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