Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
BAB II DESKRIPSI PROSES
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk 2.1.1 Bahan Baku 1. Gliserin (C3H8O3) Titik didih (1 atm)
: 290°C
Bentuk
: cair
Spesific gravity (25oC, 1atm) : 1,261 Kemurnian
: 99,5 %
Impuritas
: H2O (0,5% berat) Sumber: PT Cisadane Raya Chemical (www.cisadane.co.id)
2. Asam Nitrat (HNO3) Titik didih (1 atm)
: 83°C
Bentuk
: Cair
Warna
: Tidak berwarna
Spesific gravity (1 atm, 20oC): 1,37 Kemurnian
: 58 % berat
Impuritas
: H2O (42% berat) Sumber: PT Multitama Nitro Kimia (www.mnk.co.id)
2.1.2 Katalis 3. Asam Sulfat (H2SO4) Warna
: Kecoklatan
Specific gravity (1 atm, 25oC): 1,84 g/cm3 Kemurnian
: 98 % berat
Bab II Deskripsi Proses 18
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
Impuritas
: H2O (2% berat) Sumber: PT Makhota Indonesia (www.mahkotaindonesia.co.id)
2.1.3 Produk Nitrogliserin (C3H5N3O9) Warna
: Tak berwarna
Kemurnian
: 100% berat
2.2 Konsep Proses 2.2.1 Dasar Reaksi Dasar pembentukan nitrogliserin merupakan reaksi nitrasi antara asam nitrat dan gliserin. Proses reaksi dapat digambarkan sebagai berikut : H2SO4
C3H8O3 (aq) + 3HNO3 (aq)
C3H5N3O9 (aq) + 3H2O (l)
Nitrogliserin dibuat dari gliserin yang secara kimia sangat murni, asam nitrat dan asam sulfat. (Kirk & Othmer, 1997)
2.2.2 Kondisi Operasi Reaksi nitrasi antara gliserin dan asam nitrat merupakan fase caircair bersifat eksotermis. Pada proses pembuatan nitrogliserin, safety (keamanan) merupakan hal yang paling utama. Hal ini mengingat sifat dasar nitrogliserin yang mudah meledak sehingga prarancangan pabrik ini menggunakan proses Biazzi pada suhu operasi 15 oC dan tekanan 1 atm dengan konversi 99,43%.
2.2.3 Mekanisme Reaksi Reaksi pembuatan nitrogen merupakan reaksi antara asam nitrat dan gliserin dengan menggunakan katalis asam sulfat (H2SO4). C3H8O3 (aq) + 3HNO3 (aq)
H2SO4
C3H5N3O9 (aq) +3H2O (aq)
Mekanisme reaksinya analog seperti pada nitrasi nitrobenzene, sebagai berikut: Bab II Deskripsi Proses 19
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
1. Pelepasan ion NO2+ pada Asam Nitrat Asam nitrat direaksikan dengan asam sulfat. Reaksi ini menghasilkan ion NO2+, H3O+, dan HSO4-. 3 NO2+(aq) + 3 H3O+(l) + 6 HSO4-(aq)
3HNO3 (aq) + 6 H2SO4 (aq)
Setelah itu, gliserin bereaksi dengan ion NO2+ membentuk zat intermediate C3H8N3O9
H2-C-OH H -C-OH + 3 NO2+
H2-C-OHNO2 lambat
H -C-OHNO2
H2-C-OH
H2-C-OHNO2
2. Pelepasan ion H+ Pada tahap ini, ion H dari zat intermediet C3H8N3O9 dengan cepat bergabung dengan sebagian ion HSO4- menghasilkan produk nitrogliserin dan meregenerasi katalis H2SO4. Ion H3O+ juga bereaksi dengan HSO4- untuk menghasilkan kembali katalis H2SO4. H2-C-OHNO2
H2-C-ONO2
H -C-OHNO2 + 3 HSO4-
cepat
H2-C-ONO2 + 3 H2SO4
H2-C-OHNO2
H2-C-ONO2
3 H3O+(l) + 3 HSO4-(aq)
3 H2SO4 (aq) + 3 H2O (l)
Reaksi total : H2-C-OH
H2-C-ONO2 H2SO4
H -C-OH + 3 HNO3 H2-C-OH
H -C-ONO2 + 3H2O H2-C-ONO2 (Groggins, 1954)
2.2.4 Tinjauan Termodinamika Untuk menentukan sifat reaksi apakah berjalan eksotermis atau endotermis maka diperlukan perhitungan panas pembentukan standar (ΔHof) pada 1 atm dan 298oK. Bab II Deskripsi Proses 20
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
Data-data ΔHof tiap komponen ( T operasi : 25 oC)
Tabel 2.1
Komponen
Harga ΔHof (kJ/mol)
C3H5O3
-582,800
HNO3
-131,380
C3H5N3O9
-270,900
H2O
-241,814 (Yaws, 1999)
Reaksi pembuatan nitrogliserin C3H8O3 (aq) + 3HNO3 (aq)
H2SO4
C3H5N3O9+ 3H2O, ΔHor = -19.402 J/mol
ΔHor 298K = ΔHof produk - ΔHof reaktan = ((-270,900) + 3 x (-241,814)) – ((-582,800) +
(3 x (-131,380))
= -19,402 kJ/mol = -19.402 J/mol Karena harga ΔHor 298K negatif, maka reaksi bersifat eksotermis Data-data Energy Gibbs tiap komponen (T=25 oC)
Tabel 2.2
Komponen
Harga ΔGo298K (kJ/mol)
C3H5O3
- 448,490
HNO3
- 74,700
C3H5N3O9
-97,900
H2O
- 228,590 (Yaws, 1999)
ΔG 298 K
= ΔG produk - ΔG reaktan = ((-97,900) + ( 3 x (-228,590)) – ((-448,490) +( 3 x (74,700)) = -111,08 kJ/mol = -111.080 J/mol
ΔG298 K K298 K
= -RT ln K = exp
Bab II Deskripsi Proses 21
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
= exp
,
–(
= 2,9597 x 10
)
.
19
Besarnya konstanta kesetimbangan reaksi pada suhu operasi 15oC −
= exp −
= exp
,
/
−
= 3,884 x 1019
x 2,9597 x 1019
Karena harga K = k1/k2 sangat besar, sehingga harga k2 jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan harga k1. Oleh karena itu k2 diabaikan terhadap k1 dan reaksi dianggap berjalan satu arah (irreversible).
2.2.5 Tinjauan Kinetika Konversi pembuatan nitrogliserin dari gliserin dan asam nitrat adalah 99,43% terhadap gliserin. Proses reaksi dapat digambarkan sebagai berikut : H2SO4
C3H8O3 (aq) + 3HNO3 (aq) A + B
C3H5N3O9 (aq) + 3H2O (l) C
+ D
Persamaan kecepatan reaksi pembuatan nitrogliserin yaitu: -rA = k . CA,fn . CB,fm = .
Dengan,
.
-rA
= laju reaksi pembentukan nitrogliserin (M/s)
k
= konstanta kecepatan reaksi (liter/mol)1-n-m/menit
CA
= konsentrasi gliserin (M)
CB
= konsentrasi asam nitrat (M)
A
= konstanta Arrhenius = 9,78 x 1022 (liter/mol)1-n-m/menit
E
= energi aktivasi = 122 kJ/mol
Bab II Deskripsi Proses 22
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
T
= suhu reaksi = 15oC = 288,15 K
n
= 0,935
m
= 1,117 (Lu dkk, 2008)
2.3 Diagram Alir Proses 2.3.1. Diagram Alir Kualitatif Diagram alir kualitatif ditunjukkan pada gambar 2.1 2.3.2. Diagram Alir Kuanitatif Diagram alir kuantitatif ditunjukkan pada gambar 2.2 2.3.3. Process Flow Diagram Process flow diagram ditunjukkan pada gambar 2.3
Bab II Deskripsi Proses 23
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun F11 HNO3 H2O T = 84,3oC P = 1 atm
F9 C3H8O3 HNO3 C3H5N3O9 H2O H2SO4 T = 113,4oC P = 1,2 atm
F1 H2 O H2SO4 T = 30oC P = 1 atm T-01 F2 HNO3 H2 O T = 30oC P = 1 atm
E-01
F6 C3H8O3 HNO3 C3H5N3O9 H2O H2SO4 T = 107,8oC P = 1,2 atm
M-01
T-02 F3 C 3 H8 O 3 H2 O T = 30oC P = 1 atm
F4 C3H8O3 HNO3 C3H5N3O9 H2O H2SO4 T = 71,9oC P = 1 atm
T-03
F8 C3H8O3 HNO3 C3H5N3O9 H2O H2SO4 T = 113,4oC P =1,2 atm
MD01
F10 C3H8O3 HNO3 C3H5N3O9 H2O H2SO4 T = 100oC P = 1 atm
HE-01 F6 C3H8O3 HNO3 C3H5N3O9 H2O H2SO4 T = 15oC P = 1,2 atm
R-01
F7 C 3 H5 N 3 O 9 T = 15oC P = 1 atm
D-01 F5 H2O C3H8O3 H2SO4 HNO3 T = 15oC C3H5N3O9 P = 1 atm
Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif
Bab II Deskripsi Proses 24
T-04
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
HNO3 H2O
H2O H2SO4
F9 C3H8O3 = 3,8 kg/jam HNO3 = 117,6 kg/jam C3H5N3O9= 4,0 kg/jam H2O = 844,0 kg/jam H2SO4 = 1670,5 kg/jam+ 2640,0 kg/jam
F1 = 0,008 kg/jam = 0,408 kg/jam + 0,416 kg/jam
T-01
HNO3 H2O
F11 = 322,7 kg/jam = 3,2 kg/jam+ 325,9 kg/jam
E-01
F2 = 1369,8 kg/jam = 991,9 kg/jam + 2361,7 kg/jam
F6 C3H8O3 = 3,8 kg/jam HNO3 = 443,7 kg/jam C3H5N3O9 = 1,0 kg/jam H2O = 2234,3 kg/jam H2SO4 = 1670,9 kg/jam+ 4356,7 kg/jam
M-01
T-02
C3H8O3 H2O
F4 C3H8O3 = 3,8 kg/jam HNO3 = 1810,2 kg/jam C3H5N3O9 = 4,1 kg/jam H2O = 1839,2 kg/jam H2SO4 = 1670,9 kg/jam+ 5328,2 kg/jam
F3 = 665,6 kg/jam = 3,3 kg/jam+ 668,9 kg/jam
T-03 R-01
F8 C3H8O3 = 0,003 kg/jam HNO3 = 325,984 kg/jam C3H5N3O9 = 0,008 kg/jam H2O = 1390,214 kg/jam H2SO4 = 0,408 kg/jam+ 1716,616 kg/jam
HE-01 F6
C3H8O3 = 3,8 kg/jam HNO3 = 443,7 kg/jam C3H5N3O9 = 1,0 kg/jam H2O = 2234,3 kg/jam H2SO4 = 1670,9 kg/jam+ 4356,7 kg/jam
F7 C3H5N3O9 = 1641,4 kg/jam
D-01 F5
C3H8O3 = 3,8 kg/jam HNO3 = 443,6 kg/jam C3H5N3O9 = 1645,4 kg/jam H2O = 2233,3 kg/jam H2SO4 = 1670,9 kg/jam+ 5997,0 kg/jam
Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif Bab II Deskripsi Proses 25
T-04
MD01
F10 C3H8O3 = 0,003 kg/jam HNO3 = 3,260 kg/jam C3H5N3O9 = 0,008 kg/jam H2O = 1386,954 kg/jam H2SO4 = 0,408 kg/jam+ 1390,632 kg/jam
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
2.3.3. Langkah Proses Langkah proses pembuatan nitrogliserin dapat dikelompokkan dalam tiga tahapan proses : 1. Tahap penyiapan bahan baku 2. Tahap pembentukan nitrogliserin 3. Tahap pemisahan dan pemurnian produk
2.3.3.1. Tahap Persiapan Bahan Baku Tahap ini bertujuan untuk menyiapkan gliserin dan asam campuran yang berupa campuran asam nitrat dan asam sulfat sebelum direaksikan dalam reaktor. Bahan baku gliserin yang digunakan memiliki kemurnian 99,5%. Tahap penyiapan bahan baku meliputi : 1. Asam sulfat dan asam nitrat dari tangki penyimpanan (T-01 dan T-02) dialirkan menuju mixer 1 (M-01) untuk dilakukan pencampuran. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan larutan asam campuran dan untuk memecah asam nitrat menjadi ion nitrit. (Kirk R.E. & Othmer D.F., 1999). 2. Mengalirkan gliserin dari tangki penyimpan (T-03) dan larutan asam campuran dari mixer 1 (M-01) ke dalam reaktor.
2.3.3.2. Tahap Pembentukan Nitrogliserin Adapun reaksi yang terjadi di reaktor adalah : C3H8O3 (aq) + 3HNO3 (aq)
C3H5(ONO2)3 (aq) + 3H2O (aq)
Konversi di reaktor adalah 99,43% dan reaksi berlangsung pada suhu 15oC dan tekanan 1 atm. Reaktor menggunakan pendingin jaket dengan media pendingin cooling brine 30% CaCl2.
2.3.3.3. Tahap Pemisahan dan Pemurnian Produk Nitrogliserin hasil reaksi, gliserin, sisa asam nitrat dan sisa asam sulfat keluar dari reaktor menuju dekanter (D-01) untuk Bab II Deskripsi Proses 27
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
dipisahkan dari sisa asam campuran berdasarkan kelarutan dan perbedaan densitas. Nitrogliserin berada pada lapisan atas dipompa menuju tangki penyimpanan produk (T-04). Hasil bawah decanter D-01 yang berupa sebagian besar asam sulfat , air , sedikit gliserin dan nitrogliserin dipompa menuju ke evaporator (E-01) untuk memekatkan larutan asam dan menghilangkan air. Hasil bawah evaporator dikembalikan ke mixer (M-01). Hasil atas evaporator yang mengandung banyak air dan asam nitrat dipisahkan di menara distilasi
(MD-01)
untuk
merecovery
asam
nitrat
untuk
dikembilakian ke mixer (M-01) sedangkan hasil bawah yang berisi banyak air dibuang ke unit pengolahan limbah. 2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas Kemurnian produk
: Nitrogliserin 100 %
Kapasitas perancangan
: 13.000 ton/tahun
Waktu operasi selama 1 tahun
: 330 hari
Waktu operasi selama 1 hari
: 24 jam
2.4.1 Neraca Massa Diagram alir neraca massa sistem tabel Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Satuan
: kg
Bab II Deskripsi Proses 28
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
Tabel 2.3 Neraca Massa Mixer-01 (M-01) Masuk (kg/jam)
Komponen
Arus 1
Arus 2
Keluar (kg/jam)
Arus 9
Arus 11
Arus 4
C3H8O3
0,000
0,000
3,813
0,000
3,813
HNO3
0,000
1369,799
117,641
322,724
1810,164
C3H5N3O9
0,000
0,000
4,014
0,000
4,014
H2O
0,008
991,923
844,061
3,260
1839,252
H2SO4
0,408
0,000 1670,562
0,000
1670,969
SUBTOTAL
0,416
2361,722 2640,091
325,984
5328,213
5328,213
TOTAL
5328,213
Tabel 2.4 Neraca Massa Reaktor (R-01)
Komponen
Keluar
Masuk (kg/jam) Arus 3
(kg/jam)
Arus 4
Arus 5
665,635
3,813
3,816
HNO3
0,000
1810,164
443,625
C3H5N3O9
0,000
4,014
1645,436
H2O
3,345
1839,252
2233,347
H2SO4
0,000
1670,969
1670,969
668,980
5328,213
5997,193
C3H8O3
SUBTOTAL
5997,193
TOTAL
Bab II Deskripsi Proses 29
5997,193
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
Tabel 2.5 Neraca Massa Dekanter-01 (D-01) Komponen
Masuk (kg/jam) Arus 5
Keluar (kg/jam) Arus 6
Arus 7
3,816
3,816
0,000
443,625
443,625
0,000
C3H5N3O9
1645,436
4,022
1641,414
H2O
2234,275
2234,275
0,000
H2SO4
1670,969
1670,969
0,000
SUBTOTAL
5998,121
4356,707
1641,414
TOTAL
5998,121
C3H8O3 HNO3
5998,121
Tabel 2.6 Neraca Massa Evaporator-01 (E-01) Komponen
Masuk (kg/jam) Arus 6
Keluar (kg/jam) Arus 8
Arus 9
3,816
0,003
3,813
443,625
325,984
117,641
4,022
0,008
4,014
H2O
2234,275
1390,214
844,061
H2SO4
1670,969
0,408
1670,562
SUBTOTAL
4356,707
1716,616
2640,091
TOTAL
4356,707
C3H8O3 HNO3 C3H5N3O9
Bab II Deskripsi Proses 30
4356,707
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
Tabel 2.7 Neraca Massa Menara Distilasi (MD-01) Komponen
Masuk (kg/jam) Arus 8
Keluar (kg/jam) Arus 11
Arus 10
0,003
0,000
0,003
325,984
322,724
3,260
0,008
0,000
0,008
1390,214
3,260
1386,954
0,408
0,000
0,408
SUBTOTAL
1716,616
325,984
1390,632
TOTAL
1716,616
C3H8O3 HNO3 C3H5N3O9 H2O H2SO4
1716,616
Tabel 2.8 Neraca Massa Total Komponen
Masuk (kg/jam) Arus 1
Arus 2
Keluar (kg/jam) Arus 3
Arus 7
Arus 10
C3H8O3
0,000
0,000
665,635
0,000
0,003
HNO3
0,000
1369,799
0,000
0,000
3,260
C3H5N3O9
0,000
0,000
0,000
1641,414
0,008
H2O
0,008
991,923
3,345
0,000
1386,954
H2SO4
0,408
0,000
0,000
0,000
0,408
SUBTOTAL
0,416
2361,722
668,980
1641,414
1390,632
TOTAL
2
3031,118
Neraca Panas Diagram alir neraca panas sistem tabel Basis perhitungan : 1 jam operasi Satuan
: kJ
Bab II Deskripsi Proses 31
3031,118
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
Tabel 2.9 Neraca Panas Mixer-01 (M-01) Keluar
Masuk (kJ/jam)
Komponen Arus 1
Arus 2
Arus 9
(kg/jam) Arus 11
825,55
QPelarutan
Arus 4
C3H8O3
0,00
0,00
0,00
432,27
HNO3
0,00
12.042,01
19.105,48 34.441,94
151.735,25
C3H5N3O9
0,00
0,00
582,25
H2O
0,14
20.756,55
311.319,25
805,59
359.647,66
H2SO4
2,92
0,00
219.341,85
0,00
114.462,46
SUBTOTAL
3,06
32.798,56
0,00 7.341,47
551.174,37 35.247,53 7.341,47 626.564,99
TOTAL
287,35
626.564,99 626.564,99
Tabel 2.10 Neraca Panas Reaktor (R-01) Komponen
Masuk (kJ/jam) Arus 3
Arus 4
Keluar (kJ/jam) Qreaksi
7.925,96
432,27
69,99
151.735,25
-7.778,57
C3H5N3O9
0,00
287,35
-22.519,67
H2O
0,00
359.647,66
-93.699,18
H2SO4
0,00
114.462,46
-23.710,58
7.995,96
626.564,99
C3H8O3 HNO3
SUBTOTAL TOTAL
774.496,36
Bab II Deskripsi Proses 32
139.935,41
Qpendingin
139.935,41
-90,36
-147.798,36
Arus 5 922.294,73
922.294,73
774.496,36
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
Tabel 2.11 Neraca Panas Dekanter-01 (D-01) Komponen
Masuk (kJ/jam)
Keluar (kJ/jam)
Arus 5
Arus 6
Arus 7
-90,36
-90,36
0,00
-7.778,57
-7.778,57
0,00
C3H5N3O9
-22.519,67
-55,02
-22.464,65
H2O
-93.699,18
-93.699,18
0,00
H2SO4
-23.710,58
-23.710,58
0,00
SUBTOTAL
-147.798,36
-125.333,71
-22.464,65
TOTAL
-147.798,36
C3H8O3 HNO3
-147.798,36
Tabel 2.12 Neraca Panas Heater-01 (HE-01) Komponen C3H8O3 HNO3 C3H5N3O9
Masuk (kJ/jam) Arus 6
Qsteam
Keluar (kJ/jam) Arus 6
-90,36
773,06
-7.778,57
67.248,50
-55,04 1.169.449,63
541,82
H2O
-93.530,51
770.483,97
H2SO4
-23.710,58
205.237,21
SUBTOTAL TOTAL
-125.165,07 1.169.449,63 1.044.284,57
Bab II Deskripsi Proses 33
1.044.284,57 1.044.284,57
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
Tabel 2.13 Neraca Panas Evaporator-01 (E-01) Masuk (kJ/jam)
Komponen
Arus 6
C3H8O3 HNO3
Keluar (kJ/jam)
Qsteam
Arus 8
773,06
0,31
825,31
67.248,50
26.574,36
19.099,68
541,82 2.904.227,30
C3H5N3O9
Arus 9
0,00
582,06 3.141.515,24 311.230,16
H2O
772.194,26
231.085,12
H2SO4
205.237,21
32,45
219.277,48
1.045.994,86 2.904.227,30 257.692,24
551.014,67
SUBTOTAL
3.950.222,15
TOTAL
Qlaten
551.014,67
3.950.222,15
Tabel 2.14 Neraca Panas Menara Distilasi-01 (MD-01) Komponen C3H8O3
Masuk (kJ/jam) Arus 9 Qlaten 26.582,08 142.332,71
Keluar (kJ/jam) Arus 11 Arus 10 34.445,77 444,75
231.175,36
2.999.024,04
2.466,61
431.602,96
C3H5N3O9
0,00
2,95
0,00
0,97
H2O
0,31
2,28
0,00
0,46
32,44
169,55
0,00
45,17
257.790,19 3.141.531,53 4.037.958,66 -
36.912,38
432.094,31
HNO3
H2SO4 SUBTOTAL Reboiler Kondenser TOTAL
7.437.280,38
Bab II Deskripsi Proses 34
6.968.273,69 7.437.280,38
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
Tabel 2.15 Neraca Panas Total Masuk (kJ/jam) Arus 1 Arus 2 0,00 0,00
Komponen C3H8O3
Arus 3 7.925,96
Keluar (kJ/jam) Arus 7 Arus 10 0,00 0,46
HNO3
0,00
12.042,01
69,99
0,00
444,75
C3H5N3O9
0,00
0,00
0,00
-22.464,65
0,97
H2O
0,14
20.756,55
0,00
0,00
431.602,96
H2SO4
2,92
0,00
0,00
0,00
45,17
SUBTOTAL SUBTOTAL Panas Reaksi Panas Pelarutan Steam HE-01 Steam RB-01 Steam E-01 TOTAL
3,06
32.798,56 40.797,57
7.995,96 139.935,41 7.341,47 1.169.449,63 4.037.958,66 2.904.227,30
-22.464,65 432.094,31 409.629,66 Jaket 922.294,73 Condenser 6.968.273,69
8.299.710,05
8.299.710,05
2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses 2.5.1 Lay Out Pabrik Tata letak adalah tempat kedudukan keseluruhan bagian dari perusahaan yang meliputi tempat kerja alat, tempat kerja orang, tempat penimbunan bahan dan hasil, tempat utilitas, perluasan, dan lain-lain. Tata letak pabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari seperangkat fasilitas-fasilitas dalam pabrik. Tata letak yang tepat sangat penting untuk mendapatkan efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja para pekerja serta keselamatan proses. Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik adalah :
Bab II Deskripsi Proses 35
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
1.
Pabrik
nitrogliserin
ini
.merupakan
pabrik
baru
(bukan
pengembangan), sehingga penentuan lay out tidak dibatasi oleh bangunan yang ada. 2.
Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa depan.
3.
Sistem kontruksi yang direncanakan adalah outdoor
untuk
menekan biaya bangunan dan gedung, dan juga karena iklim Indonesia memungkinkan konstruksi secara outdoor. 4.
Letak masing-masing alat produksi sedemikian rupa sehingga memberikan kelancaran dan keamanan bagi tenaga kerja. Selain itu, penempatan alat-alat produksi diatur secara berurutan sesuai dengan
urutan
proses
kerja
masing-masing
berdasarkan
pertimbangan teknik, sehingga diapat diperoleh efisiensi teknis dan ekonomis. 5.
Alat-alat yang berisiko tinggi harus diberi jarak yang cukup sehingga aman dan mudah mengadakan penyelamatan jika terjadi kecelakaan, kebakaran dan sebagainya.
6.
Jalan-jalan dalam pabrik harus cukup lebar dan memperhatikan faktor keselamatan manusia, sehingga lalu lintas dalam pabrik dapat berjalan dengan baik. Perlu dipertimbangkan juga adanya jalan pintas jika terjadi keadaan darurat.
7.
Letak kantor dan gudang mudah dijangkau dari jalan utama (Vilbrant, 1959) Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberapa bagian utama,
yaitu : a. Daerah perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol Merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat
Bab II Deskripsi Proses 36
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang dijual b. Daerah proses Merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses berlangsung. c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk. Merupakan daerah untuk tangki bahan baku dan produk. d. Daerah gudang, bengkel dan garasi. Merupakan
daerah
untuk
menampung
bahan-bahan
yang
diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses. e. Daerah utilitas Merupakan daerah dimana kegiatan penyediaan bahan pendukung proses berlangsung dipusatkan. (Vilbrant, 1959)
Bab II Deskripsi Proses 37
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
Gambar 2 .4
Layout Pabrik
Skala 1:1300
Keterangan : 1. Pos keamanan
7. Gudang
13. Unit proses
2. Garasi
8. Control room
14. Masjid
3. Parkir karyawan
9. Laboratorium
15. Pembangkit listrik
4. Kantin
10. Klinik
16. Area perluasan
5. Kantor
11. Pemadam
17. Pengolahan limbah
6. Bengkel
12. Unit Utilitas
Bab II Deskripsi Proses 38
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
2.5.2 Lay Out Peralatan Proses Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan lay out peralatan proses pada pabrik nitrogliserin, antara lain : 1. Aliran bahan baku dan produk Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan ekonomi yang besar serta menunjang kelancaran dan keamanan produksi. 2. Aliran udara Aliran udara di dalam dan di sekitar area proses perlu diperhatikan kelancarannya. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada suatu tempat sehingga mengakibatkan akumulasi bahan kimia yang dapat mengancam keselamatan pekerja. 3. Cahaya Penerangan seluruh pabrik harus memadai dan pada tempat-tempat proses yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu adanya penerangan tambahan. 4. Lalu lintas manusia Dalam perancangan lay out pabrik perlu diperhatikan agar pekerja dapat mencapai seluruh alat proses dangan cepat dan mudah. Hal ini bertujuan apabila terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki. 5. Pertimbangan ekonomi Dalam menempatkan alat-alat proses diusahakan dapat menekan biaya operasi dan menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik. 6. Jarak antar alat proses Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan operasi tinggi sebaiknya dipisahkan dengan alat proses lainnya, sehingga
Bab II Deskripsi Proses 39
Prarancangan Pabrik Nitrogliserin dari Gliserin dan Asam Nitrat dengan Proses Biazzi Kapasitas 13.000 Ton/ Tahun
apabila terjadi ledakan atau kebakaran pada alat tersebut maka kerusakan dapat diminimalkan. (Vilbrant, 1959)
MD01
T-01
T-02
RB-01
CD-01 M-01
E01
R-01
T-03 D-01
T-04
SKALA 1:150
KETERANGAN : T-01 : TANGKI ASAM SULFAT T-02 : TANGKI ASAM NITRAT T-03 : TANGKI GLISERIN T-04 : TANGKI PRODUK NITROGLISERIN M-01 : MIXER
KETERANGAN : R-01 : REAKTOR D-01 : DEKANTER E-01 : EVAPORATOR MD-01 : MENARA DISTILASI RB-01 : REBOILER MD-01 CD-01 : CONDENSER MD-01
Gambar 2.5 Tata Letak Peralatan Proses
Bab II Deskripsi Proses 40