BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Perkembangan industri di Indonesia pada saai ini mengalami peningkatan di segala

bidang.Peningkatan yang pesat juga terjadi dalam industri kimia. Saai ini Indonesia masih

tergantung kepada negara lain dalam memenuhi kebutuhan akan bahan kimia. Salah satu

bahan kimia yang sangat diperlukan dalam industri kimia adalah diaseton alkohol.

Pada umumnya, diaseton alkohol digunakan sebagai bahan antara (intermediet).

Bahan ini merupakan senyawa organik yang digunakan sebagai bahan pada proses

pembuatan methyl isobutil keton dan methyl pentadiol dengan cara hidrogenasi. Fungsi lain

bahan ini adalah sebagai pelapis (coating),bahan aditif pada bahan bakar, pelarut pada

industri film fotografi, pelarut pada industri resin, pelarut minyak, pelarut lemak,

pelarutcellulose acetatdan synthetic organic lainnya. Sebagai pelarut, senyawa ini cukup

disukai karena memiliki titik didih yang tinggi yaitu 169,2˚ C sehingga tidak mudah

menguap, berbau khas, dan secara wajar bukan merupakan senyawa yang berbahaya.

Kebutuhan diaseton alkohol semakin lama semakin meningkat namun hingga saat ini belum

ada perusahaan di Indonesia yang memproduksinya. Untuk memenuhi kebutuhan di dalam

negeri, Indonesia masih mengimpor dari beberapa negara antara lain negara Singapura,

Afrika Selatan, Jepang, Cina, Amerika Serikat, India, Kanada dan beberapa negara di Eropa.

Sehubungan dengan hal ini maka sangatlah tepat jika pemerintah mengambil

kebijakan yang pada hakekatnya mengurangi ketergantungan pada negara lain dalam

memenuhi kebutuhan masyarakat, yakni dengan membangun industri-industri sehingga

pengeluaran untuk impor bisa dikurangi. Bahkan dengan adanya industri-industri pada sektor

ini, tidak menutup kemungkinan untuk mengekspor hasil produksinya sehingga akan

menambah devisa negara. Dengan mempertimbangkan nilai manfaat, nilai jual produk dan

tingkat kebutuhan diaseton alcohol di dalam negeri, maka prospek pendirian pabrik diaseton

alkohol ini sangatlah tepat.

1

B. Prospek Pasar

1. Data Impor Diaseton Alkohol

Berdasarkan data kebutuhan diaseton alkohol seperti tercantum pada tabel 1.1, maka

terlihat terjadi peningkatan kebutuhan diaseton alkohol setiap tahunnya. Hal ini dapat

ditunjukkan oleh data impor diaseton alcohol dari tahun 2008 sampai tahun 2012 yaitu

sebagai berikut:

Tabel 1.1. Data impor diaseton alkohol di Indonesia tahun 2008-2012

TahunKebutuhan

(kg/tahun)Kenaikan

2008 17.956

2009 20.450 13,89 %

2010 21.738 6,3 %

2011 22.708 4,46 %

2012 24.662 8,6 %

Sumber : Badan Pusat Statistik 2008-2012, Yogyakarta

Impor diaseton alkohol tersebut sebagian besar berasal dari negara Singapura, Afrika

Selatan, Jepang, Cina, Amerika Serikat, India, Kanada dan beberapa negara di Eropa. Dari

data impor pada tabel 1.1 di atas dapat diketahui bahwa kebutuhan diaseton alkohol semakin

meningkat dari tahun ke tahun, dan untuk memenuhi kebutuhan diaseton alkohol di Indonesia

sampai tahun 2012, Indonesia masih mengimpor sebesar 24.662 ton.

2. Sasaran Pasar

Penggunaan terbesar diaseton alcohol terdapat di dalam bidang industri cat dan

industri tekstil. Dengan memproduksi diaseton alkohol, diharapkan bisa memenuhi

kebutuhan diaseton alkohol di dalam negeri. Selama ini untuk memenuhi kebutuhan diaseton

alkohol, pemerintah masih mengimpor dari negara Singapura, Afrika Selatan, Amerika

Serikat, India, Kanada, Cina, Jepang dan beberapa Negara di Eropa. Sehingga dengan

didirikannya pabrik diaseton alkohol, maka kebutuhan diaseton alkohol sebagai bahan baku

2

NaOH

NaOH NaOH

(diaseton alkohol)

industri lain, dapat dipenuhi sendiri. Selain untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, tujuan

didirikannya pabrik diaseton alkohol juga untuk memenuhi pasar ekspor ke negara lain.

C. Tinjauan Pustaka

1. Proses Produksi

a. Pemilihan proses

Pemilihan proses produksi dalam pra rancangan pabrik diaseton alkohol dapat

ditinjau dari dua aspek yaitu dari aspek teknis dan aspek ekonomi. Dari aspek teknis,

perlu diperhitungkan keamanan dan pemakaian energi di dalam proses. Sedangkan

aspek ekonomi memperhitungkan harga bahan baku yang murah dan hasil samping

seminimal mungkin sehingga keuntungan dapat dicapai secara maksimal.

Proses pembuatan diaseton alkohol yaitu dengan cara reaksi kondensasi

aseton fasa cair dengan bantuan katalisator.Reaksi inimerupakan reaksi eksotermis

(mengeluarkan panas). Reaksi yang terjadi (Weirthem, 1956):

2C3H6O(l) C6H12O2(l)

O O

CH3 C CH3 CH3 C CH3(-) + H+

O OH

CH3 C CH3+ H+ CH3 C CH3

OH OH CH3 O

CH3 C CH3(+)+CH3 C CH3

(-) CH3C CH3C CH3

OH

Proses berlangsungpadatekanan 1 atmdantemperatur 10 – 40 °C

denganmenggunakankatalisNaOHcairdalamreaktoralirtangkiberpengaduk (RATB).

Reaksiberjalansecarareversibledaneksotermis.Waktureaksisangatsingkatyaitu 6

detikdiperolehyieldsebesar 99 %.

3

(Sitting, 1956)

Katalisator yang digunakan dalam pembuatan Diaseton Alkohol (DA) ini ada

berbagai jenis antara lain (U.S. Patent 5,672,764 th 1997):

1. Katalisator basa

Katalisator basa yang sering digunakan dalam industri ini adalah Ba(OH)2 dan NaOH.

Katalisator basa ini merupakan katalisator yang larut dalam aseton sehingga reaksi

yang terjadi adalah reaksi homogen fase cair.

2. Katalisator padat

Katalisator padat yang dapat digunakan antara lain adalah MgO, Al2O3, SrO dan BaO.

Katalisator padat ini berupa serbuk yang tidak larut dalam aseton sehingga reaksi

adalah reaksi heterogen fasa cair dengan katalisator padat. Umumnya dengan

katalisator padat ini menghasilkan hasil samping triacetone alcohol dan mesytil oxide.

Dalam prarancangan pabrik ini dipilih reaksi dengan menggunakan katalisator NaOH

karena :

1. Kecepatan reaksi yang diperoleh cukup tinggi.

2. Tidak menghasilkan hasil samping.

3. NaOH merupakan basa yang cukup murah dan tersedia banyak di pasaran.

4. relatif mudah dalam proses pemisahan katalisator dengan produk reaksi.

Atas dasar potensial ekonomi

Prediksi keuntungan dari masing-masing proses, dihitung dari potensial

ekonominya dengan rumus sebagai berikut :

EP = (Value of product) – (Raw material cost)

= (BM ∙ Price)PRODUCT - (BM ∙ Price)REACTANT

= ($2,4 x 116,16)- ($1,18 x 58,08)

EP = $210,2496 / Kgmol

(Smith, R., 1995)

4

b. Tinjauan Termodinamika

Tinjauan termodinamika diperlukan untuk mengetahui besar panas reaksi.

Reaksi yang terjadi

2C3H6O C6H12O2

2A B

A 0,5 B

Panas reaksi standar = selisih panas pembentukan standar produk dan reaktan.

ΔH°R = ∑ΔH°f produk - ∑ ΔH°f reaktan

Data termodinamika komponen

KomponenΔHᵒf,

kcalgmol

C3H6O -60,50C6H12O2 -144,59

(DIPPR 801)

Data kapasitas panas komponen sebagai fungsi suhu (Cp=T)

Cp = A + BT + CT2 + DT3

KomponenKapasitasPanas, Cp,

kcalkmol K

C3H6O 30,22+ 6,2652.10-1 T – 2,0761.10-6T2 + 2,9583.10-10T3

C6H12O2 88,803 + 1,0612 T – 2,9263.10-3 T2 + 3,3398.10-6 T3

Dari data dapat dihitung panas reaksi standar

ΔH°R = ∑ΔH°f produk - ∑ ΔH°f reaktan

ΔH°R = ∑ΔH°f C6H12O2 - ∑ ΔH°fC3H6O

ΔH°R = (0,5 x -144,59) – (-60,5)

ΔH°R = -11.795 kcalgmol

Karena ΔH°R bernilai negatif. Maka reaksi berlangsung secara eksotermis

Mencari nilai kapasitas panas reaksi pada T = 30°C

5

∫298

T

Cp dT=∫298

T

[ ( Cpproduk – Cpreaktan ) ]dT

ΔCppada T = 25°C

ΔCp = Cp produk – Cp reaktan

ΔCp = 0,5 ( 88,803 + 1,0612 T – 2,9263.10-3 T2 + 3,3398.10-6 T3)– (30,22+ 6,2652.10-1 T

–2,0761.10-6T2 + 2,9583.10-10T3)

ΔCp = 0,5 x 52,89 – 30,24

ΔCp = -3,796 kcal

kmol K

∫298

T

Cp=∫298

T

−3,796 .(273−298)

= 94.907kcalkmol

= 0.094907kcalmol

Panas reaksi pada T = 40 °C

ΔHR = ΔH°R + ∫298

T

Cp dT

ΔH R = -11.795 + 0.094907 kcalmol

ΔH R = -11.7001 kcalmol

c. Menentukan Nilai Konstanta Kecepatan Reaksi

Reaksi yang terjadi :

2C3H6O C6H12O2

2A B

A 0,5 B

6

Menentukan nilai konstanta kecepatan reaksi C6H12O2 (k)

KondisiAwal :

KonsentrasiawalC3H6O= 0.011380 Kgmol/lt

Konversi (Xa ) = 0,99

WaktureaksidalamRATB :

CAo .xa (V / Fv) = ──────────── (-ra)

CAo .xa(V / Fv) = ────────────

k .CAo (1 - xa)

xa (V / Fv) = ────────

k . (1 - xa)

xa k = ────────────

(V / Fv) (1 - xa)

0.990 = ────────────

60.00 (1 - 0.99)

= 1,65 1/menit= 99,00 1/jam

7

2. Bahanbaku, BahanPembantudanProduk

a. Bahan Baku

1. Aseton

Rumusmolekul : CH3COCH3

Wujud : Cair / tidakberwarna / volatile

Beratmolekul : 58,08 Kg/Kgmol

Titikdidih : 56,01 °C

Titik beku : -95 ˚C

Beratjenis : 0,79 Kg/lt (1 atm, 30 °C)

Kapasitaspanas : 46,87+ 6,26.10-1 T – 2,07.10-3 T2 + 2,95.10-6 T3 , J/mol K

Kelarutandalam air : dapatlarut

Kemurnian : 99 % asetondan 1 % air

Hazard : Flammable, dangerous of fire risk, explosive limit in air

2,6 – 12,8 %

BahanPembantu

1. NatriumHidroksida

Rumusmolekul : NaOH

Wujud : Cair

Beratmolekul : 40 Kg/Kgmol

Titikdidih : 1390 °C

Titik beku : 318 °C

Beratjenis : 2,130 Kg/lt (1 atm, 30 °C)

Kelarutan : sangat mudah larut dalam air

8

Kapasitaspanas : 87,63+ 4,83.10-1 T – 2,07.10-3 T2 + 2,95.10-6 T , J/mol K

Kemurnian : 40 % sodium hidroksidadan 60 % air

Hazard : korosif

2. AsamSulfat

Rumusmolekul : H2SO4

Wujud : Cair

Beratmolekul : 98,08 Kg/Kgmol

Titikdidih : 326,85 °C

Titik beku : 10 °C

Beratjenis : 1,834 Kg/lt (1 atm, 30 °C)

Kelarutan : Dapat tercampur dengan baik dalam air

Kapasitaspanas : 26,1+7,03.10-1 T – 1,38.10-3 T2 + 1,03.10-6 T , J/mol K

Kemurnian : 98 % asamsulfatdan 2 % air

Hazard : korosif

3. Air

Rumusmolekul : H2O

Wujud : cair

Beratmolekul : 18 kg/kgmol

Titikdidih : 100 °C

Titik beku : 0 °C

Beratjenis : 1 kg/lt (1 atm, 30°C)

Kapasitaspanas : 92,053 – 3,99.10-2T – 2,11.10-4T2 + 5,37.10-7T3

b. Produk

DiasetonAlkohol

Rumusmolekul : (CH3)2C(OH)CH2COCH3

9

Wujud : cair

Beratmolekul : 116,16 kg/kgmol

Titikdidih : 169,1 °C

Titik beku : -47 °C

Beratjenis : 0,9387 kg/lt (1atm, 30 °C)

Kapasitaspanas : 88,80 + 1,06 T – 2,92.10-3 T2 + 3,33.10-6 T3, J/mol K

Kelarutandalam air : dapatlarut

Kemurnian : 99 % diasetonalkoholdan 1 % air

Hazard : flammable, dangerous fire risk, explosive limit in air 1,8-

6,9 %

(Kirk &Othmer, vol 12, 1963)

c. PrediksiKapasitas

Grafik 1.1.kebutuhan diasetonalkoholdi Indonesia

2006 2008 2010 2012 20140

5000

10000

15000

20000

25000

30000

Grafik Impor Diaseton Alkohol

Grafik Impor Diaseton AlkoholLinear (Grafik Impor Diase-ton Alkohol)

tahun

kebu

tuha

n (k

g)

Kenaikan rata-rata setiaptahunnyasejaktahun 2012 adalah 9,2 % daritahunsebelumnya.

Kenaikaniniumumnyamasihharusdipenuhidengancaraimpordariluarnegeri.

Berdasarkankenaikankebutuhansetiaptahunnya,

10

makadiperkirakankebutuhandalamnegeripadatahun 2018 sebesar 41.479

ton/tahundanakanterusmengalamipeningkatandaritahunketahun.

Dalampemilihankapasitasprarancanganpabrikdiasetonalkoholmemperhatikanbeberapaperti

mbanganmeliputi :

1. Prediksikebutuhandiasetonalkohol

Berdasarkan data impordiasetonalkohol di Indonesia,

kebutuhandiasetonalkoholmengalamipeningkatansetiaptahun.

2. Ketersediaanbahanbaku

BahanbakudiasetonalkoholadalahasetondanmenggunakankatalisNaOH. Aseton di

impordariluarnegerikarenabelumterdapatpabrikpenghasilaseton di Indonesia yang

dapatmemenuhikebutuhanpabrik.SedangkanNaOHsebagaikatalisdapatdiperolehdaridal

amnegeri.

3. Kapasitaspabrik yang telahada

Kapasitasterbesarpabrikdiasetonalkoholyang telahberproduksisebesar 100.000

ton/tahun, yaitu Shell Chemical, Deer Park, Texas

sedangkankapasitasproduksiterkeciladalah 20.000 ton/tahun, yaitu Eastman Chemical,

Kingsport, Tennesse. Keduapabrikiniberlokasi di AmerikaSerikat.

4. Pabrik yang akandirancang

Berdasarkanpertimbangandiatas, makadalamperancangandipilihkapasitasproduksi

40.000 ton/tahun.

11

H2O

C3H6OH2O

C3H6OH2O

NaOHH2O

H2O

H2SO4

H2O

H2SO4

H2O

C3H6OC6H12O2

H2ONa2SO4

C3H6OC6H12O2

H2ONa2SO4

C3H6OC6H12O2

H2O

H2ONa2SO4

C6H12O2

H2O

C3H6OC6H12O2

H2O

BAB II

DESKRIPSI PROSES

Prosesproduksidiasetonalkoholdariasetonsecarareaksikondensasidilakukandengantahapan

sebagaiberikut :

12

MX-01

R-01

MX-02

N-01D-01

MD-01

MX-01

R-01

MX-02

N-01FP-01

MD-01

Bahanbakuberupaasetonpadakondisioperasisebesar 1 atmdan 40°C

sebagaiumpansegarreaktordialirkanke MX – 01.Dalam MX – 01 yang dioperasikanpada 1

atmdan 40 °C,terjadipencampuranantaraumpansegardengan air dari unit

utlitassehinggadiperolehkomposisiumpanreaktor yang sama. Produkkeluar MX – 01

kemudiandialirkanmenuju R – 01.Dalam R – 01 ditambahdengankatalisbasayaituNaOH.

Kondisioperasidalam R – 01 sebesar1 atmdan 40 °C.Reaksidalam R – 01 berjalansecara

irreversibledaneksotermis.Untukmenyerappanas yang timbulakibatreaksi, makapada R –

01 dilengkapidengankoildan media pendingin yang digunakanberupa brine (25 %

NaCl).Waktutinggaldalam R – 01 selama1,651/menitdandiperolehkonversiasetonsebesar

99 %. Produk R – 01 terdiridarisisaaseton, diasetonalkohol, air dankatalisatorNaOH.

DariR – 01, bahandiumpankandalam N – 01 untukmenetralkankatalisbasa yang

terikutbersamaaliranprodukkeluar R – 01.Dalam N –

01terjadireaksinetralisasiantaraNaOHdengan H2SO4mementuk Na2SO4danH2O. Na2SO4

yang terbentukberadapadafasecair.

Produk N – 01 terdiridariaseton, diasetonalkohol, natriumsulfatdanair dialirkankeFP –

01 untukdipisahkanantarakomponennya.PemisahandalamFP – 01

mengakibatkanterbentukduafasayaitufasaberat yang terdiridariNatriumSulfatdan Air

dialirkanke Unit PengolahanLimbahdanfasaringanterdiridariAseton, diasetonalkoholdan

air yang akandiumpankandalam MD – 01.Umpanmasuk MD – 01 terdiridariaseton,

diasetonalkoholdan air masukpadakeadaancairjenuh.

Bagianpuncakmenaradioperasikanpada 1 atm,danuap yang terebentuk di puncak MD – 01

terdiridarisebagianbesarAsetondansebagiankecil air.Cairan yang terbentuk di dasarmenara

yang terdiridariDiasetonAlkoholdan air. Hasilbawah MD – 01 mengandung 99 %

diasetonalkoholdan 1 % air yang merupakanprodukutama yang

13

kemudiandidinginkandalam CL – 03 sebelumdisimpandalam T – 04 yang

dioperasikanpada 1 atmdan 35 ° C.

14