Tahun BAB I PENDAHULUAN

Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dengan Proses Biazzi Kapasitas 30.000 Ton/Tahun

1

BAB I PENDAHULUAN 1.1.

Latar Belakang Pendirian Pabrik Pembangunan industri sebagai bagian dari usaha pembangunan ekonomi

jangka panjang diarahkan untuk menciptakan struktur ekonomi yang lebih kokoh dan seimbang. Hal ini tentunya memacu kita untuk lebih efisien dalam melakukan

terobosan-terobosan

baru

sehingga

produk

yang

dihasilkan

mempunyai pangsa pasar, daya saing, efektif dan efisien. Pertumbuhan industri petrokimia di Indonesia semakin berkembang, perkembangan industri petrokimia selain akan memberi nilai tambah pada migas sebagai bahan bakunya juga akan mendorong beragamnya produk yang dihasilkan. Salah satu industri yang mempunyai kegunaan penting adalah nitrogliserin. Nitroglisserin merupakan senyawa kimia yang mempunyai prospek besar untuk berkembang secara komersial. Nitrogliserin termasuk bahan peledak di dalam dinamit dan propelan jenis double base dan triple base. Nitrogliserin juga digunakan dalam bidang pertambangan dan bidang farmasi, baik sebagai bahan baku ataupun bahan pembantu. Nitrogliserin dapat dihasilkan melalui proses nitrasi pada kondisi tertentu dengan menggunakan campuran asam nitrat dan asam sulfat. Asam-asam tersebut telah diproduksi didalam negeri, begitu pula dengan gliserinnya. Kebutuhan nitrogliserin di Indonesia diperkirakan akan terus meningkat dengan berkembangnya industri – industri yang berbahan baku nitrogliserin di Indonesia. Selain itu nitrogliserin belum diproduksi dalam negeri sehingga untuk mencukupi kebutuhan di dalam negeri masih harus mengimpor. Keuntungan pendirian pabrik nitrogliserin antara lain, dapat memenuhi kebutuhan nitrogliserin dalam negeri sehingga mengurangi impor dalam negeri yang diharapkan dapat memberi keuntungan dan menambah devisa negara, selain itu dapat membantu pemerintah dalam mengatasi masalah tenaga kerja sekaligus dapat mendukung perkembangan industri-industri di Indonesia.

Tika Andriani D500100039


1.2.

2

Kapasitas Pabrik Kapasitas pabrik merupakan faktor yang sangat penting dalam pendirian

pabrik karena akan mempengaruhi perhitungan teknis dan ekonomis. Penentuan kapasitas pabrik nitrogliserin ditentukan dengan beberapa pertimbangan, antara lain: 1.

Prediksi kebutuhan dalam negeri Berdasarkan data impor yang diperoleh dari Biro Pusat Statistik kebutuhan nitrogliserin dari tahun 2006-2013 dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Data Impor Nitrogliserin di Indonesia Tahun Jumlah (Ton/Tahun) 2006 1.462,038 2007 1.671,176 2008 1.906,095 2009 1.972,256 2010 2.176,639 2011 2.564,244 2012 2.763,655

No. 1 2 3 4 5 6 7 8

2013

2.820,533 (Badan Pusat Statistik, 2006-2013)

Jumlah (Ton/Tahun)

3500 3000 2500 2000 1500 1000 y = 204.1x - 40812 R² = 0.978

500 0

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Tahun Dari data tersebut diperkirakan pada tahun 2017 impor nitrogliserin di Indonesia adalah 3.808,775 ton/tahun.



2.

3

Kapasitas produksi nitrogliserin di luar negeri Kapasitas produksi pabrik yang telah berdiri di luar negeri dapat dilihat pada Tabel 2. No

Tabel 2. Kapasitas Pabrik Nitrogliserin di Luar Negeri Pabrik Kapasitas (Ton/Tahun)

1

Celanse, Bioshop Texas

20.000

2

Tennesse Eastman Company, Tennesse

25.000

3

Publicker, Philadelphia, Pensylvania

25.000

4

Union Carbide, Texas

60.000 (Mc.Ketta & Cunningham, 1977)

3.

Ketersediaan bahan baku Kebutuhan gliserin sebagai bahan baku diperoleh dari PT. Sumi Asih Oleochemichal Industry di Bekasi, asam nitrat diperoleh dari PT. Multi Nirotama Kimia di Cikampek, asam sulfat diperoleh dari PT. Indonesian Acid Industry di Bekasi, dan natrium karbonat diperoleh dari PT. Anugrah Putra Kencana di Bekasi. Berdasarkan pertimbangan prediksi kebutuhan dalam negeri, kapasitas

produksi nitrogliserin di luar negeri dan ketersediaan bahan baku maka dalam perancangan pabrik nitrogliserin dipilih kapasitas perancangan sebesar 30.000 ton/tahun untuk pemenuhan kebutuhan dalam negeri dan ekspor nitrogliserin.

1.3.

Pemilihan Lokasi Pabrik Pemilihan lokasi pabrik sangat penting dalam perancangan pabrik karena

hal ini dapat mempengaruhi kedudukan pabrik dalam persaingan maupun kelangsungan hidup pabrik tersebut. Pemilihan lokasi pabrik yang tepat dapat memberikan keuntungan maksimal, dari pengamatan yang dilakukan lokasi perancangan pabrik yang dianggap tepat yaitu Cikarang, Bekasi, Jawa Barat sebagai tempat pendirian pabrik nitrogliserin. Secara teoritis, ada faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam pemilihan lokasi pabrik yang akan dibangun, diantaranya adalah faktor utama dan faktor pendukung. Tika Andriani D500100039


4

1. Faktor utama dalam pemilihan lokasi pabrik Faktor utama adalah faktor yang secara langsung dapat mempengaruhi tujuan utama dari pabrik tersebut. Produksi dan distribusi produk adalah tujuan utama suatu pabrik. Kegiatan produksi dan distribusi produk diatur menurut macam dan kualitas masing-masing. Faktor utama meliputi beberapa hal, diantaranya adalah: a. Sumber bahan baku Bahan baku gliserin diperoleh dari PT. Sumi Asih Oleochemical Industry di Bekasi, asam nitrat diperoleh dari PT. Multi Nirotama Kimia di Cikampek, asam sulfat diperoleh dari PT. Indonesian Acid Industry di Bekasi, dan natrium karbonat diperoleh dari PT. Anugrah Putra Kencana di Bekasi. b. Letak pasar Lokasi pemasaran dapat mempengaruhi harga jual produk. Pendirian lokasi pabrik yang berdekatan dengan pasar utama bertujuan untuk mempermudah konsumen mendapatkan nitrogliserin. Daerah Bekasi dilewati jalur utama transportasi, sehingga pemasaran nitrogliserin tidak menjadi masalah. c. Sarana transportasi Bekasi merupakan daerah yang mudah dijangkau karena telah terdapat sarana yang memadai seperti transportasi darat dan transportasi laut. Hal ini memudahkan untuk pemenuhan bahan baku maupun distribusi pemasaran produk. d. Tenaga Kerja Bekasi merupakan salah satu daerah yang padat penduduk dan menjadi salah satu tujuan bagi para tenaga kerja, sehingga mampu menyediakan tenaga kerja yang terampil. e. Utilitas Utilitas yang utama meliputi penyediaan air, bahan bakar dan listrik. Sumber kebutuhan air diperoleh dari sungai Kalimalang yang mempunyai debit air yang cukup besar dengan fluktuasi antara musim hujan dan Tika Andriani D500100039


5

musim kemarau yang relatif kecil. Kebutuhan listrik dapat dipenuhi dari Perusahaan Listrik Negara (PLN) dan generator sebagai cadangan apabila PLN mengalami gangguan. 2. Faktor pendukung pemilihan lokasi pabrik a. Kebijakan Pemerintah Bekasi telah dijadikan sebagai kawasan industri sesuai dengan kebijakan pemerintah tentang kebijakan pengembangan industri. Sehingga faktorfaktor lain seperti iklim, karakteristik lingkungan, dampak sosial serta hukum tentu sudah diperhitungkan. Dari pertimbangan faktor-faktor tersebut maka lokasi pabrik nitrogliserin akan ditetapkan di Cikarang, Bekasi, Jawa Barat. 1.4.

Tinjauan Pustaka 1.4.1. Macam Macam Proses Nitrogliserin dibuat dengan mereaksikan gliserin dengan

asam

nitrat (HNO3). Ada beberapa macam proses pembuatan nitrogliserin, diantaranya: 1. Biazzi Continous Process Biazzi

Continous

adalah

proses

terbaru

dalam

produksi

nitrogliserin. Perlengkapannya terdiri atas nitrator, separator, dan pencuci berpengaduk. Prosesnya meliputi nitrasi, pemisahan, dan pemurnian nitrogliserin dengan cara pencucian. Nitratornya berupa vessel berbentuk silinder kecil yang dilengkapi dengan stainless steel vessel dengan fin koil pendingin, dimana

freon pada suhu

5oC sampai 7oC disirkulasikan

selama nitrasi untuk menjaga reaksi pada suhu 15oC dan tekanan atmosfer (1 atm). Kemudian hasil nitrator masuk ke separator I untuk memisahkan nitrogliserin

dari asam sisa berdasarkan berat jenis dan kelarutan,

kemudian sisa asam dinetralkan dengan larutan natrium karbonat 2%. Di dalam tangki pencuci nitrogliserin dibuat emulsi dengan air dan dicuci untuk melarutkan garam-garam hasil netralisasi, lalu dialirkan ke separator II untuk memisahkan garam-garam hasil netralisasi dengan Tika Andriani D500100039


6

nitrogliserin sampai tercapai standar stabilitas (faktor keamanan). Selanjutnya nitrogliserin yang yang dihasilkan disimpan dalam tangki penyimpan. 2. Schmid-Meissner Continous Process Scmid-meissner

adalah

proses

pertama

dalam

pembuatan

nitrogliserin. Prosesnya meliputi nitrasi, pemisahan, dan pemurnian nitrogen secara netralisasi dan pencucian. Nitratornya berbentuk tangki berpengaduk, dilengkapi pipa-pipa pendingin vertikal. Sebagai medium pendingin dipakai brine yang masuk pada suhu -5oC. Asam campuran masuk dari bagian bawah nitrator dan gliserin masuk dari bagian atas sedangkan hasilnya keluar secara overflow ke separator (stainless steel). Suhu nitrator dijaga jangan lebih dari 18 C dan tekanan atmosfer. Nitrogliserin yang telah terpisah dicampur dengan larutan pencampur yang panas, berupa soda dan ammonia dan kemudian diemulsi dengan udara. Pemisahan nitrogliserin dan sisa asam berdasarkan pembentukan dua lapisan dan perbedaan densitas. Sisa asam yang densitasnya lebih kecil berada pada lapisan atas dan nitrogliserin pada lapisan bawah. Sisa asam yang keluar dari separator akan di-recovery, sedangkan nitrogliserin dicuci dalam menara atau kolom pencuci yang berisi baffle. Di dalam kolom pencuci, campuran dibuat emulsi dengan memakai air yang dingin dan menginjeksikan udara bertekanan. Emulsi mengalir dari atas kolom ke intermediate separator, kemudian dialirkan ke dasar kolom pencuci II. Emulsi mengalir dari puncak kolom pencuci II menuju separator II, kemudian cairan dialirkan lagi ke kolom pencuci III dan separator III sampai stability yang diinginkan telah tercapai. 3. Nitro nobel injector proses Alat dalam proses ini adalah sebuah injektor yang dipakai untuk mencampur gliserol dengan pre-cooled nitration acid (asam penitrasi yang telah didinginkan). Aliran asam yang lewat injektor akan Tika Andriani D500100039


menimbulkan

kevakuman,

hingga

gliserin

akan

7

tertarik

masuk.

Pencampuran kedua zat ini sangat cepat dan akan membentuk emulsi. Gliserin yang terisap ke injektor pada suhu

48C segera bereaksi dengan

asam. Reaksi berlangsung pada suhu 45-50C. Emulsi yang diperoleh segera didinginkan sampai suhu 15C lalu keluar secara gravitasi menuju centrifuge, di sini nitrogliserin akan dipisahkan dari asam bekas, kemudian asam bekas dapat di-recycle. Campuran yang mengandung nitrogliserin diemulsikan dengan water jet untuk membentuk campuran non-explosive, lalu dinetralkan dengan Na2CO3, dan dicuci. Nitrogliserin yang telah stabil dilewatkan melalui injektor untuk membentuk non-explosive water emulsion demi keamanan dalam penyimpanan (Kirk & Othmer, 1965). Pada proses pembuatan nitrogliserin keamanan merupakan hal yang paling utama. Hal ini mengingat sifat dasar nitrogliserin yang mudah meledak. Sehingga pada hal perancangan industri pembuatan nitrogliserin digunakan proses Biazzi. Hal ini dikarenakan proses berlangsung pada suhu rendah (15oC) baik reaktor maupun proses pemisahan. Pembuatan nitrogliserin dari gliserin dan asam nitrat dilakukan dalam reaktor alir tangki berpengaduk dengan suhu 15oC dan tekanan 1 atm. Reaksi berlangsung secara eksotermis sehingga membutuhkan pendingin. Konversi pembentukan nitrogliserin 95 %. 1.4.2. Kegunaan Produk Nitrogliserin merupakan senyawa kimia yang biasa digunakan sebagai bahan peledak, terutama dinamit. Nitrogliserin juga digunakan sebagai obat untuk meredakan rasa sakit dan mengurangi frekuensi serangan angina pectoris dan juga untuk vasolidator kondisi jantung. Jika digunakan sebagai bahan peledak, nitrogliserin termasuk bahan peledak tingkat tinggi.



8

1.4.3. Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk a. Bahan Baku 1. Gliserin 



Sifat Fisis: Rumus molekul

: C3H5(OH)3

Berat molekul

: 92 g/gmol

Bentuk

: cair

Warna

: tidak berwarna

Titik didih

: 290oC

Titik leleh

: 18oC

Densitas

: 1,26 g/cm3

Suhu kritis

: 450oC

Tekanan kritis

: 39,48 atm

Sifat Kimia a. Hidrolisis Reaksi hidrolisis antara minyak dan air akan menghasilkan asam lemak dan gliserol, menurut reaksi: C3 H5 (COOR)3 +H2 O ↔ C3 H5 (OH)3 + 3HOOCR ............(1) b. Saponifikasi Jika lemak direaksikan dengan alkali untuk menghasilkan gliserol dan garam atau sabun atau logam alkali, menurut reaksi: C3 H5 (COOR)3 + 3NaOH ↔ C3 H5 (OH)3 +3NaOOCR .....(2) Reaksi ini adalah dasar reaksi yang digunakan pada industri sabun. c. Interesterifikasi Ester beralkohol rendah diperoleh dengan mereaksikan alkohol


secara

langsung

dengan

lemak

untuk


9

menggantikan gliserol, biasanya menggunakan katalis alkali, menurut reaksi: C3 H5 (COOR)3 + CH3 OH3 ↔ CH3 OOCR + C3 H5 (OH)3 (3) Reaksi ini biasa disebut alkoholisis. d. Nitrasi Jika gliserin direaksikan dengan asam nitrat dapat menghasilkan nitrogliserin, menurut reaksi: C3 H5 (OH)3 + 3HNO3 → C3 H5 (ONO2 )3 + 3H2 O ..............(4) (Swern, 1982) 2. Asam Nitrat 



Sifat Fisis : Rumus molekul

: HNO3

Berat molekul

: 63,02 g/mol

Titik didih

: 86oC pada 1 atm

Titik beku

: -42oC pada 1 atm

Bentuk

: cair

Warna

: putih

Densitas

: 1,502 g/cm3

Sifat Kimia a. Merupakan asam monobasik kuat. b. Asam nitrat dapat bereaksi dengan semua logam kecuali emas, iridium, platinum, rhodium, tantalum dan titanium. c. Asam nitrat merupakan pengionisasi yang kuat, menurut reaksi: NaOH + HNO3 → NaNO3 + H2 O …...……………..(5) d. Asam nitrat merupakan pengoksidasi yang kuat, menurut reaksi: I2 + 10HNO3 → 2HIO3 + 4H2 O + 10NO2 …………....(6) Sn + 4HNO3 → SnO3 + 2H2 O + 4NO2 ………….....(7)



10

e. Asam nitrat tidak stabil terhadap panas dan bisa terurai sebagai berikut: 4HNO3 → 4NO2 + 2H2 O + O2 ………...………….…...(8) (Kirk & Othmer, 1965) 3. Asam Sulfat 



Sifat Fisis: Rumus Molekul

: H2SO4

Berat Molekul

: 98 g/gmol

Bentuk

: cair

Titik Didih

: 340oC

Titik Leleh

: 10,35oC

Densitas

: 1,841 g/cm3

Suhu kritis

: 652oC

Tekanan kritis

: 63,16 atm

Sifat Kimia: a. H2SO4 bereaksi dengan HNO3 membentuk ion nitronium yang sangat penting dalam suatu reaksi nitrasi, menurut reaksi: HNO3 + H2 SO4 + 2e- ↔ SO4 -2 + H3 O+ + NO2 ………...…(9) b. Mempunyai daya tarik yang besar terhadap air dan membentuk senyawa-senyawa hidrat seperti H2SO4.H2O dan H2SO4.2H2O. c. Dalam reaksi nitrasi, sifat asam sulfat ini mencegah HNO3 membentuk hydrogen dan ion nitrat dan hanya membentuk ion nitronium.



11

b. Produk 1. Nitrogliserin 



Sifat Fisis : Rumus Molekul

: C3H5(ONO2)3

Berat Molekul

: 227 g/gmol

Bentuk

: cair

Titik didih

: 218oC

Titik leleh

: 13oC

Densitas (15oC)

: 1,6 g/cm3

Suhu kritis

: 407oC

Tekanan kritis

: 29,61 atm

Sifat Kimia : a. Merupakan bahan mudah meledak, dengan reaksi peledakan yaitu : C3 H5 (ONO2 ) → 32N2 + 3CO2 + 52H2 O (uap)+ 14O2 ...........(10) 3

cair

gas

Karena perubahan dari zat cair menjadi gas yang terjadi begitu cepat, maka timbul tekanan dan temperatur yang sangat tinggi sehingga menimbulkan peledakan. (Kirk & Othmer, 1965) 1.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum Nitrogliserin dibuat dengan mereaksikan gliserin dengan asam nitrat (HNO3). Reaksi ini merupakan reaksi nitrasi, yaitu reaksi antara asam nitrat dan gliserin, di mana fase campuran di dalam reaktor berbentuk fase emulsi. Hal ini dapat di lihat pada reaksi di bawah ini: C3 H5 (OH)3 + 3HNO3


H2 SO4

C3 H5 (ONO2 )3 + 3H2 O .............................(11)

Tahun BAB I PENDAHULUAN

Recommend Documents