PRARANCANGAN PABRIK ACETOPHENONE DARI ETHYLBENZENE DENGAN OKSIDASI UDARA KAPASITAS 5.000 TON TAHUN

commit to user

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK ACETOPHENONE

DARI ETHYLBENZENE

DENGAN OKSIDASI UDARA

KAPASITAS 5.000 TON/TAHUN

Oleh:

Pitri Herawati

I1506021

Rissa Kurniawati

I1506026

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

commit to user

DAFTAR ISI

Halaman Judul ...

i

Lembar Pengesahan ...

ii

Motto Persembahan ...

iii

Kata Pengantar ...

iv

Daftar Isi ...

v

Daftar Tabel ...

xii

Daftar Gambar ...

xiv

Intisari ...

xv

BAB I PENDAHULUAN ...

1

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik...

1

1.2. Penentuan Kapasitas Produksi...

2

1.2.1Kapasits Pabrik yang Sudah Berdiri...

2

1.2.2Ketersediaan Bahan Baku...

3

1.3. Pemilihan Lokasi Pabrik ...

4

1.4. Tinjauan Pustaka ...

8

1.4.1

Macam – macam Proses...

8

1.4.1.1Proses Oksidasi...

8

1.4.1.2Proses Asilasi Friedel Craft...

9

1.4.2

Kegunaan Produk ...

9

1.4.3

Sifat Fisis dan Kimia ...

10

v

commit to user

1.4.3.1

Bahan Baku...

10

1.4.3.2

Produk...

13

1.4.3.3

Katalis...

15

1.4.4

Tinjauan Reaksi Secara Umum...

16

BAB II DISKRIPSI PROSES ...

18

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ...

18

2.1.1

Spesifikasi Bahan Baku ...

18

2.1.2

Spesifikasi Bahan Pembantu...

18

2.1.3

Spesifikasi Katalis...

19

2.1.4

Spesifikasi Produk...

19

2.2 Konsep Reaksi ...

20

2.2.1

Dasar Reaksi ...

20

2.2.2

Mekanisme Reaksi...

20

2.2.3

Kondisi Operasi...

21

2.2.4

Tinjauan Thermodinamika...

22

2.2.5

Tinjauan Kinetika...

24

2.3 Diagram Alir Proses dan Langkah Proses ...

24

2.3.1

Diagram Alir Kualitatif...

25

2.3.2

Diagram Alir Kuantitatif...

26

2.3.3

Diagram Alir Proses...

27

2.3.4

Langkah Proses...

28

2.3.4.1.Penyiapan Bahan Baku……… ... 28

commit to user

2.3.4.2.Tahap Reaksi... . 28

2.3.4.3.Tahap Pemurnian Produk...

29

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ...

29

2.4.1

Neraca Massa...

30

2.4.2

Neraca Panas ...

34

2.5 Tata Letak

Pabrik dan Peralatan Proses...

39

2.5.1

Tata Letak

Pabrik ...

39

2.5.2

Tata Letak

Peralatan Proses...

42

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ...

44

3.1 Reaktor...

44

3.2 Mixer...

46

3.3 Menara Distilasi 1...

48

3.4 Menara Distilasi 2...

49

3.5 Vaporizer...

50

3.6 Tangki

Ethylbenzene

...

52

3.7 Tangki

acetophenone

...

52

3.8 Hopper...

53

3.9 Accumulator 01...

54

3.10Accumulator 02...

55

3.11Condenser 01...

56

3.12Condenser 02...

57

3.13Condenser 03...

59

commit to user

3.14Reboiler 01...

60

3.15Reboiler 02...

62

3.16Kompressor 01...

63

3.17Heat Exchanger 01...

64

3.18Pompa - 01...

65

3.19Pompa - 02...

66

3.20Pompa - 03...

67

3.21Pompa - 04...

67

3.22Pompa - 05...

68

3.23Pompa - 06...

69

3.24Pompa - 07...

69

3.25Pompa - 08...

70

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ...

72

4.1 Unit Pendukung Proses ...

72

4.1.1

Unit Pengadaan Air ...

73

4.1.1.1 Sumber Air Pendingin...

73

4.1.1.2 Air Umpan Boiler...

75

4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi...

76

4.1.1.4 Pengolahan Air...

76

4.1.1.5 Kebutuhan Air...

79

4.1.2

Unit Pengadaan Steam ...

81

4.1.3

Unit Pengadaan Udara Tekan ...

82

commit to user

4.1.4

Unit Pengadaan Listrik ...

83

4.1.5

Unit Pengadaan Bahan Bakar ...

87

4.1.6

Unit Pengolahan Limbah...

88

4.2 Laboratorium ...

93

4.2.1Laboratorium Fisik ...

93

4.2.2Laboratorium Analitik ...

93

4.2.3Laboratorium Penelitian dan Pengembangan ...

93

4.2.4Prosedur Analisa Bahan Baku...

94

4.2.4.1.

Densitas

...

94

4.2.5Prosedur Analisa Produk...

94

4.2.5.1.

Infra Red Spectrofotometer

(IRS)...

94

4.2.6Analisa Air...

94

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ...

96

5.1 Bentuk Perusahaan ...

96

5.2 Struktur Organisasi ...

98

5.3 Tugas dan Wewenang ...

100

5.3.1

Pemegang Saham ...

100

5.3.2

Dewan Komisaris ...

101

5.3.3

Dewan Direksi ...

102

5.3.4

Staf Ahli ...

103

5.3.5

Kepala Bagian...

104

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ...

111

commit to user

5.4.1

Karyawan

Non Shift

/ harian...

111

5.4.2

Karyawan

Shift / Ploog...

112

5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ...

114

5.5.1

Karyawan Tetap

...

114

5.5.2

Karyawan Harian...

114

5.5.3

Karyawan Borongan...

114

5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan dan Gaji ...

115

5.6.1

Penggolongan Jabatan ...

115

5.6.2

Jumlah Karyawan dan Gaji ...

116

5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan ...

118

5.8 Manajemen Produksi...

119

5.8.1Perencanaan Produksi...

120

5.8.2Pengendalian Produksi...

122

BAB VI ANALISA EKONOMI ...

124

6.1 Penaksiran Harga Peralatan ...

125

6.2 Dasar Perhitungan ...

126

6.3 Penentuan

Total Capital Investment

(TCI) ...

126

6.4 Hasil Perhitungan ...

128

6.4.1

Fixed Capital Investment

(FCI) ... 128

6.4.2

Working Capital Investment

(WCI) ... 129

6.4.3

Total Capital Investment

... 129

6.4.4

Direct Manufacturing Cost

(DMC) ... 129

commit to user

6.4.5

Indirect Manufacturing Cost

(IMC) ... 130

6.4.6

Fixed Manufacturing Cost

(FMC) ... 130

6.4.7

Total Manufacturing Cost

(TMC) ... 130

6.4.8

General Expense

... 131

6.4.9

Total Production Cost

(TPC) ... 131

6.4.10Perhitungan keuntungan produksi ... 131

Daftar Pustaka ...

xvi

Lampiran

commit to user

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Daftar Produsen Acetophenone dunia...

2

Tabel 1.2 Komposisi Udara (gas)...

11

Tabel 2.1 Neraca Massa di sekitar Mixer (M-01

)

...

30

Tabel 2.2 Neraca Massa di sekitar Reaktor (R-01)...

30

Tabel 2.3 Neraca Massa di sekitar Menara Destilasi (MD-01)...

31

Tabel 2.4 Neraca Massa di sekitar Menara Destilasi (MD-02)...

31

Tabel 2.5 Neraca Massa di sekitar Vapoizer (V-01)...

32

Tabel 2.6 Neraca Massa Total ...

32

Tabel 2.7 Neraca Panas di sekitar Mixer (M-01

)

...

34

Tabel 2.8 Neraca Panas di sekitar Kompressor 01 (C-01)...

34

Tabel 2.9 Neraca Panas di sekitar Heat Exchanger 01 (HE-01)...

34

Tabel 2.10 Neraca Panas di sekitar Reaktor (R-01)...

35

Tabel 2.12 Neraca Panas di sekitar Menara Destilasi (MD-01)...

35

Tabel 2.13 Neraca Panas di sekitar Menara Destilasi (MD-02)...

36

Tabel 2.14 Neraca Panas di sekitar Vapoizer (V-01)...

36

Tabel 2.15 Neraca Panas di sekitar Condenser (CD-03)...

36

Tabel 2.16 Neraca Panas Total ...

37

Tabel 4.1 Kebutuhan air pendingin ...

80

Tabel 4.2 Kebutuhan air steam ...

80

Tabel 4.3 Kebutuhan air konsumsi dan sanitasi ...

81

Tabel 4.5 Kebutuhan listrik untuk keperluan proses dan utilitas ...

83

commit to user

Tabel 4.6 Jumlah lumen berdasarkan lus bangunan...

85

Tabel 4.7 Total kebutuhan listrik...

86

Tabel 5.1 Jumlah karyawan proses...

105

Tabel 5.2 Jumlah karyawan utilitas...

106

Tabel 5.3 Jadwal pembagian kelompok shift...

113

Tabel 5.4 Jumlah karyawan menurut jabatan...

116

Tabel 5.5 Perincian golongan dan gaji karyawan...

117

Tabel 6.1 Indeks Harga Alat...

125

Tabel 6.2

Fixed Capital Invesment...

128

Tabel 6.3

Working Capital Investment...

129

Tabel 6.4

Direct Manufacturing Cost...

129

Tabel 6.5

Indirect Manufacturing Cost...

130

Tabel 6.6

Fixed Manufacturing Cost...

130

Tabel 6.7

General Expense...

131

Tabel 6.8 Analisa Kelayakan...

131

commit to user

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Peta kota Cilegon...

7

Gambar 1.2 Peta lahan pendirian pabrik

acetophenone

...

8

Gambar 2.1 Skema mekanisme reaksi...

21

Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif...

25

Gambar 2.3 Diagram Alir Kuantitatif...

26

Gambar 2.3 Diagram Alir Proses...

27

Gambar 2.4 Diagram Alir Neraca Massa...

33

Gambar 2.5 Diagram Alir Neraca Panas...

38

Gambar 2.6 Tata letak pabrik...

41

Gambar 2.7 Tata letak alat...

43

Gambar 4.1 Skema pengolahan air laut...

74

Gambar 4.2 Skema pengolahan air KTI...

79

Gambar 4.3 Diagram alir pengolahan limbah cair...

89

Gambar 5.1 Struktur organisasi pabrik

Acetophenone

...

101

Gambar 6.1

Chemical Engineering Cost Index...

125

Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan...

132

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

PENDAHULUAN

₁

1

I

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi disertai dengan kemajuan

sektor industri telah menuntut semua negara ke arah industrialisasi. Indonesia

sebagai negara berkembang banyak melakukan pembangunan di segala bidang.

Sampai saat ini pembangunan sektor industri mengalami peningkatan, salah

satunya adalah pembangunan sektor industri kimia. Namun ketergantungan impor

luar negeri masih lebih besar dibandingkan ekspornya. Indonesia masih banyak

mengimpor bahan baku atau produk industri kimia dari luar negeri. Sebagai

contoh,

acetophenone

yang menempati peranan penting dalam industri hulu

maupun hilir.

Ketergantungan impor telah menyebabkan devisa negara berkurang,

sehingga diperlukan suatu usaha penanggulangan. Salah satu upaya adalah

mendirikan pabrik untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Dengan pendirian

pabrik diharapkan dapat membuka kesempatan untuk alih teknologi, membuka

lapangan kerja baru, menghemat devisa negara dan membuka peluang berdirinya

pabrik lain yang menggunakan produk dari pabrik tersebut.

Acetophenone,

juga dikenal

sebagai

metil

phenil keton, atau

acethylbenzene, adalah senyawa kimia dengan rumus kimia C

6

H

5

COCH

3

. Ia

merupakan bentuk aromatik keton yang mengikat

benzene. Pada "keadaan

atmosfer"

acetophenone

berbentuk cairan ,berwarna kuning terang, dan beracun

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

PENDAHULUAN

₂

2

I

dengan bau yang khas.

Acetophenone

digunakan dalam industri wangi-wangian,

dan kebanyakan ada dalam bunga melati, bumbu kenari, buah kersen dan arbei,

panili dan tembakau. Ditinjau dari pertimbangan kegunaan, konsumsi dan

ketersedian bahan baku

acetophenone

maka dapat dikatakan bahwa industri

acetophenone

mempunyai prospek yang bagus di masa depan. Selain itu dengan

berdirinya pabrik

acetophenone

yang baru di Indonesia diharapkan dapat

memenuhi kebutuhan dalam negeri.

1.2 Kapasitas Perancangan

Dalam penentuan kapasitas perancangan pabrik

acetophenone

diperlukan

beberapa pertimbangan yaitu kebutuhan produk dan ketersediaan bahan baku.

1.2.1

Kapasitas Pabrik

Acetophenone

di Dunia

Untuk memproduksi

acetophenone

harus diperhitungkan juga

kapasitas produksi yang menguntungkan. Kapasitas produksi secara

komersial yang telah ada terlihat pada tabel berikut:

Tabel 1.1 Kapasitas Produksi

Acetophenone

di Luar Negeri

No

Pabrik

Negara

Kapasitas (ton/tahun)

1

Ineous Phenol

Germany

7.000

2

Tianjing Hai Wang Fine

Chemical Co., Ltd.

China

1.200

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

PENDAHULUAN

₃

3

I

1.2.2

Kebutuhan

acetophenone

di dunia

Penentuan

kapasitas

dapat

juga

berdasarkan

permintaan

acetophenone

di dunia yaitu di Negara Cina sebesar 4.200 ton per tahun

(www.alibaba.com).

Penentuan kapasitas berdasar faktor di atas, dapat disimpulkan

bahwa kapasitas pabrik

acetophenone

sebesar 5.000 ton/tahun dengan

pertimbangan berdasarkan :

1. Berdasarkan kapasitas produksi

acetophenone

yang sudah ada di luar

negeri

2. Dapat memacu perkembangan industri dengan bahan baku

acetophenone

di Indonesia

3. Dapat memberikan keuntungan yang ekonomis karena kapasitas

produksi

berada

dalam

batas

kapasitas

produksi

yang

menguntungkan

1.2.3

Ketersedian Bahan Baku

Untuk menjamin kelangsungan pabrik

acetophenone, maka

penyediaan bahan baku harus benar

benar dipikirkan. Bahan baku

pembuatan

acetophenone

yaitu

ethylbenzene

yang dapat diperoleh dari PT.

Mono Styrindo Indonesia, Cilegon, Banten, yang mempunyai kapasitas

produksi 300.000 ton/tahun dengan harga U$. 0,54 /kg . Dalam proses ini

ethylbenzene

yang dibutuhkan sekitar 4.446,09 ton/tahun

.

Sedangkan

sumber katalis

cobalt asetat

diperoleh dari Liaoyang Synthetic Catalyst

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

PENDAHULUAN

₄

4

I

Factory

di China yang memiliki kapasitas 15.000 ton/tahun

(www.lycatalyst.com).

Dengan data kapasitas tersebut di atas maka ditetapkan kapasitas

pabrik

acetophenone

sebesar 5.000 ton/tahun, dengan harapan :

1.

Dapat memenuhi kebutuhan

acetophenone

dalam negeri.

2.

Dapat

merangsang

berdirinya industri-industri lainnya yang

menggunakan

acetophenone.

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik

Pemilihan lokasi pabrik sangat penting dalam menentukan kelangsungan

hidup suatu pabrik. Pada dasarnya ada 2 faktor yang menentukan dalam pemilihan

lokasi pabrik yaitu:

1.3.1

Faktor Primer

a. Letak pabrik terhadap bahan baku

Sumber bahan baku merupakan faktor yang paling penting dalam

pemilihan lokasi pabrik terutama pada pabrik yang membutuhkan bahan baku

dalam jumlah besar. Hal ini dapat mengurangi biaya transportasi dan

penyimpanan sehingga perlu diperhatikan harga bahan baku, jarak dari

sumber bahan baku, biaya transportasi, ketersediaan bahan baku yang

berkesinambungan dan penyimpanannya. Apabila bahan baku didapatkan

dengan cara mengimpor maka yang harus diperhatikan adalah jarak pabrik ke

pelabuhan. Bahan baku

ethylbenzene

diperoleh dari PT. Mono Styrindo

Indonesia yang berlokasi di Cilegon, sedangkan kobalt asetat, didapatkan

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

PENDAHULUAN

₅

5

I

dengan cara mengimpornya dari China. Kawasan industri Cilegon cukup

dekat dengan pelabuhan sehingga tidak memberatkan biaya operasional.

b. Pemasaran Produk

Dengan pesatnya pembangunan industri di tempat tersebut maka

pasar untuk penjualan produk cukup baik.

c. Sarana Transportasi

Sarana dan prasarana transportasi sangat diperlukan untuk proses

penyediaan bahan baku dan pemasaran produk. Kawasan Industri Cilegon

dekat dengan Pelabuhan Merak yang mempermudah pengiriman produk

maupun penerimaan bahan baku. Selain itu kawasan ini juga dekat dengan

saran dan prasarana transportasi seperti bandara Soekarno-Hatta dan sarana

pengangkutan dengan kereta api maupun jalan raya, sehingga memberi

kemudahan dalam operaisional adsministrasi dan pengelolaan manajemen.

d. Tersedianya utilitas (sumber air dan tenaga listrik)

Perlu diperhatikan sarana

sarana pendukung seperti tersedianya air,

listrik dan saran lainnya sehingga proses produksi dapat berjalan dengan

baik. Kawasan industri cilegon merupakan kawasan industri yang terencana

sehingga kebutuhan utilitas seperti tenaga listrik, air dan bahan bakar dapat

diatasi. Kebutuhan air dapat langsung mengambil dari air laut dan untuk

kebutuhan air tawar dapat diperoleh dari PT.KTI yang memiliki kapasitas

57.024.000 m

3

/tahun (57.024.000 ton/tahun) (www.kti.ac.id). Sedangkan unit

pengadaan listrik diambil dari PLN setempat dan generator sebagai cadangan.

Untuk kebutuhan bahan bakar dapat diperoleh dari Pertamina.

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

PENDAHULUAN

₆

6

I

e. Tenaga Kerja

Tersedianya tenaga kerja yang terampil mutlak diperlukan untuk

menjalankan mesin

mesin produksi dan juga bagian pemasaran dan

administrasi. Tenaga kerja dapat direkrut dari daerah Jakarta, Jawa Barat,

Jawa Tengah dan sekitarnya.

1.3.2

Faktor Sekunder

a. Perluasan Area Pabrik

Cilegon memiliki kemungkinan untuk perluasan pabrik karena

mempunyai areal yang cukup luas. Hal ini perlu diperhatikan karena dengan

semakin meningkatnya permintaan produk, akan menuntut adanya perluasan

pabrik.

b. Karakteristik Lokasi

Menyangkut iklim di daerah tersebut serta kondisi sosial dan sikap

masyarakatnya yang sangat mendukung bagi sebuah kawasan industry

terpadu. Maka dari itu Cilegon bisa digunakan sebagai lokasi pendirian

Pabrik

Acetophenone.

c. Kebijaksanaan Pemerintah

Sesuai dengan kebijaksanaan pengembangan industry, pemerintah

telah menetapkan daerah Cilegon sebagai kawasan industri yang terbuka

bagi investor asing. Pemerintah sebagai fasilitator telah memberikan

kemudahan-kemudahan dalam perizinan, pajak, dan lain-lain yang

menyangkut teknis pelaksanaan pendirian suatu pabrik.

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

PENDAHULUAN

₇

7

I

d. Kemasyarakatan

Dengan masyarakat yang akomodatif terhadap perkembangan industri

dan tersedianya fasilitas umum untuk hidup bermasyarakat, maka lokasi di

Cilegon dirasa tepat untuk didirikan Pabrik

Acetophenone.

e. Buangan Limbah

Buangan air pendingin yang berasal dari air laut bisa dialirkan

kembali ke laut tanpa pengolahan terlebih dahulu. Sedangkan limbah cair

yang mengandung larutan kimia diolah terlebih dahulu di

Waste Water

Treatment

sebelum dialirkan ke laut.

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

PENDAHULUAN

₈

8

I

Gambar 1.2 Peta lahan pendirian pabrik

acetophenone

Keterangan : Kawasan dalam lingkaran merah adalah lahan pendirian pabrik

Dengan memperhatikan faktor-faktor tersebut di atas maka lokasi pabrik

akan didirikan di wilayah KIEC (Krakatau Industri Estate Cilegon) lokasi di

Cilegon, Banten.

1.4 Tinjauan Pustaka

1.4.1

Macam-macam Proses

Dalam pembuatan

acetophenone

didasarkan beberapa proses penting,

antara lain

1.4.1.1

Proses Oksidasi

Acetophenone

dibuat dari bahan baku

ethylbenzene

dengan cara

oksidasi menggunakan udara dan menggunakan katalis kobalt asetat.

Reaksi berlangsung pada temperatur 135

0

C dan pada tekanan 30 psia.

Yield

Acetophenone

yang dihasilkan 93 % dengan konversi

ethylbenzene

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

PENDAHULUAN

₉

9

I

82,17%. Proses ini diawali dengan oksidasi

ethylbenzene

oleh oksigen

yang terkandung dalam udara.

Ethylbenzene

mengalami oksidasi dan

pemecahan hidrolitik menjadi

acetophenone. Proses ini bersifat ramah

lingkungan karena hasil sampingnya yaitu air. (US Patent 3,073,867)

1.4.1.2

Proses Asilasi Friedel Craft

Acetophenone

juga dapat diperoleh dengan proses alkilasi, yaitu

dengan mereaksikan benzene dan acetil klorida dengan katalis alumunium

klorida pada suhu 260

o

C dan tekanan 40 psia.

(www.chemguide.co.uk)

1.4.2

Kegunaan Produk

Produk

acetophenone

yang digunakan oleh banyak industri antara lain:



Industri cat

Acetophenone

digunakan sebagai suatu bahan pelarut untuk bahan

kimia untuk cat / kertas, eter dan esters untuk produksi alkohol.



Industri sabun

Acetophenone

digunakan

untuk

penambah bau harum dalam

sabun, dan deterjen.

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

PENDAHULUAN

₁₀

10

I



Industri parfum

Acetophenone

digunakan sebagai penambah bau harum dalam

kosmetik, kebanyakan ada dalam bunga melati, bumbu kenari,

buah kersen dan arbei, panili dan tembakau.

Acetophenone

juga

bekerja baik untuk kombinasi parfum dengan

anisaldehyde, dan

lain lain.

(www.wikipedia.com)

1.4.3

Sifat Fisis dan Kimia

1.4.3.1 Bahan Baku

1.

Ethylbenzene

Sifat

sifat Fisis :



Rumus Molekul

: C

8

H

10



Wujud

: cair



Berat Molekul

: 106,66 g/gmol



Densitas (20

C)

: 0,7791 g/cm

3



Titik Didih (1 atm)

: 136 º C



Temperatur Kritis

: 617,17 K



Tekanan Kritis

: 37,898 atm



Melting point

: -95 º C



Viscositas (20 º C)

: 0,669 cp

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

PENDAHULUAN

₁₁

11

I

Sifat

–

sifat Kimia :



Dehidrogenasi

Proses ini dilakukan pada fase gas dengan katalis shell

ios. Reaksi berlangsung secara setimbang dan membutuhkan

panas.

Reaksi yang terjadi :

C

6

H

5

CH

2

CH

3

C

6

H

5

CH=CH

3

+ H

2



Oksidasi

Reaksi oksidasi akan menghasilkan produk

acetophenone.

Reaksi yang terjadi:

C

6

H

5

CH

2

CH

3

+ O

2

C

6

H

5

COCH

3

+ H

2

O

(www.chemicalland21.com)

2.

Udara

Tabel 1.2 Komposisi udara (gas)

Nitrogen

79 %

Oksigen

21

%

a. Oksigen

Sifat

–

sifat Fisis :



Rumus Molekul

: O

2



Wujud

: Gas tak berwarna, tak berasa dan

tak berbau



Berat Molekul

: 32 g/gmol

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

PENDAHULUAN

₁₂

12

I



Titik lebur (1 atm)

: -218,78

o

C



Temperatur kritis

: -118,419

o

C



Tekanan kritis

: 5,043 MPa (49,77 atm)



Densitas gas ( 25

o

C)

: 1,327 g/cm

3



Viskositas gas (25

o

C)

: 0,20639 mPa.s

(Othmer, 1998)

Sifat

–

sifat Kimia :



Bereaksi dengan semua elemen lain kecuali gas helium, neon,

dan argon.



Untuk elemen tertentu seperti alkali logam rubidium, cesium,

energi aktivasi pada suhu kamar mencukupi, dan reaksi

berjalan spontan.



Bahan yang akan direaksikan dengan oksigen harus

dipanaskan terlebih dahulu sampai suhu tertentu untuk

pembakaran awal.



Jika direksikan dengan

petroleum, gas alam, atau batu bara

akan dihasilkan panas, CO

2

dan H

2

O.

(Othmer, 1998)

b. Nitrogen

Sifat

–

sifat Fisis :



Rumus Molekul

: N

2



Wujud

: Gas tak berwarna,

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

PENDAHULUAN

₁₃

13

I



Berat Molekul

: 28,02 g/gmol



Titik didih (1 atm)

: -195,65

o

C



Temperatur kritis

: -146,8

o

C



Tekanan kritis

: 3,399 MPa (33,55 atm)



Densitas relatif udara

: 0,967 (273.15K)



Viskositas dinamik

: 15,9.10

-3

MPa.s ( 273.15K)

(Othmer, 1998)

1.4.3.2 Produk

1.

Acetophenone

Sifat- sifat Fisis



Rumus Molekul

: C

8

H

8

O



Wujud

: cair



Berat Molekul

: 120,15 g/gmol



Densitas

: 0,993 g/cm3



Titik Didih

: 202

o

C



Suhu Kritis

: 701 K



Tekanan Kritis

: 35,618 atm



Melting point

: 19 - 20

o

C

(Yaws, 1999)

Sifat-sifat Kimia



Acetophenone mengalami proses dehidrasi alkohol dan

pengurangan rantai karbon dan menghasilkan styrene.

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

PENDAHULUAN

₁₄

14

I

4 C

6

H

5

C(O)CH

3

+ NaBH

4

+ 4 H

2

O

!

4 C

6

H

5

CH(OH)CH

3

+

NaOH + B(OH)

3

(www.wikipedia.org)

2.

Air

Sifat

–

sifat Fisis :



Rumus molekul

: H

2

O



Berat molekul

: 18 g/gmol



Titik didih

: 100 °C



Titik lebur

: 0 °C



Tekanan kritis

: 218 atm



Temperatur kritis

: 374,2 °C



Panas difusi

: 1,43 kkal/gmol



Panas penguapan

: 9,71 kkal/gmol



Panas pembentukan

: -68,31 kkal/gmol



Indeks bias

: 1,333



Densitas

: 0,9982 g/cm

3



Viskositas (cp)

: 0,6985

(Perry, 2008)

Sifat

–

sifat Kimia :



Merupakan senyawa kovalen polar.



Merupakan elektrolit lemah dan mampu menghantarkan

listrik karena terionisasi.

-commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

PENDAHULUAN

₁₅

15

I



Bersifat netral.



Dapat menguraikan garam menjadi asam dan basa.



Pelarut yang baik.



Bereaksi dengan oksida logam membentuk hidroksida yang

bersifat basa dan apabila bereaksi dengan oksida non logam

membentuk asam.

(Pudjaatmaka, 1984)

1.4.3.3. Sifat

–

sifat Fisis dan Kimia Katalis

1. Cobalt Asetat

Sifat - sifat Fisis :



Rumus Molekul

: Co(CH

3

COO)

2

·4H

2

O



Berat molekul

: 249 g/gmol



Warna

: Merah Keunguan



Titik lebur

: 140 °C



Wujud

: serbuk



Specific Gravity

: 1,7053



Ketidaklarutan dalam air

: max. 0,02 % wt

(Perry, 2008)

Sifat

–

sifat Kimia :

1. Bereaksi dengan asetaldehid untuk menghasilkan asetil

radikal.

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

PENDAHULUAN

₁₆

16

I

O

O

% %

CH

3

C

H + Co

3+

CH

3

C* + H

*

_{+ Co}

2+

(asetil radikal)

s, 19

99)

1.4.4

Tinjauan Proses Secara Umum

Reaksi pembentukan

acetophenone

(C

8

H

8

O) merupakan reaksi

oksidasi

ethylbenzene

(C

8

H

10

) dengan menggunakan udara dengan katalis

cobalt acetate. Reaksi berlangsung dalam fase cair dan fase gas dalam

reaktor gelembung (bubble reactor).

Reaksi utama :

C

8

H

10

+

O

2

C

8

H

8

O

+

H

2

O

ethylbenzene oksigen acetophenone air

Reaksi berlangsung pada suhu 135°C dan pada tekanan 30 psia.

Reaksi oksidasi berlangsung secara eksotermis sehingga diperlukan

pendingin agar suhu dalam reaktor tetap pada 135°C. Produk yang

diperoleh dari reaktor adalah

acetophenone. Selanjutnya produk keluar

reaktor tersebut dialirkan ke menara distilasi 1 untuk dipisahkan antara

acetophenone

dengan produk lainnya. Hasil atas menara distilasi 1 berupa

air,

ethylbenzene

dan sedikit

acetophenone, diumpankan ke menara

distilasi 2. Hasil bawah menara distilasi 1 berupa sedikit

ethylbenzene

dan

kobalt asetat, diumpankan ke

vaporizer.

Acetophenone

diuapkan sebagian

untuk memisahakan produk dengan katalisnya. Hasil bawah

vaporizer

berupa cairan campuran antara kobalt asetat dan

acetophenone

yang

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

PENDAHULUAN

₁₇

17

I

diumpankan kembali ke

mixer.

Hasil atas

vaporizer

berupa uap

acetophenone,

dan selanjutnya diembunkan menggunakan

condenser.

Keluaran

condenser

berupa produk yaitu

acetophenone.

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

DESKRIPSI PROSES

II

RIPSI PROSES

2.1 Spesifikasi Bahan dan Produk

2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku

1.

Ethylbenzene (C

8

H

10

)

" #$ & ' ( ) * '+ ,- ./- #0&00 12 1( ,-3 4' #& 55 612 7 (

8

9(/ 4 4 6 6& :; < (=/ ' ) #& :;

> ?@+,4 ,A'B 4C,<4C,4 )

2.

Udara

D " #$ &' ( ) * '+ ,- ./- E6121( ,

-9,(= , F. 1 45 6; ) G',1 4E;)

2.1.2. Spesifikasi Bahan Pembantu

1.

Air (H

2

O)

" #$ &

' ( ) * '+ ,- ./- 121( ,

-A= H7D I'B ?'.3 CJ # #$

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

DESKRIPSI PROSES

K L

M N

II

O P Q PRS T RU VWX Y

Z [O \ ]O ^_

2.1.3. Spesifikasi Katalis

1.

Cobalt Asetat (Co(CH

3

COO)

2

·4H

2

O)

`a bT V[a caQZdWX YeMaQf_ g a hia VjTh a kRT Ui lUa i S ThaQjmnT RUn Vop Nlqlfmn rTibPQa b VMesWt dlq uf

v

O P Q PRwTxUh VM pWX Y ]TfUhiPa i

V MW Wy

ZwPam zail{ ziQkT QPuYaQa n zbQ`a uQmh z_

2.1.4. Spesifikasi Produk

1.

Acetophenone (C

8

H

8

O)

`a bT VYaPh ZdWX YeMaQf_ g a hia VR UiPi l

S ThaQjmnT RUn

V

MoWeM tlqlfmn rTibPQa b VWeNNdlqu f

v

O P Q PRcPcPk VoWoX Y jTnQPi l| mPiQ VMN}oWX Y ]TfUhiPa i VfPiN Ny ^f |UhPQa b Vfa ~My

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

DESKRIPSI PROSES

€ 

‚ ƒ

II

2.2.

Konsep Proses

2.2.1

Dasar Reaksi

„…† ‡ˆ ‰ Š… ‹ Œ…Ž ‡† ‘ ’“ ”• –’—” —’ ‹… ˜ Š †‡† ˜…† ‡ˆ ‰ ™…š†  †™ † ›†‡ †Ž†œ‰ ˆ‘ ”  ž“‘’““’Ÿ „… † ‡ˆ ‰Ž † ‹†  ¡ ¢ £ ¤¥ ¦ § ¨ ¡ ¢ £ ¢ § ¦ £ ¨ § ’“ –©ž ’ —ª’ —’ «‡ ˆ ‰š…  ‘’“ ”•–’ —” —’ † ‰˜

„…† ‡ˆ ‰ Œ… ˜¬ †œ †  …‡ˆ «Ž … ˜ ‹ ‰ˆ ™† ‹…˜Š† ‡† ˜ … † ‡ˆ ‰ ›† š ­ ® ®’¯ ’® °­ ž ’± ¬‰ ‡† ™‰‰ š‰ ‡ † ‡ «™‰ˆ ‰ « Š… ˜ † ˆ‰ ›† š ‰ˆ «Ž… ˜ ‹ †œ ‹ † ‡† ™ ‰ ŒŽ ² ‡† Š… ™ ‰ š‰ † Ÿ

2.2.2. Mekanisme Reaksi

„…† ‡ˆ ‰Š…‹ Œ†Ž† ‘ ’“”• –’ —”—’‹… ˜ Š†‡ †˜… † ‡ˆ ‰²… Ž… ˜ « š… Š†™† ³† ˆ… š†ˆ

–

´† ‰˜ŸµŽ‡‹… š… Ž†² ‰ ‹…‡† ‰ˆ ‹… ˜… †‡ˆ ‰™ †œ †‹ ˜…† ‡ˆ ‰³† ˆ… š† ˆ¶ ´†‰˜

Ž…˜ œ…Œ‰ ² ™ † ²œ ²†˜ˆ ‹…š… Ž†² ‰ ³† ‡Ž«˜

›† š Š†œ‰ š Œ… ˜ Š…š†˜² ™ †œ†‹Š˜ «ˆ…ˆ›† ‰Ž ˜† ‡ˆ ‰‡‰ ‹ ‰†±Ž ˜† ˆ³…˜‹†ˆ ˆ †‹ †Š ‡… ™  †›†Ÿ

·† ‡Ž«˜ ›† š Š†œ ‰ š Œ…˜Š…š†˜  ² ™ †œ †‹ Š˜ «ˆ… ˆ Œ‰ˆ † ™ ‰ ‡… Ž † ²‰ ™…š†‹…  š²‰Žš‰œ †‰£†ŽŽ†¸‹ Œ… ˜¹º

» ¼Ÿ

½ ‰œ †  º

»

> 2

=

reaksi kimia relatif sangat cepat dibandingkan

dengan transfer massa, sehingga transfer massa

yang paling berpengaruh.

2

AL

A

B

2

H

k

.

.C

k

M





film

melewati

difusi

transfer

film

di

maksimum

konversi

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

DESKRIPSI PROSES

21

21

II

0,02 < M

H

< 2

=

transfer massa dan reaksi kimia sama

¾

sama

berpengaruh.

M

H

< 0,02

=

reaksi kimia relatif sangat lambat dibandingkan

transfer massa, sehingga reaksi kimia yang paling

berpengaruh.

(Levenspiel, 1999)

Dalam perhitungan diperoleh M

H

sebesar 0,0015, sehingga dapat

dketahui bahwa transfer massa relatif berjalan sangat cepat, sehingga

reaksi kimia yang berpengaruh (kasus H). Jadi reaksi terjadi dibadan

cairan.

Jadi mekanisme reaksinya adalah sebagai berikut :

Liquid

Gas

P

A

C

B

C

A

Gambar 2.1

Skema Mekanisme Reaksi

2.2.3. Kondisi Operasi

Pembuatan

¿ ÀÁÂ ÃÄÅÁ Æ ÃÆÁ

dari

ÁÂÅÇÈ ÉÁÆ Ê ÁÆÁ

dengan proses oksidasi

dilakukan dalam reaktor gelembung (

ÉËÉÉÈ ÁÌÁ¿ ÀÂÃÌ

) pada suhu 135°C dan

pada tekanan 30 psia Reaksi berlangsung secara eksotermis, sehingga

membutuhkan pendingin.

Yield

pembentukan

acetophenone

sebesar 93%

(US Patent 3,073,867), dan dengan konversi 82,17 % dan diperoleh

kemurnian produk sebesar 99% (www.chemcas.com).

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

DESKRIPSI PROSES

22

22

II

2.2.4. Tinjauan Termodinamika

Untuk menentukan sifat reaksi apakah berjalan secara eksotermis

atau endotermis, maka perlu pembuktian denagn menggunakan panas

Í ÎÏ ÐÑ Ò ÓÔ ÕÖ ×Ï ØÏ ÍÎÏÐ ÑÒ

30 psia

Ù ÚÏ ÛÏ Ñ Í ÎÏ ÐÑ Ò ÓÔ ÕÖ ØÏ ×Ï Ü Ø ÒÜÎÛÜ ÝÐÏ Û

dengan menggunakan persamaan:

Ô ÕÞßàÔ ÕÞ

f produk

-

àÔ ÕÞ

f reaktan

Persamaan reaksi :

C

8

H

10

+ O

2

C

8

H

8

O + H

2

O

Data-data harga

Ô

H°

f

untuk masing-masing komponen pada 298°K

adalah:

Ô

H°

f

C

8

H

10

= -86.600 J/mol

Ô

H°

f

O

2

= 0 J/mol

Ô

H°

f

C

8

H

8

O

= 27.900 J/mol

Ô

H°

f

H

2

O

= -241.080 J/mol

á ÒÐ ÏÔ ÕßÓ

-) maka reaksi bersifat eksotermis

á ÒÐ ÏÔ Õ

ß

Óâ ÖãÏ ÐÏÍÎÏ ÐÑ ÒäÎÍÑ Òå Ï ÜÎÛØ æÜ ÎÍãÒÑ ÔÕÞ

reaksi

ßàÔ ÕÞ

f produk

-

àÔ ÕÞ

f reaktan

= (27.900 + (-241.080))

ç

(-86.600 + 0)

=

-

127.180 J/mol

Dari harga

Ô Õ ÑÎäÎÑ Ï Í

-

127.180 J/mol dapat disimpulkan bahwa pada

reaksi oksidasi adalah sangat eksotermis. Untuk mengetahui reaksi

oksidasi

è éêë ì íèîïèîè

termasuk reaksi

ðèñ èð òó íìè

atau

óð ðèñ èð òó íìè

, maka

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

DESKRIPSI PROSES

23

23

II

Diketahui data-data sebagai berikut :

ô

G°

f

C

8

H

10

= 130.580 J/mol

ô

G°

f

O

2

= 0 J/mol

ô

G°

f

C

8

H

8

O

= -1.270 J/mol

ô

G°

f

H

2

O

= -228600 J/mol

Perubahan energi Gibbs reaksi dapat dihitung dengan persamaan :

ô

G°

reaksi

=

õô

G°

f produk

-

õô

G°

f reaktan

= (-1.270 + (-228600))

ö

(-130.580 + 0)

= -99.290 J/mol

ô

G°

reaksi 1

= -RT ln K

298,15K

.K

8,314J/mol

J/mol

99.290

-RT

-÷ø

K

ln









= 40,055

K

= 2.488 x 10

17

Untuk harga teteapan kesetimbangan pada T = 408,15 K





























1

o

1

T

1

T

1

R

-ù ú

K

K

ln

ln (K/K

1

) = -13,828

K/K

1

= 9,8798 x 10

-7

K

reaksi

= 2,518 x 10

23

Dari perhitungan diatas tampak bahwa harga K sangat besar, sehingga

reaksi yang terjadi merupakan reaksi

ûü ü ýþý ü ÿû ý

.

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

DESKRIPSI PROSES

24

24

II

2.2.5. Tinjauan Kinetika

Proses oksidasi

menjadi

merupakan

reaksi eksotermis.

Reaksi yang terjadi :

Reaksi

C

8

H

10

+

O

2

C

8

H

8

O + H

2

O

A + B

C + D

Reaksi di atas merupakan reaksi tunggal :

dapat dituliskan :

Dari perhitungan yang terlampir diperoleh nilai k sebesar =

= 0,0057 m

3

/kmol.menit

= 0,000095 m

3

/kmol.s

= 0,3420 m

3

/kmol.jam

2.3.

Diagram Alir Proses dan Langkah Proses

2.3.1. Diagram Alir Kualitatif

Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada gambar 2.2

2.3.2. Diagram Alir Kuantitatif

Diagram alir kuantitatif dapat dilihat pada gambar 2.3

2.3.3. Diagram Alir Proses

Diagram alir proses dapat dilihat pada gambar 2.4

k

B

A

A

k

C

C

r







rp

u

st

a

ka

a

n

.u

n

s.

a

c.

id

d

ig

ilib

.u

n

s.

a

c.

id

c

o

m

m

it

t

o

u

ser

P

ra

ra

nc

an

ga

n P

ab

rik

A

ce

to

ph

en

on

e

da

ri

E

th

ylb

en

ze

ne

D

en

ga

n P

ro

se

s

O

ks

id

as

i

K

ap

as

ita

s 5

.0

00

to

n/

ta

hu

n

D

E

SK

R

IP

SI

P

R

O

SE

S

2

5

2

5

II

TANGKI C

8

H

10

P = 1 atm

T = 30 0C

REAKTOR

P= 2.0418 atm

T = 135 0C

MD 1

P = 1atm

VAP

P = 1 atm

T = 202.55 0C

TANGKI

ACETOPHENON

P = 1 atm

T = 30 0C

c

UDARA

Cobalt acetate

P = 1 atm

T = 30 0C

MIXER

P = 1 atm

T = 30 0C

MD 2

P = 1atm

2

1

12

10

3

5

4

7

8

9

10

12

11

C8H10

H2O

O2

N2

O2

N2

H2O

C8H10

C8H8O

H2O

C8H10

C8H8O

H2O

C8H10

H2O

C8H10

C8H8O

C8H10

C8H8O

C8H10

C8H8O

Gambar 2.2

Diagram Alir Kualitatif Pabrik

Acetophenone

P = 1 atm

T = 30 C

P = 1 atm

T = 79,16 C

P = 1 atm

T = 108,42 C

P = 1 atm

T = 108,42 C

P = 1 atm

T = 30 C

P = 2,014 atm

T = 135 C

6

P = 1 atm

T = 201,84 C

P = 1 atm

T = 134,28 C

P = 1 atm

T = 202,56 C

P = 1 atm

T = 202,56 C

rp

u

st

a

ka

a

n

.u

n

s.

a

c.

id

d

ig

ilib

.u

n

s.

a

c.

id

c

o

m

m

it

t

o

u

ser

P

ra

ra

nc

an

ga

n P

ab

rik

A

ce

to

ph

en

on

e

da

ri

E

th

ylb

en

ze

ne

D

en

ga

n P

ro

se

s

O

ks

id

as

i

K

ap

as

ita

s 5

.0

00

to

n/

ta

hu

n

D

E

SK

R

IP

SI

P

R

O

SE

S

2

6

2

6

II

TANGKI

C

8

H

10

REAKTOR

MD 1

VAP

TANGKI

ACETOPHENON

C

UDARA

MIXER

MD 2

2

1

12

10

3

5

4

6

7

8

9

12

C8H10 =

H2O =

kg/jam

!"

kg/jam

#$!%

kg/jam

%& &#

kg/jam

O2 =

N2 =

O2 =

$!#

kg/jam

N2 =

#

!!

&&

kg/jam

"!$

kg/jam

%%"#$

kg/jam

#% &#

kg/jam

#$

!

%

kg/jam

"!$

kg/jam

%%

&

%

kg/jam

!!!#

kg/jam

H2O =

C8H10 =

H2O =

C8H10 =

C8H8O =

&"#!

kg/jam

&

kg/jam

! '()*+, %&"%

kg/jam

#$!%

kg/jam

%

kg/jam

#% &!

kg/jam

#$!%

kg/jam

Cobalt

acetate

H2O =

C8H10 =

-. /-. 0

1

.2 2 3

4

5$0

4

2

=

C8H8O =

&&#&#

kg/jam

"

kg/jam

kg/jam

#!!&&

kg/jam

H2O =

C8H10 =

C8H8O =

"&!$

kg/jam

!!%%

kg/jam

!!

kg/jam

%%&!"

kg/jam

!!!#

kg/jam

H2O =

C8H10 =

C8H8O =

-./-. 0

1

.2 2 3

4

5$0

4

2

=

C8H10 =

C8H8O =

-./-.0

1

.2 2 3

4

5$0

4

2

=

C8H10 =

C8H8O =

-. /-.0

1

. 2 2 3

4

5$0

4 2

=

C8H10 =

C8H8O =

11

10

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

DESKRIPSI PROSES

27

27

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

DESKRIPSI PROSES

28

28

II

2.3.4. Langkah Proses

Secara garis besar, langkah proses pembuatan acetophenone dapat

dibagi menjadi 3 tahap utama :

1. Tahap penyiapan bahan baku

2. Tahap reaksi oksidasi

3. Tahap pemurnian produk

2.3.4.1

Tahap Penyiapan Bahan Baku

E

R ST U VW XY W XW

yang disimpan fase cair pada suhu 30°C dan tekanan

1 atm diumpankan ke mixer 01 dicampur dengan arus bawah menara

distilasi 02 pada suhu 134,28 °C dan arus bawah vaporizer pada suhu

202,55°C.

Udara dikompresi menggunakan compressor (C-01) yang dilengkapi

dengan

ZXRW[\ ] ]UW[

.

2.3.4.2

Tahap Reaksi Oksidasi Pembentukan

A

^_ `a bc _dad_

Umpan reaktor dari M-01 dipompakan ke dalam

reaktor

menggunakan pompa (P-01). Udara diumpankan pada tekanan 2,301 atm

dan suhu 135°C. Didalam reaktor terjadi reaksi oksidasi antara

WR STUVW XYW XW

dan udara berlangsung pada reaktor gelembung (

VeV VUW [Wf\R][

) pada tekanan 30 psia dan suhu 135°C untuk mendapatkan

konversi 82,17%. Reaksi oksidasi berlangsung secara eksotermis sehingga

diperlukan pendingin agar suhu dalam reaktor tetap pada 135°C.

Pendingin reaktor menggunakan air laut yang masuk pada suhu 35°C dan

keluar pada suhu 45°C. Untuk menjaga tekanan didalam reaktor tetap 30

psia, reaktor dilengkapi dengan

Wg SfehRifU iW

yang akan membuang udara

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

DESKRIPSI PROSES

29

29

II

sisa ke atmosfer. Produk yang diperoleh dari reaktor adalah

jklm no p lqn ql

,

produk samping berupa air, serta sisa reaktan berupa ethylbenzene, serta

katalis. Produk reaktor kemudian diumpankan ke unit pemurnian.

2.3.4.3

Tahap Pemurnian Produk

Produk reaktor, diumpankan ke menara distilasi 1 (MD-01) untuk

dipisahkan menurut perbedaan titik didihnya. Menara distilasi yang

digunakan adalah

o jkrls m n

wer

dengan bahan isian

raschig ring

. Hasil

atas kolom distilasi 1 berupa air,

ethylbenzene,

dan a

cetophenone

,

diumpankan ke menara distilasi 2 (MD-02). Hasil bawah MD-01

diumpankan ke

vaporizer

(V-01). Menara distilasi MD-02 adalah

packed

tower

dengan bahan isian

raschig ring

. Hasil bawah MD-02 berupa

ethylbenzene, acetophenone,

dan sedikit air

direcycle

ke M-01. Hasil atas

MD-02 dibuang ke unit pengolahan limbah (UPL).

Vaporizer

(V-01)

adalah

kettle reboiler

. Hasil bawah V-01 berupa

ethylbenzene

acetophenone

dan

cobalt acetate

,

direcycle

ke M-01. Hasil atas V-01

merupakan produk

acetophenone

dengan kemurnian

99% dan

ethylbenzene

1% yang sebelumnya sudah didinginkan dan diembunkan

menggunakan

condenser

(CD-03).

2.4.

Neraca Massa dan Neraca Panas

Produk

:

Acetophenone

99% berat

Kapasitas perancangan

: 5.000 ton/tahun

Waktu operasi selama 1 tahun

: 330 hari

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

DESKRIPSI PROSES

30

30

II

2.4.1. Neraca Massa

a. Neraca Massa di Mixer 1 (M-01)

Tabel 2.1. Neraca Massa di Mixer 1 (M-01)

Komponen

INPUT (kg/jam)

OUTPUT

(kg/jam)

Arus 1

Arus 2

Arus 10

Arus 12

Arus 3

C

8

H

10

558,582

_113,509

_672,092

Co(CH

3

COO)

2

· 4H

2

O

_8,401

_8,401

O

2

N

2

H

2

O

2,793

_0,570

_3,363

C

8

H

8

O

_0,008

_156,250

_156,258

Jumlah

561,375

114,088

164,651

840,114

840,114

840,114

b. Neraca Massa di Reaktor (R)

Tabel 2.2. Neraca Massa di Reaktor (R)

Komponen

INPUT (kg/jam)

OUTPUT (kg/jam)

Arus 3

Arus 4

Arus 5

Arus 6

C

8

H

10

672,092

119,834

Co(CH

3

COO)

2

· 4H

2

O

8,401

8,401

O

2

243,086

76,633

N

2

800,556

800,556

H

2

O

3,363

97,074

C

8

H

8

O

156,258

781,258

Jumlah

840,114

1.043,642

877,189

1.006,567

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

DESKRIPSI PROSES

31

31

II

c. Neraca Massa di Menara Distilasi 1 (MD-01)

Tabel 2.3. Neraca Massa di Menara Distilasi 1 (MD-01)

Komponen

INPUT

(kg/jam)

OUTPUT (kg/jam)

Arus 6

Arus 7

Arus 8

H

2

O

97,074

97,074

C

8

H

10

_119,834

_113,521

_6,313

C

8

H

8

O

781,258

0,008

781,250

Co(CH

3

COO)

2

· 4H

2

O

8,401

8,401

Jumlah

1.006,567

210,603

795,964

1.006,567

d. Neraca Massa Menara Distilasi 2 (MD-02)

Tabel 2.4. Neraca Massa di Menara Distilasi 2 (MD-02)

Komponen

INPUT

(kg/jam)

OUTPUT (kg/jam)

Arus 7

Arus 9

Arus 10

H

2

O

97,074

96,504

0,570

C

8

H

10

_113,521

_0,011

_113,509

C

8

H

8

O

_0,008

_0,008

Jumlah

210,603

96,515

114,088

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

DESKRIPSI PROSES

32

32

II

e. Neraca Massa Vaporizer (V-01)

Tabel 2.5. Neraca Massa di Vaporizer (V-01)

Komponen

INPUT

(kg/jam)

OUTPUT (kg/jam)

Arus 8

Arus 11

Arus 12

C

8

H

10

6,313

5,980

0,333

C

8

H

8

O

781,250

625,333

155,917

Co(CH

3

COO)

2

· 4H

2

O

_8,401

_8,401

Jumlah

795,964

631,313

164,651

795,964

NERACA MASSA TOTAL

Tabel 2.6. Neraca Massa Total

Komponen

INPUT (kg/jam)

OUTPUT (kg/jam)

Arus 1

Arus 4

Arus 5

Arus 9

Arus 11

C

8

H

10

558,582

0,011

5,980

Co(CH

3

COO)

2

4H

2

O

O

2

243,086

76,633

N

2

800,556

800,556

H

2

O

2,793

96,504

C

8

H

8

O

625,333

Jumlah

561,375

1043,642

877,189

96,515

631,313

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

DESKRIPSI PROSES

33

33

II

T

A

N

G

K

I

C

8

H

1

0

R

E

A

K

T

O

R

M

D

1

V

A

P

T

A

N

G

K

I

A

C

E

T

O

P

H

E

N

O

N

c

U

D

A

R

A

C

o

b

a

lt

a

c

e

ta

te

M

IX

E

R

M

D

2

2

1

1

2

1

0

3

5

4

6

7

8

9

1

0

1

2

1

1

G

a

m

b

a

r

2

.5

D

ia

g

ra

m

A

ru

s

N

e

ra

ca

M

a

ssa

P

a

b

ri

k

A

ce

to

p

h

e

n

o

n

e

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

DESKRIPSI PROSES

34

34

II

2.4.2. Neraca Panas

Basis perhitungan : 1 jam

a. Neraca Panas di Mixer 01 (M-01)

Tabel 2.7. Neraca Panas di Mixer 1 (M-01)

Komponen

Panas Masuk (kJ)

Panas Keluar (kJ)

Panas masuk 1

_5.021,621

Panas masuk 2

_23.769,642

Panas masuk 3

_51.564,171

Panas keluar

80.235,454

Jumlah

_80.235,454

_80.235,454

b. Neraca Panas di Kompresor 01 (C-01)

Tabel 2.8. Neraca Panas di Kompresor (C-01)

Komponen

Panas Masuk (kJ)

Panas Keluar (kJ)

Panas Umpan

_5.276,748

Panas Keluar

77.152,646

Beban Kompresi

_71.875,898

Jumlah

77.152,646

77.152,646

c. Neraca Panas di HE-01

Tabel 2.9. Neraca Panas di HE-01

Komponen

Panas Masuk (kJ)

Panas Keluar (kJ)

Panas Umpan

_77.152,646

Panas Keluar

116.751,909

Beban Pemanas

_39.599,263

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

DESKRIPSI PROSES

35

35

II

d. Neraca Panas di Reaktor - 01

Tabel 2.10. Neraca Panas di R-01

Komponen

Panas Masuk (kJ)

Panas Keluar (kJ)

Panas Umpan arus 3

_80.235,454

Panas Udara arus 4

_116.751,909

Panas Reaksi

_1.937.656,29

Panas Keluar Arus 5

_99.675,234

Panas Keluar Arus 6

_220.911,226

Beban pendingin

_1.814.057,2

Jumlah

_{2.134.643,653}

_{2.134.643,653}

e. Neraca Panas di Menara Distilasi - 01

Tabel 2.12. Neraca Panas di MD-01

Komponen

Panas Masuk (kJ)

Panas Keluar (kJ)

Panas Umpan

_129.383,088

Panas Reboiler

_498.137,732

Panas Distilat

48.201,739

Panas Bottom

_126.211,548

Panas Condenser

_453.107,533

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

DESKRIPSI PROSES

36

36

II

f. Neraca Panas di Menara Distilasi- 02

Tabel 2.13. Neraca Panas di MD-02

Komponen

Panas Masuk (kJ)

Panas Keluar (kJ)

Panas Umpan

_48.201,739

Panas Reboiler

_527.267,398

Panas Distilat

_30.249,030

Panas Bottom

_23.769,642

Panas Condenser

_521.451,048

Jumlah

_675.469,137

_675.469,137

g. Neraca Panas di Vaporizer - 01

Tabel 2.14. Neraca Panas di V-01

Komponen

Panas Masuk (kJ)

Panas Keluar (kJ)

Panas Umpan

_126.211,548

Beban Pemanas

_62.775,757

Panas Liquid

_51.564,171

Panas Penguapan

_137.423,134

Jumlah

_188.987,305

_188.987,305

h. Neraca Panas di Condenser- 03

Tabel 2.15. Neraca Panas di CD-03

Komponen

Panas Masuk (kJ)

Panas Keluar (kJ)

Panas Umpan

_137.423,134

Panas Keluar

_7.398,535

Beban Pendinginan

_130.024,599

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

DESKRIPSI PROSES

37

37

II

NERACA PANAS TOTAL

Tabel 2.16. Neraca Panas Total

Komponen

PANAS MASUK (KJ)

PANAS KELUAR (KJ)

Arus

Arus

E

t uv wxyz { yzy

1

4,901.641

Udara

4

5.276,748

5

99.675,234

A

| yt } ~uyz }zy

11

15.921,843

HE-01

39.599,263

Panas reaksi

1.937.656,29

Pendingin reaktor

1.814.057,2

Kompressor 01

71.875,898

Reboiler 1

498.137,732

Reboiler 2

527.267,398

CD 1

453.107,533

CD 2

521.451,048

CD 3

121.501,291

Vaporizer steam

62.775,757

UPL

9

31.340,218

commit to user

Prarancangan Pabrik Acetophenone

dari Ethylbenzene Dengan Proses Oksidasi

Kapasitas 5.000 ton/tahun

DESKRIPSI PROSES

38

38

commit to user

_ `a `a bcabd ab_ae `fg

A

chij klhbjbh

ma` f

E

i lnoe hbphbh

D

hbdab_ `jqhqrgqfmaqf

K

akaqfi aq

5.000

i j bsi altb

A

u

AL

I

v

A EK

wuw xy

V I

127

z {

Kapasitas produksi adalah

|{ } }}

ton

~

tahun

{

{

Jumlah hari kerja adalah

z z }

hari per tahun

{

| {

Shut down

pabrik dilaksanakan selama

z }

hari dalam satu tahun untuk

perbaikan alat

€

alat pabrik

{

 {

Modal kerja yang diperhitungkan selama

‚

bulan

{

ƒ{ „…

ur alat

€

alat pabrik diperkirakan

‚}

tahun

†‡

ecuali alat

€

alat tertentu

†ˆ

mur pompa dan tangki adalah

|

tahun

‰{

Š {

Nilai rongsokan

†

Salvage Value

‰‹

dalah nol

{

Œ { 

ituasi pasar

Ž

biaya dan lain

€

lain diperkirakan stabil selama pabrik

beroperasi

{

‚}{

„

ah buruh asing

„ 

‚‚

per

man hour

{

‚‚{ „

ah buruh local

‘

p

{ |{ }}}Ž}}

per

man hour

{

‚’{ 

atu

man hour

asing sama dengan dua

man hour

Indonesia

{

‚z {

Kurs rupiah yang dipakai

‘

p

{Š{ Š ‚z Ž}}{

‚{ 

emua produk Acetophenone habis terjual

{

‚| {

Harga jual Acetophenone

„ 

commit to user

“ ”• ”• –—•–˜ •–“•™ ”š›

A

—œž Ÿ œ–ž–œ

¡•” š

E

  ¢£™ œ–¤œ–œ

D

œ–˜•–“ ”ž¥œ¥¦›¥š¡•¥š

K

•Ÿ•¥š •¥

5.000

 ž –§ • ¨–

A

©

AL

I

ª

A EK

«©« ¬­

V I

128

6.4.

Hasil Perhitungan

6.4.1

Fixed Capital Invesment

(FCI)

®

abel

¯° ±

Fixed Capital Invesment

No

Jenis

²³´ µ

p

° ®

otal

µ

p

°

¶ ·

urchase equipment cost

¸¹ º» ¼ ½¾ ¾ ¸ °¸¶¸°º¶º°¹ ¶¯ ±

Instalasi

¸± » ¹¯¶ ¹¶°¯ ¯ ¾° ±±¿ ¸º¼ °º¼¸ °¸ ¶¿ ¸ ·

emipaan

¶±¹ »¾ºº ½¹ °±¶½°¾¸¯ ¶°±¾¯° ¼ º¹ ° ½±¼ ¿

Instrumentasi

¯¸ »¾¾¼ ¶¸ °¿¸¯° ±¼± º¯¯ ° ¹¸ º° ½±±

º

Isolasi

¹ » ¹¹ ¼ ¶ ¶°¹½¯° ±± ¶ ½¾° ¸¿¶°¹ ¶¼

¯

Listrik

± º» ¼¸¾ ¶ ¶°¹½¯° ±± ¶

±¿¾° ¸ ¾¿° º¿¯

¹

Bangunan

¹¹ » ¹ ½¼ ¾ ¯½º°ºº¿°¼¹¯

½ ®

anah dan perbaikan

¸¸ » ¹ ¾¼ ¿° ¾¾ ¾° ¾ ¾¾°¾¾ ¾ ¿°± ¼¹°¾¹¸ °¯±¸

¼ ²À

ilitas

±¸ ¶» ¯± º ± ° ¾¿¶° ¸ ¾½° ¾¹ ¾

Physical plant cost

975,547

4.195.886.994

12.793.385.814

¶ ¾°

Engineering & construction

¶¼ º»¶¾¼ ½¸ ¼ ° ¶¹¹° ¸¼¼ ± ° º º½° ¯¹¹ ° ¶¯¸

Direct plant cost

1,170,657

5.035.064.392

15.352.062.976

¶ ¶° ÁÂÃ ÄÅ Æ Ç ÄÂ Å ÈÉ

f

ÊÊ º½»º¸ ¸ ±º¶° ¹ º¸ ¹ ¯¹ ° ¯ ¾¸ ° ¶¿¸

¶± °

Contingency

±¼± » ¯¯¿ ¶ °± º ½°¹ ¯¯°¾¸ ½ ¸ ° ½¸ ½°¾¶º°¹¿¿

Fixed capital invesment (fci)

1,521,854

6.545.583.710

19.957.681.869

commit to user

Ë ÌÍ ÌÍ ÎÏÍÎÐ ÍÎËÍÑ ÌÒÓ

A

ÏÔÕÖ ×ØÔÎÖÎÔ

ÙÍÌ Ò

E

Õ ØÚÛÑ ÔÎÜÔÎÔ

D

ÔÎÐÍÎË ÌÖÝÔÝÞÓÝÒÙÍÝÒ

K

Í×ÍÝÒÕ ÍÝ

5.000

Õ Ö ÎßÕ ÍØàÎ

A

á

AL

I

â

A EK

ãáã äå

V I

129

6.4.2

Working Capital Investment (WCI)

æ

abel

çè é

Working Capital Investment

No

è

Jenis

êëì í

p

è æ

otal

í

p

è

î è

Raw material inventory

ïï ðñ îïð ò çèóò ôèî õïèôðð ðè

Inprocess inventory

óñ ôðç ðé è ðîçè îôç öó èé ôóè òöô é è

Product inventory

éóó ñ òöð îèòô çèï éôè éóô õèõï çèöóöèî çé õ è

Extended Credit

ççöñöï î

ò

ôèöò õèõ ôîèî ïô

ô è

Available Cash

éóó ñ òöð îèòô çèï éôè éóô õèõï çèöóöèî çé

Working Capital Investment

(WCI)

2,226,852

2.136.686.926

21.761.935.118

6.4.3

Total Capital Investment (TCI)

æ

CI

÷

FCI

øù

CI

=

í

p

õî èïîöèç îçèöóó

6.4.4

Direct Manufacturing Cost (DMC)

æ

abel

çè õ

Direct Manufacturing Cost

No

è

Jenis

êëì í

p

è æ

otal

í

p

è

î è

Harga Bahan Baku

ðñöôðñ ï ïé

ò ðç è ò ððèïó çè ðîî

ðè

Gaji

ú

egawai

ò ð èéï òèòò òèò òò ðè éïò èòò òèò òò é è ë

upervisi

ò ð èõ ðõèòò òèò òò ðè õ ðõ èòò òèò òò õ è

Maintenance

öîñ é îî éöðèïé ôèòðé î è îöï èõç òèöî ð ô è

Plant Supplies

îéñ çöï ô ó èöîòèðôé îïöèçîöèî éï ç è

Royalty & Patent

ðõ îñ î óö ò ðè î ðô èçòðèõðé

ï è êû

ilitas

ò

ôèòò éèî ðòèöïî ô è òòé èî ðòèöïî

commit to user

ü ýþ ýþ ÿþÿ þÿüþ ý

A

ÿÿ

þý

E

ÿÿ

D

ÿþÿü ýþ

K

þþ þ

5.000

ÿ þ ÿ

A

AL

I

A EK

V I

130

6.4.5

Indirect Manufacturing Cost (IMC)

abel

Indirect Manufacturing Cost

No

Jenis

p

otal

p

Payroll Overhead

! !

"

Laboratory

"!# "!#

!

Plant Overhead

$ $

%

Packaging & Shipping

&! %&" ' !$!% '# $

Indirect Manufacturing Cost

&! %&"

1.777.500.000

13.715.814.978

6.4.6

Fixed Manufacturing Cost (FMC)

abel

Fixed Manufacturing Cost

No

Jenis

p

otal

p

Depresiasi

" &#%$ "! % '# ' %

"

Property Tax

&" ' % $!# ' '#$'

!

Asuransi

&" ' % $!# ' '#$'

Fixed Manufacturing Cost

152,185

654.558.371

1.995.768.187

6.4.7

Total Manufacturing Cost (TMC)

TMC = DMC + IMC + FMC

TMC

= DMC + IMC + FMC

commit to user

) *+ *+ ,-+,. +,)+/ *01

A

-234 562,4,2

7+* 0

E

3 689/ 2,:2,2

D

2,.+,) *4;2;<1;07+;0

K

+5+;03 +;

5.000

3 4 ,=3 +6>,

A

?

AL

I

@

A EK

A?A BC

V I

131

6.4.8

General Expense (GE)

D

abel

EF G

General Expense

No

F

Jenis

HIJ K

p

D

otal

K

p

L F

Administrasi

M NF EG OF MM MF M MM N FEGOF M MMFMMM

NF

Sales

LEMPGQQ M LF OL GF MERFNRN

QF

Research

LEMPGQQ M LF OL GF MERFNRN

OF

Finance

NMSPME M QNQFRTLFL L N N FLQLF MRGF LRL

General Expense (GE)

526,646

2.997.891.112

7.639.223.744

6.4.9

Total Production Cost (TPC)

DU

C

V

D

MC

W

GE

V

K

p

F

E LFQEQF M TQF G MM

6.4.10 Analisa Kelayakan

D

abel

EFR

Analisa Kelayakan

No

F

Keterangan

U

erhitungan

Batasan

L F

Percent Return On Investment (% ROI)

ROI

sebelum pajak

OGPS SX

min

F LLX

ROI

setelah pajak

QSPE EX

NF

Pay Out Time (POT),

tahun

POT

sebelum pajak

LPRM

tahun

max

S

tahun

POT

setelah pajak

NPN T

tahun

QF

Break Even Point (BEP)

OLPNR

X

OF

Shut Down Point (SDP)

NR PTQ X

commit to user

Y Z[ Z[ \][\^ [\Y[_ Z`a

A

]bcd efb\d\b

g[Z `

E

c fhi_ b\jb\b

D

b\^[\Y Zdkbklak`g[k`

K

[e[k`c [k

5.000

c d \mc [fn\

A

o

AL

I

p

A EK

qoq rs

V I

132

Grafik analisa kelayakan dapat dilihat pada Gambar

tu v

Gambar

t uv

Grafik analisa kelayakan pabrik

w

xww

w xw

yw zw {w |w }w ~w w €w

xww

Ha

rg

a

(

d

a

lam

m

il

ya

r,

R

p

)

Kapasitas Produksi ( % )

BEP

SDP

0,3 Ra

Fa

Va

Ra