarna putih
URAIAN PROSES KCl
CaSO4
(NH4)2SO4 + CaCO3
PROSES MIXING
PROSES KRITALISASI KRISTAL K2SO4 DAN LARUTAN INDUK
(NH4)2CO3
LARUTAN INDUK
PRODUK ZK
PROSES PENGEMASAN
PROSES FILTRASI KRISTAL K2SO4 BASAH
KRISTAL K2SO4
PROSES DRYING
Flowsheet Proses Pabrik Pupuk ZK
NERACA MASSA 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
4.254,52
4.254,52
137.765,69
137.765,69
ALAT
WET CYCLONE TANGKI MOTHER LIQUOR
NERACA PANAS
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
ALAT
SPESIFIKASI ALAT ROTARY DRYER • Diameter • Panjang • Kecepatan Putar • Jumlah Flight • Tinggi Flight • Power RD • Tebal shell RD • Kemiringan RD • Waktu Tinggal
= 3,7 ft = 14,8 ft = 6,5 rpm = 12 buah = 0,37 ft = 7 hp = 0,2 in = 4,6 ° = 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 ft3 • 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 Air pendingin Air umpan boiler Air proses Total kebutuhan air
= 17 = 3.618 = 2.148 = 33 = 5.816
m3 / hari m3 / hari m3 / hari m3 / hari m3 / hari
Flowsheet Utilitas Pabrik Pupuk ZK
KESEHATAN DAN KESELAMATAN KERJA (K3) AREA PENCAMPURAN
(m ixing)
KRISTALISASI
PEMISAHAN KRISTAL
PENGERINGAN
UNIT
ALAT PELINDUNG DIRI
MIXER T = 30°C P = 1 atm
• Safety head • Sepatu karet • Masker
SATURATOR T = 105-110 °C P = 1 atm
• Safety head • Sepatu karet • Masker
CENTRIFUGE SEPARATOR • Safety head • Sepatu karet T = 80 °C P = 1 atm ROTARY DRYER T = 95 °C P = 1 atm
• Safety head • Kaca mata • Sepatu karet • Ear plug • MAsker
AREA
UNIT
PENGANTONGAN
BIN T = 30°C P = 1 atm
PENYERAPAN
WET CYCLONE T = 40 °C P = 1 atm
UTILITAS
BOILER
ALAT PELINDUNG DIRI • 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 ALAT
INSTRUMENTASI
MIXER
• Level Control (LC)
SATURATOR
• Temperatur Control (TC) • Flow Control (FC) • Level Control (LC)
KONDENSOR
• Temperatur Control (TC)
TANGKI PENAMPUNG KONDENSAT
• Level Indikator (LI)
CENTRIFUGE SEPARATOR
• Flow Control (FC)
TANGKI PENAMPUNG ML
• Level Indikator (LI)
HEATER
• Temperatur Control (TC)
ROTARY DRYER
• Temperatur Control (TC)
TANGKI DISSOLUTION ZK
• 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
Ca(OH)2
Kolam Aerasi
Equalizer/ Pengendapan
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 m3 / 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: CaSO4 + (NH4)2CO3 (NH4)2SO4 + CaCO3 (NH4)2SO4 + 2KCl 2NH4Cl + K2SO4 Adapun reaksi samping : CaCO3 CaO + CO2 2NH4Cl + CaO + H2O CaCl2 + 2NH4OH 2NH4OH + CO2 (NH4)2CO3 + H2O
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
