rarancangan Pabrik Aseton Sianohidrin Kapasitas

Prarancangan Pabrik Aseton Sianohidrin
Kapasitas 100.000 Ton / Tahun
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pembangunan industri sebagai bagian dari usaha pengembangan jangka
panjang diarahkan untuk mencapai struktur ekonomi yang lebih kuat, yaitu struktur
ekonomi dengan titik berat industri yang maju. Untuk itu proses industrialisasi lebih
dimantapkan untuk mendukung berkembangnya industri sebagai penggerak
peningkatan laju pertumbuhan ekonomi dan perluasan lapangan kerja.
Aseton sianohidrin dengan komposisi 99% merupakan produk industri
sianohidrin yang paling populer sebagai bahan pembuat methyl metacrilate dan
derivatifnya. Aseton sianohidrin juga merupakan bahan baku untuk pembuatan
insektisida, selain itu aseton sianohidrin digunakan untuk bahan baku pembuatan ethyl
α-hydroxyisobutyrate (senyawa intermediet farmasi) dan juga sebagai bahan
pengompleks untuk pemurnian logam dan pemisahan logam, dapat juga digunakan
untuk memisahkan Ni2+, Cu2+, Hg2+, Zn2+, Cd2+ atau Fe2+ dari Mg2+, Ba2+, Ca2+, Na2+
atau K2+ di ion-exchange resin. Aseton sianohidrin juga digunakan sebagai reagen
dalam pembentukan aldehyde cyanoydrin dari aldehid dan senyawa kompleks KCNcrown ether (Kirk, dkk., 1978).
Aseton sianohidrin yang juga dikenal sebagai 2-methyllactonitrile dan αhydroxsisobutyronitril sangat larut dalam air, diethyl ether dan alcohol, tapi tidak
begitu larut dalam carbon disulfide atau petroleum ether.
Industri aseton sianodirin di Indonesia belum ada, sehingga adanya industri
aseton Sianohidrin yang adalah bahan baku utama untuk pembuatan methyl
metacrilate mempunyai prospek yang cukup baik untuk dikembangkan di Indonesia.
Kebutuhan aseton sianohidrin di Asia pada tahun 2016 hingga 2026 diperkirakan
berkisar antara 4 hingga 5 juta ton/tahun. Salah satu pabrik baru yang membutuhkan
bahan baku aseton sianohidrin yang ada di kawasan Asia Tenggara adalah PT Asahi
di Thailand yang diresmikan pada Februari 2013 dan memproduksi metil metakrilat
dari aseton sianohidrin dengan kapasitas 70.000 ton/tahun, dengan didirikannya
Fitri Rahmi
Maulida Annisa
(10/297906/TK/36442)
(10/305341/TK/37470)
1
Prarancangan Pabrik Aseton Sianohidrin
Kapasitas 100.000 Ton / Tahun
pabrik metil metakrilat tersebut maka diperkirakan kebutuhan aseton sianohidrin
sebagai bahan baku metil metakrilat akan terus meningkat hingga tahun 2026. Atas
dasar pertimbangan tersebut maka dibuat prarancangan pabrik aseton sianohidrin dari
aseton dan hidrogen sianida dengan kapasitas 100.000 ton/tahun guna memenuhi
2,5% kebutuhan aseton sianohidrin di kawasan Asia. Dengan demikian diharapkan
selain mampu memenuhi kebutuhan pasar dalam negeri, juga dapat bersaing di pasar
bebas untuk memenuhi kebutuhan dunia, khususnya Asia Tenggara. Guna mencapai
target tersebut maka dalam prarancangan ini, pabrik akan didirikan di kawasan
industri Pelintung, Dumai, Riau yang selain merupakan kota industri, lokasi pabrik
akan berdekatan dengan lokasi bahan baku dan dekat dengan lokasi pemasaran yaitu
Singapura dan Thailand.
B. Tinjauan Pustaka
Sianohidrin merupakan senyawa organik yang mengandung gugus sianida dan
hidroksi pada bagian alifatik dari molekul. Reaksi pembentukan aseton sianohidrin
dapat dilakukan dengan beberapa cara , diantaranya adalah melalui:
1.
Reaksi penggantian ion bisulfite dengan ion sianida
+ M-CN
(acetone sodium bisulfite)
(metal sianida)
(aseton sianohidrin)
Pada mekanisme reaksi ini acetone sodium bisulfite direaksikan dengan metal
sianida (seringkali digunakan adalah sodium sianida atau kalium sianida) sehingga
akan terjadi pertukaran ion bisulfite (SO32-) dengan ion sianida (CN-) dan
menghasilkan produk aseton sianohidrin (Kirk, dkk., 1978).
Kelebihan dari proses ini adalah :
a.
Proses pembuatan aseton sianohidrin melalui proses ini tergolong relatif aman dari
segi safety dibanding proses-proses lainnya karena tidak menggunakan hidrogen
sianida yang merupakan hazardous material yang dapat berakibat fatal jika suatu
saat terjadi accident yang menyebabkan hidrogen sianida release ke lingkungan.
Fitri Rahmi
Maulida Annisa
(10/297906/TK/36442)
(10/305341/TK/37470)
2
Prarancangan Pabrik Aseton Sianohidrin
Kapasitas 100.000 Ton / Tahun
Kekurangan dari proses ini adalah :
a.
Harga acetone sodium bisulfite (bahan baku) lebih tinggi dibanding harga aseton
sianohidrin (produk) , sehingga walaupun secara kinetika proses dapat berlangsung,
namun dari segi ekonomi jelas tidak menguntungkan.
2.
Reaksi antara hidrogen sianida dengan aldehide atau ketone dengan penambahan
metal-sianida
+ M-CN +
HCN
(aseton) (metal sianida) (hidrogen sianida)
(aseton sianohidrin)
Reaksi antara hidrogen sianida dengan aldehide atau ketone dan metal sianida, akan
menghasilkan aseton sianohidrin. Reaksi tersebut eksotermis dan reversibel, sehingga
diperlukan suhu yang tepat untuk mendapatkan konversi yang diinginkan. Suhu reaksi
yang disarankan berkisar antara 0o – 50oC , dengan waktu tinggal 15 – 120 menit.
Kelebihan dari proses ini adalah :
a.
Hidrogen sianida yang dibutuhkan tidak terlalu banyak dibanding jika tanpa metal
sianida.
b.
Dari segi safety, pengangkutan metal sianida dalam dalam bentuk anhydrous lebih
aman dalam pengangkutan dibanding hidrogen sianida.
Kekurangan dari proses ini adalah :
a.
Produk aseton sianohidrin keluar reaktor melalui proses ini kemurniannya cukup
rendah, yang dihasilkan adalah crude aseton sianohidrin dengan kemurnian ±50%,
sehingga biaya pemurnian produk tinggi.
b.
Banyak terbentuk by product (garam sodium sulfat) .
c.
Walaupun metal sianida dalam bentuk anhydrous lebih aman dalam pengangkutan
dibanding hidrogen sianida, akan tetapi harga metal sianida relatif lebih tinggi
dibanding harga hidrogen sianida.
Fitri Rahmi
Maulida Annisa
(10/297906/TK/36442)
(10/305341/TK/37470)
3
Prarancangan Pabrik Aseton Sianohidrin
Kapasitas 100.000 Ton / Tahun
3.
Reaksi antara hidrogen sianida dengan ketone dengan katalis basa
base
(keton)
(hidrogen sianida)
(keton sianohidrin)
Pada proses pembuatan aseton sianohidrin dengan mereaksikan aseton dengan hidrogen
sianida , ion CN- masuk dan berkatan dengan atom C sehingga ikatan rangkapnya
dengan atom O putus dan kemudian atom O akan berikatan dengan atom H . Produk
yang dihasilkan tidak stabil dalam medium alkali, maka produk selanjutnya
diasamkan dengan H2SO4 98% pada kondisi suhu dibawah 20 oC sampai pH
mencapai 1-2 (O'Neil, M.J , 2006).
Kelebihan dari proses ini adalah :
a.
Yield aseton sianohidrin yang cukup tinggi (±98%)
b.
Produk aseton sianohidrin keluar reaktor melalui proses ini relatif tinggi
kemurniannya (±90%), sehingga biaya pemurnian produk tidak terlalu tinggi.
c.
By product yang terbentuk (garam sodium sulfat) lebih sedikit dibanding proses 2
d.
Kemurnian produk setelah melalui unit purifikasi dapat mencapai lebih dari 99% , hal
ini menguntungkan karena untuk digunakan sebagai bahan baku pembuatan methyl
metacrylate , aseton sianohidrin dengan kemurnian ≥98% lebih disukai (sebagian
besar aseton sianohidrin akan dipasarkan sebagai bahan baku pembuatan methyl
metacrylate), oleh karena itu spek produk dipasaran lebih disukai aseton sianohidrin
dengan kemurnian ≥98% .
Kekurangan dari proses ini adalah :
a.
Untuk memproduksi aseton sianohidrin dalam jumlah yang sama diperlukan hidrogen
sianida dalam jumlah yang relatif lebih banyak dibanding bila menggunakan proses 2,
dari segi safety hal ini kurang diinginkan karena hidrogen sianida termasuk dalam
kategori hazardous material yang dalam pengangkutannya (shipping) sangat
berbahaya jika terjadi kebocoran dan release ke lingkungan sehingga diperlukan
penanganan khusus dan cukup mahal.
Fitri Rahmi
Maulida Annisa
(10/297906/TK/36442)
(10/305341/TK/37470)
4
Prarancangan Pabrik Aseton Sianohidrin
Kapasitas 100.000 Ton / Tahun
Ketiga proses diatas telah terbukti dapat menghasilkan aseton sianohidrin, namun atas
dasar beberapa pertimbangan maka proses 3 dipilih pada perancangan pabrik aseton
sianohidrin ini, beberapa pertimbangan tersebut antara lain:
a.
Aspek ekonomi harga bahan baku yang lebih rendah.
b.
Harga untuk operasi unit pemurnian yang lebih ekonomis.
c.
Proses 3 adalah proses yang digunakan pada hampir seluruh pabrik aseton sianohidrin
modern saat ini, sehingga dapat dikatakan bahwa proses 3 telah terbukti paling
feasible dari segi teknis dan ekonomis dibanding proses lainnya.
Pada proses nomor 3, katalisator basa diperlukan karena hidrogen sianida atau juga
dikenal sebagai asam sianida yang bersifat asam (pH=4,25) padahal pada pH dibawah
7 kecepatan reaksi pembentukan aseton sianohidrin yang eksotermis akan naik dua
kali lipat dan lebih sulit untuk dikontrol sehingga beresiko untuk terjadi runaway
reaction.
Katalisator basa yang biasa digunakan untuk reaksi ini adalah NaOH, KOH atau Na2CO3 .
(Kirk-Othmer, 1978)
Pada perancangan ini katalisator yang digunakan adalah NaOH, atas dasar pertimbangan :
a.
Menurut beberapa penelitian maupun jurnal NaOH lebih direkomendasikan sebagai
katalis pada proses pembuatan aseton sianohidrin.
b.
Sebagian besar pabrik aseton sianohidrin yang telah berdiri menggunakan NaOH.
c.
Dari segi harga, harga KOH lebih tinggi daripada NaOH, walaupun harga Na2CO3
paling murah namun karena Na2CO3 tidak larut di aseton maka sebaiknya NaOH yang
digunakan.
Fitri Rahmi
Maulida Annisa
(10/297906/TK/36442)
(10/305341/TK/37470)
5