PRARANCANGAN PABRIK ASAM ASETAT DENGAN …eprints.ums.ac.id/51952/1/01.NASKAH PUBLIKASI.pdf · of...

i

PRARANCANGAN PABRIK ASAM ASETAT

DENGAN PROSES MONSANTO

KAPASITAS 120.000 TON/TAHUN

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar

Sarjana Strata Satu Pada Program Studi Teknik Kimia

Oleh :

Darmanto

D 500 120 016

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

i

HALAMAN PENGESAHAN

PRARANCANGAN PABRIK ASAM ASETAT DENGAN PROSES MONSANTO


PUBLIKASI ILMIAH

Oleh :

Darmanto

D 500 120 016

Telah diperiksa dan disetujui untuk diuji oleh :

Dosen pembimbing,

Hamid Abdillah, S.T., M.T

NIK : 894

ii

HALAMAN PENGESAHAN



Oleh :

DARMANTO

D 500 120 016

Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji

Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Pada hari Jum’at, 17 Maret 2017

dan dinyatakan telah memenuhi syarat

Dewan Penguji :

1. Kusmiyati, Ph.D (…………..…)

(Ketua Dewan Penguji)

2. Ir. Haryanto, A.R , Ms (…………..…)

(Anggota 1 Dewan Penguji)

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

(Anggota II Dewan Penguji)

Dekan,

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

NIK. 682

iii

PERNYATAAN

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

yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan

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

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

pustaka.

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

saya pertanggungjawabkan sepenuhnya.

Surakarta, Maret 2017

Penulis

Darmanto

D 500 120 016

1



Abstrak

Kebutuhan asam asetat di Indonesia belum terpenuhi oleh produsen lokal, sehingga harus

melakukan impor dari luar negeri. Pabrik asam asetat dirancang dengan kapasitas 120.000

ton/tahun dan diharapkan dapat memenuhi kebutuhan asam asetat untuk memacu

perkembangan industri di Indonesia. Bahan baku pembuatan asam asetat yaitu karbon

monoksida dan metanol, dengan menggunakan bahan pembantu yaitu metil iodida dan

rhodium sebagai katalis. Langkah proses dibagi menjadi 3 tahap yaitu, tahap persiapan bahan

baku, tahap pembentukan produk di reaktor, dan tahap pemurnian produk. Kondisi operasi

pada suhu 177 oC dan tekanan 30 atm yang bersifat eksotermis, irreversible. Kebutuhan

metanol sebesar 8.135,94 kg/jam, karbon monoksida 11. 098,31 kg/jam, hasil produk asam

asetat 15.182,10 kg/jam. Utilitas yang meliputi, penyediaan air, steam, bahan bakar, tenaga

listrik dan udara tekan. Pabrik ini didukung unit laboratorium untuk menjaga kualitas mutu

bahan baku dan produk. Bentuk perusahaan ini yaitu Perseroan Terbatas (PT), yang dipimpin

oleh direktur utama. Hasil analisa eonomi diperoleh, Percent of Return On Investment (ROI)

sebelum pajak 51,35 % dan setelah pajak 25,67 %. Pay Out Time (POT) sebelum pajak

selama 1,62 tahun dan setelah pajak 2,80.tahun. Break Event Point (BEP) sebesar 40,60 %,

Shut Down Point (SDP) sebesar 27,94 % dan Internal Rate of Return (IRR) sebesar 34,93 %.

Kata kunci : asam asetat, metanol, karbon monoksida

Abstract

Acetic acid in Indonesia needs unmet by local producers, so it must be imported from abroad.

Acetic acid plant is designed with a capacity of 120.000 tonnes / year and is expected to meet

the needs of acetic acid to spur industrial development in Indonesia. Raw material for

making acetic acid which are carbon monoxide and methanol, using methyl iodide as an

adjuvant, and rhodium as catalysts. Process step is divided into three stages, that is, raw

material preparation stage, the stage of product formation in the reactor, and product

purification stage. Operating conditions at a temperature of 177 °C and a pressure of 30 atm

which is exothermic, irreversible. Methanol requirement of 8.135,94 kg / h, carbon monoxide

11. 098,31 kg / hr, acetic acid product results 15.182,10 kg / h. Utilities that include, the

provision of water, steam, fuel, electricity and compressed air. This factory is supported by

laboratory unit to maintain the quality of raw materials and product quality. The shape of

this company is a Limited Liability Company (PT), which is led by the chief executive. Results

of the economic analysis are obtained, Percent of Return On Investment (ROI) before tax

after tax 51,35% and 25,67%. Pay Out Time (POT) before tax is 1,62 year and after tex is

2,80 year. Break Event Point (BEP) is 40,60 %, Shut Down Point (SDP) is 27,94 % and

Internal Rate of Return (IRR) is 34,93 %.

Keywords : acetic acid, methanol, carbon monoxide

2

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pendirian pabrik

Industri kimia merupakan salah satu sektor industri yang berfokus pada bidang bahan

bahan kimia. Oleh sebab itu industri kimia di Indonesia perlu ditingkatkan dan

dikembangkan untuk menuju bangsa yang mandiri, salah satunya yaitu industri asam

asetat.. Industri asam asetat perlu dikembangkan karena asam asetat memiliki prospek

yang cukup baik. Industri asam asetat juga memiliki pasar yang luas dalam penggunaanya

sebagai bahan dasar maupun bahan tambahan dalam industri kimia, seperti industri

purified terephthalic acid (PTA), industri etil asetat, industri plastik, industri farmasi,

industri cat, industri karet sebagai koagulan latex dan lain-lain. Kebutuhan asam asetat di

Indonesia belum terpenuhi oleh produsen lokal, yaitu PT. Indo Acidatama Chemical

Industri. Sehingga untuk memenuhi kebutuhan asam asetat dalam negeri masih

memerlukan ketergantungan impor dari negara lain. Oleh karena itu perlu untuk

mengurangi impor asam asetat perlu didirikan pabrik asam asetat di Indonesia.

Ada beberapa manfaat dalam pendirian pabrik Asam setat di Indonesia diantara lain :

Dapat memenuhi kebutuhan asam asetat dalam negeri,Dapat membuka lapangan

pekerjaan baru dan menurunkan tingkat pengangguran, Untuk mengurangi beban

impor,Untuk mendukung usaha pemerintah dalam pengembangan industri kimia yang

menggunakan asam asetat sebagai bahan baku.

1.2 Penentuan Kapasitas Pabrik

Kapasitas prarancangan didasarkan berdasrakan beberapa aspek, yaitu antara lain

kebutuhan asam asetat dalam negeri, kapasitas minimum pabrik yang sudah ada. Berikut

adalah data impor asam asetat 5 tahun terakhir.

Gambar 1. Data impor asam asetat

y = 1977x + 99995 R² = 0,6965

100.000,000

102.000,000

104.000,000

106.000,000

108.000,000

110.000,000

112.000,000

114.000,000

0 1 2 3 4 5 6

keb

utu

han

asa

m a

seta

t

tahun ke

Series1

Linear (Series1)

3

Dari persamaan grafik diatas diperkirakan kebutuhan asam asetat akan semakin

meningkat. Sehingga dirancang dengan kapasitas 120.000 ton/tahun.

2 METODE

Proses pembuatan asam asetat dilakukan dalam reaktor gelembung dengan menggunakan

katalis rhodium pada fase gas-cair. (Ulrich , 1984)

CH3COOH + CO(g) (Rh) CH3COOH(l)...............................................................(1)

2.1 Tinjauan Termodinamika

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

ΔHf298,15 CH3COOH = -239,1 kJ/mol

ΔHf298,15 CH3COOH = -484,4 kJ/mol

ΔHf298,15 CO = -110,53 kJ/mol

ΔH0

reaksi = ∑ ΔHf produk - ∑ ΔHf reaktan

= -134,77 kJ/mol

Sedangkan ΔHreaksi pada suhu 1770C adalah:

T= 177 0C = 450,15 K

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

= -484,4 + 21,86

= -462,54 kJ/mol

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

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

= -331,1 kJ/mol

ΔHreaksi = (∑(nΔH0

f)produk- ∑(nΔH0

f)reaktan)450,15

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

= -153,3 kJ/mol

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

pembentukan asam asetat bersifat eksotermis.

Perubahan energy Gibbs dapat dihitung dengan persamaan:

∑ΔG0

298 = - R T In K.....................................................................................................(2)

Dengan:

ΔG0

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

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

kJ/mol.K)

T = temperatur (K)

4

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

ΔG0CH3OH = -162,51 kJ/mol

ΔG0CO = -137,28 kJ/mol

ΔG0CH3COOH = -376,69 kJ/mol

ΔG0

298 = ΔG produk – ΔG reaktan

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

= -76,8 kJ/mol

In K = RT

G

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

/9,763 KKmolkJ

molkJ

K = 2,972.1013

Dari persamaan:

11

11

TTR

H

K

KIn

............................................................................................(3)

(Smith and Van Ness, 1987)

Dengan:

K1 = konstanta kesetimbangan pada temperatur tertentu

T1 = temperatur tertentu (K)

ΔH = panas reaksi pada 298 K

= -153,3 kJ/mol

Pada suhu operasi 1770C = 453,15 K, besarnya konstanta kesetimbangan dapat dihitung

sebagai berikut:

11

11

TTR

H

K

KIn

15,453

1

15,298

1

10.314,8

3,15310.972,23

1

13

KIn

154,2110.972,2

1

13

KIn

9

1

13

10.53,110.972,2

K

31,373.191K

5

Dari perhitungan diketahui bahwa reaksi pembentukan asam asetat berlangsung

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

2.2 Kinetika reaksi

Proses pembentukan karbon monoksida dengan metanol terjadi di dalam reaktor

gelembung dengan kondisi operasi 177 oC. Persamaan kinetika reaksinya yaitu,

(Yuying, Chen, Yuan G, dan Chen R, 1989)

M = 2

.

AL

ALA

K

DCk ………………………………………………………(4)

dimana,

0k =

s

mol

L101057,2 , E = 22,0 kcal/mol

Sehingga nilai k = 0,629 l/mol/s

3 HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Spesifikasi Alat

Reaktor

Kode : R-201

Fungsi : untuk mereaksikan methanol dan karbon monoksida

menjadi asam asetat

Jenis : Reaktor Gelembung

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi :

Suhu masuk : 176,67 oC

Suhu keluar : 176,67 oC

Tekanan : 30 atm

Dimensi reaktor :

Diameter reaktor : 1,142 m

Tinggi reaktor : 2,93 m

Volume reaktor : 2,487 m3

Tebal shell reaktor : 1,5 in

Tebal head reaktor : 1,25 in

Pendingin : koil

6

Diameter luar koil : 14 in

Diameter dalam koil : 13,25 in

Panjang : 42,55 m

Diameter gelembung : 0,505 cm

Bahan : stainless steel

Menara distilasi 1

Kode : D-401

Fungsi : untuk memisahkan metanol dengan produk asam asetat

Jenis : Plate sieve tray

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi :

Kolom Distilasi Atas

Tekanan : 1 atm

Temperatur : 44,07 oC

Diameter : 0,632 m

Tebal shell : 3/16 in

Tebal head : 3/16 in

Tinggi head : 5,17 in

Kolom Distilasi Bawah

Tekanan : 1 atm

Temperatur : 115,260 oC

Diameter : 0,720 m

Tebal shell : 3/16 in

Tebal head : 3/16 in

Tinggi head : 5,17 in

Tinggi menara distilasi : 11,063 m

Bahan : stainless steel

3.2 UNIT PENDUKUNG PROSES

Kebutuhan air sebesar 13.689,35 kg/jam yang meliputi air sanitasi, steam dan pendingin.

Kebutuhan solar sebesar 248,43 L/jam, udara tekan sebesar 50 m3/jam. Unit penyediaan

tenaga listrik sebesar 250 kW yang dipenuhi oleh PLN.

7

3.3 MANAJEMEN PERUSAHAAN

Bentuk perusahaan yang akan dijalankan yaitu Perseroan Terbatas. Alasan dipilihnya

bentuk PT pada perusahaan ini dilatarbelakangi atas beberapa pertimbangan antara lain

(Isfardiyana, 2015) :

Mudah mendapatkan modal yaitu dengan menjual saham perusahaan

Tanggung jawab pemegang saham terbatas sehingga kelancaran produksi hanya

dipegang oleh pimpinan perusahaan

Pemilik dan pengurus perusahaan terpisah satu sama lain. Pemilik perusahaan adalah

para pemegang saham dan pengurus perusahaan adalah direksi beserta staff yang

diawasi oleh dewan komisaris.

Kelangsungan hidup perusahaan lebih terjamin, karena tidak berpengaruh dengan

berhentinya pemegang saham, direksi beserta staff dan karyawan perusahaan.

Efisiensi dari manajemen. Para pemegang saham duduk dalam dewan komisaris dan

dewan komisaris ini dapat memilih dewan direksi diantaranya direktur utama yang

cakap dan berpengalaman.

Lapangan usaha lebih luas, suatu PT dapat menarik modal yang sangat besar dari

masyarakat sehingga dengan modal ini PT dapat memperluas usahanya.

3.4 ANALISA EKONOMI

Analisa ekonomi pabrik asam asetat ini bertujuan untuk memperkirakan investasi yang

didapat, waktu kembalinya modal serta layak atau tidaknya pabrik ini jika didirikan.

Gambar 2. Grafik Analisa Ekonomi

Rp-

Rp50

Rp100

Rp150

Rp200

Rp250

Rp300

Rp350

Rp400

Rp450

Rp500

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Do

llar/

tah

un

( x

10

6 )

Kapasitas Produksi per tahun (%)

BEP

SDP

Fa

Sa

Ra

Va

0,3 Ra

8

Dari hasil perhitungan analisa ekonomi, didapatkan kesimpulan bahwa pabrik asam asetat

dengan kapasitas produksi 120.000 ton/tahun ini layak didirikan.

4 PENUTUP

Modal tetap yaitu sebesar Rp. 785.457.962.777

Modal kerja yaitu sebesar Rp. 455.970.978.794

Keuntungan sebelum pajak Rp. 403.389.987.571 per tahun

Keuntungan setelah pajak Rp. 201.694.993.785per tahun

Return On Investment (ROI) sebelum pajak 51,35 %

ROI sesudah pajak 25,67 %

ROI sebelum pajak untuk pabrik berisiko rendah lebih besar dari 11% (Aries &

Newton.1955)

Pay Out Time (POT) sebelum pajak 1,62 tahun

POT sesudah pajak 2,80 tahun

POT sebelum pajak untuk pabrik berisiko maksimal 5 tahun.

Break Event Point (BEP) adalah 40,60 % dan Shut Down Point (SDP) adalah 27,94

%. BEP untuk pabrik kimia pada umumnya berkisar antara 40%-60%.

Internal Rate of Return (IRR) adalah 34,93 %

DAFTAR PUSTAKA

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

Book Company, New York.

Badan Pusat Statistik. 2015 Tabel Ekspor-Impor Menurut Komoditi. In The Badan Pusat

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

Indonesia. Direktorat Statisktik Perdagangan dan Jasa, Sub Direktorat Statistik Impor. 2011.

Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia Impor 2010. Jilid 1. Jakarta: Badan

Pusat Statistik.

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

9



Pusat Statistik.



Pusat Statistik.



Pusat Statistik.



Pusat Statistik.

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

Homepage(online).

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

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

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

Ulrich, G.D.1984. A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics. John

Willey and Sons, Inc New York.

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

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

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

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

231.

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

PRARANCANGAN PABRIK ASAM ASETAT DENGAN …eprints.ums.ac.id/51952/1/01.NASKAH PUBLIKASI.pdf · of...

Documents

Transcript of PRARANCANGAN PABRIK ASAM ASETAT DENGAN …eprints.ums.ac.id/51952/1/01.NASKAH PUBLIKASI.pdf · of...