bab i pendahuluan/prarancangan...indonesia merupakan salah satu negara berkembang di dunia yang ......

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Prarancangan Pabrik Phthalic Anhydridedengan Proses Oksidasi NaphthaleneKapasitas 80.000 Ton/Tahun

Bab I Pendahuluan

1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik

Indonesia merupakan salah satu negara berkembang di dunia yang

mengikuti era globalisasi. Era globalisasi menuntut kemajuan di bidang sektor

industri ke arah industrialisasi. Industri kimia merupakan salah satu sektor industri

yang harus dipenuhi karena kebutuhan akan bahan - bahan kimia semakin

meningkat.

Pemerintah Indonesia perlu menerapkan kebijakan untuk mendirikan

pabrik - pabrik kimia di Indonesia agar ketergantungan bahan kimia terhadap

negara lain berkurang. Pendirian pabrik phthalic anhydride dengan bahan baku

naphthalene dan oksigen dari udara mempunyai nilai tinggi dalam perkembangan

dunia industri karena banyaknya industri yang menggunakan phthalic anhydride

sebagai bahan baku, bahan tambahan, maupun bahan intermediate.

Phthalic anhydride merupakan senyawa organik dengan rumus kimia

C8H4O3 yang dapat diperoleh dari proses oksidasi naphthalene. Phthalic

anhydride merupakan bahan intermediate yang bereaksi langsung dengan alkohol,

glikol dan gliserin untuk membentuk ester. Secara umum kegunaan phthalic

anhydride dalam sektor industri antara lain sebagai bahan baku pada industri

pembuatan plasticizer, alkid resin (cat minyak), unsaturated polyester resin,

benzoic acid (www.speclab.com).

Indonesia hanya memiliki satu pabrik produsen phthalic anhydride, yaitu


commit to user

2Prarancangan Pabrik Phthalic Anhydridedengan Proses Oksidasi NaphthaleneKapasitas 80.000 Ton/Tahun

Bab I Pendahuluan

PT. Petrowidada Gresik yang mempunyai kapasitas produksi total 70.000 ton per

tahun (www.eterindo.com). Perkembangan industri yang mengkonsumsi phthalic

anhydride menyebabkan peningkatan kebutuhan phthalic anhydride dalam negeri

dari tahun ke tahun. Phthalic anhydride telah diproduksi di dalam negeri tetapi

kapasitas pabrik yang ada tidak dapat memenuhi permintaan phthalic anhydride

dalam negeri, hal ini ditunjukkan dengan masih besarnya jumlah impor phthalic

anhydride pada tahun 2012 yaitu sebesar 34.173 ton. Besarnya jumlah impor

phthalic anhydride tersebut merupakan peluang besar untuk investasi industri

phthalic anhydride.

Berdasarkan pertimbangan hal – hal diatas, pendirian pabrik phthalic

anhydride sangat diperlukan untuk mengurangi impor. Selain itu, pendirian pabrik

phthalic anhydride juga akan memacu tumbuhnya pabrik baru yang menggunakan

phthalic anhydride sebagai bahan bakunya.

I.2. Kapasitas Perancangan

Kapasitas produksi akan mempengaruhi perhitungan teknis maupun

ekonomis dalam perancangan pabrik. Pada dasarnya semakin besar kapasitas

produksi maka kemungkinan keuntungan juga akan semakin besar. Faktor - faktor

lain yang harus dipertimbangkan dalam penentuan kapasitas adalah sebagai

berikut :

I.2.1. Kebutuhan Phthalic Anhydride di Indonesia

Kebutuhan phthalic anhydride dalam maupun luar negeri dapat dilihat dari

data BPS (Badan Pusat Statistik) impor dalam jangka waktu tahun 2005 – 2012.


commit to user


Bab I Pendahuluan

Data statistik mengenai impor phthalic anhydride Indonesia memperlihatkan

bahwa impor phthalic anhydride mengalami kenaikan di tahun 2007 dan

mengalami penurunan di tahun 2009. Data tersebut dapat dilihat pada tabel I.1.

Tabel I.1. Data impor phthalic anhydride (BPS, 2012)

Tahun Impor (ton/tahun)2005 12.444,192006 15.176,922007 21.741,182008 19.501,312009 16.265,542010 20.286,482011 29.577,202012 34.173,05

Dari data tersebut dapat dibuat grafik hubungan antara jumlah impor phthalic

anhydride dengan tahun pada gambar I.1 :

Gambar I.1 Data impor phthalic anhydride di Indonesia

Gambar I.1 menunjukkan bahwa impor phthalic anhydride pada tahun

2005 sampai 2007 mengalami kenaikan kemudian mengalami penurunan pada

y = 2577.x - 5E+06R² = 0.734

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Keb

utu

han

(to

n/t

ahu

n)

Tahun


commit to user


Bab I Pendahuluan

tahun 2009 kemudian mengalami kenaikan lagi pada tahun 2010 hingga tahun

2012. Angka impor phthalic anhydride relatif masih tinggi di Indonesia. Pendirian

pabrik phthalic anhydride penting untuk memenuhi kebutuhan phthalic anhydride

Indonesia sehingga merupakan peluang yang besar dalam memberikan

keuntungan karena akan menekan laju angka impor.

Kebutuhan phthalic anhydride yang meningkat pada tahun - tahun

mendatang dapat dihitung dengan membuat grafik linier kebutuhan phthalic

anhydride 2005 - 2012 dan diperoleh persamaan :

y = 2.577 x – 5.000.000 (I – 1)

dengan :

y = jumlah impor phthalic anhydride (ton)

x = tahun

Dari persamaan tersebut diperoleh prediksi kebutuhan phthalic anhydride

pada tahun mendatang (tabel I.2). Prediksi kebutuhan phthalic anhydride tersebut

digunakan sebagai pertimbangan untuk penentuan kapasitas produksi pabrik yang

akan didirikan.

Tabel I.2. Prediksi kebutuhan phthalic anhydride

Tahun Prospek pemasaran (ton)2013 187.5012014 190.0782015 192.6552016 195.2322017 197.809


commit to user


Bab I Pendahuluan

Phthalic anhydride sangat dibutuhkan di Indonesia, karena di Indonesia

terdapat industri unsaturated polyester resin dan plasticizier yang menggunakan

phthalic anhydride sebagai bahan bakunya. Industri yang menggunakan phthalic

anhydride dapat dilihat pada tabel I.3.

Tabel I.3. Industri di Indonesia yang menggunakan phthalic anhydride

Nama Produsen Produk Lokasi Kapasitas (ton/tahun)

Justus Sakti RayaCorporations

Unsaturated polyester resins

Jakarta 24.000

PT. Eternal Buana Chemical Industries


Jakarta 70.000

PT. Arindo Pacific Chemicals


Bogor 36.000

I.2.2. Ketersediaan Bahan Baku

Bahan baku naphthalene yang digunakan dalam pembuatan phthalic

anhydride diperoleh dari ABA Chemie, Jalan U8/52 No. 1, Shah Alam, Selangor,

Malaysia.

I.2.3. Kapasitas Minimal

Menentukan kapasitas pabrik yang menguntungkan dapat dengan cara

melihat data kapasitas pabrik yang sudah berdiri baik itu di dalam maupun di luar

negeri. Berikut ini data kapasitas pabrik yang sudah berproduksi baik di dalam

maupun luar negeri dapat dilihat pada tabel I.4.


commit to user


Bab I Pendahuluan

Tabel I.4. Industri penghasil phthalic anhydride di dalam dan luar negeri

(Kirk and Othmer, 1998)

Perusahaan Lokasi Kapasitas (ton/tahun)Aristech (Mitsubishi) Texas, USA 104.000Exxon Chemical LA, USA 118.000Koppers Industries Illinois, USA 79.000Stepan Chemical Illinois, USA 79.000Sterling Chemical Co. Texas, USA 75.000Petrowidada Gresik, Jatim 70.000

Berdasarkan data aktual dan prediksi kebutuhan phthalic anhydride, maka

penentuan kapasitas rancangan harus lebih dari kapasitas minimal pabrik yang

sudah ada agar dapat mendatangkan keuntungan dan memenuhi kebutuhan dalam

negeri. Oleh karena itu pendirian pabrik phthalic anhydride dengan kapasitas

80.000 ton/tahun pada tahun 2017 dipilih dengan pertimbangan :

a. Memenuhi kebutuhan dalam negeri.

b. Dapat memberikan keuntungan karena kapasitas rancangan telah melebihi

kapasitas minimal pabrik yang telah berdiri di Indonesia.

I.3. Pemilihan Lokasi Pabrik

Letak geografis suatu pabrik sangat berpengaruh terhadap kelangsungan

pabrik tersebut. Sebelum mendirikan suatu pabrik perlu dilakukan suatu survey

dalam mempertimbangkan faktor – faktor penunjang.

Pabrik phtalic anhydride direncanakan akan didirikan di daerah Cilegon,

Banten. Lokasi pendirian pabrik dapat dilihat pada gambar I.2. Pemilihan ini

dimaksudkan untuk mendapatkan keuntungan secara teknis dan ekonomis,

berdasarkan pertimbangan :


commit to user


Bab I Pendahuluan

I.3.1. Faktor Utama

a. Penyediaan bahan baku

Naphthalene yaitu bahan baku dari pembuatan phthalic anhydride

akan diimpor dari ABA Chemie, Jalan U8/52 No. 1, Shah Alam, Selangor,

Malaysia.

b. Letak pabrik dengan daerah pemasaran

Pemasaran phthalic anhydride dalam negeri akan didistribusikan

ke daerah Jawa Barat dan Banten. Hal ini dikarenakan di daerah tersebut

banyak berdiri pabrik yang menggunakan bahan baku utama phthalic

anhydride. Selain itu Cilegon termasuk kawasan industri petrokimia yang

ditetapkan oleh pemerintah, dimana tersedianya lahan dan infrasruktur

yang memadai.

c. Penyediaan tenaga listrik dan bahan bakar

Kebutuhan listrik pabrik sebagian akan dipenuhi dari PLN,

sedangkan untuk menjamin kelancaran penyediaan tenaga listrik bagi

kelangsungan produksi, pabrik memiliki generator pembangkit tenaga listrik

sendiri. Kebutuhan bahan bakar yaitu solar yang digunakan untuk

menjalankan generator diperoleh dari Pertamina.

d. Penyediaan air

Kebutuhan air untuk konsumsi dan sanitasi pekerja diperoleh dari

PT. Krakatau Tirta Industri, sedangkan kebutuhan air untuk air pendingin

diperoleh dari air laut, karena lokasi yang dekat dengan laut.


commit to user


Bab I Pendahuluan

I.3.2. Faktor Khusus

a. Sarana transportasi

Kawasan industri Cilegon dekat dengan pelabuhan laut Merak

dan telah tersedia sarana transportasi jalan raya sehingga mempermudah

sistem pengiriman bahan baku dan produk ke daerah pemasaran tanpa

mengalami masalah.

b. Tenaga kerja

Kebutuhan tenaga kerja di Indonesia khususnya di Serang, Banten,

memiliki jumlah tenaga kerja yang masih cukup banyak, baik sebagai

tenaga ahli (skilled labour), menengah maupun sebagai buruh kasar

(unskilled labour).

I.4. Tinjauan Pustaka

I.4.1. Macam – macam Proses

Saat ini ada 2 proses reaksi yang berbeda secara mendasar, yaitu:

a. Proses oksidasi naphthalene dengan udara fase uap

Mula – mula naphthalene dicairkan dan diuapkan, kemudian

naphthalene dicampur dengan udara. Udara yang digunakan untuk bereaksi

dengan naphthalene adalah sebanyak dua kali berlebih. Campuran kemudian

dimasukkan ke dalam reaktor fixed bed dengan katalis V2O5 pada tekanan

1,7 atm dan suhu 350 - 400 oC dan terjadi reaksi oksidasi naphthalene

membentuk phthalic anhydride dalam bentuk gas. Gas keluar reaktor

didinginkan dan diembunkan. Phthalic anhydride kemudian dibentuk


commit to user


Bab I Pendahuluan

butiran dengan kemurnian 99,8% (Smith, 1981).

Reaksi :

(I – 2)

naphthalene (C10H8) phthalic anhydride (C8H4O3)

b. Proses oksidasi o-xylene dengan udara fase uap

Pada proses ini o-xylene diuapkan dan dicampur dengan udara

kemudian dipanaskan hingga suhu 537,78 oC, campuran kemudian

dimasukkan ke dalam reaktor yang berisi katalis vanadium pentaoksida

sehingga akan terjadi reaksi pembentukan phthalic anhydride. Hasil uap

kemudian didinginkan dan diembunkan. Gas dan cairan kemudian

dipisahkan dalam separator, kemudian phthalic anhydride dipisahkan dari

impuritasnya dalam menara distilasi untuk mendapatkan phthalic anhydride

dengan kemurnian 99,7 % (Faith and Keyes, 1961).

Reaksi :

(I – 3)

o-xylene (C8H10) phthalic anhydride (C8H4O3)

Dari dua proses diatas dipilih proses oksidasi naphthalene fase uap dengan

alasan :

CC

CC

CH

HC

HC

HC

O

O

O

HC

CH

CH

CH

C

CH

HC

HC

HC

C

+ 4,5 O2 + 2 CO2 + 2 H2O

CH

C

CH

CH

C

H3C

H3C

HC

+ 3 H2O + 3 H2O

CH

HC

C

C

HC

HC

C

O

C

O

O


commit to user


Bab I Pendahuluan

a. Suhu operasi lebih rendah yaitu 350 – 400 °C sehingga lebih aman dan

lebih mudah dalam pengontrolan dibandingkan dengan proses oksidasi o-

xylene dengan suhu operasi hingga 537,78 °C.

b. Proses oksidasi naphthalene dengan udara memiliki produk dengan

kemurnian yang lebih tinggi yaitu 99,8% jika dibandingkan pada proses

oksidasi o-xylene dengan udara dengan kemurnian produk yaitu 99,7%.

c. Harga bahan baku naphthalene lebih murah dibandingkan dengan o-xylene

yang dapat dilihat pada tabel I.5.

Tabel I.5. Perbandingan harga bahan baku (www.alibaba.com)

Bahan Harga (US$/ton)Naphthalene 800Ortho-xylene 1.000

I.4.2. Kegunaan Produk

Sebagian besar phthalic anhydride digunakan sebagai bahan baku pada

industri-industri :

a. Industri phthalate plasticizer

Bahan ini dipakai untuk mengubah sifat – sifat fisika resin polivinil

klorida. Sebagai contoh jika phthalic anhydride direaksikan dengan etanol

maka akan menghasilkan dioctyl phthalate yang merupakan bahan dasar

pembuatan plastik.


commit to user


Bab I Pendahuluan

b. Industri unsaturated polyester

Bahan resin dibuat dengan reaksi kondensasi antara dikarboksilat dan

glikol. Dalam hal ini phthalic anhydride dipakai dalam pembuatan resin

yang banyak dipakai di bidang kosmetik, kelautan dan industri lainnya.

c. Industri alkid resin

Resin ini merupakan lapisan pelindung pada permukaan dinding (cat),

isolator listrik dan komponen elektronik.

d. Industri lainnya

Phthalic anhydride juga digunakan untuk membuat halogenated anhydride

sebagai bahan poliester polialkohol untuk urethane, pewarna, parfum, obat

– obatan dan bahan penolak serangga.


I.4.3. Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk

a. Bahan Baku

1. Naphthalene

Sifat fisis :

Rumus bangun :

HC

CH

CH

CH

C

CH

HC

HC

HC

C

Rumus molekul : C10H8

Berat molekul (kg/kmol) : 128,17

Titik didih (°C) : 217,9


commit to user


Bab I Pendahuluan

Titik leleh (°C) : 80

Tekanan kritis (kPa) : 4051

Temperatur kritis (°C) : 475,2

Densitas pada 25 °C (g/cm3) : 1,145

Panas peleburan (kal/g) : 36

Panas penguapan (kJ/mol) : 43,129


Sifat kimia :

Reaksi naphthalene dengan formaldehyde dan asam hidroklorik

dengan katalis asam asetat menghasilkan 1 chloromethyl –

naphthalene.

Hidrogenasi naphthalene menghasilkan tetrahydronaphthalene


2. Udara

Sifat fisis :

Tabel I.6 Sifat - sifat fisis N2 dan O2 komponen udara (Perry, 1997)

Sifat Gas N2 O2

Berat molekul 28,01 32Wujud Gas, tidak berwarna,

tidak berbauGas, tidak berwarna,

tidak berbauSpecific gravity 12,5 1,1053Melting point - 209,86 - 214,8Boiling point, oC - 195,8 - 183Temperatur kritis, K 126,1 154,58Tekanan kritis (bar) 33,5 49,8Volume kritis (cm3/mol) 90,1 73,4Liquid density (gr/cm3) 805 1149


commit to user


Bab I Pendahuluan

Sifat kimia:

O2 bereaksi dengan semua elemen kecuali He, Ne, dan Ar.

Jika direaksikan dengan bahan bakar minyak, gas alam atau batu –

bara akan dihasilkan panas, CO2, H2O, serta residu dari udara.

Pada suhu yang lebih rendah dengan adanya katalis, O2 bereaksi

dengan senyawa organik membentuk hidrokarbon beroksigen.

(Perry , 1997)

b. Produk

1. Phthalic anhydride

Sifat fisis :

Rumus bangun :

CC

CC

CH

HC

HC

HC

O

O

O

Rumus molekul : C8H4O3

Berat molekul (kg/kmol) : 148,12

Titik didih (oC) : 284,5

Titik leleh (oC) : 130.8

Temperatur kritis (oC) : 517,85

Tekanan kritis (kPa) : 4.720

Densitas (gr/cm3) : 1,527

Specific gravity : 1,527


commit to user


Bab I Pendahuluan

Panas penguapan (kJ/mol) : 53.819,96

Panas peleburan (kJ/mol) : 23.430

Panas sublimasi (kJ/mol) : 88,7

Flash point (oC) : 152

Flammable limit :

Lower (%volume) : 1,2

Upper (%volume) : 9,2


Sifat kimia

Anthraquinon dapat diperoleh dari reaksi antara phthalic

anhydride dan benzene.

Reaksi antara phthalic anhydride dengan urea dan metal diasetat

akan membentuk metal phthalocyanines.


I.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum

Phthalic anhydride dibuat dengan cara oksidasi menggunakan bahan

baku naphthalene. Naphthalene bereaksi dalam fase gas, sehingga perlu

dilelehkan kemudian diuapkan terlebih dahulu. Perbandingan umpan naphthalene

dengan oksigen adalah sebesar 1 : 9 rasio mol. Suhu operasi reaktor adalah 350 -

400 oC, tekanan 1,7 atm dan konversi 99,9% (Hill, 1977). Katalis yang digunakan

adalah V2O5. Gas keluar reaktor didinginkan sampai suhu 253 oC, kemudian

produk phthalic anhydride dipisahkan (Smith, 1981).


commit to user


Bab I Pendahuluan

Reaksi oksidasi naphthalene adalah sebagai berikut :

(I – 4)

naphthalene (C10H8) phthalic anhydride (C8H4O3)

Persamaan kecepatan reaksi dapat dinyatakan sebagai berikut (Smith, 1981):

r = 305 x 105 P0,38 ℮-28.000/RT (kmol / jam.kg katalis) (I - 5)

dengan :

P = tekanan parsial naphthalene (atm)

R = konstanta gas (0,082057 atm.m3/kmol.K)

T = temperatur operasi (K)

Diagram blok dari proses pembuatan phthalic anhydride dapat dilihat

pada gambar I.2.

CC

CC

CH

HC

HC

HC

O

O

O

HC

CH

CH

CH

C

CH

HC

HC

HC

C

+ 4,5 O2 + 2 CO2 + 2 H2O


commit to user


Bab I Pendahuluan

Gam

barI.2Diagram

blok

pembuatanphthalicanhydride

PhthalicAnhydride

Prillingt ower

Reaktor

Switch

condenser

Udara

Furnace

Naphthalene

Noncondensablegas

Extruder

bab i pendahuluan/prarancangan...indonesia merupakan salah satu negara berkembang di dunia yang ......

Documents