Pembuatan Sodium Bikarbonat Proses Ammonia- Soda ( Proses Solvay )

Sedangkan Sodium Bikarbonat yang diproduksi dengan proses Solvay, memiliki reaksi secara global yakni :

NaCl + H₂O + CO₂ + NH₃  → NaHCO3 + NH₄Cl

Dalam prakteknya, reaksi langsung ini tidak mungkin dan membutuhkan banyak komponen lain dalam reaksinya. Serta membutuhkan beragam proses yang rumit untuk mendapatkan produk akhir berupa Sodium Bikarbonat. Sodium bikarbonat bukan merupakan produk akhir dari proses Solvay, tetapi merupakan hasil endapan yang akan didekomposisi secara thermal. Dalam pra desain pabrik ini, produk yang ingin dihasilkan adalah sodium bikarbonat, yang banyak digunakan sebagai bahan aditif makanan (soda kue), industri farmasi, dll.

Pembuatan Sodium Bikarbonat Proses Le Blanc

Reaksi yang terjadi dalam proses Leblanc adalah sebagai berikut :

2NaCL + H2SO4  =  Na2SO4 + 2HCl

Selanjutnya Na2SO4 direaksikan dengan Limestone, reaksinya adalah sebagai berikut :

NaSO4 + 2C  =  Na2S + 2CO2

Na2S + CaCO3  =  Na2CO3 + CaS

Na2CO3 yang terbentuk direaksikan dengan H2O dan CO2

Na2CO3 + H2O + CO2  =  2NaHCO3

            Dari uraian reaksi- reaksi yang terjadi pada proses Leblanc, kita bisa menyimpulkan bahwa proses Leblanc tidak ramah lingkungan karena menghasilkan limbah HCl dan CO2, selain itu proses Leblanc lebih sulit penanganannya karena mengunakan suhu tinggi dengan produk samping yang kurang bisa dipisahkan dari produk utama, sehingga produk akhir memiliki kadar pengotor yang cukup tinggi sehingga sangat tidak cocok sebagai baking soda untuk pembuatan makanan.

Proses Pembuatan / Produksi Sodium Bikarbonat

Proses Solvay dilakukan dengan mereaksikan brine (garam) dengan ammonia, dilanjutkan penambahan CO₂ (karbonasi) hingga diperoleh endapan sodium bikarbonat. Produk samping yang berupa CaCl₂ didapat dengan mereaksikan NH₄Cl dengan solid hasil pembakaran Coke, yang mana reaksinya adalah :

2NH₄Cl + CaO = CaCl₂ + 2NH₃ + H₂O

II.2.1 Pengolahan limestone

            Gas CO₂ yang digunakan dalam proses karbonasi didapat dari limestone yang dipanaskan pada suhu kurang lebih 1000 ^oC. Proses ini dinamakan kalsinasi dengan reaksi sebagai berikut :

CaCO3         ----------          CaO + CO2

Limestone didapat dari penambangan batu kapur yang dihancurkan terlebih dahulu sehingga diperoleh bongkahan dengan ukuran sekitar 20 in. Selanjutnya limestone dibawa ke ruang pabrik untuk dilakukan pengecilan ukuran dengan menggunakan crusher, setelah itu hasil pengecilan tersebut discreening dengan screen, dimana Limestone yang tidak lolos akan dikembalikan pada crusher dengan mengunakan bucket elevator . Sedangkan limestone yang lolos screening akan dibawa dengan screw conveyor feeder  menuju Furnace  untuk proses kalsinasi.

Didalam Furnace, limestone akan terurai menjadi CaO dan CO₂ pada suhu 1000^oC. Flue gas yang terbentuk (suhu 380^oC) dimasukkan ke dalam heat exchanger  untuk memanaskan udara yang akan digunakan sebagai pengering dalam rotary dryer . Flue gas keluar dari heat exchanger selanjutnya dialirkan sebagai gas buang.

Produk CaO dalam rotary kiln dibawa dengan screw conveyor  menuju Slaker untuk dicampur dengan mother liquid yang keluar dari sentrifugal . Didalam Slaker terjadi reaksi antara CaO dengan NH₄Cl membentuk gas CO₂, selain itu terjadi juga reaksi degradasi NH₄HCO₃ membentuk NH₃, CO₂ dan H2O. Gas yang dihasilkan selanjutnya dikondensasikan dengan Condensor  . Selanjutnya gas CO₂ dan NH3 dipisahkan dengan mencairkan NH₃ pada Refrigenerator , CO₂ gas kemudian dialirkan pada Gas Holder CO₂ dan  NH₃ dialirkan pada Gas Holder NH₃ .

 

II.2.2 Pemurnian larutan brine

            Dalam reaksi Solvay digunakan larutan brine (garam), yang telah dimurnikan dari impuritiesnya (terutama ion Ca²⁺ dan ion Mg²⁺). Untuk mendapatkan larutan ini, garam dilarutkan dalam air dengan perbandingan NaCl : H2O = 3 : 10, dengan ini diharapkan larutan brine yang terbentuk memiliki konsentrasi 30 %, air yang digunakan untuk melarutkan garam tidak memiliki spesifiksi tinggi sehingga digunakan air sisa air pendingin. Sedangkan untuk menghilangkan ion-2 yang tidak diinginkan, larutan juga ditambahkan reagen Na₂CO₃  dan Ca(OH)2, sehingga terbentuk endapan-endapan sebagai berikut:

CaSO₄ + Na₂CO₃     --------     CaCO₃  + Na₂SO₄

           Putih

MgSO₄ + 2NaOH     --------- Mg(OH)₂  + Na₂SO₄

           Putih

CaCl₂ + Na₂SO₄       --------- CaSO₄   + 2NaCl

           Putih

MgCl₂ + 2NaOH      --------- Mg(OH)₂   + 2NaCl

           Putih

CaCl₂ + Na₂CO₃        --------- CaCO₃   + 2NaCl

           Putih

           

Endapan yang terbentuk kemudian disaring pada Filter Press, Larutan brine yang telah dimurnikan kemudian dipompa ke Absorber Tower I    untuk proses selanjutnya, sedangkan endapan dari pengotor dibuang sebagai WS (Waste Solid). 

II.2.3 Pembuatan sodium bikarbonat

            Pembuatan sodium bikarbonat menggunakan larutan brine yang sudah dimurnikan dari Filter Press , dan dikontakkan dengan water gas NH₃ didalam Absorber Tower I  dan Absorber Tower II (D-320). Gas NH₃ dimasukkan dengan cara bubling dari bawah absorber, kemudian bereaksi dengan air dari larutan brine membentuk NH₄OH. Setelah itu larutan tersebut kemudian dimasukkan kedalam Carbonation Tower 1  bereaksi dengan gas CO₂ yang berasal dari Carbonation Tower II. Larutan hasil reaksi dimasukkan lagi kedalam Carbonation Tower II  untuk bereaksi dengan gas CO₂ dari Gas Holder CO2 . Larutan yang dihasilkan dari reaksi karbonasi dalam Carbonation Tower adalah NH₄HCO₃, kemudian larutan tersebut dibawa ke Crystallizer .

Didalam Crystallizer, NH₄HCO₃ yang belum mengkristal dikristalkan dan diendapkan. Setelah itu NaHCO₃ yang mengendapan dipisahkan dari larutan induknya dengan menggunakan Centrifuge . Setelah dipisahkan, endapan kristal NaHCO3 dimasukkan Rotary Dryer. Udara panas yang digunakan pada rotary dryer didapatkan dari blower udara yang dipanaskan dari buangan flue gas dari Furnace menggunakan Heat Exchanger . Sebelum dibuang ke udara, gas buang yang dikeluarkan rotary dryer dilewatkan dahulu melalui Cyclone. Endapan kristal NaHCO₃ yang sudah dikeringkan, dibawa menggunakan Belt Conveyor  ke dalam Ball Mill. Didalam ball mill, endapan yang dihasilkan diubah menjadi butiran yang lebih kecil dan serbuk. Setelah itu serbuk tersebut dimasukkan kedalam Screen , agar serbuk yang didapatkan ukurannya sama semua. Setelah itu, NaHCO₃ ditampung didalam Storage NaHCO₃.

             Reaksi-reaksi pada proses Solvey yang terjadi diatas bisa di jelaskan lebih sederhana sebagai berikut:

NaCl + H2O + NH3                        NaCl + NH4OH

2 NH4OH + CO2                          (NH4)2 CO3 + H2O

(NH4)2CO3 + CO2 + H2O               2NH4HCO3

2 NH4HCO3 + 2 NaCl                2NaHCO3   + 2 NH4Cl

Agar tidak terbentuk Soda Ash, maka suhu dalam Carbonation Tower dijaga kurang dari 60 ^oC,  reaksi pembentukan Soda Ash adalah sebagai berikut :

                                 2 NaHCO3  →  Na2CO3 + H2O   + CO2

Reaksi ini tidak dikehendaki karena akan mengurangi kadar Sodium Bikarbonat sebagai produk akhir.

            Larutan induk dari pemisahan centrifuge direaksikan kembali dengan kalsium hidroksi (CaO) untuk merecovery ammonia (NH₃) dan karbon dioksida (CO2) didalam Slaker. CO₂ dan NH₃ yang didapat, dipisahkan dengan mengembunkan NH₃ pada Refrigenerator  yang kemudian  ditampung kedalam Gas Holder  untuk NH₃ dan Gas Holder  untuk CO₂.

Reaksi yang terjadi sebagai berikut :

                        2 NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2 NH3   + 2H2O 

                          2NH₄Cl + CaO = CaCl₂ + 2NH₃ + H₂O

CaCl₂ dan H₂O yang terbentuk, dan juga bahan-bahan lainnya di angkut ke CaCl2 Plant untuk dimurnikan dan dimanfaatkan oleh sektor industri, makanan, gips, obat-obatan, dll. 

By Vita dan Ryan

Proses Pembuatan / Produksi Urea

Urea dihasilkan dari proses dehidrasi amonium karbamat, sedangkan ammonium karbamat sendiri diperoleh dari reaksi antara NH₃ dengan CO₂. Reaksi pembentukkan karbamat dikenal sebagai kondensasi karbamat dari NH₃ dan CO₂. Proses proses produksi urea diawali dengan tahap penyiapan bahan baku NH₃ dan CO₂. Gas CO₂ dialirkan ke knock out drum untuk memisahakan air yang terdapat dalam aliran. Gas CO₂ bebas air kemudian dikompresi dan dialirkan ke H₂ converter untuk menghilangkan kandunganH₂. Selanjutnya gas CO₂ dialirkan ke dalam HP stripper dan dikontangkan denga aliran urea keluar reactor untuk mengambil gas NH3 dan CO₂ yang tidak terkonversi. Gas keluaran HP stripper dialirkan ke dalam HP carbamate condensate untuk direaksikan dengan amoniak cair yang telah dipompa dan dipanaskan sehingga terbentuk ammonium karbamate. Ammonium karbamate kemudian didehidrasi menjadi urea dan air didalam reactor. Urea yang terbentuk dipisahakan dari reaktan sisa dengan mengalirkannya ke dalam HP stripper, Rectifying column, dan flash tank. Larutan urea dipekatkan lebih lanjut melalui proses evaporasi. Larutan urea pekat selanjutnya dialirkan ke priling tower untuk dikristalkan. Urea prill kemudian disimpan di urea bulk storage.

Proses Pembuatan / Produksi Amoniak

Amoniak dihasilkan dari reaksi antara gas hydrogen dan nitrogen dengan rasio H₂ terhadap N₂ mendekati 3:1. Gahan baku H₂ diperoleh dari gas alam dan N₂ dari udara. Pada tahap awal produksi amoniak, dilakukan proses pemurnian bahan baku gas alam. Gas alam dialirkan ke knock out drum untuk memisahkan senyawa hidrokarbon berat yang tersuspensi di dalam aliran gas dan dialirkan ke desulfurizer untuk menghilangkan senyawa sulfur. Gas alam yang sudah bersih direaksikan dengan steam di primary reformer sehingga dihasilkan ke secondary reformer sehingga dihasilkan gas H₂, CO, dan CO₂. Gas keluaran proses reforming diperoleh gas H₂, N₂, CO, CO₂ dan gas-gas inert. Outlet proses reforming tersebut selanjutnya dialirkan ke shift converter untuk mengubah gas CO menjadi CO₂. Gas sintesis kemudian dimurnikan dengan memisahkan CO₂ melalui unit CO₂ removal. Gas CO₂ yang telah terpisahkan dikirim ke pabrik urea sebagai bahan baku pembuatan urea. Untuk menunjang kemurnian umpan sintesis amoniak, gas sintesis keluaran CO₂ removal dimurnikan labih lanjut dari sisa-sisa gas CO dan CO₂ dengan mengubahnya menjadi gas inert CH₄ di dalam methanator. Gas sintesis yang telah bersih direaksikan di dalam ammonia converter kemudian didinginkan sehingga amoniak dalam wujud cair dapat terpisahkan dari gas sintesis yang tidak terkonversi. Sebagian amoniak cair ini dialirkan ke pabrik urea sebagai bahan baku pembuatan urea, sedangkan sebagian lagi didinginkan lebih lanjut untuk disimpan di dalam tangki penyimpan amoniak.

Proses Produksi Sorbitan Monooleat (SPAN 80) dari Crude Palm Oil

II.3 URAIAN PROSES 

            Uraian proses pada pabrik SPAN 80 akan dibagi menjadi dua bagian besar, antara lain:

Ø  Pembuatan asam oleat

Ø  Pembuatan SPAN 80

III.3.1. Pembuatan Asam oleat

            Proses pembuatan asam oleat ini merupakan bagian pertama dari oleochemical kompleks. Bahan baku yang dipakai adalah CPO (Crude Palm Oil) yang dibersihkan dari kotorannya pada proses degumming menggunakan H₃PO₄. Asam oleat dan sorbitol adalah bahan baku utama dalam pembuatan SPAN 80.

Macam-macam proses dan alat yang digunakan dalam pembuatan asam oelat ini antara lain :

III.3.1.1 Proses Degumming

Degumming adalah suatu proses pemisahan getah atau lendir-lendir yang terdiri dari fosfatida, protein, residu, karbohidrat, air, dan resin tanpa mengurangi jumlah asam lemak bebas dalam minyak. Getah-getah (gum) dalam minyak nabati perlu dihilangkan untuk menghindari perubahan warna dan rasa.

Tujuan dari proses ini adalah untuk menghilangkan gum dari bahan baku CPO. CPO dari tangki penampung yang sudah dilengkapi  dengan suhu 70 ^oC dipompa menuju tangki degumming . Tujuan pemanasan pada tangki penyimpan CPO ini adalah persiapan sebelum memasuki tangki degumming dan sekaligus menjadikan semua trigliserida dalam wujud cair disebabkan salah satu komponen trigliserida yaitu tristearat memiliki titik lebur 69,3^oC. Setelah itu, di masukkan ke dalam tangki degumming selanjutnya ditambahkan larutan asam phosphate 85 % dengan perbandingan 0,1% dari jumlah minyak masuk pada aliran  yang berasal dari tangki penampung asam phospat . Kemudian ditambahkan air proses sebesar 75% dari kandungan gum dalam CPO Reaktor degumming adalah tangki berpengaduk yang dilengkapi koil pemanas dengan suhu 90 ^oC. Pengadukan dalam reaktor degumming dengan pengaduk impeller jenis disk turbin. (Bailey’s,1976)

 Penambahan asam phosphate 85% bertujuan untuk mengikat gum dalam CPO dengan membentuk gum phosphatid. Keluar dari tangki degumming, Degummed CPO yang terbentuk \dipisahkan dari CPO dengan centrifuge. Proses ini bertujuan untuk memisahkan CPO dari gum phosphat, sisa padatan serta impuritis. Dengan asumsi CPO yang terikut aliran sludge sebesar 10 % dan air yang terikut dalam fraksi berat sebesar 99,5% 

III.3.1.2 Proses Pemisahan Trigliserida

Tujuan dari proses ini adalah untuk memisahkan komponen-komponen utama trigliserida penyusun CPO, pemisahannya berdasarkan melting point     (titik lebur). CPO dalam wujud cair yang telah dihilangkan gum-nya , dimasukkan dalam crystallizer  yang berbentuk tangki berpengaduk dan berjaket. Suhu CPO diturunkan dari 90 ^oC menjadi 50 ^oC sambil diaduk, sehingga fraksi asam palmitat, asam stearat, asam oleat, asam linoleat, asam miristat, tripalmitat, tristearat, dan trimiristat akan mengkristal membentuk padatan, sedangkan fraksi trioleat dan trilinoleat masih dalam wujud cair. CPO didinginkan dengan air yang bersuhu 29 ^oC. Selanjutnya fraksi solid dan liquid yang keluar dari crystallizer dipisahkan melalui alat filter press (Trioleat, trilinoleat, dan H₂O keluar sebagai filtrat ditampung terlebih dulu pada penampung sebelum dipompa melalui pompa centrifugal  untuk direaksikan dalam reaktor hidrolisa . Diasumsikan filtrat yang terikut dalam cake sebanyak 10 % dari berat cake, yang keluar  kemudian dilewatkan melalui pompa centrifugal dan dimasukkan dalam tangki penampung dengan pemanas. Sedangkan filtrat dari tangki penampung dipompa melalui pompa centrifugal  melewati heat exchanger untuk menaikkan suhu dari 60^oC menjadi 250^oC  sebelum memasuki reaktor hidrolisa .

III.3.1.3 Proses Hidrolisa

Filtrat yang sudah dipanaskan melalui heat exchanger dialirkan menuju reaktor hidrolisa Dalam reaktor hidrolisa , filtrat akan dikontakkan dengan air, dan panas (steam) diberikan secara direct atau langsung. Di dalam reaktor hidrolisa atau splitting ini akan terjadi pemisahan  asam lemak (fatty acid) dan gliserol, dimana fatty acid merupakan produk bagian top (atas) sedangkan gliserol merupakan produk bagian bottom (bawah).

 Pada tahap hidrolisa menggunakan proses Continuous High Pressure Splitting. Proses ini dilakukan secara kontinyu, counter current, pada temperatur yang tinggi 250 ^oC dan tekanan yang tinggi 50 bar. Proses ini membutuhkan waktu yang singkat yaitu 2 sampai 3 jam. Air yang dikontakkan dengan ratio    40-50% dari berat minyak pada bagian atas reaktor, steam dimasukkan pada bagian atas dan bawah reaktor, sedangkan minyak dilewatkan pada bagian bawah reaktor hidrolisa. Pada proses hidrolisa atau splitting ini didapatkan asam lemak (fatty acid) sebagai top produk dan gliserol sebagai bottom produk dengan yield  maksimal sebesar 25 %. (Bailey’s,1976 )

Hasil reaksi hidrolisa ini berupa fatty acid (FA) dan gliserol. Untuk produk sweet water gliserol keluar reaktor dialirkan melewati cooler  untuk menurunkan suhunya menjadi 150°C kemudian dialirkan melaui flash tank  dengan suhu operasi 150°C dan tekanan 1 atm . Setelah keluar dari flas tank, gliserol dilewatkan melalui pompa centrifugal  dan cooler untuk menurunkan suhunya dari 150°C -75°C. Kemudian ditampung di tangki penampung gliserol . Sedangkan untuk Produk fatty acid diambil dari bagian atas kolom untuk selanjutnya dialirkan  melewati cooler  untuk menurunkan suhu fatty acid menjadi suhu operasi flash tank yaitu 150°C. Kemudian fatty acid dimasukkan  ke dalam flash tank fatty acid  dimana terjadi kesetimbangan antara vapor dan liquid. Vapor yang terbentuk diambil dan dilewatkan kondensor, sedangkan liquid yang terbentuk dialirkan melewati cooler berikutnya untuk menurunkan suhunya 75°C. Kemudian dilewatkan melalui decanter untuk memisahkan Fatty Acid dari H₂O, dimana H₂O sebagai waste . Sedangkan fatty acid ditampung sementara di tangki penampung fatty acid , dilewatkan melalui pompa centrifugal (dan heat exchanger  untuk menaikkan suhu fatty acid menjadi 150°C.

  Macam-macam fatty acid yang terbentuk adalah  asam oleat dan asam linoleat. Asam oleat memiliki jumlah jauh lebih besar dibandingkan asam linoleat. Asam oleat merupakan bahan baku pembuatan sorbitan monooleat (SPAN 80). Adapun reaksinya dapat ditulis sebagai berikut :

H₂C - OOC - R                                                           H₂C - OH

 HC - OOC – R +  3 H₂O                   3 R – COOH  + HC - OH

H₂C - OOC – R                                                          H₂C - OH

            Triglyceride            air                         Fatty acid        Glycerol

Oleh : Sarah dan Vidya

Proses Produksi Minyak Goreng

Minyak Kelapa Sawit (Palm Oil)

Tahapan Proses Pembuatan Minyak kelapa sawit sebagai berikut

Preprocessing:

1.      Sterilisation (perebusan buah)

2.      Stripping (pelepasan buah)

3.      Digestion (pelumatan)

4.      Oil Extraction

•      Pressing (pengeluaran minyak)

•      Crude oil

•      Nuts/Fibre

5.      Static Settling

6.      Centrifugal Purification

7.      Drying

8.      Refinering

A.   Sterilisasi

Tujuan dari sterilisasi adalah :

•      Untuk membunuh enzim penstimulir pembentukan asam lemak bebas.

•      Agar daging buah menjadi lunak.

•      Untuk memudahkan terlepasnya inti dari cangkangnya.

•      Untuk menambah kelembaban dalam daging buah sehingga minyak lebih mudah dikeluarkan (dipisahkan).

•      Untuk mengkoagulasikan protein sehingga proses  pemurnian minyak lebih mudah

B.   Stripping dan Digestion

•      Tandan buah yang telah direbus dimasukkan ke dalam mesin pelepas buah (thresher), kemudian buah yang lepas (rontok) dibawa ke dalam mesin pelumat (digester).

•      Sambil dilumat, buah dipanasi (diuapi) lagi supaya daging buah hancur dan lepas dari bijinya, keadaan demikian memudahkan proses pengeluaran (ekstraksi) minyak.

•      Tandan kosong (telah lepas buah-buahnya) kemudian diangkut ke tempat pembakaran (incinerator) dan digunakan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan uap yang digunakan dalam proses sterilisasi.

•      Sisa pembakaran berupa abu yang mengandung  ± 30% K2O, yang digunakan untuk pemupukan Kalium di kebun. Sebagian tandan kosong digunakan sebagai bahan mulsa.

C.   Proses Ekstraksi Minyak

Expeller pressed 

v  Ekstraksi mekanis dengan menggunakan screw press, dengan suhu sekitar 49-93^oC yang diproduksi oleh tekanan hidrolis.

Cold pressed :

v  Metode ini juga termasuk expeller pressed, namun tidak semua expeller pressed dalam kondisi suhu yang rendah

v  Memproses bahan dasar dalam jumlah besar.

v  Suhu yang rendah memungkinkan minyak dapat mempertahankan keadaan alaminya.

v  Ekstraksi mekanis dengan suhu dibawah 120°F

Solvent extracted

v  Pemurnian minyak dapat juga dilakukan secara kimiawi dengan menggunakan solvent (pelarut organik), medium ekstraktor atau zat-zat kimia lainnya.

v  Pengekstraksian minyak kimiawi merupakan cara yang paling ekonomis karena membutuhkan sedikit biaya dengan hasil yang banyak.

v  Kelemahannya bahan-bahan kimia yang digunakan dikhawatirkan dapat mengganggu kesehatan dan mencemari lingkungan

D.   Refining

1.Dry degumming

2.Bleaching

Suatu proses pemurnian untuk menghilangkan zat-zat warna yang tidak disukai dalam minyak.  Pemucatan dilakukan dengan mencampur minyak dengan sejumlah kecil adsorben, seperti bleaching earth (tanah pemucat), dan karbon aktif.

3.Deodorization

Dengan cara mengalirkan superheated steam pada minyak di bawah tekanan vakum dengan range tekanan 180-800 Pa dan range temperatur 210-275^oC. Tujuanya adalah untuk menghilangkan rasa yang tidak enak dalam minyak

Minyak Kelapa (Coconuts Oil)