PRARANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN SODIUM HIDROKSIDA KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN (Perancangan Reaktor (RE-201))

ABSTRAK

PRARANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT DARI FENOL DAN SODIUM HIDROKSIDA

KAPASITAS 40.000 TON/TAHUN (Perancangan Reaktor (RE-201))

Oleh DAMAYANTI

Asam Salisilat merupakan salah satu produk industri kimia yang digunakan sebagai bahan intermediet produk, farmasi dan kosmetik.

Kebutuhan asam salisilat di Indonesia mengalami peningkatan setiap tahun dan selama ini kebutuhan bahan tersebut masih diimpor dari luar negeri. Selain itu, kebutuhan asam salisilat di dunia juga semakin meningkat dengan meningkatnya perkembangan industri – industri yang menggunakan asam salisilat sebagai bahan baku utama. Oleh karena itu, pembangunan pabrik asam salisilat sangat diperlukan untuk mendukung perkembangan industri di dalam dan luar negeri.

Asam salisilat diproduksi dengan cara mereaksikan fenol dan sodium hidroksida pada suhu 92oC kemudian membentuk sodium phenolate, carbon dioksida ditambahkan untuk membentuk sodium phenyl carbonate. Sodium phenyl carbonate berubah membentuk sodium salicylate pada suhu 170 oC. Pada tahapan terakhir sodium salicylate direaksikan dengan asam sulfat sehingga menghasilkan asam salisilat.

Kapasitas produksi pabrik direncanakan 40.000 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1 tahun. Lokasi pabrik direncanakan didirikan di daerah kawasan industri Gresik Provinsi Jawa Timur. Tenaga kerja yang dibutuhkan sebanyak 184 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang Direktur Utama yang dibantu oleh Direktur Produksi dan Direktur Keuangan dengan struktur organisasi line and staff.

Penyediaan kebutuhan utilitas pabrik berupa sistem pengolahan dan penyediaan air, sistem penyediaan steam, system penyedia udara tekan, sistem penyedia udara instrumen, dan sistem pembangkit tenaga listrik.

Dari analisis ekonomi diperoleh:

Fixed Capital Investment (FCI) =Rp936.480.682.308

Working Capital Investment (WCI) = Rp165.261.296.878

Total Capital Investment (TCI) = Rp1.101.741.979.186

Break Even Point (BEP) = 43,651 %

Shut Down Point (SDP) = 27,26%

Pay Out Time after taxes (POT)a = 2,25tahun

Return on Investment after taxes (ROI)a = 38,09%

Discounted cash flow (DCF) = 39%

Mempertimbangkan rangkuman di atas, sudah selayaknya pendirian pabrik asam salisilat ini dikaji lebih lanjut, karena merupakan pabrik yang menguntungkan dan memiliki prospek yang baik.

ABSTRACT

PREDESIGN MANUFACTURING OF SALICYLIC ACIDFROM PHENOL AND SODIUM HYROXIDE WITH CAPACITY OF

40.000 TONS/YEAR (Reactor 201( RE-201) Design)

By DAMAYANTI

Salicylic acid is one of the chemical industry products that used as a intemediate product, pharmaceutical and cosmetic.

Salicylic acid demand in Indonesia is increased every year and it’s still imported from abroad. Afterwards the global demand is getting increased by the increase of industry development - Salicylic acid user industries for their raw material, therefore Salicylic acid plant has a big role to support the industrial development both in Indonesia and abroad.

Salicylic acid is produced by reacting phenol and sodium hydroxide form sodium phenolate at 92oC, then carbon dioxide added to the sodium phenolate forms sodium phenyl carbonate. Sodium phenyl carbonate transformed into sodium salicylate at 170 oC, and the last stage is sodium phenolate react with sulfuric acid and the product is salicylic acid.

It is planned to build with the capacity of 40,000 tons / year with 330 working days in a year. Manufacturing site for the industrial park is found in the region of Tuban in East Java Province. The workers needed is 184 people with a business entity form Limited Liability Company (PT) which is headed by a Director who is assisted by the Director of Production and Director of Finance with line and staff organizational structure.

Provision of utility plant needs a treatment system and water supply, steam supply systems, chilled ammonia, instrument air supply systems, and power generation systems.

From the economic analysis, it is obtained that:

Fixed Capital Investment (FCI) =Rp936.480.682.308

Working Capital Investment (WCI) = Rp165.261.296.878

Total Capital Investment (TCI) = Rp1.101.741.979.186

Break Even Point (BEP) = 43,651 %

Shut Down Point (SDP) = 27,26%

Pay Out Time after taxes (POT)a = 2,25 year

Return on Investment after taxes (ROI)a = 38,09%

Discounted cash flow (DCF) = 39%

Considering the summary above, it is proper that the establishment of salycilic acid plant studied further, because the plant is profitable and has a good prospect.

PRARANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT

DARI FENOL DAN SODIUM HIDROKSIDA DENGAN

KAPASITAS PRODUKSI 40.000 TON/TAHUN

(Perancangan Reaktor (RE-201))

Oleh

DAMAYANTI

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Lampung

JURUSAN TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2015

PRARANCANGAN PABRIK ASAM SALISILAT

DARI FENOL DAN SODIUM HIDROKSIDA DENGAN

KAPASITAS PRODUKSI 40.000 TON/TAHUN

(Perancangan Reaktor (RE-201))

(Skripsi)

Oleh

DAMAYANTI

JURUSAN TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2015

“If You Not Part Of Solution,

It’s Means You Part of

Problem”

MOTO

Dedicated to the memory of my beloved mom and dad,

for all of their love and encouragement.

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Tanjung Karang 14 April 1993. Penulis merupakan putri pertama dari dua berasudara, dari pasangan Bapak Ir. Hendra S dan Dra Sugirah dan penulis memiliki seorang adik laki – laki bernama Nugroho Andrianto

Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar di SD Kartika Jaya II – 5 Bandar Lampung pada tahun 2004, menyelesaikan Sekolah Menegah Pertama di SMP N 16 Bandar Lampung pada tahun 2007, dan menyelesaikan Sekolah Menengah Atas di SMA N 10 Bandar Lampung.

Pada tahun 2010, penulis terdaftar sebagai Mahasiswa Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung mealalui jalur Seleksi Masuk Perguruaan Tinggi Negeri (SNMPTN). Dalam masa perkuliahan, penulis juga melaksanakan Kerja Praktek di PT. PERTAMINA REFINERY UNIT III Plaju/Sungai Gerong – Palembang dengan tugas khusus Evaluasi Kinerja Kolom Depropanizer (1-2) Unit BB Distiller Kilang Crude Distiller dan Gas Plant.

Penulis juga melaksanakan penelitian dibidang limbah polyethylene terephthalate dengan judul Pengaruh Rasio Berat Katalis Terhadap Produk Cair Yang Dihasilkan Dari Limbah Plastik Jenis PET Dengan Metode Catalytic Cracking. Penulis juga

melaksanakan Kuliah Kerja Nyata (KKN) selama 40 hari di daerah Tulang Bawang Barat, Lampung.

Selama menjadi mahasiswa penulis mengikuti organisasi kampus dengan menjadi Staf Departemen Kesektariatan di Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEMIA). Selain itu penulis menjadi volunteer untuk unfortone children, yang memberikan materi edukasi, pengajian dan games untuk anak- anak yang kurang beruntung di Bandar Lampung.

SANWACANA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang Mahakuasa dan Maha Penyayang, atas segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga tugas akhir ini dengan judul “Prarancangan Pabrik Asam Salisilat Dari Fenol dan Sodium Hidroksida Dengan Kapasitas Produksi 40.000 Ton/Tahun” dapat diselesaikan dengan baik. Tugas akhir ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu syarat guna memperoleh derajat kesarjanaan (S-1) di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung.

Penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan dari beberapa pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Ir. Azhar, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung.

2. Bapak Taharuddin, S.T., M.Sc, selaku dosen pembimbing I, yang telah memberikan bimbingan, masukan, kritik dan saran selama penyelesaian tugas akhir. Semoga ilmu bermanfaat yang diberikan dapat berguna dikemudian hari. 3. Bapak Donny Lesmana , S.T., M.Sc, selaku Dosen Pembimbing II, yang telah

memberikan banyak ilmu, arahan, nasihat dan masukan yang sangat bermanfaat bagi penulis.

4. Dr. Elida Purba, S.T., M.Sc. dan Ir. Azhar, M.T, selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan kritik, yang sangat bermanfaat bagi penulis.

5. Dr. Eng Dewi Agustina Iryani, S.T., M.T, selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan kritik, yang sangat bermanfaat bagi penulis.

6. Seluruh Dosen dan Staff di Jurusan Teknik Kimia Universitas Lampung

7. Keluargaku tercinta, Ayahanda dan Ibunda, atas pengorbanan, doa, cinta dukungan, kepercayaan, ketulusan, bantuan dan semangat. Semoga Allah yang Mahakuasa dan Maha Penyayang memberikan perlindungan dan Karunia-Nya. 8. Wike Wingtias Arnesa S.T., selaku rekan seperjuangan, sahabat, keluarga yang

selalu ada dalam suka dan duka yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan laporan tugas akhir.

9. Rangga Aris Munandar S.T., Novianti Diah Anggeraini S.T., selaku teman, sahabat, keluarga yang telah memberikan dukungan penuh agar penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

10. Teman-teman seperjuangan 2010 di Teknik Kimia, Nia, Sika, Tresya, Vbe, Uni, Handoko, Azis, Wildan, Nico, Fahmi, Octe, Lisa, Debora, Bulan, Yunita, dan teman – teman angkatan 2010 lainnya. Kakak – kakak tingkat yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini dan maaf untuk merepotkan kalian semua, Adik – adik tingkat yang slalu memberikan dukungan kepada penulis agar dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

Dalam penulisan tugas akhir ini, Penulis sebagai manusia biasa menyadari bahwa masih banyak kekurangan yang dikarenakan keterbatasan pengetahuan yang dimiliki oleh penulis. Besar harapan penulis untuk kritik dan saran dari para pembaca yang bersifat membangun demi kesempurnaan laporan tugas akhir ini. Semoga laporan skripsi ini dapat bermanfaat dan dapat dipergunakan dengan sebaik – baiknya.

Bandar Lampung, 29 Desember 2015

iv DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR TABEL ... v

DAFTAR GAMBAR ... vi

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1

B. Kegunaan Produk ... 2

C. Kapasitas Perancangan ... 3

D. Lokasi Pabrik ... 16

II. DESKRIPSI PROSES A. Jenis - jenis Proses ... 19

B. Perbandingan Proses ... 22

C. Pemilihan Proses ... 24

D. Uraian Singkat Proses... 41

III. SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK A. Bahan Baku Utama ... 46

B. Bahan Baku Pembantu... 48

C. Produk... 50

IV. NERACA MASSA DAN NERACA ENERGI A. Neraca Massa ... 54

v V. SPESIFIKASI ALAT

A. Alat Proses ... 71

B. Alat Utilitas ... 96

VI. UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH A. Unit Penyediaan Air ... 128

B. Unit Penyediaan Steam ... 146

C. Unit Penyediaan Udara Instrumen... 149

D.Unit Pembangkit Tenaga Listrik... 149

E. Unit Penyediaan Bahan Bakar ... 150

F. Laboratorium ... 150

G. Instrumentasi dan Pengendalian Proses... 154

H. Pengolahan Limbah... 160

I. Unit CO2Plant... 163

VII. LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK A. Lokasi Pabrik ... 164

B. Tata Letak Pabrik ... 167

C. Prakiraan Area Lingkungan ... 172

D. Tata Letak Peralatan Proses ... 173

VIII. SISTEM MANAJEMEN DAN OPERASI PERUSAHAAN A. Bentuk Perusahaan ... 177

B. Struktur Organisasi Perusahaan ... 180

C. Tugas dan Wewenang ... 185

D. Status Karyawan dan Sistem Penggajian ... 193

E. Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 193

F. Penggolongan Karyawan dan Jumlah Karyawan ... 196

G. Kesejahteraan Karyawan ... 202

vi

IX. INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI

A. Investasi ... 205 B. Evaluasi Ekonomi ... 210

X. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan ... 214 B. Saran ... 214 DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN A. PERHITUNGAN NERACA MASSA LAMPIRAN B. PERHITUNGAN NERACA ENERGI LAMPIRAN C. SPESIFIKASI PERALATAN PROSES LAMPIRAN D. SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LAMPIRAN E. INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI LAMPIRAN F. TUGAS KHUSUS REAKTOR 201

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1.1. Pembuatan Aspirin dari Asam Salisilat... 3

1.2. Data Impor Asam Salisilat... 5

1.3. Data Konsumsi Asam Salisilat pada bidang farmasi... 7

1.4. Data Konsumsi Asam salisilat pada Intermediate Product... 8

1.5. Data Konsumsi Asam salisilat pada Bidang Kosmetik... 9

2.1. Blok Diagram Pembuatan Asam Salisilat Dengan Proses Kolbe ... 44

2.2. Blok Diagram Pembuatan Asam Salisilat Dengan Proses Kolbe - Schmitt... 45

3.1. Diagram kelarutan NaOH... 47

3.2. Diagram kelarutan Asam Salisilat... 51

3.3. Diagram Kelarutan Na2SO4... 52

3.4. Diagram Kelarutan 4- - HBA... 53

6.1. Diagram Cooling Water System... 137

6.2. Mekanisme Siklus Refrigerasi Pada Water Chiller Unit... 139

6.3. Deaerator... 151

7.1. Tata Letak Pabrik... 173

7.2. Tata Letak Alat Proses... 178

7.3. Peta Gresik... 179

8.1. Struktur Organisasi Perusahaan... 184

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1.1. Data Impor Asam Salisilat ... 5

1.2. Data Konsumsi Asam Salisilat pada Bidang Farmasi ... 6

1.3. Data Konsumsi Asam Salisilat pada Intermediate Product ... 7

1.4. Data Konsumsi Asam Salisilat padaKosmetik ... 9

1.5. Jumlah Penduduk Indonesia Tahun 2007 – 2013 ... 11

1.6. Jumlah Penduduk Dunia ... 12

1.7. Data Produksi Pabrik Asam Salisilat di dunia... 13

2.1. Harga Bahan Baku dan Produk Kolbe Process... 24

2.2. Harga Komponen/ Tahun Kolbe Process... 27

2.3. Harga Bahan Baku dan Produk Kolbe – Schmitt Process... 28

2.4. Harga Komponen/ Tahun Kolbe – Schmitt Process... 31

2.5. Data Energi Pembentukan pada Suhu 25 OC... 32

2.6. Data Energi Bebas Gibbs pada Suhu 25OC ... 32

2.7. Data Cp (kJ/mol.K) Masing – masing Komponen... 34

2.8. Perbandingan Proses Pembuatan Asam Salisilat... 40

4.1. Neraca Massa di Dissolving Tank I (DT- 101)... 55

4.2. Neraca Massa di Reaktor I (RE - 201)... 55

4.3. Neraca Massa di Evaporator I (EV - 301)... 55

4.4. Neraca Massa di Evaporator II (EV - 302)... 56

4.5. Neraca Massa di Evaporator III (EV - 303)... 56

4.6. Neraca Massa di Crystallizer (CR - 301)... 56

4.7. Neraca Massa di Mixing Point I (MP - 301)... 57

4.8. Neraca Massa di Rotary Dryer I (RD- 301)... 57

4.10. Neraca Massa di Reaktor II(RE - 301)... 58 4.11. Neraca Massa di Reaktor III (RE - 302)... 58 4.12. Neraca Massa di Dissolving Tank II (DT - 301)... 59 4.13. Neraca Massa di Centrifuge I(CE - 301)... 59 4.14. Neraca Massa di Reaktor IV(RE - 401)... 60 4.15. Neraca Massa di Dissolving Tank III (DT - 501)... 60 4.16. Neraca Massa di Centrifuge II(CE - 501)... 61 4.17. Neraca Massa di Mixing Point II(MP - 501)... 61 4.18. Neraca Massa di Rotary Dryer II (RD - 501)... 62 4.19. Neraca Massa di Cyclone II(CY - 501)... 62 4.20. Neraca Panas Dissolving Tank I (DT - 101)... 63 4.21. Neraca Panas Pada Reaktor I (RE - 201)... 63 4.22. Neraca Panas pada Evaporator (EV – 301/302/303)... 64 4.23. Neraca Panas pada Barometric Condensor (CO – 301)... 64 4.24. Neraca Panas Pada Crystallizer (CR-301)... 65 4.25. Neraca Panas Pada Mixing Point I (MP - 301)... 65 4.26. Neraca Panas Pada Rotary Dryer I (RD - 301)... 65 4.27. Neraca Panas Pada Cyclone I (CE 301)... 66 4.28. Neraca Panas Pada Heater I (HE 301)... 66 4.29. Neraca Panas Pada Reaktor II (RE-301)... 66 4.30. Neraca Panas Pada Reaktor III (RE-302)... 67 4.31. Neraca Panas Pada Dissolving Tank II (DT- 301)... 67 4.32. Neraca Panas Pada Centrifuge I (CE - 301)... 67 4.33. Neraca Panas Pada Reaktor IV (RE - 401)... 68 4.34. Neraca Panas Pada Dissolving Tank III (DT - 501)... 68 4.35. Neraca Panas Pada Centrifuge II (CE 501)... 69 4.36. Neraca Panas Pada Rotary Dryer II (RD 501)... 69 4.37. Neraca Panas Pada Cyclone II (CY - 501)... 70 4.38. Neraca Panas Pada Mixing Point II (MP - 501)... 70 4.39. Neraca Panas Pada Heater II (HE - 501)... 70 5.1. Spesifikasi Tangki Asam Sulfat (ST - 101)... 71 5.2. Spesifikasi Tangki Fenol (ST-102)... 72

5.3. Spesifikasi Alat Solid Storage (S-101)... 72 5.4. Spesifikasi Tangki Pelarutan (DT-101)... 73 5.5. Spesifikasi Tangki Pelarutan (DT-301)... 74 5.6. Spesifikasi Tangki Pelarutan (DT-501)... 75 5.7. Spesifikasi Reaktor (RE-201)... 76 5.8. Spesifikasi Evaporator Efek I (EV-301)... 76 5.9. Spesifikasi Evaporator Efek II (EV-302)... 77 5.10. Spesifikasi Evaporator Efek III (EV-303)... 78 5.11. Spesifikasi Barometric Condensor (CD-301)... 78 5.12. Spesifikasi Crystallizer (CR – 301)... 79 5.13. Spesifikasi Heater (HE-301)... 80 5.14. Spesifikasi Heater (HE-501)... 80 5.15. Spesifikasi Rotary Dryer ( RD – 301 )... 81 5.16. Spesifikasi Rotary Dryer ( RD – 501 )... 82 5.17. Spesifikasi Fan (F-301)... 83 5.18. Spesifikasi Fan (F-501)... 83 5.19. Spesifikasi Reaktor (RE-301)... 84 5.20. Spesifikasi Reaktor (RE-302)... 85 5.21. Spesifikasi Screw Conveyor (SC-301)... 86 5.22. Spesifikasi Screw Conveyor (SC-101)... 86 5.23. Spesifikasi Screw Conveyor (SC-302)... 87 5.24. Spesifikasi Screw Conveyor (SC-303)... 88 5.25. Spesifikasi Screw Conveyor (SC-304)... 88 5.26. Spesifikasi Screw Conveyor (SC-501)... 89 5.27. Spesifikasi Screw Conveyor (SC-502)... 90 5.28. Spesifikasi Centrifuge I (CE-301)... 90 5.29. Spesifikasi Centrifuge II (CE-302)... 91 5.30. Spesifikasi Pompa Proses (P103 A/B)... 92 5.31. Spesifikasi Pompa Proses (P101 A/B)... 92 5.32. Spesifikasi Pompa Proses (P102 A/B)... 93 5.33. Spesifikasi Pompa Proses (P201 A/B)... 93 5.34. Spesifikasi Pompa Proses (P301 A/B)... 94

5.35. Spesifikasi Pompa Proses (P302 A/B)... 94 5.36. Spesifikasi Pompa Proses (P401 A/B)... 95 5.37. Spesifikasi Pompa Proses (P501 A/B ... ... 95 5.38. Spesifikasi Bak sedimentasi (SB – 701)... ... 96 5.39. Spesifikasi Tangki Alum (ST–701)... 96 5.40. Spesifikasi Tangki Kaporit (ST – 702)... 97 5.41. Spesifikasi Tangki Soda Kaustik (ST– 703)... ... 98 5.42. Spesifikasi Clarifier (CL–701)... 98 5.43. Spesifikasi Sand Filter (SF–701)... 99 5.44. Spesifikasi Tangki Air Filter (ST – 704)... 100 5.45. Spesifikasi Domestic Water Tank (DOWT – 701) ... 101 5.46. Spesifikasi Hydrant Water Tank (ST–711)... 101 5.47. Spesifikasi Cooling Tower (CT–701)... 102 5.48. Spesifikasi Tangki Asam Sulfat (ST–705)... 103 5.49. Spesifikasi Tangki Dispersan (ST-706)... 104 5.50. Spesifikasi Tangki Inhibitor (ST–712)... 104 5.51. Spesifikasi Cation Exchanger (CE–701)... 105 5.52. Spesifikasi Anion Exchanger (AE–701)... 106 5.53. Spesifikasi Demin Water Tank (DWT–701)... 106 5.54. Spesifikasi Deaerator (DE–701)... ... 107 5.55. Spesifikasi Tangki Hidrazin (ST–710)... ... 108 5.56. Spesifikasi Tangki Kondensat (ST-709)... 109 5.57. Spesifikasi Boiler (BO-701)... 109 5.58. Spesifikasi Blower Steam (B– 801)... ... 110 5.59. Spesifikasi Air Dryer (AD – 401)... 110 5.60. Spesifikasi Air Compressor (AC-801)... 111 5.61. Spesifikasi Cyclone (CY – 801) ... ... 111 5.62. Spesifikasi Blower Udara 2 (B – 802)... 112 5.63. Spesifikasi Blower Udara 3 (B – 803)... 112 5.64. Spesifikasi Blower Udara 4 (B – 804)... 112 5.65. Spesifikasi Blower Udara 5 (B – 805)... 113 5.66. Spesifikasi Generator Listrik (GS-801)... .. 113

5.67. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP – 701)... 113 5.68. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP – 702)... 114 5.69. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP – 703)... 115 5.70. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP – 704)... 115 5.71. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP – 705)... 116 5.72. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP – 706)... 116 5.73. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP – 707)... 117 5.74. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP – 708)... 118 5.75. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP – 709)... 118 5.76. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP – 710)... 119 5.77. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP – 711)... 120 5.78. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP – 712)... 120 5.79. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP – 713)... 121 5.80. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP – 714)... 121 5.81. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP – 715)... 122 5.82. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP – 716)... 123 5.83. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP - 717)... 123 5.84. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP-718)... 124 5.85. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP-719)... 124 5.86. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP-720)... 125 5.87. Spesifikasi Pompa Utilitas (PP-721)... 126 5.88. Spesifikasi Kolom Absorber (AB – 701)... 127 5.89. Spesifikasi Kolom Stripper (SP – 701)... 128 5.90. Spesifikasi Reboiler (RB – 701)... ... 128 5.91. Spesifikasi Heat Exchanger (RB – 701)... 129 5.92. Spesifikasi Condensor (CD – 701)... 129 5.93. Spesifikasi CO2 Storage Tank (ST-701)... 130

6.1. Standar Air untuk Kebutuhan Domestik... 132 6.2. Kebutuhan air pendingin... ... 134 6.3. Kebutuhan air umpan boiler... 140 6.4. Kebutuhan air proses... 141 6.5. Tingkatan Kebutuhan Informasi dan Sistem Pengendalian... 159

6.6. Daftar Instrumentasi Alat... 163 6.7. Syarat-Syarat Kualitas (Mutu) Air Limbah... 165 7.1. Perincian Luas Area Pabrik Asam Salisilat ... 175 8.1. Jadwal Kerja Masing-Masing Regu... 195 8.2. Perincian Tingkat Pendidikan... 197 8.3. Jumlah Operator Berdasarkan Jenis Alat Proses... 198 8.4. Jumlah Operator Bedasarkan Jenis Alat Utilitas... 199 8.5. Jumlah Operator Bedasarkan Jenis Alat di CO2Plant... 199

8.6. Perincian Jumlah Karyawan Berdasarkan Jabatan... 200 9.1. Fixed Capital Investment... 206 9.2. Manufacturing Cost... 207 9.3. General Expenses ... 208 9.4. Biaya Administratif ... ... 208 9.5. Minimum acceptable persent return on investment... 210 9.6. Acceptable payout time untuk tingkat resiko pabrik... 211

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Indonesia merupakan salah satu negara berkembang yang sedang giat melakukan pembangunan di segala bidang. Salah satunya adalah pembangunan di sektor ekonomi yang sedang digiatkan oleh pemerintah untuk mencapai kemandirian perekonomian nasional. Untuk mencapai tujuan ini pemerintah menitik beratkan pada pembangunan di sektor industri. Pembangunan industri ditujukan untuk memperkokoh struktur ekonomi nasional dengan keterkaitan yang kuat dan saling mendukung antar sektor, meningkatkan daya tahan perekonomian nasional, meningkatkan ekspor, menghemat devisa untuk menunjang pembangunan selanjutnya.

Salah satu industri kimia yang mempunyai kegunaan yang penting dan peluang yang besar di masa mendatang adalah Asam Salisilat. Asam Salisilat atau

2-hydroxy-benzoic acid merupakan salah satu bahan kimia yang cukup penting

sebagai bahan intermediet dari pembuataan obat – obatan maupun resin kimia seperti halnya industri pembuatan aspirin, metil salisilat, salisilamide dan lain - lain.

2

Seiring dengan perkembangan industri yang terus berjalan, kebutuhan akan bahan kimia semakin meningkat. Kebutuhan asam salisilat di Indonesia masih diimpor dari negara lain. Hal ini menjadi salah satu alasan perlunya didirikan pabrik asam salisilat di Indonesia. Adapun faktor – faktor lain yang menjadi landasan pendirian pabrik pembuatan asam salisilat ini sebagai berikut:

1. Dengan adanya pabrik ini diharapkan dapat mendorong perkembangan industri Indonesia secara umum.

2. Dari segi sosial dan ekonomi dengan adanya pabrik ini dapat menyerap tenaga kerja dan secara tidak langsung meningkatkan perekonomian masyarakat.

3. Dengan adanya pabrik ini diharapkan dapat mendorong berdirinya industri kimia lain, yang menggunakan asam salisilat sebagai bahan baku utama atau bahan baku penunjang.

4. Dalam sasaran jangka panjang, dengan bertambahnya permintaan asam salisilat di pasaran dunia, diharapkan Indonesia menjadi salah satu produsen yang memproduksi asam salisilat sekaligus dapat menambah devisa negara.

5. Asam salisilat dibutuhkan dalam berbagai industri kimia lainnya, seperti bahan baku utama dalam proses pembuatan metil salisilat.

B. Kegunaan Produk

Asam salisilat merupakan salah satu bahan kimia yang cukup penting. Adapun kegunaannya adalah :

3

Untuk pembuatan aspirin (menghilangkan rasa sakit, nyeri atau demam), mencegah pembekuan darah, desinfektan, obat untuk penyakit kulit seperti kutil, jamur, dan terapi pada rematik juga encok.

2. Intermediate Product

Bahan Intermediate dalam pembuatan salicylic acid salts dan juga untuk agrokimia (pemberantasan hama pada tanaman).

3. Dalam Kosmetik

Dapat menangani masalah jerawat, kulit iritasi dan sebagai sunscreen. Hal ini terdapat di dalam bedak dan lotion.

Gambar 1.1. Pembuatan Aspirin dari Asam Salisilat

C. Kapasitas Perancangan

Kapasitas produksi pabrik akan mempengaruhi perhitungan teknis maupun ekonomis dalam perancangan pabrik. Semakin besar kapasitas produksi maka kemungkinan keuntungan juga akan semakin besar. Kapasitas produksi yang direncanakan sebesar 40.000 ton / tahun dengan beberapa pertimbangan antara lain :

1. Ketersediaan Bahan Baku

4

a. Fenol dalam bentuk cair diperoleh dari PT. Indopherin Jaya Probolinggo, Jawa Timur dengan kapasitas produksi sebesar 12.000 ton/tahun. Dan PT. Kumenindo Kridanusa, Balongan dengan kapasitas produksi sebesar 160.000 ton/tahun dengan kemurnian 99,99%.

b. Sodium Hidroksida dalam bentuk padat dari PT. Asahimas Subentra Chemical, Banten. Kapasitas produksi pabrik ini sebesar 370.000 ton/tahun dengan kemurniannya 98%.

c. Asam sulfat diperoleh dari PT. Petrokimia, Gresik. Kapasitas produksi pabrik ini sebesar 550.000 ton/tahun deengan kemurniannya 98%.

d. Karbon dioksida diproduksi sendiri pada pabrik ini

e. Air diperoleh dari sungai yang dekat dengan pendirian pabrik ini yaitu Sungai Bengawan Solo.

5

2. Data Impor Asam salisilat di Indonesia

Tabel 1.1. Data Impor Asam Salisilat

Tahun

Data impor (ton/tahun)

2007 1.651,271

2008 1.537,784

2009 2.357,744

2010 2.461,150

2011 2.854,189

2012 3.358,530

2013 3.610,636

Sumber : Badan Pusat Statistik 2007-2013

Gambar 1.2. Data Impor Asam Salisilat

y = 357.72x - 716,460.68 R² = 0.96 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

2006 2008 2010 2012 2014

K ap asi tas (To n ) Tahun

Data Impor Asam Salisilat

Data Impor Asam Salisilat Linear (Data Impor Asam Salisilat)

6

Bila dilakukan pendekatan dengan menggunakan persamaan regresi linier yang memiliki nilai R tinggi pada gambar 1.1, maka diperkirakan kebutuhan asam salisilat Indonesia pada tahun 2020 adalah sebesar:

y = 357,72x – 716.460,68 y = 6.133,72 ton/tahun

3. Jumlah Konsumsi Asam Salisilat di Indonesia

Asam salisilat dikonsumsi sebanyak 0,2 kg/orang tiap tahunnya

(www.bbc.co.uk/indonesia/majalah/)

Jumlah Konsumsi Asam salisilat di Indonesia, dapat dijadikan parameter untuk menentukan kapasitas produksi asam salisilat di Indonesia. Adapun jumlah konsumsi asam salisilat sebagai berikut :

Tabel 1.2. Data Konsumsi Asam Salisilat pada Bidang Farmasi Tahun Jumlah Penduduk (Juta Jiwa) Jumlah Konsumsi (ton)

2007 227,499 3.900

2008 230,016 4.420

2009 232,560 5.254

2010 235,641 6.583

2011 238,331 7.490

2012 244,478 8.632

2013 248,754 9.893

7

Gambar 1.3. Data Konsumsi Asam Salisilat pada bidang farmasi

Dari grafik di atas, dilakukan regresi non linear dengan trendline polynomial untuk memprediksi jumlah konsumsi asam salisilat di bidang farmasi Indonesia. Sehingga diperoleh persamaan garis, yaitu :

y = 52,39x2– 603,6x + 3.133,43 Dengan korelasi, R2 = 1

Di mana y adalah jumlah konsumsi (ton) dan x adalah jumlah penduduk. Dari perolehan persamaan di atas dapat dapat diprediksi jumlah konsumsi asam salisilat pada bidang farmasi di Indonesia pada tahun 2020 sebesar 21.853 ton

Tabel 1.3. Data Konsumsi Asam Salisilat pada Intermediate Product Tahun Jumlah Penduduk (Juta Jiwa) Jumlah Konsumsi (ton)

2007 227,499 895

2008 230,016 995

2009 232,560 1.880

2010 235,641 2.980

2011 238,331 3.790

2012 244,478 4.880

2013 248,754 5.950

Sumber : http://www.datacon.co.id ; www.geotraces.org

y = 52.39x2 _{+ 603.68x + 3,133.43}

R² = 1.00 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000

0 2 4 6 8

Ju m lah Kon su m si (t o n )

Jumlah Penduduk pada tahun ke-

Konsumsi Pada Bidang Farmasi

Konsumsi Pada Bidang Farmasi

Poly. (Konsumsi Pada Bidang Farmasi)

8

Gambar 1.4. Data Konsumsi Asam salisilat pada Intermediate Product

Dari grafik di atas, dilakukan regresi non linear dengan trendline polynomial untuk memprediksi jumlah konsumsi asam salisilat pada bahan Intermediate

Product di Indonesia. Sehingga diperoleh persamaan garis, yaitu :

y = 63,04x2– 383,04x + 260 Dengan korelasi, R2 = 0,99 (mendekati 1)

di mana y adalah jumlah konsumsi (ton) dan x adalah jumlah penduduk. Dari perolehan persamaan di atas dapat dapat diprediksi jumlah konsumsi asam salisilat pada Intermediate Product di Indonesia pada tahun 2020 sebesar

17.978,4 ton

y = 63.04x2 _{+ 383.04x + 260.00}

R² = 0.99

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

1 2 3 4 5 6 7

Ju m lah k o n su m si ( to n )

Julmlah penduduk pada tahun ke-

Konsumsi pada

Intermediate Product

Konsumsi pada Intermediete Product Poly. (Konsumsi pada Intermediete Product)

9

Tabel 1.4.. Data Konsumsi Asam Salisilat padaKosmetik Tahun Jumlah Penduduk (Juta Jiwa) Jumlah Konsumsi (ton)

2007 227,499 2.975

2008 230,016 3.875

2009 232,560 4.950

2010 235,641 5.500

2011 238,331 6.900

2012 244,478 7.870

2013 248,754 8.950

Sumber : http://www.datacon.co.id ; www.ncbi.nlm.nih.gov

Gambar 1.5. Data Konsumsi Asam salisilat pada Bidang Kosmetik

Dari grafik di atas, dilakukan regresi non linear dengan trendline polynomial untuk memprediksi jumlah konsumsi asam salisilat pada bahan Intermediete

Product di Indonesia. Sehingga diperoleh persamaan garis, yaitu :

y = 24,70x2 – 797,56x + 2.175,71 Dengan korelasi, R2 = 1

y = 24.70x2 _{+ 797.56x + 2,175.71}

R² = 1.00 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 10,000

1 2 3 4 5 6 7

Ju m lah k o n su m si ( to n )

Jumlah penduduk pada tahun ke-

Konsumsi pada Kosmetik

Konsumsi pada Kosmetik

Poly. (Konsumsi pada Kosmetik)

10

di mana y adalah jumlah konsumsi (ton) dan x adalah jumlah penduduk. Dari perolehan persamaan di atas dapat dapat diprediksi jumlah konsumsi asam salisilat pada Intermediate Product di Indonesia pada tahun 2020 sebesar

18.182,75 ton

Maka Jumlah Konsumsi Asam Salisilat di Indonesia pada tahun 2020 adalah: = 21.853 ton + 17.978,4 ton + 18.182,75 ton

= 58.015 ton

Kebutuhan Asam Salisilat di Indonesia yang belum terpenuhi di tahun 2020 : = Kebutuhan Asam Salisilat 2020 – Data Impor 2020

= 58.015 ton – 6.133,72 ton = 51.881,28 ton

11

4. Jumlah Penduduk a. Penduduk Indonesia

Tabel. 1.5. Jumlah Penduduk Indonesia Tahun 2007 – 2013

Tahun Jumlah Penduduk ( Juta Orang )

2007 227,499

2008 230,016

2009 232,560

2010 235,641

2011 238,331

2012 244,478

2013 248,754

Sumber : BPS, 2007 – 2013

Jumlah Penduduk di Indonesia pada tahun 2020 dapat diperkirakan dengan persamaan sebagai berikut:

Y = Y0 ekt

Keterangan : Y = Jumlah penduduk pada tahun ke i Y0 = Jumlah Penduduk pada tahun ke 0 k = Konstanta

t = waktu (tahun) Menentukan Konstanta k:

Y(2011) = 238,331 Juta Jiwa

12

t = 2 tahun

Y(2013) = Y(2011) ekt

Diperoleh konstanta, k = 0,0214 Jumlah Penduduk tahun 2020 adalah :

t = 9 tahun Y(2020) = Y(2013) e0,0214 t

Y(2020) = 248,754 e0,0214 ( 9 )

Y(2020) = 288,952 Juta Jiwa

b. Penduduk Dunia

Tabel 1.6. Jumlah Penduduk Dunia

Tahun Jumlah Penduduk (Miliar Jiwa)

2005 6,5

2010 6,9

2015 7,3

2020 7,8

Sumber : UN Data, 2005 – 2020

Kebutuhan Asam Salisilat di dunia pada tahun 2020:

13

Maka kebutuhan asam salisilat di dunia pada tahun 2020 sebesar : 1.566.062,875 ton

5. Data Produksi Asam Salisilat

Tabel 1.7. Data Produksi Pabrik Asam Salisilat di dunia

Negara Perusahaan

Kapasitas (ton/tahun)

China Hebei Jingye 10.000

China Huayin Jinqiancheng 3.500

Brazil Novacyl 32.000

China Shandong Xinhua 12.000

China Zhenjiang Gaopeng 10.000

Total 67.500

Sumber : http://www.novacyl.eu; /http://www.hbjyjt.com,

http://www.grandviewresearch.com/press-release/global-salicylic-acid-market

Dari data konsumsi di Indonesia, konsumsi di dunia , data impor di Indonesia dan data produksi pabrik asam salisilat di dunia, maka dapat ditentukan kapasitas produksi pabrik di Indonesia di tahun 2020. Adapun persamaan kapasitas produksi adalah sebagai berikut:

14

di mana :

KP = Kapasitas Produksi Pada Tahun 2020 DK = Data Kebutuhan Pada Tahun 2020 DI = Data Impor Pada Tahun 2020

DP = Data Produksi Telah Ada Pada Tahun 2020

KP = DK - DI – DP

KP = 1.566.062,875 ton – 6.133,72 ton – 67.500 ton KP = 1.492.429,155 ton

Berdasarkan pertimbangan di atas dan berbagai persaingan yang akan tumbuh pada tahun 2020, maka kapasitas pabrik Asam salisilat yang direncanakan sebesar 3 % dari 1.492.429,155 ton (kebutuhan dunia 2020) ≈ 40.000 ton/tahun. Dengan kapasitas pabrik 40.000 ton/tahun dapat memenuhi 80 % kebutuhan dalam negeri, dengan besarnya kebutuhan dalam negeri yang belum terpenuhi sebesar 51.881,28 ton/tahun.

15

Pabrik sasaran yang membutuhkan produk asam salisilat di Indonesia adalah :

Tabel 1.8 Pabrik Sasaran Asam Salisilat

Nama Pabrik Kegunaan Produk Lokasi

Jumlah Kebutuhan 2013

(ton)

PT. Bayer Farma Indonesia Farmasi Jl. Raya Jakarta Bogor Km 28. Jakarta Timur, DKI Jakarta 4.320

PT. Beiersdorf Indonesia

Intermediate Product

Jl. Raya Randuagung Km 75. Malang, Jawa Timur 3.700

PT. Abbot Indonesia Kosmetik

Jl. Raya Jakarta Bogor Km 37. Depok, Jawa Barat

1.850 PT. Hexpharm Jaya & Co LTD Farmasi Jl. Gadog 1 Cipanas, Cianjur, Jawa Barat 3.550 PT. Hisamitsu Pharma Indonesia Farmasi

Jl. Hr M Mangundiprojo, Sidoarjo, Jawa Timur

1.300

PT. Kalbe Farma

Intermediate

Product Jl. Moh.Thamrin Kawasan Delta Silicon, Bekasi, Jawa Barat

3.690

PT. Konimex Farmasi

Desa Sanggrahan, Sukoharjo, Jawa Tengah

1.902

PT. Kimia Farma

Intermediate

Product

Ds Jombok, Jombang, Jawa Timur

3.412

PT. Schering Plough Kosmetik

Jl. Pandaan Km 48, Pasuruan, Jawa Timur

3.500

PT. Otsuka Indonesia Kosmetik

Jl. Sumber Waras 25, Malang, Jawa Timur

2.580

PT. Selpaasindo Pharco

Intermediate

Product Jl. Brigjen Katamso, Sidoarjo, Jawa Timur

2.700

PT. Armoxindo Farma Farmasi Jl. Farmasi No.1, Cianjur, Jawa Barat

3.496

PT. Meccaya

Intermediate

Product Jl. Raya Hasanuddin Km 39, Bekasi, Jawa Barat

2.400

PT. Soho Industri Farmasi

Jl. Pulo Gadung, Jakarta Timur, DKI Jakarta

930

PT. Zenith Pharmaceuticals Farmasi

Jl. Tambak Aji 1, Semarang, Jawa Tengah

670

16

D.Lokasi Pabrik

Penentuan lokasi pabrik sangat penting pada suatu perancangan karena akan berpengaruh secara langsung terhadap kelangsungan hidup pabrik. Secara singkat dapat dikatakan bahwa orientasi perusahaan dalam menentukan lokasi pabrik yaitu untuk mendapatkan keuntungan teknis dan ekonomis yang seoptimal mungkin. Berdasarkan faktor-faktor di bawah ini maka pabrik yang akan didirikan berlokasi di Kawasan Industri Gresik, dengan pertimbangan sebagai berikut :

1. Penyediaan Bahan Baku

Lokasi pabrik sebaiknya dekat dengan penyediaan bahan baku, untuk menghemat biaya transportasi. Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan asam salisilat adalah Fenol yang diperoleh dari PT. Indopherin Jaya Probolinggo,Gresik sedangkan H2SO4 dan NaOH diperoleh dari PT. Petrokimia

Gresik dan PT. Asahimas Subentra Chemical, Banten.

2. Pemasaran Produk

Lokasi pabrik yang dipilih harus dapat mempermudah transportasi dan pendistribusian barang sampai dengan tujuannya yang dapat memberikan efek terhadap waktu dan uang. Pemasaran hasil produksi untuk kebutuhan lokal tidak akan mengalami hambatan karena tersedianya sarana tranportasi darat (jalan raya dan jalan kereta api), transportasi udara melalui bandara sedangkan untuk transportasi laut biasanya melalui pelabuhan.

17

3. Penyediaan Utilitas

Untuk menjalankan proses produksi pabrik diperlukan sarana pendukung seperti pembangkit tenaga listrik dan penyediaan air. Air untuk keperluan pabrik, baik untuk proses maupun untuk keperluan sanitasi dan lainnya perlu diperhatikan. Untuk penggunaannya, air ini harus diolah terlebih dahulu agar memenuhi persyaratan terutama untuk keperluan proses dan steam. Sumber air diperoleh dari sungai yang berada di sekitar pabrik yakni Sungai Bengawan Solo.

4. Fasilitas

Lokasi pabrik yang berada di kawasan industri akan mempermudah mendapatkan fasilitas yang ada misalnya sarana untuk belanja dan prasarana yang menunjang lainnya serta jaringan telekomunikasi yang baik karena daerah kawasan industri merupakan daerah yang dapat padat penduduk.

5. Letak Geografis

Lokasi yang dipilih memiliki kondisi geografis yang cukup baik berupa dataran rendah dan rata. Struktur tanah yang cukup baik sehingga memungkinkan tidak adanya faktor gangguan cuaca maupun bencana alam seperti gempa bumi dan banjir.

6. Tenaga Kerja

Tenaga kerja termasuk hal yang sangat menunjang dalam operasional pabrik, tenaga kerja untuk pabrik ini dapat direkrut dari :

18

 Masyarakat sekitar pabrik.

 Tenaga ahli yang berasal dari daerah sekitar pabrik dan luar daerah. Sebagai kawasan industri, daerah ini merupakan salah satu tujuan para pencari kerja. Tenaga kerja ini merupakan tenaga kerja yang produktif dari berbagai tingkatan baik yang terdidik maupun yang belum terdidik.

7. Sosial Masyarakat

Pembangunan pabrik ini tidak akan menganggu kehidupan masyarakat lingkungan sekitar, karena daerah yang dipilih merupakan daerah kawasan industri.

II. DESKRIPSI PROSES

A. Jenis Proses

Pada proses pembuatan asam salisilat dapat digunakan berbagai proses seperti:

ProsesKolbe dan Kolbe – Schmit.

1. Proses Kolbe

Asam pertama kali ditemukan oleh R. Piria pada tahun 1839, dengan menggabungkan salicylic aldehyde dengan potassium hydroxide. Pada tahun 1843 Calhours mengembangkan dengan menggunakan minyak dari daun

wintergreen untuk menjadi produk methyl salicylate. Pada tahun 1853

A.Hofman mengubah anthranilic acid menjadi asam salisilat dengan menggunakan nitrous acid dan pada tahun 1873 Kolbe dan Lautemann mensintesis asam salisilat dari phenol, sodium dan carbon dioxide.

Proses Kolbe telah lama digunakan untuk memproduksi asam salisilat dalam jumlah skala yang cukup besar. Pada proses Kolbe bahan baku berupa fenol dan

20

pengadukan yang konstan, kemudian diuapkan dan dilakukan pengeringan yang bertujuan untuk mengurangi kadar air. Produk yang dihasilkan berupa sodium

phenolate, sodium phenolate telah kering kemudian dihancurkan di dalam

metal retort dan direaksikan dengan menambahkan carbon dioxide pada suhu

100oC, setelah itu temperatur akan naik secara perlahan hingga mencapai 200oC, produk yang dihasilkan pada proses ini adalah crude sodium salicylate.

Crude sodium saliyclate dilarutkan dengan air dan dilakukan penggendapan

dengan mineral acid, seperti sulfuric acid, penambahan asam berfungsi untuk mengendapkan asam salisilat yang kemudian dilakukan pemurnian (Markham J.H, 1919).

Berikut ini merupakan reaksi yang digunakan pada proses pembuatan asam salisilat (C6H4(OH)COOH) dengan mengunakan proses Kolbe:

C6H5OH(Aq) + NaOH(Aq) → C6H5ONa(S) + H2O(L)

C6H5ONa(S) + CO2(gas) → C6H5OCO2Na(s)

C6H5OCO2Na(s) → C6H4 (OH) (COONa)(s)

C6H4 (OH) (COONa)(S) + H2SO4(Aq) → C6H4 (OH) (COOH)(S) + Na2SO4(L)

21

2. Proses Kolbe – Schmitt.

Proses Kolbe – Schmitt adalah proses lanjutan yang telah dilakukan oleh Kolbe

dan Lautemann. Proses Kolbe – Schmitt merupakan proses yang paling sering digunakan untuk mensintesis asam salisilat. Pada proses Kolbe – Schitt, produk berupa asam salisilat dihasilkan dengan cara mereaksikan fenol (C6H5OH)

dengan sodium hydroxide (NaOH). Rasio molar reaksi yang digunakan antara fenol dengan sodium hydroxide yaitu 1:1, selain menghasilkan sodium phenolate, reaksi tersebut juga akan menghasilkan produk samping berupa air (H2O) (US Patent No. 4.376.867, 1983).

Sodium phenolate (C6H5ONa) dan carbon dioxide dimasukan ke dalam reactor.

Sehingga membentuk sodium salicylate pada suhu 100oC, setelah itu temperatur akan naik secara perlahan hingga mencapai 170oC. Sodium saliylate

(C6H4(OH)(COONa)) yang terbentuk dilarutkan dengan menggunakan air

untuk mendapatkan asam salisilat yang murni. Sodium saliylate yang terbentuk, kemudian dilakukan pengasaman dengan penambahan mineral acid seperti

sulfuric acid (H2SO4). Pengasaman sendiri dilakukan pada dissolving tank

setelah itu, sodium saliylate masuk ke dalam centrifuge dan rotary dryer

sehingga menghasilkan asam salisilat (Kirk-Othmer, 2006).

Berikut ini merupakan reaksi yang digunakan pada proses pembuatan asam salisilat (C6H4(OH)COOH) dengan mengunakan proses Kolbe - Schmitt:

22

C6H5OH(Aq) + NaOH(Aq) → C6H5ONa(S) + H2O(L)

C6H5ONa(S) + CO2(gas) → C6H5OCO2Na(s)

C6H5OCO2Na(s) → C6H4 (OH) (COONa)(s)

C6H4 (OH) (COONa)(S) + H2SO4(Aq) → C6H4 (OH) (COOH)(S) + Na2SO4(L)

Sumber : (R.Poliakoff, 1961).

B. Perbandingan Proses 1. Proses Kolbe

Pada proses Kolbe, bahan baku berupa fenol dan sodium hydroxide direaksikan sehingga membentuk sodium phenolate, kemudian sodium phenolate diuapkan dan dikeringkan untuk mengurangi kadar air. Sodium phenolate masuk ke dalam reactor dan ditambahkan carbon dioxide dengan temperatur mula – mula 100oC yang kemudian temperatur akan meningkat secara perlahan hingga mencapai 200oC dengan tekanan 6 atm. Penambahan mineral acid di tangki yang berisi sodium salicylate, penambahan mineral acid berfungsi untuk mengendapkan asam salisilat yang selanjutnya dilakukan pemurnian. Pada proses Kolbe tidak terdapat recovery fenol sehingga didapatkan asam salisilat dengan yield yang dicapai hanya 50% (R.Poliakoff, 1961).

23

2. Proses Kolbe – Schmitt

Pada proses Kolbe – Schitt, produk berupa asam salisilat dihasilkan dengan cara mereaksikan fenol (C6H5OH) dengan sodium hydroxide (NaOH). Rasio molar

reaksi yang digunakan antara phenol dengan sodium hydroxide yaitu 1:1, selain menghasilkan sodium phenolate, reaksi tersebut juga akan menghasilkan produk samping berupa air (H2O).

Berdasarkan US Patent No. 4.376.867 tahun 1983, NaOH yang digunakan untuk tahapan reaksi ini adalah 50% (w/w). Sehingga NaOH padatan yang dibeli harus diencerkan terlebih dahulu dengan menambahkan air dengan perbandingan 1:1. fenol dan sodium hydroxide direaksikan membentuk sodium

phenolate, kemudian sodium phenolate direaksikan dengan carbon dioxide

pada suhu 100oC, setelah itu temperatur akan naik secara perlahan hingga mencapai 170oC pada tekanan 6 atm, yang selanjutnya dilakukan penambahan

mineral acid dan pemurnian produk sehingga menghasilkan asam salisilat.

Yield yang dihasilkan dari proses Kolbe – Schmitt dapat mencapai 95%. Kemurnian asam salisilat yang didapat dari proses ini adalah 99,5% dan 0,5% merupakan produk samping yang terdiri dari 4-HBA (4-hydroxybenzoic acid)

24

C. Pemilihan Proses

1. Berdasarkan Tinjauan Ekonomi a. Proses Kolbe

Tabel 2.1 Harga Bahan Baku dan Produk Kolbe Process

No Komponen Harga

(USD/Kg)

Harga (Rp/Kg)

1 C6H5OH 2,403 34.576,171

2 NaOH 0,8854 12.742,002

3 CO2 -

4 H2SO4 0,3677 5.292,099

5 C6H4(OH)(COOH) 6,800 97.858,80

Sumber : - //www.ICIS.com, diakses pada tanggal 8 September 2015.

-Kurs 1 USD = Rp14.391,000

//www.bi.go.id/id/monoter/informasi.kurs/transaksi.bi/default, diakses pada tanggal 8 September 2015.

C6H5OH(Aq) + NaOH(Aq) → C6H5ONa(S) + H2O(L)

C6H5ONa(S) + CO2(gas) → C6H5OCO2Na(s)

C6H5OCO2Na(s) → C6H4 (OH) (COONa)(s)

C6H4 (OH) (COONa)(S) + H2SO4(Aq) → C6H4 (OH) (COOH)(S) + Na2SO4(L)

25

BM : 94 + 2(40) + 44 + 98 138 + 142 + 2(18)

M + 158,978 + 79,489 +79,489 - + - + - B 54,847 + 109,694 + 54,847 + 54,847 54,847 + 54,847 + 27,423 S 24,642 + 49,284 + 24,642 + 24,642 54,847 + 54,847 + 27,423

Mol

Yield yang dihasilkan = 50%

Massa = 40.000 Ton/Tahun = 40.000.000 Kg/ Tahun =

= 5050,5050 Kg/Jam / 50%

Massa = 10101,0101 Kg/ Jam Mol

= 10101,0101 Kg/ Jam / 138,12407 Kg/Kmol

26

% Konversi

69%

umpan Kmol/Jam Massa C6H5OH =

(87.378.631,7199 Kg/ Tahun)

Mol NaOH umpan = = 211,9709 Kmol/Jam

Massa NaOH = mol NaOH x BM

= 211,9709 Kmol/Jam x 40 Kg/Kmol

= 8478,2381 Kg/ Jam (74.269.365,4739 Kg/ Tahun)

Mol CO2 umpan =

= 105,9855Kmol/Jam

Massa CO2 = mol CO2 x BM

= 105,9855 Kmol/Jam x 44 Kg/Kmol

= 4.664,4154 Kg/ Jam (40.860.279,1277 Kg/ Tahun)

Mol H2SO4 umpan =

= 105,9855 Kmol/Jam Massa H2SO4 = mol H2SO4 x BM

27

= 105,9855 x 98 Kg/Kmol

= 10.394,5826 Kg/ Jam (91.056.543,8044 Kg/Tahun)

Tabel 2.2. Harga Komponen/ Tahun Kolbe Process

No Komponen Massa

(Kg/Tahun)

Massa x Harga (Rp/Tahun) 1 C6H5OH

87.378.631,7199 1.438.675.468.644,5500

2 NaOH

74.269.365,4739 946.340.434.848,9630

3 CO2

40.860.279,1277 0,0000 4 H2SO4

91.056.543,8044 546.646.925.773,7100 5 C6H4(OH)(COOH)

40.000.000,0000 4.312.100.800.000,0000

Jadi selisih harga produk dan bahan baku sebesar: = Harga Produk – Harga Bahan Baku = Rp 1.047.455.849.939,8200 /Tahun

28

b. Proses Kolbe – Schmitt

Tabel 2.3 Harga Bahan Baku dan Produk Kolbe – Schmitt Process

No Komponen Harga

(USD/Kg)

Harga (Rp/Kg)

1 C6H5OH 2,403 34.576,171

2 NaOH 0,8854 12.742,002

3 CO2 -

4 H2SO4 0,3677 5.292,099

5 C6H4(OH)(COOH) 6,800 97.858,80

Sumber : - //www.ICIS.com, diakses pada tanggal 8 September 2015.

-Kurs 1 USD = Rp14.391,000

//www.bi.go.id/id/monoter/informasi.kurs/transaksi.bi/default, diakses pada tanggal 8 September 2015.

C6H5OH(Aq) + NaOH(Aq) → C6H5ONa(S) + H2O(L)

C6H5ONa(S) + CO2(gas) → C6H5OCO2Na(s)

C6H5OCO2Na(s) → C6H4 (OH) (COONa)(s)

C6H4 (OH) (COONa)(S) + H2SO4(Aq) → C6H4 (OH) (COOH)(S) + Na2SO4(L)

29

M + 66,361+ + - + - + - B 28,867 + 57,734+ 28,867 +28,867 28,867 + 28,867 + 14,4335 S 4,313 + 8,627 + 4,313 + 4,313 28,867 + 28,867 + 14,4335

Mol

Yield yang dihasilkan = 95%

Massa = 40.000 Ton/Tahun = 40.000.000 Kg/ Tahun =

= 5050,5050 Kg/Jam / 95%

Massa = 5.316,3211 Kg/ Jam Mol

= 5.316,3211 Kg/ Jam / 138,12407 Kg/Kmol

= 38,4895 Kmol/Jam

% Konversi

87%

umpan Kmol/Jam Massa C6H5OH =

30

(36.473.839,0119 Kg/ Tahun)

Mol NaOH umpan = = 88,4815 Kmol/Jam

Massa NaOH = mol NaOH x BM

= 88,4815 Kmol/Jam x 40 Kg/Kmol

= 3.539,0104 Kg/ Jam (31.001.731,5045 Kg/ Tahun)

Mol CO2 umpan =

= 44,2408 Kmol/Jam

Massa CO2 = mol CO2 x BM

= 44,2408 Kmol/Jam x 44 Kg/Kmol

= 1.947,0337 Kg/ Jam (17.056.014,8809 Kg/ Tahun)

Mol H2SO4 umpan =

= 44,2408 Kmol/Jam Massa H2SO4 = mol H2SO4 x BM

= 44,2408 Kmol/Jam x 98 Kg/Kmol

31

Tabel 2.4. Harga Komponen/ Tahun Kolbe – Schmitt Process

No Komponen Massa

(Kg/Tahun)

Massa x Harga (Rp/Tahun) 1 C6H5OH

36.473.839,0119 1.261.125.683.040,5100

2 NaOH

31.001.731,5045 395.024.137.958,7320 3 CO2

17.056.014,8809 0,0000 4 H2SO4

38.009.083,6207 201.147.834.320,0210 5 C6H4(OH)(COOH)

40.000.000,0000 3.914.352.000.000,0000

Jadi selisih harga produk dan bahan baku sebesar: = Harga Produk – Harga Bahan Baku = Rp 2.057.054.344.680,7400 /Tahun

2.. Berdasarkan Tinjauan Termodinamika

ΔH menunjukkan panas reaksi yang dihasilkan selama proses berlangsungnya reaksi kimia. Besar atau kecil nilai ΔH tersebut menunjukan jumlah energi yang dibutuhkan maupun dihasilkan. ΔH bernilai positif (+) menunjukan bahwa reaksi tersebut membutuhkan panas untuk berlangsungnya reaksi sehingga semakin besar ΔH maka semakin besar juga energi yang dibutuhkan. Sedangkan ΔH bernilai negatif (-) menunjukan bahwa reaksi tersebut menghasilkan panas selama proses berlangsungnya reaksi. Berikut ini

32

merupakan data energi pembentukan (ΔHf°) pada 25 oC untuk masing – masing

komponen :

Tabel 2.5 Data Energi Pembentukan pada Suhu 25 OC Komponen ΔHf 298 (kJ/Kmol)

C6H5OH -96670

NaOH -469150

CO2 -393770

H2SO4 -909300

C7H6O3 -365210

Na2SO4 -1387000

H2O -285830

Sumber: (Perry, 2008),(Coulson, 2003),(Yaws, 1996), (David R. Lide,2005).

Diketahui data energi bebas Gibbs (ΔGf°) pada 25 oC untuk masing – masing

komponen :

Tabel 2.4 Data Energi Bebas Gibbs pada Suhu 25OC Komponen ΔG 298 (kJ /Kmol)

C6H5OH -33125

NaOH -379494

CO2 -394380

H2SO4 -744500

C7H6O3 -466350

Na2SO4 -1268400

H2O -237553

33

Reaksi pada suhu 298OC:

∆Hrx = (∆Hproduk - ∆Hreaktan) 298

∆H298 = (∆H298 C6H4 (OH) (COOH) + ∆H298 Na2SO4 +∆H298 2H2O) – (∆H298

C6H5OH + ∆H298 2 NaOH + ∆H298 CO2 + ∆H298 H2SO4)

∆H298 = ((-365210) + (-1387000) + (2 x-285830)) – (-96670 +(2 x-469150) +

(-39377+(-285830) ∆H298 = -340.223 kJ/Kmol

∆Grx = (∆Hproduk - ∆Hreaktan) 298

∆G298 = (∆G298 C6H4 (OH) (COOH) + ∆G298 Na2SO4 +∆G298 2H2O) – (∆G298

C6H5OH + ∆G298 2 NaOH + ∆G298 CO2 + ∆G298 H2SO4)

∆G298 = ((-466350) + (-1268400) + (2 x -237553)) – ((-33125) + (-379494 x

2) + (-39380) + (-744500) ∆G298 = -278.863 kJ/Kmol

34

Dari persamaan reaksi:

Maka untuk menentukan ΔHro

digunakan persamaan Smith & Van Ness (4-4), (4-19) 6 edition page 132:

_{….. (2.1)} ∫ Dimana :

….. (2.2)

∫ ….. (2.3) ∫ ∫

….. (2.4) a. Proses Kolbe

Tabel 2.5 Data Cp (kJ /Kmol.K) Masing – masing Komponen

Komponen A B C D

C6H5OH 38,6220 1,0983 -2,49 x 10-3 2,28 x 10-7

NaOH -31,8000 0,8455 -3,07 x 10-3 5,07 x 10-6 CO2 27,4370 0,0423 -1,96 x 10-5 6,00 x 10-9

H2SO4 9,4860 0,3380 -3,81 x 10-4 2,13 x 10-7

C7H6O3 36,7800 0,3199 3,79 x 10-4

Na2SO4 -8,0400 0,9340 -2,24 x 10-3 2,14 x 10-6

H2O 33,9330 -0,0084 2,99 x 10-5 -1,78 x 10-8

35

Sehingga dapat dihitung:

∆A = ΣAproduk - ΣAreaktan

∆A = (36,7800+ (-8,0400) + (2 x 33,9330)) - ((38,6220) + (2 x-31,8000) + (27,4370) + (9,4860))

∆A = 84,6610 kJ /Kmol.K

∆B = ΣBproduk - ΣBreaktan

∆B = (0,3199+ 0,9340+ (2 x-0,0084)) + (1,0983- (2 x 0,8455) + 0,0423+ 0,3380)

∆B = -1,9325 kJ /Kmol.K

∆C = ΣCproduk - ΣCreaktan

∆C = ((3,79 x 10-4) + (-2,24 x 10-3) + ( 2 x (2,99 x 10-5)) – ((2,49 x 10-3) + (2x (-3,07 x 10-3)) + (-1,96 x 10-5) + (-3,81 x 10-4))

∆C = 0,0022 kJ /Kmol.K

∆D = ΣDproduk - ΣDreaktan

∆D = ((2,14 x 10-6) + (2 x (-1,78 x 10-8))) - ((2,28 x10-6) + (2 x (5,07 x 10

-6

)) + (6,00 x 10-9) + ( 2,13 x 10-7)) ∆D = -1,05 x 10-5 kJ /Kmol.K

36

Untuk menentukan ΔHro

digunakan persamaan (2.2) : ∫

∫

∫

∫ = -466.815,2391 kJ

Maka:

∫ ∆Hr = -340.223+ (-466.815,2391) ∆Hr = -807.038 kJ

Untuk menentukan ΔGrdigunakan persamaan (2.4) : ∫ ∫ ∫ Sehingga didapatkan ∫ = -131.401,6825 kJ

37

∫ ∫

-578.242 kJ

b. Proses Kolbe - Schmitt

Tabel 2.6 Data Cp (kJ /Kmol.K) Masing – masing Komponen

Komponen A B C D

C6H5OH 38,6220 1,0983 -2,49 x 10-3 2,28 x 10-7

NaOH -31,8000 0,8455 -3,07 x 10-3 5,07 x 10-6 CO2 27,4370 0,0423 -1,96 x 10-5 6,00 x 10-9

H2SO4 9,4860 0,3380 -3,81 x 10-4 2,13 x 10-7

C7H6O3 36,7800 0,3199 3,79 x 10-4

Na2SO4 -8,0400 0,9340 -2,24 x 10-3 2,14 x 10-6

H2O 33,9330 -0,0084 2,99 x 10-5 -1,78 x 10-8

Sumber: (Yaws, 1996).

Sehingga dapat dihitung:

∆A = ΣAproduk - ΣAreaktan

∆A = (36,7800+ (-8,0400) + (2 x 33,9330)) - ((38,6220) + (2 x-31,8000) + (27,4370) + (9,4860))

∆A = 84,6610 kJ /Kmol.K

38

∆B = ΣBproduk - ΣBreaktan

∆B = (0,3199+ 0,9340+ (2 x-0,0084)) + (1,0983- (2 x 0,8455) + 0,0423+ 0,3380)

∆B = -1,9325 kJ /Kmol.K

∆C = ΣCproduk - ΣCreaktan

∆C = ((3,79 x 10-4) + (-2,24 x 10-3) + ( 2 x (2,99 x 10-5)) – ((2,49 x 10-3) + (2x (-3,07 x 10-3)) + (-1,96 x 10-5) + (-3,81 x 10-4))

∆C = 0,0022 kJ /Kmol.K

∆D = ΣDproduk - ΣDreaktan

∆D = ((2,14 x 10-6) + (2 x (-1,78 x 10-8))) - ((2,28 x10-6) + (2 x (5,07 x 10

-6

)) + (6,00 x 10-9) + ( 2,13 x 10-7)) ∆D = -1,05 x 10-5 kJ /Kmol.K

Untuk menentukan ΔHr digunakan persamaan (2.2) : ∫ ∫ ( ₎ ∫

39

∫ = -384.711,2376 kJ

Maka:

∫

∆Hr = -340223+ (-384.711,2376) ∆Hr = -724.934 kJ

Untuk menentukan ΔGr digunakan persamaan (2.4) : ∫

∫

∫ Sehingga didapatkan ∫ kJ

Maka:

∫ ∫

-521.404,1216 kJ

40

Tabel 2.5 Perbandingan Proses Pembuatan Asam Salisilat

Kriteria Proses

Kolbe Kolbe - Schmitt

Bahan Baku - Fenol

- Sodium Hydroxide - Carbon Dioxide - Sulfuric Acid

- Fenol

- Sodium Hydroxide - nCarbon Dioxide - Sulfuric Acid

Keuntungan Rp. 1.047.455.849.939,8200/Thn Rp. 2.057.054.344.680,7400 / Thn

Yield (%) 50 95

Suhu (oC) 200 170

Tekanan (atm) 6 6

Produk Samping 4-hydrobenzoic acid 4-hydroxybenzoic acid

∆Hr (kJ) - 807.038 - 724.934

∆Gr (kJ) -578.242 - 521.404

Berdasarkan tabel 2.5 di atas dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. Yield yang diperoleh pada proses Kolbe sebesar 50 % sedangkan yield pada proses Kolbe – Schmitt adalah 95 %, hal ini menandakan bahwa yield pada proses Kolbe – Schmitt lebih tinggi dari pada proses Kolbe sehingga produk yang didapat akan lebih banyak.

2. Pada proses Kolbe tidak terdapat recovery fenol, sehingga yield dan kemurnian yang didapatkan pada proses Kolbe berkurang.

41

3. Pada proses Kolbe suhu yang digunakan lebih besar yaitu 200 oC yang berdampak pada penggunaan energi yang lebih besar, sedangkan pada proses

Kolbe – Schmitt suhu yang digunakan sebesar 170 oC.

4. Keuntungan yang diperoleh pada proses Kolbe – Schmitt lebih besar bila dibandingkan dengan proses Kolbe (Perhitungan Ekonomi Kasar)

Berdasarkan kedua proses di atas, dipilih proses kedua yaitu proses Kolbe – Schmitt.

D. Uraian Singkat Proses

Proses pembuatan asam salisilat secara garis besar dibagi menjadi beberapa tahap yaitu:

1. Persiapan Bahan Baku

Bahan baku yang digunakan dalam proses pembuatan asam salisilat adalah fenol (C6H5OH) dan sodium hydroxide (NaOH). Berdasarkan US Patent No.

4.376.867 tahun 1983, NaOH yang digunakan untuk tahapan reaksi ini adalah 50% (w/w). Sehingga NaOH padatan yang dibeli harus diencerkan terlebih dahulu dengan menambahkan air dengan perbandingan 1:1.

Fenol dan sodium hydroxide direaksikan pada reactor 201 pada temperatur 90oC, sehingga dihasilkan crude sodium phenolate. Crude Sodium Phenolate

akan dihilangkan kadar airnya dengan cara diuapkan dengan evaporator 201, yang selanjutnya masuk ke dalam crystallizer dan rotary dryer, sehingga akan didapatkan sodium phenolate yang benar – benar kering.

42

2. Proses Pembentukan Sodium Salicylate

Setelah penghilangan air pada crude sodium phenolate, sodium phenolate yang terbentuk kemudian direaksikan dengan carbon dioxide pada reactor 301 dengan temperatur yang digunakan 100oC, setelah itu temperatur akan naik secara perlahan hingga mencapai 170oC, sehingga menghasilkan sodium salicylate di reactor 302.

Sodium salicylate yang terbentuk selanjutnya dilakukan penambahan air proses pada dissolving tank, air berfungsi untuk menghasilkan suatu konsentrat di dalam larutan sodium salicylate kemudian sodium salicylate masuk ke dalam

centrifuge untuk mengurangi kadar air sebelum masuk ke dalam reactor 401.

3. Proses Pembentukan Asam Salisilat

Konsentrat sodium salicylate akan masuk ke dalam reactor 401 yang selanjutnya dilakukan penambahan mineral acid seperti sulfuric acid. Sulfuric

acid yang digunakan sebesar 60% dengan temperatur reaksi 60 oC, sulfuric acid

berfungsi untuk mengendapkan asam salisilat, sehingga didapatkan asam salisilat dan by product berupa Na2SO4

4. Purifikasi Produk

Untuk menghilangkan by product dalam asam salisilat, campuran asam salisilat masuk ke dalam dissolving tank 501 dan ditambahkan air proses yang berfungsi

43

untuk melarutkan Na2SO4, kemudian asam salisilat dikeringkan dalam rotary

dryer, sehingga akan didapatkan asam salisilat dengan kemurnian 99,5%.

5. Penyimpanan dan Penjualan Produk

Produk asam salisilat yang sudah berupa kristal disimpan dalam kantong

polypropylene dengan berat 25 Kg, yang kemudian dijahit dan siap untuk

distribusikan dengan menggunakan truk container.

6. Produk Samping

Asam salisilat yang dihasilkan mengandung kemurnian sebesar 99,5 % asam salisilat dengan impurities asam 4-hydroxybenzoic.

44

Gambar 2.1. Blok Diagram Pembuatan Asam Salisilat Dengan Proses Kolbe. VESSEL

NaOH

MIXING

METAL RETORT

Sodium Salicylate

PURIFICATION

Salicylic Acid Phenol

Dry Carbon Dioxide

Mineral Acid

45

Gambar 2.2. Blok Diagram Pembuatan Asam Salisilat Dengan Proses Kolbe - Schmi Dissolving Tank

NaOH

Sodium Phenolate Reactor

Sodium Salicylate Reactor

Sodium Salicylate Reactor

Centrifuge

Dryer

Phenol

Carbon Dioxide

H2SO4

Water

III. SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK

A.Bahan Baku 1. Fenol (Phenol)

 Nama Lain : Carbolic acid, benzenol, phenylic acid, hydroxybenzene, phenic acid

 Rumus Molekul : C6H5OH

 Rumus Bangun : OH

 BM : 94 gr/mol

 Wujud : Cair

 Warna : Tak berwarna

 Densitas : 1,07 gr/cm3 (20°C)  Titik Didih : 182 ºC (1 atm)  Titik Leleh : 40,5 oC

 Komposisi : 99,99% C6H5OH (0,01 % H2O)

 Kelarutan : 1 gr/ 15 ml H2O

47

2. Sodium Hidroksida ( Sodium Hydroxide )

 Nama Lain : Sodium oxidanide, Caustic soda, Lye, Ascarite, White caustic Sodium hydrate

 Rumus Molekul : NaOH

 BM : 40 gr/mol

 Wujud : Padat

 Warna : Putih

 Densitas : 2,13 gr/cm3 (25 oC)  Titik Didih : 1390 oC

 Titik Leleh : 318,4 oC

 Komposisi : 98% NaOH ( 2% H2O)

Gambar 3.1. Diagram kelarutan NaOH

(Sumber : Perry’s Ed 8th

, 2008) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

0 50 100

S o lu b il ity (g/1 0 0 g H 2 O)

Temperature (o_C)

Solubility diagram for NaOH

48

3. Karbon dioksida (Carbon dioxide)

 Nama Lain : Carbonic acid gas, Carbonic anhydride,

Carbonic oxide, Carbon oxide, Carbon(IV)

oxide, Dry ice (solid phase)

 Rumus Molekul : CO2

 Rumus Bangun : C

O O

 BM : 44 gr/mol

 Wujud : Gas (25oC)

 Warna : Tak berwarna

 Densitas : 1,539 gr/cm3 (25 °C)  Titik Didih : -78,5 oC

 Titik Leleh : -56,6 oC

 Komposisi : 99,7 % CO2 (0,3% H2O)

(Sumber : Perry’s Ed 8th, 2008)

B.Bahan Pembantu

1. Asam Sulfat ( Sulfuric Acid )

 Rumus Molekul : H2SO4

 Rumus Bangun : O

HO S OH O

49

 BM : 98 gr/mol

 Wujud : Cair (30°C; 1 atm)

 Warna : Bening, tidak berwarna

 Densitas : 1,834 gr/m3

 Titik Didih : 340 ºC

 Titik Leleh : 10,49 ºC

 Komposisi : 98% H2SO4 (2% H2O)

(Sumber : Perry’s Ed 8th

, 2008)

2. Air

 Rumus Molekul : H2O

 Rumus Bangun : O

H H

 BM : 18 kg/kmol

 Wujud (25°C; 1 atm) : Cair

 Warna : Jernih, tidak berwarna

 Densitas (25°C) :1 g/cc

 Titik Didih : 100 oC

50

C.Produk

1. Produk Utama

Asam Salisilat ( Salicylic Acid )

 Nama Lain : 2-Hydroxybenzoic acid

 Rumus Molekul : C7H6O3

 Rumus Bangun :

 BM : 138 kg/kmol

 Wujud : Padat, monoclinic crystal (30°C; 1 atm)

 Warna : Putih

 Densitas : 1,443 gr/cm3 (20°C)  Titik Leleh : 159 oC

 Titik Didih : 255,85 ºC (1 atm)

51

Gambar 3.2. Diagram kelarutan Asam Salisilat

(Sumber : Othmer Ed 4th , 1999 ; Mullin, 2001 )

2. Produk Samping

a. Natrium Sulfat ( Sodium Sulfate )  Rumus Molekul : Na2SO4



Rumus Bangun : Na+ O- Na+ O S O O-

 BM : 142 gr/mol

 Wujud : Padat

 Warna : Putih

 Densitas : 2,664 gr/cm3  Titik Didih : 1.429 ºC

 Titik Leleh : 884 ºC

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 50 100 150

S o lu b il ity (g/1 0 0 g H2 O)

Temperature (o_C)

Solubility diagram for Salicylic Acid

52

Gambar 3.3. Diagram Kelarutan Na2SO4

(Sumber : Perry’s Ed 8th, 2008)

b. 4-HBA ( 4- Hydroxybenzoic acid)  Rumus Molekul : C7H6O3



Rumus Bangun :

 BM : 138 gr/mol

 Wujud : Padat

 Warna : Putih

 Densitas : 1,497 gr/cm3 (20 oC)

 Titik Leleh : 215 ºC

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

0 20 40

S o lu b il ity (g/1 0 0 g H2 O)

Temperature (o_C)

Solubility diagram for Na2SO4

53

Gambar 3.4. Diagram Kelarutan 4- - HBA

(Sumber : Perry’s Ed 8th

, 2008 ; Mullin, 2001)

0 10 20 30 40 50 60

0 50 100 150

S

o

lu

b

il

ity

(g/1

0

0

g

H

2

O)

Temperature (o_C)

Solubility diagram for 4-HBA

V. SPESIFIKASI PERALATAN

A. Peralatan Proses

1. Tangki Asam Sulfat (ST - 101)

Tabel 5. 1. Spesifikasi Tangki Asam Sulfat (ST - 101)

Alat : Tangki penyimpan Asam Sulfat

Kode : ST-101

Fungsi : Menyimpan Asam Sulfat

Bentuk : Silinder tegak (vertical) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk torispherical

Kapasitas : 331,4264 m3

Dimensi : Diameter shell (D) 30 ft Tinggi shell (Hs) 24 ft Tebal shell (ts) 0,6250 in

Tinggi atap 5,3301 ft

Tebal head 1 in

Tinggi total(Ht) 29,3301 ft Tekanan Desain 29,6400 psi

Bahan : Stainless Steel SA-240 grade S

72

2. Tangki Fenol (ST-102)

Tabel 5.2. Spesifikasi Tangki Fenol (ST-102)

Alat : Tangki penyimpan Fenol

Kode : ST-102

Fungsi : Menyimpan Fenol

Bentuk : Silinder tegak (vertical) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk torispherical

Kapasitas : 754,3140 m3

Dimensi : Diameter shell (D) 40,0000 ft Tinggi shell (Hs) 30,0000 ft Tebal shell (ts) 0,3750 in

Tinggi atap 7,0235 ft Tebal head 1,0000 in Tinggi total(Ht) 37,0235 ft Tekanan Desain 26,3404 psi

Bahan : Stainless Steel SA-240 grade S

Jumlah : Dua

3. Solid Storage (S-101)

Tabel 5.3. Spesifikasi Alat Solid Storage (S-101)

Alat : Solid Storage

Kode Alat : S-101

Fungsi : Menyimpan NaOH 98% dalam fasa solid selama 10 hari

Tipe : Silo Storage

Kapasitas : 282,7147 m3

73

Diameter konis bawah (d) Tebal shell (ts)

Tebal konis (tc)

Tinggi storage (Ht)

= = = = 9,0752 0,75 1,25 34,0580 ft in in ft Tekanan Desain : 48,9849 psi

Bahan konstruksi : Stainless Steel SA – 167 Grade 11 Type 316

Jumlah : 1 buah

4. Tangki Pelarutan (DT-101)

Tabel 5.4. Spesifikasi Tangki Pelarutan (DT-101) Alat : Dissolving Tank

Kode : DT - 101

Fungsi : Untuk melarutkan NaOH98% dengan H2O sehingga diperoleh

: larutan NaOH 50% Suhu : 90 C

Tekanan : 1 atm

Tipe Tangki : Vertical Tank, Elliptical Flanged and Dished head

Dimensi Shell :

Diameter shell (D) 5,0000 ft Tinggi shell (Hs) 9,5605 ft Tebal shell (ts) 0,1875 in

Dimensi Pengaduk :

Tipe Pengaduk Marine propeller 3 Blade

Putaran Pengaduk 155 rpm Daya Pengaduk 3,6233 Hp Dimensi Coil :

74

Diameter Coil 44,52 in

Pitch 5 in

Turn of Coil 19

Bahan : AISI SS 316

5. Tangki Pelarutan (DT-301)

Tabel 5.5. Spesifikasi Tangki Pelarutan (DT-301) Alat : Dissolving Tank

Kode : DT - 301

Fungsi : Untuk menghasilkan suatu konsentrat di dalam larutan sodium salicylate

:

Suhu : 60 C Tekanan : 1 atm

Tipe Tangki : Vertical Tank, Elliptical Flanged and Dished head

Dimensi Shell :

Diameter shell (D) 9,5000 ft Tinggi shell (Hs) 18,8412 ft Tebal shell (ts) 0,3750 in

Dimensi Pengaduk :

Tipe Pengaduk Marine propeller 3 Blade

Putaran Pengaduk 283 rpm Daya Pengaduk 0,3750 Hp Bahan : Stainless Steel SA-240 grade S

75

6. Tangki Pelarutan (DT-101)

Tabel 5.6. Spesifikasi Tangki Pelarutan (DT-101) Alat : Dissolving Tank

Kode : DT - 501

Fungsi : Untuk melarutkan impurities yang terdapat pada asam salisilat Suhu : 60 C

Tekanan : 1 atm

Tipe Tangki : Vertical Tank, Elliptical Flanged and Dished head

Dimensi Shell :

Diameter shell (D) 13,0000 ft Tinggi shell (Hs) 26,3167 ft Tebal shell (ts) 0,4375 in

Dimensi Pengaduk :

Tipe Pengaduk Marine propeller 3 Blade

Putaran Pengaduk 394,7897 rpm Daya Pengaduk 83,3520 Hp Dimensi Coil :

Pipa Coil 6 in

Diameter Coil 120,5520 in

Pitch 12 in

Turn of Coil 17

76

7. Reaktor (RE-201)

Tabel 5.7. Spesifikasi Reaktor (RE-201)

Nama Alat : Reaktor

Fungsi : Tempat terjadinya reaksi antara sodium hydroxide dan fenol sehingga menghasilkan sodium phenolate

Kode : RE 101

Bahan : AISI SS 316 Suhu : 92,4480 C Tekanan : 1 atm

Tipe Reaktor : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) Dimensi Shell :

Diameter shell (D) 5,5000 ft Tinggi shell (Hs) 8,0000 ft Tebal shell (ts) 0,3125 in

Dimensi Pengaduk :

Tipe Pengaduk Marine propeller 3 Blade Putaran Pengaduk 155,0000 rpm

Daya Pengaduk 4,6395 Hp

8. Evaporator Efek I (EV-301)

Tabel 5.8. Spesifikasi Evaporator Efek I (EV-301)

Alat : Evaporator I

Kode : EV – 301

Fungsi : Menguapkan sejumlah air yang terkandung pada produk keluaran Reaktor (RE – 301)

Tipe : Shell and Tube Short Vertical Evaporator

212

yang masuk sama dengan biaya produksi yang digunakan untuk menghasilkan produk sebesar 43,65 % tersebut.

4. Shut Down Point (SDP)

Nilai Shut Down Point (SDP) suatu pabrik merupakan level produksi di mana pada kondisi ini lebih baik menutup pabrik daripada mengoperasikannya. Nilai SDP pada prarancangan pabrik asam salisilat ini adalah 27,26 %, jadi pabrik akan tutup jika beroperasi di 27,26 % dari kapasitas produksi total. Grafik BEP, SDP ditunjukkan pada Gambar 9.1

Gambar 9.1 Grafik Analisis Ekonomi

0.00E+00 5.00E+11 1.00E+12 1.50E+12 2.00E+12 2.50E+12 3.00E+12 3.50E+12 4.00E+12 4.50E+12

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00

Rp

Kapasitas Produksi %

Fixed Cost Sale Total Cost SDP = 27,26%

213

C. Angsuran Pinjaman

Total pinjaman pada prarancangan pabrik asam salisilat ini adalah 30% dari total investasi yaitu Rp 1.060.061.829.893. Angsuran pembayaran pinjaman tiap tahun ditunjukkan pada lampiran E.

D. Discounted Cash Flow (DCF)

Metode discounted cash flow merupakan analisa kelayakan ekonomi yang berdasarkan aliran uang masuk selama masa usia ekonomi pabrik. Periode pengembalian modal secara discounted cash flow ditunjukkan pada lampiran E dan kurva Cummulative Cash Flow (Gambar 9.2). Payout time pabrik asam salisilat adalah 2,25 tahun dan rate of return pabrik asam salisilat adalah 38,09%.

X. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

Berdasarkan hasil analisis ekonomi yang telah dilakukan terhadap prarancangan pabrik asam salisilat dari fenol dan sodium hidroksida dengan kapasitas 40.000 ton/tahun dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1.Return on Investment (ROI) sebesar 29,30%

2.Payback Period (PBP) selama 2,3 tahun 3.Break Event Point (BEP) sebesar 43,65% 4.Shut Down Point sebesar (SDP) sebesar 27,26%

5.Internal Rate Of Return (IRR) sebesar 26,99%

B. Saran

Pabrik asam salisilat sebaiknya didirikan secepat mungkin mengingat belum adanya pabrik kompetitor yang ada di Indonesia sehingga dapat menguasai pangsa pasar di Indonesia.

DAFTAR PUSTAKA

Aries, R.S., Newton, R.D., 1955, Chemical Engineering Cost Estimation, McGraw-Hill Book Company, New York

BASF Company, 2005, BASF’s New Isopropanolamine Plant Started Up, www.basf.com (Accessed 16 April 2014)

Brown.G.George., 1950, Unit Operation 6ed, Wiley&Sons, USA.

Brownell, L.E., Young, E.H., 1959, Process Equipment Design Vessel Design, Michigan

Coulson, J.M., and Richardson, J.F., 2005, An Introduction to Chemical Engineering, Allyn and Bacon Inc., Massachusets

Evans, F.L., 1980, “Equipment Design Handbook”, Vol. 1, 2nd ed., Gulf Publishing Co., Houston.

European Patent, 1982, Production of Sodium Salicylate

Fogler.A.H.Scott, 1999, Elements of Chemical Reaction Engineering, Prentice Hall International Inc, New Jersey.

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.

Kern, D.Q., 1950, Process Heat Transfer, McGraw Hill International Book Company, Singapura

146

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

Markham J.H, Lewis B.W. 1919. The preparation of salicylic from phenol Mc Adams William H. 1954. Heat Transmission. Mc Graw Hill Kogakusha Ltd. Mc Cabe. 1985. Unit Operation of Chemical Engineering, Jilid 2nd, Ed. 4th. Mc

Graw Hill Book Company : New York

Megyesy.E.F., 1983, Pressure Vessel Handbook, Pressure Vessel Handbook Publishing Inc, USA.

Mullin, J.W. 2001. Crystallization, 4th ed. Emeritus Professor of Chemical Engineering : University of London

Moss, D. 2004. Pressure Vessel Design Manual, Ed. 3th. Elvesier : Boston

Perry, R.H., Green, D., 1997, Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 7th ed., McGraw Hill Companies Inc., USA.

Perry, R.H., Green, D., 2008, Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 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.

Poliakoff. 1961. Plant Requirements For Manufacture Of Salicylic Acid

Powell, S.T., 1954, Water Conditioning for Industry, 1st ed., McGraw-Hill Book Company, Inc., New York.

Rase, H.F., Holmes, J.R., 1977, Chemical Reactor Design for Process Plant, vol 2 : Principles and Techniques, John Wiley & Sons Inc., Kanada

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

147

Treyball, R.E., 1984. Mass Transfer Operation, 3rd ed. McGraw-Hill Book Company, Inc., New York.

Ullmann’s, 1999, 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.

US Patent No. 334290, 1886, Manufacture of Salicylic Acid

US Patent No. 3,359,307, 1967, Production of Purified Salicylic Acid US Patent No. 4.376.867, 1983, Chemical Process

Vilbrandt, F.C., Dryden, C.E., 1959, Chemical Engineering Plant Design, 4th ed., McGraw-Hill Book Company, Japan

Walas, S.M., 1988, Chemical Process Equipment, 3rd ed., Butterworths series in chemical engineering, USA

Yaws, C.L., 1999, Chemical Properties Handbook, McGraw Hill Companies Inc., USA

Zoran Markovic, Johan. P. Engelbrecht, 2002, Theoritical Study of The Kolbe – Schmitt Reaction Mechanism. University of Kragujevac Yogoslavia

www.bbc.co.uk/indonesia/majalah/ diakses pada tanggal 2 Februari 2015 www.bi.go.id diakses pada tanggal 8 September 2015 www.bps.go.id diakses pada tanggal 20 November 2014 www.datacon.co.id diakses pada tanggal 2 Februari 2015 www.geotraces.org diakses pada tanggal 2 Februari 2015 www.gpfarmasi.org diakses pada tanggal 2 Februari 2015 www.grandviewresearch.com/press-release/global-salicylic-acid-market diakses pada

tanggal 20 November 2014

www.hbjyjt.com diakses pada tanggal 20 November 2014 www.ICIS.com diakses pada tanggal 8 September 2015 www.ncbi.nlm.nih.gov diakses pada tanggal 2 Februari 2015 www.novacyl.eu diakses pada tanggal 2 Februari 2015