1 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Industri di

Prarancangan Pabrik Monoetanolamin dari Etilen Oksida dan Amonia
Kapasitas 40.000 ton/tahun
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Industri di Indonesia sedang berkembang dengan pesat, bisa dilihat dari
kegiatan industri yang semakin bertambah, baik industri besar maupun industri
kecil. Perkembangan industri kimia ini menyebabkan meningkatnya kebutuhan
pabrik dalam proses produksi berbasis kimia, seperti bahan baku serta bahan
penunjang produksi.
Salah satu bahan baku atau bahan penunjang adalah senyawa etanolamin
yang
terdiri
dari
monoetanolamin,
dietanolamin,
dan
trietanolamin.
Monoetanolamin banyak dipakai pada industri deterjen, pada pemurnian gas,
corrosion inhibitor, chemical intermediate. Dietanolamin juga digunakan pada
pemurnian gas, industri deterjen, industri tekstil dan sebagai chemical intermediate.
Sedangkan trietanolamin digunakan pada industri tekstil, sebagai pembersih logam
(polish), industri kosmetik, industri karet, dan lain-lain.
Seiring dengan perkembangan industri yang terjadi, perlu dibangun pabrik
monoetanolamin untuk memenuhi kebutuhan monoetanolamin di dalam negeri
dalam mengurangi ketergantungan akan monoetanolamin dari luar negeri, sehingga
dapat menghemat devisa, menambah pemasukan negara dari sektor pajak,
meningkatkan pengembangan sumber daya manusia dan memacu tumbuhnya
industri lain yang menggunakan monoetanolamin sebagai bahan baku.
Kapasitas produksi ditentukan dengan melakukan market analysis yang
meliputi
beberapa
faktor
pertimbangan,
yaitu
permintaan
pasar
produk
monoetanolamin di Indonesia dan dunia, begitu juga ketersediaan bahan baku.
Kapasitas pabrik monoetanolamin berbeda-beda tergantung pada target
pasarnya. Beberapa pabrik khusus didirikan untuk memenuhi kebutuhan domestik,
sehingga memiliki kapasitas kecil yaitu 2000-20000 ton/tahun atau pabrik
berkapasitas besar yang memiliki kapasitas 50000-160000 ton/tahun yang didirikan
untuk memenuhi kebutuhan etanolamin dunia. Dari data ini, maka kapasitas
produksi pabrik yang akan dirancang bisa ditentukan range-nya sesuai dengan target
pasar yang diinginkan.
Jurusan Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada 2015
1
Prarancangan Pabrik Monoetanolamin dari Etilen Oksida dan Amonia
Kapasitas 40.000 ton/tahun
Bahan baku pembuatan monoetanolamin adalah amoniak dan etilen oksida.
Di Indonesia terdapat beberapa pabrik yang memproduksi amoniak sebagai produk
utama atau produk samping, sehingga ketersediaan amoniak di Indonesia cukup
banyak dan mampu memenuhi kebutuhan amoniak untuk produksi monoetanolamin.
Indonesia tidak memproduksi banyak etilen oksida sehingga sebagian kebutuhan
etilen oksida dipenuhi lewat impor. Oleh sebab itu, kapasitas produksi disesuaikan
dengan harga pengiriman etilen oksida dan ketersediaan etilen oksida dari pabrik
terdekat.
Berdasarkan faktor-faktor pertimbangan di atas, maka ditentukan kapasitas
produksi pabrik monoetanolamin dari etilen oksida dan amoniak sebesar 40000
ton/tahun. Apabila kapasitas yang dirancang belum memenuhi aspek perhitungan
ekonomi maka akan dilakukan sensitivitas analisis berdasar kapasitas.
B. Tinjauan Pustaka
Monoetanolamin merupakan senyawa organik berupa cairan yang tidak
berwarna dan memiliki bau tidak enak seperti bau amoniak. Monoetanolamin dibuat
dengan cara mereaksikan etilen oksida dan amoniak pada fase cair. Reaksi antara
etilen oksida dan amoniak merupakan reaksi seri paralel dan dapat dituliskan
sebagai berikut :
C2H4O + NH3
NH2CH2CH2OH
Monoetanolamin (MEA)
C2H4O + NH2CH2CH2OH
NH(CH2CH2OH)2
Dietanolamin (DEA)
C2H4O + NH(CH2CH2OH)2
N(CH2CH2OH)3
Trietanolamin (TEA)
. Reaksi pembentukan monoetanolamin dari etilen oksida dan amoniak,
seperti yang telah ditunjukkan di atas, merupakan reaksi yang bersifat eksotermis
dan bereaksi pada suhu tinggi.
Ada dua jenis proses pembuatan etanolamin dari etilen oksida dan amoniak
yang umum digunakan, yaitu :
Jurusan Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada 2015
2
Prarancangan Pabrik Monoetanolamin dari Etilen Oksida dan Amonia
Kapasitas 40.000 ton/tahun
1. Proses non- katalis

Pada proses non- katalis ini, , bahan baku yang digunakan yaitu larutan
amoniak (25-30% NH3) yang direaksikan dengan etilen oksida cair. Etilen
oksida hanya bisa bereaksi bila dalam reaktan mengandung air. Hasil utama
yang diperoleh berupa monoetanolamin dengan hasil samping dietanolamin
dan trietanolamin tergantung dari rasio NH3 dan C2H4O yang digunakan.
Perbandingan antara monoetanolamin, dietanolamin, dan trietanolamin yang
dihasilkan bervariasi terhadap suhu (50-275oC) dan tekanan (15-1500 psi).
Pada suhu 30-40oC dan tekanan 120 psig serta perbandingan NH3 dan
C2H4O sebesar 10:1, dihasilkan 75% MEA, 21% DEA. Dan 4% TEA.
Sedangkan pada perbandingan NH3 dan C2H4O sebesar 1:1, dihasilkan 12%
MEA, 23% DEA dan 65% TEA. (US Patent 4400539 A).
2. Proses katalis

Pada proses katalis ini, katalis yang bisa digunakan yaitu silica-alumina,
zeolit, acid clays, atau logam oksida asam yang lain. Katalis yang digunakan
harus dalam bentuk partikel yang sesuai untuk proses fixed bed. Bahan baku
yang digunakan yaitu ammonia anhydrous (99-99,5% NH3) dengan tanpa
adanya air serta etilen oksida yang pada prosesnya dijalankan pada fase cair.
Oleh karena itu, reaksi harus menggunakan katalis dan dijalankan pada
tekanan tinggi, paling sedikit sama dengan tekanan uap amoniak pada suhu
tertinggi yang dicapai selama proses berlangsung untuk memastikan bahwa
reaktan tetap berada pada fase cair selama reaksi berlangsung. Tekanan ini
berkisar pada 500-2000 psig dengan suhu 50-212oC, dan untuk pembuatan
MEA kisaran suhu yang baik adalah 75-212oC. Perbandingan antaraNH3 dan
C2H4O berkisar antara 10:1 sampai 40:1. Pada tekanan 1450 psig dan suhu
110oC dengan katalis silica-alumina dan perbandingan antara NH3 dan
C2H4O sebesar 39,88:1 dihasilkan 87,69% mol MEA, 10,19% mol DEA dan
2,125% mol TEA dengan konversi C2H4O sebesar 98% (US Patent
4,438,281).
Jurusan Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada 2015
3
Prarancangan Pabrik Monoetanolamin dari Etilen Oksida dan Amonia
Kapasitas 40.000 ton/tahun
Perbandingan antara proses non-katalis dan proses katalis dengan beberapa
faktor pembanding yang dapat menunjukkan kekurangan dan kelebihan tiap proses
dapat dilihat pada tabel 1.1.
Tabel 1.1. Perbandingan Proses non-katalis dan Proses katalis
Faktor
Proses 1
Pembanding
Tekanan
Suhu
Sifat
Proses 2
15 – 1500 psi
500 – 2000 psig
Tekanan proses lebih rendah
Tekanan proses lebih tinggi
50 – 275˚C
75 – 212˚C
Bahan Larutan Amoniak 25-30% kurang Amoniak
Baku
hazardous
jika
Anhydrous
lebih
dibandingkan hazardous jika dibandingkan
dengan Amoniak Anhydrous.
dengan Larutan Amoniak 2530%.
Kebutuhan
Bahan
Larutan Amoniak 25-30%
Amoniak Anhydrous
Baku Untuk kapasitas produksi yang Untuk kapasitas produksi yang
(Amoniak)
sama
jumlah
amoniak
yang sama jumlah amoniak yang
dibutuhkan lebih besar.
dibutuhkan lebih kecil.
Selektivitas
Selektivitas MEA lebih rendah Selektivitas MEA lebih tinggi
MEA
untuk perbandingan reaktan yang untuk perbandingan reaktan
sama.
yang sama.
Katalis
Tidak memakai katalis
Memakai katalis
Kandungan air
Terdapat kandungan air pada Tidak ada kandungan air pada
produk,
sehingga
dibutuhkan produk, sehingga tidak ada
proses pemisahan air dari produk.
energi
proses pemisahan air.
Konsumsi
Diperlukan
untuk Produk tidak mengandung air,
Energi
menguapkan kandungan air pada sehingga
produk, sehingga konsumsi energi tambahan
lebih tinggi.
Jurusan Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada 2015
tidak
diperlukan
energi
untuk
menguapkan kandungan air.
4
Prarancangan Pabrik Monoetanolamin dari Etilen Oksida dan Amonia
Kapasitas 40.000 ton/tahun
Dari perbandingan kedua proses, maka dipilih proses katalis. Pada proses ini
katalis yang digunakan adalah katalis silica-alumina. Pertimbangan dalam memilih
proses ini diantaranya adalah sebagai berikut:
-
Bahan baku yang digunakan dapat diperoleh dengan mudah karena di sekitar lokasi
pabrik yang akan didirikan terdapat pabrik yang memproduksi amoniak. Selain itu
jumlah amoniak yang dibutuhkan lebih kecil
-
Stabil pada suhu tinggi
-
Selektivitas terhadap MEA cukup tinggi
-
Rasio antara NH3 dan C2H4O yang digunakan bisa tinggi yang menyebabkan
konversi yang diperoleh besar sehigga produk yang dihasilkan banyak
Jurusan Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada 2015
5