Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Butiraldehid Dari Propena Dan Gas Campuran Hidrogen-Karbon Monoksida Dengan Reaksi Hidroformilasi Katalis Rhodium Termodifikasi PPH3 Dan Silika Dengan Kapasitas 33.000 Ton/Tahun

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN BUTIRALDEHID DARI PROPENA DAN
GAS CAMPURAN HIDROGEN-KARBON MONOKSIDA
DENGAN REAKSI HIDROFORMILASI KATALIS
RHODIUM TERMODIFIKASI PPH3 DAN SILIKA
DENGAN KAPASITAS 33.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Disusun Oleh :
Hermiati
NIM : 070405061

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2012

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan
anugerah-Nya penulis diberikan petunjuk dan jalan, sehingga penulis dapat
menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Adapun judul tugas akhir ini adalah “Pra
Rancangan Pabrik Pembuatan Butiraldehid dari Propena dan Gas Campuran
Hidrogen-Karbon Monoksida dengan Reaksi Hidroformilasi Katalis Rhodium
Termodifikasi PPh3 dan Silika dengan Kapasitas 33.000 ton/tahun”.
Pra rancangan pabrik ini disusun untuk melengkapi tugas akhir dan syarat
dalam menempuh ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini penulis banyak menerima bantuan dari
berbagai pihak. Untuk itu dengan segala ketulusan hati penulis mengucapkan terima
kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Ibu Dr. Ir. Iriany, M.Si, Dosen Pembimbing I yang telah banyak memberikan
masukan dan bimbingan kepada penulis selama penulisan Tugas Akhir.
2. Ibu Faridah Hanum, ST. MT, Dosen Pembimbing II yang telah banyak
memberikan masukan dan bimbingan kepada penulis selama penulisan Tugas
Akhir.
3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, Koordinator Tugas Akhir.
4. Bapak Dr. ENG. Ir. Irvan, M.Si, Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.

5. Seluruh Dosen Pengajar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara, yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama menjalani
studi.
6. Kedua orang tua penulis, Purwanto Putra dan Elly yang telah membesarkan,
memberikan doa dan kasih sayang, memberikan dukungan moral dan material
serta mendidik dengan penuh kasih sayang.
7. Partner tugas akhir, Rusli yang telah memberikan bantuan dalam menyelesaikan
Tugas akhir ini.
8. Sahabat-sahabat penulis, Michael Vincent dan Voni Zuliana yang telah
memberikan dukungannya kepada penulis.

9. Seluruh teman-teman dan rekan-rekan yang turut memberikan bantuan kepada
penulis.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk
itu, Penulis mengharapkan saran dan kritik yang konstruktif dari pembaca. Semoga
tugas akhir ini dapat memberi manfaat kepada seluruh pembaca, khususnya
mahasiswa/i Teknik Kimia.

Medan, 10 Oktober 2012
Penulis,

Hermiati

INTISARI
Pra rancangan Pabrik Pembuatan Butiraldehid dari Propena dan Gas
Campuran Hidrogen-Karbo Monoksida dengan Reaksi Hidroformilasi Katalis
Rhodium Termodifikasi PPh3 dan Silika, direncanakan beroperasi dengan kapasitas
33.000 ton/tahun.
Proses yang digunakan dalam pra rancangan pabrik ini adalah proses
hidroformilasi, yaitu dengan mereaksikan senyawa propena dengan gas campuran
hidrogen-karbon monoksida untuk menghasilkan n-butiraldehid. Kemudian nbutiraldehid yang terbentuk dipisahkan dan dimurnikan sehingga kemurniannya
mencapai 95%.
Pabrik direncanakan beroperasi di daerah Sungai Deli, Namo Rambe,
Sumatera Utara dengan bentuk usaha Perseroan Terbatas (PT) dengan sistem
organisasi garis dan staf. Pabrik direncanakan beroperasi selam 24 jam dalam 1 hari
dengan jumlah hari kerja 340 hari/tahun dan jumlah karyawan sebanyak 150 orang.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi adalah sebagai berikut :
Modal Investasi Total

: Rp 1.880.384.826.007,-

Biaya Produksi

: Rp 6.106.841.504.995,-

Hasil Penjualan

: Rp 6.811.188.208.735,-

Laba Bersih

: Rp 504.593.978.559,-

Profit Margin

:

Break Even Point

: 35,0291 %

Return on Investment

: 26,8346 %

Pay Out Time

: 3,7265 tahun

Return on Network

: 44,7243 %

Internal Rate of Return

: 39,09 %

10,2893 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan

Butiraldehid dari Propena dan Gas Campuran Hidrogen-Karbon Monoksida dengan
Reaksi Hidroformilasi Katalis Rhodium Termodifikasi PPh3 dan Silika layak untuk
didirikan.

DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ...............................................................................................i
INTISARI ............................................................................................................... iii
DAFTAR ISI ........................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ viii
DAFTAR TABEL ................................................................................................... ix
DAFTAR LAMPIRAN ...........................................................................................xii
BAB I

BAB II

BAB III

BAB IV

PENDAHULUAN ............................................................................... I-1

1.1

Latar Belakang ........................................................................... I-1

1.2

Perumusan Masalah .................................................................... I-3

1.3

Tujuan Pra Rancangan Pabrik ..................................................... I-3

1.4

Manfaat Pra Rancangan Pabrik ................................................... I-4

TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... II-1
2.1

Aldehid ..................................................................................... II-1

2.2

Butiraldehid ............................................................................... II-1

2.3

Kegunaan Butiraldehid .............................................................. II-2

2.4

Sifat Reaktan, Produk, dan Bahan Baku ..................................... II-5

2.5

Pembuatan Aldehid.................................................................. II-12

2.6

Pemilihan Proses ..................................................................... II-13

2.7

Deskripsi Proses ...................................................................... II-15

NERACA MASSA ............................................................................III-1
3.1

Reaktor (R-101)........................................................................III-1

3.2

Vertical Knockout Drum (V-201) .............................................III-1

3.3

Kolom Distilasi I (D-301) .........................................................III-2

3.4

Kondensor (E-303) ...................................................................III-2

3.5

Reboiler (E-302) .......................................................................III-2

NERACA ENERGI .......................................................................... IV-1
4.1

Heater (E-101) ........................................................................ IV-1

4.2

Vaporizer (FE-101).................................................................. IV-1

4.3

Reaktor (R-101)....................................................................... IV-2

4.4

Cooler (E-201) ........................................................................ IV-2

4.5

Heater (E-301) ........................................................................ IV-3

4.6

Kondensor (K-303) dan Reboiler (E-302) ................................ IV-3

4.7

Cooler II (E-402) ..................................................................... IV-4

4.8

Cooler III (E-403).................................................................... IV-5

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN ............................................................. V-1

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ...................... VI-1
6.1

Instrumentasi ........................................................................... VI-1

6.2

Keselamatan dan Kesehatan Kerja ........................................... VI-5

6.3

Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan
Butiraldehid dari Propena dan Gas Campuran
Hidrogen-Karbon Monoksida Katalis Rhodium
Termodifikasi PPh3 dan Silika ................................................. VI-6

BAB VII

UTILITAS ....................................................................................... VII-1
7.1

Kebutuhan Uap ....................................................................... VII-1

7.2

Kebutuhan Air ........................................................................ VII-2
7.2.1 Penyaringan ................................................................ VII-5
7.2.2 Pengendapan ............................................................... VII-5
7.2.3 Klarifikasi ................................................................... VII-5
7.2.4 Filtrasi ......................................................................... VII-6
7.2.5 Demineralisasi............................................................. VII-6
7.2.6 Deaerasi .................................................................... VII-10

7.3

Kebutuhan Bahan Kimia ....................................................... VII-10

7.4

Kebutuhan Listrik ................................................................. VII-10

7.5

Kebutuhan Bahan Bakar ....................................................... VII-12

7.6

Unit Pengolahan Limbah ...................................................... VII-13
7.6.1 Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated
Sludge (Lumpur Aktif) .............................................. VII-16
7.6.2 Bak Sedimentasi........................................................ VII-21

7.7

Spesifikasi Peralatan Utilitas................................................. VII-23

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ........................................ VIII-1
8.1

Lokasi Pabrik......................................................................... VIII-1
8.1.1 Faktor-Faktor Utama/Primer....................................... VIII-2

8.1.2 Faktor-Faktor Sekunder .............................................. VIII-3

BAB IX

8.2

Tata Letak Pabrik .................................................................. VIII-7

8.3

Perincian Luas Tanah ............................................................ VIII-8

ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN..................... IX-1
9.1

Organisasi Perusahaan ............................................................. IX-1
9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ............................................... IX-2
9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional ...................................... IX-2
9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ................................. IX-3
9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional dan Staf ........................ IX-3

9.2

Manajemen Perusahaan ........................................................... IX-5

9.3

Bentuk Hukum Badan Usaha ................................................... IX-6

9.4

Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab ..................... IX-7
9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ...................... IX-7
9.4.2 Dewan Komisaris ......................................................... IX-7
9.4.3 Direktur........................................................................ IX-8
9.4.4 Staf Ahli....................................................................... IX-8
9.4.5 Sekretaris ..................................................................... IX-8
9.4.6 Manajer Produksi ......................................................... IX-8
9.4.7 Manajer Teknik ............................................................ IX-9
9.4.8 Manajer Umum dan Keuangan ..................................... IX-9
9.4.9 Manajer Pembelian dan Pemasaran .............................. IX-9

BAB X

9.5

Sistem Kerja ............................................................................ IX-9

9.6

Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ............................ IX-11

9.7

Sistem Penggajian ................................................................. IX-12

9.8

Fasilitas Tenaga Kerja ........................................................... IX-13

ANALISA EKONOMI ....................................................................... X-1
10.1 Modal Investasi ......................................................................... X-1
10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment
(FCI) .............................................................................. X-1
10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC) ............................. X-3
10.2 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC) ........................... X-4
10.2.1 Biaya Tetap (BT) / Fixed Cost (FC)................................ X-4

10.2.2 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC) ..................... X-4
10.3 Total Penjualan (Total Sales) ..................................................... X-5
10.4 Bonus Perusahaan ...................................................................... X-5
10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ....................................................... X-5
10.6 Analisa Aspek Ekonomi ............................................................ X-5
10.6.1 Profit Margin (PM) ........................................................ X-5
10.6.2 Break Even Point (BEP) ................................................. X-6
10.6.3 Return On Investment (ROI)........................................... X-6
10.6.4 Pay Out Time (POT) ...................................................... X-7
10.6.5 Return On Network (RON) ............................................. X-7
10.6.6 Internal Rate of Return (IRR) ......................................... X-7
BAB XI

KESIMPULAN ................................................................................ XI-1

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Struktur aldehid .............................................................................. II-1

Gambar 2.2

Struktur Butiraldehid ...................................................................... II-2

Gambar 2.3

Kegunaan Butiraldehid ................................................................... II-3

Gambar 2.4

Turunan Senyawa n-Butiraldehid dan i-Butiraldehid ...................... II-4

Gambar 2.5

Konsumsi Dunia Terhadap Oxo Chemichal .................................. II-13

Gambar 2.6

Reaksi Pembentukan Butiraldehid ................................................ II-16

Gambar 6.1

Instrumentasi pada Alat ................................................................ VI-5

Gambar 8.1

Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan
Butiraldehid dari Propena dan Gas Campuran
Hidrogen-Karbon Monoksida Katalis Rhodium
Termodifikasi PPh3 dan Silika .................................................... VIII-9

Gambar 9.1

Badan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan
Butiraldehid dari Propena dan Gas Campuran
Hidrogen-Karbon Monoksida Katalis Rhodium
Termodifikasi PPh3 dan Silika ...................................................... IX-4

Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen, Satuan mm (Tampak Atas) ............. LD-2
Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan
Tangki Pelarutan .......................................................................... LE-5
Gambar LE.2 Grafik Break Even Point (BEP) Pabrik Pembuatan
Butiraldehid dari Propena dan Gas Campuran
Hidrogen-Karbon Monoksida Katalis Rhodium
Termodifikasi PPh3 dan Silika .................................................... LE-28

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1

Data Statistik Kebutuhan Dunia akan Butiraldehid .......................... I-2

Tabel 2.1

Perbandingan Sifat n-butiraldehid dan i-butiraldehid .................... II-11

Tabel 2.2

Perbedaan dari Penggunaan Katalis Coblat dan Rodium ............... II-14

Tabel 3.1

Neraca Massa Reaktor ...................................................................III-1

Tabel 3.2

Neraca Massa Vertical Knockout Drum .........................................III-1

Tabel 3.3

Neraca Massa Kolom Distilasi I ....................................................III-2

Tabel 3.4

Neraca Massa Kondensor ..............................................................III-2

Tabel 3.5

Neraca Massa Reboiler..................................................................III-2

Tabel 4.1

Panas pada Heater (E-101) ........................................................... IV-1

Tabel 4.2

Panas pada vaporizer (FE-101)..................................................... IV-1

Tabel 4.3

Panas pada Reaktor (R-101) ......................................................... IV-2

Tabel 4.4

Panas pada Cooler (E-201) ........................................................... IV-3

Tabel 4.5

Panas pada Heater (E-301) ........................................................... IV-3

Tabel 4.6

Panas pada Kondensor (K-303) .................................................... IV-4

Tabel 4.7

Panas pada Reboiler (E-302) ........................................................ IV-4

Tabel 4.8

Panas pada Cooler (E-402) ........................................................... IV-4

Tabel 4.9

Panas pada Cooler (E-401) ........................................................... IV-5

Tabel 6.1

Daftar Penggunaan Instrumentasi pada Pra Rancangan
Pabrik Pembuatan Butiraldehid dari Propena dan Gas
Campuran Hidrogen-Karbon Monoksida Katalis
Rhodium Termodifikasi PPh3 dan silika........................................ VI-4

Tabel 7.1

Kebutuhan Uap pada Alat ........................................................... VII-1

Tabel 7.2

Kebutuhan Air Pendingin pada Alat ............................................ VII-2

Tabel 7.3

Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan .................................. VII-3

Tabel 7.4

Data Kualitas Air Sungai Deli ..................................................... VII-4

Tabel 7.5

Kebutuhan Listrik pada Unit Proses .......................................... VII-10

Tabel 7.6

Kebutuhan Listrik pada Unit Utilitas ......................................... VII-11

Tabel 7.7

Total Kebutuhan Listrik ............................................................ VII-11

Tabel 8.1

Perincian Luas Tanah ................................................................. VIII-8

Tabel 9.1

Jadwal Kerja Karyawan Shift...................................................... IX-10

Tabel 9.2

Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya......................................... IX-11

Tabel 9.3

Perincian Gaji Karyawan ............................................................ IX-12

Tabel LA.1

Neraca Massa Reaktor ................................................................. LA-4

Tabel LA.2

Neraca Massa Separator Tekanan Tinggi ..................................... LA-5

Tabel LA.3

Neraca Massa Kolom Destilasi I.................................................. LA-7

Tabel LA.4

Tabel Konstanta Antoine ............................................................. LA-8

Tabel LA.5

Suhu Umpan Masuk Kolom Destilasi I ........................................ LA-8

Tabel LA.6

Titik Embun Kolom Destilasi I .................................................... LA-9

Tabel LA.7

Titik Gelembung Kolom Destilasi I ............................................. LA-9

Tabel LA.8

Omega Point Kolom Destilasi I ................................................. LA-10

Tabel LA.9

Perhitungan RDm........................................................................ LA-10

Tabel LA.10 Neraca Massa Kondensor Kolom Destilasi I .............................. LA-11
Tabel LA.11 Neraca Massa Reboiler Kolom Destilasi I ................................. LA-13
Tabel LB.1

Kapasitas Panas Gas .................................................................... LB-1

Tabel LB.2

Kapasitas Panas Cairan ............................................................... LB-1

Tabel LB.3

Data Panas Perubahan Fasa Komponen ....................................... LB-2

Tabel LB.4

Data Panas Reaksi Komponen ..................................................... LB-2

Tabel LB.5

Data Panas Air ............................................................................ LB-2

Tabel LB.6

Data Panas Steam ........................................................................ LB-2

Tabel LB.7

Panas Masuk Heater pada Alur 2 ................................................ LB-6

Tabel LB.8

Panas Keluar Heater pada Alur 4 ................................................ LB-6

Tabel LB.9

Panas pada vaporizer (V-101) ..................................................... LB-9

Tabel LB.10 Panas masuk alur 3 .....................................................................LB-11
Tabel LB.11 Energi Panas masuk alur 4..........................................................LB-12
Tabel LB.12 Panas keluar alur 5 .....................................................................LB-14
Tabel LB.13 Panas pada Cooler I (E-201).......................................................LB-18
Tabel LB.14 Panas masuk heater E-301 pada alur 7 .......................................LB-20
Tabel LB.15 Panas keluar heater H-201 pada alur 9 .......................................LB-21
Tabel LB.16 Perhitungan Neraca Panas masuk Destilasi .................................LB-23
Tabel LB.17 Perhitungan Neraca Panas keluar di Destilat ...............................LB-23
Tabel LB.18 Perhitungan Neraca Panas keluar di Bottom................................LB-24
Tabel LB.19 Perhitungan Panas Laten air .......................................................LB-24

Tabel LB.20 Perhitungan Neraca Panas di puncak kolom distilasi ..................LB-25
Tabel LB.21 Panas pada Cooler II (E-402) .....................................................LB-27
Tabel LB.22 Panas pada Cooler III (E-401) ....................................................LB-30
Tabel LE.1

Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya............................ LE-1

Tabel LE.2

Harga Indeks Marshall dan Swift .................................................. LE-3

Tabel LE.3

Estimasi Harga Peralatan Proses................................................... LE-6

Tabel LE.4

Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ........... LE-7

Tabel LE.5

Biaya Sarana Transportasi .......................................................... LE-10

Tabel LE.6

Perincian Gaji Pegawai .............................................................. LE-13

Tabel LE.7

Perincian Biaya Kas ................................................................... LE-16

Tabel LE.8

Perincian Modal Kerja................................................................ LE-17

Tabel LE.9

Aturan Depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17
Tahun 2000 ................................................................................ LE-18

Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UU RI No. 17 Tahun
2000 ........................................................................................... LE-19
Tabel LE.11 Perhitungan Internal Rate of Return (IRR) ................................. LE-27

DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ....................................... LA-1
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI ...................................... LB-1
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ....................... LC-1
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS..... LD-1
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ....................................... LE-1

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Indonesia sebagai negara yang sedang berkembang akan melaksanakan
pembangunan dan pengembangan di berbagai sektor, salah satunya adalah sektor
industri. Dalam pembangunan, sektor industri makin berperan penting sebagai motor
penggerak dalam pembangunan suatu negara. Sektor ini diharapkan disamping
sebagai penyerap tenaga kerja terbesar, penghasil devisa negara, juga sebagai
pemacu pertumbuhan ekonomi negara.
Industri yang sedang berkembangkan di Indonesia adalah industri kimia.
Melalui industri ini diharapkan Indonesia dapat memanfaatkan potensi-potensi yang
ada, karena industri kimia membutuhkan perangkat-perangkat lain untuk memenuhi
tujuannya. Adanya peningkatan di sektor industri kimia ini akan menyebabkan
kebutuhan bahan baku kimia semakin meningkat.
Untuk menopang kelangsungan industri yang bergerak dalam bidang
penghasil barang jadi, maka dibutuhkan industri yang mampu menghasilkan bahan
baku. Sampai saat ini kebutuhan bahan baku dan bahan penunjang di Indonesia
masih banyak didatangkan dari luar negeri. Jika bahan baku dan bahan penunjang
tersebut dapat dihasilkan di dalam negeri, hal ini tentu sangat menghemat
pengeluaran devisa.
Butiraldehid merupakan salah satu senyawa yang memiliki gugus aldehid
yang banyak digunakan dalam industri kimia. Butiraldehid dikenal juga dengan nama
n-butanal atau butil aldehid. Secara alami butiraldehid terdapat pada daun teh, aroma
kopi, dan asap tembakau. Butiraldehid merupakan produk intermediet yang banyak
digunakan untuk menghasilkan produk-produk lain seperti n-butanol, 2 etil heksanol
(2-EH), dan Poli Vinil Butiral (Othmer, 1998). Adapun banyaknya kebutuhan akan
butiraldehid di seluruh dunia dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 1.1 Data Statistik Kebutuhan Dunia akan Butiraldehid
Tahun

Berat (kg)

2004

33.971.540

2005

36.240.816

2006

56.438.305

(Anonim, 2012a)

Dari Tabel 1.1 dapat dilihat bahwa kebutuhan dunia akan butiraldehid terus
meningkat dari tahun 2004 sampai tahun 2006. Hal ini diakibatkan adanya
perkembangan pembangunan di sektor industri kimia. Pertumbuhan akan kebutuhan
butiraldehid di dunia adalah sekitar 2-3% per tahun (Tudor dan Ashley, 2007). Dari
kebutuhan akan butiraldehid tahun 2004-2006 dapat diestimasi kebutuhan
butiraldehid pada tahun-tahun berikutnya.

Estimasi Kebutuhan Butiraldehid
60000000

Kebutuhan Butiraldehid
(KG/ tahun)

50000000
40000000
y = 11.233.382,50x + 19.750.122,00
30000000
20000000
10000000
0
0

2004
1

2005
2

2006
3

4

Tahun

Gambar 1.1 Grafik Estimasi Kebutuhan Butiraldehid

Dari gambar 1.1 diatas dapat dilihat persamaan linier yang dapat digunakan
untuk mengestimasi perkembangan kebutuhan dunia akan butiraldehid pada tahun
2011 sampai tahun 2013.

Tabel 1.2 Data Estimasi Kebutuhan Dunia akan Butiraldehid
Tahun

Berat (kg)

2011

109.617.182

2012

120.850.564

2013

132.083.947

Dengan dilakukannya pembangunan pabrik butiraldehid di Indonesia
diharapkan dapat mengurangi kebutuhan Indonesia maupun dunia akan butiraldehid,
dapat memacu industri-industri lain yang membutuhkan butiraldehid sebagai bahan
baku maupun bahan sampingan.

1.2 Perumusan Masalah
Tingginya kebutuhan dunia akan butiraldehid yang merupakan produk
intermediet untuk menghasilkan produk-produk lain seperti n-butanol, 2 etil heksanol
(2-EH), dan Poli Vinil Butiral (PVB) memberikan peluang kepada Indonesia sebagai
salah satu negara penghasil butiraldehid untuk memenuhi kebutuhan butiraldehid di
Indonesia dan juga di dunia sehingga dapat dibuat suatu prarancangan pabrik
pembuatan butiraldehid dari propena dan campuran gas hidrogen-karbon monoksida
dengan reaksi hidroformilasi menggunakan katalis rhodium termodifikasi silika.

1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik
Tujuan pra rancangan pabrik pembuatan butiraldehid dari propena dan gas
campuran hidrogen-karbon monoksida dengan reaksi hidroformilasi menggunakan
katalis rhodium termodifikasi silika adalah:
1. Untuk menerapkan berbagai disiplin ilmu yang diperoleh di bangku
perkuliahan khususnya bidang perancangan pabrik, proses, dan operasi teknik
kimia yang akan memberikan gambaran tentang kelayakan prarancangan
pendirian pabrik ini.

2. Untuk memberikan informasi tentang perkiraan tata rancangan pabrik
pembuatan n-butiraldehid dari propena dan gas campuran hidrogen-karbon
monoksida dengan reaksi hidroformilasi katalis rhodium termodifikasi PPh3
dan silika.
3. Untuk memperkirakan total biaya yang diperlukan serta tata letak pabrik yang
akan didirikan.

1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik
Manfaat Pra Rancangan pabrik pembuatan butiraldehid dari propena dan gas
campuran hidrogen-karbon monoksida dengan reaksi hidroformilasi menggunakan
katalis rhodium termodifikasi silika adalah memberikan gambaran kelayakan pabrik
ini untuk didirikan di Indonesia. Dimana gambaran ini dapat menjadi sumber
informasi untuk mendirikan pabrik sejenis.

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Aldehid
Aldehid adalah suatu senyawa yang mengandung gugus karbonil (C=O)
yang terikat pada sebuah atau dua buah unsur hidrogen. Aldehid berasal dari
“alkohol dehidrogenatum“ (cara campurannya).
Struktur Aldehid : R – CHO

Gambar 2.1 Struktur aldehid
Ciri-ciri aldehid :
­ Merupakan senyawa polar, TD aldehid > senyawa non polar(Ratna dkk,2010)
­ Senyawa-senyawa aldehid dengan jumlah atom C rendah(1 s/d 5
atom C) sangat mudah larut dalam air. Sedangkan senyawa aldehid
dengan jumlah atom C lebih dari 5 sukar larut dalam air.
­ Aldehid dapat dioksidasi menjadi asam karboksilatnya.
­ Aldehid dapat direduksi dengan gas H2 membentuk alkohol primernya.
(Efrilianti, 2010)
2.2 Butiraldehid
Aldehid yang banyak digunakan dalam dunia industri adalah formaldehid
(metanal),

asetaldehid

(etanal),

isobutiraldehid

(2-metilpropanal),

dan

butiraldehid (n-butanal) (Othmer, 1998).
Butiraldehid merupakan salah satu senyawa yang memiliki gugus aldehid
yang banyak digunakan dalam industri kimia. Butiraldehid dikenal juga dengan
nama n-butanal atau butil aldehid. Secara alami butiraldehid terdapat pada daun
teh, aroma

kopi, dan asap tembakau. Butiraldehid merupakan produk

intermediet yang banyak digunakan untuk menghasilkan produk-produk lain
seperti n-butanol, 2 etil heksanol (2-EH), dan Poli Vinil Butiral(PVB) (Othmer,
1998).

Gambar 2.2 Struktur Butiraldehid

N-butiraldehid sebagai bahan baku pembuatan n-butanol ini merupakan
cairan jernih yang tidak berwarna dan mempunyai bau yang khas. Sifat fisika nbutiraldehid antara lain dapat larut dalam air, etil alkohol, etil asetat, aseton, dan
toluena, dan merupakan zat yang mudah terbakar (Surijarifre, 2009).
Butiraldehid dihasilkan dari reaksi hidroformilasi antara propena dan gas
campuran antara hidrogen-karbon monoksida. Pada reaksi hidroformilasi gugus
ganda pada propena bereaksi berikatan dengan gas campuran hidrogen-karbon
monoksida

membentuk

n-butiraldehid

dan

i-butiraldehid

seperti

yang

ditunjukkan di bawah.
Reaksi Hidroformilasi:

2RCH2 = CH2 + 2CO + 2H2  RCH2CH2CHO + RCH(CH3)CH
Propena

n-butiraldehid

i-butiraldehid

Propena dan gas campuran hidrogen-karbon monoksida merupakan
reaktan yang digunakan dalam proses hidroformilasi ini. Sedangkan katalis yang
digunakan

adalah

rhodium

yang

berikatan

dengan

ligannya

PPh3

(tripenilpospin). Katalis ini disuspensikan dengan air agar mempermudah proses.
Pada proses ini juga dibantu dengan silika untuk memperbesar konversi reaksi.
(Othmer, 1998).

2.3 Kegunaan Butiraldehid
Butiraldehid merupakan produk utama dalam proses hidroformilasi
propena dan gas campuran serta merupakan produk antara yang banyak
digunakan dalam industri kimia. Butiraldehid melalui beberapa proses
pengolahan lanjut, baru dapat dikonsumsi secara langsung oleh manusia.
Misalnya proses aldolisasi dari n-butiraldehid akan menghasilkan 2-etil heksanal

dan untuk selanjutnya hidrogenasi 2-etil heksanal akan menghasilkan 2-etil
heksanol yang banyak digunakan sebagai plasticiser.
Produk n-butanol dihasilkan dari proses hidrogenasi n-butiraldehid,
sedangkan penambahan polivinil alkohol pada n-butiraldehid menghasilkan
polivinil

butiral. I-butiraldehid yang merupakan produk antara dalam

pembuatan n- butiraldehid pada proses hidroformilasi ini juga memiliki banyak
kegunaan. Hidrogenasi dari i-butiraldehid akan menghasilkan isobutanol yang
berguna sebagai bahan plasticiser dan pelarut. Sedangkan oksidasi i-butiraldehid
menghasilkan asam isobutiral (Anonim, 2003b). Untuk kegunaan lebih
lengkapnya dapat dilihat pada gambar 2.3.

Gambar 2.3 Kegunaan Butiraldehid
(Anonim, 2012 c)

Gambar 2.4 Turunan Senyawa n-Butiraldehid dan i-Butiraldehid
(Agar, 2003)
Produk butiraldehid adalah n-butiraldehid dan iso-butiraldehid yang
banyak sekali manfaatnya baik sebagai produk jadi maupun sebagai produk
intermedietnya.
1. Kegunaan n-butiraldehid
- Sebagai

plasticiser

digunakan

untuk

menambah

flexibilitas

dan

memudahkan dalam proses pengolahan plastik.
- Bahan baku polivinil butiral
- Kondensasi butiraldehid dengan phenol fan HCl atau NaOH serta
formaldehid membentuk resin yang digunakan sebagai molding powder.
- Bahan baku but ilamina yang digunakan sebagai zat warna, bahan
insekt isida dan zatfloatasi
- Bahan

baku

2-et il-1-heksanol

yang

merupakan

solvent

defoaming, dispersing, dan wetting agent.
- Surface coating agent, digunakan untuk pelarut tinta printing
2. Kegunaan iso-butiraldehid
- Bahan baku asam panthothenic untuk bahan baku suplemen makanan
- Bahan baku valen untuk bahan baku suplement makanan
- Sebagai pelarut (Anonim, 2012d)

2.4 Sifat Reaktan, Produk, dan Bahan Baku
2.4.1 Propena (C3H6)
A. Sifat – Sifat Fisika
1.

Berat molekul

: 42,0804 gr/mol

2.

Titik didih

: 225,4K - 47,7 °C

3.

Titik beku

: 87,6 K

4.

Temperatur kritis

: 365 K

5.

Tekanan kritis

: 4,6 Mpa

6.

Volume kritis

: 181 cm3/mol

7.

Densitas cairan pada 223 K

: 0,612 gr/ cm3

8.

Entalpi pembentukan

: 20,42 kJ/ mol

9.

Wujud

: Gas

10.

Merupakan senyawa yang tidak berwarna yang memiliki bau tajam
(Othmer, 1998)

B. Sifat – Sifat Kimia
1. Propena diproduksi melalui proses steam cracking hidrokarbon
pada pemurnian minyak bumi yang juga menghasilan etilen,
metana dan hidrogen.
Reaksi : 2CH3CH2CH3

CH3CH = CH2 + CH2 = CH2 = CH4 +

H2
2. Reaksi propena dengan salah satu asam karboksilat menghasilan
propena oksida yang banyak digunakan dalam industri plastik
poliuretan dan foam.
3. Produk iso-propil alkohol dibuat dari propilen dengan asam sulfat
yang untuk selanjutnya direaksikan dengan uap air. Produk ini
banyak digunakan dalam proses industri kimia, pelarut, dan
farmasi.
Reaksi : CH3= CH CH3

t- BuOOH

CH2

CH

CH2

or
ϕ – CH – OOH
CH 3

O
propylene oxide

4. Cumene dibuat dari reaksi antara propenat dan benzena. Cumene
merupakan produk inetmediet dalam industri fenol dan aseton.

Reaksi :

(Speight, 1995)

2.4.2 Karbon Monoksida (CO)
A. Sifat – Sifat Fisika
1.

Berat molekul

: 28,01 gr/mol

2.

Titik didih

: 68,09K

3.

Titik lebur

: 81,65 K

4.

Densitas pada 273 K

: 1,2501 kg/ cm3

5.

Temperatur kritis

: 132,9 K

6.

Tidak berwarna

7.

Tidak berbau

8.

Tidak berasa

9.

Bersifat racun
(Othmer, 1998)

B. Sifat – Sifat Kimia
1. Reaksi eksotermik antara uap air dan karbon akan menghasilkan gas
sintetis yang digunakan sebagai bahan baku dalam proses
hidroformilasi.
Reaksi : H2O + C → H2 + CO
2. Karbon monoksida merupakan hasil samping dari reduksi biji logam
oksida dengan karbon.
Reaksi : MO + C → M + CO
3. Reaksi karbon monoksida dengan alkohol merupakan proses dalam
industri etil akrilat.

Reaksi : CO + HC = CH + C2H5OH → CH2 = CHCOOC2H5
ethyl acrylate

(Speight, 1995).

2.4.3 Hidrogen (H2)
A. Sifat – Sifat Fisika
1.

Berat molekul

: 2 gr/mol

2.

Viskositas pada 0°C

: 0,00839 cP

3.

Densitas pada 0°C

: 0,04460 x 103 mol/ cm3

4.

Konduktivitas

: 1,740mW/(cm.K)

5.

Tidak berwarna

6.

Tidak berbau

7.

Bersifat non logam

8.

Merupakan gas diatomik yang sangat mudah terbakar.

9.

Unsur teringan

10. Senyawa hidrogen relatif langka dan jarang dijumpai secara alami
di bumi.
(Othmer, 1998)
B. Sifat – Sifat Kimia
1. Hidrogen biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai senyawa
hidrokarbon seperti metana.
Reaksi : CH4 + H2O → CO + 3H2
2. Elektrolisis air menghasilkan hidrogen atau disebut juga dengan
dekomposisi air.
Reaksi : 2H2O → 2H2 + O2
3. Keseluruhan dari reaksi steam hidrokarbon ini dalam industri akan
menghasilkan efisiensi dalam operasi dan memberikan panas pada
boiler.
Reaksi : CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2
CH4 + 2H2O→ CO + 3H2

4. Reaksi antara hidrogen dan karbon monoksida merupakan reaksi
yang sangat penting dalam produksi metanol.
Reaksi : CO + 2H2 → CH3OH
5. Campuran gas digunakan untuk memproduksi substitusi gas alam
(SNG), metana dan hidrokarbon tinggi.
Reaksi : CO + 3H2 → CH4 + H2O
(Othmer, 1998).

2.4.4 Rhodium (Rh)
A. Sifat – sifat Fisik:
1.

Berat molekul

: 102,90550 gr/mol

2.

Massa jenis

: 12,41 gr / cm3

3.

Titik lebur

: 2237 K

4.

Titik didih

: 3968 K

5.

Kalor peleburan

: 26,59 kJ/mol

6.

Kalor penguapan

: 494 kJ/mol

7.

Kapasitas kalor

: 24,98 J/(mol.K)

8.

Konduktivitas termal

: 150 W/(m.K)

9

Merupakan logam transisi yang berwarna putih keperakan
dan sering digunakan sebagai katalis.
(Anonim, 2012e)

B. Sifat – sifat Kimia :
1. Rhodium sebagian tahan terhadap serangan atmosfer. Pada
pemanasan dengan oksigen pada suhu 600 °C, rhodium logam
memberikan rodium (III) oksida, Rh2O3.
Reaksi: 4Rh(s) + 3O2(g) → 2Rh2O3(s)
2. Rodium sebagai Metal bereaksi langsung dengan gas fluor untuk
membentuk rodium sangat korosif (VI) fluoride (RhF6).
Reaksi: Rh(s) + 3F2(g) → RhF6(s)
3. Trihalides rodium (III) fluoride, IrCl3, rhodium (III) klorida, IrCl3,
dan rhodium (III) bromida, IrBr3, dapat dibentuk melalui reaksi
langsung logam dengan halogen bawah anhidrat (kering) kondisi.

Reaksi: 2Rh(s) + 3F2(g) → 2RhF3(s) [merah]
2Rh(s) + 3Cl2(g) → 2RhCl3(s) [merah]
2Rh(s) + 3Br2(g) → 2RhBr3(s) [merah – abu]
(Winter, 2012)

2.4.5 Trifenilfosfin (C18H15P)
A. Sifat – Sifat Fisik :
1.

Berat molekul

: 262,29 gr/mol

2.

Titik didih

: 337 °C

3.

Titik lebur

: 79 °C - 81°C

4.

Spesifik graviti

: 1,08

5.

Tidak larut dalam air

6.

Merupakan pengoksidasi kuat yang sering digunakan sebagai
ligan katalis dalam dunia industri

7.

Berbentu serbuk putih.

B. Sifat – sifat Kimia :
1. Trifenilfosfin mengalami oksidasi lambat dengan udara untuk
menjadi oksida trifenilfosfin, Ph3PO:
Reaksi : 2 PPh3 + O2 → 2 OPPh3
2. oksigenasi pada PPh3 dimanfaatkan untuk mengisap oksigen dari
peroksida

organik,

yang

umumnya

terjadi

dengan

retensi

konfigurasi:
Reaksi : PPh3 + RO2H → OPPh3 + ROH (R = alkyl)
3. PPh3 teroksidasi lagi menjadi OPPh3 dalam aplikasi ini, yang
mengubah alkohol untuk alkil halida menggunakan CX4 (X = Cl,
Br):
Reaksi : PPh3 + CBr4 + RCH2OH → OPPh3 + RCH2Br + HCBr3
(Anonim, 2012g)

2.4.6 Silika ( SiO2)
A. Sifat – Sifat Fisik :
1.

Titik didih

:

2.

Densitas

: 2,648 g/cm3

3.

Berat molekul

: 60,08 /mol

4.

Kelarutan dalam air

: 0,079 g /L

5.

Bentuk Transparent cristals

2230 °C

B. Sifat – sifat Kimia :
1. Metode alternatif yang digunakan untuk deposit lapisan SiO2
meliputi :
- Suhu rendah oksidasi (400-450 °C) dari silan
SiH4 + 2 O2 → SiO2 + 2 H2O
- Dekomposisi Tetraethyl ortosilikat (TEOS) pada 680-730 °C
Si(OC2H5)4 → SiO2 + 2 H2O + 4 C2H4
- Plasma ditingkatkan deposisi uap kimia menggunakan TEOS
pada sekitar 400 °C
Si(OC2H5)4 + 12 O2 → SiO2 + 10 H2O + 8 CO2
2. Silika pyrogenic (kadang disebut silika diasapi atau silika fume),
yang merupakan bentuk partikulat yang sangat halus silikon
dioksida, disusun dengan membakar SiCl4 dalam api hidrokarbon
yang kaya oksigen untuk menghasilkan sebuah "asap" SiO2:
SiCl4 + 2 H2 + O2 → SiO2 + 4 HCl.
(Anonim, 2011)

2.4.7 Air (H2O)
A. Sifat – sifat Fisik:
1.

Titik beku

: 0 °C

2.

Titik didih

: 100 °C

3.

Densitas

: 1 gr/ml

4.

Berat molekul

: 18,0148 gr/mol

5.

Spesifik gravity (cair)

: 1 gr/ml

6.

Spesifik gravity (baku)

: 0,195

7.

Kalor jenisnnya

: 1 kal/gr°C

8.

Viskositas

: 0,8909 mPa.s (25°C)

9.

Membiaskan cahaya datang.

10.

pH antara 6,8-7,2.

11.

Merupakan larutan elektrolit.

12.

Larutan bersifat polar karena memiliki sepasang elektron.

13.

Bentuk molekulnya tetrahedral (menyudut).

14.

Merupakan senyawa kovalen.
(Perry, 1999)

B. Sifat – sifat Kimia :
1. Cairan polar yang sedikit terdisosiasi secara tidak proporsional ke
dalam ion hidronium.
Reaksi : 2 H2O (l)

H3O+ (aq) + OH− (aq)

2. Dalam reaksi dengan amonia, NH3 menyumbangkan air ion H +,
dan dengan demikian bertindak sebagai asam:
Reaksi : NH3 (base) +

H2O (acid)

b NH+4 + OH−

3. Karena atom oksigen dalam air memiliki dua pasangan mandiri, air
sering bertindak sebagai basa Lewis atau donor pasangan elektron
dalam reaksi dengan asam Lewis.
Reaksi :
H+ (Lewis acid) + H2O (Lewis base) → H3O+
Fe3+ (Lewis acid) + H2O (Lewis base) → Fe(H2O)3+6
Cl− (Lewis base) + H2O (Lewis acid) → Cl(H2O)−6
(anonim, 2011b)

2.4.8 Butiraldehid (C4H8O)
A. Sifat – Sifat Fisika
Tabel 2.1 Perbandingan Sifat n-butiraldehid dan i-butiraldehid
No

Keterangan

n-Butiraldehid

i-Butiraldehid

1.

Rumus kimia

n-C3H7CHO

i-C3H7CHO

2.

Berat molekul

72,1062 gr/mol

72,1062 gr/mol

3.

Titik didih

74,8 °C

64,1 °C

4.

Titik lebur

-96,4 °C

-60,0 °C

5.

Temperatur kritis 263,95 °C

233,85 °C

6.

Tekanan kritis

4000 kPa

4100 kPa

7.

Densitas cairan

801,6 kg/m3

798,1 kg/m3

8.

Viskositas

0,343 cP

0,504 cP

(Othmer, 1998)

B. Sifat – Sifat Kimia
1. Dihasilkan melalui reaksi antara propena dan gas campuran.
Reaksi:CH3CH=CH2 + CO + H2 →C H3CH2CH2CHO + (CH3)2CHCHO
2. Hidrogenasi n-butiraldehid menghasilkan n-butanol.
Reaksi : C3H7CHO + H2→ C4H9OH
3. Proses aldolisasi dari n-butiraldehid menghasilkan 2-etil heksanal
dan untuk selanjutnya hidrogenasi 2-etil heksanal akan menghasilkan
2-etil heksanol yang banyak digunakan sebagai plasticiser.
4. Penambahan polivinil alkohol pada n-butiraldehid menghasilkan
polivinil butiral.
5. Hidrogenasi dari i-butiraldehid akan menghasilkan isobutanol yang
berguna sebagai bahan plasticiser dan pelarut.
6. Oksidasi i-butiraldehid menghasilkan asam isobutiral.
(Othmer, 1998)

2.5 Pembuatan Aldehid
Cara pembuatan aldehid adalah dengan cara reaksi hidroformilasi.

Reaksi ini ditemukan oleh Roelen of Ruhrchemie AG di Jerman pada tahun
1938. Katalis yang digunakan pertama kali adalah Cobalt tetracarbonyl hidrida
(HCo(CO)4) pada temperatur operasi 110 – 180 oC dan tekanan 200 – 250 atm

dengan konversi olefin sebesar 85 – 90 %. Reaksi hidroformilasi ini merupakan
proses yang paling banyak digunakan dalam produksi bahan kimia dengan
logam transisi kompleks, yaitu sekitar 3,5 x 109 kg/tahun. Reaksi ini dapat
mengkonversi olefin menjadi rantai lurus dan cabang dengan perbandingan 3 : 1
(freepatens, 2008).
Hasil dari reaksi ini selanjutnya dapat dihidrolisa menjadi oxo alcohol yang
dapat digunakan sebagai pelarut dan pembuatan plasticizer. Khusus alkohol
rantai lurus C12 – C15 dapat disulfonasi dalam skala besar menjadi detergen.
Pembuatan butiraldehid dari propena di dunia sangat banyak dilakukan
melalui proses oxo. Produksi dan konsumsi dunia akan oxo reaction pada tahun
2005 mencapai 2,9 juta meter ton.

Gambar 2.5 Konsumsi Dunia Terhadap Oxo Chemichal
(Anonim, 2012 b)
2.6 Pemilihan Proses
Berikut beberapa pertimbangan yang dilakukan dalam pemilihan proses,
bahan dan reaktor dalam pembuatan butiraldehid :
1.

Penelitian mengenai reaksi hidroformilasi dewasa ini terfokus pada
penggunaan katalis cobalt dan rhodium. Namun katalis akan kami
pergunakan yaitu rhodium tripenilpospin (Rh-PPh3). Hal ini disebabkan
karena rhodium merupakan katalis logam yang sangat reaktif
dibandingkan dengan katalis logam lainnya.

bila

Perbandingan kereaktifan logam-logam katalis adalah sebagai berikut:
Rh >> Co >> Ir > Ru > Os> Pt > Pd > Fe > Ni
Adapun perbedaan dari penggunaan katalis coblat dan rodium ditunjukan
pada tabel berikut :
Tabel 2.2 Perbedaan dari Penggunaan Katalis Coblat dan Rodium
Katalis

Cobalt

Rhodium

Tanpa

Dimodifikasi

Tanpa

Dimodifikasi

dimodifikasi

fosfin

dimodifikasi

fosfin

Aktif katalis

RCo(CO) 4

HCo(CO)3 (L)

HRh(CO)4

HRh(CO) (L)3

Temperatur (°C)

150-180

160-200

100-140

60-120

Tekanan (bar)

200-300

50-150

200-300

10-50

0,1-1

0.6

0,0001-0,001

0,001-0,1

Produk

Aldehid

Alkohol

Aldehid

Aldehid

Produk samping

Tinggi

Tinggi

Rendah

Rendah

n/b rasio

80/20

88/12

50/50

92/8

tidak

tidak

tidak

ya

Jenis Ligan

Katalis untuk
olefin

Selektivitas
racun
(Zafar, dkk. 2009)

2. Reaktor yang digunakan yaitu Fixed Bed. Reaktor ini berbentuk kolom yang
dilengkapi dengan katalis berbentuk padatan(SiO2) dan katalis padat yang
disuspensikan (Rhodium). Gas Propena dan gas campuran dialirkan dari
bawah reaktor setelah katalis dimasukkan terlebih dahulu ke dalam reaktor.
Ketika proses reaksi terjadi terjadi gelembung-gelembung akibat masuknya
gas dari bawah. Produk yang dihasilkan(n-butiraldehid dan i-butiraldehid)
akan berbentuk gas dan mengalir keluar dari atas reaktor.
3. Pemurnian produk menggunakan destilasi karena adanya perbedaan titik
didih antara n-butiraldehid dan i-butiraldehid. Dimana titik didih n-C4H8O
yaitu 74,8 oC dan i-C4H8O yaitu 64,1 oC.

2.7 Deskripsi Proses
Proses pembuatan butiraldehid dari propena dan gas campuran dengan ini
meliputi :
2.7.1 Persiapan Bahan Baku
Pada tangki gas campuran (TT-102) yang terdiri dari gas CO dan
H2 dengan perbandingan 49 : 51 dengan suhu awal 30°C dan tekanan awal
13 atm sebelum dimasukkan ke dalam reaktor. Campuran gas ini terlebih
dulu dinaikkan suhunya mencapai 120 oC dengan menggunakan Heater I
(E-101) dan tekanannya diturunkan dengan dimasukan ke dalam Expander
I (JC-102) sehingga gas yang dihasilkan memiliki tekanan 2 atm.
Reaktan yang berada dalam tangki penyimpanan (TT-101) terdiri
dari propana dan propena dimana propana 3,5 % dan propena 96,5% yang
berwujud cair dengan suhu awal -49,85 °C dan tekanan 6 atm dipompakan
ke vaporizer (FE-101) untuk diuapkan dan menaikkan suhu reaktan
menjadi suhu 120 oC dan tekanannya diturunkan hingga 2 atm dengan
expander II (JC-101) sebelum dipompakan ke reaktor R-101 .
Setelah semua persiapan bahan baku selesai di proses, reaktan dan
gas campuran dimasukkan ke dalam reaktor R-101 maka tahap reaksi akan
dimulai.

2.7.2 Tahap Reaksi
Propena dan gas campuran (CO dan H2) yang digunakan sebagai
reaktan memiliki perbandingan 1 : 1 : 1.
Reaksi :
2CH3CH=CH2 + 2CO + 2H2 → CH3CH2CH2CHO + (CH3)2CHCHO
Propena

Gas campuran

(freepatents, 2008)

n-butiraldehid

iso-butiraldehid

Reaksi:

Gambar 2.6 Reaksi Pembentukan Butiraldehid

Katalis yang digunakan adalah katalis Rhodium yang berikatan
dengan ligannya yaitu PPh3 (Triphenilphospin) dan dimodifikasi dengan
SiO2 (Silika) yang telah di-packing ke dalam reaktor packed bed (R-101).
Dengan menggunakan katalis ini dan kondisi operasi bertemperatur 120 oC
dan tekanan 2 atm, dapat diperoleh konversi reaktan sebesar 100%.
Campuran gas yang keluar dari reaktor selanjutnya didinginkan pada
cooler E-201 untuk menurunkan keluaran produk menjadi 60 oC, hal ini
dilakukan untuk mencairkan produk (n- dan i-butiraldehid) sehingga
produk (n- dan i-butiraldehid) dan reaktan yang berupa gas (hidrogen)
dapat terpisahkan berdasarkan fasanya. Setelah didinginkan produk
dialirkan ke compressor (JC-201) untuk menaikkan tekanan produk dan
reaktan sisa yang berupa gas (hidrogen) menjadi 6 atm sehingga produk
(n- dan i-butiraldehid) dapat mengembun sempurna untuk selanjutnya
dipisahkan dengan Vertical Knockout Drum (KO-201) yang dilengkapin
wire mesh deentrainer untuk mencegah cairan ikut terikut bersama gas
reaktan sisa sehingga produk dan reaktan dapat terpisah sempurna. Gas
hidrogen yang terpisah akan dialirkan ke tangki hidrogen sisa TT-202.
Produk yang dihasilkan terdiri dari campuran n- dan i-butiraldehid.
Produk ini akan dimurnikan berdasarkan perbedaan titik didihnya pada
kolom destilasi MD-301. Sebelum dimurnikan pada kolom destilasi,
larutan ini dipompakan ke expander (JC-301) untuk menurunkan
tekanannya dari 6 atm menjadi 1 atm. Selanjutnya campuran n- dan i-

butiraldehid dipanaskan pada heater E-301 untuk mencapai suhu operasi
73,947 oC pada kolom destilasi.

2.7.3 Tahap Pemurnian Produk
Di dalam kolom destilasi akan terjadi proses pemisahan dari larutan
tersebut berdasarkan titik didihnya. Produk yang diinginkan adalah nbutiraldehid dengan kadar 95%. Umpan masuk adalah n-butiraldehid
dengan kadar 93,3% dan sisanya i-butiraldehid. Produk atas dari destilasi
dikondensasi pada K-303 dan dihasilkan n- dan i-butiraldehid dengan
kadar i-butiraldehid 99%. Hasil dari kondensasi dialirkan ke akumulator
(V-302). Dari akumulator, aliran sebagian di refluks ke kolom destilasi
dan sebagian lagi dipompakan ke cooler E-402 sehingga suhu ibutiraldehid mencapai suhu 33 oC dan kemudian dipompakan ke tangki
penyimpanan TT-402 untuk disimpan. Produk bawah dari kolom destilasi
dipanaskan pada reboiler E-302. Sebagian produk dikembalikan ke kolom
destilasi dan sebagian lagi dipompakan ke cooler E-401 sehingga suhu nbutiraldehid mencapai 33 oC. Selanjutnya n-butiraldehid dipompa dan
disimpan dalam tangki penyimpanan TT-401.

BAB III
NERACA MASSA
Hasil Perhitungan neraca massa pada proses pembuatan n-butiraldehid
dengan kapasitas 33.000 ton/tahun adalah sebagai berikut :

3.1 Reaktor (R-101)
Tabel 3.1 Neraca Massa Reaktor
Alur Masuk
Alur 5
F
(kg/jam)

Alur 6
F
(kg/jam)

Alur keluar
Alur 7
F
(kg/jam)

C3H6

2318,6103

0,0000

0,0000

C3H8

88,1231

0,0000

0,0000

CO

0,0000

1599,3138

0,0000

H2

0,0000

119,7959

8,7263

n-C4H8O

0,0000

0,0000

3842,6424

i-C4H8O

0,0000

0,0000

274,4745

SubTotal

2406,7334

1719,1098

4125,8431

Komponen

Total

4125,8431

4125,8431

3.2 Vertical Knockout Drum (KO-201)
Tabel 3.2 Neraca Massa Vertical Knockout Drum
Alur Masuk
Alur 9
F
(kg/jam)

Alur 10
F
(kg/jam)

Alur 11
F
(kg/jam)

8,7263

0,0000

8,7263

n-C4H8O

3842,6424

3842,6424

0,0000

i-C4H8O

274,4745

274,4745

0,0000

Sub Total
Total

4125,8431
4125,8431

4117,1168

8,7263

Komponen

H2

Alur Keluar

4125,8431

3.3 Kolom Distilasi (MD-301)
Tabel 3.3 Neraca Massa Kolom Distilasi I
Alur Masuk
Alur 13
F
(kg/jam)

Alur 15
F
(kg/jam)

Alur 19
F
(kg/jam)

n-C4H8O

3842,6424

3841,9124

0,7300

i-C4H8O

274,4745

202,2059

72,2685

Sub Total
Total

4117,1168
4117,1168

4044,1183

72,9985

Komponen

Alur Keluar

4117,1168

3.4 Kondensor (K-303)
Tabel 3.4 Neraca Massa Kondensor
Alur Masuk

Alur Keluar

Alu