BAB I PENDAHULUAN
1
Latar Latar Bela Belakan kang g dan dan Tu Tujuan juan Pera Peranca ncanga ngan n
Indonesia merupakan negara kepulauan, dimana memiliki akses yang mudah menuju laut. Laut di Indonesia biasanya dimanfaatkan sebagai sumber pencarian pangan berupa hasil laut seperti ikan, udang, teripang dan lain-lain. Selain itu laut juga dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan garam dapur. Indonesia dua per tiga wilayahnya berupa laut. Air laut yang yang begitu begitu banyak banyak dapat dapat dimanf dimanfaatk aatkan an sebaga sebagaii bahan bahan baku baku pembua pembuatan tan natriu natrium m klorat. klorat. Biasanya Biasanya natrium natrium klorat dibuat dengan bahan baku natrium hidroksida hidroksida dan asam nitrat atau natrium klorida dan asam sitrat. Bahan baku kimia tersebut di import dan membutuhkan biaya lebih besar. Sedangkan dengan bahan baku air laut kita dapat menghemat anggaran pembelian bahan baku. Indonesia pada saat ini sedang berada pada suatu tahap memasuki era industrialisasi dimana sektor industri harus mampu tumbuh dan berkembang dengan tersedianya berbagai modal yang dimiliki. alam melaksanakan tahap ini, pemerintah melakukan pengembangan dalam berbagai bidang industri. Salah satunya dengan memenuhi kebutuhan bahan-bahan industri melalui pendirian pabrik industri kimia dan diusahakan untuk dapat mengekspor produk kimia seperti sodium klorat. !egunaan sodium klorat "#a$l%&' yang terbesar adalah digunakan sebagai bleaching agent dalam industri kertas dan pulp, kegunaan lain dari #a$l%& adalah sebagai bahan intermediet intermediet "bahan perantara' perantara' dalam industri potassium klorat dan ammonium ammonium perklorat, digunakan sebagai herbisida dan untuk mempercepat pertumbuhan pohon kapas. !ebutuhan sodium klorat di Indonesia berkembang pesat. Berdasarkan data Biro (usat Statistik, Statistik, data impor menunjukka menunjukkan n bahwa kebutuhan kebutuhan Indonesia Indonesia akan #a$l%& cukup tinggi, yaitu )*+.)& ton pada tahun /.
0abel /./ Impor Sodium !lorat Indonesia 0ahun //-/1. Sumber2 B(S //-/1 0ahun //
Impor #a$l%& "ton' )//.3*/
/
)*+.)&
/&
)1.3+3
/1
)1&3.*)+
!ebutuhan akan sodium klorat di beberapa negara di kawasan regional Asia pun cukup tinggi. 4al ini terlihat pada data impor sodium klorat beberapa negara di Asia. Bahan baku utama pembuatan #a$l%& adalah #a$l "garam' yang bearasal dari air laut, ditambah bahan baku pembantu yaitu sodium dikromat "#a $r %)' dan asam klorida "4$l'. !ebutuhan !ebutuhan #a$l diperoleh diperoleh dengan mengolah air laut di sekitar kawasan pabrik, 4$l dibeli dari (0. Industri Soda Indonesia, 5aru- Sidoarjo, sedangkan #a $r %) didatangkan dari 6epang. Selama Selama ini kebutu kebutuhan han sodium sodium klorat klorat di bebera beberapa pa negara negara Asia Asia dipenu dipenuhi hi dengan dengan mengimpor dari negara-negara seperti s eperti 6epang, 0aiwan, 0aiwan, !anada, Amerika Serikat dan !orea. (riori (rioritas tas utama utama pemasa pemasaran ran produk produk pabrik pabrik ini adalah adalah pabrik pabrik 7 pabrik pabrik teksti tekstil, l, kertas kertas dan insektisida yang banyak terdapat di daerah !alimantan 0imur. ari keterangan yang telah dikemukakan, pendirian pabrik sodium klorat di Indonesia dinilai strategis dengan alasan sebagai berikut2 a. (endirian pabrik sodium klorat di Indonesia dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri, sehingga dapat mengurangi impor b. 8enghemat de9isa negara dengan mengurangi impor c. 8endukung berkembangnya pabrik yang menggunakan sodium klorat sebagai bahan baku d. 8embuka lapangan kerja baru, sehingga mengurangi jumlah pengangguran di Indonesia.
2
Lokasi pabrik
Lokasi Lokasi pabrik pabrik direnca direncanak nakan an didiri didirian an didaera didaerah h (elabu (elabuhan han Samudr Samudraa di (alara (alaran. n. engan engan mempertimbangan dengan hal- hal sebagai berikut2 1 !emampuan untuk mendapatkan bahan baku yang cukup dan berkesinambungan 2 !emampuan untuk memenuhi kebutuhan konsumen ! !emampuan untuk mendapatkan tenaga kerja yang dibutuhkan
BAB II
TIN"AUAN PU#TA$A
1
Produk
#atrium klorat, senyawa anorganik dengan rumus kimia #a$l%&. Senyawa ini merupakan serbuk kristal putih yang mudah larut dalam air. Senyawa ini higroskopis. Senyawa ini terurai di atas suhu 3 :$ yang melepaskan oksigen dan meninggalkan natrium klorida. ;atusan juta ton diproduksi setiap tahunnya, terutama untuk aplikasi sebagai pemutih kertas. #ama I<(A$-nya #atrium klorat, nama lainnya natrium klorat"='. A. Bahan Baku
2 ),3-+,1 2 /,-/,* kg>m& "A.?. ickson dan $. ?oyet, /**1'
#a$l
2 ,1/+3 mol>kg
8g$l
2 ,3+ mol>kg
#aS%1
2 ,1/ mol>kg
!$l
2 .*3 mol>kg
$a$l
2 , mol>kg
$aS%1
2 ,1/ mol>kg
!Br
2 .+3 mol>kg
Sr$l
2 ,*/ mol>kg
#a@
2 ,+ mol>kg
. Sodium !lorida "(errys, th ed./***' a. ;umus 8olekul 2 #a$l b. B8 2 3+,11& g>mol c. $AS #umber 2 )1)-/1-3 d. Bentuk 2 !ristal padat berwarna putih e. ensitas 2 ,/3 g>cm& f. erajat !easaman "p!a' 2 ,)-),& g. ;efracti9e Inde "n' 2 /,311 "3+* nm' h. L 3 2 &-+ mg>kg i.
!apasitas (anas "$p'
2 "c' /,)* C ,&&0 "cal>mol.!' "l' /3,* cal>mol
j.
(anas reaksi standar D4f*+ 2 -*+,&/ kcal>mol "c' -*),&1 kcal>mol "aE,1'
k. (anas (elarutan dalam air 2 -/,/1 kcal>mol l.
0itik Leleh
2 +/ :$, /)1 !, /1)1 :@
m. 0itik idih
2 /1/& :$, /+ !, 3)3 :@
n.
2 &3, g>/ mL " :$'
!elarutan dalam air
&3,* g>/ mL "3 :$' &*,/ g>/ mL "/ :$' o.
(elarut
2 gliserol, etilen glikol, asam format.
B Ba%an Baku Pe&bantu 1 Asa& $lorida "(errys, th ed./***'
a. b. c. d. e. f. g. h. i. j. k. l. m. n. o. p.
;umus molekul $AS #umber B8 Bentuk 5arna ensitas 0itik beku 0itik Leleh 0itik didih erajat !easaman "p!a' ;efracti9e inde "n' =iskositas !apasitas (anas "$p' (anas reaksi standar D4f*+ Sp.gr. !omposisi
2 4$l 2 )1)-/- 2 &,1 g>mol 2 $air 2 kekuning-kuningan 2 /./+ g>cm& "9ariable, 9alue for assay &-&+F w>w' 2 -/3,&3$ 2 7).& :$ "1) !' &+F solution. 2 -+3$ 2 7+, 2 /,&1 2 /,* m(aGs at 3 :$,&/,3F 2 1)& C *0 "6>kmol.!' 2 -,& kcal>mol "g' -&*,+3 kcal>mol "aE, 1' 2 /,1+ g>ml
4$l
2 &) F
4%
2 & F
E. 8udah menguap r. Berbau menyengat s. Beracun jika dihirup, iritasi pada mata t. !orosif u. Larut dalam air, alkohol, eter dan benHene
2 #odiu& Dikro&at "(errys, th ed./***'
a. ;umus molekul b. $AS #umber
2 #a$r %) 2 /3++-/-*
c. d. e. f. g. h. i. j. k. l.
B8 ensitas 0itik leleh 0itik idih !elarutan dalam air Bentuk 5arna Indeks bias (anas ;eaksi Standar D4f*+ !omposisi
2 /,*) g>mol 2 ,3 g>cm& 2 &3,) :$ 2 0erurai pada suhu 1 :$ 2 )& g>L at 3 :$ 2 padatan lunak 2 merah 2 /,**1 2 -13,* kcal>mol "aE, /'
#a$r %)
2 +,/3 F
4%
2 /&,+3 F
m. Larut dalam air tetapi tidak larut dalam alkohol
' Produk Uta&a #odiu& $lorat "(errys, th ed./***'
a. b. c. d. e. f. g. h. i. j. k.
;umus molekul $AS #umber B8 ensitas Bentuk 5arna 0itik leleh 0 dekomposisi !elarutan dalam air ;efracti9e inde "n' !apasitas (anas "$p'
2 #a$l%& 2 )))3-*-* 2 /,11 g>mol 2 ,3 g>cm& 2 kristal kubik > tetragonal padat 2 putih 2 1+ :$ 2 & :$ 2 //, g>/ ml " :$' 2 /,3) 2 *,1+ C ,1+0 cal>deg mol "c' &/,+ cal>deg mol
l. (anas ;eaksi Standar D4f*+
2 -+&,3* kcal>mol "c' -)+,1 kcal>mol "aE, 1'
m. !omposisi #a$l%&
2 **, F
#a$l
2 , F
4%
2 ,/ F
#aS%1
2 ,& F
#a$r %)
2 ,/ F
n. =iskositas o. (anas pelelehan p. Larut dalam air dan alcohol
2 /,3 cp pada 3:$ 2 /,& k6>mol
D Produk #a&ping Hidrogen "(errys, th ed./***'
a. b. c. d. e. f. g. h.
i.
;umus molekul B8 Bentuk 0itik didih 0itik lebur ( kritis =olume kritis !omposisi
2 4 2 ,/ kg>mol 2 gas 2 -3,/ :$ 2 -3*,1 :$ 2 /,)1 atm 2 ,3 cm&>mol
4
2 **,* F
4%
2 ,& F
%
2 ,) F
(ada temperatur tertentu jika berada dalam perbandingan tertentu dengan $l, % dan udara akan menyebabkan nyala
(enggunaan komersial utama untuk sodium klorat ialah untuk membuat klor dioksida "$l%'. Aplikasi terbesar $l%, yang diperkirakan sekitar *3F untuk kegunaan klorat, adalah dalam pemucatan bubur kertas "pulp'. Semua senyawa perklorat diproduksi secara industri melalui oksidasi larutan sodium klorat dengan elektrolisis. Sodium klorat digunakan sebagai herbisida non-selektif. Senyawa ini dianggap fitotoksik untuk semua bagian tanaman hijau. 4erbisida ini juga membasmi melalui penyerapan akar. (ada *, seluruh penjualan sodium klorat untuk pembasmi rumput yang dilarang di seluruh negara
b. Safflower c. 6agung d. @leks e. 8erica f.
!edelai
g. Biji gandum h. Biji kering i.
Beras
j.
Biji bunga matahari
Bila digunakan dalam kombinasi dengan atraHin, dapat meningkatkan efek persistensinya. Bila digunakan dalam kombinasi dengan ,1-, kinerjanya diperbaiki. Sodium klorat memiliki efek menyeteril tanah. (encampuran dengan herbisida lain dalam larutan berair mungkin untuk beberapa tingkat, asalkan mereka tidak rentan terhadap oksidasi. (enghasil oksigen kimia, seperti dalam pesawat terbang komersial, menyediakan oksigen darurat untuk penumpang untuk melindungi mereka dari merosotnya tekanan dalam kabin. %ksigen dihasilkan melalui dekomposisi sodium klorat pada suhu tinggi. (anas yang dihasilkan melalui oksidasi sejumlah kecil serbuk besi yang dicampur dengan sodium klorat, dan reaksi ini menghabiskan sedikit oksigen dibandingkan dengan yang diproduksi. Sodium klorat ialah bahan aktif dalam berbagai herbisida komersial. Beberapa merek dagang untuk produk-produk yang mengandung sodium klorat termasuk Atlacide, Defol, De Fol-Ate, Drop-Leaf, Fall, Harest-Aid, !"satol, Leafe#, dan $"m%leaf . Senyawa ini dapat digunakan dalam kombinasi dengan herbisida lain seperti atra&ine, ,1-, %romacil, di"ron, dan sodium metaborat. Sodium klorat secara luas digunakan sebagai pembasmi rumput di
Jropa. (enggunaannya sebagai herbisida luar
2
Proses pe&buatan produk A (aca& ) &aca& Proses
!apasitas produksi sodium klorat di dunia pada tahun /** K ,& juta ton dengan /, / juta ton diproduksi oleh Amerika
1 (enggunakan sel elektrolisa
Larutan #a$l jenuh dielektrolisa menjadi #a$l%& sesuai reaksi2 #a$l "s' C &4%"l'
#a$l%&"l' C &4 "g'
D4f *+ *&, k6>mol .....
"/' ;eaksi ini terjadi di dalam sel elektrolisis pada suhu -+:$ dan p4 -) serta tekanan sebesar / atm. Sebelum diumpankan ke dalam reaktor, bahan baku terlebih dahulu dimurnikan melalui proses purifikasi #a$l untuk menghilangkan impuritisnya sehingga reaksi elektrolisis bisa berlangsung secara sempurna. Selanjutnya, produk keluaran reaktor yang berupa sodium klorat dimurnikan melalui proses sentrifugasi dan kristalisasi untuk mendapatkan sodium klorat yang murni, dan siap untuk dipasarkan.
2 $lorinasi kaustik soda
Larutan #a%4 diklorinasi secara tidak langsung melalui reaksi2 &$l"g' C #a%4"l'
#a$l% & C 3#a$l"l' C &4%"l'
D4 f *+ 13+,+ k6>mol....
"' (roses ini adalah proses pereaksian gas klorin dan sodium hidroksida di dalam suatu reaktor pada suhu kamar tanpa adanya pemanasan dengan p4 larutan lebih kecil dari . (roduk keluaran reaktor dimurnikan dengan menambahkan katalis hydra&ine dan penghembusan gas inert yang berupa udara untuk menghilangkan kandungan gas klorin dari produk.
B Pe&ili%an Proses
ari persamaan "/' dan "' dapat dihitung persen keuntungan dari proses elektrolisa jika dibandingkan dengan proses klorinasi kaustik soda berdasarkan bahan baku dan kondisi operasinya.
Tabel 21 Perbandingan Proses Elektrolisis dan $lorinasi $austik #oda Tinjauan Bahan Baku
*Elektrolisis -#a$l"s' -4%"l' )3-+) 33-) ,&- -+ -
!on9ersi ;eaksi "F' !onsentrasi (roduk "g>L' p4 0emperatur ":$' !atalis Sumber 2 M8c !etta =ol 3/
**$lorinasi $austik #oda -$l"g' "beracun' -#a%4"l' *) / 3-+ #41"aE'
MM Sprague N Augusta, /*)1
Analisis perbandingan proses berdasarkan bahan baku 1 Proses Elektrolisis
Basis
2 / kg #a$l%&
B8 #a$l%&
2 /,11 g>mol
6umlah (roduk #a$l%& 2 / /
*,&*1 mol
/.11 B8 #a$l
2 3+,11& g>mol
!on9ersi
2 +) F
;eaksi
2 #a$l "s' C &4%"l'
8ula-mula Bereaksi
#a$l%&"l' C &4 "g'
A
&A
-
*,&*1
+,/+1
*,&*1
&A-+,/+1
*,&*1
,+)A Sisa
A-,+)A
8ol mula-mula ,+ A A
2 *,&*1 /, )*+
#a$l
A /, )*+ mol
4%
&A &, &*& mol
6umlah ;eaktan yang bereaksi
-
#a$l
/,)*+ mol 3+ , & kg
4%
&,&*& mol 3+1 gram ,3+1 L
4arga #a$l
;p.33 >kg "www.statistikmadiunkota.go.id'
0otal cost #a$l
;p.&1+ ;p. 1,
4arga 4%
;p. >L
0otal cost 4%
;p././) ;p. /.,
0otal $ost ;eaktan
;p./. >kg #a$l% & yang diproduksi
4arga 6ual #a$l%&
;p. 1. > kg
!euntungan
;p. 13+.1 >kg #a$l% & terjual
Selama / tahun terakhir, terdapat & (roses Jektrolisis yang terus digunakan yaitu !rebs, 4uron dan $hemetics. (erbedaan ketiganya adalah2
Tabel 22 Perbandingan Proses Elektrolisis
0injauan 0ipe Sistem !onsumsi
Jnergi
"$'
"k5h>ton' 0emperatur ":$' p4 Larutan !on9ersi "F' Jfisiensi Arus !onsentrasi (roduk "g>l' "B. =. 0ilak, /***'
!rebs =essel 11-33
4uron / =essel 3-33
$hemetics 1 =essel 13-1*3
,)- )3 ,*3 33
+ ,& + ,*13 )
* 1 )+ ,*3 3
Analisis perbandingan proses berdasarkan kondisi proses 11 $rebs
Basis
2 / jam operasi
!on9ersi
2 )3F
;eaksi kimia #a$l
C
& 4%
#a$l%&
C
&4
8ula-mula Bereaksi
A
&A
&3,3)kmol
-
-
/,)/kmol
&3,3)kmol
/,)kmol
"&A-/,)'kmol
&3,3)kmol
/,)kmol
,)3 A Sisa
"A-&3,3)'kmol
8ol reaktan mula-mula2 , )3 A
&3, 3) kmol A 1), 1& kmol
;eaktan masuk reaktor2 #a$l
2 1),1& kmol )) kg>jam
4%
2 /1,& kmol 3 kg>jam
/. 8enghitung 4arga !onsumsi Jnergi Listrik untuk Jlektrolisis !onsumsi energi> ton #a$l%& terbentuk
33 k5h
(roduksi #a$l%& > jam operasi
& ton
&,)+)* ton>jam
"&& hari 1 jam' !onsumsi energi> jam
33 k5h &,)+)* .+&&,&& k5h
4arga / k5h untuk industri
;p. /.&3,
0otal biaya energi listrik
;p. /.&3 .+&&,&& ;p.+./3.>jam
. 8enghitung 4arga Larutan 4$l "p4 Larutan Jlektrolisis' p4 - log 4C O4CP ,/ mol>L 0ersedia di pasaran 4$L &)F Air dibutuhkan untuk reaksi .3 kg>jam .3 L 8olaritas 4$l untuk menciptakan p4 dalam .3 L air ,/ .3 L ,3 mol 8 6ika 2 =/ =olume 4$l &)F yang dibutuhkan>jam 8/ 8olaritas 4$l di pasaran &) F wt /,/1+ mol>L = =olume 4$l ,3 mol>L .3 L 8 8olaritas 4$l yang dibutuhkan ,3 mol>L
8aka2 =/ = 8 8/
.3 ,3 mol>L
,1) L>jam
/,/1+ mol>L
4arga 4$l &) F ;p. /&.+,>L 0otal cost 4$l
;p /&.+ ,1) L ;p. +1. >jam
&. 8enghitung biaya pemanasan reaktan 0reaksi
:$ &&& !
Qumpan
m#a$l $p#a$l "&&&-*+' C mair $pair "&&&-*+' //.1++)** kal 1.13,* k6 /+, 13+ k5h
0otal cost untuk pemanasan umpan ;p./.&3 /+, 13+ ;p. /+.31) > ja m 0otal Biaya (roduksi dengan menggunakan (roses !rebs ;p +.&*./3 >jam operasi
12Huron
Basis
2 / jam operasi
!on9ersi
2 +F
;eaksi kimia #a$l 8ula-mula Bereaksi
C
A &3,3)kml
& 4%
#a$l%&
&A
-
C
&4 -
/,)/kmol
&3,3)kmol
/,)kmol
"&A-/,)'kmol
&3,3)kmol
/,)kmol
,+A Sisa
"A-&3,3)'kmol
8ol reaktan mula-mula2 , +A
&3, 3) kmol A 1/,&+ kmol
;eaktan masuk reaktor2 #a$l
2 1/,&+ kmol 1/+,1 kg>jam
4%
2 /1,/1 kmol &1,3 kg>jam
/. 8enghitung 4arga !onsumsi Jnergi Listrik untuk Jlektrolisis !onsumsi energi> ton #a$l%& terbentuk 33 k5h (roduksi #a$l%& > jam operasi
&. ton
&,)+)* ton>jam
"&& hari 1 jam'
!onsumsi energi> jam 33 k5h &,)+)* .+&&,&& k5h 4arga / k5h untuk industri ;p. /.&3, 0otal biaya energi listrik ;p. /.&3 .+&&,&& ;p.+./3.>jam
. 8enghitung 4arga Larutan 4$l "p4 Larutan Jlektrolisis' p4
,& - log 4C
O4CP
,3/+) mol>L
0ersedia di pasaran 4$L &)F
Air dibutuhkan untuk reaksi &1,3 kg>jam &1,3 L 8olaritas 4$l untuk menciptakan p4 ,& dalam &1,3 L air ,3/+) &1,3 L ,///** mol 8 6ika 2 =/ =olume 4$l &)F yang dibutuhkan>jam 8/ 8olaritas 4$l di pasaran &) F wt /,/1+ mol>L = =olume 4$l ,///**mol>L .&1,3 L 8 8olaritas 4$l yang dibutuhkan ,///** mol>L 8aka2 =/ = 8
.&1,3 ,///** mol>L
8/
,1) L>jam
/,/1+ mol>L
4arga 4$l &) F
;p. /&.+,
0otal cost 4$l
;p /&.+ ,1) ;p. &.33 >jam
&. 8enghitung biaya pemanasan reaktan 0reaksi
+:$ &3& !
Qumpan m#a$l $p#a$l "&3&-*+' C mair $pair "&3&-*+' /3/.3/,*& kal 1&,/3)k6 ,/)/1 k5h 0otal cost untuk pemanasan umpan ;p./.&3 ,/)/1 ;p. 3/.1* jam 0otal Biaya (roduksi dengan menggunakan proses 4uron ;p +./3).3) >jam operasi
1!'%e&etics
Basis
2 / jam operasi
!on9ersi
2 )+F
;eaksi kimia #a$l 8ula-mula Bereaksi
C
A &3,3)kmol
& 4%
#a$l%&
&A
-
C
&4 -
/,)/kmol
&3,3)kmol
/,)kmol
"&A-/,)'kmol
&3,3)kmol
/,)kmol
,)+ A Sisa
"A-&3,3)'kmol
8ol reaktan mula-mula2 , )+ A &3, 3) kmol
A 13,1 kmol
;eaktan masuk reaktor2 #a$l
2 13,1 kmol .,1& kg>jam
4%
2 /&,+)& kmol *31,*3 kg>jam
/. 8enghitung 4arga !onsumsi Jnergi Listrik untuk Jlektrolisis !onsumsi energi> ton #a$l%& terbentuk 1*3 k5h (roduksi #a$l%& > jam operasi
&. ton
&,)+)* ton>jam
"&& hari 1 jam' !onsumsi energi> jam 1*3 k5h &,)+)* /+.)3k5h 4arga / k5h untuk industri ;p. /.&3, 0otal cost energi listrik ;p. /.&3 /+.)3 ;p.3.&/.3>jam
. 8enghitung 4arga Larutan 4$l "p4 Larutan Jlektrolisis' p4
1 - log 4C
O4CP
,/ mol>L
0ersedia di pasaran 4$L &)F Air dibutuhkan untuk reaksi 1&, )/1 kg>jam 1&,)/1 L 8olaritas 4$l untuk menciptakan p4 dalam .1&,)/1 air ,/ .1&,)/1 L
,1&)/1mol 8
6ika 2 =/ =olume 4$l &)F yang dibutuhkan>jam 8/ 8olaritas 4$l di pasaran &) F wt /,/1+ mol>L = =olume 4$l ,1&) mol>L 1&,)/1 L 8 8olaritas 4$l yang dibutuhkan ,1&)mol>L 8aka2 =/ = 8
.1&,) ,1&) mol>L
8/
,1) L>jam
/,/1+ mol>L
4$l &) F ;p. /&.+, 0otal cost 4$l ;p /&.+ 3*, +/& ;p).+&.31/>jam
&. 8enghitung biaya pemanasan reaktan 0reaksi
*$ && !
Qumpan
m#a$l $p#a$l "&&-*+' C mair $pair "&&-*+' &.//3,/3 kal /3/.3** k6 ,1& k5h
0otal cost untuk pemanasan umpan ;p./.&3 ,1& ;p. 3*.+ > jam 0otal Biaya (roduksi dengan menggunakan proses $hemetics ;p &&./&.//>jam operasi
Proses $lorinasi $austik #oda
Basis
2 / kg #a$L%&
B8 #a$l%&
2 /,11 g>mol
6umlah (roduk #a$l%& 2 / /
*,&*1 mol
/.11 B8 #a%4
2 &*,** g>mol
!on9ersi
2 *) F &$l"g'
8ula-mula Bereaksi
C
#a%4"l'
&A
A
+,/+
3,&1
#a$l%&"l' C3#a$l"l' C & 4% "l' *,&*1
,*)A Sisa
&A-+,/+
,*) A +,/+
A-3,&1
A *,3& mol
6umlah ;eaktan yang bereaksi $l
&
A +),/ mol
$l
+),/ mol ),*/ gram
/ kg
/ mol
, kg
/ gram
#a%4 A /)1,&/+ mol #a%4 /)1,&/ mol &*,** gram / mol
/ kg
,*) kg
/ gram
4arga $l
;p.&.3+,3 >kg "8ercks 'rice List , +'
0otal cost $l
;p..//
4arga #a%4
;p./31. >kg
0otal cost #a%4
;p./.)1.))1
0otal $ost ;eaktan
;p.&3.)*),3 >kg #a$l%& yang diproduksi
4arga 6ual #a$l%&
;p. 1. > kg
!euntungan
;p. *1.,3 >kg #a$l%& terjual
ari analisis di atas antara (roses Jlektrolisis "!rebs, 4uron dan $hemetics' dan !lorinasi !austik Soda maka diputuskan untuk menggunakan (roses Jlektrolisis 4uron.
BAB III DE#$+IP#I P+,#E#
1
Pe&ili%an proses (roses yang digunakan adalah (roses Jlektrolisis 4uron karena2
/. Berdasarkan bahan baku yang digunakan, (roses Jlektrolisis menjanjikan keuntungan yang jauh lebih besar dibandingkan dengan (roses !lorinasi !austik Soda . (roses elektrolisis melibatkan bahan baku dalam fase padat dan cair mudah ditangani &. 0idak dibutuhkan katalis, sehingga tidak diperlukan unit pemisahan antara katalis dan produk. 1. Lebih aman untuk lingkungan 3. !onstruksi reaktor paling sederhana dengan / 9essel . Biaya untuk memenuhi kondisi operasi jauh lebih murah dibandingkan dengan $hemetics walaupun sedikit lebih mahal daripada !rebs ). !onsentrasi produk keluaran reaktor tinggi. (roduksi #a$l%& > jam operasi
&. ton
&,)+)* ton>jam
"&& hari 1 jam' 0otal biaya energi listrik ;p. /.&3 .+&&,&& ;p.+./3.>jam
0otal cost 4$l
;p /&.+ ,1) ;p. &.33 >jam
0otal cost untuk pemanasan umpan ;p./.&3 ,/)/1 ;p. 3/.1* jam 0otal Biaya (roduksi dengan menggunakan proses 4uron ;p +./3).3) >jam operasi 4arga 6ual #a$l%&
;p. 1. > kg
!euntungan
"&)+),* kg>jam ;p. 1. > kg' - ;p +./3).3) >jam operasi ;p /.)1.1&1. - ;p +./3).3) ;p /.)/1.).1*& > &)+),* kg ;p. 133,13*+ >kg #a$l% & terjual
;eaksi kimia #a$l 8ula-mula Bereaksi
C
& 4%
A
&A
&3,3)kml
#a$l%&
C
-
&4 -
/,)/kmol
&3,3)kmol
/,)kmol
"&A-/,)'kmol
&3,3)kmol
/,)kmol
,+A Sisa
2
"A-&3,3)'kmol
Persiapan ba%an baku (ada tahap ini, bahan baku berupa air laut di proses secara fisika menggunakan
"ltrafiltration mem%rane "<@-//' dan nanofiltration mem%ran "#@-/' sehingga pengotornya berupa nat"ral organic material "#%8' dan ion logam selain #a$l terpisah dari air laut. 4asil dari filtrasi ini berupa air laut dengan konsentrasi #a$l yang tinggi, yaitu +/ gpl "B.=. 0ilak, /***' dengan kadar ion sulfat maksimal 3 ppm. #a$l kemudian masuk kedalam mi#ing tan( "80- ' dan ditambahkan #a $r %) yang berfungsi untuk mencegah terjadinya korosi pada katoda. !
Proses uta&a dan pendukung
Setelah diproses di tahap pengolahan bahan baku, campuran tersebut masuk ke dalam reaktor elektrolisis ";J-/' dengan suhu operasi +:$, p4 -) dan tekanan / atm. !onsentrasi #a$l dijaga sebesar +-/ g>L. 0ahap yang terjadi yang terjadi dalam reaktor2 a. $ahap )le(trolisis alam Hona ini reaksi elektrokimia berlangsung 2 ;eaksi pembentukan #a$l%& di tangki ;eaktor adalah 2 Anoda 2 $l -
$l C e-
RRR."/'
!atoda 2 4C C e-
4
RR.R"'
b. $ahap Rea(si !imia (ada tahap ini reaksi $l menjadi #a$l%& berlangsung 2
$l "g'
$l "s' "k 3,*3e - ep".)3,/)>0' RRR."&' 4C C 4%$l C $l -
$l "g' C 4 %
"k //,3 ep"&,+3,11>0'
R.RR"1'
ilanjutkan dengan reaksi pembentukan klorat 2 4%$l
4C C %$l- "k &,1e -3 ep"-.>0' RRR"3'
4%$l C %$l -
$l%&- C 4C C $l-
"k +,3*e3 ep"-1)))>0'
..RRR"'
c. $ahap 'elepasan *as ?as 4 yang terbentuk pada katoda harus dilepaskan dari larutan. ?as 4 ini mensirkulasikan larutan pada sel elektrolisis. ari R)-+ produk dialirkan ke dehypoing reaktor R)-++/ untuk mengubah #a$l% menjadi #a$l% & pada suhu + o$ selama / jam.
-
Penanganan produk ak%ir
Sodium klorat yang keluar dari reaktor memiliki konsentrasi 13-) g>l dan suhunya + $ . !emudian dialirkan menuju eaporator untuk diuapkan airnya sehingga tercapai konsentrasi jenuh sodium klorat, /* gpl . ari eaporator , sodium klorat dialirkan ke dalam crystalli&er sehingga diperoleh crystal sl"rry dari bagian bottom crystalli&er . !ristal kemudian dipisahkan dari mother li0"or di dalam centrif"ge untuk menghilangkan kandungan sodium dikromat yang bersifat karsinogen . !ristal sodium klorat yang terbentuk memiliki moist"re content sebesar /-/,1F. 1other li0"or yang telah dipisahkan kemudian dicampurkan dengan air laut yang telah dimurnikan untuk direcycle ke dalam sel elektrolisis. ari centrif"ge, sodium klorat dibawa dengan menggunakan Screw 2oneyor ke Rotary Dryer untuk menurunkan kadar airnya sampai ,/ F. (roduk sodium klorat yang telah dilewatkan pada rotary dryer kemudian masuk kedalam unit pengantongan dan disimpan dalam gudang.
.
Diagra& alir proses kualitati/ (ada bagian ini dibuat diagram alir proses yang dilengkapi dengan macam senyawa yang
terlibat "bahan baku, bahan pendukung, produk, dan lain-lain', peralatan "digambar sebagai kotak>blok', kondisi proses "tekanan, temperatur, p4, dan lain-lain'. ?ambar diagram alir proses tersebut merupakan diagram alir kualitatif sehingga belum menggunakan skala, belum mencantumkan jumlah alir massa, alat ukur maupun alat pengendali proses.
iagram alir Sodium klorat
Ion Logam dan NOM
#a$r %)
#a$l
Air actor
Filtrasi
NaCl
Mixing
C
#a$r %)
Reakt
Tank
Crystallize
!a"orato
r
r
Centrifuge
8other LiEuor
or
Sodium !lorat
Storage Tank
#a$l%&
P+,P,#AL #$+IP#I
P+A +AN'AN0AN PAB+I$ #,DIU( $L,+AT DA+I AI+ LAUT DEN0AN P+,#E# ELE$T+,LI#I# HU+,N DEN0AN $APA#ITA# T,N3TAHUN
,le% 4
5+I#TITA (#
1167.1-
ADA( A+I ",HAN#8AH
1167...
5A$ULTA# TE$NI$ UNI9E+#ITA# (ULA:A+(AN
#A(A+INDA 21.