12

BAB IPENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik Perkembangan industri sebagai bagian usaha pembangunan ekonomi jangka panjang diarahkan sebagai pembentuk struktur ekonomi yang lebih kokoh dan seimbang. Seiring dengan perkembangan industri tersebut, terjadi pula peningkatan kebutuhan bahan baku dan bahan pembantu.Dengan perkembangan peradaban manusia, dunia industri khususnya industrikimia dituntut lebih meningkatkan teknologinya, baik dengan penemuan-penemuan baru maupun pengembangan teknologi sebelumnya. Di Indonesia, industri kimia kini mulai berkembang dan merupakan salah satu tulang punggung pendorong pertumbuhan industri-industri lainnya, misalnya industri polimer. Perkembangan industri sangat pesat mengingat kebutuhan bahan-bahan berbasis polimer diperlukan baik bagi rumah tangga maupun industri. Salah satu bahan dasar pembuatan produk polimer adalah ester akrilat misalnya n-Butil Akrilat. Selama ini dilakukan impor guna memenuhi kebutuhan n-Butil Akrilat di Indonesia. Selain pertimbangan tersebut, pendirian pabrik ini dapat menciptakan lapangan kerja baru sehingga mampu mengurangi jumlah pengangguran, memacu pertumbuhan industri-industri baru baik industri penghasil bahan baku untuk n-Butil Akrilat, seperti Asam Akrilat dan n-Butanol, maupun industri-industri polimer yang menggunakan n-Butil Akrilat sebagai bahan bakunya, mengurangi ketergantungan pada negara asing dan menigkatkan pendapatan negara dari sektor industri, serta menghemat devisa negara.

I.2. Kapasitas RancanganKapasitas produksi pabrik berpengaruh pada perhitungan teknis maupun ekonomis, tetapi terdapat faktor-faktor lain menentukan produksi, yaitu : kebutuhan pasar, kapasitas minimum pabrik dan ketersediaan bahan baku. Berdasarkan data statistik, kebutuhan n-Butil Akrilat di Indonesia mengalami fluktuasi. Kebutuhan n-Butil Akrilat, diimpor setiap tahun dari tahun 2010 sampai tahun 2013 dapat dilihat pada tabel I.1.Tabel I.1 Data Kebutuhan Impor n-Butil Akrilat di IndonesiaTahunKebutuhan n-Butil Akrilat (Ton / Tahun)

201028.047,181

201127.655,298

201230.307,970

201345.660,606

(bps.go.id)

Gambar I.1 Data Impor N-Butil Akrilat Di IndonesiaDari persamaan trendline y = 5549.3 x 1E+07 dengan y adalah jumlah n-Butil Akrilat impor dan x adalah tahun. Jadi pada tahun 2022 diperkirakan Indonesia membutuhkan n-Butil Akrilat sebesar 85.636,055 ton/tahun.

Kapasitas pabrik harus didirikan diatas kapasitas minimum atau minimal sama dengan pabrik yang sudah ada. Hal tersebut dikarenakan pabrik yang telah didirikan tentunya telah memiliki analisis ekonomi mengenai kapasitas yang sesuai dan memberikan keuntungan. Pertimbangan kapasitas dari beberapa pabrik yang sudah berdiri dapat dilihat pada Tabel I.1Tabel.I.2 Daftar pabrik n-Butil Akrilat yang telah berdiriPabrikLokasiKapasitas (ton/tahun)Proses

Tianjin WHZW Chemicals Co, LtdCina12.000Esterifikasi

Beijing east guangming chemical co, ltdCina36.000Esterifikasi

PT. Nippon ShokubaiIndonesia40.000Esterifikasi

(http.bkpmd.banten.go)Dari table I.2 diketahui bahwa kapasitas minimum pabrik n-Butil Akrilat yang sudah berdiri adalah 12.000 ton/tahun dan berlokasi di Cina. Kapasitas maksimum pabrik n-Butil Akrilat yang telah berdiri adalah 40.000 ton/tahun dan berlokasi di Indonesia.Ketersediaan bahan baku perlu diperhatikan guna menjamin kontinuitas produksi suatu pabrik. Bahan baku pembuatan n-butil akrilat adalah asam akrilat dan n-butanol. Bahan baku asam akrilat diperoleh dari PT. Nippon Shokubai, Cilegon berkapasitas produksi 80.000 ton/tahun dan n-butanol diperoleh dari PT. Oxo Nusantara yang beralamat di jalan R.E. Martadinata, Gresik dengan kapasitas produksi 40.000 ton/tahun. Dari perhitungan, untuk memproduksi 1 ton n-Butil Akrilat dibutuhkan 0,582 ton Asam Akrilat dan 0,652 ton n-Butanol. Dengan mempertimbangkan faktor-faktor pemilihan kapasitas pabrik diatas, maka ditetapkan kapasitas pabrik n-Butil Akrilat 60.000 ton/tahun guna memenuhi kebutuhan dalam negeri yang selama ini dipenuhi dari impor negara lain.

I.3. Pemilihan Lokasi PabrikPabrik n-Butil Akrilat akan didirikan di kawasan industri Cilegon, Banten dengan mempertimbangkan kedekatan dengan sumber bahan baku Asam Akrilat diperoleh dari PT. Nippon Shokubai, Cilegon. Kawasan Industri Cilegon memiliki sarana dan prasarana baik. Sarana transportasi, kedekatan dengan pelabuhan penyeberangan merak (jarak 12 km). Sarana pendukung seperti ketersediaan air dapat langsung mengambil dari air laut, pengadaan listrik diambil dari PLN setempat dan generator sebagai cadangan, kebutuhan bahan bakar dapat diperoleh dari PT. Pertamina (Persero). Pemilihan kawasan industri Cilegon sebagai lokasi pabrik juga didasarkan pada kedekatannya dengan pasar, diantaranya dua produsen cat besar seperti PT. Nipsea Paint dan ICI Paint Indonesia di Tangerangberdasar data kementrian perindustrian keduanya berkapasitas produksi 225.500 ton/tahun. Rata-rata 15% dari kapasitas produksi adalah produk interior coating yang berbahan baku n-Butil Akrilat 15% berat. Jadi untuk dua produsen cat diatas membutuhkan setidaknya 5.000 ton n-Butil Akrilat per tahunnya. Atau didistribusikan ke produsen cat skala menengah seperti Dana Paint, Gajah Tunggal Prakasa, Jotun Indonesia, Pacific Dwiyoga Putra disekitar Jawa Barat dan Jakarta. Selain digunakan untuk bahan cat, n-Butil Akrilat bisa dijual ke distributor bahan kimia disekitar Cilegon yang untuk saat ini dipenuhi dari luar negeri.Selain faktor diatas, pemilihan cilegon karena memiliki kemudahan dalam perizinan, pajak dan lain-lain yang menyangkut teknis pelaksanaan pendirian suatu pabrik dan tersedianya fasilitas umum. Dari beberapa keunggulan di atas maka Cilegon dirasa tepat untuk lokasi pendirian pabrik n-Butil Akrilat. Buangan air pendingin dari air laut dialirkan kembali ke laut tanpa pengolahan terlebih dahulu. Limbah cair yang mengandung larutan kimia diolah terlebih dahulu di Waste Water Treatment sebelum dialirkan ke laut.I.4. Tinjauan PustakaEster dihasilkan apabila asam karboksilat dipanaskan bersama alkohol dengan bantuan katalis (persamaan I.1). reaksi esterifikasi berlangsung lambat dan dapat balik (reversible). (I.1)(Asam Akrilat) + (n-Butanol)(n-Butil Akrilat) + (Air)I.4.1. Macam-macam Proses Pembuatan N-Butil AkrilatBeberapa proses pembuatan n-butil akrilat, yaitu :1. Proses ReppeMenggunakan bahan baku asetilen, bahan baku ini direaksikan dengan CO dan senyawa alkohol dalam suasana asam. Reaksi berlangsung pada suhu 40 oC dan tekanan atmosferik dengan rasio mol asetilen : CO2 = 1: 1,1 4C2H2 + 4R-OH + Ni(CO)4 + 2HCL 4CH2 = CHCOOR + H2 + NiCl2(I.2)Proses ini ditinggalkan karena kesulitan dalam penanganan toxic dan mahalnya Nikel Karbonil (Kirk and Othmer, 1991).2. Proses Etilen SianohidrinEtilen Sianohidrin dibuat terlebih dahulu dari etilen oksida dan HCN kemudian dihidrolisa menjadi asam akrilat dengan hasil samping ammonium sulfat. Produk ini selanjutnya direaksikan dengan alcohol membentuk ester akrilat. Proses ini tidak digunakan lagi karena sulitnya penanganan HCN dan limbah Amonium sulfat (Kirk and Othmer, 1991).3. Proses Goodrich (Ketene Process)Pada proses ini digunakan bahan baku keten kemudian direaksikan dengan formaldehid membentuk -propialaktone (bersifat racun), kemudian direaksikan dengan alcohol membentuk ester akrilat. Proses ini tidak begitu lama digunakan karena melalui beberapa tahapan reaksi dan hasil -propialaktone merupakan bahan beracun (Mc. Ketta, 1977).4. Proses Esterifikasi Asam Akrilat Dengan Reactive DistillationProses pembuatan ester (persamaan I.3) dapat dilakukan dengan menggunakan reactive distillation.CH2 = CHCOOH + C4H9OH CH2 = CHCOOC4H9 + H2O ..(I.3)(Asam Akrilat) + (Butanol) (n-Butil Akrilat) + (Air)Reactive distillation merupakan suatu alat yang menggabungkan antara proses reaksi kimia dan proses distilasi ke dalam satu unit proses. Dalam beberapa penggunaan khusus dibanyak kasus, ketika kesetimbangan reaksi termodinamika dapat membatasi perolehan konversi. Reactive distillation didesain sedemikian rupa sehingga produk dapat meningkatkan zona reaksi secara signifikan. Penggabungan antara proses reaksi dan distilasi tersebut menghasilkan sedikit arus bentuk penyederhanaan proses yang intensif, selain itu dapat menghasilkan sedikit arus recycle serta berkurangnya kebutuhan untuk pengolahan limbah sehingga dapat mengurangi biaya operasi dan investasi. Digunakan katalis resin aktif yang mempunyai ion H+ dalam aplikasi reactive distillation. Ion ini berperan dalam mempercepat reaksi esterifikasi sebagai contoh adalah Amberlyst 46. Proses dijalankan pada suhu antara 90 oC 150 oC, didapatkan konversi maksimal 97% (I-lung, 2005).Dari keempat proses pembuatan n-Butil Akrilat yang telah diuraikan di atas, dipilih proses pembuatan n-Butil Akrilat proses esterifikasi Asam Akrilat dengan reactive distillation dengan pertimbangan konversi tinggi, prosesnya ramah lingkungan, tidak menimbulkan racun, bahan baku relatif mudah diperoleh, hanya satu tahapan reaksi yaitu esterifikasi, tidak diperlukan unit pemisahan katalis, serta mengurangi arus recycle karena hanya ada satu arus recycle yaitu refluk dari decanter.

Tabel I.3Perbandingan Beberapa Proses Produksi n-Butil AkrilatProsesReppeEtilen SianohidrinGoodrich (ketene)Esterifikasi

Bahan bakuAsetilenn-butanolnikel karbonilasam kloridaEtilen oksidaHCNAsam sulfatAlcoholAsam akrilatFormaldehidAlcoholAsam akrilatn-butanol

Kondisi proses40 oC, 1 atm--90-150 oC, 1 atm

Perbandingan reaktanAsetilen : Karbon monoksida = 1,1 :1--Asam akrilat : n-butanol = 1:1,0433

Reaksi1 tahap2 tahap2 tahap1 tahap

ReaktorTangki berpengaduk--Reactive distillation

Katalis---Resin

Yield--60 70 %-

Konversi---97% Asam Akrilat

Produk sampingHydrogenNi-kloride-Ammonium acid sulfateAir

KelemahanKesulitan dalam penanganan tocxicMahalnya nikel karbonilTimbul masalah dalam penanganan HCN dan limbah NH4HSO4Melalui banyak tahapan reaksiProduk antara lain propialaktone bersifat racun-

Kelebihan---Tidak menimbulkan racun

I.4.2 Kegunaan produk Normal Butil Akrilat monomer dipakai sebagai chemical intermediate pada produksi resin polimer (emulsion polymers). Senyawa n-Butil Akrilat juga digunakan sebagai penghasil homopolimer dan kopolimer bersama monomer-monomer lain misalnya asam akrilat dan garamnya, amida dan ester methakrilat, akrilonitril, asam maleat, vinil asetat, vinil klorida, stirena, butadiene, unsaturated polyester dan drying oil. Polimer dan kopolimer ini digunakan dalam berbagai macam produk misalnya zat-zat pendispersi atau pelarut (ECETOC, 1994).Normal Butil Akrilat digunakan pula dalam industri pelapisan (cat) dan tinta, bahan perekat, seal, tekstil, plastic dan elastomer. Aplikasinya dalam industry pelapisan antara lain pembentukan lateks, pendispersi terhadap air, dan dipakai pada pabrik peralatan otomotif original, serta dalam refinishing material sebagai bahan perekat. N-butil akrilat digunakan dalam industry-industri tekstil dan konstruksi. Produk-produk industri tekstil mengandung n-butil akrilat antara lain fiber, warp, sizing, thickener dan back coat formulation (adhesives). Dalam industri plastik, n-Butil Akrilat merupakan bahan dasar bagi beberapa modifikasi PVC dan molding atau extrusion additive (BAMM, 1993).

I.4.3.Sifat-Sifat Fisis Dan KimiaI.4.3.1.Sifat-Sifat Fisis Dan Kimia Bahan Bakua. Asam Akrilat (Yaws, 1999)Nama IUPAC: prop-2-enoic acid

Rumus Molekul: C3H4O2

Berat Molekul: 72,06 g/mol

Titik Leleh: 12,5 oC (pada 1 atm)

Titik Didih: 141,2 oC (pada 1 atm)

Titik Nyala: 54,0oC(open cup)

Densitas: 1,0519g/ml (pada 20 oC)

Kelarutan: Larut sempurna dalam air (1 x 106ppm pada 25 oC)dan pelarut organik (alkohol, kloroform, benzene)

Viskositas: 1,22mPa.s (pada 20oC)

Sifat Kimia (Kirk and Othmer, 1991) Reaksi Esterifikasi Reaksi esterifikasi terjadi jika asam akrilat direaksikan dengan suatu alcohol membentuk ester dari asam akrilat dan airCH2 = CHCOOH + ROH CH2 = CHCOOR + H2O Reaksi AdisiReaksi adisi terjadi jika asam akrilat diadisi dengan halogen, hidrogen dan hidrogen sianida CH2 = CHCOOH + HX H2CX CHCOOH

b. N-butanolSifat Fisika (Yaws, 1999) :Nama IUPAC: n-Butil Alkohol

Rumus Molekul: C4H10O

Berat Molekul: 74,12 g/mol

Titik Leleh: -89,9 oC (pada 1 atm)

Titik Didih: 117,6 oC (pada 1 atm)

Titik Nyala: 37 oC (closed cup)

Densitas: 0,811 g/ml (pada 20oC)

Kelarutan: 6 x 104 ppm (pada 25 oC)

Viskositas: 2,544 cP (pada 25 oC)

Sifat Kimia (Fessenden & Fessenden, 1986) Reaksi EsterifikasiReaksi esterifikasi antara n-butanol dengan asam organic akan membentuk ester dan air CH2 = CHCOOH + ROH CH2 = CHCOOR + H2O Reaksi SubtitusiReaksi subtitusi antara n-butanol dengan HCL dengan bantuan katalis ZnCl2 menghasilkan butyl klorida C4H9OH + HCl C4H9Cl + H2O

c. Katalis (www.lenntech.com)Lewatit K 2621Bentuk Ion: H+

Struktur: macroporous

Kapasitas Total : 1,4 min. eq/L

Ukuran Bead (>90%): 0,4 1,2 mm

Ukuran Efektif: 0,5 0,6 mm

Bulk Densitas (+/- 5 %): 700 g/L

Densitas: 1,15 g/ml

Water Retention : 57 63 % wt

Surface Area: 40 m2/g

Pore Volume : 0,6 cm3/g

Pore Diameter: 65 nm

Stabilitas: -20 125 oC

Storability (of the product): 2 years

I.4.3.2.Sifat Fisis Dan Kimia Produk a. N-butil akrilat (Yaws, 1999)Sifat Fisika :Nama IUPAC: butyl prop-2-enoate

Rumus Molekul: C7H12O2

Berat Molekul: 128,1689 g/mol

Titik Didih: 145 oC (pada 1 atm)

Titik Leleh: -64,6 oC (pada 1 atm)

Titik Nyala: 48,9 oC (open cup)

Kelarutan : 2000 ppm (pada 25oC)

Densitas: 0,8898 g/ml (pada 20 oC)

b. Air Sifat Fisika (Yaws, 1999) :Nama IUPAC: Oxidane

Rumus Molekul : H2O

Berat Molekul: 18,01528 g/mol

Titik Didih: 99,974 oC pada 1 atm

Titik Leleh: 0 oC pada 1 atm

Kelarutan : sangat larut dalam etanol, methanol dan acetone

Densitas : 0,9950 g/ml pada 25 oC

Viskositas: 0,8949 pada 25 oC

Sifat Kimia (Faith Keyes, 1957) : Pelarut kimia yang baik (paling sering digunakan) Merupakan reagen penghidrolisa pada reaksi hidrolisa Memiliki sifat netral (pH = 7)1