Pabrik Silika dari Abu Ampas Tebu Dengan Proses Presipitasi
SiO
2
Dosen Pembimbing: Prof. Dr. Ir. Suprapto, DEA
1. Akhadiyah Nur F. 2. Elly Yonara
2311 030 045 2311 030 067
Latar Belakang Kandungan Silika dalam abu ampas tebu sebesar 70,97 % Abu ampas tebu yang cukup melimpah
SILIKA PRESIPITASI
Perkembangan bentuk partikel silika dalam ukuran kecil sehingga memiliki sifat yang berbeda dan dapat meningkatkan kualitas
Di Indonesia silika biasa banyak dihasilkan melalui proses penambangan pasir kuarsa
Industri silika memiliki prospek yang cerah di masa mendatang
KEGUNAAN SILIKA Industri Glass
Absorbent
Bahan Baku keramik
Bahan Baku pembuatan Beton
Dessicant
SILIKA Bahan tambahan Kosmetik
Industri semen Industri farmasi
Bahan Tambahan industri Kertas
ALASAN PEMILIHAN BAHAN BAKU Senyawa
Jumlah (%)
SiO2
70,97
Al2O3
8,55
Fe2O3
3,61
CaO
6,50
MgO
2,83
K2O
1,77
P2O5
0,78
MnO
0,18
( Govinrajan, 2011 )
Kandungan silika pada abu ampas tebu sebesar 70,97 % Meningkatkan nilai ekonomi dari abu ampas tebu yang melimpah di indonesia yang kurang dimanfaatkan oleh industri kimia sebagai bahan baku pembuatan silika Memenuhi kebutuhan silika presipitasi dari dalam maupun luar negeri
LOKASI PENDIRIAN PABRIK KEDIRI Orientasi Bahan Baku Abu Ampas tebu didapat dari PG Kebon Agung, PG Krebet Baru, PG Krebet Baru II, PG Pesantren Baru, PG Ngadirejo, PG Merican, PG Watu Tulis, PG Candi, PG Krembung, dan PG Tulangan
ALASAN PEMILIHAN LOKASI
Kemudahan stok bahan baku
Kemudahan transportasi darat
Data Impor, Ekspor, dan Produksi Silika di Indonesia Tahun
2009
2010 2011
Impor
Ekspor
Produksi
(ton)/tahun
(ton)/tahun
(ton)/tahun
1.179,833
6.87,757
129.991.3
1.355,893
9.23,526
151.175,43
1.599,291
9.72,538
167.991,26
(Statistik Pusat Perdagangan Luar Negeri Indonesia, Vol 1)
Penentuan Kapasitas Produksi Perkiraan Kapasitas Pabrik
kebutuhan SiO2 tahun 2018 = (Impor + Produksi) – Ekspor = (903704,4 + 105993437,282) - 572973 = 106324168,282 kg/tahun = 106.324,168 ton/tahun Kapasitas Produksi = 20% x 106.324,168 = 21264,83 ton/tahun
DEFINISI SILIKA PRESIPITASI Silika presipitasi atau particulate silika, terbentuk baik dari fase uap maupun dari presipitasi larutan. Silika presipitasi dalam bentuk powder atau bubuk memiliki struktur yang lebih terbuka dengan volume pori yang lebih tinggi daripada silika gel dalam bentuk yang sama. Silika dapat dipresipitasi dari larutan natrium silikat dengan menggunakan konsentrasi yang lebih rendah daripada dalam pembuatan gel
SIFAT FISIK KIMIA SILIKA PRESIPITASI Sifat Fisika : - Bentuk - Warna - Water absorption value - Oil absorption value - Moisture - pH dari 5 % slurry - kandungan silika - Surface area - Spesific gravity
: powder : putih : 250 % min : 225 % min : ± 1 % pada suhu 110 oC : 7 ± 0,3 : ± 99 % : 170 m2/g : 1,92 m/s2
Sifat Kimia : - Silika presipitasi bersifat hidrofilik dan hidrofobik.
Uraian Proses.. Proses Aldcroft mereaksikan Na2O.SiO2 dengan H2SO4 dengan menambahkannya ke dalam reaktor yang berisi air secara simultan. Pada proses ini menggunakan NaCl yang berfungsi sebagai koagulan. Suhu operasi yang digunakan pada adalah 95-100oC, Surface area produk sebesar 450 m2/g NaCl Na2O.SiO2 + H2SO4
SiO2 + Na2SO4 + H2O
Proses Chevallier menambahkan Na 2O.SiO2 ke dalam reaktor yang berisi air, pada suhu operasi 90oC, baru ditambahkan H2SO4. Pada proses chevallier, tidak ada penambahan koagulan. Surface area produk sebesar 200 m2/g
Na2O.SiO2 + H2SO4
SiO2 + Na2SO4 + H2O
(US Patent)
Uraian Proses.. Proses Esch menambahkan Na 2O.SiO2 ke dalam reaktor yang berisi air dan menjaganya sampai suhu tertentu (85oC), kemudian menambahkan natrium silikat dan H2SO4 secara simultan. Pada proses esch, tidak ada penambahan koagulan. Surface area produk sebesar 45 m2/g Na2O.SiO2 + H2SO4
SiO2 + Na2SO4 + H2O
(US Patent 5484581)
Perbandingan Proses Surface Area lebih besar sehingga produk yang dihasilkan juga lebih baik, waktu berlangsung selama 2 jam energi yang dibutuhkan tidak terlalu besar
Parameter
Aldcroft
Chevallier Esch
Produksi - Surface Area produk (CTAB)
450 m2/g
200 m2/g
45 m2/g
-
-
Bahan baku + NaCl Suhu Operasi Pada proses ini dapat terbentuk gel
(US patent)
95 - 100 oC 90 oC
85 oC
Pada proses esch waktu yang dibutuhkan presipitasi silika sangat lama sehingga energi yang dibutuhkan juga besar
SELEKSI PROSES Proses Aldcroft lebih baik dibandingkan proses-proses yang lain, dikarenakan : 1. Surface Area produk lebih besar ( 450 m2/g ) 2. Energi yang dibutuhkan dalam proses ini juga tidak terlalu besar. 3.Sementara penambahan NaCl tidak akan terlalu berpengaruh pada biaya produksi karena harganya cukup ekonomis.
Blok diagram proses terpilih Abu ampas tebu NaOH NaCl
H2 SO 4 (liq)
ekstraksi
Residu
Natrium Silikat
REAKTOR (95-100o C) SiO2 (Slurry didinginkan) FILTRASI
Filtrat
Cake (Slurry) SPRAY DRYER (Pengeringan) MILL
(Penumbukan dan pengaturan ukuran partikel) PRODUKSI SiO 2
Tempat Penampungan Limbah
Flowsheet
Flowsheet
Neraca Massa ALAT
MASUK ( KG)
KELUAR (KG)
Tangki Pembuatan NaOH
364,062
364,062
Tangki Pencampuran NaOH dan abu ampas tebu
452747,5032
452747,5032
Reaktor 1
452747,5032
452747,5032
Tangki Pelarutan NaCl
84820,01056
84820,01056
Tangki Pengenceran H2SO4
21033,30211
21033,30211
Reaktor 2
600484,7979
600484,7979
Tangki penampung slurry
600484,7979
600484,7979
RVF
624330,639
624330,639
Spray Dryer
83094,90826
83094,90826
Ball Mill
64959,08018
64959,08018
Screen
64959,08018
64959,08018
Storage
64959,08018
64959,08018
Neraca Panas ALAT
MASUK ( kkal)
KELUAR (kkal)
Heater Reaktor 1
32190154
32190154
Reaktor 1
23259781,81
23259781,81
Heater NaCl
4734926,668
4734926,668
Heater asam Sulfat
1234383,855
1234383,855
Reaktor 2
70933298,02
70933298,02
Tangki penampung Slurry
35786905
35786905
RVF
10623054
10623054
Air Heater
793147,6761
793147,6761
Spray Dryer
1612552,74
1612552,74
Ball Mill
849160,32
849160,32
Screen
200159,218
200159,218
Spesifikasi Alat POMPA • • • • •
Jenis Pompa Jumlah Rate volumetrik Bahan Kontruksi Power pompa
= Centrifugal Pump = 1 buah = 73,52 gpm = Commersial steel = 2 hp
Reaktor 1 • •
Tipe Bentuk
• • • • • • • • • • • • • •
Volume tangki Volume liquid Diameter Tangki Tinggi tangki Tebal Tangki Tebal Tutup Atas Tebal Tutup Bawah Jenis Las Bahan Kontruksi Tipe pengaduk Jumlah pengaduk Diameter Pengaduk Putaran Pengaduk Power Motor
= mixed flow = silinder vertical dengan tutup dan dasar “ Flanged & Dished head” = 73,6416 ft3 = 58,9132 ft3/jam = 134 in = 198 in = 0,25 in = 0,292 in = 0,292 in = Double welded butt joint = Carbon Stell = Propeller dengan 4 buah baffle =1 = 3 ft = 30 rpm = 0,846 Hp
Tangki Pencampuran Natrium Hidroksida dan Abu Ampas tebu • • • • • • • • •
Kapasitas Diameter Tangki Tinggi tangki Tebal Tutup Atas Tebal tutup bwah Tinggi tutup atas Tinggi tutup bawah Jenis Las Bahan kontruksi
= 584,053566 ft3 = 7,56 ft = 9,072 ft = 1,9969 in = 1,9969 in = 1,0301 ft = 1,0301 ft = Double welded butt joint = Carbon steel
Utilitas No.
Air yang digunakan
Kebutuhan Air (m³/hari)
1.
Air Sanitasi
41,25
2.
Air Pendingin
286,15
3.
Air Umpan Boiler
90,4
4.
Air Proses
317
5.
Air Make Up
23,34
Total
758,14
Kesehatan dan Keselamatan kerja Area Pengolahan Awal
Proses Utama
Tahap akhir
Unit Tangki H2SO4
Reaktor
Ball Mill
Penanganan
• Dipasang rambu peringatan daerah berbahaya • Dilakukan pengecekan berkala • pemasangan tangga dan pegangan • Dipasang rambu tanda bahaya • pemasangan tangga dan pegangan • Setiap pembersihan reaktor harus ditest tekanan dan teperatur untuk mencegah over stressing. • dipasang temperature control • Pemasangan tangga dan pegangannya • Dipasang rambu peringatan berbahaya
Kesehatan dan Keselamatan kerja
Pengendalian proses dan Instrumentasi No 1.
Nama Alat Reaktor 2
Kode Alat R-210
2.
Tangki Penampung
3.
Reaktor 1
F-116 F-212 F-221 R-110
4.
Spray Dryer
B-310
Instrumentasi Pressure Indicator (PI) Temperatur Controller (TC) Level Indicator (LI)
Temperatur Controller (TC) Temperatur Controller (TC)
Limbah Pabrik Silika Limbah Padat = Komponen Sisa Abu Ampas Tebu Limbah Cair = H2SO4 , Na2SO4, NaCl Limbah Gas = Debu Cyclone
Kesimpulan 1.
2. 3. 4.
5.
Pabrik Silika ini direncanakan beroperasi secara batch-kontinyu selama 330 hari operasi/tahun dan 24 jam/hari. Kapasitas pabrik ini sebesar 64.439 kg /hari. Bahan baku yang utama diperlukan ialah sebesar 91.015,5 kg/hari abu ampas tebu. Bahan pembantu pada pabrik Silika ini terdiri dari : NaOH = 364.062 kg/hari H2SO4 = 21033,30 kg/hari Na2O.3,3SiO2 = 425629,2 kg/hari NaCl = 84.820,01 kg/hari Kebutuhan utilitas pada pabrik Silika ini sebagian besar berasal dari air (water treatment) yang digunakan untuk : Air sanitasi = 20,24 m3/hari Air pendingin = 286,15 m3/hari Air umpan boiler = 275,365 m3/hari Air proses = 427,70 m3/hari Make up water = 35,073 m3/hari 944,522 m3/hari
TERIMA KASIH
