BAB I Pendahuluan

BAB IPENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Pendirian pabrikPerkembangan industri kimia di Indonesia cenderung mengalami peningkatan setiap tahunnya baik secara kuantitas maupun kualitasnya. Hal tersebut menyebabkan kebutuhan akan bahan baku maupun bahan penunjang akan meningkat pula. Asam sulfat merupakan salah satu bahan penunjang yang sangat penting dan banyak dibutuhkan industri kimia. Dalam produksi pupuk, asam sulfat merupakan bahan perantara antara biji fosfat agar menjadi asam fosfat dan produk akhir seperti ammonium sulfat, campuran pupuk cair dan sebagainya. Dalam bidang teknologi kimia yang lain, asam sulfat merupakan bahan perantara dalam pembuatan senyawa ester ( esterifikasi ), sebagai katalisator asam baik yang ikut bereaksi maupun tidak dalam pembuatan senyawa kimia lain. Diantaranya dalam reaksi alkilasi anilin dan pembentukan senyawa acrylamide. Oleh karena itu pendirian pabrik asam sulfat merupakan hal yang penting untuk mencukupi kebutuhan bahan baku tersebut.Kegunaan asam sulfat dalam industri sangat luas, misalnya untuk pembuatan garam sulfat, untuk sulfonasi, dipakai dalam pembuatan pupuk, plat timah, pengolahan minyak dan dalam pewarnaan tekstil.Pendirian pabrik asam sulfat diharapkan mampu memenuhi kebutuhan dalam negeri yang semakin meningkat dari tahun ke tahun untuk industri-industri diatas. Pabrik asam sulfat akan mendatangkan keuntungan antara lain:1. Dapat menghemat devisa negara, dengan adanya pabrik asam sulfat di dalam negeri maka impor dapat dikurangi dan jika berlebih bisa untuk diekspor.2. Dapat memenuhi kebutuhan asam sulfat dalam negeri sehinga mengurangi ketergantungan terhadap negara lain.3. Pendirian pabrik asam sulfat diharapkan akan mendorong berdirinya industri yang menggunakan asam sulfat sebagai bahan baku dan bahan penunjang, sehingga akan mendorong perkembangan industri di Indonesia.4. Menciptakan lapangan kerja baru sehingga diharapkan dapat membantu meningkatkan taraf hidup dan kesehjahteraan masyarakat.

1.2. Kapasitas PerancanganDalam penentuan kapasitas perancangan pabrik asam sulfat dipengaruhi oleh beberapa hal sebagai berikut : 1. Kebutuhan asam sulfat Kebutuhan asam sulfat di Indonesia tiap tahunnya selalu mengalami peningkatan. Kebutuhan asam sulfat tahun 2008-2012 adalah seperti terlihat dalam tabel 1 berikut :Tabel 1.1 Impor asam sulfat di Indonesia tahun 2008-2012 Tahun Jumlah (ton/tahun)

20082009201020112012 66911 95444118138158137321042

(Sumber : biro pusat statistic semarang, tahun 2008-2012)

Untuk memperkirakan kebutuhan asam sulfat pada tahun 2018 yang akan datang dapat dibuat dengan persamaan least square karena dengan persamaan ini diperoleh nilai R yang mendekati 1.

Jadi persamaan yang diperoleh : Y = 57096x-19352Bila pabrik mulai beroprasi tahun 2018, maka menurut persamaan diatas kebutuhan asam sulfat adalahY= 57096x-19352= 57096 (11) + 19352= 608.704 ton Untuk kapasitas produksi dibulatkan menjadi 600.000 ton /tahun2. Ketersediaan bahan baku Bahan baku yang digunakan dalam pabrik asam sulfat adalah sulfur yang dapat diperoleh dengan cara penambangan.3. Kapasitas minimum pabrik yang masih berdiriProduksi asam sulfat di Indonesia : Tabel 1.2. Produksi asam sulfat di Indonesia PabrikKapasitas ( ton/tahun)

PT. Mahkota IndonesiaPT. Petrokimia gresikPT. Indonesia acid industryPT. Timuraya tungal33.000100.00082.500 69.300

1.3. Pemilihan lokasi pabrikPenentuan lokasi pabrik merupakan hal yang penting karena mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap keberhasilan suatu pabrik. Beberapa faktor yang dapat menjadi pertimbangan dalam menentukan lokasi pabrik antara lain : Sumber bahan baku Pemasaran produk Sarana transportasi Sarana utilitas Tenaga kerja( Peters & Timmerhaus, halaman 91,tahun 1991)

Dengan mempertimbangkan faktor-faktor diatas, maka lokasi pabrik yang dipilih untuk pendirian pabrik asam sulfat dengan bahan baku sulfur ini adalah Situbondo, Jawa Timur.1. Sumber Bahan BakuSumber bahan baku sulfur didapatkan dari unit penambangan sulfur di daerah kawah pegunungan Ijen daerah Jawa Timur sedangkan oksigen diperoleh dari udara.2. Pemasaran ProdukKonsumen asam sulfat antara lain pabrik pupuk, pabrik tekstil dan pabrik logam. Lokasi pabrik harus terletak dengan lokasi yang memudahkan distribusi produk ke pasar, baik dalam negeri maupun luar negeri. Lokasi pabrik di daerah timur dalam pulau Jawa memiliki keuntungan dalam segi penjualan atau distribusi produk keluar negeri (ekspor) yakni ke negara Australia maupun Negara luar lain.3. Sarana TransportasiFasilitas transportasi di daerah Situbondo cukup memadai. Untuk penyediaan bahan baku dan pemasaran produk di Pulau Jawa cukup dengan transportasi darat. Sedangkan untuk pemasaran diluar Pulau Jawa dan untuk ekspor menggunakan transportasi laut.4. Sarana UtilitasDalam hal penyediaan air, Situbondo dilewati sungai Sampean yang berasal dari anak sungai Pace yang bermata air dari pegunungan Iyan dan pegunungan Ijen dan sungai Panggang yang berasal dari daerah Banyuwangi yang mempunyai debit air cukup besar dengan fluktuasi antara musim hujan dan musim kemarau relatif kecil. Sedangkan untuk penyediaan bahan bakar, bahan bakar dipasok dari Surabaya.5. Tenaga KerjaSitubondo merupakan kota kecil yang yang sedang berkembang, sehingga mudah mendapatkan tenaga kerja yang murah. Tenaga kerja dapat direkrut dari daerah sekitar, sehingga tidak mengalami kesulitan.

1.4. Tinjauan PustakaAsam sulfat (H2SO4) merupakan cairan yang bersifat korosif, tidak berwarna, tidak berbau, sangat reaktif dan mampu melarutkan berbagai logam. Asam sulfat (H2SO4) dapat dibuat dari sulfur (S), pyrite (FeS) dan juga beberapa sulfid logam (CuS, ZnS, NiS). Pada umumnya asam sulfat diproduksi dengan kadar 78%-100% serta bermacam-macam konsentrasi oleum.

1.4.1. Macam Proses Pembuatan Asam SulfatDalam proses pembuatan asam sulfat di dalam suatu industri dikenal 2 macam proses, yaitu :a. Proses Kamar Timbalb. Proses KontakProses kamar timbal dan proses kontak keduanya memerlukan katalisator dan bekerja secara katalitik. Pada proses kamar timbal katalis yang digunakan yaitu gas oksid nitrogen ( NO ) sedangkan pada proses kontak menggunakan katalis V2O5. Proses pembuatan asam sulfat dapat dilakukan dengan beberapa tahap :1. Pengambilan dan pengolahan sulfur2. Pembuatan gas SO2 3. Pembuatan gas SO34. Pembentukan asam sulfat5. Penyimpanan asam sulfatMasing masing proses pembuatan asam sulfat dapat diuraikan sebagai berikut :a. Proses Kamar Timbal (Pb)Pembuatan asam sulfat dengan proses kamar timbal merupakan cara lama yang dipakai pada pembuatan asam sulfat jaman dulu. Proses pembuatan asam sulfat dengan proses kamar timbal pada saat ini sudah tidak dipakai karena asam yang dihasilkan mempunyai konsentrasi yang rendah dan prosesnya tidak efisien. Proses kamar timbal ini dibuat dengan menggabungkan zat zat antara lain SO2, O2, dan H2O menjadi asam sulfat ( H2SO4 ).Menurut George T. Austin,1996 hal 331, Pada proses kamar timbal, reaksi pembentukan asam sulfat terjadi dalam 3 fase antara lain :1. Fase Homogen 2NO ( g ) + O2 ( g ) 2 NO2 ( g ) 2NO2 ( g ) N2O4 ( g )2. Fase Gas Cairan SO2 ( g ) + H2O ( l ) H2SO4 ( l ) H2SO3 ( l ) + NO2( g ) H2SO4NO ( l ) ( asam ungu ) H2SO4NO( l ) + NO2 (g ) 2SO2.ONO( l ) + H2O( l ) + NO( g ) 2HO.SO2.ONO( l ) + H2O( l ) + NO( g ) 2H2SO4NO( l ) + H2SO4( l)3. Fase Cair Homogen H2SO4NO( l ) H2SO4 ( l ) 2HO.SO2.ONO( l ) H2SO4 ( l ) + NO(l ) + NO2 ( l ) 2HO.SO2.ONO( l ) + HNO3( l ) H2SO4 ( l ) + 2NO2 ( l ) Asam ungu H2SO4NO merupakan persenyawaan molekul dengan ikatan yang lemah. Asam nitrosyl sulfat atau kristal kamar HO.SO2.ONO dapat dijumpai dalam kamar timbal jika air yang ada kurang jumlahnya. Pembentukan asam nitrosyl dari asam ungu merupakan bagian terpenting dari reaksi pembentukan asam sulfat. Kemantapan dari asam nitrosyl sulfat dalam asam sulfat pekat sangat besar. Menurut George T. Austin,1996 pembentukan asam sulfat dengan proses kamar timbal terlihat pada gambar berikut :

Gambar 1.1 Pembuatan Asam Sulfat Proses TimbalProses pembentukan asam sulfat dengan cara kamar timbal yaitu Gas SO2 hasil dari pembakaran sulfur atau pirit bersama-sama dengan oksid nitrogen dialirkan ke dasar menara glover. Dalam perjalanannya menuju puncak menara, gas itu bersentuhan dengan nitrious vitriol dan asam kamar. Dengan panas yang dibawa oleh gas, nitrious vitriol diuraikan menjadi asam sulfat, NO, NO2. Sedangkan asam kamar diuraikan airnya sehingga menjadi lebih pekat. Dari dasar menara dikeluarkan asam menara yang kadarnya 77,7 persen, sedangkan dari puncaknya keluar gas SO2, NO, NO2 serta udara dan uap air yang semuanya dimasukkan ke kamar timbal untuk direaksikan selanjutnya. Percikan air disemprotkan dari bagian atas kamar untuk menyempurnakan pembentukan asam sulfat.Hasil dasar berupa asam sulfat dengan kadar 62,2 persen. Sebagian dari hasil tersebut diambil sebagai hasil, dan sebagian lagi dipompakan ke puncak menara glover untuk dipekatkan. Gas dari kamar timbal yang sebagian besar mengandung NO dan NO2 dimasukkan ke menara gay lussac untuk diserap oleh asam sulfat dari menara glover. Gas-gas sisa dibuang dari puncak menara, sedangkan asam sulfat yang sudah menyerap NO dan NO2 dikembalikan ke menara glover.

b. Proses KontakSelain proses kamar timbal terdapat metode yang modern dan lebih efisien untuk membuat asam sulfat. Metode tersebut dikenal dengan proses kontak. Pada proses ini suatu campuran kering SO2 dan molekul oksigen dilewatkan melalui suatu reaktor yang berisi katalis V2O5. Pada suhu 400 500 oC gas masuk dan kontak dengan katalis.Sesuai dengan prinsip Le Chatelier, bila tekanan tinggi akan meningkatkan hasil SO3, tetapi hal tersebut tidak diijinkan untuk mencapai kesetimbangan. SO3 dipisahkan secara konstan dari campuran reaktan, sehingga kesetimbangan bergeser dari kiri ke kanan. Prosedur ini dapat dipilih untuk meningkatkan laju pembentukan SO3.Selain vanadium, katalis lain yang dapat digunakan pada proses kontak ini adalah platina ( Pt ). Namun, platina mudah teracuni, sehingga tidak dapat digunakan proses dalam waktu yang cukup lama. SO3 yang terbentuk, dikontakkan dengan asam sulfat dengan konsentrasi tinggi, sekitar 98 persen, untuk membentuk oleum. Kemudian oleum tersebut diolah dengan air untuk membebaskan asam sulfat. Menurut George T. Austin,1996, hal 329, reaksi reaksinya adalah sebagai berikut :S ( l ) + O2( g ) SO SO2(g) + O2(g) SO3( g )SO3( g ) + H2SO4 ( l ) H2S2O7( l )H2S2O7( l ) + H2O( l ) H2SO4 ( l ) Menurut Raymond Chang, 1988, proses pembuatan asam sulfat dengan proses kontak dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 1.2 Pembuatan Asam Sulfat Proses Kontak

Keuntungan masing-masing proses:1. Proses Kamar TimbalKeuntungan: - Tidak membutuhkan permunian- Fleksibel dalam produksiKerugian:- Tidak dapat menghasilkan H2SO4 pekat- Mutu produk kurang baik- Ruangan relative luas

2. Proses KontakKeuntungan:- Dapat menghasilkan H2SO4 pekat- Mutu produk baik- Ruangan tidak perlu luasKerugian:- Perlu pemurnian gas- Produk yang dihasilkan tidak fleksibelDari 2 proses diatas dipilih proses kontak, dengan pertimbangan:- Produk yang dihasilkan kemurniannya mencapai 98%- Ruangan yang dibutuhkan tidak perlu luas- Biaya produksi lebih murah

1.4.2 Kegunaan Asam SulfatAsam sulfat merupakan zat kimia yang sangat aktif, paling banyak dipakai dan merupakan produk teknik yang amat penting. Zat ini digunakan sebagai bahan untuk pembuatan garam garam sulfat dan untuk sulfonasi. Bahan ini dipakai dalam berbagai macam industri pupuk, kulit, plat timah, pengolahan minyak dan dalam pewarnaan tekstil.Asam sulfat merupakan salah satu asam anorganik yang kuat. Asam sulfat ini berguna dalam aksi dehidrasi dan sangat penting menyerap air yang terbentuk dalam konversi kimia seperti nitrasi, sulfonasi dan esterifikasi, sehingga hasilnya lebih besar. Larutan asam sulfat dapat dipekatkan secara ekonomi sekitar 93 persen berat H2SO4 dalam asam sulfat 98 persen - 99 persen.Secara komersial asam sulfat dijual dalam bentuk larutan H2SO4 yang didasarkan atas konsentrasinya. Besar kecilnya konsentrasi ditentukan oleh pelanggan sesuai permintaannya. Sewaktu masih menggunakan Proses Kamar Timbal, larutan asam sulfat di dalam air dijual atas dasar spesific gravity yang diukur dengan derajat Baume ( oBe). Karena proses kamar timbal telah digantikan dengan proses kontak maka kekuatan asam sekarang dinyatakan dengan menggunakan angka prosentasi H2SO4.

1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produka. Bahan Baku1. SulfurSifat fisis:- Rumus molekul: S- Berat molekul: 32,06 gr/ml- Titik leleh: 120C- Titik didih: 444,6C- Spesifikasi gravity: 2,046(Perry & Chilton, edisi 6 tahun 1999)Sifat kimia:- Reaksi oksidasi membentuk SO2S + O2SO2- Dengan Natrium Sulfida membentuk Sodium SulfidaNa2S + SNa2S2- Dengan Kalsium Hidroksida membentuk Kalsium Tiosulfat dan Kalsium penta sulfide3 Ca (OH)2 + I2S 2CaS5 + CaS2O3+ 3H2O- Dengan kalium hidroksida membentuk alkali hidroksida dan potassium hidroksida6KOH + 8S2K2S3+K2S2O3+3H2O

2. Oksigen Sifat fisis:- Rumus molekul:O2- Berat molekul: 32 gr/mol- Titik leleh: -218,4C- Titik didih: -183 C- Density: 0,0808 lb/cuft(Perry & Chilton, edisi 6 tahun 1999)Sifat kimia: Bereaksi dengan elemen lain kecuali Hc, Np, Ar Pada suhu yang lebih rendah dengan adanya katalis O2 bereaksi dengan kimia organik menghasilkan oxygenated hydrocarbon

3. AirSifat fisis:- Rumus molekul: H2O- Berat molekul: 18,02 gr/ml- Titik leleh: 0 C- Titik didih: 100 C- Density: 1,004 gr/cm3- Spesifikasi pada 100 C: 0,380 cm2/sec(Kirk & Othmer, volume 20, tahun 1989)Sifat Kimia: Mudah melarutkan zat-zat baik cair maupun gas sehingga air yang ada didalam sudah tidak murni. Untuk pemurnian dilakukan dengan cara destilasi. Merupakan reagent penghidrolisa pada proses reaksi hidrolisa.

b. ProdukAsam SulfatSifat fisis:- Rumus molekul: H2SO4- Berat molekul: 98,08 gr/mol- Titik leleh: 10,49C- Titik didih: 340C- Density: 1,834 gr/cm3- Spesifikasi gravity: 1,835(Perry & Chilton, edisi 6 tahun 1999)Sifat kimia: Dengan basa membentuk garam dan airH2SO4 + 2NaOH Na2SO4+ 2H2O Dengan garam membentuk garam lain dan asam lainH2SO4 + 2 NaClNa2SO4 + 2H2O Dengan akohol membentuk ether dan airH2SO4 + 2C2H5OHC2H5OC2H5 + H2O + H2SO4

1.4.4 Tinjauan Proses Secara UmumProses pembuatan asam sulfat dari sulfur dengan katalis V2O2 terjadi secare bertahap. Reaksi oksidasi membentuk SO2 terjadi disulfur burner. Kemudian konversi SO2 menjadi SO3 dengan katalis V2O5 terjadi dikonverter. Gas SO3 dari converter masuk ke absorber untuk diserap dengan H2SO4. H2SO4 hasil absorbsi ditambah dengan air didalam tangki sirkulasi.

Pra Rancangan Pabrik Asam Sulfat 13