prarancangan pabrik amil asetat dari amil...

NASKAH PUBLIKASI

PRARANCANGAN PABRIK

AMIL ASETAT DARI AMIL ALKOHOL DAN ASAM ASETAT

KAPASITAS 50.000 TON PER TAHUN

Oleh :

Nela Faridatul Nisa

D 500 080 030

Dosen Pembimbing

1. Ir. Haryanto AR., M.S.

2. Kun Harismah, Ph.D.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

SURAKARTA

2013

INTISARI

Indonesia sebagai negara berkembang, saat ini masih mengandalkan impor

bahan industri kimia untuk memenuhi kebutuhan proses produksi perusahaan

kimia dalam negeri. Sedangkan permintaan pasar terhadap kebutuhan bahan

kimia semakin meningkat sehingga pembangunan industri kimia perlu ditumbuh

kembangkan. Salah satu bahan kimia yang banyak digunakan adalah Amil asetat,

Dalam industri amil asetat dapat digunakan sebagai bahan kimia untuk cat, bahan

industri sablon, pencampuran obat –obatan, dan sebagai komponen aroma –aroma

sintetis. Ketersediaan bahan baku, kebutuhan amil asetat di Indonesia sangat

minimum. di Indonesia dapat didirikan pabrik amil asetat dengan kapasitas

50.000 ton/tahun.

Amil asetat dapat diperoleh dengan cara sintesa esterfikasi dari asam

organik (asam asetat) dan alkohol (amil alkohol). Direaksikan didalam reaktor

RATB dengan penambahan katalis Amberlyst 15.

CH3COOH + C5H11OH CH3COOC5H11 + H2O

Reaksi yang terjadi di dalam reaktor pada suhu 110oC dan tekanan 1 atm dengan

konversi 85%. Air yang terbentuk langsung menguap menuju rectifier. Sedangkan

produk yang keluar dari reaktor menuju heater, mengubah menjadi cairan jenuh

kemudian menuju stripper untuk proses pemisahan, setelah tahap pemisahan

produk dan bahan yang tercampur pada amil asetat, kemudian amil asetat

dipisahkan menggunakan menara distilasi sehingga didapat produk yang

diinginkan (amil asetat).

Pabrik amil asetat digolongkan sebagai pabrik yang beresiko rendah, dan

memiliki indikator perekonomian yang relatif baik dilihat dari segi analisa

kelayakan ekonomi diketahui mengalami keuntungan Rp.70.460.286.555,72

setelah pajak, pengembalian investasi 53,54% setelah pajak, waktu pembayaran

dapat dilakukan dalam jangka 1,57 tahun dapat dilakukan setelah pajak,

sedangkan Break Even Point (BEP) 42,27% dan Shut Down Point 31,06%, dan

pabrik beroperasi selama 330 hari.

Kata kunci : Amil Asetat 50.000 ton/ tahun, RATB, Amberlyst 15.

A. PENDAHULUAN

Indonesia sebagai negara berkembang, saat ini masih mengandalkan impor

bahan industri kimia untuk memenuhi kebutuhan proses produksi perusahaan-

perusahaan kimia dalam negeri. Dewasa ini kemajuan teknologi khususnya di

bidang industri kimia sedang mengalami peningkatan yang signifikan. Industri

ini mengolah bahan mentah menjadi bahan setengah jadi maupun bahan jadi

yang siap untuk dipasarkan. Permintaan pasar akan kebutuhan bahan-bahan

kimia semakin meningkat sehingga pembangunan industri kimia perlu ditumbuh

kembangkan.

Salah satu bahan kimia yang banyak digunakan adalah Amil asetat, amil

asetat adalah salah satu ester asetat yang memiliki rumus kimia sebagai berikut

CH3COOC5H11. Amil asetat diperoleh dari proses esterifikasi amil alkohol dan

asam asetat melalui proses batch maupun kontinyu. Di dalam industri kimia,

amil asetat banyak digunakan sebagai bahan intermediet maupun bahan baku.

Dalam industri amil asetat banyak digunakan sebagai pelarut (solvent). Amil

asetat merupakan pelarut dengan titik didih menengah (medium boiling solvent),

yang secara cepat melarutkan resin-resin dan memberikan ketahan pada lapisan

pelindung.

Amil asetat dapat digunakan sebagai bahan kimia untuk cat, penyamakan

kulit, tekstil dan bahan industri sablon. Kegunaan lainnya sebagai bahan obat-

obatan, parfum, tepung sintetis dan sebagai komponen pada aroma sintetis

seperti apricot, pisang, pir, nanas, delima, dan raspberry (Mc Ketta. 1977).

Karena kebutuhan bahan industri kimia di Indonesia cukup tinggi,

kebutuhan bahan industri belum dapat dipenuhi, sehingga harus memesan dari

luar negeri dengan harga yang mahal, hal ini tentunya merugikan perusahaan.

Saat ini kebutuhan amil asetat dalam negeri masih disuplai dari perusahaan luar

negeri. Dengan didirikannya pabrik amil asetat di Indonesia diharapkan mampu

memenuhi kebutuhan dalam negeri dan sisanya dapat diekspor ke luar negeri.

B. PERANCANGAN KAPASITAS

Data impor kebutuhan amil asetat Indonesia diperoleh dari Biro Pusat

Statistik (BPS) dari tahun 2007 sampai 2011. Data tersebut dapat dilihat pada

Tabel 1

Tabel 1.1. Data Impor Kebutuhan Amil Asetat di Indonesia 2007- 2011

No. Tahun Data impor (Ton)

1. 2007 14,788

2. 2008 8,446

3. 2009 8.586,959

4. 2010 11.055,88

5. 2011 12.911,19

Dari tabel diperoleh rata-rata kebutuhan impor amil asetat sebesar

6.515,453 ton/tahunnya, selanjutnya dapat diketahui total kebutuhan impor amil

asetat pada tahun 2017 sebesar 22.803,84 ton. Berdasarkan pertimbangan

kapasitas minimum pabrik amil asetat maka dengan menggunakan analisa rata-

rata kapasitas minimum pabrik yang telah berdiri, Pemilihan kapasitas produksi

yang direncanakan pada tahun 2017 adalah 40.000 ton/tahun guna mencukupi

kebutuhan dalam negeri dan mengurangi ketergantungan impor. Berdasarkan

pertimbangan ketersediaan bahan baku, pemasaran, transportasi, tenaga kerja,

utilitas air, iklim, dan sarana komunikasi, maka lokasi pabrik amil asetat ini

ditetapkan di Karanganyar, Jawa Tengah.

C. PROSES PEMBUATAN AMIL ASETAT

Sintesa amil asetat dilakukan dengan proses esterifikasi. Berikut ini

adalah macam-macam proses esterifikasi yang meliputi (Kirk dan Othmer,

1952):

1. Sintesa ester dari asil halida,

2. Sintesa ester dari asam anhidrid,

3. Sintesa ester dari asam amino,

4. Sintesa ester dari garam dan alkil halida,

5. Sintesa ester dari asam nitrat,

6. Sintesa ester dari karbon monoksida,

7. Sintesa ester dari asam organik.

Menurut kelebihan dan kekurangan yang dimiliki oleh masing-masing

reaksi amil asetat maka dipilih pembuatan amil asetat dari asam organik (asam

asetat) dan alkohol (amil alkohol) dengan pertimbangan bahan baku tidak

korosif dan tidak beracun. Reaksi esterifikasi berlangsung secara reversible pada

suhu 100-150°C dan tekanan 1 atm dengan mengikuti orde 1 terhadap asam

asetat, sehingga untuk memperoleh amil asetat sebesar mungkin maka kecepatan

reaksi kearah kanan harus lebih besar dari pada kecepatan reaksi ke arah kiri.

Reaksi esterifikasi amil asetat terjadi dengan melepaskan panas (eksotermis).

D. TINJAUAN KINETIKA

Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan, proses esterifikasi amil

asetat dari amil alkohol dan asam asetat yang berjalan pada orde satu,

mempunyai persamaan laju reaksi sebagai berikut (Chiang et al., 2002):

CH3COOH + C5H11OH CH3COOC5H11 + H2O

-rA= 𝑘𝑓 𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 𝐶𝐶5𝐻11𝑂𝐻 −𝐶𝐶𝐻 3𝐶𝑂𝑂𝐶 5𝐻11 𝐶𝐻2𝑂

𝐾𝑒𝑞

Karena 𝐾𝑒𝑞 =𝑘𝑓

𝑘𝑏, maka:

-rA= 𝑘𝑓𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 𝐶𝐶5𝐻11𝑂𝐻 − 𝑘𝑏𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐶5𝐻11 𝐶𝐻2𝑂

kf

.....(1)

kb

......................(2)

……....(3)

Dalam kasus ini reaksi yang berjalan ke kiri diabaikan karena:

1. Salah satu produk (air) yang terbentuk dapat langsung terambil dengan

cara diuapkan ke rectifier, sehingga reaksi ke kiri dihambat

2. Nilai konstanta kecepatan reaksi ke kiri kecil

Sehingga persamaan laju reaksi menjadi

-rA= 𝑘𝑓𝐶𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 𝐶𝐶5𝐻11𝑂𝐻

Keterangan:

rA : Laju Reaksi (mol/L.s)

C : Konsentrasi Komponen (mol/L)

kf : Konstanta Kecepatan Reaksi ke kanan (s-1)

kb : Konstanta Kecepatan Reaksi ke kiri (s-1)

Keq : Konstanta Kesetimbangan

Reaksi esterifikasi antara asam asetat dan amil alkohol menjadi amil asetat

bersifat eksotermis, kedua reaksi berjalan pada fase cair-cair di dalam Reaktor

Alir Tangki Berpengaduk (RATB) pada suhu 110°C dan tekanan atmosferis.

Diagram alir proses pembuatan amil asetat dari asam asetat dan amil

alkohol dapat dilihat pada Gambar 1 (kualitatif) dan Gambar 2 (kuantitatif) .

………………………….….(4)

E. SPESIFIKASI ALAT UTAMA PROSES

1. Reaktor

Kode : R-01

Fungsi : Mereaksikan asam asetat dan amil alkohol

dengan katalis padat amberliyst 15

Tipe : Reaktor aliran tangki berpengaduk (RATB)

Bahan kontruksi : Stainless steel

Kondisi operasi

a. Tekanan : 1 atm

b. Temperatur : 32 oC

Dimensi

a. Diameter : 2,444 m

b. Tinggi Shell : 2,444 m

c. Tinggi Reaktor : 3,470 m

d. Volume Shell : 11,453 m3

e. Volume Head : 2,947 m3

f. Volume Reaktor : 14,400 m3

g. Tebal Shell : 5/16 in

h. Tebal Head : ¼ in

Jaket

a. Bahan Kontuksi : Stainless steel

b. Tinggi Jaket : 2,443 m

c. Tebal Jaket : 1,125 m

Pengaduk

a. Jenis : Turbin dengan 6 blade disk standar

b. Jumlah Baffle : 4 buah

c. Lebar Baffle : 0,204 m

d. Diameter Impeller : 0,815 m

e. Lebar Impeller : 0,204 m

f. Putaran Pengaduk : 76,496 rpm

g. Power Motor : 6 Hp

Harga : US $ 281.101,80

2. Rectifier

Kode : D -1.1

Fungsi : Mengambil komponen ringan (air) dari

komponen berat (asam asetat dan amil

alkohol)

Jenis : Plate Sieve Tray Column

Bahan kontruksi : Stainless Steel

Spesifikasi

a. Tekanan umpan : 1,002 atm

b. Tekanan atas : 0,999 atm

c. Tekanan bawah : 1,005 atm

d. Suhu umpan : 102,976 oC

e. Suhu atas : 100,902 oC

f. Suhu bawah : 117,289 oC

Dimensi


b. Tinggi : 20,728 m

c. Tebal head : 3/16 in

d. Tebal shell : 5/16 in

Plate

a. Plate minimal : 8 stage

b. Plate ideal : 27 stage

c. Plate aktual : 44 stage

Harga : US $ 6.468,12

3. Stripper

Kode : D-2.1

Fungsi : Menggambil komponen berat (amil asetat

dan amil alkohol) dari komponen ringan (asam

asetat dan air)


Bahan kontruksi : Stainless Steel 304

Spesifikasi







Dimensi


b. Tinggi : 5,801 m



Plate



c. Plate aktual : 12 stage

Harga : US $ 173.459,88

4. Menara Distilasi

Kode : D- 3.1

Fungsi : Memurnikan produk Utama (amil asetat)

sampai 98%


Bahan kontruksi : Stainless Steel 304

Spesifikasi







Dimensi


b. Tinggi : 15,13 m



Plate



c. Enriching : 22 buah

d. Stripping : 47 buah

Harga : US $ 316.375,29

F. Analisis Ekonomi

Pabrik ini menggunakan modal tetap sebesar Rp.135.336.501.219,40 dan

modal kerja sebesar Rp. Rp. 112.784.159.775,56. Dari hasil analisis ekonomi

diperoleh parameter-parameter ekonomi sebagai berikut: Percent Return On

Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 76,71% dan setelah pajak sebesar

53,69%; Pay Out Time (POT) sebelum pajak sebesar 1,15 tahun sedangkan

setelah pajak sebesar 1,57tahun; Break Even Point (BEP) sebesar 42,23%; Shut

Down Point (SDP) sebesar 31,04%; dan Discounted Cash Flow (DCF) sebesar

47,17%. Adapun untuk gambar hasil analisis dapat dilihat sebagai berikut :

Gambar 3. Grafik analisa ekonomi

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

700,00

800,00

900,00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Mil

yar

(Ru

pia

h)

per

Tah

un

Kapasitas Produksi per Tahun (%)

Fa Va Ra Sa BEP SDP

SDPBEP

Ra

Va

Sa

Fa

G. Kesimpulan

Pabrik amil asetat digolongkan pabrik beresiko rendah, karena pabrik

beroperasi pada pada tekanan 1 atm dan suhu 110oC. Analisa kelayakan

ekonomi pabrik amil asetat dinyatakan sebagai berikut:

1. Kentungan sebelum pajak sebesar Rp. 100.775.086.292,55per tahun dan

keuntungan setelah pajak sebesar Rp. 70.542.560.404,78 per tahun.

2. ROI (Return On Investment) sebelum pajak adalah 76,71%.

ROI (Return On Investment) sesudah pajak adalah 53,69%.

ROI (Return On Invesment) sebelum pajak untuk pabrik beresiko rendah

minimal 11% (Aries dan Newton, 1954).

3. POT (Pay Out Time) sebelum pajak adalah 1,15 tahun

POT (Pay Out Time) sesudah pajak adalah 1,57 tahun

POT (Pay Out Time) sebelum pajak untuk pabrik beresiko rendah maksimal

5 tahun (Aries dan Newton, 1954).

4. BEP (Break Event Point) adalah 42,23% dan SDP (Shut Down Point) adalah

31,04%. BEP untuk pabrik kimia pada umumnya berkisar antara 40%-60%.

5. DCF (Discounted Cash Flow) adalah 47,17%. DCF yang dapat diterima

harus lebih besar dari bunga pinjaman di bank. Besarnya DCF untuk pabrik

beresiko rendah minimal 1,5 kali besarnya bunga bank.

Berdasarkan hasil dari analisis kelayakan ekonomi tersebut diperoleh

kesimpulan bahwa pabrik amil asetat layak untuk didirikan dan dikaji lebih

lanjut.

DAFTAR PUSTAKA

Aries, R.S., Newton, RD., 1954, “Chemical Engineering Cost Estimation”, Mc. Graw

Hill Book Company Inc, New York Toronto London

Badan Pusat Statistik.,2007, Data Impor Indonesia ,BPS Indonesia, http:

www.bps.go.id

Chiang, C.L. Kuo, C.C. Yu, and David S.H. Wong, Design Alternatives for Amyl

Acetate Process: Coupled Reactor / Column and Reactive Distillation, Industrial

& Engineering Chemistry Research vol 41, no. 13.

Kirk, R.E. and Othmer, D.F., 1952, Encyclopedia of Chemical Technology 3rd

ed., The

Inter Science Encyclopedia, Inc., New York.

Mc.Ketta, J.J., and Cunningham W.A., 1977, Encyclopedia of Chemical Processing

and Design, vol.31, Marcel Dekker, Inc., New York.

http://www.bps.go.id/

prarancangan pabrik amil asetat dari amil...

Documents