DESAIN PABRIK - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-NonDegree-17089-2308030067... ·...
Transcript of DESAIN PABRIK - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-NonDegree-17089-2308030067... ·...
JURUSAN D3 TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
DESAIN PABRIK
“Pabrik Asam Oksalat dari Manihot Esculenta Crantz (KetelaGendruwo) dengan Proses Oksidasi asam nitrat”
Disusun oleh :Sei Irawan 2308 030 067Faizal Rakhmatullah 2308 030 063
Pembimbing :
Ir.Budi Setiawan,MT.
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Bahan baku tidak
dimanfaatkan
ASAM OKSALAT
Ketela Gendruwo
Ketela gendruwo mengandung sianida (racun) yang menyebabkan rasa pahit sehingga tidak layak dikonsumsi manusia, dan tidak mempunyai nilai ekonomis. Jenis ketela gendruwo umbinya berukuran cukup besar, dangan kandungan karbohidrat yang cukup tinggi.
(www.Bigcassava.com)
LATAR BELAKANG
Kebutuhan Industri
Peningkatan perekonomian
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
BAHAN UTAMA DAN BAHAN PEMBANTUKegunaan Asam Oksalat Dalam bidang Industri: 1. Logam • Melapisi logam stainless stell, nickel alloy,dll• Menghilangkan lapisan besi pada marmer • Menghilangkan karat2. Tektil • Sebagai zat pewarna• Menghilangkan noda dan menetralkan alkali3. Sebagai katalisPolimer • Sebagai indikator dalam vinyl monomer • Sebagai komponen dalam pembentukan pewarnaan
KARAKTERISTIK PRODUK
SIFAT FISIKA Rumus molekul : C2H2O4.2H2O Berat molekul : 126
Titik didih normal : 101,5 oC Densitas pada 20C : 1,653 g/cm3
Volatile
SIFAT KIMIA Asam oksalat anhydrat menyublim pada suhu 150oC Pembakaran asam oksalat menghasilkan CO2 dan asam formiat.
Kadar 24%
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
KANDUNGAN (% berat) KETELA GENDRUWO
(http://www.ejbiotechnology.info/content/vol7/issue1/issues/2/index.html)
Air70%
Starch24%
Impurities6%
PENENTUAN KAPASITAS PRODUKSI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
propinsi area (ha)Produksi(tons/year)
Sumatera utara 23.000 575.000
Sumatera selatan 37.000 925.000
Sumatera Barat 19.500 487.000
Lampung 47.000 1.175.000
Jawa Tengah 29.000 750.000
Jawa Barat 42.000 1.050.000
Jawa Timur 33.000 825.000
Yogyakarta 9.500 237.000
Nusa Tenggara Timur 25.000 625.000
Sulawesi selatan 38.000 950.000
Sulawesi Utara 33.000 630.000
Kalimantan Timur 18.000 396.000
Total 354.000 396.001
Ketersediaan Bahan Baku (Cassava)
(sumber: Sumaryono Deputy Chairman of BPPT for Agroindustry dan Biotechnology.2007)
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Kebutuhan Dalam Negri
(sumber: BPS)
TAHUN KEBUTUHAN ( TON / TAHUN )
2004 1.573,58
2005 2.579,51
2006 1.770,96
2007 1.655,43
2008 1.212,75
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Kebutuhan asam oksalat 2008 1212,75 Ton/tahun
Masa aktif produksi dalam satu tahun 330 hari
KAPASITAS PRODUKSI ASAM OKSALAT
Dengan perhitungan : F = P (1+i)n
Adanya pabrik asam oksalat lain maka didirikan pabrik dengan kapasitas produksi 600 ton/tahun pada tahun 2015
LOKASI PABRIK
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Pendirian pabrik asam oksalat berlokasi di PropinsiLampung dengan pertimbangan :Produksi rata-rata ketela mencapai yaitu 1.175.000ton/tahun dengan wilayah perkebunan ketela 47.000 ha
(sumber: Sumaryono Deputy Chairman of BPPT for Agroindustry dan Biotechnology.2007)
Jumlah tenaga kerja yang relatif banyak dengan upahminimum regional yang tidak terlalu tinggiTersedianya bahan penunjang (listrik dan air)Sarana transportasi yang memadaiTersedianya lahan yang belum dimanfaatkan
PENENTUAN LOKASI PABRIK
URAIAN PROSES
Macam –macam proses
• Oksidasi dengan asam nitrat
• Peleburan alkali sellulosa
• Proses fermentasi
• Proses sintesa dari Natrium formiat
(Kirk R.E., Othmer D.F., hal. 618-635, 1979).
Oksidasi dengan asam nitrat
Asam Oksalat
Tangki Redisolver
Rotary DryerProduct
Centrifuge
Tangki Penampung Mother LiquorProduct Crystallizer
Vibrating ScreenHammer Mill
Evaporator Tangki Reaktor Absorber
Crude KristallizerCrude
Centrifuge
Air
Glukosa
Glukosa-Mother liquor solution Mother Liquor Asam Nitrat
Ketela genderuwo Segar
Rotary Cutter Rotary Drum Filter
Tangki HidrolisaKatalis Asam SulfatAir
Cake
Peleburan sellulosa dengan alkaliNaOH Selulosa
Mix Bin Filtrasi I Evaporasi
Ca(OH)2 Reaktor Ca oksalat Filtrasi II
Filtrasi III
Cake : Humus
H2SO4 ReaktorAs.Oksalat
Filtrasi IV
Filtrasi V Kristalisasi Evaporasi
Drying C2H2O4.2H2O
C2H2O4.2H2O
Cake : Humus
CaSO4C2H2O4
Proses fermentasi
Tangki Ca(OH)2
PersiapanFermentasi
Proses Fermentasi
FiltrasiCake : As. Citrat & As. Oksalat
Proses Pengendapan
ReaktorCa Oksalat
Reaktor As.Oksalat
Filtrasi
TangkiH2SO4
Filtrasi
EvaporasiKristalisasiCentifugeDrying
Asam Oksalat dihidrat (C2H2O4.2H2O)
Gypsum
C2H2O4
Ca-Oksalat
Filtrat
Filtrat
Proses sintesa dari Natrium formiat
CaC2O4
Filter
Digester
SulfuricAcid
Carbon Monoksida
Absorber
Sodium Carbonatsolution (by product)
Limestorage
Konverter
Crystal Separator
Filter
Filter
Hidrogen
Evaporator
Kristalisasi
CrudeKalium Sulfate
Washer
HCOONa
Filtrat
Kelebihan dan kekuranagan proses Oksidasi dengan
asam nitrat
Proses cukup sederhana
Bahan baku mudah didapat dan
relatif murah
Kemurnian cukup tinggi
Dihasilkan asam oksalat dalam
jumlah besar (yield 60 – 70 %)
Diperlukan katalis
tertentu yaitu V2O5 /
Fe3+.
Kontrol operasi lebih
rumit dibandingkan
dengan peleburan alkali
sellulosa ( jika
temperatur tidak
dikontrol maka asam
oksalat yang terbentuk
akan teroksidasi).
Reaksi Hidrolisa
H2SO4
(C6H10O5)n + n H2O n C6H12O6
Pati glukosa
Reaksi Oksidasi dengan Asam nitrat V2O5/Fe3+
C6H12O6 + 6 HNO3 3 C2H2O4 + 6 NO2+ 6 H2OGlukosa Asam Nitrat Asam Oksalat
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
URAIAN PROSES
Flow sheet pabrik asam oksalat
Neraca Masa, Panas dan Spesifikasi Alat
Neraca Massa
Tabel neraca massa masuk dan keluar Rotary dryer
Komponen Masuk Keluar
Aliran 27 Aliran 36 Aliran 28 Aliran 32
Fe2(SO4)3.9H2O 1,811301391 1,774684786 0,036616605
H2O pd kristal 201,07458 1,651200338
C2H2O4.2H2O 1811,301391 1775,075021 36,22637089
Uap Air 199,4233797
udara 2441,833042 2441,833042
Σ 2014,187273 2441,833042 1778,500906 2677,519409
Total 4456,020315 4456,020315
Neraca Panas
Panas Masuk (kcal/hari)Panas Keluar (kcal/hari)
H in 9832,663 H out 26433,327
Q udara masuk 1926682,576 Q loss 1321,666
Q udara keluar 1908760,246
Jumlah 1936515,239 Jumlah 1936515,239
Neraca panas pada Rotary dryer
Spesifikasi Rotary Dryer
Fungsi : Mengurangi kadar air dari 9,8 % menjadi 0,1 % pada as.oksalat dihidratDiameter ( D ) : 3,70 ft 1,13 mPanjang ( L ) : 29,63 ft 9,03 mKecepatan putar ( N ) : 6,88 rpm 6,88 rpmJumah flight : 12 buah 12 buahJarak antar flight : 2,91 ft 0,89 mTinggi flight : 0,37 ft 0,11 mPower Rotary Dryer : 6,86 hp 6,86 hpWaktu tinggal : 159,22 detik 159,22 detikTebal shell R.D : 0,1875 in 0,02 mKemiringan R.D : 4,574 derajat 4,574 derajat
SPESIFIKASI ALAT
Utilitas
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
UTILITAS
Neraca MassaAir yang digunakan :1. Air sanitasi = 17,6 m3/hari2. Air pendingin = 43,412 m3/hari3. Air proses = 3,415 m3/hari4. Air umpan boiler = 2,861 m3/hari
Total = 67,288m3/hari
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
UTILITAS
Flow sheet utilitas
Keselmatan Kerja Karyawan
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
K3 PABRIK ASAM OKSALATNo Aresa Alat APD
1 Pre tratment Tangki hidrolisa Safety headMaskerSarung tanganSepatuEye goggle
2 Proses Utama Reaktor hidrolisaReaktor Oksidasi
Safety headMaskerSarung tanganSepatuEye goggle
3 Tahap akhir EvaporatorKristalisasiCentrifugeRotary dryerScreen
Safety headMaskerSarung tanganSepatuEye goggle
INSTRUMENTASI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
InstrumentasiNO. Na ma alat Control
1 Reaktor hidrolisa • Level control• Temperature control
2 Reaktor oksidasi • Level indikator• Temperature control
3 Kristalizer • Temperature control
4 Centrifuge • Temperature control
5 Drayer • Flow control• Temperature control
PENGOLAHAN LIMBAH
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2009
Pengolahan Limbah
Pengolahan limbah:1. Limbah padat
(Berasal dari Proses pemurnian starch pada Rotary Drum Filter dan Proses pengeringan kristal pada rotary dryer)
2. Limbah cair(Berasal dari proses pemisahan pada Centrifuge, proses pemanasan dan pendinginan pada Heater dan Cooler, Bahan pelumas alat-alat seperti oli.)
3. Limbah gas(Berasal dari proses oksidasi glukosa menjadi asam oksalat, dan proses dekomposisi asam oksalat pada Tangki Oksidasi.
KESIMPULAN
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Untuk memproduksi asam oksalat dengan kapasitas 600 ton / tahun dibutuhkan :
Ketela genderuwo : 1,818 m3/hariHNO3 65 % : 5,265 m3/hariIon Fe3+ : 0,051 m3/hari
Kebutuhan bahan-bahan utilitas adalah :Air sanitasi : 17,6 m3/hariAir pendingin : 43,412 m3/hariAir proses : 3,415 m3/hariAir umpan boiler : 2,861 m3/hari
Produksi asam oksalat
TERIMA KASIH
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011