Naskah Publikasi - Universitas Muhammadiyah Surakarta

NASKAH PUBLIKASI
PRARANCANGAN PABRIK AMIL ASETAT DARI
AMIL ALKOHOL DAN ASAM ASETAT
KAPASITAS 60.000 TON PER TAHUN
Di Susun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh
Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh :
Agus Mardiyatno Dwi Astyono
D500100013
Dosen Pembimbing :
1. Emi Erawati, St. M.Eng
2. Ir. Haryanto A.R.M.S
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2014
INTISARI
Pada perancangan pabrik amyl acetate dari 1-pentanol dan asam asetate dengan
proses esterifikasi dengan kapasitas 60.000 akan didirikan diderah Karanganyar,
Jawa Tengah hal ini dikarenakan dekatnya pabrik yang akan didirikan dengan salah
satu sumber bahan baku produk yaitu PT. Acidatama. Industri amil asetat dengan
kapasitas 60.000 ton per tahun dengan waku operasi selama 330 hari dan jumlah
pekerja pabrik sebanyak 110
ini diharapkan dapat menunjang perekonomian
didaerah sekitar dan dapat mengurangi kebutuhan import amil acetate. Pada proses
pembuatan amil acetate ini menggunakan 3 tahap proses yaitu ; 1. Tahap penyiapan
bahan baku. 2. Tahap Esterifikasi dan 3. Tahap pemisahan dan pemurnian. Proses
esterifikasi terjadi pada reaktor pada temperature 110 C, tekanan 1atm dengan
bantuak katalis amberlyst. Reaksi terjadi pada fase cair-cair, reversible,
eksotermis,isothermal dan non adiabatik. Jumlah asam asetat yang diperlukan pada
pabrik ini sebanyak 4.123,011 kg per jam dan kebutuhan 1-pentanol sebanyak
6.358,029 kg per jam dengan produk amil asetat sebanyak 7.575,758 kg per jam.
Proyeksi ekonomi pabrik ini memiliki FCI sebesar Rp 358.444.898.851,45, dengan
modal kerja sebesar Rp 132.761.339.381,52. Dari analisa ekonomi diperoleh
keuntungan sebelum pajak sebanyak Rp Rp120.049.413.793,45 dan keuntungan
sesudah pajak sebesar Rp 84.034.589.655,42. Persent Return On investmen ( ROI )
sebelum 33,49 %, dan ROI sesudah pajak 23,44%. Pay Out Time sebesar 2,30 Tahun
( sebelum pajak ) ,dan POT sesudah pajak sebesar 2,99 tahun. Break Even Point (
BEP ) Sebesar 52 % dan Shutdown Point sebesar 33,44 % . discounted Cash Flow (
DCF ) sebesar 41,7 %. Dari analisa tersebut disimpulkan bahwa pabrik ini layak dari
segi ekonomi dan layak berdiri.
Kata kunci : Amil Asetat, reaktor, amberlyst 15
iv
sangatlah
A. Pendahuluan
layak
didirikan
di
Karanganyar.
1. Latar Belakang
Dewasa ini Indonesia menjadi salah
satu Negara yang memiliki kemajuan
2. Kapasitas Industri
dibidang industri, tepatnya di bidang
Pada
kimia yang begitu melonjak, tetapi
digunakan proyeksi dari pabrik bahan
masih
baku
baku yang sudah berdiri,maupun dari
import untuk mencukupi permintaan
proyeksi nilai import dari produk
produksinya.
berakibat
tersebut. Hal ini akan berdampak
turunnya devisa Negara. Oleh karena
pada analisa alat maupun analisa
itu untuk mengatasi ketergantungan
ekonomi. Pada akhir-akhir ini nilai
import dan untuk menghemat devisa
import
Negara, sekiranya dengan didirikan
kelonjakan mencapai 13.000 Ton
industry amil acetate ini mampu
per tahun. Oleh karena itu pendirian
menopang perekonomian masyarakat,
industri ini sangatlah berprospek
menambah
besar untuk memperoleh keuntungan.
tenaga
mengandalkan
Hal
bahan
ini
devisa,dapat
kerja
dalam
menyerap
negeri
dan
penetapan
amyl
kapasitas
acetate
ini
mengalami
Untuk penetapan kapasitas pabrik
mencukupi kebutuhan
yang akan didirikan dapat dilihat dari
Dalam industri kimia amil asetate
data kebutuhan import dan kapasitas
menjadi salah satu senyawa ester yang
pabrik yang sudah berdiri serta
sangat
bahan
tersedianya produsen bahan baku di
asetat
memiliki
indonesia .Berikut adalah data import
baik
dibidang
Amil alkohol :
diperlukan
penunjang.
banyak
Amil
kegunaan
farmasi,makanan
sebagai
ataupun
industri
Tabel 1. Data import amil asetate
kimia sendiri. Bahan baku pembuatan
amil asetat sendri diperoleh dari PT.
Acidatama dan 1-pentanol diperoleh
dari Tjianjin di china. Dengan bahan
baku yang melimpah maka pabrik ini
1
NO
TAHUN
BERAT IMPOR
TOTAL(ton/Tahun)
1
2003
4722,565
2
2004
5114,593
3
2005
4636,805
4
2006
5123,623
5
2007
14785,000
6
2008
8446,000
7
2009
8586,959
8
2010
11055,875
9
2011
12911,189
10
2012
12581,270
9.
10.
Publicker
Industries,
Inc,
Pensylvania
Zinc
Corporation,
Monaco,
Pensylvania
TOTAL
205.000
110.000
1.610.000
Dari data tersebut maka pada tahun
Tabel 2. Data Pabrik amil asetat yang
2020 akan direncanakan pendirian
sudah ada
pabrik amil asetat diindonesia dengan
kapasitas 60.000 Ton per tahun hal ini
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Produsen
Commercial
Solvent
Corporation
Chino Mines,
Hurley, N M
Climax
Molybdenum,
Ft.Madison,
Iowa
Frizche Bros,
New Jersey
Kennecott. U.
Copper,
Magna, Utah
Langeloth
Metallurgical,
Pensylvania
Newmont
Gold, Carlin,
Nevada
Pasminco,
Clarkesville,
Tennesse
didasarkan atas pertimbangan belum
Kapasitas
(ton/tahun)
adanya pabrik yang berdiri diindonesia
.
330.000
B. DESKRIPSI PROSES
225.000
1. Tahap –tahap Proses
a. Persiapan bahan Penunjang
100.000
Bahan
baku
dari
tangki
1-pentanol dan tangki asam asetat
15.000
o
dengan suhu 41,43
kedalam
240.000
Mixer
menggunakan
mixer
40.000
C dialrkan
(
Pompa,
larutan
M-01
)
didalamm
mengalami
penghomogenan, setelah itu bahan
baku dari mixer mengalir melalui
195.000
Heat
Excanger
menaikkan
150.000
2
suhu
(
E.1)
untuk
sebesar
110oC
kemudian masuk kedalam Reaktor
ditampung dalam tangki (F.1.4 )
melalui gaya gravitasi.
untuk dijual sebagai hasil samping.
b. Tahap reaksi dan pemisahan
Pada
reaktor
terjadi
reaksi
2. Konsep Reaksi
Esterifikasi pada suhu 110oC dengan
Reaksi pembuatan asam asetat dari
katalis amberlyst 15 , reaksi yang
1-pentanol
terjadi
karakteristik
merupakan reaksi substitusi gugus
isotermal, non adiabatis, cair-cair,
radikal dengan komponen hidrogen
dan
keluaran
yang berasal dari asam. Hal yang
reaktor berupa uap jenuh dan cair
sangat diperhatikan pada reaksi ini
jenuh,, keluaran uap jenuh mengalir
yaitu kemungkinan akan terputusnya
keatas dan masuk dalam rectifier
salah satu gugus sehingga akan
( D1.1.) untuk dipisahkan komponen
membentuk
airnya melalui hasil atas. Hasil
reaksi akan dibantu dengan katalis
bawah berupa sebagian bahan baku
untuk mempercepat proses reaksi
kemudian dikembalikan ke mixer
karena
untuk
berkurang.
memiliki
reversibel.
Bahan
dilakukan
recycle.
Hasil
keluaran bawah yang berwujud cair
seluruh air dan sebagian amil alkohol
produk.
ditampung
dalam
esterifikasi
esterifikasi amil
asetat yang berjalan pada orde satu,
sesuai
mempunyai persamaan laju reaksi
Hasil
sebagai berikut (Chiang et al., 2002:
bawah berupa produk amil asetat
yang
akan
asetat dari amil alkohol dan asam
menara destilasi ( D.3.1. ) untuk
bahan
Reaksi
dilakukan, proses
produk bawah dialirkan kedalam
spesifikasi
aktivasi
Dalam
Berdasarkan hasil percobaan yang
asetat. Selanjutnya
pemurnian
energi
air.
ini
CH3COOH + C5H11OH
CH3COOC5H11 + H2O ( 1 )
Didalam stripper terjadi pemisahan
dilakukan
molekul
asetat
1-pentanol dan asam asetat :
jenuh mengalir kedalam stripper.
serta asam
dan asam
3234):
tangki
penyimpan ( F.13 ) dan hasil atas
3
ΔHfo Asam asetat =-434,84 kJ/mol
kf
ΔHfo Amil alkohol= -302,38 kJ/mol
CH3COOH + C5H11OH
CH3COOC5H11 + H2O
-rA=
ΔHfo Amil asetat= -505,50 kJ/mol
kb
ΔHfo Air= -241,80 kJ/mol
(
CH3COOH + C5H11OH ↔
CH3COOC5H11 + H2O
)
Karena
(ΔH)298,15K=(ΔHfoproduk-ΔHforeaktan)
, maka:
-rA= (
= (-505,50 –-241,80) - (-434,84 –
)
(
..( 21 )
302,38)
)
= -10,036 kJ/mol
Proses esterifikasi berlangsung pada
C. SPESIFIKASI ALAT PROSES
suhu 110oC dan tekanan 1 atm, karena
1. REAKTOR
pada kondisi tersebut akan tercapai
Kode : R-01
kondisi optimal untuk kecepatan reaksi
dan
konveersi
yang
Tipe: RATB( Reaktor Amil Tangki
besar.
Berpengaduk)
Perbandingan komposisi bahan baku
Kegunaan :Mereaksikan amil alkohol
sebanyak 50:50
dan asam asetat untuk pembentuka
3. Tinjauan Termodinamika
Secara
termodiamika
amil asetat.
reaksi
Suhu operasi
esterifikasi ini bersifat eksotermis hal
Tekanan Operasi: 1 atm
ini dikarenakan reaksi melepaskan
Katalis
sejumlah panas kelingkungan dan
memiliki
delta
H
yang
negatif.Untukmemperlihatkan
Harga
bernilai
pembentukan
dengan
:
perhitngan
Data
: amberlyst 15
: R 3.256.704.891,60
Dimensi :
bahwa
reaksi berjalan secara eksotermis dapat
dibuktikan
: 110oC
panas
pembentukan dari yaws :
4
Tinggi reaktor
: 4,005 m
Diameter shell
: 2,896 m
Volume reaktor
: 24,266
Bahan konstruksi :stainless steel
3. RECTIFIER
type304
Kode : D.1.1
Pengaduk :
Fungsi : Mengambil komponen
Jenis : Turbin dengan 6 blade disk
ringan (air) dari komponen berat
standar , dengan 4 baffle.
(asam asetat dan pentanol)
Jumlah pengaduk : 1
Kondisi operasi :
Tenaga
: 10 Hp
Jaket pendingin :
Bahan: carbon steel
Tinggi : 2,896
-
Suhu umpan :110 oC
-
Suhu distilat : 100,032oC
-
Suhu Bottom : 108,55 oC
Dimensi
Tebal dinding jaket : 0,5 in
-
Diameter
: 1,044
-
Tinggi
: 17,514 m
2. STRIPPER
-
Plate aktual : 38 plate
Kode : D.2.1
-
Harga : Rp 511.806.393,22
Fungsi : mengambil komponen berat
( amil asetat dan 1- pentanol ) dari
4. MIXER
komponen ringan (asam asetat dan air)
Kode : M-01
Tekanan operasi : 1 atm
Fungsi : Untuk Mencampurkan
o
Suhu umpan
: 129,58 C
Sementara Baku dengan sisa reaktan
Tinggi
: 18,13 m
agar homogeny
Plate ideal
Suhu operasi : 41,32 oC
: 24
Jumlah plate aktual : 39
Tekanan
: 1 atm
Umpa dari tray
Tinggi Shell
: 2,747 m
:1
Harga = Rp 551.538.731,64
Volume Shell : 14,036
Tinggi total
: 3,834 m
Tebal head
: 5/16 in
Tebal shell
: 5/16 in
Tenaga Motor : 10 Hp
5
Harga = Rp 678.816.900,48
bengawan Solo. Agar pabrik amil
asetat dapat beroperasi dengan baik
maka diperlukan
5. Menara Destilasi
Kode : Menara Destilasi
rincian :
Fungsi : Memurnikan produk utama
1. Unit penyediaan Air
sampai kadar 99,9 %
Jenis
utilitas dengan
Jumlah
: Plat Sieve Tray Coloumn
keseluruhan
digunakan
o
untuk
air
proses
maupun
Suhu umpan :147,27 C
kebutuhan
Tekanan
: 1 atm
58.351,47 kg per jam.
Diameter
:1,874 m
Tinggi
: 27,779 m
Kebutuhan steam dari boiler sebesar
Plate aktul
: 55 plate
3.332,42 kg per jam.
sejumlah
2. Unit penyediaan Steam
Umpan tray no. : 33
Harga
karyawan
yang
3. Unit penyediaan bahan bakar
: Rp 1.333.390.340,23
Jumlah bahan bakar = 413,87 liter/ jam
4. Unit penyediaan listrik
D. UTILITAS
Jumlah listrik yang dibutuhkan : 500
Pada industri kimia utilitas merupakan
suatu unit pendukung yang sangat
kW
5.
penting agar proses berjalan dengan
lancar. Sumber dari unit utilitas sendiri
Total udara tekan = 50
E. ANALISIA EKONOMI
biasanya berasal dari air tanah ataupun
Melihat
air permukaan yang fungsi sebagai
pada
untuk mencukupi kebutuhan air unit
penghasil
juga
berfungsi
steam,listrik,atau
total
pun
sungai
terdekat
pekerja
dengan
upah
dengan
sebayak 110 orang
daerah
karanganyar
sebesar Rp. 1.250.000,00, didapatkan
Utuk kebutuhan air sendri mengambil
dari
tahun 2020 dan beroperasi
selama 330 hari per tahun
sebagai
sebagai tempat peyedia bahan bakar.
air
dari analisa ekonomi dari
pabrik yang akan yang akan didirikan
suplayer kebutuhan air proses. Selain
utilitas
Unit penyedia udara tekan
keuntungan sebelum pajak sebesar Rp
yaitu
6
120.049.413.793,45 dan keuntungan
Event Point (BEP) masuk pada range
setelah
Rp.
antara 40%- 60% , yaitu 52% dan SDP
84.034.589.655,42 per tahun. Nilai
sebesar 33,44%. Dari pengamatan
Pay Out Time (POT )yang diperoleh
hasil diatas maka dapat disimpulkan
masuk pada range karena batasan
bahwa
minimal
menguntungkan
pajak
yang
sebesar
dianjurkan
yaitu
maksimal 5 tahun, dan nilai Break
pabrik
amil
asetat
sehingga
ini
layak
didirikan.
Gambar 1. Grafik Analisa kelayakan Ekonomi
DAFTAR PUSTAKA
International
Badan Pusat statistik, 2012, Statistik
Inc., New York.
Perdagangan
Luar
Diakses tanggal
Negeri.
21 Agustus
David
S.H.
Wong,
Design
Alternatives for Amyl Acetate
Kern, D.Q., 1950, Process Heat
Mc.
Company
S.F. Chiang, C.L. Kuo, C.C. Yu, and
2013 pukul 14.00
Transfer,
Book
Process:
Graw-Hill
Coupled Reactor
Column
Distillation,
7
and
/
Reactive
Industrial
&
Engineering Chemistry Research
vol 41, no. 13.
http://pubs.acs.org
Peters, M.S. and Timmerhaus, K.D.,
2003,
Plant
Economic
Design
for
and
Chemical
Engineering 5th ed., Mc. GrawHill
International
Book
Company Inc., New York.
8