Pra Rancangan Pabrik Pembuatan n-Butyl Asetat Dari Asam Asetat dan Butadiene Dengan Kapasitas 5.000 ton/tahun
PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN N-BUTYL ASETAT DARI ASAM ASETAT DAN
BUTADIENE DENGAN KAPASITAS 5.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia Disusun Oleh :
ERIC WIRTANTO NIM : 08 0405 033
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
INTISARI
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan n-Butyl Asetat Dari Asam Asetat dan
Butadiene, direncanakan beroperasi dengan kapasitas 5.000 ton/tahun.
Proses yang digunakan dalam pra rancangan pabrik ini adalah proses
hidrogenasi, yaitu dengan mereaksikan senyawa n-butenyl asetat (hasil reaksi asam
asetat dan butadiene) dengan gas hidrogen. Kemudian n-butyl asetat yang terbentuk
dipisahkan dan dimurnikan sehingga kemurniannya mencapai 99%.
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 330 hari/tahun dan jumlah karyawan sebanyak 136 orang.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi adalah sebagai berikut :
Total Modal Investasi
: Rp. 227.832.775.226,-
Total Biaya Produksi
: Rp. 169.996.588.071,-
Hasil Penjualan
: Rp. 226.438.059.960,-
Laba Bersih
: Rp. 42.149.448.397,-
Profit Margin (PM)
: 24,92 %
Break Even Point (BEP) : 51,92 %
Return on Investment (ROI) : 18,50 %
Pay Out Time (POT)
: 5,405 tahun
Return on Network (RON) : 30,83 %
Internal Rate of Return (IRR) : 30,24
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan
n-Butyl Asetat Dari Asam Asetat dan Butadiene layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur hanyalah milik Tuhan Yang Maha Kuasa yang atas rahmat dan bimbingan-Nya. Dan atas rahmat-Nya pula, tugas akhir dengan judul “ Pra Rancangan Pabrik Pembuatan n-Butyl Asetat Dari Asam Asetat dan Butadiene Dengan Kapasitas 5.000 ton/tahun” dapat terselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan merupakan salah satu syarat untuk mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Rasa terima kasih dan hormat penulis ucapkan kepada kedua orang tua penulis, Anton Wirtanto dan Linda Elia yang selalu mendukung penulis dalam melaksanakan studi dan dalam proses pengerjaan tugas akhir ini.
Rasa terima kasih penulis juga kepada kedua dosen pembimbing penulis, Bapak Dr. Eng. Irvan, M.Si dan Bapak Ir. Bambang Trisakti, MT, yang senantiasa membimbing penulis dalam mengerjakan tugas akhir ini.
Selain itu, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si, Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara. 2. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, Sekretaris Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara. 3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, Koordinator Tugas Akhir, Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 4. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, dan Ibu Dr. Ir. Iriany, M.Si, selaku Dosen Penguji atas
kritik dan sarannya dalam perbaikan Tugas Akhir ini. 5. Bapak dan Ibu dosen Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara. 6. Ibu Dr. Zuhrina Masyithah, ST, MT, sebagai Dosen Pembimbing saat Penelitian,
serta Bapak Dr. Ir. M. Yusuf Ritonga, MT, sebagai Dosen Pembimbing saat Kerja Praktek. 7. Pak Sutiono, Pak Darsono, Kak Sri, Bu Deli, dan semua pegawai Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
8. Michael Lim atas kerja samanya yang sangat baik serta sangat membantu dalam penulisan tugas akhir ini.
9. Lae-ku Rinaldry Sirait atas bantuan dan dukungannya, Edward T, Martha T, Erika G, Nianto C, Andy H, A Dewi, Lilies P, Kartini P, Tagora B, Rudi H, Syahrinal Anggi D, Irza K, Eka Roy, Ayu R B, Hari T, Irma S, dan semua temanteman stambuk 2008 atas bantuan dan semangatnya.
10. Bang Erwin, Kak Alviah, Bang Izni (Jimmy), dan semua abang / kakak kandung angkatan 2005 atas dukungannya selama ini.
11. Asisten-asisten Laboratorium Proses Industri Kimia, Kak Lia, Bang Yudha, Bang Darwis, Michael, Emelya, Irza, Tagora.
12. Guru-guru serta teman-teman di SD, SMP, dan SMA F.Tandean, Tebing Tinggi. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi setiap pembacanya dan
membawa perkembangan ilmu pengetahuan teknik kimia ke depannya. Saya menyadari masih terdapat kekurangan dalam Tugas Akhir ini, segala kritik dan saran yang bersifat membangun saya terima dengan lapang dada untuk perbaikan selanjutnya. Terima kasih.
Medan, Penulis,
2012
Eric Wirtanto NIM. 080405033
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR................................................................................................. i INTISARI .................................................................................................................. iii DAFTAR ISI.............................................................................................................. iv DAFTAR GAMBAR............................................................................................... viii DAFTAR TABEL ..................................................................................................... ix BAB I 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-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................II-1 2.1 Butadiene .................................................................................... II-1 2.2 Asam Asetat................................................................................. II-1 2.3 Esterifikasi ................................................................................... II-2 2.4 n-Butyl Asetat .............................................................................. II-3 2.5 Sifat- sifat bahan baku dan produk .............................................. II-5 2.6 Deskripsi Proses........................................................................... II-7 BAB III NERACA MASSA............................................................................. III-1 BAB IV NERACA ENERGI ............................................................................IV-1 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
n-butyl asetat dari butadiene dan asam asetat.............................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
Universitas Sumatera Utara
7.2.3 Klarifikasi ..................................................................... VII-5 7.2.4 Filtrasi ........................................................................... VII-6 7.2.5 Demineralisasi............................................................... VII-7 7.2.6 Deaerasi....................................................................... VII-10 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia......................................................... VII-10 7.4 Kebutuhan Listrik ................................................................... VII-11 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ......................................................... VII-13 7.6 Unit Pengolahan Limbah ........................................................ VII-15 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas .................................................. VII-26 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ..................................... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik ........................................................................... VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik..................................................................... VIII-3 8.3 Perincian Luas Tanah .............................................................. VIII-5 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN...................IX-1 9.1 Pengertian Organisasi dan Manajemen ...........................................IX-1 9.2 Bentuk Struktur Organisasi .............................................................IX-1 9.2.1 Bentuk Organisasi Garis ........................................................IX-2 9.2.2 Bentuk Organisasi Fungsionil ................................................IX-2 9.2.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ..........................................IX-3 9.2.4 Bentuk Organisasi Fungsionil dan Staf..................................IX-3 9.3 Manajemen Perusahaan...................................................................IX-4 9.4 Bentuk Badan Usaha .......................................................................IX-5 9.5 Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab ...........................IX-5 9.5.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ............................ IX-10 9.5.2 Dewan Komisaris .................................................................IX-11 9.5.3 Direktur ................................................................................IX-11 9.5.4 Staf Ahli ...............................................................................IX-12 9.5.5 Sekretaris..............................................................................IX-12 9.5.6 Manager Teknik dan Produksi .............................................IX-12 9.5.7 Manager Keuangan ..............................................................IX-12 9.5.8 Manager Personalia..............................................................IX-12 9.5.9 Manager Riset dan Pengembangan ......................................IX-12
Universitas Sumatera Utara
9.5.10 Kepala Bagian Teknik........................................................IX-13 9.5.11 Kepala Bagian Produksi.....................................................IX-13 9.5.12 Kepala Bagian Personalia ..................................................IX-13 9.5.13 Kepala Bagian Riset dan Pengembangan...........................IX-13 9.6 Tenaga Kerja dan Jam Kerja .........................................................IX-14 9.6.1 Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja ....................IX-14 9.6.2 Sistem Penggajian ................................................................IX-15 9.6.3 Pengaturan Jam Kerja ..........................................................IX-16 9.7 Tata Tertib .....................................................................................IX-17 9.8 JAMSOSTEK dan Fasilitas Tenaga Kerja ....................................IX-18 BAB X 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 10.1.3 Biaya Tetap (BT) / Fixed Cost (FC) ................................ X-4 10.1.4 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC)...................... X-5 10.2 Total Penjualan (Total Sales)....................................................... X-5 10.3 Bonus Perusahaan ........................................................................ X-5 10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ......................................................... X-5 10.5 Analisa Aspek Ekonomi .............................................................. X-6 10.5.1 Profit Margin (PM).......................................................... X-6 10.5.2 Break Even Point (BEP) .................................................. X-6 10.5.3 Return On Investment (ROI)............................................ X-7 10.5.4 Pay Out Time (POT) ........................................................ X-7 10.5.5 Return On Network (RON) .............................................. X-7 10.5.6 Internal Rate of Return (IRR) .......................................... X-8 BAB XI KESIMPULAN...................................................................................XI-1 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... xii LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA..................................... LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI ....................................LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN .................. LC-1
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITASLD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI....................................LE-1
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 6.1 Instrumentasi pada Alat...................................................................VI-5 Gambar 8.1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan
n-butyl asetat dari asam asetat dan butadiene............................... VIII-9 Gambar 9.1 Badan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan
n-butyl asetat dari asam asetat dan butadeiene..............................IX-13 Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen, Satuan mm (Tampak Atas)..............LD-2 Gambar LE.2 Grafik Break Even Point (BEP) Pabrik Pembuatan
n-butyl asetat dari asam asetat dan butadiene............................... LE-31
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Tabel 1.2 Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 3.3 Tabel 3.4 Tabel 3.5 Tabel 3.6 Tabel 3.7 Tabel 3.8 Tabel 3.9 Tabel 3.11 Tabel 3.12 Tabel 3.13 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4 Tabel 4.5 Tabel 4.6 Tabel 4.7 Tabel 4.8 Tabel 4.9 Tabel 4.10 Tabel 4.11 Tabel 4.12 Tabel 4.13 Tabel 4.14 Tabel 4.15 Tabel 4.16
Jumlah kapasitas Impor n-butyl asetat di Indonesia...........................I-2 Kapasitas Produksi Pabrik n-Butyl asetat di luar negeri ....................I-2 Neraca Massa Mixer (M-101) ......................................................... III-1 Neraca Massa Mixer (M-102) ......................................................... III-1 Neraca Massa Filtrasi (P-101) ......................................................... III-2 Neraca Massa Rotary Dryer (DD-101) ........................................... III-2 Neraca Massa Mix Point (MP-101)................................................. III-2 Neraca Massa Mix Point (MP-102)................................................. III-3 Neraca Massa Reaktor (R-101) ....................................................... III-3 Neraca Massa Knock Out (FG-201) ................................................ III-4 Neraca Massa Disc Centrifuge (FF-201)......................................... III-4 Neraca Massa Destilasi (D-201)...................................................... III-5 Neraca Massa Reaktor Hidrogenasi (R-201)................................... III-6 Neraca Massa Destilasi(FG-201) .................................................... III-6 Neraca Panas Heater (E-101)..........................................................IV-1 Neraca Panas Heater (E-102)..........................................................IV-1 Neraca Panas Cooler (E-103)..........................................................IV-2 Neraca Panas Reaktor (R-101)........................................................IV-2 Neraca Panas Cooler (E-201)..........................................................IV-2 Neraca Panas Heater (E-202)..........................................................IV-3 Neraca Panas Kondensor (E-203) ...................................................IV-3 Neraca Panas Cooler (E-205)..........................................................IV-3 Neraca Panas Reboiler (E-204).......................................................IV-4 Neraca Panas Cooler (E-204)..........................................................IV-4 Neraca Panas Reaktor Hidrogenasi (R-201) ...................................IV-4 Neraca Panas Cooler (E-205)..........................................................IV-5 Neraca Panas Kondensor (E-207) ...................................................IV-5 Neraca Panas Reboiler (E-208).......................................................IV-5 Neraca Panas Cooler(E-209)...........................................................IV-6 Neraca Panas Cooler (E-210)..........................................................IV-6
Universitas Sumatera Utara
Tabel 6.1 Daftar Penggunaan Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan n-butyl asetat dari asam asetat dan butadiene ...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-11 Tabel 7.6 Kebutuhan Listrik pada Unit Utilitas .......................................... VII-12 Tabel 7.7 Total Kebutuhan Listrik .............................................................. VII-13 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ................................................................... VIII-4 Tabel 9.1 Informasi acuan untuk memilih PT, CV atau Firma .......................IX-5 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya...........................................IX-14 Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan...............................................................IX-15 Tabel 9.4 Jadwal Kerja Karyawan shift.........................................................IX-17 Tabel LA.1 Neraca Massa Mixer (M-101) ........................................................LA-2 Tabel LA.2 Neraca Massa Mixer (M-102) ........................................................LA-3 Tabel LA.3 Neraca Massa Filtrasi (P-101) ........................................................LA-4 Tabel LA.4 Neraca Massa Rotary Dryer (DD-101) ..........................................LA-5 Tabel LA.5 Neraca Massa Mix Point (MP-101)................................................LA-6 Tabel LA.6 Neraca Massa Mix Point (MP-102)................................................LA-7 Tabel LA.7 Neraca Massa Reaktor (R-101) ......................................................LA-9 Tabel LA.8 Neraca Massa Knock Out (FG-201) ............................................LA-10 Tabel LA.9 Neraca Massa Disc Centrifuge (FF-201)......................................LA-11 Tabel LA.10 Neraca Massa Kolo m Destilasi (D-201)......................................LA-13 Tabel LA.11 Tabel Konstanta Antoine ..............................................................LA-14 Tabel LA.12 Suhu Umpan Masuk Kolom Destilasi (D-201) ............................LA-14 Tabel LA.13 Titik Embun Kolom Destilasi I ....................................................LA-15 Tabel LA.14 Titik Gelembung Kolom Destilasi I .............................................LA-15 Tabel LA.15 Omega Point Kolom Destilasi I ...................................................LA-16 Tabel LA.16 Perhitungan RDm ...........................................................................LA-16 Tabel LA.16 Neraca Massa Kondensor Kolom Destilasi I................................LA-17 Tabel LA.17 Neraca Massa Reboiler Kolom Destilasi I ...................................LA-19
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA.18 Neraca Massa Reaktor Hidrogenasi (R-201)................................LA-20 Tabel LA.19 Neraca Massa Kolo m Destilasi (D-202)......................................LA-22 Tabel LA.20 Tabel Konstanta Antoine ..............................................................LA-23 Tabel LA.21 Suhu Umpan Masuk Kolom Destilasi (D-202) ............................LA-23 Tabel LA.22 Titik Embun Kolom Destilasi II ...................................................LA-24 Tabel LA.23 Titik Gelembung Kolom Destilasi II............................................LA-24 Tabel LA.24 Omega Point Kolom Destilasi I ...................................................LA-24 Tabel LA.25 Perhitungan RDm ...........................................................................LA-25 Tabel LA.26 Neraca Massa Kondensor Kolom Destilasi I................................LA-26 Tabel LA.27 Neraca Massa Reboiler Kolom Destilasi I ...................................LA-28 Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas .......................................................................LB-1 Tabel LB.2 Kapasitas Panas Cairan...................................................................LB-2 Tabel LB.3 Estimasi Cp Gas dengan Metode Benson.......................................LB-2 Tabel LB.4 Estimasi Cp Cairan ........................................................................LB-3 Tabel LB.5 Kontribusi unsure dan gugus untuk estimai Cp padatan ................LB-3 Tabel LB.6 Data Panas laten air ........................................................................LB-4 Tabel LB.7 Data Panas laten zat........................................................................LB-4 Tabel LB.8 Data Panas Pembentukkan Standard ..............................................LB-4 Tabel LB.9 Estimasi Data Panas Pembentukkan Standard metode Benson......LB-4 Tabel LB.10 Panas masuk Heater (E-101)..........................................................LB-6 Tabel LB.11 Panas keluar Heater (E-101) ..........................................................LB-6 Tabel LB.12 Panas masuk Heater (E-102)..........................................................LB-8 Tabel LB.13 Panas keluar Heater (E-102) .........................................................LB-8 Tabel LB.14 Panas masuk alur 14 (E-103)..........................................................LB-9 Tabel LB.15 Panas keluar alur 13 (E-103) ........................................................LB-10 Tabel LB.16 Panas Masuk alur 4 (R-101) .........................................................LB-11 Tabel LB.17 Panas Masuk alur 3 (R-101) .........................................................LB-12 Tabel LB.18 Panas masuk alur 15 (R-101) .......................................................LB-12 Tabel LB.19 Panas keluar alur 19 (R-101)........................................................LB-12 Tabel LB.20 Panas masuk cooler (E-201).........................................................LB-14 Tabel LB.21 Panas keluar cooler (E-201) ........................................................LB-14 Tabel LB.22 Panas masuk alur 24 (E-201)........................................................LB-16
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB.23 Panas keluar alur 25 (E-201) ........................................................LB-16 Tabel LB.24 Panas masuk alur 25 (D-201) .......................................................LB-17 Tabel LB.25 Panas Masuk alur 28 (D-201).......................................................LB-18 Tabel LB.26 Panas Keluar alur 31 (D-201).......................................................LB-18 Tabel LB.27 Panas Keluar alur 26 (D-201).......................................................LB-18 Tabel LB.28 Panas Masuk alur 33 (D-201).......................................................LB-19 Tabel LB.29 Panas masuk alur 31 (E-205)........................................................LB-20 Tabel LB.30 Panas keluar alur 32 (E-205) .......................................................LB-21 Tabel LB.31 Panas masuk (E-204)...................................................................LB-22 Tabel LB.32 Panas keluar (E-204) ...................................................................LB-22 Tabel LB.33 Panas masuk Reaktor (R-202) .....................................................LB-23 Tabel LB.34 Panas Keluar Reaktor (R-202).....................................................LB-23 Tabel LB.35 Panas Masuk cooler (E-206) ........................................................LB-26 Tabel LB.36 Panas keluar cooler (E-206) .........................................................LB-26 Tabel LB.37 Panas masuk alur 35 (D-202) .......................................................LB-28 Tabel LB.38 Panas keluar alur 38 (D-202) .......................................................LB-28 Tabel LB.39 Panas keluar alur 41 (D-202).......................................................LB-28 Tabel LB.40 Panas keluar alur 36 (D-202).......................................................LB-29 Tabel LB.41 Panas masuk alur 42 (D-202) ......................................................LB-29 Tabel LB.42 Panas masuk Cooler (E-209)........................................................LB-34 Tabel LB.43 Panas keluar Cooler (E-210) .......................................................LB-35 Tabel LB.44 Panas masuk Cooler (E-210)........................................................LB-36 Tabel LC.1 Komposisi Bahan Produk atas DestilatI .......................................LC-13 Tabel LC.2 Komposisi Bahan Produk atas Destilat II.....................................LC-16 Tabel LC.3 Data Perhitungan Heat Exchanger ...............................................LC-31 Tabel LC.4 Komposisi Bahan pada Tangki Pencampur (M-101) ..................LC-34 Tabel LC.5 Komposisi Bahan pada (M-102) ..................................................LC-40 Tabel LC.6 Komposisi bahan pompa (J-102)..................................................LC-44 Tabel LC.7 Komposisi bahan pompa (J-107)..................................................LC-48 Tabel LC.8 Komposisi Bahan Masuk (R-101) ...............................................LC-53 Tabel LC.9 Komposisi Bahan keluar (R-101).................................................LC-53 Tabel LC.10 Komposisi Bahan pompa (J-201) .................................................LC-58
Universitas Sumatera Utara
Tabel LC.11 Komposisi umpan masuk Knock Out ..........................................LC-61 Tabel LC.12 Komposisi bahan pada pompa (J-202) .........................................LC-63 Tabel LC.13 Komposisi Bahan Masuk disc Centrifuge (FF-201).....................LC-66 Tabel LC.14 Komposisi Bahan Pompa (J-203).................................................LC-68 Tabel LC.15 Komposisi Bahan Pompa (J-207)................................................LC-78 Tabel LC.16 Komposisi Bahan Pompa (J-206)................................................LC-81 Tabel LC.17 Komposisi Bahan Masuk Reaktor (R-201) ..................................LC-83 Tabel LC.18 Komposisi Bahan Masuk Pompa (J-208) ....................................LC-88 Tabel LC.19 Komposisi Bahan Pompa (J-212).................................................LC-97 Tabel LC.20 Komposisi Bahan Pompa (J-211)...............................................LC-100 Tabel LE.1 Estimasi Perincian Harga Bangunan.............................................. LE-2 Tabel LE.2 Estimasi Harga Peralatan Proses - non-Impor ............................. LE-2 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses - Terangkai ............................... LE-4 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas - non-Impor .............................. LE-5 Tabel LE.5 Estimasi Harga Peralatan Utilitas - Terangkai ............................... LE-5 Tabel LE.6 Estimasi Harga Peralatan Pengolahan Limbah Cair ...................... LE-6 Tabel LE.7 Harga Indeks Marshall dan Swift................................................... LE-7 Tabel LE.8 Estimasi Harga Peralatan Proses - Import...................................... LE-9 Tabel LE.9 Estimasi Harga Pembangkit listrik................................................. LE-9 Tabel LE.10 Rangkuman Total Harga Peralatan dan Jumlah Peralatan ........... LE-10 Tabel LE.11 Biaya Sarana Transportasi ........................................................... LE-12 Tabel LE.12 Perincian Gaji Karyawan ............................................................. LE-16 Tabel LE.13 Perincian Biaya Kas ..................................................................... LE-18 Tabel LE.14 Perincian Modal Kerja ................................................................. LE-19 Tabel LE.15 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia
No. 17 Tahun 2000....................................................................... LE-21 Tabel LE.16 Perhitungan Biaya Depresiasi ...................................................... LE-21
Universitas Sumatera Utara
INTISARI
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan n-Butyl Asetat Dari Asam Asetat dan
Butadiene, direncanakan beroperasi dengan kapasitas 5.000 ton/tahun.
Proses yang digunakan dalam pra rancangan pabrik ini adalah proses
hidrogenasi, yaitu dengan mereaksikan senyawa n-butenyl asetat (hasil reaksi asam
asetat dan butadiene) dengan gas hidrogen. Kemudian n-butyl asetat yang terbentuk
dipisahkan dan dimurnikan sehingga kemurniannya mencapai 99%.
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 330 hari/tahun dan jumlah karyawan sebanyak 136 orang.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi adalah sebagai berikut :
Total Modal Investasi
: Rp. 227.832.775.226,-
Total Biaya Produksi
: Rp. 169.996.588.071,-
Hasil Penjualan
: Rp. 226.438.059.960,-
Laba Bersih
: Rp. 42.149.448.397,-
Profit Margin (PM)
: 24,92 %
Break Even Point (BEP) : 51,92 %
Return on Investment (ROI) : 18,50 %
Pay Out Time (POT)
: 5,405 tahun
Return on Network (RON) : 30,83 %
Internal Rate of Return (IRR) : 30,24
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan
n-Butyl Asetat Dari Asam Asetat dan Butadiene layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Sebagai negara yang sedang berkembang, pembangunan disegala bidang
merupakan kewajiban yang harus dilaksanakan bangsa Indonesia. Pemerintah Indonesia menetapkan bidang ekonomi sebagai titik berat yang merupakan penggerak utama pembangunan. Pembangunan ini bertujuan untuk mewujudkan masyarakat yang adil dan makmur, baik material maupun spiritual sesuai dengan nilai-nilai yang terkandung di dalam Pancasila dan Undang-Undang Dasar 1945.
Hingga saat ini sebagian kebutuhan industri dalam negeri masih harus diipor dari luar negeri. Salah satu jenis produksi kimia yang dibutuhkan adalah n-butyl asetat yang pada akhir-akhir ini kebutuhannya semakin lama semakin meningkat.
Proses pembuatan n-butyl asetat dapat dilakukan dengan berbagai cara, diantaranya adalah proses hydroformilation antara propilena dengan asam asetat, metode ini menghasilkan n-butyl ester dengan iso-butyl asetat, namun cara ini memerlukan gas sintetis yang justru pada akhirnya meningkatkan biaya produksi. Cara lain yang sering digunakan adalah mereaksikan ethylene dengan vinyl asetat dengan bantuan katalis asam yang diikuti dengan proses hidrogenasi dan mereaksikan antara buthanol dengan asam asetat melalui proses esterifikasi. Namun cara-cara tersebut nyatanya membutuhkan bahan baku yang cukup mahal seperti ethylene dan buthanol dan melibatkan reaksi ganda yang diikuti dengan harga katalis yang mahal serta pemisahan yang sangat rumit.
Saat ini telah ditemukan suatu inovasi baru dalam pembuatan n-butyl asetat yaitu dengan cara melakukan reaksi esterifikasi antara butadiene dengan asam asetat. Dimana butadiene merupakan salah satu bahan baku yang cukup murah dan banyak tersedia di pasaran.
Butil asetat merupakan solvent yang aktif untuk film former seperti selulosa nitrat, selulosa asetat butirat, etil selulosa, chlorinated rubber, polystirene dan resin methacrylate. Beberapa getah alam seperti kauri, manila, poutianak dan damar larut dalam butil asetat. Sebagai protective coating, butil asetat dapat digunakan pada kerajinan kulit, tekstil dan plastik. Dapat juga digunakan sebagai solvent ekstraksi
Universitas Sumatera Utara
pada proses bermacam-macam minyak dan obat-obatan. Kegunaan lainnya sebagai
bahan untuk parfum, dan sebagai komponen pada aroma sintetis seperti aprikot,
pisang, pir, nanas, delima dan rashberry (Mc Ketta, 1977).
Keberadaan pabrik n-butyl asetat sampai saat ini belum ada di Indonesia.
Kebutuhannya yang dari tahun ke tahun terus meningkat dirasa sangat tepat apabila
di Indonesia didirikan pabrik n-butyl asetat ini.
Tabel 1.1 Jumlah Kapasitas Impor n-butyl asetat di Indonesia
No Tahun Kapasitas Impor (ton)
1. 2007
2.243,334
2. 2008
2.358,836
3. 2009
3.610,152
4. 2010
4.880.064
5. 2011
4.640,849
(Sumber: Biro Pusat Statisitik 2007-2011)
Berikut ini adalah beberapa data pabrik pembuatan n-butyl asetat di luar
negeri yang akan ditunjukkan dalam tabel di bawah ini
Tabel 1.2 Kapasitas Produksi Pabrik n-butyl asetat di luar negeri
No Pabrik
Lokasi
Kapasitas
(ton/tahun)
1.
Publicker
Philadelphia, Pennsylvania
6.803,89
2. Union Carbide West Virginia, Texas City
22.679,6
3. Celanese
Bishop, Texas
6.803,89
4. Tennessee
Kingshop, Tennessee
6.803,89
Eastmen Company
(Mc. Ketta , 1977)
Hal ini tentu saja sangat bermanfaat untuk memenuhi kebutuhan n-butyl ester
dalam negeri serta diharapkan dapat menyerap tenaga kerja yang secara langsung
dapat mengurangi jumlah pengangguran di Indonesia.
1.2 Perumusan Masalah
Mengingat kebutuhan dalam negeri Indonesia akan n-butyl asetat yang cukup
tinggi, dan belum adanya pabrik pembuatan n-butyl asetat di Indonesia, maka perlu
Universitas Sumatera Utara
adanya usaha untuk membuat pra rancangan pabrik pembuatan n-butyl asetat dari butadiene dan asam asetat .
1.3 Tujuan Perancangan Secara umum, tujuan pra rancangan pabrik dari butadiene dan asam asetat ini
adalah menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia khususnya di bidang perancangan, proses, dan operasi teknik kimia sehingga memberikan gambaran kelayakan Pra Rancangan Pabrik Pembuatan n-butyl asetat dari butadiene dan asam asetat .
Secara khusus, tujuan pra rancangan pabrik pembuatan n-butyl asetat dari butadiene dan asam asetat adalah untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri Indonesia sehingga dapat mengurangi jumlah impor n-butyl asetat dari luar negeri.
1.4 Manfaat Perancangan Manfaat pra rancangan pabrik pembuatan n-butyl asetat dari butadiene dan
asam asetat adalah member gambaran kelayakan (feasibility) dari segi rancangan dan ekonomi pabrik ini untuk dikembangkan di Indonesia. Dimana nantinya gambaran tersebut menjadi patokan untuk pengambilan keputusan terhadap pendirian pabrik tersebut. Pembuatan n-butyl asetat diharapkan memenuhi kebutuhan dalam negeri Indonesia di masa yang akan datang.
Manfaat lain yang ingin dicapai adalah terbukanya lapangan kerja dan memacu rakyat untuk meningkatkan produksi dalam negeri yang pada akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan rakyat.
Universitas Sumatera Utara
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Butadiene Butadiene atau yang biasanya juga dikenal sebagai 1,3-Butadiene merupakan
salah satu diene konjugasi sederhana dengan formula C4H6. Butadiene merupakan salah satu bahan kimia yang penting dalam industri kimia. Kebanyakan butadiene dipolimerisasi dalam pembuatan karet sintetik. Meskipun polybutadiene sendiri sangat lemah dan lunak, hampir semuanya terdiri dari cairan, copolymer dari campuran butadiene dengan styrene atau acrylonitrile seperti acrylonitrile butadiene styrene (ABS), acrylonitrile butadiene (NBR) dan styrene-butadiene (SBR) sangat kuat dan elastis. Butadiene dalam jumlah kecil juga digunakan dalam pembuatan nylon intermediate, yaitu adiponitrile dengan cara menambahkan molekul hydrogen cyanide dalam setiap ikatan rangkapnya melalui proses yang disebut hydrocyanation. Selain itu, butadiene juga banyak digunakan dalam pembuatan material pembuatan karet seperti chloroprene dan pelarut sulfolane. Vinylcyclohexene adalah merupakan zat impuiritis yang sering dijumpai dalam butadiene dalam tangki penyimpanan.
Perkembangan terbaru menyatakan bahwa butadiene dapat digunakan sebagai bahan baku pengganti buthanol dalam proses esterifikasi dalam proses pembuatan nbutyl asetat (Anonim, 2012 ).
2.2 Asam Asetat Asam asetat dengan rumus struktur CH3COOH biasa dikenal juga dengan
asam ethanoat merupakan salah satu bahan kimia organik. Dalam keadaan murni asam asetat bebas dari air (asam asetat glasial) merupakan cairan berwarna bening yang menyerap air dari lingkungan (bersikap higroskopis) dan membeku di bawah suhu 16,7oC (62oF) menjadi sebuah Kristal padat tidak berwarna. Asam asetat merupakan salah satu asam karboksilat yang paling sederhana, merupakan regensia dan dalam industri kimia banyak digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan berbagai macam bahan kimia lainnya.
Asam asetat merupakan salah satu bahan kimia yang penting di dunia. Asam asetat banyak digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan berbagai macam
Universitas Sumatera Utara
bahan kimia, seperti vinil asetat monomer (VAM), asam tereptalik yang dimurnikan, asetat anhidrat, asam monokloro asetat (MCA) dan ester asetat (n-butyl asetat) (Anonim, 2012).
Penggunannya dalam pembuatan n-butyl asetat adalah dengan melakukan reaksi esterifikasi antara asam asetat dengan butadiene ataupun juga dengan alcohol seperti buthanol.
2.3 Esterifikasi Reaksi esterifikasi bersifat reversible, untuk memperoleh rendemen tinggi
dari ester itu, kesetimbangan harus digeser ke arah ester. Satu teknik untuk mencapai ini adalah menggunakan salah satu zat pereaksi yang murah yang berlebihan. Teknik lain adalah membuang salah satu produk dari dalam campuran reaksi (Fessenden & Fessenden, 1999).
Beberapa macam metode esterifikasi antara lain : a. Cara Fischer
Jika asam karboksilat dan alkohol dan katalis asam (biasanya HCl atau H2SO4) dipanaskan, terdapat kesetimbangan dengan ester dan air.
b. Esterifikasi dengan asil halide Asil halida adalah turunan asam karboksilat yang paling reaktif. Asil klorida
lebih murah dibandingkan dengan asil halida lain. Asil halide biasanya dibuat dari asam dengan tionil klorida atau fosfor pentaklorida.
(Dinarno, 2009) c. Esterifikasi antara asam karboksilat dengan conjugated diene
Esterifikasi dengan menggunakan asam karboksilat dan conjugated diene yang tidak disertai oksigen yang disertai katalis asam saat ini juga telah banyak
Universitas Sumatera Utara
dikembangkan. Hal ini dikarenakan conjugated diene merupakan salah satu bahan yang mudah didapat dan harga yang relative yang lebih murah. Conjugated diene yang sering digunakan yaitu 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1,3butadiene, 1,3-hexadiene, 2,4-cyclohexadiene dan lainnya. Produk hasil esterifikasi antara asam karboksilat dengan conjugated diene yang banyak dijumpai adalah n-butyl asetat, 2-methyl-2-butenyl butanoate, cyclohexene-3-ylbenzoate dan lainnya (Paul et al, 1977)
2.4 n-Butyl Asetat n-Butyl asetat yang juga dikenal sebagai butyl etanoat atau butyl asetat
merupakan salah satu bahan kimia organik yang banyak digunakan sebagai solven dalam produksi berbagai macam bahan kimia. Merupakan cairan tidak berwarna yang mudah terbakar. Butyl asetat bisa ditemukan dalam berbagai jenis buah-buahan yang memberikan rasa dan bau yang khas seperti pisang yang biasa juga digunakan sebagai perasa sintetik dalam permen, es krim dan bahan-bahan perasa dalam pembuatan kue. Ada empat macam butil asetat : butil asetat, iso-butil asetat, sec-butil asetat, dan tert-butil asetat. Pada umumnya hanya butil asetat dan isobutyl asetat yang diproduksi secara komersial.
Ada beberapa macam proses dalam pembuatan n-butyl asetat. Pembuatan n-butyl asetat adalah dengan proses esterifikasi menggunakan
bahan baku butanol dan asam asetat dengan katalisator asam sulfat. Untuk menyempurnakan reaksi, salah satu reaktan diberikan berlebih. Ada 2 macam proses pembuatan butil asetat ini, yaitu : 1). Proses Batch
Asam asetat, butil alkohol, dan katalis dimasukkan dalam reaktor dengan jumlah tertentu, steam dipakai sebagai pemanas hinggga menghasilkan refluk. Uap yang terbentuk setelah dikondensasi akan masuk ke unit dekanter, hasil atas direfluk ke kolom distilasi sedang hasil bawah direcovery. Reaksi dilanjutkan dengan beroperasi kira-kira 87°C sampai tidak ada air yang terpisahkan. Alkohol dimasukkan ke dalam reaksi, temperatur kolom naik sampai 126°C, sehingga dapat diperoleh butil asetat.
Universitas Sumatera Utara
2). Proses kontinyu Proses dijalankan dengan reactor CSTR (Continue Stirred Tank Reactor). Butil alkohol, asam asetat dan katalis dimasukkan ke dalam reaktor esterifikasi dan campuran tersebut menghasilkan refluk melalui kolom esterifikasi. Air dari reaksi dipindahkan pada proses dekanter, hasil atas dikembalikan ke reaktor esterifikasi dan airnya dibuang. Produk ester mentah menjadi lapisan atas pada proses dekanter. Sebagian dari produk mentah ini diumpankan ke bagian atas kolom esterifikasi sebagai refluk untuk kontrol temperatur, dan sisanya diumpankan ke kolom distilasi (low boiler) untuk purifikasi (proses pembersihan). Residu butil alkohol dan air dipindahkan dari atas kolom distilasi dan dikembalikan ke reaktor esterifikasi. Ester keluar kolom distilasi ke tangki uap dan dipisahkan dari impuritas dengan kolom penyaringan. Ester yang sudah murni dimasukan ke tangki analisis untuk analisis spesifikasi, dan setelah itu dipindahkan ke tangki penyimpanan (Mc Ketta, 1977).
Pembuatan n-butyl asetat dengan mereaksikan butadiene dengan asam asetat dengan menggunakan bantuan katalis asam. Secara sederhana proses esterifikasi antara butadiene dengan asam asetat dapat dilihat seperti berikut:
(butadiene)
+
(asam asetat)
(sec-butenyl asetat)
+
(n-butenyl asetat) Hasil esterifikasi berupa sec-butenyl asetat dan n-butenyl asetat. n-Butenyl asetat kemudian dipisahkan dari sec-butenyl asetat dan bahan baku berlebih serta produk samping yang terbentuk melalui proses destilasi. n-Butenyl asetat yang telah
Universitas Sumatera Utara
dipisahkan kemudian dimasukkan ke dalam proses hidrogenasi untuk menghilangkan ikatan rangkapnya dan membentuk n-Butyl asetat (Paul et al, 1977).
2.5 Sifat-sifat bahan baku dan produk
2.5.1 Sifat-sifat bahan baku
1. Butadiene
Sifat-sifat:
o Rumus Kimia o Berat Molekul
: C4H6 : 54,0916
o Titik Didih Normal, K
: 269
o Titik Lebur, K o Densitas, g/cm3 o Viskositas, cP (0oC)
: 164,3 : 0,64 : 0,25
o Titik Nyala, C
: -85
(Wikipedia,2012)
2. Asam Asetat Sifat-sifat:
o Rumus Kimia o Berat Molekul o Titik Didih Normal, K o Titik Lebur, K o Temperatur Kritik, K o Tekanan Kritik, bar o Volume Kritik, cm3/mol o Densitas Cair, kg/m3 (oC) o Panas Penguapan, kJ/mol
: CH3COOH : 60,05 : 391,04 : 289,93 : 594,45 : 57,90 : 171,0 : 1049,2 (20) : 23,7
(Wikipedia,2012)
3. Asam Klorida Sifat-sifat:
o Rumus Kimia o Berat Molekul o Titik Didih Normal, K
: HCl : 36,5 : 3383
Universitas Sumatera Utara
o Titik Lebur, K o Densitas Cair, kg/m3 (oC) o Viskositas
: -27,32 : 1180 : 1,9 mPa.s
(Wikipedia,2012)
4. Hidrogen Sifat-sifat:
o Rumus Kimia o Berat Molekul o Titik Didih Normal, K o Titik Lebur, K o Temperatur Kritik, K o Densitas Cair, kg/m3 (oC)
o Panas Penguapan, kJ/mol
: H2 :2 : 20,28 : 14,01 : 32,97 : 70 (TL) : 70,99 (TD) : 0,904
(Wikipedia,2012)
5. Katalis Amberlyst Sifat-sifat:
o Rumus Kimia o Berat Molekul o Titik Didih Normal, C o Flash point,C
: (C10H10)m(C8H8O3S)n
: 314,4
: 516,7
: 266,3
(Wikipedia,2012)
2.5.2 Sifat-sifat Produk 1. n-butyl asetat Sifat-sifat: o Rumus Kimia o Berat Molekul, g/mol o Titik Didih, oC o Titik Leleh, oC o Temperatur Kritis, oC o Tekanan Kritis, MPa o Volume Kritis, m3/kmol
: n-CH3COOC4H9 : 116,16 : 126 : -73,5 : 306 : 3,11 : 0,389
Universitas Sumatera Utara
o Densitas, gr/cm3 (30oC)
: 0,88
(Wikipedia,2012)
2. sec-butyl asetat Sifat-sifat:
o Rumus Kimia o Berat Molekul, g/mol o Densitas, kg/m3 o Titik Didih, oC o Titik Leleh, oC
:sec- CH3COOC4H9 : 116,16 : 870 : 112 : -99 (Wikipedia,2012)
2.6. Deskripsi Proses Proses pembuatan n-butyl asetat dilaksanakan dengan cara esterifikasi yaitu
dengan mereaksikan asam asetat dengan butadiene yang kemudian diikuti dengan proses hidrogenasi produk hasil reaksi esterifikasi asam asetat dengan butadiene (nbutenyl asetat dan sec-butenyl asetat) menjadi n-butyl asetat dan sec-butyl asetat
Proses dimulai dengan aktivasi katalis amberlyst 15, Larutan HCl 38% dari tangki penyimpanan (V-104) dipompakan menuju mixer (M-101) untuk kemudian diencerkan dengan air proses menjadi HCl 1N pada tekanan 1 atm dan suhu 30oC. HCl dari mixer (M-101) kemudian dipompakan menuju mixer (M-102) dan dimasukkan katalis amberlyst 15 dari gudang penyimpanan (F-101) proses ini terjadi pada suhu 30oC dan tekanan 1 atm. Hasil keluaran mixer (M-102) kemudian dipompakan ke unit filtrasi (P-101) untuk memisahkan antara katalis amberlyst 15 dan HCl. HCl yang keluar dari unit filtrasi (P-101) kemudian dialirkan kembali menuju mixer (M-102). Perlakuan dilanjutkan dengan pembersihan dengan menggunakan air dari air proses. Keluaran air proses dan HCl sisa kemudian dialirkan ke unit pengolahan limbah. Amberlyst 15 dan airkemudian dimasukkan ke unit rotary dryer (DD-101) pada suhu 100 C dan tekanan 1 atm. Katalis Amberlyst 15 kemudian dialirkan ke unit disc centrifuge (FF-101) untuk memastikan tidak ada zat lain yang terikut ke unit reaktor (R-101).
Asam asetat dari tangki penyimpanan (TT-101) kemudian diumpankan terlebih dahulu ke unit heater (E-101) untuk menaikkan suhu asam asetat dari 30oC
Universitas Sumatera Utara
menjadi 60oC sebelum diumpankan ke reaktor (R-101). Butadiene dari tangki penyimpanan (TT-102) pada tekanan yang tinggi, kemudian di umpankan ke unit expander (JC-101) untuk menurunkan tekanan butadiene menjadi 1 atm. Gas Butadiene dari expander (JC-101) kemudian diumpankan menuju unit heater (E-102) untuk menaikkan suhu dari 30oC menjadi suhu umpan reaktor, yaitu 60oC. Pada reaktor (R-101) yang beroperasi pada suhu 60oC dan tekanan 1 atm berlangsunglah reaksi esterifikasi antara asam asetat dengan butadiene dengan reaksi seperti
C2H4O2 Asam asetat
+ C4H6 Butadiene
n-C6H10O2 + sec-C6H10O2 n-butenyl asetat sec-butenyl asetat
Reaksi esterifikasi tersebut bereaksi dengan perbandingan asam asetat : butadiene : amberlyst 15 sebesar 3600 : 700 : 85 (Gracey, BP dan Norbat, WJK, 2002). Hasil reaksi berupa n-butenyl asetat, sec-butenyl asetat, asam asetat berlebih, butadiene berlebih dan katalis amberlyst 15. Hasil keluaran reaktor (R-101) kemudian diumpankan menuju unit cooler untuk menurunkan suhu umpan dari 60oC menjadi 40oC. Kemudian diumpankan ke unit knock out drum (FG-201) untuk memisahkan gas butadiene berlebih, kondisi operasi knock out drum yaitu suhu 40oC dan tekanan 1 atm. Gas butadiene berlebih kemudian dengan blower diumpankan ke unit Mixpoint (MP-102). Hasil keluaran unit knock out drum (FG-201) kemudian diumpankan ke unit disc centrifuge (FF-201) yang beroperasi pada suhu 40oC pada tekanan 1 atm untuk memisahkan katalis amberlyst 15. Amberlyst keluaran disc centrifuge (FF-201) kemudian direcycle kembali menuju unit mixer (M-102). Keluaran unit disc centrifuge lainnya kemudian diumpankan ke heater (E-202) untuk menaikkan suhu umpan dari 40oC menjadi suhu umpan masuk destilsi (D-201) yaitu 119,732oC.
Pada unit destilasi (D-201) akan dipisahkan antara asam asetat dengan nbutenyl asetat dengan sec-butenyl asetat berdasarkan titik didih yang beroperasi pada tekanan 1 atm pada suhu 119,732oC. Produk dari atas berupa asam asetat kemudian dipompakan menuju unit cooler (E-206) untuk menurunkan suhu menjadi 30oC kemudian diumpankan ke mix point (MP-101). Produk bawah keluaran destilat (D201) kemudian dipompakan menuju cooler (E-205) untuk menurunkan suhu menjadi
Universitas Sumatera Utara
suhu umpan masuk reaktor hidrogenasi (R-201) yaitu 100oC. Reaktor Hidrogenasi (R-202) beroperasi pada suhu 150oC dan tekanan 30 atm. Dalam reaktor ini terjadi
reaksi antara hidrogen dengan n-butenyl asetat dan sec-butenyl asetat, dengan
persamaan berikut :
(i) n-C6H10O2 +
H2
n-butenyl asetat hidrogen
n-C6H12O2 n-butyl asetat
(ii) sec-C6H10O2 +
H2
sec-butenyl asetat hidrogen
sec-C6H12O2 sec-butyl asetat
Hidrogen yang masuk ke reaktor (R-201) berasal dari tangki penyimpanan (TT-103).
Produk keluaran hidrogen berupa campuran n-butyl asetat dan sec-butyl asetat yang
kemudian diumpankan ke unit cooler (E-206) untuk menurunkan suhu umpan sebelum masuk ke destilasi (D-202) dari 150oC menjadi 118,315oC.
Pada unit destilasi (D-202) akan dipisahkan antara n-butyl asetat dengan sec-
butyl asetat berdasarkan titik didih nya. Produk keluaran atas berupa sec-butyl asetat diumpankan ke unit cooler (E-209) menjadi 30oC sebelum disimpan dalam tangki
BUTADIENE DENGAN KAPASITAS 5.000 TON/TAHUN
TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia Disusun Oleh :
ERIC WIRTANTO NIM : 08 0405 033
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
INTISARI
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan n-Butyl Asetat Dari Asam Asetat dan
Butadiene, direncanakan beroperasi dengan kapasitas 5.000 ton/tahun.
Proses yang digunakan dalam pra rancangan pabrik ini adalah proses
hidrogenasi, yaitu dengan mereaksikan senyawa n-butenyl asetat (hasil reaksi asam
asetat dan butadiene) dengan gas hidrogen. Kemudian n-butyl asetat yang terbentuk
dipisahkan dan dimurnikan sehingga kemurniannya mencapai 99%.
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 330 hari/tahun dan jumlah karyawan sebanyak 136 orang.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi adalah sebagai berikut :
Total Modal Investasi
: Rp. 227.832.775.226,-
Total Biaya Produksi
: Rp. 169.996.588.071,-
Hasil Penjualan
: Rp. 226.438.059.960,-
Laba Bersih
: Rp. 42.149.448.397,-
Profit Margin (PM)
: 24,92 %
Break Even Point (BEP) : 51,92 %
Return on Investment (ROI) : 18,50 %
Pay Out Time (POT)
: 5,405 tahun
Return on Network (RON) : 30,83 %
Internal Rate of Return (IRR) : 30,24
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan
n-Butyl Asetat Dari Asam Asetat dan Butadiene layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur hanyalah milik Tuhan Yang Maha Kuasa yang atas rahmat dan bimbingan-Nya. Dan atas rahmat-Nya pula, tugas akhir dengan judul “ Pra Rancangan Pabrik Pembuatan n-Butyl Asetat Dari Asam Asetat dan Butadiene Dengan Kapasitas 5.000 ton/tahun” dapat terselesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan merupakan salah satu syarat untuk mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Rasa terima kasih dan hormat penulis ucapkan kepada kedua orang tua penulis, Anton Wirtanto dan Linda Elia yang selalu mendukung penulis dalam melaksanakan studi dan dalam proses pengerjaan tugas akhir ini.
Rasa terima kasih penulis juga kepada kedua dosen pembimbing penulis, Bapak Dr. Eng. Irvan, M.Si dan Bapak Ir. Bambang Trisakti, MT, yang senantiasa membimbing penulis dalam mengerjakan tugas akhir ini.
Selain itu, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si, Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara. 2. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, Sekretaris Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara. 3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, Koordinator Tugas Akhir, Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 4. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, dan Ibu Dr. Ir. Iriany, M.Si, selaku Dosen Penguji atas
kritik dan sarannya dalam perbaikan Tugas Akhir ini. 5. Bapak dan Ibu dosen Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara. 6. Ibu Dr. Zuhrina Masyithah, ST, MT, sebagai Dosen Pembimbing saat Penelitian,
serta Bapak Dr. Ir. M. Yusuf Ritonga, MT, sebagai Dosen Pembimbing saat Kerja Praktek. 7. Pak Sutiono, Pak Darsono, Kak Sri, Bu Deli, dan semua pegawai Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
8. Michael Lim atas kerja samanya yang sangat baik serta sangat membantu dalam penulisan tugas akhir ini.
9. Lae-ku Rinaldry Sirait atas bantuan dan dukungannya, Edward T, Martha T, Erika G, Nianto C, Andy H, A Dewi, Lilies P, Kartini P, Tagora B, Rudi H, Syahrinal Anggi D, Irza K, Eka Roy, Ayu R B, Hari T, Irma S, dan semua temanteman stambuk 2008 atas bantuan dan semangatnya.
10. Bang Erwin, Kak Alviah, Bang Izni (Jimmy), dan semua abang / kakak kandung angkatan 2005 atas dukungannya selama ini.
11. Asisten-asisten Laboratorium Proses Industri Kimia, Kak Lia, Bang Yudha, Bang Darwis, Michael, Emelya, Irza, Tagora.
12. Guru-guru serta teman-teman di SD, SMP, dan SMA F.Tandean, Tebing Tinggi. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi setiap pembacanya dan
membawa perkembangan ilmu pengetahuan teknik kimia ke depannya. Saya menyadari masih terdapat kekurangan dalam Tugas Akhir ini, segala kritik dan saran yang bersifat membangun saya terima dengan lapang dada untuk perbaikan selanjutnya. Terima kasih.
Medan, Penulis,
2012
Eric Wirtanto NIM. 080405033
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR................................................................................................. i INTISARI .................................................................................................................. iii DAFTAR ISI.............................................................................................................. iv DAFTAR GAMBAR............................................................................................... viii DAFTAR TABEL ..................................................................................................... ix BAB I 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-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................II-1 2.1 Butadiene .................................................................................... II-1 2.2 Asam Asetat................................................................................. II-1 2.3 Esterifikasi ................................................................................... II-2 2.4 n-Butyl Asetat .............................................................................. II-3 2.5 Sifat- sifat bahan baku dan produk .............................................. II-5 2.6 Deskripsi Proses........................................................................... II-7 BAB III NERACA MASSA............................................................................. III-1 BAB IV NERACA ENERGI ............................................................................IV-1 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
n-butyl asetat dari butadiene dan asam asetat.............................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
Universitas Sumatera Utara
7.2.3 Klarifikasi ..................................................................... VII-5 7.2.4 Filtrasi ........................................................................... VII-6 7.2.5 Demineralisasi............................................................... VII-7 7.2.6 Deaerasi....................................................................... VII-10 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia......................................................... VII-10 7.4 Kebutuhan Listrik ................................................................... VII-11 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ......................................................... VII-13 7.6 Unit Pengolahan Limbah ........................................................ VII-15 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas .................................................. VII-26 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ..................................... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik ........................................................................... VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik..................................................................... VIII-3 8.3 Perincian Luas Tanah .............................................................. VIII-5 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN...................IX-1 9.1 Pengertian Organisasi dan Manajemen ...........................................IX-1 9.2 Bentuk Struktur Organisasi .............................................................IX-1 9.2.1 Bentuk Organisasi Garis ........................................................IX-2 9.2.2 Bentuk Organisasi Fungsionil ................................................IX-2 9.2.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ..........................................IX-3 9.2.4 Bentuk Organisasi Fungsionil dan Staf..................................IX-3 9.3 Manajemen Perusahaan...................................................................IX-4 9.4 Bentuk Badan Usaha .......................................................................IX-5 9.5 Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab ...........................IX-5 9.5.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ............................ IX-10 9.5.2 Dewan Komisaris .................................................................IX-11 9.5.3 Direktur ................................................................................IX-11 9.5.4 Staf Ahli ...............................................................................IX-12 9.5.5 Sekretaris..............................................................................IX-12 9.5.6 Manager Teknik dan Produksi .............................................IX-12 9.5.7 Manager Keuangan ..............................................................IX-12 9.5.8 Manager Personalia..............................................................IX-12 9.5.9 Manager Riset dan Pengembangan ......................................IX-12
Universitas Sumatera Utara
9.5.10 Kepala Bagian Teknik........................................................IX-13 9.5.11 Kepala Bagian Produksi.....................................................IX-13 9.5.12 Kepala Bagian Personalia ..................................................IX-13 9.5.13 Kepala Bagian Riset dan Pengembangan...........................IX-13 9.6 Tenaga Kerja dan Jam Kerja .........................................................IX-14 9.6.1 Jumlah dan Tingkat Pendidikan Tenaga Kerja ....................IX-14 9.6.2 Sistem Penggajian ................................................................IX-15 9.6.3 Pengaturan Jam Kerja ..........................................................IX-16 9.7 Tata Tertib .....................................................................................IX-17 9.8 JAMSOSTEK dan Fasilitas Tenaga Kerja ....................................IX-18 BAB X 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 10.1.3 Biaya Tetap (BT) / Fixed Cost (FC) ................................ X-4 10.1.4 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC)...................... X-5 10.2 Total Penjualan (Total Sales)....................................................... X-5 10.3 Bonus Perusahaan ........................................................................ X-5 10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ......................................................... X-5 10.5 Analisa Aspek Ekonomi .............................................................. X-6 10.5.1 Profit Margin (PM).......................................................... X-6 10.5.2 Break Even Point (BEP) .................................................. X-6 10.5.3 Return On Investment (ROI)............................................ X-7 10.5.4 Pay Out Time (POT) ........................................................ X-7 10.5.5 Return On Network (RON) .............................................. X-7 10.5.6 Internal Rate of Return (IRR) .......................................... X-8 BAB XI KESIMPULAN...................................................................................XI-1 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... xii LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA..................................... LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI ....................................LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN .................. LC-1
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITASLD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI....................................LE-1
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 6.1 Instrumentasi pada Alat...................................................................VI-5 Gambar 8.1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan
n-butyl asetat dari asam asetat dan butadiene............................... VIII-9 Gambar 9.1 Badan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan
n-butyl asetat dari asam asetat dan butadeiene..............................IX-13 Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen, Satuan mm (Tampak Atas)..............LD-2 Gambar LE.2 Grafik Break Even Point (BEP) Pabrik Pembuatan
n-butyl asetat dari asam asetat dan butadiene............................... LE-31
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Tabel 1.2 Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 3.3 Tabel 3.4 Tabel 3.5 Tabel 3.6 Tabel 3.7 Tabel 3.8 Tabel 3.9 Tabel 3.11 Tabel 3.12 Tabel 3.13 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4 Tabel 4.5 Tabel 4.6 Tabel 4.7 Tabel 4.8 Tabel 4.9 Tabel 4.10 Tabel 4.11 Tabel 4.12 Tabel 4.13 Tabel 4.14 Tabel 4.15 Tabel 4.16
Jumlah kapasitas Impor n-butyl asetat di Indonesia...........................I-2 Kapasitas Produksi Pabrik n-Butyl asetat di luar negeri ....................I-2 Neraca Massa Mixer (M-101) ......................................................... III-1 Neraca Massa Mixer (M-102) ......................................................... III-1 Neraca Massa Filtrasi (P-101) ......................................................... III-2 Neraca Massa Rotary Dryer (DD-101) ........................................... III-2 Neraca Massa Mix Point (MP-101)................................................. III-2 Neraca Massa Mix Point (MP-102)................................................. III-3 Neraca Massa Reaktor (R-101) ....................................................... III-3 Neraca Massa Knock Out (FG-201) ................................................ III-4 Neraca Massa Disc Centrifuge (FF-201)......................................... III-4 Neraca Massa Destilasi (D-201)...................................................... III-5 Neraca Massa Reaktor Hidrogenasi (R-201)................................... III-6 Neraca Massa Destilasi(FG-201) .................................................... III-6 Neraca Panas Heater (E-101)..........................................................IV-1 Neraca Panas Heater (E-102)..........................................................IV-1 Neraca Panas Cooler (E-103)..........................................................IV-2 Neraca Panas Reaktor (R-101)........................................................IV-2 Neraca Panas Cooler (E-201)..........................................................IV-2 Neraca Panas Heater (E-202)..........................................................IV-3 Neraca Panas Kondensor (E-203) ...................................................IV-3 Neraca Panas Cooler (E-205)..........................................................IV-3 Neraca Panas Reboiler (E-204).......................................................IV-4 Neraca Panas Cooler (E-204)..........................................................IV-4 Neraca Panas Reaktor Hidrogenasi (R-201) ...................................IV-4 Neraca Panas Cooler (E-205)..........................................................IV-5 Neraca Panas Kondensor (E-207) ...................................................IV-5 Neraca Panas Reboiler (E-208).......................................................IV-5 Neraca Panas Cooler(E-209)...........................................................IV-6 Neraca Panas Cooler (E-210)..........................................................IV-6
Universitas Sumatera Utara
Tabel 6.1 Daftar Penggunaan Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan n-butyl asetat dari asam asetat dan butadiene ...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-11 Tabel 7.6 Kebutuhan Listrik pada Unit Utilitas .......................................... VII-12 Tabel 7.7 Total Kebutuhan Listrik .............................................................. VII-13 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ................................................................... VIII-4 Tabel 9.1 Informasi acuan untuk memilih PT, CV atau Firma .......................IX-5 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya...........................................IX-14 Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan...............................................................IX-15 Tabel 9.4 Jadwal Kerja Karyawan shift.........................................................IX-17 Tabel LA.1 Neraca Massa Mixer (M-101) ........................................................LA-2 Tabel LA.2 Neraca Massa Mixer (M-102) ........................................................LA-3 Tabel LA.3 Neraca Massa Filtrasi (P-101) ........................................................LA-4 Tabel LA.4 Neraca Massa Rotary Dryer (DD-101) ..........................................LA-5 Tabel LA.5 Neraca Massa Mix Point (MP-101)................................................LA-6 Tabel LA.6 Neraca Massa Mix Point (MP-102)................................................LA-7 Tabel LA.7 Neraca Massa Reaktor (R-101) ......................................................LA-9 Tabel LA.8 Neraca Massa Knock Out (FG-201) ............................................LA-10 Tabel LA.9 Neraca Massa Disc Centrifuge (FF-201)......................................LA-11 Tabel LA.10 Neraca Massa Kolo m Destilasi (D-201)......................................LA-13 Tabel LA.11 Tabel Konstanta Antoine ..............................................................LA-14 Tabel LA.12 Suhu Umpan Masuk Kolom Destilasi (D-201) ............................LA-14 Tabel LA.13 Titik Embun Kolom Destilasi I ....................................................LA-15 Tabel LA.14 Titik Gelembung Kolom Destilasi I .............................................LA-15 Tabel LA.15 Omega Point Kolom Destilasi I ...................................................LA-16 Tabel LA.16 Perhitungan RDm ...........................................................................LA-16 Tabel LA.16 Neraca Massa Kondensor Kolom Destilasi I................................LA-17 Tabel LA.17 Neraca Massa Reboiler Kolom Destilasi I ...................................LA-19
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA.18 Neraca Massa Reaktor Hidrogenasi (R-201)................................LA-20 Tabel LA.19 Neraca Massa Kolo m Destilasi (D-202)......................................LA-22 Tabel LA.20 Tabel Konstanta Antoine ..............................................................LA-23 Tabel LA.21 Suhu Umpan Masuk Kolom Destilasi (D-202) ............................LA-23 Tabel LA.22 Titik Embun Kolom Destilasi II ...................................................LA-24 Tabel LA.23 Titik Gelembung Kolom Destilasi II............................................LA-24 Tabel LA.24 Omega Point Kolom Destilasi I ...................................................LA-24 Tabel LA.25 Perhitungan RDm ...........................................................................LA-25 Tabel LA.26 Neraca Massa Kondensor Kolom Destilasi I................................LA-26 Tabel LA.27 Neraca Massa Reboiler Kolom Destilasi I ...................................LA-28 Tabel LB.1 Kapasitas Panas Gas .......................................................................LB-1 Tabel LB.2 Kapasitas Panas Cairan...................................................................LB-2 Tabel LB.3 Estimasi Cp Gas dengan Metode Benson.......................................LB-2 Tabel LB.4 Estimasi Cp Cairan ........................................................................LB-3 Tabel LB.5 Kontribusi unsure dan gugus untuk estimai Cp padatan ................LB-3 Tabel LB.6 Data Panas laten air ........................................................................LB-4 Tabel LB.7 Data Panas laten zat........................................................................LB-4 Tabel LB.8 Data Panas Pembentukkan Standard ..............................................LB-4 Tabel LB.9 Estimasi Data Panas Pembentukkan Standard metode Benson......LB-4 Tabel LB.10 Panas masuk Heater (E-101)..........................................................LB-6 Tabel LB.11 Panas keluar Heater (E-101) ..........................................................LB-6 Tabel LB.12 Panas masuk Heater (E-102)..........................................................LB-8 Tabel LB.13 Panas keluar Heater (E-102) .........................................................LB-8 Tabel LB.14 Panas masuk alur 14 (E-103)..........................................................LB-9 Tabel LB.15 Panas keluar alur 13 (E-103) ........................................................LB-10 Tabel LB.16 Panas Masuk alur 4 (R-101) .........................................................LB-11 Tabel LB.17 Panas Masuk alur 3 (R-101) .........................................................LB-12 Tabel LB.18 Panas masuk alur 15 (R-101) .......................................................LB-12 Tabel LB.19 Panas keluar alur 19 (R-101)........................................................LB-12 Tabel LB.20 Panas masuk cooler (E-201).........................................................LB-14 Tabel LB.21 Panas keluar cooler (E-201) ........................................................LB-14 Tabel LB.22 Panas masuk alur 24 (E-201)........................................................LB-16
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB.23 Panas keluar alur 25 (E-201) ........................................................LB-16 Tabel LB.24 Panas masuk alur 25 (D-201) .......................................................LB-17 Tabel LB.25 Panas Masuk alur 28 (D-201).......................................................LB-18 Tabel LB.26 Panas Keluar alur 31 (D-201).......................................................LB-18 Tabel LB.27 Panas Keluar alur 26 (D-201).......................................................LB-18 Tabel LB.28 Panas Masuk alur 33 (D-201).......................................................LB-19 Tabel LB.29 Panas masuk alur 31 (E-205)........................................................LB-20 Tabel LB.30 Panas keluar alur 32 (E-205) .......................................................LB-21 Tabel LB.31 Panas masuk (E-204)...................................................................LB-22 Tabel LB.32 Panas keluar (E-204) ...................................................................LB-22 Tabel LB.33 Panas masuk Reaktor (R-202) .....................................................LB-23 Tabel LB.34 Panas Keluar Reaktor (R-202).....................................................LB-23 Tabel LB.35 Panas Masuk cooler (E-206) ........................................................LB-26 Tabel LB.36 Panas keluar cooler (E-206) .........................................................LB-26 Tabel LB.37 Panas masuk alur 35 (D-202) .......................................................LB-28 Tabel LB.38 Panas keluar alur 38 (D-202) .......................................................LB-28 Tabel LB.39 Panas keluar alur 41 (D-202).......................................................LB-28 Tabel LB.40 Panas keluar alur 36 (D-202).......................................................LB-29 Tabel LB.41 Panas masuk alur 42 (D-202) ......................................................LB-29 Tabel LB.42 Panas masuk Cooler (E-209)........................................................LB-34 Tabel LB.43 Panas keluar Cooler (E-210) .......................................................LB-35 Tabel LB.44 Panas masuk Cooler (E-210)........................................................LB-36 Tabel LC.1 Komposisi Bahan Produk atas DestilatI .......................................LC-13 Tabel LC.2 Komposisi Bahan Produk atas Destilat II.....................................LC-16 Tabel LC.3 Data Perhitungan Heat Exchanger ...............................................LC-31 Tabel LC.4 Komposisi Bahan pada Tangki Pencampur (M-101) ..................LC-34 Tabel LC.5 Komposisi Bahan pada (M-102) ..................................................LC-40 Tabel LC.6 Komposisi bahan pompa (J-102)..................................................LC-44 Tabel LC.7 Komposisi bahan pompa (J-107)..................................................LC-48 Tabel LC.8 Komposisi Bahan Masuk (R-101) ...............................................LC-53 Tabel LC.9 Komposisi Bahan keluar (R-101).................................................LC-53 Tabel LC.10 Komposisi Bahan pompa (J-201) .................................................LC-58
Universitas Sumatera Utara
Tabel LC.11 Komposisi umpan masuk Knock Out ..........................................LC-61 Tabel LC.12 Komposisi bahan pada pompa (J-202) .........................................LC-63 Tabel LC.13 Komposisi Bahan Masuk disc Centrifuge (FF-201).....................LC-66 Tabel LC.14 Komposisi Bahan Pompa (J-203).................................................LC-68 Tabel LC.15 Komposisi Bahan Pompa (J-207)................................................LC-78 Tabel LC.16 Komposisi Bahan Pompa (J-206)................................................LC-81 Tabel LC.17 Komposisi Bahan Masuk Reaktor (R-201) ..................................LC-83 Tabel LC.18 Komposisi Bahan Masuk Pompa (J-208) ....................................LC-88 Tabel LC.19 Komposisi Bahan Pompa (J-212).................................................LC-97 Tabel LC.20 Komposisi Bahan Pompa (J-211)...............................................LC-100 Tabel LE.1 Estimasi Perincian Harga Bangunan.............................................. LE-2 Tabel LE.2 Estimasi Harga Peralatan Proses - non-Impor ............................. LE-2 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses - Terangkai ............................... LE-4 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas - non-Impor .............................. LE-5 Tabel LE.5 Estimasi Harga Peralatan Utilitas - Terangkai ............................... LE-5 Tabel LE.6 Estimasi Harga Peralatan Pengolahan Limbah Cair ...................... LE-6 Tabel LE.7 Harga Indeks Marshall dan Swift................................................... LE-7 Tabel LE.8 Estimasi Harga Peralatan Proses - Import...................................... LE-9 Tabel LE.9 Estimasi Harga Pembangkit listrik................................................. LE-9 Tabel LE.10 Rangkuman Total Harga Peralatan dan Jumlah Peralatan ........... LE-10 Tabel LE.11 Biaya Sarana Transportasi ........................................................... LE-12 Tabel LE.12 Perincian Gaji Karyawan ............................................................. LE-16 Tabel LE.13 Perincian Biaya Kas ..................................................................... LE-18 Tabel LE.14 Perincian Modal Kerja ................................................................. LE-19 Tabel LE.15 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia
No. 17 Tahun 2000....................................................................... LE-21 Tabel LE.16 Perhitungan Biaya Depresiasi ...................................................... LE-21
Universitas Sumatera Utara
INTISARI
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan n-Butyl Asetat Dari Asam Asetat dan
Butadiene, direncanakan beroperasi dengan kapasitas 5.000 ton/tahun.
Proses yang digunakan dalam pra rancangan pabrik ini adalah proses
hidrogenasi, yaitu dengan mereaksikan senyawa n-butenyl asetat (hasil reaksi asam
asetat dan butadiene) dengan gas hidrogen. Kemudian n-butyl asetat yang terbentuk
dipisahkan dan dimurnikan sehingga kemurniannya mencapai 99%.
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 330 hari/tahun dan jumlah karyawan sebanyak 136 orang.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi adalah sebagai berikut :
Total Modal Investasi
: Rp. 227.832.775.226,-
Total Biaya Produksi
: Rp. 169.996.588.071,-
Hasil Penjualan
: Rp. 226.438.059.960,-
Laba Bersih
: Rp. 42.149.448.397,-
Profit Margin (PM)
: 24,92 %
Break Even Point (BEP) : 51,92 %
Return on Investment (ROI) : 18,50 %
Pay Out Time (POT)
: 5,405 tahun
Return on Network (RON) : 30,83 %
Internal Rate of Return (IRR) : 30,24
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan
n-Butyl Asetat Dari Asam Asetat dan Butadiene layak untuk didirikan.
Universitas Sumatera Utara
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Sebagai negara yang sedang berkembang, pembangunan disegala bidang
merupakan kewajiban yang harus dilaksanakan bangsa Indonesia. Pemerintah Indonesia menetapkan bidang ekonomi sebagai titik berat yang merupakan penggerak utama pembangunan. Pembangunan ini bertujuan untuk mewujudkan masyarakat yang adil dan makmur, baik material maupun spiritual sesuai dengan nilai-nilai yang terkandung di dalam Pancasila dan Undang-Undang Dasar 1945.
Hingga saat ini sebagian kebutuhan industri dalam negeri masih harus diipor dari luar negeri. Salah satu jenis produksi kimia yang dibutuhkan adalah n-butyl asetat yang pada akhir-akhir ini kebutuhannya semakin lama semakin meningkat.
Proses pembuatan n-butyl asetat dapat dilakukan dengan berbagai cara, diantaranya adalah proses hydroformilation antara propilena dengan asam asetat, metode ini menghasilkan n-butyl ester dengan iso-butyl asetat, namun cara ini memerlukan gas sintetis yang justru pada akhirnya meningkatkan biaya produksi. Cara lain yang sering digunakan adalah mereaksikan ethylene dengan vinyl asetat dengan bantuan katalis asam yang diikuti dengan proses hidrogenasi dan mereaksikan antara buthanol dengan asam asetat melalui proses esterifikasi. Namun cara-cara tersebut nyatanya membutuhkan bahan baku yang cukup mahal seperti ethylene dan buthanol dan melibatkan reaksi ganda yang diikuti dengan harga katalis yang mahal serta pemisahan yang sangat rumit.
Saat ini telah ditemukan suatu inovasi baru dalam pembuatan n-butyl asetat yaitu dengan cara melakukan reaksi esterifikasi antara butadiene dengan asam asetat. Dimana butadiene merupakan salah satu bahan baku yang cukup murah dan banyak tersedia di pasaran.
Butil asetat merupakan solvent yang aktif untuk film former seperti selulosa nitrat, selulosa asetat butirat, etil selulosa, chlorinated rubber, polystirene dan resin methacrylate. Beberapa getah alam seperti kauri, manila, poutianak dan damar larut dalam butil asetat. Sebagai protective coating, butil asetat dapat digunakan pada kerajinan kulit, tekstil dan plastik. Dapat juga digunakan sebagai solvent ekstraksi
Universitas Sumatera Utara
pada proses bermacam-macam minyak dan obat-obatan. Kegunaan lainnya sebagai
bahan untuk parfum, dan sebagai komponen pada aroma sintetis seperti aprikot,
pisang, pir, nanas, delima dan rashberry (Mc Ketta, 1977).
Keberadaan pabrik n-butyl asetat sampai saat ini belum ada di Indonesia.
Kebutuhannya yang dari tahun ke tahun terus meningkat dirasa sangat tepat apabila
di Indonesia didirikan pabrik n-butyl asetat ini.
Tabel 1.1 Jumlah Kapasitas Impor n-butyl asetat di Indonesia
No Tahun Kapasitas Impor (ton)
1. 2007
2.243,334
2. 2008
2.358,836
3. 2009
3.610,152
4. 2010
4.880.064
5. 2011
4.640,849
(Sumber: Biro Pusat Statisitik 2007-2011)
Berikut ini adalah beberapa data pabrik pembuatan n-butyl asetat di luar
negeri yang akan ditunjukkan dalam tabel di bawah ini
Tabel 1.2 Kapasitas Produksi Pabrik n-butyl asetat di luar negeri
No Pabrik
Lokasi
Kapasitas
(ton/tahun)
1.
Publicker
Philadelphia, Pennsylvania
6.803,89
2. Union Carbide West Virginia, Texas City
22.679,6
3. Celanese
Bishop, Texas
6.803,89
4. Tennessee
Kingshop, Tennessee
6.803,89
Eastmen Company
(Mc. Ketta , 1977)
Hal ini tentu saja sangat bermanfaat untuk memenuhi kebutuhan n-butyl ester
dalam negeri serta diharapkan dapat menyerap tenaga kerja yang secara langsung
dapat mengurangi jumlah pengangguran di Indonesia.
1.2 Perumusan Masalah
Mengingat kebutuhan dalam negeri Indonesia akan n-butyl asetat yang cukup
tinggi, dan belum adanya pabrik pembuatan n-butyl asetat di Indonesia, maka perlu
Universitas Sumatera Utara
adanya usaha untuk membuat pra rancangan pabrik pembuatan n-butyl asetat dari butadiene dan asam asetat .
1.3 Tujuan Perancangan Secara umum, tujuan pra rancangan pabrik dari butadiene dan asam asetat ini
adalah menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia khususnya di bidang perancangan, proses, dan operasi teknik kimia sehingga memberikan gambaran kelayakan Pra Rancangan Pabrik Pembuatan n-butyl asetat dari butadiene dan asam asetat .
Secara khusus, tujuan pra rancangan pabrik pembuatan n-butyl asetat dari butadiene dan asam asetat adalah untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri Indonesia sehingga dapat mengurangi jumlah impor n-butyl asetat dari luar negeri.
1.4 Manfaat Perancangan Manfaat pra rancangan pabrik pembuatan n-butyl asetat dari butadiene dan
asam asetat adalah member gambaran kelayakan (feasibility) dari segi rancangan dan ekonomi pabrik ini untuk dikembangkan di Indonesia. Dimana nantinya gambaran tersebut menjadi patokan untuk pengambilan keputusan terhadap pendirian pabrik tersebut. Pembuatan n-butyl asetat diharapkan memenuhi kebutuhan dalam negeri Indonesia di masa yang akan datang.
Manfaat lain yang ingin dicapai adalah terbukanya lapangan kerja dan memacu rakyat untuk meningkatkan produksi dalam negeri yang pada akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan rakyat.
Universitas Sumatera Utara
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Butadiene Butadiene atau yang biasanya juga dikenal sebagai 1,3-Butadiene merupakan
salah satu diene konjugasi sederhana dengan formula C4H6. Butadiene merupakan salah satu bahan kimia yang penting dalam industri kimia. Kebanyakan butadiene dipolimerisasi dalam pembuatan karet sintetik. Meskipun polybutadiene sendiri sangat lemah dan lunak, hampir semuanya terdiri dari cairan, copolymer dari campuran butadiene dengan styrene atau acrylonitrile seperti acrylonitrile butadiene styrene (ABS), acrylonitrile butadiene (NBR) dan styrene-butadiene (SBR) sangat kuat dan elastis. Butadiene dalam jumlah kecil juga digunakan dalam pembuatan nylon intermediate, yaitu adiponitrile dengan cara menambahkan molekul hydrogen cyanide dalam setiap ikatan rangkapnya melalui proses yang disebut hydrocyanation. Selain itu, butadiene juga banyak digunakan dalam pembuatan material pembuatan karet seperti chloroprene dan pelarut sulfolane. Vinylcyclohexene adalah merupakan zat impuiritis yang sering dijumpai dalam butadiene dalam tangki penyimpanan.
Perkembangan terbaru menyatakan bahwa butadiene dapat digunakan sebagai bahan baku pengganti buthanol dalam proses esterifikasi dalam proses pembuatan nbutyl asetat (Anonim, 2012 ).
2.2 Asam Asetat Asam asetat dengan rumus struktur CH3COOH biasa dikenal juga dengan
asam ethanoat merupakan salah satu bahan kimia organik. Dalam keadaan murni asam asetat bebas dari air (asam asetat glasial) merupakan cairan berwarna bening yang menyerap air dari lingkungan (bersikap higroskopis) dan membeku di bawah suhu 16,7oC (62oF) menjadi sebuah Kristal padat tidak berwarna. Asam asetat merupakan salah satu asam karboksilat yang paling sederhana, merupakan regensia dan dalam industri kimia banyak digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan berbagai macam bahan kimia lainnya.
Asam asetat merupakan salah satu bahan kimia yang penting di dunia. Asam asetat banyak digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan berbagai macam
Universitas Sumatera Utara
bahan kimia, seperti vinil asetat monomer (VAM), asam tereptalik yang dimurnikan, asetat anhidrat, asam monokloro asetat (MCA) dan ester asetat (n-butyl asetat) (Anonim, 2012).
Penggunannya dalam pembuatan n-butyl asetat adalah dengan melakukan reaksi esterifikasi antara asam asetat dengan butadiene ataupun juga dengan alcohol seperti buthanol.
2.3 Esterifikasi Reaksi esterifikasi bersifat reversible, untuk memperoleh rendemen tinggi
dari ester itu, kesetimbangan harus digeser ke arah ester. Satu teknik untuk mencapai ini adalah menggunakan salah satu zat pereaksi yang murah yang berlebihan. Teknik lain adalah membuang salah satu produk dari dalam campuran reaksi (Fessenden & Fessenden, 1999).
Beberapa macam metode esterifikasi antara lain : a. Cara Fischer
Jika asam karboksilat dan alkohol dan katalis asam (biasanya HCl atau H2SO4) dipanaskan, terdapat kesetimbangan dengan ester dan air.
b. Esterifikasi dengan asil halide Asil halida adalah turunan asam karboksilat yang paling reaktif. Asil klorida
lebih murah dibandingkan dengan asil halida lain. Asil halide biasanya dibuat dari asam dengan tionil klorida atau fosfor pentaklorida.
(Dinarno, 2009) c. Esterifikasi antara asam karboksilat dengan conjugated diene
Esterifikasi dengan menggunakan asam karboksilat dan conjugated diene yang tidak disertai oksigen yang disertai katalis asam saat ini juga telah banyak
Universitas Sumatera Utara
dikembangkan. Hal ini dikarenakan conjugated diene merupakan salah satu bahan yang mudah didapat dan harga yang relative yang lebih murah. Conjugated diene yang sering digunakan yaitu 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1,3butadiene, 1,3-hexadiene, 2,4-cyclohexadiene dan lainnya. Produk hasil esterifikasi antara asam karboksilat dengan conjugated diene yang banyak dijumpai adalah n-butyl asetat, 2-methyl-2-butenyl butanoate, cyclohexene-3-ylbenzoate dan lainnya (Paul et al, 1977)
2.4 n-Butyl Asetat n-Butyl asetat yang juga dikenal sebagai butyl etanoat atau butyl asetat
merupakan salah satu bahan kimia organik yang banyak digunakan sebagai solven dalam produksi berbagai macam bahan kimia. Merupakan cairan tidak berwarna yang mudah terbakar. Butyl asetat bisa ditemukan dalam berbagai jenis buah-buahan yang memberikan rasa dan bau yang khas seperti pisang yang biasa juga digunakan sebagai perasa sintetik dalam permen, es krim dan bahan-bahan perasa dalam pembuatan kue. Ada empat macam butil asetat : butil asetat, iso-butil asetat, sec-butil asetat, dan tert-butil asetat. Pada umumnya hanya butil asetat dan isobutyl asetat yang diproduksi secara komersial.
Ada beberapa macam proses dalam pembuatan n-butyl asetat. Pembuatan n-butyl asetat adalah dengan proses esterifikasi menggunakan
bahan baku butanol dan asam asetat dengan katalisator asam sulfat. Untuk menyempurnakan reaksi, salah satu reaktan diberikan berlebih. Ada 2 macam proses pembuatan butil asetat ini, yaitu : 1). Proses Batch
Asam asetat, butil alkohol, dan katalis dimasukkan dalam reaktor dengan jumlah tertentu, steam dipakai sebagai pemanas hinggga menghasilkan refluk. Uap yang terbentuk setelah dikondensasi akan masuk ke unit dekanter, hasil atas direfluk ke kolom distilasi sedang hasil bawah direcovery. Reaksi dilanjutkan dengan beroperasi kira-kira 87°C sampai tidak ada air yang terpisahkan. Alkohol dimasukkan ke dalam reaksi, temperatur kolom naik sampai 126°C, sehingga dapat diperoleh butil asetat.
Universitas Sumatera Utara
2). Proses kontinyu Proses dijalankan dengan reactor CSTR (Continue Stirred Tank Reactor). Butil alkohol, asam asetat dan katalis dimasukkan ke dalam reaktor esterifikasi dan campuran tersebut menghasilkan refluk melalui kolom esterifikasi. Air dari reaksi dipindahkan pada proses dekanter, hasil atas dikembalikan ke reaktor esterifikasi dan airnya dibuang. Produk ester mentah menjadi lapisan atas pada proses dekanter. Sebagian dari produk mentah ini diumpankan ke bagian atas kolom esterifikasi sebagai refluk untuk kontrol temperatur, dan sisanya diumpankan ke kolom distilasi (low boiler) untuk purifikasi (proses pembersihan). Residu butil alkohol dan air dipindahkan dari atas kolom distilasi dan dikembalikan ke reaktor esterifikasi. Ester keluar kolom distilasi ke tangki uap dan dipisahkan dari impuritas dengan kolom penyaringan. Ester yang sudah murni dimasukan ke tangki analisis untuk analisis spesifikasi, dan setelah itu dipindahkan ke tangki penyimpanan (Mc Ketta, 1977).
Pembuatan n-butyl asetat dengan mereaksikan butadiene dengan asam asetat dengan menggunakan bantuan katalis asam. Secara sederhana proses esterifikasi antara butadiene dengan asam asetat dapat dilihat seperti berikut:
(butadiene)
+
(asam asetat)
(sec-butenyl asetat)
+
(n-butenyl asetat) Hasil esterifikasi berupa sec-butenyl asetat dan n-butenyl asetat. n-Butenyl asetat kemudian dipisahkan dari sec-butenyl asetat dan bahan baku berlebih serta produk samping yang terbentuk melalui proses destilasi. n-Butenyl asetat yang telah
Universitas Sumatera Utara
dipisahkan kemudian dimasukkan ke dalam proses hidrogenasi untuk menghilangkan ikatan rangkapnya dan membentuk n-Butyl asetat (Paul et al, 1977).
2.5 Sifat-sifat bahan baku dan produk
2.5.1 Sifat-sifat bahan baku
1. Butadiene
Sifat-sifat:
o Rumus Kimia o Berat Molekul
: C4H6 : 54,0916
o Titik Didih Normal, K
: 269
o Titik Lebur, K o Densitas, g/cm3 o Viskositas, cP (0oC)
: 164,3 : 0,64 : 0,25
o Titik Nyala, C
: -85
(Wikipedia,2012)
2. Asam Asetat Sifat-sifat:
o Rumus Kimia o Berat Molekul o Titik Didih Normal, K o Titik Lebur, K o Temperatur Kritik, K o Tekanan Kritik, bar o Volume Kritik, cm3/mol o Densitas Cair, kg/m3 (oC) o Panas Penguapan, kJ/mol
: CH3COOH : 60,05 : 391,04 : 289,93 : 594,45 : 57,90 : 171,0 : 1049,2 (20) : 23,7
(Wikipedia,2012)
3. Asam Klorida Sifat-sifat:
o Rumus Kimia o Berat Molekul o Titik Didih Normal, K
: HCl : 36,5 : 3383
Universitas Sumatera Utara
o Titik Lebur, K o Densitas Cair, kg/m3 (oC) o Viskositas
: -27,32 : 1180 : 1,9 mPa.s
(Wikipedia,2012)
4. Hidrogen Sifat-sifat:
o Rumus Kimia o Berat Molekul o Titik Didih Normal, K o Titik Lebur, K o Temperatur Kritik, K o Densitas Cair, kg/m3 (oC)
o Panas Penguapan, kJ/mol
: H2 :2 : 20,28 : 14,01 : 32,97 : 70 (TL) : 70,99 (TD) : 0,904
(Wikipedia,2012)
5. Katalis Amberlyst Sifat-sifat:
o Rumus Kimia o Berat Molekul o Titik Didih Normal, C o Flash point,C
: (C10H10)m(C8H8O3S)n
: 314,4
: 516,7
: 266,3
(Wikipedia,2012)
2.5.2 Sifat-sifat Produk 1. n-butyl asetat Sifat-sifat: o Rumus Kimia o Berat Molekul, g/mol o Titik Didih, oC o Titik Leleh, oC o Temperatur Kritis, oC o Tekanan Kritis, MPa o Volume Kritis, m3/kmol
: n-CH3COOC4H9 : 116,16 : 126 : -73,5 : 306 : 3,11 : 0,389
Universitas Sumatera Utara
o Densitas, gr/cm3 (30oC)
: 0,88
(Wikipedia,2012)
2. sec-butyl asetat Sifat-sifat:
o Rumus Kimia o Berat Molekul, g/mol o Densitas, kg/m3 o Titik Didih, oC o Titik Leleh, oC
:sec- CH3COOC4H9 : 116,16 : 870 : 112 : -99 (Wikipedia,2012)
2.6. Deskripsi Proses Proses pembuatan n-butyl asetat dilaksanakan dengan cara esterifikasi yaitu
dengan mereaksikan asam asetat dengan butadiene yang kemudian diikuti dengan proses hidrogenasi produk hasil reaksi esterifikasi asam asetat dengan butadiene (nbutenyl asetat dan sec-butenyl asetat) menjadi n-butyl asetat dan sec-butyl asetat
Proses dimulai dengan aktivasi katalis amberlyst 15, Larutan HCl 38% dari tangki penyimpanan (V-104) dipompakan menuju mixer (M-101) untuk kemudian diencerkan dengan air proses menjadi HCl 1N pada tekanan 1 atm dan suhu 30oC. HCl dari mixer (M-101) kemudian dipompakan menuju mixer (M-102) dan dimasukkan katalis amberlyst 15 dari gudang penyimpanan (F-101) proses ini terjadi pada suhu 30oC dan tekanan 1 atm. Hasil keluaran mixer (M-102) kemudian dipompakan ke unit filtrasi (P-101) untuk memisahkan antara katalis amberlyst 15 dan HCl. HCl yang keluar dari unit filtrasi (P-101) kemudian dialirkan kembali menuju mixer (M-102). Perlakuan dilanjutkan dengan pembersihan dengan menggunakan air dari air proses. Keluaran air proses dan HCl sisa kemudian dialirkan ke unit pengolahan limbah. Amberlyst 15 dan airkemudian dimasukkan ke unit rotary dryer (DD-101) pada suhu 100 C dan tekanan 1 atm. Katalis Amberlyst 15 kemudian dialirkan ke unit disc centrifuge (FF-101) untuk memastikan tidak ada zat lain yang terikut ke unit reaktor (R-101).
Asam asetat dari tangki penyimpanan (TT-101) kemudian diumpankan terlebih dahulu ke unit heater (E-101) untuk menaikkan suhu asam asetat dari 30oC
Universitas Sumatera Utara
menjadi 60oC sebelum diumpankan ke reaktor (R-101). Butadiene dari tangki penyimpanan (TT-102) pada tekanan yang tinggi, kemudian di umpankan ke unit expander (JC-101) untuk menurunkan tekanan butadiene menjadi 1 atm. Gas Butadiene dari expander (JC-101) kemudian diumpankan menuju unit heater (E-102) untuk menaikkan suhu dari 30oC menjadi suhu umpan reaktor, yaitu 60oC. Pada reaktor (R-101) yang beroperasi pada suhu 60oC dan tekanan 1 atm berlangsunglah reaksi esterifikasi antara asam asetat dengan butadiene dengan reaksi seperti
C2H4O2 Asam asetat
+ C4H6 Butadiene
n-C6H10O2 + sec-C6H10O2 n-butenyl asetat sec-butenyl asetat
Reaksi esterifikasi tersebut bereaksi dengan perbandingan asam asetat : butadiene : amberlyst 15 sebesar 3600 : 700 : 85 (Gracey, BP dan Norbat, WJK, 2002). Hasil reaksi berupa n-butenyl asetat, sec-butenyl asetat, asam asetat berlebih, butadiene berlebih dan katalis amberlyst 15. Hasil keluaran reaktor (R-101) kemudian diumpankan menuju unit cooler untuk menurunkan suhu umpan dari 60oC menjadi 40oC. Kemudian diumpankan ke unit knock out drum (FG-201) untuk memisahkan gas butadiene berlebih, kondisi operasi knock out drum yaitu suhu 40oC dan tekanan 1 atm. Gas butadiene berlebih kemudian dengan blower diumpankan ke unit Mixpoint (MP-102). Hasil keluaran unit knock out drum (FG-201) kemudian diumpankan ke unit disc centrifuge (FF-201) yang beroperasi pada suhu 40oC pada tekanan 1 atm untuk memisahkan katalis amberlyst 15. Amberlyst keluaran disc centrifuge (FF-201) kemudian direcycle kembali menuju unit mixer (M-102). Keluaran unit disc centrifuge lainnya kemudian diumpankan ke heater (E-202) untuk menaikkan suhu umpan dari 40oC menjadi suhu umpan masuk destilsi (D-201) yaitu 119,732oC.
Pada unit destilasi (D-201) akan dipisahkan antara asam asetat dengan nbutenyl asetat dengan sec-butenyl asetat berdasarkan titik didih yang beroperasi pada tekanan 1 atm pada suhu 119,732oC. Produk dari atas berupa asam asetat kemudian dipompakan menuju unit cooler (E-206) untuk menurunkan suhu menjadi 30oC kemudian diumpankan ke mix point (MP-101). Produk bawah keluaran destilat (D201) kemudian dipompakan menuju cooler (E-205) untuk menurunkan suhu menjadi
Universitas Sumatera Utara
suhu umpan masuk reaktor hidrogenasi (R-201) yaitu 100oC. Reaktor Hidrogenasi (R-202) beroperasi pada suhu 150oC dan tekanan 30 atm. Dalam reaktor ini terjadi
reaksi antara hidrogen dengan n-butenyl asetat dan sec-butenyl asetat, dengan
persamaan berikut :
(i) n-C6H10O2 +
H2
n-butenyl asetat hidrogen
n-C6H12O2 n-butyl asetat
(ii) sec-C6H10O2 +
H2
sec-butenyl asetat hidrogen
sec-C6H12O2 sec-butyl asetat
Hidrogen yang masuk ke reaktor (R-201) berasal dari tangki penyimpanan (TT-103).
Produk keluaran hidrogen berupa campuran n-butyl asetat dan sec-butyl asetat yang
kemudian diumpankan ke unit cooler (E-206) untuk menurunkan suhu umpan sebelum masuk ke destilasi (D-202) dari 150oC menjadi 118,315oC.
Pada unit destilasi (D-202) akan dipisahkan antara n-butyl asetat dengan sec-
butyl asetat berdasarkan titik didih nya. Produk keluaran atas berupa sec-butyl asetat diumpankan ke unit cooler (E-209) menjadi 30oC sebelum disimpan dalam tangki