asam terephtalat

Prarancangan Pabrik Asam Terephtalat dari p-Xylene Kapasitas 50.000 ton/tahun

Rifky Akbar Novizar / 32430 M. Ikhsan Habib Lubis / 33705

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Asam terephtalat merupakan bahan baku pembuatan poly ethylene

terephtalat (PET) yang digunakan pada industri serat kain, tekstil, film dan

recording tapes. Selain itu, PET juga digunakan pada industri botol plastik dan

kemasan makanan. Semula poly ethylene terephtalat (PET) dibuat dari

dimethyl terephtalat (DMT). Namun, yield yang diberikan tidak begitu besar.

Pembuatan PET dari asam terephtalat (polymer grade) dapat memberikan yield

polyester yang lebih besar. Pada perancangan pabrik asam terephtalat ini, yang

akan diproduksi adalah asam terephtalat teknis, yang biasa digunakan sebagai

bahan baku pembuatan dimetyl terephtalat (DMT) ataupun dilanjutkan dengan

proses pemurnian sehingga diperoleh polymer grade terephtalic acid. (Kirk

and Othmer, 1981)

Kegunaan umum dari asam terephtalat adalah sebagai berikut (Kirk and

Othmer, 1981):

1. Sebagai bahan dasar pembuatan Poly Etylen Terephtalat (PET), yang

selanjutnya digunakan pada industri berbahan baku polyester seperti botol,

kemasan makanan, pita kaset dan lainnya.

2. Bahan baku dalam pembuatan minyak pelumas berkualitas tinggi.

3. Produksi herbisida.

4. Produksi bahan baku dalam industri cat.

5. Dalam reaksi polimerisasi menggunakan ethylene glycol akan menghasilkan

serat polyester sebagai bahan baku tekstil.

6. Bahan baku polymer filament yarn.

Salah satu industri petrokimia yang cukup berkembang saat ini adalah

industri asam terephtalat yang merupakan bahan baku pembuatan poly ethylene

terephtalat (PET) yang digunakan pada industri serat kain, tekstil, film, dan

recoding tapes. Selain itu, PET juga digunakan pada industri botol plastk dan

kemasan makanan.



2

Di Indonesia, telah terdapat beberapa pabrik asam terephtalat antara lain

(http://repository.unila.ac.id:8180/dspace/bitstream/123456789/2839/7/201PE

NDAHULUAN.pdf) :

1. PT. Pertamina

Berlokasi di Plaju (Palembang) dengan kapasitas sebanyak 225.000

ton/tahun.

2. PT. Mitsubishi Chemical Indonesia

Berlokasi di Serang (Banten) dengan kapasitas sebanyak 650.000 ton/tahun.

3. PT. Polysindo Eka Perkasa

Berlokasi di Karawang (Banten) dengan kapasitas sebanyak 350.000

ton/tahun.

4. PT. Amoco Mitsui

Berlokasi di Merak (Banten) dengan kapasitas sebanyak 400.000 ton/tahun.

5. PT. Polyprima Karyareksa

Berlokasi di Serang (Banten) dengan kapasitas sebanyak 400.000 ton/tahun.

Berdasarkan pabrik yang telah berdiri, jumlah asam terephtalat yang ada

di Indonesia sebanyak 2.025.000 ton/tahun. Indonesia sendiri masih melakukan

impor asam terephtalat seperti yang ditunjukkan data impor dari Badan Pusat

Statistik pada Tabel I.1.

Tabel I.1 Data Impor Asam Terephtalat (http://www.bps.go.id/exim-

frame.php)

Tahun Impor (ton)

2007 19370 2008 9135 2009 10467 2010 32964 2011 40100

Selain itu, Indonesia juga telah melakukan ekspor asam terephtalat. Hal

ini dapat ditunjukkan dengan data ekspor dari Badan Pusat Statistik pada Tabel

I.2.



3

Tabel I.2 Data Ekspor Asam Terephtalat (http://www.bps.go.id/exim-

frame.php)

Tahun Ekspor (ton)

2007 235747 2008 35452 2009 25208 2010 36633 2011 42492

Dari data ekspor dan impor tersebut, dapat diperkirakan kebutuhan

(demand) asam terephtalat di Indonesia dengan rumus :

Demand = jumlah asam terephtalat yang ada (dari pabrik yang telah berdiri) +

jumlah asam terephatalat yg diimpor jumlah asam terephtalat

yang diekspor

Tabel I.3 Kebutuhan Asam Terephtalat di Indonesia

Tahun Demand (ton)

2007 1808622 2008 1998683 2009 2010260 2010 2021331 2011 2022608

Dari data pada Tabel I.3, kebutuhan (demand) rata-rata asam terephtalat

di Indonesia sebesar 1972301 ton/tahun.



4

Berdasarkan data pada Tabel I.1, dibuat grafik hubungan data impor

asam terephtalat dengan tahun seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1.1. Grafik Hubungan Data Impor Asam Terephtalat dengan Tahun

Dari grafik tersebut, didapat persamaan :

Jumlah Impor = 6,5291E+03tahun 1,3094E+07

Berdasarkan persamaan tersebut, dapat diperkirakan jumlah asam

terephtalat yang diimpor pada masa mendatang. Hal ini ditunjukkan pada Tabel

I.4.

Tabel I.4 Prakiraan Jumlah Impor Asam Terephtalat

Tahun Impor (ton)

2012 42549 2013 49078 2014 55607 2015 62137

Jumlah Impor = 6,5291E+03tahun - 1,3094E+07

R = 5,6654E-01

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

2006 2008 2010 2012

Jum

lah

Impo

r

Tahun



5

Pabrik asam terephtalat ini direncanakan akan berdiri pada tahun 2014.

Oleh karena itu, berdasarkan data dari Tabel I.4, pabrik asam terephtalat ini

direncanakan memiliki kapasitas produksi sebesar 50.000 ton/tahun. Hal ini

bertujuan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri serta mengurangi jumlah

impor asam terephtalat. Target pemasaran produk ini adalah pabrik dimethyl

terephtalat (DMT) atau pabrik pemurnian asam terephtalat (PTA).

Pemilihan lokasi pabrik haruslah berdekatan pada pertimbangan dari segi

teknis maupun ekonomis sehingga dapat memebrikan keuntungan yang

maksimal. Adapun faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan

lokasi pabrik antara lain adalah (Coulson and Richardson, 1983; Peters and

Timmerhaus, 1990; Rase and Barrow, 1957) :

1. Ketersediaan bahan baku

Ketersediaan dan harga dari bahan baku merupakan salah satu faktor

penting dalam penentuan lokasi pabrik. Pada pabrik asam terephtalat ini,

paraxylene yang merupakan bahan baku utamanya adalah hasil samping dan

pabrik petrochemical. Harga paraxylene sangat berfluktuasi, tergantung dari

harga minyak dunia. Oleh karena itu, sebaiknya dipilih lokasi pabrik yang

dekat dnegan industri kilang minyak untuk menghemat biaya transportasi.

2. Pemasaran produk

Lokasi pabrik yang dipilih sebaiknya dekat dengan area pemasaran produk,

baik pabrik dimethyl terephtalat (DMT) ataupun pemurnian asam terephtalat

(PTA). Jika lokasi pabrik yang dipilih dekat dengan area pemasaran, maka

biaya transportasi dapat dikurangi. Karena produk yang dihasilkan berupa

padatan, maka transportasi dapat dilakukan dengan truk. Selain itu, jika

produk ingin diekspor ke luar negeri, maka sebaiknya dipilih lokasi dekat

dengan pelabuhan.

3. Transportasi

Transportasi merupakan salah satu faktor utama dalam pemilihan lokasi

pabrik. Lokasi pabrik sebaiknya dipilih yang memiliki ketiga fasilitas

transportasi (darat, laut, dan kereta api).



6

4. Ketersediaan utilitas

Pabrik asam terephtalat ini membutuhkan air pendingin dalam jumlah yang

besar karena reaksinya yang sangat eksotermis. Selain itu, dibutuhkan juga

air dalam jumlah yang cukup dan tidak mengalami fluktuasi dalam

sepanjang tahun sangat mutlak diperlukan. Air sungai lebih disukai sebagai

sumber air untuk utilitas pabrik. Listrik juga merupakan salah satu utilitas

yang memegang peranan penting. Sumber listrik tidak boleh mengalami

gangguan karena hampir seluruh peralatan membutuhkan listrik untuk

beroperasi. Biasanya, setiap pabrik kimia memiliki unit pembangkit listrik

sendiri yang dapat menyuplai kebutuhan listrik seluruh pabrik dan

sekitarnya.

5. Ketersediaan tenaga kerja

Tenaga kerja sangat dibutuhkan terutama pada saat rekonstruksi dan

pendirian pabrik, serta pada saat produksi. Lokasi pabrik yang dipilih

sebaiknya memiliki sumber tenaga kerja tidak terlatih. Tenaga kerja terlatih

biasanya diambil dari luar lokasi pabrik.

6. Pembuangan limbah

Limbah yang dihasilkan oleh pabrik asam terephtalat ini sebagian besar

merupakan limbah cair. Kemudian, limbah cair dibuang ke laut atau sungai

setelah melewati unit pengolahan limbah (UPL).

7. Ketersediaan tanah

Lokasi pabrik yang dipilih juga harus memiliki ketersediaan lahan yang

cukup untuk seluruh pabrik. Selain itu, diperlukan pula untuk perluasan

pabrik yang akan datang. Lahan yang dipilih sebaiknya merupakan dataran,

memiliki drainase yang baik, serta kondisi yang memadai.

8. Iklim

Lokasi lahan yang dipilih sebaiknya berada pada iklim yang stabil dengan

temperatur yang relatif tetap dan tidak terdapat hembusan angin yang

kencang. Hal ini akan berpengaruh pada biaya fondasi yang dibutuhkan dan

biaya perawatan peralatan.



7

Berdasarkan pertimbangan yang telah disebutkan di atas, maka dipilih

daerah Cilacap, Jawa Tengah sebagai lokasi pendirian pabrik asam terephtalat

dengan pertimbangan sebagai berikut :

x Dekat dengan bahan baku, di mana direncakan bahan baku (paraxylene)

akan dibeli dari Pertamina Cilacap.

x Relatif dekat dengan lokasi pemasaran, di mana pabrik-pabrik yang

dijadikan target pemasaran sebagian besar berlokasi di pulau Jawa.

x Tersedia lahan yang cukup luas dan topografi yang memadai.

x Iklim relatif stabil.

x Dekat dengan sumber air, yaitu sungai Serayu.

x Dekat dengan sumber utilitas lainnya.

x Dekat dengan pelabuhan (Tanjung Intan) sehingga memudahkan dalam

transpotasi lewat laut.

x Memiliki jalur rel kereta api.

x Regulasi relatif lebih mudah karena Cilacap merupakan kawasan industri

x Tersedia jumlah tenaga kerja yang memadai.

B. Tinjauan Pustaka Dalam industri kimia, reaksi oksidasi merupakan sarana yang efektif

dalam sintesis senyawa kimia. Reaksi oksidasi didefinisikan sebagai suatu

reaksi yang menghasilkan senyawa oksida. Secara umum, dalam reaksi ini

terjadi proses pelepasan sejumlah elektron sehingga zat yang teroksidasi akan

mengalami penambahan bilangan oksidasi. Asam terepthalat juga dibuat

dengan reaksi oksidasi. Beberapa jenis proses pembuatan asam terephtalat

adalah proses du Pont, proses Eastman-Kodak, proses Henkel, dan proses

Amoco. (Kirk and Othmer, 1981)

1. Proses du Pont

Pada proses ini, udara (O2), p-xylene, dan HNO3 encer (30-40% berat)

dimasukkan ke dalam reaktor dan reaksi terjadi pada fase cair. Gas NO yang

dihasilkan akan dioksidasi menjadi NO2 dan digunakan untuk memproduksi



8

HNO3. Kondisi reaktor dijaga pada suhu 165 oC dan tekanan 140 psig dan

akan diperoleh yield sebesar 80%.

Reaksi yang terjadi:

C6H4(CH3)2 + 3 O2 (HOOC)C6H4(COOH)

p-xylene asam terepthalat

2. Proses Eastman-Kodak

Eastman-Kodak Company memproduksi asam terepthalat secara

konvensional dengan proses oksidasi fase cair. Bahan baku yang digunakan

adalah paraxylene, asam asetat sebagai solvent, Co(II) asetat sebagai katalis,

dan asetaldehid. Asetaldehid digunakan sebagai promoter oksidasi dan akan

teroksidasi menjadi asam asetat sebagai produk samping. Kondisi operasi

berlangsung pada suhu 121-177 oC dan tekanan 100-200 psig. Konversi

yang dihasilkan hanya sebesar 82% mol.

3. Proses Henkel

Proses ini dimulai dengan reaksi oksidasi naphthalene menjadi pthalic

anhydride, kemudian diubah menjadi monopotassium o-pthalat dan

dipotassium o-pthalat. Dipotassium o-pthalat diisomerisasikan pada suhu

350-450 oC dan tekanan 145-725 psi. Hasil dari proses isomerisasi ini

adalah dipotassium terepthalat yang kemudian dilarutkan ke dalam air dan

di-recycle ke awal proses. Kristal asam terepthalat yang terbentuk diambil

dengan filtrasi dan dikeringkan.

4. Proses Amoco

Pembuatan asam terepthalat dari bahan baku paraxylene dengan

proses Amoco adalah reaksi oksidasi yang berlangsung pada fase cair

dengan menggunakan O2 sebagai oksidator, asam asetat sebagai solvent, dan

Co(II) asetat sebagai katalis. Kondisi operasi reaktor dijaga pada suhu 175-

250oC dan tekanan 220-435 psia. Asam asetat setelah dipisahkan akan

dimanfaatkan kembali sebagai umpan reaktor.

Dasar reaksi yang berlangsung adalah oksidasi katalitik dari p-xylene

membentuk asam terepthalat (TPA). Mekanisme reaksi ini mengikuti reaksi

radikal bebas. Reaksi pembuatan asam terepthalat dari p-xylene dan oksigen



9

ini menggunakan katalis cobalt(II) asetat dalam fasa cair. Cobalt(II) asetat

ini akan teroksidasi menjadi cobalt(III) asetat, yang berperan sebagai katalis

dalam proses oksidasi p-xylene dan efektif pada suhu 160-230oC dengan

tekanan maksimum 30 atm. Mekanisme reaksinya dapat dijelaskan sebagai

berikut:

1.) CH3(C6H4)CH3 (l) + O2 (g) COH(C6H4)CH3 (l) + H2O (g)

2.) COH(C6H4)CH3 (l) + O2 (g) COOH(C6H4)CH3 (l)

3.) COOH(C6H4)CH3 (l) + O2 (g) COOH(C6H4)COH (l) + H2O(g)

4.) COOH(C6H4)COH (l) + O2 (g) COOH(C6H4)COOH (l)

Dari reaksi di atas, dijelaskan paraxylene bereaksi dengan oksigen dan

membentuk 4-metil benzaldehyde. 4-metilbenzaldehide teroksidasi menjadi

p-toluic acid. P-toluic acid kemudian bereaksi menjadi paracarboxy

benzaldehyde. Kemudian, paracarboxy benzaldehyde teroksidasi menjadi

terephtalic acid (TPA).

Pada prarancangan pabrik asam terephtalat ini, bahan baku berasal dari

paraxylene. Maka, tidak dipilih proses Henkel karena bahan baku proses ini

adalah naphthalene. Selain itu, proses Henkel tidak menghasilkan yield yang

lebih besar daripada proses yang lain (yang menggunakan paraxylene). Di

samping itu, kondisi operasi pada proses Henkel memerlukan energi yang lebih

banyak.

Pada proses du Pont, solvent yang digunakan adalah HNO3. Penggunaan

HNO3 pada proses ini menyebabkan perlu didirikannya pabrik HNO3 di dekat

lokasi pabrik asam terephtalat. Hal ini dikarenakan HNO3 yang diperlukan

pada proses lumayan banyak, 2 lb/lb p-xylene. Di samping itu, proses yang

terjadi sangat eksplosif dan produk yang dihasilkan mengandung impuritas

nitrogen.

Berdasarkan kondisi operasi, proses du Pont dan proses Eastman Kodak

memiliki suhu dan tekanan yang lebih rendah daripada proses Amoco. Jika

suhu dan tekanan rendah, energi yang diperlukan lebih rendah dan relatif aman

bagi pekerja. Proses Amoco memiliki kondisi operasi berupa suhu dan tekanan



10

lebih tinggi dibandingkan kedua proses tersebut. Suhu pada proses Amoco

lebih tinggi sehingga kecepatan reaksi oksidasi semakin tinggi. Agar tetap pada

fasa cair, maka tekanan harus dinaikkan juga. Hal ini menyebabkan proses

Amoco memiliki yield yang lebih besar dibandingkan kedua proses tersebut.

Oleh karena itu, dipilih proses Amoco pada prarancangan pabrik asam

terephtalat ini. Yield asam terephtalat yang dihasilkan pada proses ini minimal

95%, lebih besar daripada proses Henkel (82%) dan proses du Pont (80%).

Reaksi pada proses ini juga lebih sederhana, terdiri atas satu langkah. Pelarut

dan katalis pada proses Amoco ini, hampir seluruhnya dapat di-recycle

kembali. Selain itu, bahan baku lebih mudah diperoleh. Proses Amoco ini juga

ramah lingkungan, tidak menghasilkan banyak limbah.

Bahan baku untuk proses pembuatan asam terephtalat ini adalah

paraxylene. Paraxylene atau 1,4-Dimethylbenzene, menurut material safety

data sheet (http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9927324),

merupakan bahan yang flammable. Paraxylene memiliki nilai 7% volume

untuk upper flammable limit (UFL) dan 1,1% volume untuk lower flammable

limit (LFL). Paraxylene mempunyai titik didih 138C dan titik lebur 12C serta

vapor pressure 9 mmHg (20C). Flash point paraxylene pada 25C dengan

auto-ignition temperature sebesar 527C. Paraxylene memiliki nilai TLV-

TWA sebesar 100 ppm dan nilai TLV-STEL sebesar 150 ppm. Paraxylene

dapat menyebabkan iritasi jika terkena kulit dan mata serta gangguan

pernapasan. Oleh karena itu, paraxylene tergolong sebagai bahan yang harmful.

asam terephtalat

Documents