prarancangan pabrik etil akrilat dari asam …digilib.unila.ac.id/32630/30/skripsi full teks tanpa...
TRANSCRIPT
PRARANCANGAN PABRIK ETIL AKRILAT DARI ASAM AKRILAT DAN ETANOL DENGAN KAPASITAS 50.000 TON/TAHUN
(Perancangan Kolom Distilasi (DC-301))
(Skripsi)
Oleh
ADE OKTAVIANI
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG 2018
ABSTRAK
PRARANCANGAN PABRIK ETIL AKRILAT DARI ASAM AKRILAT DAN ETANOL DENGAN KAPASITAS 50.000 TON/TAHUN
(Perancangan Kolom Distilasi (DC-301))
Oleh
ADE OKTAVIANI
Pabrik etil akrilat berbahan baku asam akrilat dan etanol direncanakan didirikan di Cilegon, Banten. Pendiriaan pabrik berdasarkan pertimbangan ketersediaan bahan baku, sarana transportasi yang memadai, tenaga kerja yang mudah didapatkan, dan kondisi lingkungan. Pabrik direncanakan memproduksi etil akrilat sebanyak 50.000 ton/tahun, dengan waktu operasi 24 jam/hari, 330 hari/tahun. Bahan baku yang digunakan adalah asam akrilat sebanyak 5.051,0160 kg/jam dan etanol sebanyak 3.227,0380 kg/jam. Penyediaan kebutuhan utilitas pabrik terdiri dari unit pengadaan air, pengadaan steam, pengadaan listrik dan udara instrument, pengadaan air pendingin, dan pengolahan limbah. Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) menggunakan struktur organisasi line dan staff dengan jumlah karyawan sebanyak 130 orang.
Dari analisis ekonomi diperoleh: Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 251.603.594.524 Working Capital Investment (WCI) = Rp 44.400.634.328 Total Capital Investment (TCI) = Rp 296.004.228.852 Break Even Point (BEP) = 47,78% Shut Down Point (SDP) = 24,01% Pay Out Time before taxes Pay Out Time after taxes Return on Investment before taxes
(POT)b (POT)a (ROI)b
= = =
2,4 tahun 2,8 tahun 27,42%
Return on Investment after taxes (ROI)a = 21,93% Discounted cash flow (DCF) = 21,90%
Mempertimbangkan paparan di atas, maka dapat diambil kesimpulan bahwa pabrik etil akrilat layak untuk dikaji lebih lanjut dari segi proses maupun ekonominya. Kata kunci: asam akrilat, etanol, etil akrilat.
ABSTRACT
THE CONSTRUCTION OF A PLANT PRODUCING 50.000 TONS OF ETHYL ACRYLATE PER YEAR
FROM ACRYLIC ACID AND ETHANOL (The Construction of Distillation Column DC-301)
By
ADE OKTAVIANI
A plant producing ethyl acrylate is going to be built at Cilegon, Banten. The establishment of the plant is based on several aspects: the availability of raw materials, adequate transportation facilities, the convenience of hiring the manpower, and the environmental conditions. With 24 hours/day, 330 days/year manufacturing time, the plant is targeted to produce 50.000 tons of ethyl acrylate per year. The materials are 5.051,0160 kg/hour of acrylic acid and 3.227,0380 kg/hour of ethanol. The utility requirements of the plant consist of water supply, steam generator, electricity and air instrument, cooling water supply, and waste treatment unit. A Limited Liability (LL) corporation manages the plant, using line and staff organization structure, employing 130 people.
The data below was obtained from the economic analysis: Fixed Capital Investment (FCI) = IDR 251.603.594.524 Working Capital Investment (WCI) = IDR 44.400.634.328 Total Capital Investment (TCI) = IDR 296.004.228.852 Break Even Point (BEP) = 47,78% Shut Down Point (SDP) = 24,01% Pay Out Time before taxes Pay Out Time after taxes Return on Investment before taxes
(POT)b (POT)a (ROI)b
= = =
2,4 years 2,8 years 27,42%
Return on Investment after taxes (ROI)a = 21,93% Discounted cash flow (DCF) = 21,90%
Considering the explanation above, it can be concluded that the ethyl acrylate plant is feasible for further study, in terms of its process and economy. Keywords: acrylate acid, ethanol, ethyl acrylate.
PRARANCANGAN PABRIK ETIL AKRILAT DARI ASAM AKRILAT DAN ETANOL DENGAN KAPASITAS 50.000 TON/TAHUN
(Perancangan Kolom Distilasi (DC-301))
Oleh
ADE OKTAVIANI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar SARJANA TEKNIK
pada
Jurusan Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG 2018
RIWAYAT HIDUP
Penulis merupakan anak keempat dari lima bersaudara
yang lahir pada tanggal 5 Oktober 1992 di Kotabumi
Utara, dari pasangan Mansyur (Alm.) dan Jawanis.
Pendidikan yang dilalui penulis, berturut-turut, yakni
SD Negeri 2 Ketapang (1999-2004), SMP Negeri 6
Kotabumi (2004-2007), dan SMA Negeri 2 Kotabumi
(2007-2010). Melalui jalur SNMPTN (tes tertulis), penulis melanjutkan hidupnya
selaku mahasiswa Jurusan Teknik Kimia angkatan 2010. Di saat yang sama,
beliau menerima beasiswa PPA (Peningkatan Prestasi Akademik) yang berjalan
selama 7 semester.
Pada Juli 2013 penulis menjalani Kuliah Kerja Nyata (KKN) di Kecamatan
Padang Cermin, Kabupaten Pesawaran, berkelompok dengan 8 mahasiswa lainnya
yang berasal dari Fakultas Ekonomi, ISIP, MIPA, dan Teknik. Dalam masa ± 30
hari, penulis bersama tim menyosialisasikan program Pos Pemberdayaan
Keluarga, memberi pelatihan produksi virgin coconut oil (VCO) dan pupuk
kompos berbahan baku kulit kakao kepada warga, menggelar bimbingan belajar
bagi murid-murid Sekolah Dasar, serta turut meramaikan kegiatan-kegiatan dusun
di bulan Ramadhan. Setengah tahun kemudian, tepatnya 21 Februari 2014, penulis
melaksanakan Kerja Praktik (KP) di PT. Pindo Delli Pulp and Paper Mills II
Karawang, Jawa Barat. Penulis menjalani KP selama 21 hari di Cautic Soda Plant
dengan tugas khusus Evaluasi Performa Heat Exchanger Evaporator E1301 dan
E1302. Di tahun yang sama penulis juga melakukan Penelitian berjudul
Transesterifikasi Minyak Jelantah Menggunakan Microwave dan Static Mixer
(Tinauan Rasio Molar dan Konsentrasi Katalis). Penelitian dilaksakan di
Laboratorium Penelitian Jurusan Teknik Kimia Universitas Lampung.
Penulis aktif di beberapa organisasi, yakni sebagai Wakil Ketua Divisi Islam
HIMATEMIA (Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia) masa bakti 2011/2012.
Diwaktu yang bersamaan beliau juga menjabat sebagai Wakil Ketua Biro BBQ FT
(Bimbingan Baca Qur’an Fakultas Teknik). Setahun setelahnya, yakni masa bakti
2012/2013 penulis menjabat sebagai Wakil Ketua FOSSI FT (Forum Silaturrahim
dan Studi Islam Fakultas Teknik) dan juga sebagai Anggota Divisi Islam
HIMATEMIA. Setahun kemudian, tahun 2014/2015 penulis terlibat dalam
kepengurusan BEM (Badan Eksekutif Mahasiswa) KBM UNILA sebagai Menteri
Keuangan.
Selama menuntut ilmu, penulis mendapat pengalaman mengajar sebagai guru
privat dan juga pengalaman bekerja sebagai customer service di IZI (Inisiatif
Zakat Indonesia) cabang Lampung.
Kepada segala makhluk yang senantiasa mendo’a,
“Semoga Ade diberikan yang terbaik dan segera lulus”
Kupersembahkan skripsi ini spesial untuk kalian
Karena,
(Q.S. Al-Insyirah: 5-6)
Syukuri lagi, ikhtiar lagi, tawakkal lagi. Serahkan semua padaNya.
Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan
Dia-lah Dzat yang berlimpah Rahmat
Dan Dia-lah Sebaik-baik Pembuat Rencana
Dan, berbuat baik saja, pada saat yang tepat, Dia akan
menunjukkan KuasaNya.
SANWACANA
Assalaamu'alaikum warahmatullaahi wabarakaatuh.
Rabb, Allah subhaanahu wa ta’aala, Alhamdulillah, atas barokah, rohmah,
maghfiroh juga taufiq-Nya kepada hamba-Nya yang lemah dan aniaya ini. Laa
ilaaha illaa anta, subhaanaka, innii kuntu minazh zhoolimiin. Shalawat beserta
salam untuk manusia terbaik, Rasulullah Muhammad shallallaahu ‘alaihi wa
sallaam, yang telah menyebarkan cahaya Islam ke penjuru alam semesta,
mengangkat derajat manusia ke tingkat yang amat mulia. Semoga kita semua
memperoleh syafa’at beliau di yaumil akhir kelak, dikumpulkan bersama
keluarganya, sahabat-sahabatnya, dan salafush shalih yang menjadi teladan umat.
Skripsi yang berjudul “Prarancangan Pabrik Etil Akrilat dari Asam Akrilat dan
Etanol dengan Kapasitas 50.000 Ton/Tahun” ini disusun oleh penulis guna
memenuhi syarat lulus sebagai Sarjana Teknik di Universitas Lampung.
Berikut ini adalah semua insan yang telah membantu penulis dari awal kegiatan
skripsi hingga selesainya laporan. Tak ada yang bisa penulis persembahkan selain
ucapan terima kasih yang dalam dan do’a yang tulus. Semoga kalian semua
dibalas oleh Allah subhaanahu wa ta’aala dengan kebaikan yang berlipat-lipat,
ditolong di dunia, dan diselamatkan di akhirat. Aamiin allaahumma aamiin.
ii
1. Kedua orang tua (Bapak Mansyur (Alm.) dan Ibu Jawanis) atas cinta tanpa
henti, pengorbanan kalian yang luar biasa, waktu, tenaga, kasih sayang, dan
do’a yang tak pernah bisa aku balas dengan apapun. Walau Bapak tak
mendengar kabar bahagia ini, sampai akhir hidupnya, dengan segala
perjuangan Bapak dan Mamak untuk anak-anaknya, semoga Allah balas
dengan syurgaNya.
2. Kakak dan adik tercinta (Hanafi, Habibi, Hadidi, dan Dadi Satria), serta
segenap keluarga besar, yang tak lelah bertanya, memberi motivasi, dan
mendo’a penuh harap agar Ade segera menyelesaikan studi ini.
3. Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Lampung.
4. Bapak Ir. Azhar, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas
Lampung sekaligus orang tua yang memberi semangat baru bagi penulis.
5. Bapak Taharuddin, S.T., M. Sc. Selaku Pembimbing I yang begitu toleran
kepada penulis, juga atas perhatiannya dalam memberikan berbagai arahan
sekaligus pencerahan.
6. Bapak Darmansyah, S.T., M.T. selaku Pembimbing II sekaligus Pembimbing
Akademik, yang selalu memberi motivasi dan nasihat kepada penulis dari
awal perkuliahan untuk serius dan bersemangat menyelesaikan studi.
7. Ibu Yuli Darni, S.T., M.T. selaku Penguji I yang telah memberikan saran,
arahan, dan tambahan ilmu untuk perbaikan tugas akhir ini.
8. Bapak Heri Rustamaji, S.T., M.Eng. selaku Penguji II, yang telah
memberikan saran, arahan, dan tambahan ilmu untuk perbaikan tugas akhir
iii
ini dan juga dengan terbuka menjadi tempat bertanya penulis hingga penulis
dapat menyelesaikan beberapa persoalan.
9. Seluruh dosen dan staf Jurusan Teknik Kimia, juga para pegawai Dekanat
Fakultas Teknik, atas segala ilmu dan layanannya.
10. Febrasari Almania, seorang teman yang sudah penulis anggap seperti saudara
sendiri, untuk segala dukungan dan kontribusinya yang tak tanggung-
tanggung dalam segala hal. Semoga menara cahaya yang membuat iri para
syuhada menjadi tempat persinggahan kita di dunia selanjutnya. Aamiin yaa
Raafi’.
11. Tri Yuni Susanti, kawan seperjuangan yang menghadapi beragam fenomena
yang penuh lika-liku, yang bersamanya penulis belajar juga mengajar,
bersemangat juga menyemangati, berupaya juga mengupayakan, dan
bermimpi juga memantik impian. Penulis pintakan pada Allah ar-Rosyiid at-
Tawwaab ash-Shobuur agar Dia tak pernah meninggalkanmu walau sedetik.
Akhirnya say, ini selesai. Alhamdulillah.
12. Mita Saraswati, kawan seperjuangan di akhir masa hidup di kampus, sesekali
kawan curhatan tentang masa depan, sesekali kawan berbagi makanan, kawan
boongan. Semoga kita gak saling melupakan.
13. Saudari dalam lingkaran-lingkaran yang pernah terukir, atas semangat dan
do’anya, semoga Allah tetapkan ukhuwah terjalin sampai nanti, hati terpaut
karena iman sampai nanti, sampai nanti Allah izinkan kita melingkar di
JannahNya.
14. Teman-teman Teknik Kimia Universitas Lampung 2010 yang kerap
mengingatkan dan menanyai tak henti-henti terkait skripsi ini sehingga
iv
penulis terdorong secara moril untuk menyelesaikan apa yang ia mulai.
Semoga kita semua dijumpakan kembali oleh Allah Al-Jaami’ di masa depan
dalam keadaan yang lebih baik daripada ketika saat berpisah, aamiin yaa
Haadii yaa Mughniiy.
15. Adik-adik yang baru ku jumpai di sini, tapi kalian memberi warna dalam
hidup, menjaga aku sampai bisa bertahan disini. Reni, Yuli, Ulpeh, Desfa,
Laili, Wanda, Nita, Anggun, Endah, Soraya, Laila, Indah, Ranti, Liza, Vera,
Novia, Ana, yang tanpa kalian, mungkin aku tengah terhempas dalam dunia
yang melenakan ini. Semoga kita tetep temen sampai nanti ya. (Aku loh,
sendiri, cuma punya kalian).
16. Dan pihak-pihak lainnya yang turut berjasa sehingga laporan ini akhirnya
rampung, yang sayangnya, tidak dapat disebutkan satu persatu.
Pepatah berkata tiada sesuatu yang sempurna di dunia; begitu pun skripsi ini.
Penulis sangat menyadarinya, oleh karena itu, saran dan kritik yang membangun
sangat dinantikan sebagai bahan perbaikan untuk tulisan-tulisan yang akan datang.
Bertakwalah kepada Allah, Allah mengajarmu, dan Allah Maha Mengetahui
segala sesuatu.
Assalaamu'alaikum warahmatullaahi wabarakaatuh.
Bandarlampung, 7 Desember 2017 Ade Oktaviani
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ............................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ viii
I. PENDAHULUAN ........................................................................................ 1
A. Latar Belakang ....................................................................................... 1
B. Kegunaan Produk ................................................................................... 2
C. Ketersediaan Bahan Baku ....................................................................... 4
D. Analisa Pasar.......................................................................................... 4
1. Data Impor ......................................................................................... 4
2. Data Konsumsi ................................................................................... 5
3. Data Produksi ..................................................................................... 7
E. Kapasitas Produk Pabrik......................................................................... 7
F. Lokasi Pabrik ......................................................................................... 8
1. Bahan Baku ........................................................................................ 9 2. Utilitas ............................................................................................... 9
3. Tenaga Kerja ...................................................................................... 9
4. Fasilitas Transportasi ........................................................................ 10 5. Keadaan Iklim dan Tanah ................................................................. 10 6. Peraturan Pemerintah dan Keadaan Masyarakat................................ 10
II. PEMILIHAN PROSES DAN URAIAN PROSES ....................................... 11
A. Jenis-Jenis Proses ................................................................................. 11
1. Proses Pembuatan Etil Akrilat dengan Asetilena............................... 11 2. Proses Ketena ................................................................................... 12 3. Proses Etilen Sianohidrin ................................................................. 12 4. Proses Oksidasi Propilena ................................................................ 12 5. Proses Esterifikasi Asam Akrilat ...................................................... 14 6. Proses Etilena ................................................................................... 14
ii
B. Pemilihan Proses .................................................................................. 16
1. Tinjauan Ekonomi ............................................................................ 16
2. Tinjauan Termodinamika ................................................................. 27
C. Deskripsi Proses ................................................................................... 48
III. SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK ........................................ 51
A. Bahan Baku .......................................................................................... 51
1. Asam Akrilat .................................................................................... 51
2. Etanol............................................................................................... 51
B. Bahan pembantu ................................................................................... 52
1. Asam Sulfat ..................................................................................... 52
C. Produk ................................................................................................. 52
1. Etil Akrilat ....................................................................................... 52
2. Air 53
IV. NERACA MASSA DAN PANAS .............................................................. 54
A. Neraca Massa ....................................................................................... 54
B. Neraca Panas ........................................................................................ 58
V. SPESIFIKASI ALAT .................................................................................. 61
A. Peralatan Proses ................................................................................... 61
B. Peralatan Utilitas .................................................................................. 79
VI. UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH ........................................... 113
A. Kebutuhan Air .................................................................................... 114
1. Air untuk Keperluan Umum dan Sanitasi ....................................... 114 2. Air Pendingin ................................................................................. 116 3. Chilled Water ................................................................................. 120 4. Air Umpan Boiler ........................................................................... 121 5. Air Proses ...................................................................................... 122 6. Air Pemadam Kebakaran ................................................................ 123
B. Sistem Penyediaan Steam ................................................................... 130
1. Deaerasi ......................................................................................... 130
2. Steam generator ............................................................................. 132
iii
C. Unit Penyedia Udara Instrumen .......................................................... 133
D. Unit Pembangkit Tenaga Listrik ......................................................... 133
E. Unit Pengadaan Bahan Bakar ............................................................. 133
F. Laboratorium ..................................................................................... 134
G. Instrumentasi dan Pengendalian Proses .............................................. 137
H. Pengolahan Limbah ............................................................................ 142
VII. TATA LETAK PABRIK .......................................................................... 145
A. Lokasi Pabrik ..................................................................................... 145
B. Tata Letak Pabrik ............................................................................... 147
C. Prakiraan Areal Lingkungan ............................................................... 150
VIII. SISTEM MANAJEMEN DAN ORGANISASI PERUSAHAAN .......... 153
A. Bentuk Perusahaan ............................................................................. 153
B. Struktur Organisasi Perusahaan .......................................................... 155
C. Tugas Dan Wewenang........................................................................ 158
1. Pemegang Saham ........................................................................... 158
2. Dewan Komisaris ........................................................................... 159
3. Dewan Direksi ............................................................................... 159
4. Kepala Bagian ................................................................................ 161 5. Kepala Seksi .................................................................................. 165
D. Status Karyawan dan Sistem Penggajian ............................................ 166
E. Pembagian Jam Kerja Karyawan ........................................................ 166
F. Penggolongan Jabatan dan Jumlah Karyawan ..................................... 168
1. Penggolongan Jabatan .................................................................... 168 2. Perincian Jumlah Karyawan ........................................................... 169
G. Kesejahteraan Karyawan .................................................................... 172
IX. INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI ............................................. 175
A. Investasi ............................................................................................. 175
1. Fixed Capital Investment (Modal Tetap) ........................................ 175 2. Working Capital Investment (Modal Kerja) .................................... 176
iv
B. Evaluasi Ekonomi .............................................................................. 179
1. Return On Investment (ROI) ........................................................... 179
2. Pay Out Time (POT) ...................................................................... 180
3. Break Even Point (BEP) ................................................................. 181
4. Shut Down Point (SDP) .................................................................. 181
C. Angsuran Pinjaman ............................................................................ 182
D. Discounted Cash Flow (DCF)............................................................. 182
X. SIMPULAN DAN SARAN ...................................................................... 184
A. Simpulan ............................................................................................ 184
B. Saran .................................................................................................. 184
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 185
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Data Impor Etil Akrilat (Badan Pusat Statistika, 2011-2015) ......................... 4
2. Data Kebutuhan Etil Akrilat di Indonesia (Santoso, 2008) ............................. 5
3. Pabrik Produksi Logam (KemenPerin Republik Indonesia, 2014) ................. 6
4. Pabrik Produksi Adhesive (KemenPerin Republik Indonesia, 2014) .............. 6
5. Pabrik Produksi Tekstil (KemenPerin Republik Indonesia, 2014) .................. 7
6. Harga Komponen pada Proses Asetilena (ICIS, 2007) ................................. 18
7. Harga Komponen pada Proses Oksidasi Propilena (ICIS, 2007) .................. 20
8. Harga Komponen pada Proses Esterifikasi (Molbase, 2017; ICIS, 2017) ..... 22
9. Harga Komponen pada Proses Esterifikasi (Molbase, 2017; ICIS, 2017) ..... 24
10. Harga Komponen pada Proses Etilen (Molbase, 2017; ICIS, 2017) ............. 25
11. Keuntungan Proses...................................................................................... 26
12. Perubahan Entalpi Standar pada T 298 K (Yaws, 1999) .............................. 28
13. Koefisien Regresi untuk Komponen pada Proses Asetilena (Yaws, 1999) ... 28
14. Perubahan Entalpi Standar pada T 298 K (ICIS, 2007) ................................ 29
15. Koefisien Regresi untuk Komponen pada Proses Oksidasi Propilena (Yaws,
1999) .......................................................................................................... 30
16. Perubahan Entalpi Standar pada T 298 K (Yaws, 1999) .............................. 31
17. Koefisien Regresi untuk Komponen pada Proses Oksidasi Propilena (Yaws,
1999) .......................................................................................................... 32
vi
18. Perubahan Entalpi Standar pada T 298 K (Yaws, 1999) .............................. 33
19. Koefisien Regresi untuk Komponen pada Proses Esterifikasi (Yaws, 1999) 34
20. Perubahan Entalpi Standar pada T 298 K (Yaws, 1999) .............................. 36
21. Koefisien Regresi untuk Komponen pada Proses Etilen (Yaws, 1999) ......... 37
22. Perubahan Entalpi Standard dan Perubahan Entalpi Reaksi ......................... 38
23. Perubahan Energi Gibbs Standar pada T 298 K (Yaws, 1999) ..................... 38
24. Perubahan Energi Gibbs Standar pada T 298 K (Yaws, 1999) ..................... 40
25. Perubahan Energi Gibbs Standar pada T 298 K (Yaws, 1999) ..................... 41
26. Perubahan Entalpi Standar pada T 298 K (Yaws, 1999) .............................. 43
27. Perubahan Entalpi Standar pada T 298 K (Yaws, 1999) .............................. 45
28. Energi Gibbs Standard dan Energi Gibbs Reaksi ......................................... 46
29. Perbandingan Proses ................................................................................... 47
30. Standar Air Kebutuhan Domestik (Keputusan Gubernur Kepala Daerah
Khusus Ibukota Jakarta nomor 1608 tahun 1988 tanggal 26 September 1988)
................................................................................................................. 114
31. Kebutuhan Air Pendingin .......................................................................... 117
32. Kebutuhan Air Umpan Boiler ................................................................... 122
33. Kebutuhan Air Proses ............................................................................... 123
34. Tingkatan Kebutuhan Informasi dan Sistem Pengendalian ........................ 139
35. Syarat-Syarat Kualitas (Mutu) Air Limbah (Peraturan Menteri Kesehatan
nomor 173/Men.Kes/Per/VIII/1977) .......................................................... 143
36. Perincian Luas Area Pabrik Etil Akrilat ..................................................... 150
37. Jadwal Kerja Masing-Masing Regu ........................................................... 168
38. Prasyarat Tingkat Pendidikan per Jabatan ................................................. 169
vii
39. Jumlah Operator Berdasarkan Jenis Alat Proses ........................................ 170
40. Jumlah Operator Bedasarkan Jenis Alat Utilitas ........................................ 170
41. Perincian Jumlah Karyawan Berdasarkan Jabatan ..................................... 170
42. Fixed Capital Investment .......................................................................... 176
43. Manufacturing Cost .................................................................................. 177
44. General Expenses ..................................................................................... 178
45. Biaya Administratif ................................................................................... 178
46. Minimum Acceptable Percent untuk Return on Investment ........................ 180
47. Acceptable Payout Time untuk Tingkat Resiko Pabrik .............................. 180
48. Hasil Analisa Kelayakan Ekonomi ............................................................ 183
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Impor Etil Akrilat Indonesia. ......................................................................... 5
2. Diagram Blok Proses Etilena. ...................................................................... 16
3. Diagram Cooling Water System................................................................. 120
4. Mekanisme Siklus Refrigerasi pada Water Chiller Unit. ............................ 121
5. Deaerator. ................................................................................................ 132
6. Tata Letak Pabrik. ..................................................................................... 151
7. Tata Letak Alat Proses. ............................................................................. 152
8. Lokasi Pabrik. ........................................................................................... 152
9. Struktur Organisasi Perusahaan. ................................................................ 157
10. Grafik Analisis Ekonomi. .......................................................................... 181
11. Cumulative Cash Flow. ............................................................................. 182
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Inovasi proses produksi maupun pembangunan pabrik baru bertujuan untuk
mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap produk luar negeri, meningkatkan
penggunaan bahan baku yang tersedia di dalam negeri dan memperkokoh struktur
ekonomi nasional. Salah satu pembangunan pabrik yang terus berkembang di
bidang petrokimia adalah pabrik yang memproduksi asam akrilat berikut
esternya.
Salah satu ester dari asam akrilat yang banyak dibutuhkan sebagai produk
intermediat adalah etil akrilat. Etil akrilat memiliki rumus molekul C5H8O2 dan
disebut juga etil propenoat atau acrylic acid ethyl ester. Etil akrilat berbentuk
cairan yang berbau sangat menyengat dan akan stabil di bawah kondisi
penyimpanan yang direkomendasikan. (The Dow Chemical Company, 2014)
Etil akrilat diproduksi dengan proses esterifikasi yang mereaksikan asam akrilat
dengan alkohol, dan menghasilkan air sebagai produk samping. Etil akrilat banyak
digunakan untuk memproduksi adhesive dan coating. Sebagai contoh,
penggunaan etil akrilat dalam formulasi cat latex akan menghasilkan cat anti air,
serta tahan terhadap kerusakan akibat hujan, angin, dan panas. Dengan banyaknya
kegunaan etil akrilat dalam kehidupan sehari-hari, maka pabrik etil akrilat perlu
didirikan dengan pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut:
2
1) Dengan adanya pabrik ini diharapkan dapat mendorong perkembangan
industri Indonesia secara umum.
2) Dengan adanya pabrik ini di dalam negeri, maka impor etil akrilat dapat
dikurangi.
3) Dengan adanya pabrik ini diharapkan dapat mendorong berdirinya industri
kimia lain, yang menggunakan etil akrilat sebagai bahan baku utama atau
bahan baku penunjang.
4) Membuka lapangan pekerjaan untuk penduduk di sekitar wilayah industri
yang akan didirikan, sehingga dapat mengurangi jumlah pengangguran dan
secara tidak langsung meningkatkan perekonomian masyarakat.
B. Kegunaan Produk
Ester akrilik yang termasuk di dalamnya etil akrilat, tidak dijual untuk pemakaian
langsung oleh konsumen, tetapi digunakan sebagai bahan baku/tambahan untuk
membuat beberapa produk kimia. Secara khusus ester akrilik digunakan untuk
pembuatan polimer. Sebagian besar polimer digunakan untuk coating dan
adhesives. Berikut ini penjelasan kegunaan etil akrilat pada berbagai produk
polimer:
1) Coatings
Coating merupakan proses pelapisan suatu material dengan tujuan dekorasi,
fungsional, atau keduanya. Tujuan fungsional diantaranya adalah untuk proteksi
terhadap korosi, membuat kain dan kertas waterproof, dan lain-lain.
Sebagai contoh dalam industri otomotif, ada tiga lapisan yang secara umum
digunakan yaitu:
3
a) Lapisan cat dasar berbasis air (waterborne), sebagai proteksi terhadap korosi
b) Lapisan intermediat, sebagai lapisan pengisi untuk mengkompensasi
ketidakberimbangan substrat
c) Lapisan berpigmen
Cat dasar dapat berupa poliakrilat berbasis waterborne. Sistem waterborne atau
sistem pelarut rendah semakin banyak digunakan pada fillers dan lapisan dasar
metalik. Resin akrilik dengan gugus hidroksil yang direaksikan dengan resin
melamin atau isosianat, digunakan dalam clearcoat (Ullmann’s, 2003). Resin itu
sendiri merupakan komponen utama dalam cat yang berfungsi untuk merekatkan
komponen-komponen yang ada dan merekatkan keseluruhan bahan pada
permukaan suatu bahan (membentuk film) (Anonim, 2009).
Keuntungan yang diberikan dalam penggunaan polimer ini adalah permukaan
halus, dan tahan cuaca. Sebagai contoh, penggunaan etil akrilat dalam formulasi
cat latex akan menghasilkan cat anti air, serta tahan terhadap kerusakan akibat
hujan, angin, dan panas.
2) Adhesives
Adhesive adalah bahan yang digunakan untuk menyatukan atau menyambungkan
suatu bahan yang sama ataupun berbeda jenis materialnya. Misalnya logam
dengan logam, logam degan kayu, atau logam dengan karet.
Etil akrilat sebagai co-monomer diigunakan dalam adhesives konstruksi dan
adhesives yang sensitif terhadap tekanan.
4
C. Ketersediaan Bahan Baku
Bahan baku asam akrilat diperoleh dari PT. Nippon Shokubai Indonesia (NSI),
beralamat di Kawasan Industri Panca Puri Jalan Raya Anyer Km.122 Ciwandan,
Cilegon, Banten, dengan kapasitas produksi 140.000 ton per tahun.
Etanol diperoleh dari PT. Indo Acidatama Chemical beralamat di Jalan Raya Solo
Seragen Km. 11,4 Kemiri, Surakarta, dengan kapasitas produksi sebesar 50.000
kL/tahun
D. Analisa Pasar
Analisis pasar merupakan langkah untuk mengetahui seberapa besar minat pasar
terhadap suatu produk. Adapun analisis pasar meliputi data impor, data konsumsi
dan data produksi etil akrilat.
1. Data Impor
Berikut ini data impor etil akrilat di Indonesia pada beberapa tahun terakhir:
Tabel 1. Data Impor Etil Akrilat (Badan Pusat Statistika, 2011-2015)
Berikut ini grafik impor etil akrilat di Indonesia:
Tahun Jumlah (ton/tahun)
2011 34.474 2012 35.976 2013 41.633 2014 41.265 2015 39.431
5
Gambar 1. Impor Etil Akrilat Indonesia.
Bila dilakukan pendekatan dengan menggunakan persamaan regresi linier pada
Gambar 1.1, maka diperkirakan kebutuhan etil akrilat Indonesia pada tahun 2020
adalah sebesar:
Kebutuhan(y) = 1507,2� − 3000000 = 56602ton/tahun
2. Data Konsumsi
Berikut ini data kebutuhan etil akrilat di Indonesia:
Tabel 2. Data Kebutuhan Etil Akrilat di Indonesia (Santoso, 2008)
Konsumsi etil akrilat yang paling banyak digunakan pada pabrik bahan pelapis
adhesive dan tekstil, sehingga kebutuhan etil akrilat dapat diwakilkan oleh pabrik
y = 1507.2x - 3E+06R² = 0.5719
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
2010 2011 2012 2013 2014 2015
Bahan Pelapis Adhesive Tekstil Plastik Cat dan Kertas
34% 20% 16% 14% 16%
6
bahan pelapis, adhesive, dan tekstil. Berikut ini beberapa pabrik bahan pelapis,
adhesive, dan tekstil:
Tabel 3. Pabrik Produksi Logam (KemenPerin Republik Indonesia, 2014)
Dari tabel di atas diketahui total produksi logam sebesar 415.000 ton/tahun
sehingga kebutuhan etil akrilat dalam pelapis logam adalah :
Kebutuhan = 34% × 415.000 = 141.100ton/tahun
Tabel 4. Pabrik Produksi Adhesive (KemenPerin Republik Indonesia, 2014)
Dari tabel di atas diketahui total produksi adhesive sebesar 59.000 ton/tahun
sehingga kebutuhan etil akrilat dalam produksi adhesive adalah :
Kebutuhan = 20% × 59.000 = 11.800ton/tahun
No Nama Pabrik Kapasitas Produksi (Ton)
1 PT. Meratus Jaya Iron & Steel 315.000 2 PT. Delta Prima Steel 100.000
TOTAL 415.000
No Nama Pabrik Kapasitas Produksi (Ton)
1 PT. Arjuna Utama Kimia/Aruki Surabaya, Jawa Timur
23.000
2 PT. Pamolite Adhesive Industry Probolinggo, Jawa Timur
36.000
TOTAL 59.000
7
Tabel 5. Pabrik Produksi Tekstil (KemenPerin Republik Indonesia, 2014)
Dari tabel di atas diketahui total produksi tekstil sebesar 695.600 ton/tahun
sehingga kebutuhan etil akrilat dalam produksi tekstil adalah :
Kebutuhan = 16% × 59.000 = 111.296ton/tahun
3. Data Produksi
Pabrik yang memproduksi etil akrilat di Indonesia adalah PT. Nippon Shokubai
Indonesia (NSI) dengan kapasitas produksi 60.000 ton/tahun. (Anonim, 2014)
E. Kapasitas Produk Pabrik
Kapasitas produksi dapat diartikan sebagai jumlah output yang dapat diproduksi
dalam satuan waktu tertentu. Pabrik berusaha mendapatkan kapasitas produksi
optimum dimana jumlah dan jenis produk yang dihasilkan dapat menghasilkan
laba maksimum dengan biaya produksi minimum.
Berdasarkan data impor, data konsumsi dan data pabrik yang telah ada di
Indonesia, kemudian ditentukan besarnya kapasitas produksi. Adapun persamaan
kapasitas produksi adalah sebagai berikut:
KP = DK – DI – DP
No Nama Pabrik Kapasitas Produksi (Ton)
1 PT Indorama Synthetics Tbk (INDR) 350.000 2 PT Polychem Indonesia Tbk (ADMG) 345.600 TOTAL 695.600
8
Dimana:
KP = Kapasitas Produksi Pada Tahun X
DK = Data Konsumsi Pada Tahun X
DI = Data Impor Pada Tahun X
DP = Data Produksi Telah Ada Pada Tahun X
Jadi:
KP = DK – DI – DP
KP = 264.196 Ton – 56.602 Ton – 60.000 Ton
KP = 147.594 Ton
Dari rumus diatas, didapatkan kapasitas produksi pada tahun 2028 sebanyak
147.594 Ton/Tahun. Berdasarkan pertimbangan di atas dan berbagai persaingan
yang akan tumbuh pada tahun 2028 maka kapasitas perancangan pabrik etil akrilat
adalah sebesar 50.000 Ton/Tahun atau ± 30% dari kebutuhan.
F. Lokasi Pabrik
Lokasi suatu pabrik merupakan unsur penting dalam menunjang keberhasilan
pembangunan industri. Untuk itu, perlu dipertimbangkan dengan cermat agar
didapat keuntungan yang maksimal bagi perusahaan. Secara geografis penentuan
letak lokasi pabrik sangat menentukan kemajuan pabrik tersebut saat produksi
maupun di masa yang akan datang. Oleh karena itu pemilihan lokasi yang tepat
dari pabrik akan menghasilkan biaya produksi dan distribusi yang seminimal
mungkin, serta dapat menekan biaya produksi dan dapat memberikan keuntungan-
keuntungan lain.
9
Beberapa hal yang menjadi pertimbangan seperti ketersediaan bahan baku,
transportasi, utilitas, maupun tersedianya tenaga kerja. Lokasi yang dipilih untuk
pendirian Pabrik Etil Akrilat adalah di Cilegon, Banten. Berikut ini pertimbangan
dalam penentuan lokasi pabrik:
1. Bahan Baku
Bahan baku pembuatan etil akrilat adalah asam akrilat dan etanol. Pabrik yang
memproduksi asam akrilat adalah PT. Nippon Shokubai Indonesia (NSI) yang
beralamat di Cilegon dan etanol diperoleh dari PT. Indo Acidatama Chemical
Kemiri, Surakarta. Sehingga dilihat dari segi bahan baku, maka pemilihan lokasi
di daerah Cilegon (Banten) adalah tepat.
2. Utilitas
Penyediaan kebutuhan listrik direncanakan akan disuplai dari PLN (Perusahaan
Listrik Negara) dan produksi dari unit utilitas. Untuk kebutuhan air dapat disuplai
dari air sungai yang terlebih dahulu diproses di unit pengolahan air agar layak
pakai. Air sungai tersebut digunakan sebagai air proses, air pendingin, dan air
sanitasi.
3. Tenaga Kerja
Sumber tenaga kerja di daerah ini cukup banyak dan dapat diperoleh dengan
mudah, karena lokasinya yang terletak di kawasan industri, baik tenaga
berpendidikan tinggi, menengah maupun tenaga kerja terampil serta tenaga
engineer. Penerimaan tenaga kerja untuk pabrik etil akrilat ini dapat mengurangi
jumlah pengangguran di daerah tersebut.
10
4. Fasilitas Transportasi
Transportasi sangat dibutuhkan sebagai penunjang utama untuk penyediaan bahan
baku dan pemasaran produk. Banten memiliki sarana transportasi darat, laut, dan
udara yang cukup baik. Tersedianya sarana transportasi darat, laut dan udara dapat
menghubungkan Banten dengan kota-kota lain sehingga dapat memperlancar
distribusi hasil produksi dan diharapkan hubungan antar daerah tidak mengalami
hambatan.
5. Keadaan Iklim dan Tanah
Iklim yang baik (kelembaban udara, intensitas panas matahari, curah hujan, dan
angin) serta kondisi tanah yang baik mempengaruhi kelancaran proses produksi
sekaligus menjadi faktor pendorong bagi karyawan untuk bekerja lebih baik
dengan keadaan di sekelilingnya yang mendukung.
6. Peraturan Pemerintah dan Keadaan Masyarakat
Kebijaksanaan yang dikeluarkan oleh pemerintah akan sangat mempengaruhi
kelangsungan suatu pabrik. Keuntungan bisa diperoleh jika pemerintah
memberikan kemudahan kepada pihak pabrik, sedangkan pihak pabrik juga
memberikan kontribusi kepada pemerintah berupa pemasukan pajak serta dapat
menciptakan lapangan kerja baru bagi masyarakat, sehingga dapat mengurangi
pengangguran. Dan daya dukung pemerintah dan masyarakat di daerah kawasan
indutri ini cukup baik.
II. PEMILIHAN PROSES DAN URAIAN PROSES
A. Jenis-Jenis Proses
Ada beberapa macam reaksi untuk menghasilkan etil akrilat, yaitu sebagai
berikut:
1. Proses Pembuatan Etil Akrilat dengan Asetilena
Proses Reppe telah dikomersilkan sejak tahun 1950. Reaksi ini melibatkan
asetilena, karbon moksida, dan alkohol (metil, etil, butyl, dll.) untuk membentuk
ester akrilat. Proses berlangsung pada temperatur 150°C dan tekanan 30 atm
dalam larutan nikel karbonil atau asam hidroklorik cair. Nikel karbonil bertindak
sebagai katalis dan juga sumber sekunder untuk karbon monoksida.
Proses Reppe menggunakan asetilena ini menghasilkan yield sebesar 80%, tetapi
terdapat beberapa kekurangan yaitu penanganan bahan berbahaya dan tingginya
biaya bahan baku. (Burdick et at., 2010)
Nikel karbonil yang digunakan sebagai katalis memiliki sifat mudah menguap,
sedikit berbau, dan sangat beracun. Sehingga pabrik harus dirancang khusus untuk
memastikan penanganan yang baik untuk nikel karbonil. (Orthmer, 1991). Berikut
ini reaksi pembentukan etil akrilat dengan asetilena:
4C�H� + 4C�H�OH + 2HCl + Ni(CO)� → 4C�H�O� + NiCl� +H�
12
Reaksi dasar antara asetilena, etanol, dan karbon monoksida adalah:
C�H� +C�H�OH + CO → C�H�O�
2. Proses Ketena
Proses ketena adalah proses hidrolisis asam asetat atau aseton menjadi ketena.
Kemudian ditambahkan metanal ke dalam ketena untuk membentuk asam akrilat.
Berikut ini reaksi proses yang terjadi:
CH�COOH → C�H�O → C�H�O�
Banyaknya langkah pembuatan dan β-propiolakton yang mengandung racun
menjadikan proses ini tidak menguntungkan.
3. Proses Etilen Sianohidrin
Etilena sianohidrin dihasilakan dengan menambahkan hidrogen sianida ke etilen
oksida. Produk kemudian di hidrolisis menjadi asam akrilat menggunakan asam
sulfat. Proses penanganan hasil buangan berupa HCN dan NH�HSO� menjadi
permasalahan dalam proses etilen sianohidrin.
4. Proses Oksidasi Propilena
Proses ini merupakan oksidasi katalitik terhadap propilena dalam fasa uap untuk
menghasilkan asam akrilat. Kemudian esterifikasi asam akrilat dan etanol dengan
katalis asam atau kation exchange resin akan membentuk etil akrilat. Proses
oksidasi berlangsung dalam dua tahap reaksi sebagai berikut:
Reaksi 1: C�H� + O� →C�H�O +H�O
Reaksi 2: C�H�O +�
�O� →C�H�O�
-H2O +CH2
13
Selektivitas yang tinggi dapat diperoleh dengan optimalisasi komposisi katalis dan
kondisi reaksi untuk masing-masing proses. Proses kontinyu dua tahap tanpa
isolasi membentuk akrolein telah dilakukan oleh Toyo Soda Company. Campuran
propilen, udara, dan air di konversi menjadi akrolein di rekator pertama. Effluent
dari reaktor pertama akan masuk ke dalam reaktor kedua, dimana akrolein
dioksidasi menjadi asam akrilat. Kemudian produk diserap dalam air untuk
memperoleh larutan asam akrilat 30-60% dengan yield propilena 80-85%.
Japan Catalytic Chemical Co. dan Mitsubishi Petrochemical Co. menawarkan
teknologi pembuatan akrilat termasuk katalis dengan kualitas tinggi. Jadi
meskipun banyak teknologi proses dan katalis yang telah di kembangkan oleh
masing-masing pabrik, mereka juga mengambil lisensi dari Japan Catalytic
Chemical Co. dan Mitsubishi Petrochemical Co. bahkan mengacu untuk semua
plants dan ada juga yang menggabungkan dengan milik mereka pribadi.
Proses oksidasi dilakukan dalam reaktor fixed-bed tipe shell and tube (panjang 3-5
m dan diameter 2,5 cm) dengan pendingin (garam cair) di bagian shell. Propilena
yang diuapkan, dicampurkan dengan steam dan udara yang diumpankan ke
reaktor pertama. Komposisi umpan 5-7% propilena, 10-30% steam dan udara.
Rentang temperatur reaktor pertama adalah 280-360°C, bergantung kondisi dan
selektivitas katalis. Effluent reaktor pertama didinginkan menjadi 200-250°C agar
tidak terjadi oksidasi di pipa menuju rekator kedua. Campuran gas yang kaya akan
akrolein mengandung beberapa asam akrilat diumpankan ke reaktor kedua, yang
mana sama dengan rekator pertama, tetapi menggunakan katalis selektif untuk
mengkonversi akrolein menjadi asam akrilat. Temperatur reaksi 280-360°C,
14
bergantung pada kondisi. Effluent akan didinginkan dari 250°C menjadi 80°C.
Selanjutnya akan di umpankan ke absorber dan di murnikan di kolom distilasi.
Yield yang diperoleh dari tahap oksidasi ini adalah 75-86%, bergantung pada
katalis, kondidi, dan usia penggunaan katalis.
Selanjutnya asam akrilat di reaksikan dengan etanol pada reaksi esterifikasi untuk
memproduksi etil akrilat. Berikut reaksi proses esterifikasi yang terjadi:
C�H�O� + C�H�OH →C�H�O� + H�O
(Othmer, 1998)
5. Proses Esterifikasi Asam Akrilat
Esterifikasi asam akrilat dapat dilakukan dalam fase uap. Akan tetapi dalam skala
industri esterifikasi fase cair lebih menguntungkan. Proses esterifikasi dilakukan
dengan mereaksikan asam akrilat, etanol, dan asam sulfat sebagai katalis. Rentang
konsentrasi katalis yang digunakan adalah 4% sampai 8%. Reaksi berlangsung di
dalam Reaktor Alir Tangki Bepengaduk (RATB) pada temperatur 60°C sampai
80°C. Berikut ini reaksi proses esterifikasi yang berlangsung di dalam reaktor:
C�H�O� +C�H�OH → C�H�O� +H�O
Keluaran reaktor dilanjutkan dengan proses pemurnian didalam kolom distilasi.
Konversi yang dihasilkan paling sedikit 90%.
6. Proses Etilena
Dalam proses ini, asam sulfat dan etilena di-spray-kan ke dalam reaktor.
Kemudian di masukkan asam akrilat untuk membentuk etil akrilat. Temperatur
15
dalam reaktor sebesar 110 °C sampai 130 °C dan tekanan 130 psig sampai 200
psig. Berikut ini proses yang terjadi di reaktor:
C�H�O� +C�H� → C�H�O�
Produk keluaran reaktor akan dialirkan ke recovery distillation tower melalui
bottom reactor. Light ends dari crude ethyl acrylate keluaran recovery distillation
tower yang mengandung sebagian besar etil akrilat, etilena yang tidak bereaksi
dan yang tidak dapat dikondensasi lainnya, di pisahkan dari material cairan di
dalam gas liquid separator dan dihilangkan melalui bagian atas separator. Cairan
dari gas liquid separator masuk ke dalam light ends distillation tower.
Sebagian produk etil akrilat yang dimurnikan dimasukkan ke dalam finishing
distillation tower melalui bottom reactor sedangkan aliran yang mengandung
sulfur dioksida, dietil eter dan etilena dihilangkan dari light ends distillation
melalui bagian atas tower. Etilena dapat dibuang atau di daur ulang untuk di
masukkan lagi ke dalam reaktor sesuai dengan yang diinginkan.
Etilena yang dimasukkan ke dalam finishing distillation tower akan di fraksinasi
dan menghasilkan etil akrilat dengan kemurnian lebih dari 95%. (US. Patent
4.507.495, 1985). Berikut ini block diagram untuk proses etilena:
16
Gambar 2. Diagram Blok Proses Etilena.
B. Pemilihan Proses
Pemilihan proses bertujuan untuk menentukan proses mana yang akan dipilih
sehingga menguntungkan baik dari segi ekonomi, energi dan investasi alat.
1. Tinjauan Ekonomi
Tinjauan ekonomi ini bertujuan untuk mengetahui keuntungan yang dihasilkan
oleh pabrik per kg produk yang dihasilkan pada masing-masing proses yang akan
digunakan. Berikut perbandingan keuntungan yang diperoleh melalui ketiga
proses di atas.
a) Proses Asetilena
Reaksi yang terjadi:
C�H�(�) + CO(�) + C�H�OH(�) → C�H�O�(�)
Basis = 1 kg C�H�O�(Produk etil akrilat)
BM C�H�O� = 100
BM CO = 28
17
BM C�H� = 26
BM C�H�OH = 46
Jumlah produk C�H�O� = 1000gr
100gr mol⁄
= 10 mol
Yield = 80%
molC�H�O� = MassaC�H�O�
BMC�H�O�
= 1000gr
100 gr mol⁄
= 10mol
Yield = molC�H�O�
molC�H�
0,8 = 10mol
molC�H�
molC�H� = 12,5mol
Jadi, berdasarkan stoikiometri:
C�H�(�) + CO(�) + C�H�OH(�) → C�H�O�(�)
Mula-mula 12,5 12,5 12,5
Bereaksi 10 10 10 10
Sisa 2,5 2,5 2,5 10
Maka:
Jumlah reaktan yang dibutuhkan:
C�H� = 12,5mol × 26gr
1mol×
1kg
1000gr
= 0,325kg
CO = 12,5mol × 28gr
1mol×
1kg
1000gr
= 0,35kg
C�H�OH = 125mol ×46gr
1mol×
1kg
1000gr
= 0,575kg
18
Jumlah produk yang terbentuk:
C�H�O� = 10mol × 100gr
1mol×
1kg
1000gr
= 1kg
Berikut ini daftar harga masing-masing komponen:
Tabel 6. Harga Komponen pada Proses Asetilena (ICIS, 2007)
Untuk menghitung perolehan keuntungan kasar, dapat digunakan persamaan
berikut ini:
EP = HargaProduk − HargaBahanBaku
EP = (EtilAkrilat) − (Asetilena + KarbonMonoksida + Etanol)
EP = (1 × 1,581) − ((0,325 × 0,63) + (0,35 × 0) + (0,575 × 0,26667))
EP = 1,4262 $ kg⁄
EP = 1,4262$ kg⁄ × 1000 kg ton⁄ × 50000 ton tahun⁄
EP = 71314424.06$ tahun⁄
EP = 954.971.000.000Rp tahun⁄
b) Oksidasi Propilena
Reaksi yang terjadi:
Komponen Rumus Kimia $ ton⁄ $ kg⁄
Bahan Baku
Asetilena C�H� 630 0,63
Karbon Monoksida CO 0 0
Etanol C�H�OH 266,67 0,26667
Produk Etil Akrilat C�H�O� 1581 1,581
19
Oksidasi Propilena
C�H�(�) +O�(�) → C�H�O(�) +H�O(�)
C�H�O(�) +1
2O�(�) → C�H�O�(�)
C�H�(�) + 1,5O�(�) → C�H�O�(�) + H�O(�)
Basis = 1 kg C�H�O�(Produk etil akrilat)
BM C�H�O� = 72
BM H�O = 18
BM C�H� = 42
BM O� = 32
Jumlah produk C�H�O� = 1000gr
72gr mol⁄
= 13,89
Yield = 75%
molC�H�O� = MassaC�H�O�
BMC�H�O�
= 1000gr
72 gr mol⁄
= 13,89mol
Yield = molC�H�O�
molC�H�
0,75 = 13,89mol
molC�H�
molC�H� = 18,5mol
Jadi, berdasarkan stoikiometri:
C�H�(�) + 1,5O�(�) → C�H�O�(�) + H�O(�)
Mula-mula 18,5 27,8
Bereaksi 13,89 20,83 13,89 13,89
Sisa 4,63 6,94 13,89 13,89
Maka:
Jumlah reaktan yang dibutuhkan:
20
C�H� = 18,5mol ×
42gr
1mol×
1kg
1000gr
= 0,78kg
O� = 27,8mol ×
31gr
1mol×
1kg
1000gr
= 0.89kg
Jumlah produk yang terbentuk:
C�H�O� = 13,89mol ×72gr
1mol×
1kg
1000gr
1kg
H�O = 13,89mol ×18gr
1mol×
1kg
1000gr
0,25kg
Berikut ini daftar harga masing-masing komponen:
Tabel 7. Harga Komponen pada Proses Oksidasi Propilena (ICIS, 2007)
Proses Esterifikasi
C�H�O�(�) + C�H�OH(�) → C�H�O�(�) + H�O(�)
Basis = 1 kg C�H�O�(Produk etil akrilat)
BM C�H�O� = 100
BM H�O = 18
BM C�H�O� = 72
BM C�H�OH = 46
Jumlah produk C�H�O� = 1000gr
100gr mol⁄
= 10mol
Konversi = 90%
Komponen Rumus Kimia $ ton⁄ $ kg⁄
Bahan Baku Propilena C�H� 510 0,51
Oksigen O� 0 0
Produk Asam Akrilat C�H�O� 1130 1,13
Air H�O 0 0
21
Jadi, berdasarkan stoikiometri:
C�H�O� +C�H�OH → C�H�O� +H�O
Mula-mula x x
Bereaksi 10 10 10 10
Sisa x-10 x-10 10 10
Maka:
Mol mula-mula
x-0,9x = x-100,9x = 10
x = 11,1mol
C�H�O� = x
= 11,1mol
C�H�OH = x
= 11,1mol
Maka:
Jumlah reaktan yang dibutuhkan:
C�H�O� =11,1mol ×
72gr
1mol×
1kg
1000gr
= 0,8kg
C�H�OH =11,1mol ×
46gr
1mol×
1kg
1000gr
= 0,51kg
Jumlah produk yang terbentuk:
C�H�O� =10mol ×
100gr
1mol×
1kg
1000gr
= 1kg
H�O =10mol ×
18gr
1mol×
1kg
1000gr
= 0,18kg
Berikut ini daftar harga masing-masing komponen:
22
Tabel 8. Harga Komponen pada Proses Esterifikasi (Molbase, 2017; ICIS, 2017)
Untuk menghitung perolehan keuntungan kasar proses oksidasi propilena dua
tahap, dapat digunakan persamaan berikut ini:
EP = HargaProduk − HargaBahanBaku
EP = (EtilAkrilat) − (Propilena + Oksigen + Etanol)
EP = (1kg × 1,581) − ((0,78kg × 0,51) + (0,89kg × 0) + (0,51 × 0,267)
EP = 1,04703 $ kg⁄
EP = 1,04703$ kg⁄ × 1000 kg ton⁄ × 50000 ton tahun⁄
EP = 52.351.500 $ tahun⁄
EP = 701.038.936.500Rp tahun⁄
c) Proses Esterifikasi
Reaksi yang terjadi:
C�H�O�(�) + C�H�OH(�) → C�H�O�(�) + H�O(�)
Basis = 1 kg C�H�O�(Produk etil akrilat)
BM C�H�O� = 100
BM H�O = 18
BM C�H�O� = 72
BM C�H�OH = 46
Jumlah produk C�H�O� = 1000gr
100gr mol⁄
= 10mol
Konversi = 90%
Komponen Rumus Kimia $ ton⁄ $ kg⁄
Bahan Baku Asam Akrilat C�H�O� 48,4 0,0484
Etanol C�H�OH 266,67 0,26667
Produk Etil Akrilat C�H�O� 1581 1,581
Air H�O 0 0
23
Jadi, berdasarkan stoikiometri:
C�H�O� +C�H�OH → C�H�O� +H�O
Mula-mula x x
Bereaksi 10 10 10 10
Sisa x-10 x-10 10 10
Mol mula-mula
x-0,9x = x-100,9x = 10
x = 11,1mol
C�H�O� = x
= 11,1mol
C�H�OH = x
= 11,1mol
Maka:
Jumlah reaktan yang dibutuhkan:
C�H�O� =11,1mol ×
72gr
1mol×
1kg
1000gr
= 0,8kg
C�H�OH =11,1mol ×
46gr
1mol×
1kg
1000gr
= 0,51kg
Jumlah produk yang terbentuk:
C�H�O� =10mol ×
100gr
1mol×
1kg
1000gr
= 1kg
H�O =10mol ×
18,01gr
1mol×
1kg
1000gr
= 0,18kg
Berikut ini daftar harga masing-masing komponen:
24
Tabel 9. Harga Komponen pada Proses Esterifikasi (Molbase, 2017; ICIS, 2017)
Untuk menghitung perolehan keuntungan kasar, dapat digunakan persamaan
berikut ini:
EP = HargaProduk − HargaBahanBaku
EP = HargaEtilAkrilat − (HargaAsamAkrilat + HargaEtanol)
EP = (1kg × 1,581) − �(0,8 × 0,0484) + (0,51 × 0,26667)�
EP = 1,480561756 $ kg⁄
EP = 1,480561756 $ kg⁄ × 1000 kg ton⁄ × 50000 ton tahun⁄
EP = 74.028.087 $ tahun⁄
EP = 991.310.000.000 Rp tahun⁄
d) Proses Etilena
Reaksi yang terjadi:
C�H�O�(�) + C�H�(�) → C�H�O�(�)
Basis = 1 kg C�H�O�(Produk etil akrilat)
BM C�H�O� = 100
BM C�H�O� = 72
BM C�H� = 28
Jumlah produk C�H�O� = 1000gr
100gr mol⁄
= 10mol
Konversi = 80%
Komponen Rumus Kimia $ ton⁄ $ kg⁄
Bahan Baku Asam Akrilat C�H�O� 48,4 0,0484
Etanol C�H�OH 266,67 0,26667
Produk Etil Akrilat C�H�O� 1581 1,581
Air H�O 0 0
25
Jadi, berdasarkan stoikiometri:
C�H�O�(�) + C�H�(�) → C�H�O�(�)
Mula-mula x x
Bereaksi 10 10 10
Sisa x-10 x-10 10
Mol mula-mula
x-0,8x = x-100,8x = 10
x = 12,5mol
C�H�O� = x
= 12,5mol
C�H� = x
= 12,5mol
Maka:
Jumlah reaktan yang dibutuhkan:
C�H�O� =12,5mol ×
72gr
1mol×
1kg
1000gr
= 0,9kg
C�H� =11,1mol ×
28gr
1mol×
1kg
1000gr
= 0,35kg
Jumlah produk yang terbentuk:
C�H�O� =10mol ×
100gr
1mol×
1kg
1000gr
= 1kg
Berikut ini daftar harga masing-masing komponen:
Tabel 10. Harga Komponen pada Proses Etilen (Molbase, 2017; ICIS, 2017)
Komponen Rumus Kimia $ ton⁄ $ kg⁄
Bahan Baku Asam Akrilat C�H�O� 48,4 0,0484
26
Tabel 10. (lanjutan)
Untuk menghitung perolehan keuntungan kasar, dapat digunakan persamaan
berikut ini:
EP = HargaProduk − HargaBahanBaku
EP = HargaEtilAkrilat − (HargaAsamAkrilat + HargaEtilen)
EP = (1kg × 1,581) − �(0,9 × 0,0484) + (0,35 × 1,35)�
EP = 1,376421 $ kg⁄
EP = 1,376421 $ kg⁄ × 1000 kg ton⁄ × 50000 ton tahun⁄
EP = 68821050 $ tahun⁄
EP = 921.583.000.000 Rp tahun⁄
Berikut ini tabel keuntungan masing-masing proses:
Tabel 11. Keuntungan Proses
Komponen Rumus Kimia $ ton⁄ $ kg⁄
Bahan Baku Etilen C�H� 1350 1,35
Produk Etil Akrilat C�H�O� 1581 1,581
Proses Keuntungan (Rp tahun⁄ )
Asetilena 954.971.000.000
Propilena 701.038.936.500
Esterifikasi 991.310.000.000
Etilen 950.547.000.000
27
2. Tinjauan Termodinamika
a. Tinjauan Termodinamika Berdasarkan Perubahan Entalpi
Perubahan entalpi (∆H) menunjukkan panas reaksi yang dihasilkan ataupun panas
reaksi yang dibutuhkan selama proses berlangsungnya reaksi kimia. Dalam hal
ini, pada reaksi pembentukkan etil akrilat. Besar atau kecil nilai ∆H tersebut
menunjukkan jumlah energi yang dibutuhkan maupun yang dihasilkan.
∆H bernilai positif (+) menunjukkan bahwa reaksi tersebut membutuhkan panas
untuk berlangsungnya reaksi. Sehingga, semakin besar ΔH maka semakin besar
juga energi yang dibutuhkan dan cost yang harus dikeluarkan. Sedangkan ∆H
bernilai negatif (-) menunjukkan bahwa reaksi tersebut menghasilkan panas
selama proses berlangsungnya reaksi. Sehingga tidak membutuhkan energi selama
proses namun membutuhkan energi untuk penyerapan panas agar reaksi tetap
berlangsung pada temperatur reaksinya. Penentuan panas reaksi yang berjalan
secara eksotermis atau endotermis dapat dihitung dengan perhitungan panas
pembentukan standar (∆H°�) pada P = 1 atm dan T = 298 K. Berikut ini
perhitungan panas pembentukan pada masing-masing proses:
1) Proses Asetilena
Reaksi yang terjadi:
C�H�(�) + CO(�) + C�H�OH(�) → C�H�O�(�)
Nilai ∆H°� masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat pada tabel di
bawah ini:
28
Tabel 12. Perubahan Entalpi Standar pada T 298 K (Yaws, 1999)
∆H°��(298K) = ∆H°�produk −∆H°�reaktan
= �∆H°�C�H�O�(�)� − �∆H°�C�H�(�) + CO(�) + C�H�OH(�)�
= [−349,53] − [226,73 + (−110,5) + (−234,81)]
= −230,95kJ mol⁄ Karena nilai ∆H°��� = −230950 kJ kmol⁄ , maka reaksi bersifat endotermis.
Panas reaksi pada suhu 150°C (423 K) sebagai berikut:
∆H°��(423K) = ∆H°��� +∫���
�
�
��dT (Pers. 4.18, Smith et al., 2001)
Berikut ini nilai koefisien regresi untuk ∆C�:
Tabel 13. Koefisien Regresi untuk Komponen pada Proses Asetilena (Yaws, 1999)
��
�= A + BT + CT� + DT�� (Pers. 4.4, Smith et al., 2001)
∫���
�
�
��dT = ((ΔA) + (
��
�T�(τ + 1)) + (
��
�T��(τ� + τ + 1)) + (
∆�
�.���))(T − T�)
(Pers. 4.7, Smith et al., 2001)
Dimana:τ = �
��,maka:
Komponen Rumus Kimia ∆H°� kJ mol⁄
Asetilena C�H�(�) 226,73
Karbon Monoksida CO(�) -110,5
Etanol C�H�OH(�) -234,81
Etil Akrilat C�H�O�(�) -349,53
Komponen Koefisien A (J mol⁄ B (J mol⁄ K) C (J mol⁄ K) D(J mol⁄ K)
C�H�(�) 1 19,36 1,15.10-1 -1,24.10-4 7,24.10-8CO(�) 1 29,556 -6,58.10-3 2,01.10-5 -1,22.10-8C�H�OH(�) 1 27,091 1,11.10-1 1,10.10-4 -1,50.10-7C�H�O�(�) 1 -9,599 5,45.10-1 -4,10.10-4 1,63.10-7
Produk-Reaktan -85,606 3,2610-1 -4,16.10-4 2,54.10-7
29
�ΔC�R
�
��
.dT
T= �ΔA �ΔB. T� + �ΔC. T�
� +∆D
τ. T��� �
τ + 1
2�� �
τ − 1
ln τ�� × lnτ
�ΔC�R
�
��
dT = ((ΔA) +ΔB
2T�(τ + 1) +
ΔC
3T��(τ� + τ + 1) +
∆D
τ. T��))(T − T�)
�ΔC�R
�
��
dT = ((−85,606) +3,26 × 10��
2298(1,42 + 1)
+−4,16 × 10��
3298�(1,42� + 1,42 + 1) +
2,54 × 10��
1,42 × 298�))(423 − 298)
∫���
�
�
��dT = −2856,58 kJ kmol⁄
DenganR = 8,314 J molK⁄ ,maka:
R�ΔC�R
�
��
dT = −23749,63 kJ kmol⁄
∆H°��(423K) = ∆H°��� + R�ΔC�R
�
��
dT
∆H°��(423K) = −230950 kJ kmol⁄ + (−23749,63 kJ kmol⁄ )
∆H°��(423K) = −254699.6 kJ kmol⁄
2) Proses Oksidasi Propilena
Reaksi yang terjadi:
a) Oksidasi Propilena
Reaksi 1 yang terjadi:
C�H�(�) +O�(�) → C�H�O(�) +H�O(�)
Nilai ∆H°� masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat pada tabel di
bawah ini:
Tabel 14. Perubahan Entalpi Standar pada T 298 K (ICIS, 2007)
Komponen Rumus Kimia ∆H°� kJ mol⁄
Propilena C�H�(�) 20,42
Oksigen O�(�) 0
30
Tabel 14. (lanjutan)
∆H°��(298K) = ∆H°�produk −∆H°�reaktan
= �∆H°�C�H�O(�) + H�O(�)� − �∆H°�C�H�(�) + O�(�)�
= [(−81) + (−240,56)] − [20,42 + 0]
= −341,98 kJ mol⁄
Karena nilai ∆H°��� = −341980 kJ kmol⁄ , maka reaksi bersifat eksotermis.
Panas reaksi pada suhu 330°C (603 K) sebagai berikut:
∆H°��(603K) = ∆H°��� + R∫���
�
�
��dT (Pers. 4.18, Smith et al., 2001)
Berikut ini nilai koefisien regresi untuk ∆C�:
Tabel 15. Koefisien Regresi untuk Komponen pada Proses Oksidasi Propilena (Yaws, 1999)
��
�= A + BT + CT� + DT�� (Pers. 4.4, Smith et al., 2001)
∫���
�
�
��dT = ((ΔA) + (
��
�T�(τ + 1)) + (
��
�T��(τ� + τ + 1)) + (
∆�
�.���))(T − T�)
(Pers. 4.7, Smith et al., 2001)
Dimana:τ = �
��,maka:
Komponen Rumus Kimia ∆H°� kJ mol⁄
Akrolein C�H�O(�) -81
Air H�O(�) -240,56
Komponen Koefisien A (J molK⁄ ) B (J mol⁄ K) C (J mol⁄ K) D(J mol⁄ K)
C�H�(�) 1 31,298 7,2449.10-2 1,9481.10-4
-2,1582.10-7
O�(�) 1 29,526 -8,90.10-3 3,81.10-5 -3,26.10-8
C�H�O(�) 1 109,243 -5,10.10-1 1,71.10-3 -1,81.10-6H�O(�) 1 33,933 -8,42.10-3 2,99.10-5 -1,78.10-8
Produk-Reaktan 82,352 -5,81.10-1 1,50.10-3 -1,58.10-6
31
�ΔC�R
�
��
.dT
T= �ΔA �ΔB. T� + �ΔC. T�
� +∆D
τ. T��� �
τ + 1
2�� �
τ − 1
ln τ�� × lnτ
�ΔC�R
�
��
dT = ((ΔA) +ΔB
2T�(τ + 1) +
ΔC
3T��(τ� + τ + 1) +
∆D
τ. T��))(T − T�)
�ΔC�R
�
��
dT = ((82,352) +−5,81 × 10��
2298(2,02 + 1)
+1,50 × 10��
3298�(2,02� + 2,02 + 1) +
−1,58 × 10��
2,02 × 298�))(603 − 298)
�ΔC�R
�
��
dT = 41998,889 kJ kmol⁄
DenganR = 8,314 J molK⁄ ,maka:
R�ΔC�R
�
��
dT = 349178,76 kJ kmol⁄
∆H°��(603K) = ∆H°��� + R�ΔC�R
�
��
dT
∆H°��(603K) = (−341980 kJ kmol⁄ ) + (349178,76 kJ kmol⁄ )
∆H°��(603K) = 7198,7616 kJ kmol⁄
Reaksi 2 yang terjadi:
C�H�O(�) +1
2O�(�) → C�H�O�(�)
Nilai ∆H°� masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat pada tabel di
bawah ini:
Tabel 16. Perubahan Entalpi Standar pada T 298 K (Yaws, 1999)
Komponen Rumus Kimia ∆H°� (kJ mol⁄ )
Akrolein C�H�O(�) -81
Oksigen O�(�) 0
Asam Akrilat C�H�O�(�) -336,23
32
∆H°��(298K) = ∆H°�produk −∆H°�reaktan
= �∆H°�C�H�O�(�)� − �∆H°�C�H�O(�) +O�(�)�
= [−336,23] − [(−81) + 0]
= −255,23kJ mol⁄
Karena nilai ∆H°��� = −255230 kJ kmol⁄ , maka reaksi bersifat eksotermis.
Panas reaksi pada suhu 200°C (473 K) sebagai berikut:
∆H°��(473K) = ∆H°��� + R∫���
�
�
��dT
(Pers. 4.18, Smith et al., 2001)
Berikut ini nilai koefisien regresi untuk ∆C�:
Tabel 17. Koefisien Regresi untuk Komponen pada Proses Oksidasi Propilena (Yaws, 1999)
��
�= A + BT + CT� + DT�� (Pers. 4.4, Smith et al., 2001)
∫���
�
�
��dT = ((ΔA) + (
��
�T�(τ + 1)) + (
��
�T��(τ� + τ + 1)) + (
∆�
�.���))(T − T�)
(Pers. 4.7, Smith et al., 2001)
Dimana:τ = �
��,maka:
�ΔC�R
�
��
.dT
T= �ΔA �ΔB. T� + �ΔC. T�
� +∆D
τ. T��� �
τ + 1
2�� �
τ − 1
ln τ�� × lnτ
�ΔC�R
�
��
dT = ((ΔA) +ΔB
2T�(τ + 1) +
ΔC
3T��(τ� + τ + 1) +
∆D
τ. T��))(T − T�)
Komponen Koefisien A(J molK⁄ ) B(J molK⁄ ) C(J molK⁄ ) D(J molK⁄ )
C�H�O(�) 1 109,243 -5,10.10-1 1,71.10-3 -1,81.10-6O�(�) 0,5 29,526 -8,90.10-3 3,81.10-5 -3,26.10-8
C�H�O�(�) 1 7,755 2,94.10-1 -2,09.10-4 7,16.10-8
Produk-Reaktan -1,16.102 8,08.10-1 -1,93.10-3 1,89.10-6
33
�ΔC�R
�
��
dT = ((−1,16.102) +8,08 × 10��
2298(1,59 + 1)
+−1,93 × 10��
3298�(1,59� + 1,59 + 1) +
1,89 × 10��
1,18 × 298�))(473 − 298)
∫���
�
�
��dT = −17071,89 kJ kmol⁄
DenganR = 8,314 J molK⁄ ,maka:
R�ΔC�R
�
��
dT = −141935,7 kJ kmol⁄
∆H°��(473K) = ∆H°��� + R�ΔC�R
�
��
dT
∆H°��(473K) = (−255230 kJ kmol⁄ ) + (−141935,7 kJ kmol⁄ )
∆H°��(473K) = −397165,7 kJ kmol⁄
b) Esterifikasi
Reaksi yang terjadi:
C�H�O�(�) +C�H�OH(�) → C�H�O�(�) + H�O(�)
Nilai ∆H°� masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat pada tabel di
bawah ini:
Tabel 18. Perubahan Entalpi Standar pada T 298 K (Yaws, 1999)
∆H°��(298K) = ∆H°�produk −∆H°�reaktan
= �∆H°�C�H�O�(�) + H�O(�)� − �∆H°�C�H�O�(�) + C�H�OH(�)�
= [(−265,9) + (−241,8)] − [(−244,63) + (−236,84)]
= −26,23 kJ mol⁄
Komponen Rumus Kimia ∆H°� (kJ mol⁄ )
Asam Akrilat C�H�O�(�) -244,63
Etanol C�H�OH(�) -236,84
Etil Akrilat C�H�O�(�) -265,9
Air H�O(�) -241,8
34
Karena nilai ∆H°��� = −26.230 kJ kmol⁄ , maka reaksi bersifat endotermis.
Panas reaksi pada suhu 60°C (353 K) sebagai berikut:
∆H°��(353K) = ∆H°��� + R∫���
�
�
��dT (Pers. 4.18, Smith et al., 2001)
Berikut ini nilai koefisien regresi untuk ∆C�:
Tabel 19. Koefisien Regresi untuk Komponen pada Proses Esterifikasi (Yaws, 1999)
��
�= A + BT + CT� + DT�� (Pers. 4.4, Smith et al., 2001)
∫���
�
�
��dT = ((ΔA) + (
��
�T�(τ + 1)) + (
��
�T��(τ� + τ + 1)) + (
∆�
�.���))(T − T�)
(Pers. 4.7, Smith et al., 2001)
Dimana:τ = �
��,maka:
�ΔC�R
�
��
.dT
T= �ΔA �ΔB. T� + �ΔC. T�
� +∆D
τ. T��� �
τ + 1
2�� �
τ − 1
ln τ�� × lnτ
�ΔC�R
�
��
dT = ((ΔA) +ΔB
2T�(τ + 1) +
ΔC
3T��(τ� + τ + 1) +
∆D
τ. T��))(T − T�)
R�ΔC�R
�
��
dT = 15.145,1756 kJ kmol⁄
∆H°��(353K) = ∆H°��� + R�ΔC�R
�
��
dT
∆H°��(353K) = −26.230 kJ kmol⁄ + 15.145,1756 kJ kmol⁄
∆H°��(353K) = −33067,83 kJ kmol⁄
Komponen Koefisien A(J mol⁄ K) B(J mol⁄ K) C(J mol⁄ K) D(J mol⁄ K)
C�H�O�(�) 1 -18,242 1,2106 -3,1160.10-3 3.1409.10-6
C�H�OH(�) 1 59,342 3,6358.10-1 -1,2164.10-3 1,803.10-6
C�H�O�(�) 1 66,535 9,1312.10-1 -2,7675.10-3 3,5431.10-6
H�O(�) 1 92,053 -3,9953.10-2 -2,1103.10-4 5,3469.10-7
Produk-Reaktan 117,488 -0,701013 0,00135387 -8,7.10-7
35
Jadi, perubahan entalpi (∆H) untuk proses propilena adalah:
∆H°�� = (7198,7616 kJ kmol⁄ ) + (−397165,7 kJ kmol⁄ ) + (−33067,83 kJ kmol⁄ )
∆H°�� = −11.084,8244 kJ kmol⁄
3) Proses Esterifikasi
Reaksi yang terjadi:
C�H�O�(�) +C�H�OH(�) → C�H�O�(�) + H�O(�)
∆H°��(298K) = ∆H°�produk −∆H°�reaktan
= �∆H°�C�H�O�(�) + H�O(�)� − �∆H°�C�H�O�(�) + C�H�OH(�)�
= [(−423,8) + (−285,83)] − [(−383,8) + (−277,6)]
= −48,2 kJ mol⁄
Karena nilai ∆H°��� = −48200 kJ kmol⁄ , maka reaksi bersifat endotermis.
Panas reaksi pada suhu 60°C (353 K) sebagai berikut:
∆H°��(353K) = ∆H°��� + R∫���
�
�
��dT (Pers. 4.18, Smith et al., 2001)
��
�= A + BT + CT� + DT�� (Pers. 4.4, Smith et al., 2001)
∫���
�
�
��dT = ((ΔA) + (
��
�T�(τ + 1)) + (
��
�T��(τ� + τ + 1)) + (
∆�
�.���))(T − T�)
(Pers. 4.7, Smith et al., 2001)
Dimana:τ = �
��,maka:
�ΔC�R
�
��
.dT
T= �ΔA �ΔB. T� + �ΔC. T�
� +∆D
τ. T��� �
τ + 1
2�� �
τ − 1
ln τ�� × lnτ
�ΔC�R
�
��
dT = ((ΔA) +ΔB
2T�(τ + 1) +
ΔC
3T��(τ� + τ + 1) +
∆D
τ. T��))(T − T�)
�ΔC�R
�
��
dT = ((117,488) +−0,701013
2298(1,18 + 1)
+0,00135387
3298�(1,18� + 1,18 + 1) +
−8,7. 10��
1,18 × 298�))(353 − 298)
∫���
�
�
��dT = 1820,0832 kJ kmol⁄
DenganR = 8,314 J molK⁄
36
R�ΔC�R
�
��
dT = 15132,172 kJ kmol⁄
∆H°��(353K) = ∆H°��� + R�ΔC�R
�
��
dT
∆H°��(353K) = −48200 kJ kmol⁄ + 15132,172 kJ kmol⁄
∆H°��(353K) = −33067,83 kJ kmol⁄
4) Proses Etilena
Reaksi yang terjadi:
C�H�O�(�) + C�H�(�) → C�H�O�(�)
Nilai ∆H°� masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat pada tabel di
bawah ini:
Tabel 20. Perubahan Entalpi Standar pada T 298 K (Yaws, 1999)
∆H°��(298K) = ∆H°�produk −∆H°�reaktan
= �∆H°�C�H�O�(�)� − �∆H°�C�H�O�(�) + C�H�(�)�
= [−423,8] − [(−383,8) + (52,3)]
= −92,3 kJ mol⁄
Karena nilai ∆H°��� = −92300 kJ kmol⁄ , maka reaksi bersifat endotermis.
Panas reaksi pada suhu 130°C (403 K) sebagai berikut:
∆H°��(353K) = ∆H°��� + R∫���
�
�
��dT (Pers. 4.18, Smith et al., 2001)
Berikut ini nilai koefisien regresi untuk ∆C�:
Komponen Rumus Kimia ∆H°� (kJ mol⁄ )
Asam Akrilat C�H�O�(�) -383,8
Etilen C�H�(�) 52.3
Etil Akrilat C�H�O�(�) -423,8
37
Tabel 21. Koefisien Regresi untuk Komponen pada Proses Etilen (Yaws, 1999)
C�R= A + BT + CT� + DT��
(Pers. 4.4, Smith et al., 2001)
∫���
�
�
��dT = ((ΔA) + (
��
�T�(τ + 1)) + (
��
�T��(τ� + τ + 1)) + (
∆�
�.���))(T − T�)
(Pers. 4.7, Smith et al., 2001)
Dimana:τ = �
��,maka:
�ΔC�R
�
��
.dT
T= �ΔA �ΔB. T� + �ΔC. T�
� +∆D
τ. T��� �
τ + 1
2�� �
τ − 1
ln τ�� × lnτ
�ΔC�R
�
��
dT = ((ΔA) +ΔB
2T�(τ + 1) +
ΔC
3T��(τ� + τ + 1) +
∆D
τ. T��))(T − T�)
�ΔC�R
�
��
dT = ((58,18) +−0,86848
2298(1,35 + 1) +
0,00371
3298�(1,35� + 1,35 + 1)
+−8. 10��
1,35 × 298�))(403 − 298)
∫���
�
�
��dT = 22446,385 kJ kmol⁄
DenganR = 8,314 J molK⁄
R�ΔC�R
�
��
dT = 186619,25 kJ kmol⁄
∆H°��(353K) = ∆H°��� + R�ΔC�R
�
��
dT
∆H°��(353K) = −92300 kJ kmol⁄ + 186619,25 kJ kmol⁄
∆H°��(353K) = 94319,246 kJ kmol⁄
Berikut ini tabel perubahan entalpi (∆H) untuk masing-masing proses:
Komponen Koefisien A(J mol⁄ K) B(J mol⁄ K) C(J mol⁄ K) D(J mol⁄ K)
C�H�O�(�) 1 -18,242 1,2106 -3,1160.10-3 3.1409.10-6
C�H�(�) 1 25,597 5,71.10-1 -3,36.10-3 8,41.10-6
C�H�O�(�) 1 66,535 9,1312.10-1 -2,7675.10-3 3,5431.10-6
Produk-Reaktan 59,18 -0,86848 0,00371 -8.10-6
38
Tabel 22. Perubahan Entalpi Standard dan Perubahan Entalpi Reaksi
b. Tinjauan Termodinamika Berdasarkan Energi Gibbs
Energi Gibbs standar menunjukkan spontan atau tidak spontannya suatu reaksi
kimia. ΔGo bernilai positif (+) menunjukkan bahwa reaksi tersebut tidak dapat
berlangsung secara spontan, sehingga dibutuhkan energi tambahan dari luar.
Sedangkan ΔGo bernilai negatif (-) menunjukan bahwa reaksi tersebut dapat
berlangsung secara spontan dan hanya sedikit membutuhkan energi. Oleh karena
itu, semakin kecil atau negatif ΔGo maka reaksi tersebut akan semakin baik karena
untuk berlangsung spontan energi yang dibutuhkan semakin kecil. Berikut ini
perhitungan energi gibbs pada masing-masing proses:
1) Proses Asetilena
Reaksi yang terjadi:
C�H�(�) + CO(�) + C�H�OH(�) → C�H�O�(�)
Nilai ∆G°� masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat pada tabel di
bawah ini:
Tabel 23. Perubahan Energi Gibbs Standar pada T 298 K (Yaws, 1999)
Komponen Rumus Kimia ∆G°� kJ mol⁄
Asetilena C�H� 209,9
Proses ∆H Standar (298 k) kJ kmol⁄ ∆H Reaksi kJ kmol⁄
Asetilena −230950 −254699,6
Propilena −645410 −423034,8
Esterifikasi −48200 −33067,83
Etilena −92300 94319,246
39
Tabel 23. (lanjutan)
∆G°��(298K) = ∆G°�produk −∆G°�reaktan
= [∆G°�C�H�O�] − [∆G°�C�H� + CO + C�H�OH]
= [-245,45]–[209,9+(-137,2)+(-168,28)
= -149,87kJ mol⁄
Karena nilai ∆G°�(298K) = −149870 kJ kmol⁄ , maka reaksi bersifat spontan.
Untuk ∆G°� pada temperatur 150°C (423 K), sebagai berikut:
∆G� = ∆H�� −
T
T�(∆H�
� −∆G��) + R�
∆C�R
dT�
��
− RT�∆C�R
.dT
T
�
��
(Pers. 13.17, Smith et al., 2001)
�∆C�R
.dT
T
�
��
= �ΔA �ΔB. T� + �ΔC. T�� +
∆D
τ. T��� �
τ + 1
2�� �
τ − 1
ln τ�� xlnτ
�∆C�R
.dT
T
�
��
= �−85,606 �3,26 × 10�� × 298
+ �−4,16 × 10�� × 298� +2,54 × 10��
1,42 × 298�� �
1,42 + 1
2�� �
1,42 − 1
ln 1,42�� xln1,42
�∆C�R
.dT
T
�
��
= −1879,481 kJ kmol⁄
R�∆C�R
.dT
T
�
��
= −15626,01 kJ kmol⁄
RT�∆C�R
.dT
T
�
��
= −6609801 kJ kmol⁄
∆G� = ∆H�� −
T
T�(∆H�
� −∆G��) + R�
∆C�R
dT�
��
− RT�∆C�R
.dT
T
�
��
∆G� = −230950 −423
298�−230950 − (−149870)� + (−15626,01) − (−6609801)
∆G� = 6478315,5 kJ kmol⁄
Komponen Rumus Kimia ∆G°� kJ mol⁄
Karbon Monoksida CO -137,2
Etanol C�H�OH -168,28
Etil Akrilat C�H�O� -245,45
40
2) Proses Oksidasi Propilena
Reaksi yang terjadi:
a) Oksidasi Propilena
Reaksi 1:
C�H�(�) + O�(�) → C�H�O(�) +H�O(�)
Nilai ∆G°� masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat pada tabel
2.12 sebagai berikut:
Tabel 24. Perubahan Energi Gibbs Standar pada T 298 K (Yaws, 1999)
∆G°��(298K) = ∆G°�produk −∆G°�reaktan
= �∆G°�C�H�O(�) + H�O(�)� − �∆G°�C�H�(�) + O�(�)�
= [(−55,98) + (−227,36)] − [104,5 + 0]
= −387,84kJ mol⁄
Karena nilai ∆G°�(298K) = −387840 kJ mol⁄ , maka reaksi bersifat spontan.
Untuk ∆G°� pada temperature 330°C (603 K), sebagai berikut:
∆G� = ∆H�� −
T
T�(∆H�
� −∆G��) + R�
∆C�R
dT�
��
− RT�∆C�R
.dT
T
�
��
(Pers. 13.17, Smith et al., 2001)
�∆C�R
.dT
T
�
��
= �ΔA �ΔB. T� + �ΔC. T�� +
∆D
τ. T��� �
τ + 1
2�� �
τ − 1
ln τ�� xlnτ
Komponen Rumus Kimia ∆G°� kJ mol⁄
Propilena C�H�(�) 104,5
Oksigen O�(�) 0
Akrolein C�H�O(�) -55,98
Air H�O(�) -227,36
41
�∆C�R
.dT
T
�
��
= �82,352 �−5,81 × 10�� × 298
+ �1,50 × 10�� × 298� +−1,58 × 10��
2,02 × 298�� �
2,02 + 1
2�� �
2,02 − 1
ln 2,02�� xln2,02
�∆C�R
.dT
T
�
��
= 2425,7937 kJ kmol⁄
Dengan R = 8,314 J/mol K, maka:
R�∆C�R
.dT
T
�
��
= 20168,049 kJ kmol⁄
RT�∆C�R
.dT
T
�
��
= 12161333 kJ kmol⁄
∆G� = ∆H�� −
T
T�(∆H�
� −∆G��) + R�
∆C�R
dT�
��
− RT�∆C�R
.dT
T
�
��
∆G� = (−341980) − (603
298(−341980 − (−387840))) + 20168,049 − 12161333
∆G� = −12575943 kJ kmol⁄
Reaksi 2:
C�H�O(�) +1
2O�(�) → C�H�O�(�)
Nilai ∆G°� masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat pada tabel di
bawah ini:
Tabel 25. Perubahan Energi Gibbs Standar pada T 298 K (Yaws, 1999)
∆G°��(298K) = ∆G°�produk −∆G°�reaktan
= [∆G°�C�H�O�] − [∆G°�C�H�O+O�]
Komponen Rumus Kimia ∆G°� kJ mol⁄
Akrolein C�H�O -55,98
Oksigen O� 0
Asam Akrilat C�H�O� -286,06
42
= [−286,06] − [−55,98 + 0]
= -230,08 kJ mol⁄
Karena nilai ∆G°�(298K) = −230080 kJ kmol⁄ , maka reaksi bersifat spontan.
Untuk ∆G°� pada temperature 603 K, sebagai berikut:
∆G� = ∆H�� −
T
T�(∆H�
� −∆G��) + R�
∆C�R
dT�
��
− RT�∆C�R
.dT
T
�
��
(Pers. 13.17, Smith et al., 2001)
�∆C�R
.dT
T
�
��
= �ΔA �ΔB. T� + �ΔC. T�� +
∆D
τ. T��� �
τ + 1
2�� �
τ − 1
ln τ�� x ln τ
�∆C�R
.dT
T
�
��
= �−1,16.102 �8,08. 10 − 1 × 298
+ �−1,93. 10 − 3 × 298� +1,89. 10 − 6
1,59 × 298�� �
1,59 + 1
2�� �
1,59 − 1
ln 1,59�� xln1,59
�∆C�R
.dT
T
�
��
= −1257,106 kJ kmol⁄
Dengan R = 8,314 J molK⁄ , maka:
R�∆C�R
.dT
T
�
��
= −10451,58 kJ kmol⁄
RT�∆C�R
.dT
T
�
��
= −4943595 kJ kmol⁄
∆G� = ∆H�� −
T
T�(∆H�
� −∆G��) + R�
∆C�R
dT�
��
− RT�∆C�R
.dT
T
�
��
∆G� = (−255230) −473
298(−255230 − (−230080)) + (−10451,58) − (−4943595)
∆G� = 4567671,7 kJ kmol⁄
b) Esterifikasi
C�H�O�(�) +C�H�OH(�) → C�H�O�(�) + H�O(�)
Nilai ∆H°� masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat pada tabel di
bawah ini:
43
Tabel 26. Perubahan Entalpi Standar pada T 298 K (Yaws, 1999)
∆G°��(298K) = ∆G°�produk −∆G°�reaktan
= [∆G°�C�H�O� + H�O] − [∆G°�C�H�O� + C�H�OH]
= [−154.86 + −237,1] − [−30,60 + −174,8]
= -222,56kJ mol⁄
Karena nilai ∆G°�(298K) = −222560kJ mol⁄ , maka reaksi bersifat spontan.
Untuk ∆G°� pada temperature 80°C (353 K), sebagai berikut:
∆G� = ∆H�� −
T
T�(∆H�
� −∆G��) + R�
∆C�R
dT�
��
− RT�∆C�R
.dT
T
�
��
(Pers. 13.17, Smith et al., 2001)
�∆C�R
.dT
T
�
��
= �ΔA �ΔB. T� + �ΔC. T�� +
∆D
τ. T��� �
τ + 1
2�� �
τ − 1
ln τ�� xlnτ
�∆C�R
.dT
T
�
��
= �117,488 �−0,70101 × 298
+ �0,00135 × 298� +−8,7. 10��
1,18 × 298�� �
1,18 + 1
2�� �
1,18 − 1
ln 1,18�� xln1,18
�∆C�R
.dT
T
�
��
= −1683,738 kJ kmol⁄
R�∆C�R
.dT
T
�
��
= −13998.6 kJ kmol⁄
���∆��
�.��
�
�
��
= −4941505 kJ kmol⁄
∆G� = ∆H�� −
T
T�(∆H�
� −∆G��) + R�
∆C�R
dT�
��
− RT�∆C�R
.dT
T
�
��
∆G� = −48200 −353
298(−48200 − (−222560)) +−13998.6 − (−4941505)
Komponen Rumus Kimia ∆G°� kJ mol⁄
Asam Akrilat C�H�O� -30,60
Etanol C�H�OH -174,8
Etil Akrilat C�H�O� -154.86
Air H�O -237,1
44
∆G� = 4672765,5 kJ kmol⁄
Jadi, energi Gibbs untuk proses propilena adalah:
∆G� = (−12575943) kJ kmol⁄ + 4567671,7 kJ kmol⁄ + 4672765,5 kJ kmol⁄
∆G� = −3335505 kJ kmol⁄
3) Proses Esterifikasi
C�H�O�(�) +C�H�OH(�) → C�H�O�(�) + H�O(�)
∆G°��(298K) = ∆G°�produk −∆G°�reaktan
= [∆G°�C�H�O� + H�O] − [∆G°�C�H�O� + C�H�OH]
= [−154.86 + −237,1] − [−30,60 + −174,8]
= -222,56kJ mol⁄
Karena nilai ∆G°�(298K) = −222560kJ mol⁄ , maka reaksi bersifat spontan.
Untuk ∆G°� pada temperature 80°C (353 K), sebagai berikut:
∆G� = ∆H�� −
T
T�(∆H�
� −∆G��) + R�
∆C�R
dT�
��
− RT�∆C�R
.dT
T
�
��
(Pers. 13.17, Smith et al., 2001)
�∆C�R
.dT
T
�
��
= �ΔA �ΔB. T� + �ΔC. T�� +
∆D
τ. T��� �
τ + 1
2�� �
τ − 1
ln τ�� xlnτ
�∆C�R
.dT
T
�
��
= �117,488 �−0,70101 × 298
+ �0,00135 × 298� +−8,7. 10��
1,18 × 298�� �
1,18 + 1
2�� �
1,18 − 1
ln 1,18�� xln1,18
�∆C�R
.dT
T
�
��
= −1683,738 kJ kmol⁄
R�∆C�R
.dT
T
�
��
= −13998 kJ kmol⁄
���∆��
�.��
�
�
��
= −4941505 kJ kmol⁄
45
∆G� = ∆H�� −
T
T�(∆H�
� −∆G��) + R�
∆C�R
dT�
��
− RT�∆C�R
.dT
T
�
��
∆G� = −48200 −353
298(−48200 − (−222560)) +−13998 − (−4941505)
∆G� = 4672765,5 kJ kmol⁄
4) Proses Etilena
C�H�O�(�) + C�H�(�) → C�H�O�(�)
Nilai ∆H°� masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat pada tabel di
bawah ini:
Tabel 27. Perubahan Entalpi Standar pada T 298 K (Yaws, 1999)
∆G°��(298K) = ∆G°�produk −∆G°�reaktan
= [∆G°�C�H�O�] − [∆G°�C�H�O� + C�H�]
= [−154.86] − [−30,60 + 68,12]
= -192,38kJ mol⁄
Karena nilai ∆G°�(298K) = −192380kJ mol⁄ , maka reaksi bersifat spontan.
Untuk ∆G°� pada temperature 130°C (403 K), sebagai berikut:
∆G� = ∆H�� −
T
T�(∆H�
� −∆G��) + R�
∆C�R
dT�
��
− RT�∆C�R
.dT
T
�
��
(Pers. 13.17, Smith et al., 2001)
�∆C�R
.dT
T
�
��
= �ΔA �ΔB. T� + �ΔC. T�� +
∆D
τ. T��� �
τ + 1
2�� �
τ − 1
ln τ�� xlnτ
Komponen Rumus Kimia ∆G°� kJ mol⁄
Asam Akrilat C�H�O� -30,60
Etilen C�H� 68,12
Etil Akrilat C�H�O� -154.86
46
�∆C�R
.dT
T
�
��
= �59,18 �−0,86848 × 298
+ �0,00371 × 298� +−8. 10��
1,35 × 298�� �
1,35 + 1
2�� �
1,35 − 1
ln 1,35�� xln1,35
�∆C�R
.dT
T
�
��
= 2667,4645 kJ kmol⁄
R�∆C�R
.dT
T
�
��
= 22177,3 kJ kmol⁄
���∆��
�.��
�
�
��
= 8937451,7 kJ kmol⁄
∆G� = ∆H�� −
T
T�(∆H�
� −∆G��) + R�
∆C�R
dT�
��
− RT�∆C�R
.dT
T
�
��
∆G� = −92300 −403
298(−92300 − (−192380)) + 22177,3 − 8937451,7
∆G� = −9142917 kJ kmol⁄
Berikut ini Energi Gibbs untuk masing-masing proses:
Tabel 28. Energi Gibbs Standard dan Energi Gibbs Reaksi
Proses ∆G° Standar ∆G° Reaksi
Asetilena −230950 6470191,9
Propilena −840480 −3108848
Esterifikasi −48200 4701896,2
Etilena −92300 −8978476
47
Berikut ini hasil perbandingan ketiga proses:
Tabel 29. Perbandingan Proses
Asetilena Oksidasi Propilena Esterifikasi Etilena
Reaksi 1 Reaksi 2
Bahan Baku Asetilena Propilena Akrolein Asam Akrilat Asam Akrilat
Karbon Monoksida
Oksigen Oksigen Etanol Etilena
Etanol
Temperatur reaksi 150°C 330°C 200°C 80°C 130°C
Tekanan operasi 30 atm 1 atm 1 atm 14 atm
Fasa reaksi gas gas gas cair cair
Yield 80 75 90 80
Keuntungan 954.971.000.000 701.038.936.500 991.310.000.000 950.547.000.000
Perubahan Entalpi Standar (298K) −230950 −645410 −48200 −92300
Perubahan Entalpi Reaksi −254699,6 −423034,8 −33067,83 94319,246
Energi Gibbs Standar (298K) 6478315,5 −840480 4672765,5 −9142917Energi Gibbs Reaksi −149870 −3335505 −222560 −192380
48
Dari tabel di atas dapat disimpulkan bahwa:
1) Yield tertinggi dihasilkan pada proses esterifikasi yaitu sebesar 90%. Ini
menandakan bahwa proses esterifikasi menghasilkan produk etil akrilat lebih
banyak di bandingkan proses lainnya.
2) Temperatur reaksi pada proses esterifikasi lebih rendah dibandingkan proses
lainnya yaitu sebesar 80°C. Sehingga penggunaan energi lebih sedikit di
bandingkan proses lainnya.
3) Keuntungan tertinggi juga diperoleh pada proses esterifikasi.
Maka berdasarkan perbandingan keempat proses pembuatan etil akrilat di atas,
maka dipilih proses esterifikasi fasa cair dengan bahan baku asam akrilat dan
etanol.
C. Deskripsi Proses
Proses pembuatan etil akrilat melalui beberapa tahap sebagai berikut:
1) Tahap Penyiapan Bahan Baku
2) Tahap Pembentukan Produk
3) Tahap Pemurnian Produk
Penjabaran dan uraian tiap-tiap tahap adalah sebagai berikut:
1) Tahap penyiapan bahan baku
Bahan baku disimpan dalam tangki penyimpanan bahan baku ST-101 untuk asam
akrilat, ST-102 untuk etanol, dan ST-103 untuk asam sulfat pada temperatur
ruangan 30°C dan tekanan 1 atm. Dari tangki penyimpanan, ketiga bahan
49
dialirkan oleh pompa (P-101) menuju pemanas untuk menaikkan suhunya menjadi
80°C. Selanjutnya ketiga bahan dialirkan ke dalam reaktor (RE-201).
2) Tahap pembentukan produk
Reaktor yang digunakan adalah Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB).
Reaksi yang terjadi dalam reaktor:
C�H�O�(�) + C�H�OH(�) → C�H�O�(�) + H�O(�)
Reaksi berlangsung pada temperatur 80°C pada tekanan 220-230 mmHg dengan
katalis asam sulfat. Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis, sehingga untuk
mempertahankan temperatur perlu pendingin sebagai penghilang panas yang
dihasilkan reaksi.
3) Tahap pemurnian produk
Untuk mendapatkan kemurnian sesuai dengan yang diharapkan cairan dimurnikan
dengan menggunakan distilasi. Produk yang keluar dari reaktor (RE-201)
diumpankan menuju distilasi (DT-301). Campuran gas yang mengandung etil
akrilat, etanol, dan air yang bebas asam akrilat akan menuju kondensor (CD-301)
dan masuk kedalam separator (SP-301) untuk memisahkan antara fasa gas dan
fasa cair. Sebagian keluaran dari separator (SP-301) dikembalikan ke kolom
distilasi (DT-301) dan sebagian lagi menuju unit ekstraksi (EX-301).
Sebagian besar etanol yang diekstraksi dari etil akrilat dan beberapa asam akrilat
sisa di netralisasi di unit ekstraksi menggunakan kaustik cair yang dialirkan
melalui bagian atas kolom ekstraksi. Produk yang mengandung etil akrilat, air,
dan sisa bahan lainnya, diumpankan menuju kolom distilasi dehidrasi (DT-302).
Air dan by-product didistilasi overhead dari kolom distilasi dehidrasi (DT-302)
50
menuju kondensor (CD-302) dan masuk ke dalam separator (SP-302). Produk
keluaran dari bottom kolom distilasi dehidrasi (DT-302) yang mengandung etil
akrilat dikirim menuju kolom distilasi produk (DT-303).
Satu atau dua kolom distilasi dapat digunakan untuk mendapatkan etil akrilat
dengan spesifikasi kualitas komersil. Dalam proses pembuatan etil akrilat, perlu di
tambahkan inhibitor di setiap kolom distilasi untuk menghindari kemungkinan
terjadinya polimerisasi. Inhibitor juga bisa di injeksikan ke produk etil akrilat
ketika menuju tangki penyimpanan sehingga aman pada saam penyimpanan atau
pengiriman. Salah satu inhibitor yang dapat digunakan adalah mequinol
monomethyl ether hydroquinone (MeHQ).
III. SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK
A. Bahan Baku
1. Asam Akrilat
Nama Produk Asam Akrilat
Rumus Molekul C�H�O�
Rumus Bangun
Berat Molekul 72 g mol⁄
Wujud Cairan tidak berwarna
Titik Lebur 12,5 °C (54,32 °F)
Titik Didih 141 °C (285,8 °F)
Densitas 1,0511 g mL⁄ (20 °C)
Sumber: Perry’s, 2008
2. Etanol
Nama Produk Etanol
Rumus Molekul C�H�OH
Rumus Bangun
Berat Molekul 46 g mol⁄
Wujud Cairan tidak berwarna
52
Titik Lebur -114,14 °C (-173,452 °F)
Titik Didih 78,29 °C (172,904 °F)
Densitas 0,789 g mL⁄ (20 °C)
Komposisi 70 % C�H�OH (30% H�O)
Sumber: Perry’s, 2008
B. Bahan pembantu
1. Asam Sulfat
Nama Produk Asam Sulfat
Rumus Molekul H�SO�
Rumus Bangun
Berat Molekul 98 g mol⁄
Wujud Cair (30 °C, 1 atm)
Titik Lebur 10,49°C (50,882 °F)
Titik Didih 340 °C (644 °F)
Densitas 1,834 g mL⁄
Komposisi 98% H�SO� (2% H�O)
Sumber: Perry’s, 2008
C. Produk
1. Etil Akrilat
Nama Produk Etil Akrilat
Rumus Molekul C�H�O�
53
Rumus Bangun
Berat Molekul 100 g mol⁄
Wujud Cairan Tidak Berwarna
Titik Lebur -71,2 °C (-96,16 °F)
Titik Didih 99,4 °C (210,9 °F)
Densitas 0,9234 g mL⁄ (20 °C)
Komposisi 99,5 % C�H�O� (0,5 H�O)
Kelarutan 1,5 g 100gH�O⁄
Sumber: Mackay et.al., 2006
2. Air
Nama Produk Air
Rumus Molekul H�O
Rumus Bangun
Berat Molekul 18 g mol⁄
Wujud Cairan tidak berwarna
Titik Didih 100 °C (212 °F)
Densitas 1 g mL⁄ (25 °C)
Sumber: Perry’s, 2008
X. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
Berdasarkan hasil analisis ekonomi yang telah dilakukan terhadap prarancangan
pabrik etil akrilat dari asam akrilat dan etanol dengan kapasitas 50.000 ton/tahun
dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Return on Investment (ROI) sebesar 21,93 %
2. Payback Period (PBP) selama 2,8 tahun
3. Break Event Point (BEP) sebesar 47,78 %
4. Shut Down Point sebesar (SDP) sebesar 24,01 %
5. Interest Rate Of Return (IRR) sebesar 21,90 %
B. Saran
Berdasarkan pertimbangan hasil analisis ekonomi di atas, maka dapat diambil
kesimpulan bahwa pabrik etil akrilat dengan kapasitas 50.000 ton per tahun layak
untuk dikaji lebih lanjut dari segi proses maupun ekonominya.
DAFTAR PUSTAKA
Aries, R.S., Newton, R.D., 1955, Chemical Engineering Cost Estimation, McGraw-Hill Book Company, New York
Hersberger Brian Lee, B. IL., Kammerzell Lucas John, H. TX., VanArsdale Willian Eugene, S. TX. (2005, 19 Mei). Patent No. US 2005/0107629 A1. Amerika Serikat.
Brown.G.George., 1950, Unit Operation 6ed, Wiley&Sons, USA.
Brownell, L.E., Young, E.H., 1959, Process Equipment Design Vessel Design, Michigan
Chie I-Lung, Chen Kay, Kuo Chien-Lin, 2008, Overall control strategy of a coupled reactor/columns process for the production of ethyl acrylate, Journal of Process Control, 215-231
Coulson, J.M., and Richardson, J.F., 2005, An Introduction to Chemical Engineering, Allyn and Bacon Inc., Massachusets
Dougherty Edward F, L. C., Seates Mark O., P., & L James, P.H. (1985, 26 Maret). Patent No.4.507.495. Amerika Serikat.
Evans, Equipment Design Handbook nd ed., Gulf Publishing Co., Houston.
Geankoplis, C.J., 2003, Transport Processes and Unit Operations, 4nd ed., Prentice-Hall International, Tokyo
Himmeblau.David., 1996, Basic Principles and Calculation in Chemical Engineering, Prentice Hall Inc, New Jersey.
186
Kern, D.Q., 1950, Process Heat Transfer, McGraw Hill International Book Company, Singapura
Kirk, R.E., Othmer, V.R., 1999, Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons Inc., New York
Ludwig, E.E., 1965, Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants, volume 1, Gulf Publishing Company, Houston
Mc Cabe. 1985. Unit Operation of Chemical Engineering, Jilid 2nd, Ed. 4th. Mc Graw Hill Book Company : New York
Perry, R.H., Green, D., 2008, , 8th ed., McGraw Hill Companies Inc., USA.
Peters, M.S., Timmerhaus, K.D., West, R.E., 2003, Plant Design and Economics for Chemical Engineers, 5th ed., Mc-Graw Hill, New York.
Smith, J.M., Van Ness, H.C., Abbott, M.M., 2001, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 6th ed, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York.
Sugiharto, et. Al., 1987. Keputusan Gubernur Kepala Daerah Khusus Ibukota Jakarta, Nomor : 1608 tahun 1988, Tanggal : 26 September 1988 : Jakarta
Treyball, R.E., 1984. Mass Transfer Operation, 3rd ed. McGraw-Hill Book Company, Inc., New York.
Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol.A11, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim
Ullrich, G.D., 1984, A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics, John Wiley & Sons, New York.
Walas, S.M., 1988, Chemical Process Equipment, 3rd ed., Butterworths series in chemical engineering, USA.
www.bps.go.id, Badan Pusat Statistik, Data Impor, diakses pada tahun 2017.
187
Yaws, C.L., 1999, Chemical Properties Handbook, McGraw Hill Companies Inc., USA.