PROSES INDUSTRI KIMIA

TUGAS PRA RANCANGAN PABRIK ASAM ASETAT DI INDONESIA DENGAN KAPASITAS 55.000 TON/TAHUN

Disusun oleh:Ketua : Pajar Saputra (21030112130073)Sekretaris : Intan Medinah (21030112130081)Anggota : Faizal Romadhon (21030112130072) Ferdi Afriadi (21030112140132)JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

2013KATA PENGANTAR

Puji dan syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga tugas makalah proses industri kimia ini dapat diselesaikan dengan baik. Shalawat beserta salam senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah Muhammad SAW, karena beliaulah yang telah membimbing kita dari zaman yang penuh dengan kebodohan sampai kepada zaman yang dipenuhi ilmu pengetahuan seperti sekarang ini.

Ucapan terima kasih disampaikan kepada banyak pihak terutama keluarga dan teman-teman yang telah banyak memberikan bantuan, baik materi maupun non materi demi kelancaran penyusunan tugas makalah ini.

Makalah yang berjudul Perancangan Pabrik Asam Aetat di Indonesia Dengan Kapasitas 55.000 Ton/Tahun ini disusun untuk memenuhi tugas dari mata kuliah proses industri kimia yang diampu oleh Bapak Ir. Slamet Priyanto, M.S. Makalah ini akan mendeskripsikan bagaimana perkembangan serta peluang perencanaan pendirian pabrik polistirena di Indonesia. Diharapkan makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah wawasan serta pengetahuan kita mengenai industri asam asetat di Indonesia.Tiada hal yang sempurna di dunia ini, hanyalah Allah SWT yang memiliki segala kesempurnaan. Perlu disadari bahwa makalah ini masih memiliki banyak kekurangan. Untuk itu diharapkan kritik dan saran yang membangun guna perbaikan di masa yang akan datang. Akhir kata, semoga makalah ini dapat memberikan sumbangsih bagi pembangunan di Indonesia beserta dapat meningkatkan taraf hidup bagi kesejahteraan Bangsa Indonesia.Semarang, September 2013

PenulisDAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Sejarah asam asetat

I.2 Pengertian asam asetat

I.3 Rumus molekul dan rumus bangun asam asetat

I.4 Karakteristik asam asetat

I.5 Kegunaan asam asetat

I.6 Peluang Pasar Produk asam asetat di Indonesia

I.7 Pemilihan Lokasi Pabrik

BAB II PERMASALAHAN

BAB III PEMBAHASAN

III.1 Penentuan Kapasitas Produksi

III.2 Rancangan Proses

III.3 Tinjauan Termodinamika

III.4 Tinjauan Kinetika

III.5 Kondisi Operasi

III.6 Diagram Alir

BAB IV PENUTUP

IV.1 Kesimpulan

IV.2 Saran

DAFTAR PUSTAKA

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Sejarah

Cuka (Asam Asetat) telah dikenal manusia sejak dahulu kala.terutama bangsa Romawi dan Yunani. Dalam pembuatan asam asetat mereka menggunakan vinegar (tong pelampung). Dalam pembuatan asam asetat, bahan baku yang digunakan adalah anggur. Proses pembuatannya yaitu anggur yang mengandung alkohol dibiarkan pada udara terbuka. Ini dimaksudkan agar alkohol teroksidasi oleh udara sehingga terbentuk asam asetat. Cuka dihasilkan oleh berbagai bakteria penghasil asam asetat, dan asam asetat merupakan hasil samping dari pembuatan bir atau anggur.

Penggunaan asam asetat sebagai pereaksi kimia juga sudah dimulai sejak lama. Pada abat ke-3 Sebelum Masehi, Filsuf Yunani kuno Theophrastos menjelaskan bahwa cuka bereaksi dengan logam-logam membentuk berbagai zat warna, misalnya timbal putih (timbal karbonat), dan verdigris, yaitu suatu zat hijau campuran dari garam-garam tembaga dan mengandung tembaga (II) asetat. Bangsa Romawi menghasilkan sapa, sebuah sirup yang amat manis, dengan mendidihkan anggur yang sudah asam. Sapa mengandung timbal asetat, suatu zat manis yang disebut juga gula timbal dan gula Saturnus. Akhirnya hal ini berlanjut kepada peracunan dengan timbal yang dilakukan oleh para pejabat Romawi.

Pada abad ke-8, ilmuwan Persia Jabir ibnu Hayyan menghasilkan asam asetat pekat dari cuka melalui distilasi. Pada masa renaisans, asam asetat glasial dihasilkan dari distilasi kering logam asetat. Pada abad ke-16 ahli kimia Jerman Andreas Libavius menjelaskan prosedur tersebut, dan membandingkan asam asetat glasial yang dihasilkan terhadap cuka. Ternyata asam asetat glasial memiliki banyak perbedaan sifat dengan larutan asam asetat dalam air, sehingga banyak ahli kimia yang mempercayai bahwa keduanya sebenarnya adalah dua zat yang berbeda. Ahli kimia Prancis Piere Adet akhirnya membuktikan bahwa kedua zat ini sebenarnya sama.

Pada 1847 kimiawan Jerman Herman Kolbe mensintesis asam asetat dari zat anorganik untuk pertama kalinya. Reaksi kimia yang dilakukan adalah klorinasi karbon disulfida menjadi karbon tetraklorida, diikuti dengan pirolisis menjadi tetrakloroetilena dan klorinasi dalam air menjadi asam trikloroasetat, dan akhirnya reduksi melalui elektrolisis menjadi asam asetat.

Sejak 1910 kebanyakan asam asetat dihasilkan dari cairan piroligneous yang diperoleh dari distilasi kayu. Cairan ini direaksikan dengan kalsium hidroksida menghasilkan kalsium asetat yang kemudian diasamkan dengan asam sulfat menghasilkan asam asetat.

Tahun 1932 di Jerman diperkenalkan pembuatan asam asetat secara komersial. Vinegar generator merupakan tangki silinder yang didalamnya diisikan serutan kayu, tongkol jagung, arang , atau yang lainnya yang menjadikan permukaan menjadi lebih luas dan merupakan asam asetat yang diperlukan pada generator

Asam Asetat atau Cuka telah dikenal manusia sejak dahulu kala. Cuka dihasilkan oleh berbagai bakteria penghasil asam asetat, dan asam asetat merupakan hasil samping dari pembuatan bir atau anggur.

Penggunaan asam asetat sebagai pereaksi kimia juga sudah dimulai sejak lama. Pada abat ke-3 Sebelum Masehi, Filsuf Yunani kuno Theophrastos menjelaskan bahwa cuka bereaksi dengan logam-logam membentuk berbagai zat warna, misalnya timbal putih (timbal karbonat), dan verdigris, yaitu suatu zat hijau campuran dari garam-garam tembaga dan mengandung tembaga (II) asetat. Bangsa Romawi menghasilkan sapa, sebuah sirup yang amat manis, dengan mendidihkan anggur yang sudah asam. Sapa mengandung timbal asetat, suatu zat manis yang disebut juga gula timbal dan gula Saturnus. Akhirnya hal ini berlanjut kepada peracunan dengan timbal yang dilakukan oleh para pejabat Romawi.

Pada abad ke-8, ilmuwan Persia Jabir ibn Hayyan menghasilkan asam asetat pekat dari cuka melalui distilasi. Pada masa renaisans, asam asetat glasial dihasilkan dari distilasi kering logam asetat. Pada abad ke-16 ahli alkimia Jerman Andreas Libavius menjelaskan prosedur tersebut, dan membandingkan asam asetat glasial yang dihasilkan terhadap cuka. Ternyata asam asetat glasial memiliki banyak perbedaan sifat dengan larutan asam asetat dalam air, sehingga banyak ahli kimia yang mempercayai bahwa keduanya sebenarnya adalah dua zat yang berbeda. Ahli kimia Prancis Pierre Adet akhirnya membuktikan bahwa kedua zat ini sebenarnya sama.

Pada 1847 kimiawan Jerman Hermann Kolbe mensintesis asam asetat dari zat anorganik untuk pertama kalinya. Reaksi kimia yang dilakukan adalah klorinasi karbon disulfida menjadi karbon tetraklorida, diikuti dengan pirolisis menjadi tetrakloroetilena dan klorinasi dalam air menjadi asam trikloroasetat, dan akhirnya reduksi melalui elektrolisis menjadi asam asetat.

Sejak 1910 kebanyakan asam asetat dihasilkan dari cairan piroligneous yang diperoleh dari distilasi kayu. Cairan ini direaksikan dengan kalsium hidroksida menghasilkan kalsium asetat yang kemudian diasamkan dengan asam sulfat menghasilkan asam asetat.

I.2 Pengertian Asam Asetat

Asam asetat merupakan salah satu asam karboksilat paling sederhana. Asam asetat, asam etanoat atau asam cuka adalah senyawa kimia asam organik yang dikenal sebagai pemberi rasa asam dan aroma dalam makanan. Asam cuka memiliki rumus empiris C2H4O2. Rumus ini seringkali ditulis dalam bentuk CH3-COOH, CH3COOH, atau CH3CO2H. Asam asetat murni (asam asetat glasial) adalah cairan higroskopis tak berwarna, dan memiliki titik beku 16.7C,titik didih 117,90C.

Asam asetat merupakan nama trivial atau nama dagang dari senyawa tersebut. Nama ini berasal dari kata Latin acetum, yang berarti cuka. Nama IUPAC nya adalah asam etanoat. Asam asetat glasial merupakan nama trivial yang merujuk pada asam asetat yang tidak bercampur air dimana asam asetat tersebut bebas-air membentuk kristal mirip es pada 16.7C.

Singkatan yang paling sering digunakan, dan merupakat singkatan resmi bagi asam asetat adalah AcOH atau HOAc dimana Ac berarti gugus asetil, CH3C(=O). Pada konteks asam-basa, asam asetat juga sering disingkat HAc, meskipun banyak yang menganggap singkatan ini tidak benar. Ac juga tidak boleh disalahartikan dengan lambang unsur Aktinium (Ac).

Larutan asam asetat dalam air merupakan sebuah asam lemah, artinya hanya terdisosiasi sebagian menjadi ion H+ dan CH3COO-. Asam asetat merupakan pereaksi kimia dan bahan baku industri yang penting. Asam asetat digunakan dalam produksi polimer seperti polietilena tereftalat, selulosa asetat, dan polivinil asetat, maupun berbagai macam serat dan kain. Dalam industri makanan, asam asetat digunakan sebagai pengatur keasaman. I.3 Rumus Molekul & Rumus Kimia

I.3.1Rumus Molekul

Asam asetat memiliki rumus molekul tertentu. Rumus molekul adalah rumus kimia yang memberikan informasi secara tepat tentang jenis unsur pembentuk satu molekul senyawa dan jumlah atom masing-masing unsur. Rumus molekul asam asetat sering ditulis sebagai CH3-COOH atau CH3COOH atau bisa juga ditulis CH3CO2H I.3.2Rumus BangunRumus bangun adalah rumus kimia yang menggambarkan kedudukan atom secara geometri/ tiga dimensi dari suatu molekul. Berikut rumus bangun asam asetat:

I.4 Karakteristik Asam Asetat

I.4.1Sifat Fisika

Tabel I.1 Sifat Fisika Asam Asetat

Sifat FisikaCara MengukurAlat pengukuran

Densitas (20oC) : 1,049 Kg/ LMassa suatu zat dibagi volume tertentu zat tersebutPiknometer

Specific Gravity : 1,051 gr/cm3Massa sampel dibagi massa air yang volumenya sama dengan sampelBaume hydrometer

Titik didih : 118,1 0Cmetode BeckmannTermometer Beckmann

Titik lebur : 16,5 0CProses konduksi dari logam untuk penghantaran panas. Pada alat ini terdapat dua lubang di bagian atas yang digunakan untuk menaruh pipa kapiler dan termometer, sementar dua lubang disamping digunakan untuk mengamati keadaan padatan yang akan berubah menjadi cairan.Alat penentu titik leleh

(Digital Melting Point Apparatus)

Aroma : bau tajam khas cuka-Indera penciuman

Penampilan : cairan tidak berwarna, cairan kental jernih atau padatan mengkilap-Indera penglihatan

Berat molekul : 60,053 gr/molDengan menggunakan metode victor meyesAlat Victor meyes

Specific Heat : 0,487 kal/grMetode Comparison Calorimeter ( untuk sampel cairan )Calorimeter

Viskositas ( 20oC ) : 1,183 mPa.SDengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika mengalir karena gravitasi melalui viskometer Ostwald dan membandingkannya dengan waktu alir dari zat yang sudah diketahui viskositasnya Viskosimeter Ostwald

Tetapan Disosiasi ( 25oC ) : 4,78 pKaberdasarkan nilai daya hantar ekivalen yang terukurConductivity meter

Tekanan Uap ( 20oC ) : 15,7 mbarDengan tekanan uap murni dikalikan dengan fraksi mol.Manometer Merkurium

Sumber : Perrys Chemical Engineers HandbookI.4.2Sifat kimia asam asetat

Sifat-sifat kimia asam cuka, meliputi:

Keasaman

Atom hydrogen pada gugus karboksil (-COOH) dalam asam karboksilat seperti asam cuka dapat dilepas sebagai ion H(+), sehingga memberikan sifat asam.

Sebagai pelarut

Asam cuka cair adalah pelarut protikhidrofilik (polar), mirip seperti air dan etanol. Asam cuka memiliki konstanta dielektrik 6.2, sehingga dapat melarutkan senyawa polar dengan baik seperti garam anorganik, gula dan senyawa non polar seperti minyak dan unsur-unsur seperti sulfur dan iodin.

Reaksi-reaksi kimia

Asam cuka bersifat korosif terhadap banyak logam seperti besi, magnesium, dan seng, membentuk gas hydrogen dan garam-garam asetat.1. Reaksi dengan basa

Asam asetat bereaksi dengan basa menghasilkang aram dan air.

Contoh :

2. Reduksi

Reduksi asam asetat dengan katalis litium alumunium hidrida menghasilkan alkohol primer.

Contoh :

3. Reaksi dengan tionil diklorida

Asam asetat bereaksi dengan tionil diklorida membentuk klorida asam, hydrogen klorida dan gas belerang dioksida.

Contoh :

4. Esterifikasi

Dengan alkohol, asam asetat membentuk ester.Reaksi yang terjadi merupakan reaksi kesetimbangan.

Contoh :

5. Reaksi dengan ammonia

Dengan amonia, asam asetat membentuk amida dan air.

Contoh :

6. Dekarboksilasi

Pada suhu tinggi, asam asetat terdekarboksilasi membentuk alkana.

Contoh :

7. Halogenasi

Asam asetat dapat bereaksi dengan halogen dengan katalis phosphor membentuk asam trihalidakarboksilat dan hydrogen halida.

Contoh :

I.5 Kegunaan Asam Asetat

Berikut ulasan manfaat asam cuka dan fermentasi asam cuka:

1. Asam asetat digunakan sebagai bahan baku pembuatancellulose acetate, yang biasa digunakan dalam industri film.

2. Sebagai bahan baku pembuatanpolyvinyl acetate, yaitu bahan baku pembuatan lem kayu.

3. Digunakan sebagai pelarut dalam proses-proses produksi di industri.

4. Digunakan dalam pembuatan tinta danzatwarna.

5. Di dalam laboratorium klinis, digunakan sebagai bahan untuk pengetesan darah.

6. Digunakan dalam industri pembuatan botol minuman ringan.

7. Digunakan pada industri pembuatan karet dan plastik.

8. Asam asetat juga digunakan dalam proses pembuatan pestisida

9. Di dalam industri makanan, asam asetat telah disetujui sebagai bahan aditif pada makanan dengan nomor registrasi E260.

10. DiIndonesia, asam asetat sering digunakan sebagai bahan untuk mengawetkan makanan, seperti pada pembuatan manisan buah atau sayur.

11. Di bidang kesehatan, dalam konsentrasi rendah asam asetat biasa digunakan sebagai anti bakteri dan deodorant alami, yaitu zat penghilang bau.12. Asam asetat berperan penting sebagai zat yang digunakan untuk membersihkan noda pada kaca, benda berbahan kuningan, baja dan kerak pada mesin pembuat kopi.

13. Asam asetat bisa dimanfaatkan pula untuk menghilangkan bau pesing pada toilet dan kamar mandi.14. Mengilapkan kaca, plastik, dan lantai15. Menghapus noda sisa stikerI.6 Peluang Pasar Produk Asam Asetat di Indonesia

Perkembangan ilmu disertai dengan kemajuan teknologi telah menuntut bangsa Indonesia menuju ke arah industrialisasi. Untuk menuju kemandirian di bidang industri yang berfokus pada bidang kimia, maka kebutuhan akan bahan-bahan kimia di dalam negeri perlu ditumbuhkan dan dikembangkan dalam pembangunan sektor industri. Seperti asam asetat yang menempati posisi penting dalam industri hulu maupun hilir.

Industri asam asetat di Indonesia merupakan salah satu industri kimia yang berprospek cukup baik. Produk asam asetat ini memiliki pasar yang cukup luas seperti industri (Purified Terepthalic Acid) PTA, industri etil asetat, industri tekstil, industri benang karet dan juga digunakan sebagai bahan setengah jadi untuk membuat bahan-bahan kimia, seperti vinil asetat, selulosa asetat, asam asetat anhidrid, maupun kloro asetat.

PT Indo Acidatama merupakan produsen tunggal asam asetat lokal, belum mampu memenuhi semua kebutuhan asam asetat dalam negeri. Industri-industri yang menggunakan asam asetat sebagai bahan baku masih memerlukan impor dari negara lain. Untuk mengurangi jumlah impor asam asetat yang akan terus meningkat, maka sangat perlu membangun pabrik asam asetat di dalam negeri. Pendirian pabrik asam asetat di dalam negeri memiliki beberapa keuntungan, antara lain:

1. Dapat memenuhi kebutuhan asam asetat dalam negeri dan mengurangi impor

2. Menghemat devisa karena asam asetat diperoleh dari industri lokal

3. Memacu dan mendukung perkembangan industri dengan bahan baku asam asetat di dalam negeri

4. Membuka lapangan kerja baru. I.7 Penentuan Lokasi Pabrik Asam AsetatPemilihan lokasi secara geografis dapat memberikan pengaruh yang besar terhadap lancarnya kegiatan industri.Untuk itu pemilihan lokasi pabrik perlu dipertimbangkan agar memberikan keuntungan yang sebesar-besarnya bagi perusahaan.Pabrik asam asetat ini direncanakan didirikan di bontang, Provinsi Kalimantan Timur. Adapun pertimbangan yang dipilih untuk menentukan lokasi pabrik adalah sebagai berikut :

1. Letak Sumber Bahan Baku

Bahan baku utama berupa metanol dan karbon monoksida dapat diperoleh didaerah tersebut. Hal ini karena Bontang terdapat pabrik Metanol, yaitu PT Metanol Industri dan CO dari unit CO. Bahan baku merupakan kebutuhan utama bagi suatu produksi sehingga pengadaannya harus benar-benar diperhatikan.

2. Utilitas

Sarana utilitas utama yang diperlukan bagi kelancaran produksi adalah air dan energi listrik.Untuk kebutuhan lisrik dapat dipenuhi dengan adanya jaringan PLN sedang kebutuhan air dapat dipenuhi oleh pihak pengelola kawasan industri yang diperoleh dari sumber air tanah maupun pengolahan air laut.

3. Fasilitas Transportasi

Sistem transportasi yang dominan adalah laut dan udara sedangkan untuk transportasi darat tidaklah menjadi hambatan. Mengingat Bontang dekat dengan ibukota kabupaten yang hanya ditempuh sekitar 1,5 jam melalui transportasi laut. 4. Tersedianya Lahan

Faktor ini berkaitan dengan pengembangan pabrik lebih lanjut.Bontang merupakan kawasan industri sehingga lahan didaerah tersebut telah disiapkan untuk pendirian dan pengembangan suatu pabrik.BAB IIPERMASALAHANDalam era globalisasi, industri memegang peranan yang penting dalam kegiatan ekonomi. Indonesia sebagai suatu negara yang berkembang saat ini juga telah mengembangkan berbagai macam indutri. Salah satunya yaitu industri asam asetat.

Asam asetat merupakan produk industri kimia yang banyak memiliki banyak kegunaan, industri asam asetat merupakan salah satu industri kimia yang berprospek di Indonesia. Kebutuhan asam asetat di dalam negeri terus meningkat seiring dengan meningkatnya permintaan oleh industri penggunanya. Meningkatnya kebutuhan asam asetat ini belum dapat dipenuhi seluruhnya oleh satu-satunya produsen lokal, yaitu PT Indo Acidatama Chemical Industry, sehingga ketergantungan terhadap impor dari tahun ke tahun semakin naik.

Sebagai sarjana teknik kimia, permasalahan seperti ini sudah seharusnya dicari solusinya untuk mengurangi ketergantungan terhadap negara lain, untuk itu, dalam makalah ini akan dikupas tentang industri asam asetat di Indonesia yang akan dibahas sesuai rincian pertanyaan berikut:1. Bagaimana penentuan kapasitas produksi asam asetat?

2. Bagaimana rancangan proses industri asam asetat?

3. Bagaimana tinjauan termodinamika asam asetat?

4. Bagaimana tinjauan kinetika asam asetat?

5. Bagaimana kondisi operasi produksi asam asetat?

6. Bagaimana diagram alir proses produksi asam asetat?

BAB IIIPEMBAHASANIII.1 Penentuan Kapasitas ProduksiAda beberapa pertimbangan dalam pemilihan kapasitas pabrik asam asetat. Penentuan kapasitas pabrik asam asetat dilakukan dengan pertimbangan sebagai berikut :

1. Kebutuhan atau pemasaran produk di Indonesia.

Untuk mencukupi kebutuhan asam asetat, negara Indonesia masih mengimpor dari negara-nagara lain. Berikut ini tabel data impor asam asetat di Indonesia :Tabel III.1 Data impor asam asetat di IndonesiaNoTahunJumlah (ton/tahun)

1200588.705

2200691.054

3200781.215

4200882.286

5200991.858

62010104.391

Sumber: Badan Pusat Statistik 2005-2010Untuk memudahkan analisis maka dibuat persamaan dengan cara least square, maka dapat diperkirakan kebutuhan asam asetat dalam negeri pada tahun 2017

y = mx + c

NoX (Tahun)Y (ton/tahun)X.YX2

1200588.705177.853.5254.020.025

2200691.054182.654.3244.024.036

3200781.215162.998.5054.028.049

4200882.286165.230.2884.032.064

5200991.858184.542.7224.036.081

62010104.391209.825.9104.040.100

12.045539.5091.083.105.27424.180.355

y = n.c + m.x

xy = x.c + m.x2

539.509 = 6.c + 12.045. m

1.083.105.274 = 12.045.c + 24.180.355. m

Dari persamaan diatas didapat harga m = 2341 dan c = - 4.608.377 sehingga didapat persamaan :

y = 2341 x - 4.608.377Sehingga diperkirakan jumlah asam asetat pada tahun 2017 yang belum dipenuhi dalam negeri sebesar : y = m.x + c

y = 2341. (2017) - 4.608.377y = 113.420 ton/tahun Berdasarkan analisis tersebut, diperkirakan jumlah asam asetat yang belum terpenuhi dalam negeri pada tahun 2017 sebesar 113.420 ton2. Tersedianya Bahan Baku

Untuk bahan bakumetanol, di Bontang terdapat pabrik yang diproduksi oleh PT. Kaltim Metanol Industri yang mulai produksi pada tahun 1990 dengan kapasitas produksi 660.000 ton/tahun atau diperoleh dari pabrik Metanol di Pulau Bunyu, Kaltim yang diproduksi oleh Pertamina dengan kapasitas produksi 330.000 ton/tahun.Sedangkan karbon monoksida diperoleh dari unit Gas karbon Monoksida. Sehingga total bahan baku metanol yang tersedia yaitu 990.000 ton/tahun. http://www.kaltimmethanol.com/3. Kapasitas pabrik asam asetat yang ada

Di Indonesia terdapat pabrik yang memproduksi asam asetat yang merupakan satu-satunya produsen asam asetat yang pertama dalam negeri dan Asia Tenggara yang terpadu dengan etanol yaitu PT. Indo Acidatama, Tbk dengan kapasitas produksi 33.000 ton/tahun.

http://www.acidatama.co.id/chemical.phpSedangkan untuk produsen asam asetat di luar negeri antara lain :Tabel III.2 Kapasitas pabrik asam asetat di luar negeri

PabrikNegaraKapasitas

Milenium ChemicalsAmerika450.000

CelaneseTexas335.000

UslanKorea210.000

Chuawei Acetic Acid PlantsChina150.000

Kebutuhan asam asetat yang direncanakan akan dibangun adalah sekitar 50% dari kebutuhan total pada tahun 2017. Jika 1 kg metanol menghasilkan yield asam asetat sebesar 99%, maka metanol yang dibutuhkan untuk kapasitas pabrik 55.000 ton per tahun adalah :(100 ton metanol/ 99 ton asam asetat) x 55.000 ton asam asetat= 55.555,55 ton metanol per tahunDengan demikian dapat dikatakan bahwa metanol yang diproduksi oleh PT. Kaltim Metanol Industri serta pabrik Metanol di Pulau Bunyu lebih dari cukup dan memungkinkan untuk dijadikan sumber pasokan bahan baku pabrik asam asetat dengan kapasitas produksi 55.000 ton per tahun.

Berdasarkan kebutuhan produk asam asetat pada tahun 2017 yang telah dihitung dan tersedianya bahan baku metanol, serta kapasitas produksi pabrik baik di dalam maupun di luar negeri maka ditetapkan kapasitas pabrik yaitu sebesar 55.000 ton/tahun, dimana dalam satu tahun dianggap 330 hari masa kerja.III.2 Rancangan Proses III.2.1 Spesifikasi Bahan Baku & Katalisa. Methanol

Metanol digunakan sebagai bahan baku pembuatan asam asetat dengan metode karbonilasi methanol. Metanol diproduksi secara alami oleh metabolisme anaerobic oleh bakteri. Hasil proses tersebut adalah uap metanol (dalam jumlah kecil) di udara. Setelah beberapa hari, uap methanol tersebut akan teroksidasi oleh oksigen dengan bantuan sinar matahari menjadi karbondioksida dan air.b. IodidaPeran iodida adalah hanya untuk mempromosikan konversi methanol menjadi metil iodide:MaOH + HI MeI + H2OSetelah metil iodida telah terbentuk maka diteruskan ke reaktor katalis. Siklus katalitik dimulai dengan penambahan oksidatif metil iodida ke dalam [Rh(CO)2I2]- sehingga terbentuk kompleks [MeRh(CO)I3]-c. Rhodium (cis[Rh(CO)2I2])

Rhodium (cis[Rh(CO)2I2]) berperan sebagai katalis dalam proses pembuatan asam asetat dalam skala industri. Katalis ini sangat aktif sehingga akan memberikan reaksi dan distribusi produk yang baik. Struktur katalis kompleks Rhodium (cis[Rh(CO)2I2]) dapat dilihat seperti gambar berikut:

d. Iridium ([Ir(CO)2I2])

Iridium ([Ir(CO)2I2]) berperan sebagai katalis dalam proses pembuatan asam asetat dalam skala industri.Penggunaan iridium memungkinkan penggunaan air lebih sedikit dalam campuran reaksi.Struktur katalis kompleks Ir[(CO)2I2] dapat dilihat seperti gambar berikut

III.2.2 Teknik Pembuatan

Dalam industri pembuatan asam asetat murni, 75% pembuatannya menggunakan teknik karbonilasi methanol yang dalam reaksinya menggunakan bahan baku methanol dan karbon monoksida, mekanisme reaksinya sebagai berikut :

CH3OH + CO CH3COOH

Proses ini melibatkan iodometana sebagi perantara yang mana reaksi initerjadi dalam tiga tahap dengan katalis logam kompleks sebagai berikut :

(1) CH3OH + HI CH3I + H2O

(2) CH3I + CO CH3COI

(3) CH3COI + H2O CH3COOH + HI

Teknik pembuatan asam asetat murni ini mempunyai dua macam metode karbonilasi methanol yaitu proses monsanto dan proses cativa. Kedua proses ini memiliki perbedaan pada penggunaan katalis. Pada proses monsanto, katalis yang digunakan adalah katalis kompleks rhodium (cis[Rh(CO)2I2]), sedangkan pada proses cativa menggunakan katalis iridium ([Ir(CO)2I2]) yang didukung oleh ruthenium.

III.2.3. Proses Pembuatan

III.2.3.1 Proses Monsanto

Teknik pembuatan asam asetat dengan proses monsanto dikembangkan pertama kali oleh Perusahaan Monsanto di Texas City. Keunggulan dari metode ini adalah dapat dijalankan pada tekanan rendah. Bahan dasar yang digunakan adalah methanol yang direaksikan dengan gas karbon monoksida menghasilkan asam asetat dengan bantuan katalis rhodium.

Skema pembuatan asam asetat dalam pabrik dapat dilihat sebagai berikut :

Gambar III.1 Diagram Alir Proses Monsanto

Dalam pabrik pembuatan asam asetat tersebut, proses yang terjadi adalah :

1. Methanol dimasukkan dalam tangki reaktor dan direaksikan dengan HI. Iodida dari HI berperan untuk mendukung konversi methanol menjadi metil iodida seperti berikut :

MaOH + HI MeI + H2O

2. Metil iodida terbentuk dan diteruskan ke reaktor katalis yang mana siklus katalitik dimulai dengan penambahan oksidatif metil iodida ke dalam [Rh(CO)2I2]- sehingga terbentuk kompleks [MeRh(CO)I3]- (Gambar 2).3. Dengan cepat CO pindah berikatan dengan CH3 membentuk kompleks seperti gambar 3.

4. Setelah itu direaksikan dengan karbon monoksida, dimana gas CO berkoordinasi sebagai ligan dalam kompleks Rh, menjadi rhodium-alkil kemudian membentuk ikatan menjadi kompleks asil-rhodium (III) (Gambar 4). 5. Dengan terbentuknya kompleks pada gambar 4 maka gugus CH3COI mudah lepas. Kompleks ini kemudian direduksi menghasilkan asetil iodide dan katalis rhodium yang terpisah. Di tangki ini bekerja suhu 1500C-2000C dan tekanan 30 atm- 60 atm. Asetil iodida yang terbentuk kemudian dihidrolisis dengan H2O menghasilkan CH3COOH dan HI.

Dari reaksi di atas, HI yang terbentuk dapat digunakan untuk mengkonversi methanol menjadi MeI yang akan dimasukkan dalam proses reaksi dan melanjutkan siklus. Sedangkan asam asetat yang dihasilkan masuk dalam tangki pemurnian untuk dipisahkan dari pengotor yang mungkin ada seperti asam propionate. Pemurnian dilakukan dengan cara destilasi.

Mekanisme reaksinya dapat dilihat pada gambar berikut:

Keuntungan Proses Monsanto :

1. Memiliki efisiensi mencapai 100%.

2. Energi yang dibutuhkan dalam seluruh proses kurang, terutama untuk pemisahan dan pemurnian produk.

3. Memiliki hasil tinggi sekitar 98%.

4. Menggunakan bahan baku methanol yang lebih murah daripada bahan baku nafta atau butane.

5. Reaksi sangat cepat dan katalis mempunyai umur panjang.

Kekurangan Proses Monsanto :

1. Rhodium merupakan logam yang sangat mahal.

2. Rhodium dan bentuk garam iodida larut seperti RHI3 sehingga air dalam tangki reaksi harus relatif tinggi.

3. Rhodium juga mengkatalisis reaksi-reaksi samping seperti :

CO + H2O CO2 + H2Hal tersebut mengurangi tekanan parsial karbon monoksida, sehingga campuran dibuangan dari tangki reaksi dan diganti dengan lebih banyak karbon monoksida.III.2.3.2 Proses Cativa

Metode produksi asam asetat ini mirip dengan proses Monsanto, tetapi menggunakan katalis iridium yang mengandung katalis seperti kompleks Ir[(CO)2I2]. Metode ini pertama dikembangkan oleh BP Chemicals dan lisensi oleh BP Plc. Dalam proses cativa, penggunaan katalis iridium akan efektif dengan bantuan ruthenium yang mana kombinasi ini menghasilkan sebuah katalis yang efisien daripada penggunaan katalis rhodium pada proses monsanto. Penggunaan iridium sebagai katalis juga memungkinkan penggunaan air lebih sedikit dalam campuran reaksi sehingga dapat mengurangi jumlah kolom pengeringan yang dibutuhkan, mengurangi produk samping yang terbentuk, dan menekan gas air reaksi bergeser. Jika dibandingkan dengan proses monsanto, proses cativa menghasilkan asam propionat sangat kecil.Proses reaksi dalam tangki dapat digambarkan dalam diagram berikut ini:

Proses yang terjadi dalam metode cativa adalah :

1. Methanol direaksikan dengan asam iodide menghasilkan Metil Iodida.

2. Lalu, metil iodide masuk dalam tangki reaktor dan bereaksi dengan katalis kompleks iridium (gambar 1) membentuk [Ir(CO)2I3CH3]- (gambar 2).

3. Reaksi dengan gas CO sehingga I akan keluar dari kompleks digantikan CO sehingga bentuk kompleks baru [Ir(CO)3I] (gambar 3).

4. Struktur tersebut kurang stabil, maka untuk menstabilkan CO dimutasi berikatan dengan CH3 (gambar 4).

5. Gugus CH3CO pada kompleks mudah lepas sehingga adanya ion I- di sekitar kompleks menyebabkan gugus CH3CO lepas dari kompleks dan bereaksi dengan I- membentuk CH3COI yang kemudian dihidrolisisi menghasilkan asam asetat (CH3COOH) dan asam halida (HI). Dimana HI yang terbentuk ini ditarik lagi masuk dalam siklus bereaksi dengan methanol membentuk metil iodide yang akan bereaksi dengan katalis begitu seterusnya.

Asam asetat yang terbentuk belum murni dan untuk memisahkannya dari pengotor maka dilakukan destilasi. Mekanisme pembuatan asam asetat dalam pabrik dengan metode cativa dapat dipresentasikan sebagai berikut :

Gambar III.2 Diagram Alir Proses Cativa

Keuntungan Proses Cativa :

1. Memiliki efisiensi mencapai 100%.

2. Lebih ekonomis karena penggunaan iridium yang lebih murah daripada rhodium.

3. Proses lebih cepat dan efektif hanya membutuhkan sedikit katalis.

4. Iridium lebih selektif terhadap methanol, sehingga meningkatkan hasil secara keseluruhan dan mengurangi produk samping sehingga biaya pemurnian yang lebih rendah dan mengurangi limbah.

Iridium kompleks lebih larut dalam campuran reaksi daripada kompleks rhodium. Artinya bahwa katalis tidak hilang oleh hujan dan tidak harus diganti.II.3 Tinjauan Thermodinamika

CH3OH + CO CH3COOH

Karena bernilai negatif, maka dapat diketahui reaksi bersifat eksotermis. Artinya, kenaikan suhu (mewakili kondisi operasi) menyebabkan penurunan konversi.

Sesuai dengan tinjauan Thermodinamika, pada reaksi eksotermis jika tekanan diperkecil maka reaksi akan berjalan ke arah reaktan (koefisien besar). Oleh karena itu tekanan harus diperbesar agar reaksi berjalan ke kanan.

Jika suhu dinaikkan maka reaksi akan berjalan ke arah reaktan, oleh karena itu suhu operasi harus diturunkan agar reaksi berjalan ke arah produk.

Selanjutnya, reaksi searah atau bolak balik, secara termodinamika dapat dievaluasi dari (G298). Dari persamaan G298 = - RT ln K. Berikut perhitungannya:

Dari perhitungan diatas dapat disimpulkan reaksi berlangsung secara searah atau irreversibel (K > 1). Kemudian dengan menggunakan rumus untuk mencari hubungan konversi vs suhu dimana k(T) adalah konversi pada suhu T :

(smith van ness, 476)

Berikut perhitungan dari rumus di atas :

1. Suhu 100 C = . ( - ) = ( - )

ln K ln K(298 K) = 16276,76209 (2,681 10-3 3,356 10-3 )

ln K 34,89645 = 16276,76209 (2,681 10-3 3,356 10-3 )

K = K = 24199204300

Xa (konversi) = Xa = = 0,99999999962. Suhu 135 C = . ( - ) = ( - )

ln K ln K(298 K) = 16276,76209 (2,451 10-3 3,356 10-3 )

ln K 34,89645 = 16276,76209 (2,451 10-3 3,356 10-3 )

K = K = 572733063,6

Xa (konversi) = Xa = = 0,99999999833. Suhu 170 C = . ( - ) = ( - )

ln K ln K(298 K) = 16276,76209 (2,257 10-3 3,356 10-3 )

ln K 34,89645 = 16276,76209 (2,257 10-3 3,356 10-3 )

K = K = 24354774,42

Xa (konversi) = Xa = = 0,99999995894. Suhu 205 C = . ( - ) = ( - )

ln K ln K(298 K) = 16276,76209 (2,092 10-3 3,356 10-3 )

ln K 34,89645 = 16276,76209 (2,092 10-3 3,356 10-3 )

K = K = 1660406,016

Xa (konversi) = Xa = = 0,99999939775. Suhu 240 C = . ( - ) = ( - )

ln K ln K(298 K) = 16276,76209 (1,949 10-3 3,356 10-3 )

ln K 34,89645 = 16276,76209 (1,949 10-3 3,356 10-3 )

K = K = 161942,3585

Xa (konversi) = Xa = = 0,99999382506. Suhu 275 C

= . ( - ) = ( - )

ln K ln K(298 K) = 16276,76209 (1,825 10-3 3,356 10-3 )

ln K 34,89645 = 16276,76209 (1,825 10-3 3,356 10-3 )

K = K = 21518,69218

Xa (konversi) = Xa = = 0,9999535309

7. Suhu 310 C = . ( - ) = ( - )

ln K ln K(298 K) = 16276,76209 (1,715 10-3 3,356 10-3 )

ln K 34,89645 = 16276,76209 (1,715 10-3 3,356 10-3 )

K = K = 3591,170275

Xa (konversi) = Xa = = 0,99972161688. Suhu 345 C. = . ( - ) = ( - )

ln K ln K(298 K) = 16276,76209 (1,618 10-3 3,356 10-3 )

ln K 34,89645 = 16276,76209 (1,618 10-3 3,356 10-3 )

K = K = 740,5458042

Xa (konversi) = Xa = = 0,99865146569. Suhu 380 C

= . ( - ) = ( - )

ln K ln K(298 K) = 16276,76209 (1,531 10-3 3,356 10-3 )

ln K 34,89645 = 16276,76209 (1,531 10-3 3,356 10-3 )

K = K = 179,7036649

Xa (konversi) = Xa = = 0,9944660779

10. Suhu 415 C = . ( - ) = ( - )

ln K ln K(298 K) = 16276,76209 (1,453 10-3 3,356 10-3 )

ln K 34,89645 = 16276,76209 (1,453 10-3 3,356 10-3 )

K = K = 50,48729612

Xa (konversi) = Xa = = 0,9805777332Hasilnya adalah sebagai berikut : Tabel III.3 Hubungan suhu vs konversi secara termodinamikaSuhu (C)Konversi

1000.9999999996

1350.999999983

1700.9999999589

2050.9999993977

2400.9999938250

2750.9999535309

3100.9997216168

3450.9986514656

3800.994466079

4150.9805777332

Dari Tabel III.3 tersebut dapat dibuat grafik menjadi:

Gambar III.3 Grafik hubungan suhu vs konversi secara termodinamikaIII.6. Tinjauan Kinetika

Sesuai dengan hukum Arrhenius:

Keterangan :k= konstanta kecepatan reaksi

A= frekuensi faktor tumbukan

E= energi aktivasi dari reaksi

R= konstanta gas ideal

T= suhu reaksi

Sesuai hukum Arrhenius maka semakin tinggi suhu operasi maka semakin besar nilai konstanta kecepatan reaksi

Semakin besar nilai konstanta kecepatan reaksi, maka semakin cepat laju reaksinya sehingga semakin banyak produk yang dihasilkan

Sesuai dengan persamaan laju reaksi di atas, semakin besar konsentrasi reaktan maka semakin cepat laju reaksi pembentukan produk.Dari hukum Arrhenius tersebut diperoleh harga k (konstanta kecepatan reaksi) dari percobaan berupa rumus empiris :

Setelah diperoleh harga k pada suhu yang berbeda-beda, akan didapatkan konversi dengan rumus :

Dimana Xae adalah konversi dan t merupakan waktu optimum reaksi yang dalam proses karbonilasi methanol membutuhkan waktu 2 jam (7200 detik).

Berikut perhitungan dari rumus di atas :1.Suhu 100 C

1568

2. Suhu 135 C

1568

3. Suhu 170 C

1568

4. Suhu 205 C

1568

5. Suhu 240 C

1568

6. Suhu 275 C

1568

7. Suhu 310 C

1568

8. Suhu 345 C

1568

9. Suhu 380 C

1568

10. Suhu 415 C

1568

Hasilnya adalah sebagai berikut :Tabel III.4 Hubungan konversi vs suhu secara kinetika

Suhu (C)Konversi

1000.2159

1350.7309

1700.9956

2050.999

2401

2751

3101

3451

3801

4151

Dari Tabel III.4 tersebut, dapat dibuat grafik menjadi:

Gambar III.4 Grafik hubungan suhu vs konversi secara kinetika

Untuk mencari suhu & konversi optimum, dapat diplotkan antara grafik termodinamika dengan grafik secara kinetika dan didapatkan hasil sebagai berikut:

Gambar III.5 Grafik hubungan suhu vs konversi secara termodinamika dan secara kinetika

Dilihat dari grafik di atas, titik pertemuan antara kedua garis berada pada suhu 170C dengan konversi 99%. Perhitungan tersebut sesuai dengan literatur yang menyatakan kondisi operasi karbonilasi methanol yang berada pada suhu 150C-200C dengan tekanan 30 atm.III. 5 Kondisi OperasiReaksi karbonilasi berlangsung optimal pada suhu 150-200oC dengan perbandingan umpan methanol terhadap CO adalah 1 : 1. Reaktor yang digunakan adalah reaktor bubble yang dioperasikan pada suhu 170oC sesuai dengan perhitungan dan dengan tekanan 30 atm.

Gambar III.6 Reaktor Bubble

Dengan menggunakan teknik karbonilasi methanol ini, digunakan reaktor bubble yang tentunya dipilih karena reaktor tersebut merupakan reaktor dengan input gas berupa karbon monoksida dan cairan berupa methanol. Berikut beberapa keuntungan dari reaktor bubble :

1. Mudah ditransisikan dari sistem kontinyu ke sistem batch.

2. Kapasitas pertukaran panas baik dan mudah untuk mengkontrol suhu.

3. Memiliki efektifitas dan selektifitas tinggi.

4. Pengantian katalis dan pemindahan katalis mudah.

5. Kontak antara fase gas dengan cair dan katalis lebih mudah.

6. Konstruksi yang sederhana membantu pemeliharaan yang mudah.

7. Tidak ada erosi karena katalis.

8. Biaya konstruksi dan operasi rendah.

Selain keuntungan tersebut, reaktor bubble juga memiliki beberapa kelemahan antara lain terdapat pada separasi liquid terkadang sulit dan waktu tinggal fase gas singkat.

III. 6 Diagram Alir

Teknik yang digunakan dalam pembuatan asam asetat ini menggunakan teknik karbonilasi methanol dengan metode cativa karena katalisnya yaitu iridium lebih ekonomis dibandingkan dengan katalis rhodium pada metode monsanto. Berikut diagram alirnya:

Proses yang terjadi dalam metode cativa adalah :

1.Methanol direaksikan dengan asam iodide menghasilkan Metil Iodida.

2.Lalu, metil iodide masuk dalam tangki reaktor dan bereaksi dengan katalis kompleks iridium (gambar 1) membentuk [Ir(CO)2I3CH3]- (gambar 2).

3.Reaksi dengan gas CO sehingga I akan keluar dari kompleks digantikan CO sehingga bentuk kompleks baru [Ir(CO)3I] (gambar 3).

4.Struktur tersebut kurang stabil, maka untuk menstabilkan CO dimutasi berikatan dengan CH3 (gambar 4).

5.Gugus CH3CO pada kompleks mudah lepas sehingga adanya ion I- di sekitar kompleks menyebabkan gugus CH3CO lepas dari kompleks dan bereaksi dengan I- membentuk CH3COI yang kemudian dihidrolisisi menghasilkan asam asetat (CH3COOH) dan asam halida (HI). Dimana HI yang terbentuk ini ditarik lagi masuk dalam siklus bereaksi dengan methanol membentuk metil iodide yang akan bereaksi dengan katalis begitu seterusnya. Asam asetat yang terbentuk belum murni dan untuk memisahkannya dari pengotor maka dilakukan destilasi.

BAB IV

PENUTUP

IV.1Kesimpulan Setiap tahun Indonesia cenderung mengalami peningkatan dalam jumlah impor asam asetat, diperkirakan pada tahun 2017 jumlah asam asetat yang belum terpenuhi dalam negeri sebesar 113.420 ton. Diperlukan pembangunan pabrik asam asetat baru yang direncanakan dibangun di Bontang, dengan kapasitas produksi sebesar 55.000 ton/tahun dan beroperasi selama 330 hari/tahun. Rancangan proses yang digunakam yaitu dengan menggunakan proses karbonilasi methanol dengan metode cativa karena lebih efisien dan ekonomis. Kondisi operasi yang dipakai yaitu meggunakan reaktor bubble yang dioperasikan pada suhu optimal 170C dengan tekanan 30 atm.IV.2Saran

Sebagai konsumen, masyarakat Indonesia hendaknya mengutamakan produk dalam negeri untuk mendukung pengembangan pabrik asam asetat di Indonesia. Mengingat peningkatan permintaan asam asetat di pasaran, maka hendaknya investor dapat menanamkan modal usahanya di sektor industri asam asetat. Mengingat produksi asam asetat di Indonesia masih belum mencukupi kebutuhan dalam negeri, maka diharapkan perlu adanya pengembangan metode pembuatan asam asetat oleh para akademisi supaya efisien dan efektif. Hendaknya pemerintah sebagai pemegang kebijakan dapat merealisasikan pengembangan pabrik asam asetat di Indonesia.DAFTAR PUSTAKA

http://www.acidatama.co.id/chemical.php. Diakses http://bagasvanirawan.wordpress.com/2010/07/20/pembuatan-asam-asetat/. Diakses 8 September 2013

http://digilib.unimus.ac.id/files/disk1/107/jtptunimus-gdl-paramithad-5313-2-bab2.pdf. Diakses 15 September 2013

http://eprints.undip.ac.id/36398/1/67EXECUTIVE_SUMMARY.pdf. Diakses 15 September 2013http://www.kaltimmethanol.com/http://nurul-pemanfaatanbahankimi.blogspot.com/2012/03/manfaat-asam-asetat.html. diakses 8 September 2013

http://permatasarii.blogspot.com/2011/11/material-safety-data-sheet-msds-asam.html. diakses 8 September 2013http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/29433/5/Chapter%20I.pdf. Diakses 15 September 2013http://sifatasamcuka.blogspot.com/2011/05/sifat-kimia-asam-cuka.html. diakses 8 September 2013

http://yayanaworld.blogspot.com/2012/11/asam-asetat_26.html. diakses 8 September 2013

Perry, Robert H. dan Don W. Green. 1997. Perrys Chemical Engineers Handbook. 8th ed. New York. Mc-Graw-Hill

Smith van nes EMBED Visio.Drawing.11

_1441364109.vsd