prarancangan pabrik asam asetat dengan proses …eprints.ums.ac.id/51918/1/01.naskah...

PRARANCANGAN PABRIK ASAM ASETAT DENGAN PROSES

MONSANTO KAPASITAS 100.000 TON PER TAHUN

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik

Oleh :

SYIFDA RIYANDI WAHYU MARDIAN HASTUNGKORO

D500120073

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

i



PUBLIKASI ILMIAH

Oleh :


Telah diperiksa dan disetujui untuk diuji oleh :

Dosen

Pembimbing

Hamid Abdillah, S.T., M.T

NIK. 894

ii

HALAMAN PENGESAHAN



OLEH


D500120073

Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji

Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Pada hari Jum’at, 17 Maret 2017

dan dinyatakan telah memenuhi syarat

Dewan Penguji :

1. Kusmiyati, S.T., M.T., Ph.D. (…………..…)

(Ketua Dewan Penguji)

2. Hamid Abdillah, S.T., M.T. (…………..…)

(Anggota 1 Dewan Penguji)

3. Ir. Haryanto, A.R., M.S. (……..….…...)

(Anggota II Dewan Penguji)

Dekan,

Ir. H. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D.

NIK. 682

iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam naskah publikasi ini tidak terdapat karya yang

pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan

sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau

diterbitkan orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar

pustaka.

Apabila kelak terbukti ada ketidakbenaran dalam pernyataan saya di atas, maka akan saya

pertanggungjawabkan sepenuhnya.

Surakarta, April 2017

D500120073

1



Abstrak

Pabrik asam asetat dirancang dengan kapasitas produksi 100.000 ton per tahun dengan bahan

baku metanol dan karbon monoksida. Pabrik akan didirikan di kawasan industri Bontang,

Kalimantan Timur, dengan luas tanah 25.000 m2, dan jumlah karyawan 160 orang. Pabrik

beroperasi secara kontinyu selama 330 hari per tahun. Proses pembuatan asam asetat

dilakukan dalam reaktor gelembung dengan pendingin air. Reaksi berlangsung pada fase

cair-gas, sifat reaksi eksotermis, irreversible, dengan kondisi operasi isothermal, non

adiabatic pada suhu 177oC dan pada tekanan 30 atm. Pabrik ini membutuhkan metanol

sebanyak 6.779,95 kg per jam dan karbon monoksida sebanyak 6.024,49 kg per jam untuk

menghasilkan asam asetat sebanyak 12.626,26 kg per jam. Utilitas meliputi penyediaan air

yang diperoleh dari sungai, kebutuhan air sebanyak 561.028,661 kg per jam, penyediaan

steam 951,23 kg per jam yang diperoleh dari boiler dengan bahan bakar fuel oil sebanyak

451,78 liter per jam dan udara tekan sebanyak 50 m3 per jam. Kebutuhan listrik diperoleh

dari PLN dan generator set sebanyak 350 kW sebagai cadangan. Pabrik asam asetat ini

menggunakan modal tetap sebanyak Rp 682.197.984.948 dan modal kerja sebanyak

Rp386.313.061.457. Dari hasil analisa ekonomi, pabrik ini menunjukkan keuntungan

sebelum pajak sebanyak Rp296.050.149.313 per tahun dan setelah pajak Rp 148.025.074.656

per tahun. Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak 43,39% dan setelah pajak

21,69%.Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 1,87 tahun dan setelah pajak 3,15 tahun.

Break Event Point (BEP) sebesar 41,84%,Shut Down Point (SDP) sebesar 29,85%, dan

Internal Rate of Return (IRR) sebesar 34,01%.

Kata Kunci : asam asetat, proses Monsanto, karbonilasi methanol

Abstract

Acetic acid plant with a designed production capacity of 100,000 tons per year with the raw

material of methanol and carbon monoxide. The plant will be established in an industrial area

Bontang, East Kalimantan, with a land area of 25,000 m2, and the number of employees

160 people. Factories operated continuously for 330 days per year. The process of

manufacture of acetic acid made in the bubble reactor with cooling water. The reaction takes

place in the liquid-gas phase, the nature of the exothermic reaction, irreversible, isothermal

operating conditions, non-adiabatic at a temperature of 177oC and at a pressure of 30 atm.

This plant requires is 6,779.95 kg of methanol per hour and carbon monoxide is 6,024.49 kg

per hour to produce acetic acid is 12,626.26 kg per hour. Utilities include the provision of

water extracted from the river, the water needs 561,028.661 kg per hour, the provision of

951.23 kg per hour of steam obtained from the boiler with fuel oil is 451.78 liters per hour

and compressed air is 50 m3 per hour. The demand for electricity obtained from the PLN and

350 kW generator set as a backup. The acetic acid plant uses Rp 682,197,984,948 of fixed

capital and working capital Rp 386,313,061,457. From the results of the economic analysis,

this plant showed pre-tax profits Rp 296,050,149,313 per year and after tax

Rp 148,025,074,656 per year. Percent Return On Investment (ROI) before tax is 43.39% and

after tax 21.69%. Pay Out Time (POT) before taxes for 1.87 years and 3.15 years after tax.

Break Event Point (BEP) amounted to 41.84%, Shut Down Point (SDP) amounted to 29.85%,

and Internal Rate of Return (IRR) of 34.01%.

Kata Kunci : acetic acid, Monsanto, Carbon monoxide, Methanol

2

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik

Industri asam asetat di Indonesia merupakan salah satu industri kimia yang memiliki

prospek cukup baik. Produk asam asetat ini memiliki pasar yang cukup luas seperti

industri PTA (Purified Terephtalic Acid), industri etil asetat, industri tekstil, industri

benang karet dan juga digunakan sebagai bahan setengah jadi untuk membuat bahan-

bahan kimia, seperti vinil asetat, selulosa asetat, asam asetat anhidrid, maupun kloro

asetat.

PT Indo Acidatama merupakan produsen asam asetat lokal, belum mampu memenuhi

semua kebutuhan asam asetat dalam negeri, industri-industri yang menggunakan asam

asetat sebagai bahan baku masih memerlukan impor dari negara lain. Untuk mengurangi

jumlah impor asam asetat yang akan terus meningkat, maka sangat perlu membangun

pabrik asam asetat di dalam negeri.

Pendirian pabrik asam asetat di dalam negeri memiliki beberapa keuntungan, antara

lain dapat memenuhi kebutuhan asam asetat dalam negeri dan mengurangi impor,

menghemat devisa karena asam asetat diperoleh dari industri local, memacu dan

mendukung perkembangan industri dengan bahan baku asam asetat di dalam negeri, dan

membuka lapangan kerja baru

1.2 Kapasitas Pabrik

Kapasitas prarancangan didasarkan atas beberapa aspek, yaitu kebutuhan asam asetat

dalam negeri, ketersedian bahan baku serta kapasitas minimum pabrik yang sudah ada.

Berikut ini data impor asam asetat tahun terakhir.

Tabel 1. Impor asam asetat di Indonesia

No. Tahun Jumlah Impor (Ton)

1 2010 104.391,139

2 2011 101.787,239

3 2012 104.975,190

4 2013 106.611,626

5 2014 111.864,124

Dari beberapa pertimbangan di atas maka kapasitas pabrik asam asetat dirancang

sebesar 100.000 ton/tahun.

3

2. METODE

Proses pembuatan asam asetat dilakukan dalam reaktor gelembung dengan menggunakan

katalis rhodium pada fase gas-cair. Reaksi:

CH3OH(l) + CO(g) Rh

CH3COOH(l) (1)

2.1 Tinjauan Termodinamika

Untuk menemukan sifat reaksi apakah berjalan secara eksotermis atau endotermis dengan

menghitung panas pembentukan standar (ΔH0

f) pada tekanan 1 atm dan suhu 298 K dari

reaktan dan produk.

Reaksi:

CH3OH(l) + CO(g) Rh

CH3COOH(l) (2)

Dari Tabel Entalpi Pembentukan pada 298,15 K, diketahui (Yaws, 1999):

ΔHf298,15CH3COOH = -239,1 kJ/mol

ΔHf298,15CH3COOH = -484,4 kJ/mol

ΔHf298,15CO = -110,53 kJ/mol

ΔH0

reaksi = ∑ΔHf produk - ∑ΔHf reaktan

= -134,77 kJ/mol

Sedangkan ΔHreaksi pada suhu 1800C adalah:

T= 180oC = 453,15 K

(∑ΔHf)produk = (∑ΔHf)produk,298,15 + (∫Cp.dT)produk

= -484,4 + 21,86

= -462,54 kJ/mol

(∑ΔHf)reaktan = (∑ΔHf)reaktan,298,15 + (∫Cp.dT)reaktan

= (-239,1 + (-110,53))+(13,98+4,55)

= -331,1 kJ/mol

ΔHreaksi = (∑(nΔH0

f)produk- ∑(nΔH0

f)reaktan)453,15

= -462,54- (-331,1)kJ/mol

= -153,3 kJ/mol

Dari perhitungan ∑ΔHreaksi reaksi di atas, maka dapat disimpulkan bahwa reaksi

pembentukan asam asetat bersifat eksotermis.

Perubahan energy Gibbs dapat dihitung dengan persamaan:

4

∑ΔG0

298 = - R T In K (3)

Dengan:

ΔG0

298 = energy bebas Gibbs standar suatu reaksi pada 298 K (kJ/mol)

R = konstanta gas ( R = 8,314.10-3

kJ/mol.K)

T = temperatur (K)

Dari tabel energy Gibbs pembentukan gas pada 298 K, diketahui (Yaws, 1999):

ΔG0CH3OH = -162,51 kJ/mol

ΔG0CO = -137,28 kJ/mol

ΔG0CH3COOH = -376,69 kJ/mol

ΔG0

298 = ΔG produk – ΔG reaktan

= (-376,69)-((-162,51)+(-137,28))

= -76,8 kJ/mol

In K = RT

G

In K = - 023,31298./10.314,8

/9,763 KKmolkJ

molkJ

K = 2,972.1013

Dari persamaan:

11

11

TTR

H

K

KIn

(4)

(Smith and Van Ness, 1987)

Dengan:

K1 = konstanta kesetimbangan pada temperatur tertentu

T1 = temperatur tertentu (K)

ΔH = panas reaksi pada 298 K

= -153,3 kJ/mol

Pada suhu operasi 1800C=453,15 K, besarnya konstanta kesetimbangan dapat dihitung

sebagai berikut:

11

11

TTR

H

K

KIn

15,453

1

15,298

1

10.314,8

3,15310.972,23

1

13

KIn

154,2110.972,2

1

13

KIn

5

9

1

13

10.53,110.972,2

K

31,373.191K

Dari perhitungan diketahui bahwa reaksi pembentukan asam asetat berlangsung searah

atau irreversible, karena harga konstanta kesetimbangan (K) yang cukup besar.

2.2 Tinjauan Kinetika

Menghitung harga konstanta kecepatan reaksi (k):

Reaksi : CH3OH(l) +CO Rh

CH3COOH(l) (5)

Jadi, kecepatan reaksi karbonilasi dapat ditulis (Yuying, Chen, Yuan G, dan Chen R,

1989)

M=2

.

AL

ALA

K

DkC (6)

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Reaktor

Kode : R-201

Fungsi : Mereaksikan methanol dan karbon monoksida

menjadi asam asetat sebanyak 15.574,32 kg/jam

Jenis : ReaktorGelembung

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi :

Suhu masuk : 177 oC

Suhu keluar : 177 oC

Tekanan : 30 atm

Dimensi reactor :

Diameter reaktor : 1,056 m

Tinggi reaktor : 2,402 m

Volume reaktor : 2,1049 m3

Tebal head reaktor : 9,788 in

Pendingin : koil

Diameter luar : 14 in

Diameter dalam : 13,25 in

Panjang : 18 m

6

Diameter gelembung : 0,50 cm

Bahan : Stainlees steel

3.2 Menara Distilasi 1

Kode : D-401

Fungsi : Memisahkan asam asetat dengan metil asetat sebanyak

13.820,05 kg/jam

Jenis : Plate sieve tray

Kondisi operasi :

Kolom Distilasi Atas

Tekanan : 1 atm

Temperatur : 177 oC

Diameter : 0,577 m

Tebal sheell : 0,138 in

Tebal head : 0,1875 in

Kolom Distilasi Bawah

Tekanan : 1 atm

Temperatur : 177 oC

Diameter : 0,657 m



Tinggi menara distilasi : 11,167 m

Bahan : Stainless steel type 304(SA 167)

Jumlah : 1 buah

3.3 Menara Distilasi 2

Kode : D-501

Fungsi : Memurnikan produk asam asetat hingga 99,7% berat

sebanyak 12.626,26 kg/jam

Jenis : plate sieve tray

Kondisi operasi :

Kolom Distilasi Atas

Tekanan : 1 atm

Temperatur : 177 oC

Diameter : 0,578 m

7



Kolom Distilasi Bawah

Tekanan : 1 atm

Temperatur : 177 oC

Diameter : 0,734 m



Tinggi menara distilasi : 3,167 m

Bahan : Stainless steel type 304(SA 167)

Jumlah : 1 buah

3.4 Unit Pendukung Proses Dan Laboratorium

Kebutuhan air pada unit pengolahan air yang meliputi air pendingin, sanitasi dan steam

sebesar 561.028,66 kg/jam. Kebutuhan solar pada unit pengadaan bahan bakar sebesar

451,78 l/jam. Kebutuhan listrik pada unit pengadaan listrik sebesar 350 kW yang

disuplai langsung dari PLN.

3.5 Manajemen Perusahaan

Bentuk perusahaan yang akan dijalankan pada pabrik Asam asetat ini adalah Perseroan

Terbatas (PT) dimana sumber modalnya berasal dari penjualan saham. Pemegang

saham adalah seseorang yang mengumpulkan modal untuk kepentingan perusahaan.

Perusahaan dipimpin oleh direktur utama sekaligus bertanggung jawab seluruhnya

terhadap perkembangan perusahaan. Alasan dipilihnya bentuk perusahaan ini

didasarkan atas beberapa pertimbangan, antara lain (Isfardiyana, 2015) :

Mudah dalam mendapatkan modal yaitu dengan menjual saham di pasar modal atau

melalui perjanjian tertutup dan meminta pinjaman dari pihak yang berkepentingan

seperti badan usaha atau perseroan.

Tanggung jawab pemegang saham terbatas dimana para pemegang saham hanya

bertanggung jawab sebatas pada sejumlah saham yang dimiliki, sehingga kelancaran

produksi hanya dipegang oleh pimpinan perusahaan atau direksi. Direksi memiliki

fungsi sebagai pengurus dan perwakilan perusahaan yang diawasi oleh dewan

komisaris.

8

Efisiensi dari manajemen dimana para pemegang saham dapat memilih orang yang

ahli sebagai dewan komisaris dan direktur utama khususnya yang cakap dan

berpengalaman.

Ketersediaan lapangan usaha lebih luas dan PT dapat menarik modal yang sangat

besar dari masyarakat kemudian modal ini PT dapat memperluas usahanya.

PT merupakan badan usaha yang memiliki kekayaan tersendiri yang terpisah dari

kekayaan pribadi.

Mudah mendapatkan kredit dari bank dengan perusahaan sebagai jaminan. Selain itu

PT mudah bergerak di pasar modal.

3.6 Analisa Ekonomi

Analisa ekonomi pada pabrik Asam asetat ini bertujuan untuk memperkirakan

kelayakan investasi, besarnya laba yang didapat, lamanya modal investasi dapat

dikembalikan dan memperkirakan titik impas.

Gambar 1. Grafik analisa ekonomi

Dari hasil analisa ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik Asam asetat melalui

proses Monsanto dengan kapasitas 100.000 ton/tahun ini layak untuk didirikan.

4 PENUTUP

Hasil analisa ekonomi adalah sebagai berikut :

Modal tetap yang dibutuhkan sebesar Rp 682.197.984.948,-

Modal kerja yang dibutuhkan sebesar Rp 386.313.061.457,-

0

50

100

150

200

250

300

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Do

llar/

tah

un

( x

10

6 )

Kapasitas Produksi per tahun (%)

BEP

SDP

Fa

Sa

Ra

Va

0,3 Ra

9

Keuntungan sebelum pajak sebesar Rp 296.050.149.313,- dan sesudah pajak sebesar

Rp 148.025.074.656,-

Percent Return on Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 43,39% dan sesudah pajak

21,69%. ROI untuk pabrik beresiko rendah sebelum pajak minimal 11% (Aries and

Newton, 1955).

Pay Out Time (POT) sebelum pajak 1,87 tahun dan sesudah pajak 3,15 tahun. POT

pabrik sebelum pajak maksimal 5 tahun (Aries and Newton, 1955).

Break Event Point (BEP) sebesar 41,84% dan Shut Down Point (SDP) sebesar

29,85%.

Internal Rate of Return atau IRR sebesar 34,01% sedangkan suku bunga pinjaman di

bank sekitar 10% per tahun.

DAFTAR PUSTAKA

Aries, R.S and Newton R.D., 1955, Chemical Engineering Cost Estimation, Mc Graw Hill

Book Company, New York.

Badan Pusat Statistik. 2009. Tabel Ekspor-Impor Menurut Komoditi. In The Badan Pusat

Statistik Homepage (online). http://dds.bps.go.id/exim.php

Brown, C.G., 1978. Unit Operation, John Wiley and Sons. Inc., New York.

Brownell, L.E., and Young E.H., 1978, Process Engineering Design, 3 rd ed., Wiley Eastrn

Ltd. New Delhi.

Chemical Technology. 2009. Industry Projects. In the Chemical Technology Homepage

(online). http://www.chemicals-technology.com/projects/.

Coulson, J.H., and Ricardson, J.F., 1994, Chemical Engineering Design, vol.6, Pergamon

Press, New York.

Faith, W.L., ; D.B. Keyes; and R.L. Clark. 1961. Industrial Chemicals. London: John Wiley

and Sons Inc.

Froment, F., Gilbert, and Bischoff, B., Kenneth, 1981, Chemical Reactor Analysis and

Design, 2nd ed., John Wiley & Sons, New York.

http://dds.bps.go.id/exim.php

http://www.chemicals-technology.com/projects/

10

Indonesia. Direktorat Statisktik Perdagangan dan Jasa, Sub Direktorat Statistik Impor. 2014.

Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia Impor 2013. Jilid 1. Jakarta: Badan

Pusat Statistik.



Pusat Statistik.



Pusat Statistik.



Pusat Statistik.



Pusat Statistik.

Kern, D.Q., 1950. Process Heat Transfer, Mc. Graw-Hill International Book Company Inc.,

New York.

Kirk, R.E., and D.F. Othmer. 1983. Encyclopedia of Chemical Technology. New York: A

Wiley Inter Science Publisher Inc.

Levenspiel, O., 1999, Chemical Reaction Engineering, 3th ed., John Wiley and Sons Inc.,

New York.

McKetta, J. J., and W.A. Cunningham. 1976. Encyclopedia of Chemical Processing and

Design. New York: Marcen Dekker Inc.

Perry R.H. and Green D., 1999. Perry’s Chemical Engineer’s Hand Book,7th Ed., Mc. Graw

Hill Book Co., New York

Peters, M. S. And Timmerhaus, 2002, Plant and Design Economic for Chemical Engineers,

5th ed., Mc. Graw Hill International Edition, Singapore.

11

PT Kaltim Methanol Industri. 2009. Produk dan Layanan. In The Kaltim Methanol Industri

Homepage(online).

http://www.kaltimmethanol.com/inco/index.php?page=product_service.php

Sigma Aldrich. 2009. Safety Data Sheet. In The Sigma-Aldrich Homepage(online).

http://www.sigmaldrich.com/MSDS/MSDS?DisplayMSDSPage.do

Smith, J. M., and H.C. Van Ness. 1987. Introduction to Chemical Engineering

Thermodynamics. 4th ed. Tokyo: Mc Graw Hill International book Company.

Suwarni, Eka S. 2006. Proses Produksi Asam Asetat di PT Sarasa Nugraha Tbk. Lapora

Kerja Praktek Jurusan Teknik Kimia, Universitas Muhammadiyah Surakarta,

Surakarta, Indonesia.

Treybal, R.E., 1981. Mass Transfer Operation, 3th ed., Mc. Graw Hill Book Company Inc.,

Singapore.

Yaws, Carl. L. 1999. Chemical Properties Handbook. New York: Mc Graw-Hill.

Yuying, Chen., Yuan G, dan Chen R., 1989. Kinetic Study of Carbonylation of Methanol to

Acetic Acid and Acetid Anhydride Over a Novel Copolymer-Bound Cis-

Discarbony Irhodium Complex. Chinese Journal of Polymer Science 7(3):225-

231.

http://www.kaltimmethanol.com/inco/index.php?page=product_service.php

http://www.sigmaldrich.com/MSDS/MSDS?DisplayMSDSPage.do

prarancangan pabrik asam asetat dengan proses …eprints.ums.ac.id/51918/1/01.naskah...

Documents