PRARANCANGAN PABRIK ALPA-TERPINEOL (C10H18O) DARI TURPENTIN DAN AIR (H2O) DENGAN KAPASITAS 15.000 TON/TAHUN

(1)

ABSTRAK

PRARANCANGAN PABRIK ALPA TERPINEOL DARI TERPENTIN DAN AIR

KAPASITAS 15.000 TON/TAHUN (Perancangan Menara Distilasi -301 (DC-301))

Oleh

NOFRA HARDIKO SAHPUTRA

Pabrik Alpa terpineol berbahan baku terpentin dan air , akan didirikan di Bandung, Jawa Barat. Pabrik ini berdiri dengan mempertimbangkan ketersediaan bahan baku, sarana transportasi yang memadai, tenaga kerja yang mudah didapatkan dan kondisi lingkungan.

Pabrik direncanakan memproduksi Alpa terpineol sebanyak 15.000 ton/tahun, dengan waktu operasi 24 jam/hari, 330 hari/tahun. Bahan baku yang digunakan adalah terpentin sebanyak 1914,01 kg/jam dan air sebanyak 213,26 kg/jam dan katalis asam kloroasetat unrecovery sebanyak 66,62 Kg/Jam.

Penyediaan kebutuhan utilitas pabrik Alpa terpineol berupa pengadaan air, steam, refrigerant, pengadaan listrik, kebutuhan bahan bakar, dan pengadaan udara.

Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) menggunakan struktur organisasi line dan staff dengan jumlah karyawan sebanyak 216 orang.

Dari analisis ekonomi diperoleh: Dari analisis ekonomi diperoleh:

Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 229.838.000.000 Working Capital Investment (WCI) = Rp 40.599.000.000 Total Capital Investment (TCI) = Rp 270.389.000.000 Break Even Point (BEP) = 50 %

Shut Down Point (SDP) = 33 %

Pay Out Time before taxes (POT)b = 1,3 tahun Pay Out Time after taxes (POT)a =1,6 tahun

Return on Investment before taxes (ROI)b = 58,3 % Return on Investment after taxes (ROI)a = 46,7 % Interest Rate of Return (IRR) = 52 %

Mempertimbangkan paparan di atas, sudah selayaknya pendirian pabrik Alpha terpineol ini dikaji lebih lanjut, karena merupakan pabrik yang menguntungkan dan mempunyai masa depan yang baik.

(2)

ABSTRACT

PRELIMINARY DESIGN OF ALPA TERPINEOL PLANT FROM TERPENTIN AND WATER

CAPACITY 15.000 TONS/YEAR (Design of Distillation Column -301 (DC-301))

NOFRA HARDIKO SAHPUTRA

Alpa terpineol’s factory made from raw turpentine and water , will be established in Bandung, West Java . The factory was established by considering the availability of raw materials, transportation facilities are adequate, readily available labor and environmental conditions.

Alpa terpineol planned factory produces 15,000 tons/year , with operating time 24 hours/day , 330 days/year . The raw material used is turpentine as much as 1914.01 kg / hr and water as much as 213.26 kg/hr and chloroacetic acid catalyst unrecovery as much as 66.62 Kg/hr. Provision needs alpha terpineol plant utilities such as water supply, steam, refrigerant, electrical supply, fuel requirements, and procurement of air.

The shape is a Limited Liability company ( PT ) using a line and staff organizational structure and employs 216 peoples.

From the economic analysis is obtained :

Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 229.83 billion Working Capital Investment (WCI) = Rp 40.599 billion Total Capital Investment (TCI) = Rp 270.38 billion Break Even Point (BEP) = 50 %

Shut Down Point (SDP) = 33 %

Pay Out Time before taxes (POT)b = 1,3 tahun Pay Out Time after taxes (POT)a =1,6 tahun

Return on Investment before taxes (ROI)b = 58,3 % Return on Investment after taxes (ROI)a = 46,7 % Interest Rate of Return (IRR) = 52 %

Taking into consideration the above explanation , it is proper plant establishment Alpha terpineol is studied further , because it is a plant that is profitable and has a good future.

(3)

PRARANCAilGAH PABRIK

AIPA-TERPII{EOI

(C,$H$O}

DARr TURPET{TrI{ DAr{ AIR

(Hp}

DEHGAH

TGPASITAS 15.U10 TOttrTAHUft

$rqas

l&usrs

Perancarqnn l.lenara Dirtih{si

(DC-301}

clbfn*

_*Ia?

_diko

_$ahputro

$kripsi

Sebagai $alah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar

SARJ^ANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS

TEKNIK

UNIVERSITAS

I.AMPUHG

BANDAR

LA}4PUNG

(4)

:.1

t: ,.:.

Namg, Mghapiswa,-,

'-

'.".

}'-{&ffo

tfigrydlko

N -

niot

POkok

_-,,

M4hasiC.rya

", ._r..] _{i: ..;,,,ii.1,...}

Jurusan

r,08,150+tr011

1 ..:l i.a:: : t i: : t.. :. :t..: ₁_{, i:.}

-r'felsril*,Kfuarle

. ..:: .:.: : ;., :.,,: i: :::...

i.TakBih,,,I : . ,, :

t,i _:

'li

2

_K€t'ua_Jurusan

,:j

:::::.-i i lti:i:i'i., t.l-:, : . ili!"

.,,

:',,,i,',.,,,'

(5)

r tlYY:t lzFl-tattltl_{r vrrttll+}

--:.;:

IKetrta

rraaraaa l!!rtrrf itlF lIIrl..-AnIlIll!

I TET TUDYIiIAIBD I . ,.. i i:

. rr tr ir:t: .:l ,, i :r , i.,r ,, : . ,. a. :

Talrarrrddirt |a, S-T- Fi-.

ir--. ' i l: il

h- _{- -} .l:

retlouu90

Buhan-,F-€mb..i

UM

tj: I : i,i'. I .:.t : t: :t, ,:_-i :. l: , l, . :lrl

-;1

Y*

T(-/ffir

Sakrr"fqris,

k$di.

oX.

s,rnarn(r, B.se.,

rv!.s",

M.sc.,

Ph.D.

NrP 1962OE t',7

.rtgg7 OA,',q,a,

_:

",,,.,, : ,i. ::.:.:....:..:'

(6)

SURAT PERNYATAA}I

;

Deirgan ini saya menyata*an bahwa &lam slaipsi ini tidak trildapat *arya yang pernah dilakuton oleh orang lain dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atas pendapat yang ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini sebagaimana diterbitkan dalam daftar pustaka S€lain itu saya menyatakan _@askripsi ini dibuaf oleh saya seldiri.

Apabila pernyataan saya ini.tidak benar maka saya bersedia dikenai sanksi sesuai hukum yang berlaku.

L,ampung, 15 Juli 2014

Nofra Hardiko Sahoutra I\[PM. 0815041011

(7)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bengkulu pada tanggal 23 November 1990, sebagai anak pertama dari tiga bersaudara, dari pasangan Bapak Fauzan (alm) dan Ibu Zaitun.

Penulis telah menyelesaikan pendidikan sebelumnya di TK PKW pada tahun 1996, Sekolah Dasar (SD) di SDN 59 Kota Bengkulu pada tahun 2002, Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama (SLTP) di SLTPN 2 Kota Bengkulu pada tahun 2005 dan Sekolah Menengah Atas (SMA) di SMA Negeri 2 Kota Bengkulu pada tahun 2008.

Pada tahun 2008, penulis terdaftar sebagai Mahasiswa Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui jalur PKAB. Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif dalam organisasi kemahasiswaan yaitu, Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEMIA) FT Unila sebagai Kepala Departemen Kaderisasi Periode 2010-2011, Forum Silaturahim dan Studi Islam Fakultas Teknik (FOSSI-FT) Unila sebagai Sekretaris Departemen Mushola dan Kesekretariatan Periode 2010-2011, Badan Koordinasi Kegiatan Mahasiswa Teknik Kimia Indonesia (BKKMTKI) sebagai Pimpinan Pusat Bidang Kesekretariatan dan Organisasi Periode 2009-2011, Dewan Perwakilan Mahasiswa Fakultas Teknik (DPM FT) Unila sebagai Ketua DPM FT Periode

(8)

2011-2012, Majelis Permusyawaratan Mahasiswa (MPM) Unila sebagai Ketua MPM periode 2012-2013, Dewan Perwakilan Mahasiswa Universitas (DPM-U) KBM UNILA sebagai Anggota Komisi A periode 2012-2013, Kesatuan Aksi Mahasiswa Muslim Indonesia (KAMMI) Komisariat Unila sebagai Kepala Departemen Kebijakan Publik Periode 2012-2013, KAMMI Daerah Bandar Lampung sebagai Sekretaris Umum periode 2013-2014.

Pada tahun 2011, penulis melakukan Kerja Praktek di PT PUPUK SRIWIDJAJA, Palembang, Sumatra Selatan di Unit Process Engineering PUSRI-IB dengan Tugas Khusus Problem Solving Hydrogen Recovery Unit. Pada tahun 2012-2013 melakukan penelitian dengan judul “Pengaruh Penambahan Nutrisi Magnesium (Mg) Dari Magnesium Sulfat (MgSO4.7H2O) dan Kalsium (Ca) Dari Kalsium

Karbonat (CaCO3) Pada Kultivasi Nannochloropsis Oculata Untuk Mendapatkan

(9)

(10)

Sebuah Karya kecilku....

Dengan segenap hati kupersembahkan tugas akhir ini kepada:

Allah SWT,

Atas kehendak-Nya semua ini ada

Atas rahmat-Nya semua ini aku dapatkan

Atas kekuatan dari-Nya aku bisa bertahan.

Ayah dan ibu sebagai tanda baktiku, terima kasih atas segalanya,

doa, kasih sayang, pengorbanan, dan keikhlasannya.

Ini hanyalah setitik balasan yang tidak bisa dibandingkan dengan

berjuta-juta pengorbanan dan kasih sayang

yang tidak pernah berakhir.

Adik-adikku atas segalanya, kasih sayang dan doa.

Guru-guruku sebagai tanda hormatku,

terima kasih atas ilmu yang telah diberikan.

Kepada Almamaterku tercinta,

(11)

MOTTO

Demi masa . Sesungguhnya manusia itu benar-benar

dalam kerugian. Kecuali orang-orang yang beriman dan

mengerjakan amal saleh dan nasehat menasehati supaya

mentaati kebenaran dan nasehat menasehati supaya

menetapi kesabaran.

(Al-Ashr : 1-3)

Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada

kemudahan. sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada

kemudahan

(12)

SANWACANA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, atas karunia dan rahmatNya, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan.

Skripsi dengan judul “Prarancangan Pabrik Alpa-Terpineol (C10H18O) dari

Turpentin dan Air (H2O) dengan Kapasitas 15.000 Ton/Tahun”. 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 Prof. Dr. Suharno, B.Sc., M.S., M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung.

2. Bapak Ir. Azhar, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas Lampung. 3. Bapak Taharuddin, S.T., M.Sc., selaku dosen pembimbing I, yang telah memberikan pengarahan, masukan, bimbingan, kritik dan saran selama penyelesaian tugas akhir.

4. Bapak Heri Rustamaji, S.T., M.Eng., selaku Dosen Pembimbing II, atas ilmu, saran, masukan dan pengertiannya dalam penyelesaian tugas akhir. Semoga ilmu bermanfaat yang diberikan dapat berguna dikemudian hari.

(13)

5. Ibu Dr. Elida Purba, S.T., M.Sc. selaku Dosen Penguji I yang telah memberikan saran dan kritik, juga selaku Dosen Pembimbing Akademik atas semua nasihat dan motivasi serta ilmu yang telah penulis dapatkan.

6. Ibu Panca Nugrahini F., S.T., M.T. selaku Dosen Penguji II yang telah memberikan saran dan kritik, juga selaku dosen atas semua ilmu yang telah penulis dapatkan.

7. Seluruh Dosen Teknik Kimia Universitas Lampung, atas semua ilmu dan bekal masa depan yang akan selalu bermanfaat.

8. Ayah (alm) dan Ibuku yang telah memberikan cinta kasih, semangat, doa, dan bantuan materiil kepada penulis. Adikku tercinta atas doa, cinta dan kasih sayang yang selalu mengiringi disetiap langkahku.

9. Dedi Irawan, selaku rekan seperjuangan dalam suka dan duka yang telah membantu penulis dalam penyelesaian laporan tugas akhir.

10. Teman-teman angkatan 2008, Arjun, Oky, Reo, Adon, Irawan, Kriz, Alex, Hendro, Rido, Ajid, Harri, Nina, Yuli, Adel, Alfi, Dani, Anis, Eva, Ella, Ayu, Fuzie, Ipeh, Lisa, Mela, Momon, Echa, Rizka, Santika, Wirna, Ayi, Yuniar. Terimakasih atas bantuan semangatnya selama penulis menyelesaikan tugas akhir ini dan persaudaraannya dari awal kuliah sampai sekarang. Sukses buat kita semua.

11. Kakak tingkat dan adek tingkat yang telah membantu penulis menyelesaikan tugas akhir ini.

(14)

12. Teman-teman seperjuangan di “Arabika Center”, FOSSI FT, KAMMI, DPM FT, MPM/ DPM UNILA 2012-2013, terima kasih atas doa dan supportnya serta pengalaman yang telah diberikan selama ini. Tetap berjuang di jalan kebaikan. 13. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan tugas akhir ini.

Penulis berharap agar skripsi ini dapat diterima dan bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan.

Bandar Lampung, Juli 2014 Penulis,

(15)

iii DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK DAFTAR ISI i iii

DAFTAR TABEL v

DAFTAR GAMBAR x

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Kegunaan Produk ... 3

1.3 Ketersediaan Bahan Baku ... 3

1.4 Analisa Pasar ... 4

1.5 Basis Perancangan ... 5

II. DESKRIPSI PROSES 2.1 Macam-macam Proses Pembuatan Alpha TErpineol ... 9

2.2 Perbandingan Proses ... 13

2.3 Pemilihan Proses ... 14

2.4 Uraian Proses ... 22

III. SPESIFIKASI BAHAN DAN PRODUK 3.1 Bahan Baku ... 28

3.2 Produk ... 32

3.3 Katalis ... 33

IV. NERACA MASSA DAN ENERGI 4.1 Neraca Massa ... 34

4.2 Neraca Panas ... 42

V. SPESIFIKASI PERALATAN 5.1 Peralatan Proses ... 47

5.2 Peralatan Utilitas ... 58

VI. UTILITAS 6.1 Unit Pendukung Proses ... 79

1. Unit Penyediaan Air ... 79

2. Sistem Pemanas Proses ... 91

3. Sistem Pembangkit Tenaga Listrik ... 91

4 Sistem Penyedia Bahan Bakar ...91

5. Unit Penyedia Udara ... 92

6.2 Pengolahan Limbah ... 92

(16)

6.4 Instumentasi Dan Pengendalian Proses .. ... 96

VII. TATA LETAK PABRIK 7.1 Lokasi Pabrik ... 99

7.2 Tata Letak Pabrik ... 102

7.3 Prakiraan Areal Lingkungan ... 104

VIII SISTEM MANAJEMEN DAN ORGANISASI PERUSAHAAN 8.1 Bentuk Perusahaan ... 108

8.2 Struktur Organisasi Perusahaan ... 111

8.3 Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 123

8.4 Penggolongan Jabatan dan Jumlah Karyawan ... 125

8.5 Kesejahteraan Karyawan ... 130

IX. INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI 9.1 Investasi ... 133

9.2 Evaluasi Ekonomi ………136 Evaluasi Ekonomi 9.3 Angsuran Pinjaman ... 139

9.4 Discounted Cash Flow ... 139

X. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan ... 141

B. Saran ………141 Saran DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN A NERACA MASSA LAMPIRAN B NERACA ENERGI LAMPIRAN C SPESIFIKASI ALAT LAMPIRAN D UTILITAS

LAMPIRAN E EKONOMI LAMPIRAN F TUGAS KHUSUS

(17)

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1.1 Data produksi turpentine oil ... 3

1.2 Daftar Harga Bahan Baku dan Produk ... 4

1.3 Data Kebutuhan Alpa terpineol di Indonesia Tahun 2011 ... 5

1.4 Jumlah Penduduk Indonesia Tahun 2010-2014... ... 6

1.5 Pabrik sasaran produk Alpa terpineol... 8

2.1 Perbandingan Metode Pembuatan Alpha Terpineol ... 20

2.2 ΔG0f bahan... 22

2.3 Perhitungan ΔG0R semua reaksi... . 22

3.1 Komposisi Kimia Turpentine ... 28

3.2 Komposisi kimia produk ... 32

4.1 Spesifikasi komposisi produk ... 34

4.2 Spesifikasi bahan baku ... 35

4.3 Neraca Massa Drum Flacker (DF-101) ... 36

4.4 Neraca Massa Reaktor (RE-201) ... 37

4.5 Neraca Massa Dekanter (DE-201) ... 38

4.6 Neraca Massa Menara Distilasi (DC-301) ... 39

4.7 Neraca Massa Kondenser (CD-301) ... 40

4.8 Neraca Massa Reboiler (RE-301) ... 40

4.9 Neraca Massa Mix Point (MP-101) ... 41

4.10 Neraca Massa Recovery Katalis (MP-102) ... 41

4.11 Neraca Panas Drum Flacker (DF-101) ... 42

4.12 Neraca Panas Mix Point 1 (MP-101) ... 42

4.13 Neraca Panas Mix Point 2 (MP-102) ... 43

(18)

4.15 Neraca Panas Melter (ME-101) ... 43

4.16 Neraca Panas Cooler (CO-101) ... 44

4.17 Neraca Panas Reaktor (RE-201) ... 44

4.18 Neraca Panas Dekanter (DE-201) ... 44

4.19 Neraca Panas Heat Exchanger (HE-201) ... 45

4.20 Neraca Panas Heater (HE-202) ... 45

4.21 Neraca Panas Distilasi (DC-301) ... 45

4.22 Neraca Panas Cooler (CO-301) ... 46

5.1 Spesifikasi Tangki Turpentine Oil (ST-101) ... 47

5.2 Spesifikasi Pompa (PP – 101) ... 47

5.3 Spesifikasi Tangki Asam Kloroasetat (ST-102) ... 48

5.4 Spesifikasi Pompa (PP – 102) ... 48

5.5 Spesifikasi Drum Flacker (DF-101) ... 49

5.6 Spesifikasi Pompa (PP-103) ... 49

5.7 Spesifikasi Melter (ME-101) ... 49

5.8 Spesifikasi Pompa (PP –104) ... 50

5.9 Spesifikasi Screening (SC-101) ... 50

5.10 Spesifikasi Cooler (CO-301) ... 51

5.11 Spesifikasi Reaktor (RE-201) ... 51

5.12 Spesifikasi Pompa (PP-201) ... 52

5.13 Spesifikasi Dekanter (DE-201) ... 52

5.14 Spesifikasi Pompa Dekanter 1 (PP-202) ... 52

5.15 Spesifikasi Pompa Dekanter 2 (PP-203) ... 53

5.16 Spesifikasi Heat Exchanger (HE-201) ... 53

5.17 Spesifikasi Heater (HE-202) ... 54

5.18 Spesifikasi Menara Distilasi (DC-301) ... 54

5.19 Spesifikasi Pompa Distilasi 1 (PP-301) ... 54

5.20 Spesifikasi Reboiler (RB-301) ... 55

5.21 Spesifikasi Kondenser (CD-301) ... 55

5.22 Spesifikasi Cooler (CO-301) ... 56

5.23 Spesifikasi Accumulator (AC-301) ... 56

(19)

vii

5.25 Spesifikasi Tangki Alpha terpineol (ST-301) ... 57

5.26 Spesifikasi Tangki 3-Carene dan Champene (ST-302) ... 57

5.27 Spesifikasi Bak Sedimentasi (BS-401) ... 58

5.28 Spesifikasi Bak Penggumpal (BP-401) ... 58

5.29 Spesifikasi Clarifier (CF-401) ... 59

5.30 Spesifikasi Sand Filter (SF-401) ... 59

5.31 Spesifikasi Cooling Tower (CT-401) ... 60

5.32 Spesifikasi Cold Basin (CB-401) ... 60

5.33 Spesifikasi Hot Basin (HB-401) ... 60

5.34 Spesifikasi Cation Exchanger (CE-401) ... 61

5.35 Spesifikasi Anion Exchanger (AE-401) ... 61

5.36 Spesifikasi Deaerator (DU-401) ... 62

5.37 Spesifikasi Boiler (SG-401) ... 62

5.38 Spesifikasi Tangki Alum (ST-401) ... 63

5.39 Spesifikasi Tangki Klorin (ST-402) ... 64

5.40 Spesifikasi Tangki NaOH (ST-403) ... 64

5.41 Spesifikasi Tangki Air Filter (ST-404) ... 65

5.42. Spesifikasi Tangki Dispersan (ST-405) ... 65

5.43 Spesifikasi Tangki Inhibitor (ST-406) ... 66

5.44 Spesifikasi Tangki Asam Sulfat (ST-407) ... 66

5.45 Spesifikasi Tangki Air Proses (ST-408) ... 67

5.46 Spesifikasi Tangki Hidrazin (ST-409) ... 67

5.47 Spesifikasi Tangki Demin Water/Kondensat (ST-410) ... 68

5.48 Spesifikasi Tangki Brine (ST-411/412) ... 69

5.49 Spesifikasi Pompa Air Sungai (PU-401) ... 69

5.50 Spesifikasi Pompa Bak Sedimentasi (PU-402) ... 69

5.51 Spesifikasi Pompa Bak Penggumpal (PU-403) ... 70

5.52 Spesifikasi Pompa Clarifier (PU-404) ... 70

5.53 Spesifikasi Pompa Sand Filter (PU-405) ... 70

5.54 Spesifikasi Pompa Domestik (PU-406) ... 71

5.55 Spesifikasi Pompa Air Hydrant (PU-407) ... 71

(20)

viii

5.57 Spesifikasi Pompa Cooling Tower (PU-409) ... 72

5.58 Spesifikasi Pompa Cold Basin (PU-410) ... 72

5.59 Spesifikasi Pompa Cation Exchanger 1 (PU-411) ... 73

5.60 Spesifikasi Pompa Cation Exchanger 2 (PU-412) ... 73

5.61 Spesifikasi Pompa Demin 1 (PU-413) ... 73

5.62 Spesifikasi Pompa Deaerator (PU-414) ... 74

5.63 Spesifikasi Pompa Demin 2 (PU-415) ... 74

5.64 Spesifikasi Pompa Kondensat (PU-416) ... 75

5.65 Spesifikasi Pompa Boiler (PU-417) ... 75

5.66 Spesifikasi Pompa Alum (PU-418) ... 75

5.67 Spesifikasi Pompa NaOH (PU-419) ... 76

5.68 Spesifikasi Pompa Klorin (PU-420) ... 76

5.69 Spesifikasi Pompa Asam Sulfat (PU-421) ... 77

5.70 Spesifikasi Pompa Dispersan (PU-422) ... 77

5.71 Spesifikasi Pompa Inhibitor (PU-423) ... 78

6.1 Peralatan yang Membutuhkan Air Pendingin ... 82

6.2 Kebutuhan Air Sungai Pabrik ... 85

6.3 Tingkatan Kebutuhan Informasi dan Sistem Pengendalian ... 97

6.4 Pengendalian Variabel Utama Proses ... 98

7.1 Perincian Luas Area Pabrik Alpha Terpineol ... 104

8.1 Jadwal Kerja Masing-Masing Regu ... 125

8.2 Perincian Tingkat Pendidikan ... 126

8.3 Jumlah Operator Berdasarkan Jenis Alat ... 127

8.4 Perincian Jumlah Karyawan Berdasarkan Jabatan ... 128

9.1 Fixed Capital Investment ... 134

9.2 Manufacturing cost ... 135

9.3 General Expenses ... 136

(21)

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1 Reaksi hidrasi alpha pinene menjadi Alpa terpineol ... 9

2.2 Blok Diagram Proses 1 ... 25

2.3 Blok Diagram Proses 2 ... 26

2.4 Blok Diagram Proses 3 ... 27

4.1 Drum Flacker (DF-101) ... 36

4.2 Reaktor (RE-201) ... 37

4.3 Dekanter (DE-201) ... 38

4.4 Menara Distilasi (DC-301) ... 39

4.5 Mix Point (MP-101) ... 41

6.1 Cooling Tower ... 84

6.2 Diagram Cooling Water System ... 85

7.1 Peta Pulau Jawa ... 105

7.2 Lokasi Pabrik ... 106

7.3 Tata Letak Pabrik dan Fasilitas Pendukung ... 106

7.4 Tata letak alat proses ... 107

8.1 Struktur Organisasi Perusahaan ... 113

9.1 Grafik Analisis Ekonomi ... 138

(22)

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik

Pembangunan industri merupakan sebuah proses berkelanjutan sebagai salah satu bagian dalam upaya mencapai ketahanan nasional, menciptakan struktur ekonomi yang lebih kokoh dan seimbang yaitu struktur ekonomi dengan titik berat industri maju yang di dukung oleh pertanian yang tangguh. Dengan berkembangnya arus globalisasi dunia yang ditandai dengan lahirnya AFTA serta ISO lingkungan. Hal ini menuntut setiap komponen bangsa dengan segala sumber daya yang dimiliki untuk memanfaatkan momentum globalisasi dengan melakukan terobosan-terobosan baru. Khususnya dibidang pengembangan industri kimia sehingga produk yang dihasilkan mempunyai pangsa pasar, daya saing, efektif dan efisien serta ramah lingkungan.

Salah satu hasil hutan non kayu dalam sektor perkebunan adalah getah pinus yang dihasilkan dari tegakan pinus. Getah pinus yang telah disadap kemudian diolah dan menghasilkan gondorukem dan terpentin. Gondorukem digunakan sebagai bahan baku yang penting bagi industri-industri batik, kulit,cat, isolator, kertas dan vernis. Sedangkan terpentin digunakan untuk

(23)

zat terbang pada industri cat dan vernis, ramuan semir sepatu, pelarut bahan organik, bahan pembuatan kamper sintetis serta kegunaan lainnya. Baik gondorukem maupun turpentine diekspor ke China, India dan bebarapa negara di Eropa. Kemudian bahan tersebut diolah menjadi senyawa turunannya dan Indonesia mengimpornya kembali untuk menyuplai kebutuhan dalam negeri.

Salah satu senyawa turunan turpentin yang diimpor Indonesia dalam jumlah yang cukup besar adalah Alpha-terpineol. Alpha-terpineol adalah suatu produk yang digunakan secara luas pada industri detergent sebagai pewangi, kosmetik sebagai parfum, aerosol, dalam industri farmasi sebagai anti jamur dan anti serangga, desinfektan dan industri cat sebagai zat terbang. Oleh karena itu, dalam upaya memenuhi kebutuhan Alpha- terpineol dalam negeri dan mengurangi ketergantungan terhadap impor dari luar negeri maka salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah dengan mendirikan pabrik Alpha-terpineol. Pendirian pabrik Alpha-terpineol mempunyai prospek yang cukup baik dan akan memberikan beberapa keuntungan, antara lain :

1. Memenuhi kebutuhan dalam negeri dan mengurangi ketergantungan dari negara lain.

2. Mengurangi pengeluaran negara.

3. Menunjang program kerja pemerintah dengan menciptakan lapangan kerja baru.

(24)

5. Meningkatkan devisa negara dan ikut berperan dalam pemerataan hasil pembangunan.

1.2. KegunaanProduk

α-terpineol 2-(4-Metil -3-sikloheksil)-2-propanol adalah senyawa alkohol yang merupakan salah satu dari golongan senyawa monoterpena yang banyak dijumpai dalam bunga lavender. Alpha Terpineol memiliki bau yang harum (bau lavender) dan pada umumnya digunakan sebagai bahan pewangi pada detergent, aerosol dan pembuatan parfum. Alphaterpineol juga terdapat pada komposisi desinfektan dan selain itu digunakan sebagai bahan kosmetik, pewangi, lotion dan shampo.

1.3. KetersediaanBahan Baku

Bahan baku pembuatan Alpha terpineol yang akan diproduksi adalah dari alpha pinene, Beta pinene, D-limonene dan air (H2O) dengan menggunakan katalis asam kloroasetat. Bahan baku yang dibutuhkan berasal dari beberapa industri kimia di sekitar lokasi pabrik, yaitu:

1. PERUM Perhutani Unit I, II, dan III dan swasta Mitra Kps sebagai produsen turpentin oil.

Tabel 1.1 Data produksi turpentine

Tahun 1999 2000 2001 2002 2003 2010

Perhutani 10731 8993 8130 15846 15373 14700

MitraKsp 1575 955 827 1002 1104 1000

total

(25)

2. Asam Kloroasetat

Diperoleh dari Dow Chemical, Midland, Mich. Dengan mengadakan kontrak kerjasama dengan kedua pabrik tersebut maka diharapkan kebutuhan Terpentin dan Asam kloroasetat sebagai bahan baku pembuatan Alpha terpineol dapat terpenuhi

1.4. Analisa Pasar

a. Berdasarkan harga bahan baku dan produk

Ditinjau dari segi harga bahan baku dan produk, pendirian pabrik Alpha terpineol ini menguntungkan karena Alpha terpineol mempunyai harga jual yang lebih tinggi dari pada harga bahan bakunya.

Tabel 1.2. Daftar Harga Bahan Baku dan Produk

JenisBahan Harga

Turpentin Rp.15.107,-/Kg Asam kloroasetat Rp.7800,-/Kg

Air -

AlphaTerpineol Rp.39.200,-/kg

(Sumber : CIC& Air Liquid, Agustus2009 (dalam US$*, **dalamRp)

Ditinjau dari segi kebutuhan pasar dan daya saing produk, pemenuhan kebutuhan Alpha terpineol di Indonesia selama ini masih mengimpor dari luar negeri. Berkembangnya industri yang membutuhkan Alpha terpineol sebagai bahan baku atau bahan intermediate dan bahan penunjang menyebabkan kebutuhan Alpha terpineol terus meningkat.

(26)

Hal ini dibuktikan dengan perkembangan impor Alpha terpineol dari tahun 2003 sampai dengan tahun 2008 di Indonesia yang cenderung mengalami peningkatan.

1.5. Basis Perancangan

Untuk menentukan kapasitas pabrik Alpa terpineol, maka penulis melakukan prediksi kebutuhan Alpa terpineol pada tahun 2016 dengan cara membandingkannya terhadap jumlah penduduk di Indonesia hingga tahun 2016. Adapun pabrik yang menggunakan Alpa-terpineol adalah pabrik Detergent, pabrik kosmetik dan pabrik aromaterapi. Kebutuhan pada tiap-tiap jenis pabrik tersebut adalah sebagai berikut.

Tabel 1.3. Data Kebutuhan Alpa terpineol di Indonesia Tahun 2011 Jenis

Industri

Kebutuhan (Ton/Tahun)

Detergent 19144

Desinfektan 4662

Aromaterapi 4585

Kosmetik 2600

Jumlah 30991

. Sumber:

. http://apki.net/

. http://www.datacon.co.id/Detergent-2012Industri.html . http://www.datacon.co.id/Disinvektan-2012Industri.html

. http://www.jobstreet.co.id/jobs/2013/10/new/p/40/1010318.htm?fr=R . http://daftarperusahaanindonesia.com/2009/02/megasari-makmur-pt-2/

(27)

Tabel 1.4. Jumlah Penduduk Indonesia Tahun 2010-2014

Tahun

Jumlah Penduduk (Juta Jiwa)

2010 233,477

2011 236,331

2012 239,174

2013 242,013

2014 244,814

Jumlah Penduduk di Indonesia pada tahun 2016 dapat diperkirakn 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(2012) = 239,174 Juta Jiwa

Y(2014) = 244,814 Juta Jiwa

t = 2 tahun Y(2014) = Y(2012) ekt

Diperoleh konstanta, k = 0,0116 Jumlah Penduduk tahun 2016 adalah :

(28)

Y(2016) = Y(2012) e0,0116 x t

Y(2016) = 239,174 e0,0116 x 4

Y(2016) = 250,587 Juta Jiwa

Kebutuhan Alpa terpineol pada tahun 2016 adalah: = Y(2016)/Y(2012) x 30.991 Ton/tahun

= 32.469,84 Ton/Tahun

Di sisi lain, produktivitas terpentin Indonesia berkisar 15.000 ton pertahun. Mengingat terbatasnya jumlah produksi dalam negeri dan untuk menjamin keberlangsungan opersi pabrik, maka basis perancangan kapasitas pabrik ini adalah 15.000 Ton/tahun atau sekitar 50% dari data kebutuhan pasar dalam negeri.Dalam menentukan kapasitas pabrik Alpha-terpineol yang akan didirikan, penulis melakukan analisis pasar yaitu dengan menganalisis pabrik-pabrik yang akan menjadi sasaran produk. Penulis telah melakukan identifikasi terhadap beberapa pabrik besar di Pulau Jawa bagian barat sebagai sasaran pasar yang membutuhkan Alpha-terpineol pada pemrosesannya. tersebut adalah :

(29)

Tabel 1.5. Pabrik sasaran produk Alpha-terpineol

Nama Pabrik Jenis Produksi Lokasi

Jumlah kebutuhan Tahun 2012 (Ton) PT. Sayap mas

Utama Detergent

Jl. Tipar Cakung Kav. F 5-7,

Cakung Jakarta-Timur 3084

PT Kao Indonesia Detergent

Jababeka Industrial Estate Block N No. 2, Jl. Jababeka VI, Cikarang, Bekasi,

Jawa-Barat 3350

PT Wings Sayap

mas utama Detergent

Jl. Ineksi Cakung Drain

Timur No. 1 Jakarta 3500

PT Unilever Indonesia

Detergent dan Kosmetik

Jl. Sukarno Hatta No. 287,

Bandung, Jawa Barat 3350

PT. Megasari Makmur

Aromaterapi (pengharum ruangan)

Jl. H. Ung No. E-56, Jakarta

Pusat 10650, Indonesia 1215 PT SC Jhonson

Indonesia Disinvektan

Daan Mogot Baru Office Centre Block 3-A No. 10, Jl.

Bedugul, Jakarta Barat 11840 374 PT Herline Indah Kosmetik

Pulogadung Industrial Estate, Jl. Rawa Sumur Block D-D

No. 16 Jakarta 13930 420

PT Mandom Indonesia

Industrial Town Block J-9, Jl. Jawa, Cibitung, Bekasi,

(30)

II. DESKRIPSI PROSES

2.1. Macam – Macam Proses

2.1.1. Hidrasi langsung α-pinene dengan menggunakan katalis Chloroacetic acid.

A-terpineol disintesis dari hidrasi α-pinene dengan menggunakan katalis asam. dan Katalis asam yang baik digunakan adalah Chloroacetic acid (Aguirre, 2005). Reaksi ini melibatkan transfer massa antara kedua fasa cairan yang tidak saling campur antara turpentin oil sebagai sumber α -pinene dan air yang dilengkapi dengan asam terlarut sebagai katalisnya. Stokiometri reaksi sebagai berikut:

O H H

(31)

Setelah reaksi selama 4 jam pada temperature 70ᵒC menghasilkan selektivitas 99,5% pada konversi 10% atau dengan konversi 99% besar dengan selektivitas 69%.

2.1.2. Reaksi α-pinene dengan katalis asam sulfat Proses ini terdiri dari dua tahap reaksi antara lain :

1. α-pinene dengan asam sulfat untuk membentuk produk antara terpin hydrate

2. dehidrasi terpin hydrate menjadi α-terpineol.

Pada tahap satu, mengkonversi α-pinene dengan bantuan katali asam sulfat pada yang temperature dan waktu cukup untuk membentuk slurry terpin hydrat dalam cairan asam sulfat, α-pinene sisa dan komponen turpentine oil yang inert. Pada tahap ini juga diikuti dengan pemisahan asam sulfat dan pemurnian terpin hydrat dari berbagai pengotor dengan berbagai cara. Umumnya dengan netralisasi, steam distilasi atau dengan sentrifuse dan dilanjutkan dengan pencucian menggunakan media air secara berulang. Pemurnian terpin hydrate tersebut sangat penting dilakukan untuk memperoleh hasil yang baik pada tahap kedua yaitu dehidrasi parsial terpin hydrate menjadi α-terpineol.

Pada tahap dehidrasi tersebut dilakukan reaksi dengan larutan asamberkonsentrasi rendah, baik asam organic maupun anorganik seperti asam sulfat, asam pospat dan asam oksalat.Kemudian dilanjutkan dengan

(32)

penghilangan satu mol air yang terikat dan hydroksil radikal serta atom hydrogen dari terpin hydrate untuk membentuk α-terpineol.

Pada tahap dehidrasi dibutuhkan sejumlah asam, namun jiika langkah pemurnian intermediet tidak dilakukan dengan benar dan jumlah asam tidak diketahui dengan pasti, proses dehidrasi akan mengarah ke produk lain seperti dipentene dan menurunkan yield terpineol. Dengan demikian, control jumlah asam kritis pada tahap dehidrasi tersebut menjadi masalah operasional yang sulit, sehingga membutuhkan latihan tingkat tinggi keterampilan dan perawatan agar titik kritis keasaman dapat dikontrol untuk menghindari over-dehidrasi.

Sampai saat ini usaha untuk menghilangkan asam sufat dari terpin hydrate mentah dengan metode pencucian dinilai kurang berhasil karena terbentuknya aglomerasi asam sulfat dan berimplikasi pada sistem pemisahan dan pemurnian yang melibatkan steam distilasi dan netralisasi.Metode ini dinilai sangat komplit.Membutuhkan waktu yang lama dan prosesnya mahal. Dan di dalam kasus sentrifyus memerlukan pemindahan produk dari tempat reaksi.

2.1.3. Reaksi α-pinene dengan katalis asam tanpa pemurnian produk antara

Pada metode ini, α-terpineol diproduksi tanpa melalui proses pemurnian produk antara terpin hydrate dan tidak memindahkan produk dari reaktor

(33)

(screening) seperti metode diatas yang membutuhkan peralatan mahal seperti steam destilation dan centrifuge. Metode tersebut dapat dicapai dengan mereaksikan α-pinene dengan air berkatalis asam sulfat pada kondisi yang sesuai sehingga diperoleh diakhir reaksi berupa lapisan tipis larutan asam sulfat pada bagian bawah dan pada lapisan atas terdiri dari produk mentah terpine hydrate, α-pinene sisa dan asam sulfat yang teraglomerasi dalam produk tersebut.

Asam sulfat yang teraglomerasi dalam terpin hydrate dilarutkan menggunakan minyak terpenaliphatic atau hidrokarbon aromatic.Hal ini bertujuan untuk memudahkan pencucian manggunakan air. Solven tersebut harus memliliki beda temperature yang cukup untuk pemisahan dengan distilasi dan mampu menurunkan viskositas campuran. Kemudian terpin hydrate tersebut di ukur hingga konsentrasi asam sulfat sampai batas control yang sesuai untuk bereaksi membentuk α-terpineol, umumnya 0,5 % (b/b).

Bahan pengemulsi yang digunakan selama reaksi hydrasi tersebut harus tahan dalam kondisi asam maupun pengaruh pengadukan.Dan diakhir reaksi diperoleh dua lapisan yang mudah terpisahkan dengan dekantasi.Pengemulsi yang umum digunakan adalah kondensat alkylphenols, ethylene oxide atau anionic agent seperti igepon T product.

(34)

2.2. Perbandingan Proses

2.2.1. Hidrasi langsung α-pinene dengan menggunakan katalis Chloroacetic acid

Chloroacetic acid merupakan katalis asam terbaik dibanding dengan katalis asam lainnya (Aguirre et al, 2005).Proses ini dilangsungkan pada temperature 70ᵒC selama 4 jam menghasilkan selektivitas 99% pada konversi 10% atau dengan konversi 99% besar dengan selektivitas

69%.Entalpi reaksi ΔHR + 1298 kJ/mol bersifat endotermis. Jenis reaksi

yang digunakan dalam proses ini adalah reaksi heterogen, karena melibatkan transfermassa molekul air dari fasa air menuju lapisan turpentin oil.

2.2.2. Reaksi α-pinene dengan katalis Asam Sulfat

Proses hydrasiα-pinene menjadi produk antara berlangsung pada temperature 25-35 ᵒC dengan kondisi optimum pada perbandingan mol α -pinene dan asam sulfat 1:2 dengan konsentrasi asam sulfat 30%. Proses ini terdiri dari tahap reaksi pembentukan produk antara terpin hydrate, pemurnian produk antara terpin hydrate dan dehidrasi terpin hydrate menjadi α-terpineol. Pemurnian produk antara dari sisa rektan dan katalis (asam sulfat) harus dilakukan untuk memperoleh yield yang tinggi. Karena terbentuknya agglomerasi asam sulfat di dalam crude terpin hydrate memnyebabkan sulitnya pemurnian sehingga proses ini tidak lagi menjadi pilihan (Herrlinger et al, 1958).

(35)

2.2.3. Reaksi α-pinene dengan katalis asam tanpa pemurnian produk antara

Seperti halnya metode II diatas, proses hydrasiα-pinene menjadi produk antara berlangsung pada temperature 25-35 ᵒC dengan kondisi optimum pada perbandingan mol α-pinene dan asam sulfat 1:2 dengan konsentrasi asam sulfat 30%. Pada metode ini, asam sulfat yang teraglomerasi di pecahkan dengan menggunakan hidrokarbon sehingga proses dehidrasi terpin hydrate menjadi α-terpineol dapat dilangsungkan setelah dilakukan pencucian crude terpin hydrate menggunakan air sampai batas konsentrasi asam sulfat optimum 0,05-1%.

Setelah kadar asam sulfat ditetapkan, selanjutnya dilakukan reaksi dehydrasi terpin hydrate menjadi α-terpineol dengan memanaskanya selama selama 3 jam pada 75-85ᵒC.

2.3. Pemilihan Proses

2.3.1. Berdasarkan kelayakan teknis dan ekonomi

a. Hidrasi langsung α-pinene dengan menggunakan katalis Chloroacetic acid.

Pada proses ini α-pinene dan β-pinene direaksikan pada reaktor berpengaduk dengan perbandingan mol terhadap air = 1 : 2,4 dengan konsentrasi katalis 6 mol/liter dan konversi 10% untuk menghasilkan selektivitas 99,5%. Dari reaktor, α-terpineol dipisahkan dari sisa reaktan,

(36)

inert dan impuritis yang tidak diinginkan dengan menggunakan Packed kolom separator. Dengan metode ini peralatan utama yang dibutuhkan antara lain:HE, reaktor, dekanter dan distilasi.

Estimasi kasar biaya produksi dan keuntungan per kmol penggunaanbahan baku

Reaksi :

C10H16 (l) + H2O(aq) C10H18O(l)

BM 136,23 18 154,24

Massa (kg) 136,23 18 154,24 Harga :

Harga C10H16 (l)(kadar 80%) = Rp. 15.107,-/Kg

Harga H2O(l) = Rp. 0,-

Harga C10H18O(l) (kadar 96 %) = $ 4/kg ( $ 1 = Rp. 9.800,-)

Rp. 39.200.-/kg

Biaya C10H16 (l) per kmol bahan baku = x 136,2 kg

= Rp. 2.571.967,- Keuntungan ProdukC10H18O(l) per kmol bahan baku

x 154,4x 0,955 = Rp. 6.020.956,7 = Rp. 6.021.000.

Keuntungan per kmol bahan baku

= Rp. 6.021.000 - Rp. 2.572.000 =Rp. 3.449.000,-

(37)

= Rp. 22.338,-= Rp. 22.300.-

Biaya pemakaian katalis: Diketahui:

Harga katalis = $780/MT ( $ 1 = Rp. 9.800,-) = Rp. 7800,-/Kg

Biaya pemakaian katalis per kmol reaksi:

Konsentrasi optimum penggunaan katalis adalah 6 mol/liter.jumlah air yang dibutuhkan adalah 2,4 mol. Maka jumlah katalis yang digunakan dapat dihitung dengan persamaan pencampuran berikut:

Mtotal =

… (2.1)

Dengan:

M = konsentrasi (mol/liter) V = volume air (liter)

Ρkatalis =

Mkatalis =

= 14,86 mol/liter

Mair = 0

V1 (Vair) = 2,4 kmol x 18 kg/kgmol = 43,2 kg = 43,2 liter

Maka:

6 mol/Liter =

(38)

V2 =

⁄

V2 = 29,255 liter

M2 = 41,083 kg

Massa katalis yang digunakan per kmol reaksi adalah 41.083 kg.maka biaya penggunaan katalis: 41,083 kg xRp. 7800,-/Kg = Rp. 320.446.- = Rp.

320.000.-b. Reaksi α-pinene dengan katalis asam sulfat

Proses hydrasiα-pinene menjadi produk antara (terpin hydrate)

berlangsung pada temperature 25-35 ᵒC dan tekanan 1 atm dengan kondisi optimum pada perbandingan mol α-pinene dan asam sulfat 1:2 dengan konsentrasi asam sulfat 30% (b/b) dan yield 58 %.

Estimasi kasar biaya produksi dan keuntungan per mol produksi Reaksi :

Tahap Hidrasi:

C10H16 + H2O  C10H18(OH)2.H2O

Tahap Dehidrasi

C10H18(OH)2.H2O  C10H18O + 2H2O

Reaksi keseluruhan

C10H16 (l) + H2O(aq) C10H18O(l)

(39)

Massa (kg) 136,23 18 154,24 Harga :

Harga :

Harga C10H16 (l)(kadar 80%) = Rp. 15.107,-/Kg

Harga H2O(l) = Rp. 0,-

Harga C10H18O(l) (kadar 96 %) = $ 4/kg ( $ 1 = Rp. 9.800,-)

Rp. 39.200.-/kg Biaya C10H16 (l) per kmol bahan baku =

x 136,2 kg = Rp.

2.571.967,-

Keuntungan Produk C10H18O(l) perk mol bahan baku

x 154,4 x 0,58 = Rp. 3.656.706,7 = Rp. 3.656.700

Keuntungan per kmol bahan baku

= Rp. 3.656.700 - Rp. 2.572.000 =Rp. 1.084.700,-

Keuntungan per kg

= Rp. 7025,25,- = Rp. 7000.-

Biaya pemakaian katalis: Diketahui:

Harga katalis = $250/T ( $ 1 = Rp. 9.800,-) = Rp. 2450,-/Kg

(40)

Konsentrasi optimum penggunaan katalis adalah 6 mol/liter.jumlah air yang dibutuhkan adalah 2 mol. Maka jumlah katalis yang digunakan dapat dihitung dengan persamaan pencampuran berikut:

Mtotal =

… (2.1)

Dengan:

M = konsentrasi (mol/liter) V = volume air (liter)

Ρkatalis =

Mkatalis =

= 18,77 mol/liter

Mair = 0

V1 (Vair) = 2kmol x 18 kg/kgmolx 1 kg/liter = 36 liter Maka:

mol/l =

V2 = 7,008 liter

M2 = 12,902 kg

Massa katalis yang digunakan per kmol reaksi adalah 12,902 kg.maka biaya penggunaan katalis: 12,902 kg xRp. 2.450,-/Kg = Rp. 31.609 = Rp. 31.600.-

Proses 2 dan 3 memiliki kondisi operasi optimum yang sama, namun pada proses 3, tidak dilakukan pemurnian produk antara (terpin hydrate) dan

(41)

dilangsungkan dengan pencucian hingga kadar asam optimum untuk reaksi tahap 2 (hidrasi terpin hydrate).

Tabel 2.1 Perbandingan Metode Pembuatan Alpha Terpineol

Kriteria Metode I Metode 2 Metode 3

Bahan Baku Bahan Baku alpa-pinene alpa-pinene alpa-pinene Pengotor Camphene Beta-pinene Alpa-pinene 3-carene D-limonene Camphene Beta-pinene Alpa-pinene 3-carene D-limonene Camphene Beta-pinene Alpa-pinene 3-carene D-limonene Proses Reaksi

C10H16 + H2O 

C10H18O

(fase cair)

Tahap Hidrasi: C10H16 + H2O 

C10H18(OH)2.H2

Tahap Dehidrasi C10H18(OH)2.H2

 C10H18O +

Tahap Hidrasi: C10H16 + H2O 

C10H18(OH)2.H2O

Tahap Dehidrasi C10H18(OH)2.H2O

(42)

2H2O

Kondisi operasi

70ᵒC 25ᵒC-35ᵒC 25ᵒC-35ᵒC

1 atm 1 atm 1 atm

Konversi 10% 70% – 80% 70%-80%

Tahapan reaksi

Hidarsi

Hidrasi dan Dehidrasi

Selektivitas 99,5% 10% 46%

Katalisator Choroacetid acid Asam sulfat Asam sulfat Produk samping 3-carene Monocyclic terpen Secondary alcohol Monocyclic terpen Secondary alcohol Potensi ekonomi (biayaproduksi perKg bahan baku)

Keuntunga n

Rp. 22.300.-/Kg Rp. 523,6-/Kg Rp. 2450,-/Kg

Biaya pemakaian katalis per kilogram produk Rp. 344,89.- (Recovery 96,48%) Rp. 0.- (Recovery 100%) Rp. 0.- (Recovery 100%)

Berdasarkan uraian dan tabel diatas dipilih proses 1, dengan pertimbangan: 1. Memberikan keuntungan yang lebih tinggi dibanding proses 2 dan 3

(43)

2. Reaksi satu tahap, sehingga membutuhkan 1 unit reaktor dan tidak memerlukan pemurnian produk antara seperti proses 1.

2.3.2. Tinjaun Termodinamika

Reaksi kimia akan terjadi jika ΔGR bernilai negatif seperti yang terjadi

pada reaksi pembentukan Alpa terpineol di dabwah ini (perhitungan keadaan standar 298,15 K)

ΔGR0 = ∑ΔGf0 produk - ∑ΔGf0 produk

Tabel 2.2. ΔG0f bahan

Δgo kJ/mol

Alpa Pinene 95,97 Beta Pinene 173 D-limonene 8,077 Alpa terpineol -350

Air -237,1

Tabel 2.3. Perhitungan ΔG0R semua reaksi

Reaksi Produk G

Alpa Pinene + Air _{Alpa Terpineol} _-208,84

Alpa Pinene + Air _{Alpa Terpineol} _-285,867

Alpa Pinene + Air _{Alpa Terpineol} _-120,947

2.4. Uraian Singkat Proses

Proses pembuatan α-terpineol secara garis besar dibagi menjadi 4 tahap yaitu :

1. Unit Penyediaan Bahan Baku

Bahan baku yang digunakan adalah Terpentin dengan komponen utamanya sebagai reaktan antara lain: Alpa pinene, Beta pinene dan

(44)

D-23

limonene dengan pengotornya 3-carene dan Champehe. 3-carene dan Champhene memiliki titik beku (melting point) pada suhu 25°C. Dengan demikian, terpentin harus disimpan dalam tangki bahan baku yang dilengkapi koil pemanas (Saat malam suhu dapat mencapai 20⁰C).

Sebelum memasuki unit reaksi, terlebih dahulu terpentin dimurnikan. Dengan pertimbangan bahwa konsentrasi 3-carene dan camphene relatif tinggi (15,67%) dan pemisahan relatif mudah. 3-carene dan Camphene memiliki titik beku pada suhu 25°C. Jenis pemisahan yang terjadi adalah pengambilan padatan dengan cara mendinginkan cairan induknya atau Crystallization from melts (Coulson, 2002).

2. Unit Reaktor / Tahap Reaksi

Reaktan dari mixed point 1 (pencampuran bahan baku dan katalis) dialirkan menuju reaktor pada temperatur 700C dan tekanan 1 atm. Adapun reaksi yang terjadi adalah eksotermis dalam fase cair.

Reaksi yang terjadi :

C10H16(l) + H2O(g) C10H18O(g) (reaksi utama)

Tipe reaktor yang digunakan adalah continus stired tank reaktor. Produk dari unit Reaktor terdiri dari 2 campuran yang tidak mencampur berupa larutan Chloroacetic acid dan α-terpineol yang terlarut dalam turpentin oil..Oleh karena itu, sebelum masuk ke distilasi untuk pemisahan α-terpineol, α-pinene, dan β-pinene, campuran tersebut dipisahkan dengan dekanter.

(45)

3. Unit dekantasi

Produk dari unit Reaktor terdiri dari 2 campuran yang tidak mencampur berupa larutan Chloroacetic acid dan α-terpineol yang terlarut dalam turpentin oil..Oleh karena itu, sebelum masuk ke distilasi untuk pemisahan α-terpineol, α-pinene, dan β-pinene, campuran tersebut dipisahkan dengan dekanter.

4. Unit recovery katalis asam dan penambahan air

Asam yang telah digunakan, di pulihkan kembali di unit ini.Sebagian kecil asam ada yang terbawa dalam produk, sehingga konsentrasi harus di jaga agar reaksi hidrasi berlangsung optimal. Selain itu pada unit ini ditambahkan air (make-up water) karena sebagian air terkonsumsi

dalam reaksi pembentukan α-terpineol.

5. Unit Pemurnian (Kolom Distilasi)

Produk campuran α-terpineol,α-pinene, dan β-pinene dipompakan dari dekanter menuju kolom distilasi. Di unit distilasi, diharapkan kemurnian produk 96% sesuai permintaan pasar, sedangkan α-pinene dan β-pinene yang belum bereaksi di recycle kembali ke unit reaksi kembali.

(46)

25 Freezzing 3-carene camphene Reaktor Dekanter Recovery katalis dan make-up air Distilasi Asam Kloroasetat A-terpineol B-Terpineol Air A-pinene B-pinene D-limonene Asam kloroasetat A-terpineol D-limonene 3-carene Alpa-pinene Beta-pinene Camphene Recycle Air A-pinene B-pinene D-limonene Asam kloroasetat A-terpineol B-terpineol Air A-pinene B-pinene D-limonene Asam kloroasetat A-terpineol B-terpineol Air Asam kloroasetat Air A-pinene B-pinene D-limonene Asam kloroasetat A-terpineol B-terpineol Air A-pinene B-pinene D-limonene Asam kloroasetat A-terpineol B-terpineol Air A-pinene B-pinene D-limonene Asam kloroasetat A-terpineol Alpa-pinene Beta-pinene

(47)

D-limonene Alpa-pinene Beta-pinene

Reaktor

air Asam sulfat

Penyaringan _Pencucian

Air Air

Dehidrasi

Dekanter

Air

Alpa-terpineol Slurry Terpin hydrate

Recovery katalis

dan make-up air Dekanter

Freezing

Camphene 3-carene

Distilasi

Dipenten

Dipenten Alpa-terpineol Camphene

Beta-pinene Alpa-pinene 3-carene D-limonene

(48)

Reaktor

Larutan

Asam sulfat Dekanter

Broken up aglomerates Hidrokarbon aromatis Pencucian Dekanter Air Slurry Crude Terpin hydrate

Freezing Camphene Beta-pinene Alpa-pinene 3-carene D-limonene 3-carene camphene Recovery katalis dan make-up air

Larutan asam sulfat air Crude Terpin hydrate Dehidrasi Dekanter Air Distilasi D-limonene Dipenten Alpa-terpineol B-pinene A-pinene Air Beta-pinene Alpa-pinene D-limonene Beta-pinene Alpa-pinene D-limonene Dipenten Alpa-terpineol

(49)

(50)

(51)

28 BAB III

SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK

Berikut adalah sifat fisik dan kimia dari bahan baku dan produk. 3.1. Bahan Baku

Bahan baku utama pembuatan Alpa terpineol adalah turpentine dan air. Turpentine terdiri dari komponen reaktif yang dapat bereaksi membentuk alpa terpinol antara lain Alpa pinene, beta pinene dan D-limonene. Dan komponen inert sebagai pengotor bahan baku 3-carene dan champhene. Adapun komposisi kimia dalam turpentine ditunjukan Tabel 3.1. berikut.

Tabel 3.1. Komposisi kimia turpentin

Komponen (w/w)%

Alpa pinene 81.08

Beta Pinene 1.62

3-carene 15.13

D-limonene 1.62

Champhen 0.54

Adapun properti fisis akan diuraikan sebagai berikut: 1. Alpa Pinene

Rumus molekul : C10H16

Berat molekul : 136,23 Kg/Kmol

Kemurnian : 80,65 (b/b) %

Bentuk : Cair

(52)

Bau : Menyengat

Titik didih : 156 oC

Titik Beku : -55°C

Tekanan Kritis : 27,6 Bar Volume Kritis : 0,504 m3/Kg Temperatur Kritis : 358,85 °C

2. Beta Pinene

Rumus molekul : C10H16

Berat molekul : 136,23 Kg/Kmol

Kemurnian : 1,5 (b/b) %

Bentuk : Cair

Warna : Tidak berwarna

Bau : Menyengat

Titik didih : 166,04 oC

Titik Beku : -61 °C

Tekanan Kritis : 27,6 bar Volume Kritis : 0,506 m3/Kg Temperatur Kritis : 368,85 °C

3. D-limonene

Rumus molekul : C10H16

Berat molekul : 154,24 Kg/kmol

(53)

Warna : Tidak berwarna

Bau : Tidak berbau

Specific gravity : 0,8402 (Air=1) Titik didih : 176,5 0C Titik Beku : -40 °C Temperatur Kritis :376,85 °C Tekanan Kritik : 27,5 Bar Volume Kritik : 0,524 m3/Kmol

4. 3-carene

Rumus molekul : C10H16

Berat molekul : 154,24 Kg/kmol

Bentuk : Cair

Warna : Tidak berwarna

Bau : Tidak berbau

Densitas : 0,87 cm3/g Titik didih : 170 0C Titik Beku : 25 0C

5. Camphene

Rumus molekul : C10H16

Berat molekul : 154,24 Kg/kmol

Bentuk : Cair

(54)

Bau : Tidak berbau

Densitas : 867,42 Kg/m3 Titik didih : 160,5 0C Titik Beku : 25,5 0C Temperatur kritis : 364,85 °C Tekanan kritis : 27,5 bar Volume kritis : 0,499 m3/Kg

6. Air

Rumus molekul : H2O

Berat molekul : 18 Kg/Kmol

Kemurnian : 100 %

Bentuk : Cair

Warna : Tidak berwarna

Bau : Tidak berbau

Titik didih : 100 oC

Tekanan Kritis : 1,01 bar Volume Kritis : 0,344 m3/Kg Temperatur Kritis : 374,85 °C

(55)

3.2. Produk

Adapun komposisi kimia produk sebagai berikut: Tabel 3.2. Komposisi kimia produk

Komponen (w/w)%

Alpa terpineol 96

Beta terpineol 0,482

Asam kloroasetat 3,517

Total 100

Properti fisis akan diuraikan sebagai berikut 1. Alpa terpineol

Rumus molekul : C10H18O

Berat molekul : 154,24 Kg/kmol Kemurnian : 96 % berat

Bentuk : Cair

Warna : Tidak berwarna

Bau : Lavender

Specific gravity : 0,931-0.935 (20 oC) Titik didih : 217,55 0C

Titik beku : 1,8 0C

2. Beta terpineol

Rumus molekul : C10H18O

Berat molekul : 154,24 Kg/kmol Kemurnian : 0,48 % berat

Bentuk : Cair

(56)

Bau : Tidak berbau

Specific gravity : 0,931-0.935 (20 oC) Titik didih : 218,9 0C

Titik beku : 1,65 0C

3.3. Katalis Asam Kloroasetat

Rumus molekul : C2H3ClO2

Berat molekul : 94, Kg/kmol

Kemurnian : 100 %

Bentuk : Cair

Warna : Tidak berwarna

Bau : Tidak berbau

Specific gravity : 1,4043 Kg/Liter

Titik didih : 189 0C

Titik Beku : 6,3 °C

Temperatur Kritis : 412,85 °C Tekanan Kritis : 57,80 bar Volume kritis : 0,221 m3/Kmol

(57)

DAFTAR PUSTAKA

Badan Pusat Statistik, 2010, Statistic Indonesia, www.bps.go.id, Indonesia Brown.G.George., 1950, Unit Operation 6ed, Wiley&Sons, USA.

Brownell.L.E. and Young.E.H., 1959, Process Equipment Design 3ed, John Wiley & Sons, New York.

Coulson.J.M. and Ricardson.J.F., 1983, Chemical Engineering vol 6, Pergamon Press Inc, New York.

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

Geankoplis.Christie.J., 1993, Transport Processes and unit Operation 3th ed, Allyn & Bacon Inc, New Jersey.

Himmeblau.David., 1996, Basic Principles and Calculation in Chemical Engineering, Prentice Hall Inc, New Jersey.

Kern.D.Q., 1983, Process Heat Transfer, McGraw-Hill Book Company, New York.

Kirk, R.E and Othmer, D.F., 2006, “Encyclopedia of Chemical Technology”, 4nd ed., vol. 17., John Wiley and Sons Inc., New York.

Levenspiel.O., 1972, Chemical Reaction Engineering 2nd edition, John Wiley and Sons Inc, New York.

McCabe.W.L. and Smith.J.C., 1985, Operasi Teknik Kimia, Erlangga, Jakarta. Megyesy.E.F., 1983, Pressure Vessel Handbook, Pressure Vessel Handbook

Publishing Inc, USA.

Melinder, Ake.2007.Thermophysical Properties of Aqueous Solutions Used as Secondary Working Fluids. KTH Energy and Environmentally : Swedia Perry.R.H. and Green.D., 1997, Perry’s Chemical Engineer Handbook 7th ed,

(58)

Peter.M.S. and Timmerhause.K.D., 1991, Plant Design an Economic for Chemical Engineering 3ed, McGraww-Hill Book Company, New York.

Powell, S.T., 1954, “Water Conditioning for Industry”, Mc Graw Hill Book

Company, New York.

Raju, 1995, Water Treatment Process, McGraw Hill International Book Company, New York

Smith.J.M. and Van Ness.H.C., 1975, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics 3ed, McGraww-Hill Inc, New York.

Treyball.R.E., 1983, Mass Transfer Operation 3ed, McGraw-Hill Book Company, New York.

Ulmann, 2007. “Ulmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry”. VCH Verlagsgesell Scahft, Wanheim, Germany.

Ulrich.G.D., 1984, A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics. John Wiley & Sons Inc, New York.

US Patent Office, no. 724275 “ Production of Alpha Terpineol”

Utami, Herti, Arief Budiman, Sutijan, Roto, Setiawan, Wahyu Budi. 2011. Heterogeneous Kinetics of Hydration of α- Pinene for α-Terpineol Production: Non-Ideal Approach. World Academy of Science, Engineering and Technology 80.

Van’t Land, C.M.2005.Industrial Cristallization of Melts. Marcel Dekker, Belanda

Wahyu, 2010, Proses Pengolahan Air, www.zeofilt.wordpress.com, Indonesia Wallas. S.M., 1988, Chemical Process Equipment, Butterworth Publishers,

Stoneham USA.

Yaws, C.L., 1999, Chemical Properties Handbook, Mc Graw Hill Book Co., New York

http://www.datacon.co.id/Detergent-2012Industri.html http://daftarperusahaanindonesia.com/

http://daftarperusahaanindonesia.com/2009/02/megasari-makmur-pt-2/ http://www.datacon.co.id/Disinvektan-2012Industri.html

(1)

Bau : Tidak berbau Specific gravity : 0,8402 (Air=1) Titik didih : 176,5 0C Titik Beku : -40 °C Temperatur Kritis :376,85 °C Tekanan Kritik : 27,5 Bar Volume Kritik : 0,524 m3/Kmol

4. 3-carene

Rumus molekul : C10H16

Berat molekul : 154,24 Kg/kmol

Bentuk : Cair

Warna : Tidak berwarna

Bau : Tidak berbau

Densitas : 0,87 cm3/g Titik didih : 170 0C Titik Beku : 25 0C

5. Camphene

Rumus molekul : C10H16

Berat molekul : 154,24 Kg/kmol

Bentuk : Cair

(2)

Bau : Tidak berbau

Densitas : 867,42 Kg/m3 Titik didih : 160,5 0C Titik Beku : 25,5 0C Temperatur kritis : 364,85 °C Tekanan kritis : 27,5 bar Volume kritis : 0,499 m3/Kg

6. Air

Rumus molekul : H2O

Berat molekul : 18 Kg/Kmol

Kemurnian : 100 %

Bentuk : Cair

Warna : Tidak berwarna

Bau : Tidak berbau

Titik didih : 100 oC

Tekanan Kritis : 1,01 bar Volume Kritis : 0,344 m3/Kg Temperatur Kritis : 374,85 °C

(3)

Adapun komposisi kimia produk sebagai berikut: Tabel 3.2. Komposisi kimia produk

Komponen (w/w)% Alpa terpineol 96 Beta terpineol 0,482 Asam kloroasetat 3,517 Total 100

Properti fisis akan diuraikan sebagai berikut 1. Alpa terpineol

Rumus molekul : C10H18O

Berat molekul : 154,24 Kg/kmol Kemurnian : 96 % berat

Bentuk : Cair

Warna : Tidak berwarna

Bau : Lavender

Specific gravity : 0,931-0.935 (20 oC) Titik didih : 217,55 0C

Titik beku : 1,8 0C

2. Beta terpineol

Rumus molekul : C10H18O

Berat molekul : 154,24 Kg/kmol Kemurnian : 0,48 % berat

Bentuk : Cair

(4)

Bau : Tidak berbau

Specific gravity : 0,931-0.935 (20 oC) Titik didih : 218,9 0C

Titik beku : 1,65 0C

3.3. Katalis Asam Kloroasetat

Rumus molekul : C2H3ClO2 Berat molekul : 94, Kg/kmol

Kemurnian : 100 %

Bentuk : Cair

Warna : Tidak berwarna

Bau : Tidak berbau

Specific gravity : 1,4043 Kg/Liter Titik didih : 189 0C

Titik Beku : 6,3 °C Temperatur Kritis : 412,85 °C Tekanan Kritis : 57,80 bar Volume kritis : 0,221 m3/Kmol