NASKAH PUBLIKASI Prarancangan Pabrik Dioktil Ftalat dari Ftalik Anhidrat dan 2-Etil Heksanol dengan kapasitas 30.000 Ton/Tahun.

NASKAH PUBLIKASI

PRARANCANGAN PABRIK DIOKTIL FTALAT DARI FTALIK ANHIDRAT DAN 2-ETIL HEKSANOL

KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN

PUBLIKASI ILMIAH

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata 1 pada Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik

Oleh :

Ariska Prihantoro D 500 110 033

Dosen Pembimbing : 1. Ir. Nur Hidayati, Ph.D 2. Dr. Ir Ahmad M. Fuadi, M.T.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

i

HALAMAN PERSETUJUAN

PRARANCANGAN PABRIK DIOKTIL FTALAT DARI FTALIK ANHIDRAT DAN 2-ETIL HEKSANOL DENGAN

KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN

PUBLIKASI ILMIAH

oleh:

ARISKA PRIHANTORO D 500 110 033

Telah diperiksa dan disetujui untuk diuji oleh:

Dosen Pembimbing

Ir. Nur Hidayati, Ph.D NIK. 975

ii

HALAMAN PENGESAHAN

PRARANCANGAN PABRIK DIOKTIL FTALAT DARI FTALIK ANHIDRAT DAN 2-ETIL HEKSANOL DENGAN

KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN

OLEH

ARISKA PRIHANTORO

Telah di pertahankan di depan Dewan Penguji Fkultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta Pada hari Jumat 24 Juni 2016 dan dinyatakan telah memenuhi syarat

Dewan Penguji :

1. Ir. Haryanto. AR, M.S. (………)

(Ketua Dewan Penguji)

2. Emi Erawati, S.T., M.Eng. (………)

(Anggota Dewan Penguji I)

3. Ir. Nur Hidayati, M.T.,Ph.D. (………) (Anggota Dewan Penguji II)

Dekan,

Ir. Sri Sunarjono, M.T.,Ph.D. NIK. 628

iii

PERNYATAAN KEASLIAN NASKAH PUBLIKASI

Saya yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Ariska Prihantoro

NIM : D 500 110 033

Fakultas/Jurusan : Teknik/Teknik Kimia

Judul : Prarancangan Pabrik Dioktil Ftalat dari Ftalik Anhidrat dan 2-Etil Heksanol dengan Kapasitas 30.000Ton/Tahun. Menyatakan bahwa naskah publikasi yang saya buat dan serahkan ini meruakan hasil karya sendiri, kecuali kutipan-kutipan dan ringkasan-ringkasan yang semuanya telah saya jelaskan dari mana sumbernya. Apabila dikemudian hari dapat dibuktikan bahwa tugas akhir ini hasil jiplakan, maka saya akan bersedia menerima sanksi sesuai dengan peraturan yang telah dibuat.

Surakarta, Juli 2016 Yang menyatakan

1

PRARANCANGAN PABRIK ASAM OKSALAT DIHIDRAT DARI MOLASSES DAN ASAM NITRAT KAPASITAS 15.000 TON/TAHUN

ABSTRAK

Perancangan pabrik dioktil ftalat dari ftalik anhidrat dan 2-etil heksanol dengan kapasitas 30.000 ton/tahun direncanakan didirikan pada tahun 2020 di Kawasan Industri Gresik, Jawa Timur. Pabrik direncanakan akan didirikan beroperasi secara kontinyu selama 330 hari per tahun dengan jumlah karyawan 162 orang. Tahap pembuatan dioktil ftalat dengan proses esterifikasi dimulai dengan persiapan bahan baku ftalik anhidrat sebanyak 1724,464 kg/jam dan 2-etil heksanol sebesar 8942,102 kg/jam, dilanjutkan dengan tahap reaksi pembentukan dioktil ftalat, tahap netralisasi, dan tahap pemurnian produk. Reaksi pembentukan dioktil ftalat, dibantu dengan katalis H2SO4 sebanyak 9,706 kg/jam menggunakan reaktor Continous Strired Tank Reaktor

(CSTR). Reaksi berlangsung pada fase cair-cair, reversible, eksotermis, dan bersifat nonisothermal pada suhu 150oC dan tekanan 1 atm. Untuk menunjang proses produksi, maka perlu didirikan unit pendukung proses atau utilitas yang meliputi unit penyediaan air sebesar 181.353,18 kg/jam, listrik yang dipelukan sebesar 569,739 kW, udara tekan sebesar 150 m3/jam, dan kebutuhan bahan bakar sebesar 813,827 liter/jam serta laboratorium. Dari analisa ekonomi yang dilakukan terhadap pabrik ini dengan modal tetap Rp 88.024.356.791 dan modal kerja sebesar Rp 152.158.129.394 diperoleh Return of Investment (ROI) sebelum pajak yaitu 23,3% dan setelah pajak adalah 17,5%. Sedangkan Pay Out Time (POT) setelah dan sesudah pajak yaitu 3,93 tahun dan 4,64 tahun. Break Event Point dan Shut Down Point sebesar 54,43% dan 22,02%. Untuk Internal Rate of Return yang didasari perhitungan DCF terhitung sebesar 18,3%. Berdasarkan perhitungan analisa ekonomi maka dapat disimpulkan bahwa pabrik ini layak didirikan.

Kata kunci : Dioktil Ftalat, Ftalik Anhidrat, 2-Etil Heksanol, CSTR ABSTRACT

The manufacture of dioctyl phthalate from phthalic anhydride and 2-ethyl hexanol with a capacity of 30,000 ton/year was planned to be established in 2020 in the Industry Area of Gresik, East Java. The manufacturer was planned to be established to operate continuously for 330 days per year with an amount of employees as many as 115 people. The stages of dioctyl phthalate through an esterification process is begun with the preparation of the raw material of phthalic anhydride as much as 1724,462 kg/hours and 2-ethyl hexanol as much as 8942,102 kg/hours, continued with the stage of reaction of forming dioctyl phthalate, the neutralize stage, and the stage of purification the product. The reaction of forming dioctyl phthalate is helped by catalysts H2SO4 as much as 9,706 kg/hours using the reactor of Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR).

The reaction takes place in the phase of liquid-liquid, reversible, exothermic, and non isothermal at temperature of 150ᵒC and pressure of 1 atm. To support the process of production, the supporting unit of process or utilities is needed to establish comprising a unit of water supply as much as 181.353,18 kg/hours, the electricity needed is as much as 569,739 kW, the compressed air is as much as 150 m3/hours, and the needs of fuel as much as 813,827 liters/hours as well as laboratory. From the economic analysis conducted to this manufacturer with a fixed capital as much as IDR 88.024.356.791 and the working capital as much as IDR 152.158.129.394, it obtains Return of Investment (ROI) before tax as much as 23,3% and after tax as much as 17,5%. Meanwhile, Pay Out Time (POT) before and after tax are 3,93 years and 24,64 years. Break Event Point and Shut Down Point are as much as 54,43% and 22,02%. For Internal Rate of Return based on DCF is counted as much as 18,3%. Based on the calculation of the economic analysis, it can be concluded that this manufacturer is reasonable to establish.

2

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan industri sebagai bagian dari usaha pengembangan ekonomi masyarakat jangka panjang yang di arahkan untuk menciptakan struktur ekonomi yang lebih kokoh dan seimbang, yaitu dengan struktur ekonomi yang menititk beratkan industri maju dengan didukung oleh sector-sektor lain yang tangguh. Dimulainya globalisasi perdagangan membuat kita untuk lebih cermat dalam menemukan gagasan-gagasan beru sehingga produk yang dihasilkan mempunyai daya saing yang tinggi, efektif dan efisien disamping harus ramah lingkungan.

Salah stu produk yang diperlukan sekarang ini adalah dioktil ftalat (DOP) yang merupakan senyawa yang banyak digunakan sebagai bahan pembantu dalam industri-industri bahan plastik (plasticizer). Bahan plastic ini juga digunakan dalam industri kulit imitasi, kabel, pipa, sol sepatu dan lain sebagainya.

DOP mempunyai nama kimia yaitu di-n-octyl phthalate, dan mempunyai rumus kimia C6H8[COOC8H17]2. DOP berupa cairan yang berwarna jernih yang akan mendidih pada temperatur 384oC, digunakan sebagai bahan plastic untuk berbagai resin dan elastomer.

1.2 Penentuan Kapasitas Pabrik

Sebelum menentukan berapa kapasitas pabrik ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam pendirian pabrik dioktil ftalat, antara lain :

a. Proyeksi kebutuhan dioktil ftalatdi Indonesia

Sampai saat ini di Indonesia hanya memilikai beberapa perusahaan yang memproduksi DOP dengan sekala besar. Dan dengan melihat data table impor DOP maka dapat disimpulkan bahwa kebutuhan DOP dalam negeri belum dapat terpenuhi. Oleh karena itu perlu didirikan pabrik dioktil ftalat yang bertujuan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri maupun ekspor. Data impor dioktil ftalat ditunjukkan pada tabel 1.1

Tabel 1.1 Data Impor Dioktil ftalat (BPS, 2009-2013)

Tahun Jumlah

(kg)

2009 1183856

2010 1498327

2011 1321355

2012 1438517

2013 1469626

b. Ketersediaan bahan baku

Bahan baku merupakan kebutuhan utama bagi kelangsungan operasi suatu pabrik, sehingga pengadaan bahan baku harus benar-benar terpenuhi. Bahan yang digunakan dalam perancangan pabrik dioktil ftalat adalah ftalik anhidrat dan 2-etil heksanol. Kedua bahan baku dapat diperoleh dari dalam negeri

3

c. Kapasitas yang menguntungkan

Produksi minimal didunia saat ini adalah 30.000 ton per tahun, diproduksi oleh PT Enterindo Wahanatama, Jakarta. Sedangkan kapasitas terbesar diproduksi oleh Jinling Petrochemical, Cina sebesar 50.000 ton per tahun.

2. DISKRIPSI PROSES 2.1 Reaksi Dasar

Reaksi esterifikasi ftalik anhidrat dan 2-etil heksanol adalah sebagai berikut :

C8H4O3 + 6 C8H18O  C24H38O4 + H2O …..(2.1)

Reaksi antara ftalik anhidratdan 2-etil heksanol menjadi dioktil ftalat dilakukan pada fase cair–cair pada tekanan 1 atm dan suhu 150oC dengan bahan baku ftalik anhidrat dan 2-etil heksanol yang berbentuk liquid menjadi dioktil ftalat berbentuk cairan.

2.2 Tinjauan Termodinamika

Tabel 2.1 Data ∆G dan ∆H masing–masing komponen

Komponen _{(kKal/mol) (kKal/mol)}

C8H4O3 -329 -393,13

C8H18O -118,88 -365,55

C16H22O4 -396 -750,9

C24H38O4 -364,8 -966,72

H2O -228,77 -241,8166

(Perry’s table 3-206) Reaksi pertama :

∆Hr = ∆ ° produk - ∆ ° reaktan

= −750,9 −( −393,13 + −365,55 ) = 7,78 kKal/mol

Dari hasil tersebut dapat diketahiu bahwa harga entalphi pembentukan negatif, hal tersebut berarti reaksi bersifat endotermis.

∆ ° = ∆ ° produk - ∆ ° reaktan

= −396 −( −329 + (−118,88)) = 51,88 kKal/mol

Dari persamaan (2.6) dapat dicari konstanta kesetimbangan pada T = 298 K ∆ °= −�����

�1 = ��(−∆��) �1 = exp(−

51,88 1,987×298)

�1 = exp(−0,0876 ) �1 = 0,9161

4

(���)

� =

−∆ � ��2

ln�= −∆ � ��2 �

�2

�1

�

�1

ln� �1 = −

∆ � �

1 �2−

1 �1 ln�

�1 = − 7,78 1,987 1 432,15− 1 298 ln�

�1 = 0,00407 �

�1= ��

(0,00407 )

�= 1,004.�1 �= 1,004 × 0,9161 �= 0,9198

Dapat diambil kesimpulan dari harga K yang kurang atau sama dengan 1 bearti reaksi reversible.

Reaksi kedua :

∆Hr = ∆ ° produk - ∆ ° reaktan

= −966,72 + (241,817 −( −393,13 + −365,55 ) = −92,0866 kKal/mol

Dari hasil tersebut dapat diketahiu bahwa harga entalphi pembentukan negatif, hal tersebut berarti reaksi bersifat eksotermis.

∆ ° = ∆ ° produk - ∆ ° reaktan

= −364,8 + (−228,77) −( −329 + (−118,88)) = −78,69 kKal/mol

Dari persamaan (2.6) dapat dicari konstanta kesetimbangan pada T = 298 K ∆ °= −�����

�1 = ��(−∆��) �1 = exp(−−

78,69 1,987×298)

�1 = exp(0,1328 ) �1 = 1,1421

Masuk dalam persamaan (2.7) (���)

� =

−∆ � ��2

ln�= −∆ � ��2 �

�2

�1

�

�1

ln� �1 = −

∆ � �

1 �2−

1 �1 ln�

�1 = −

−92,0866 1,987 1 432,15− 1 298 ln�

5

�

�1= ��

(−0,0482 )

�= 0,9528.�1 �= 0,9528 × 1,1421 �= 1,0883

Dapat diambil kesimpulan dari harga K yang kurang atau sama dengan 1 bearti reaksi reversible.

2.3 Langkah-Langkah ProseS

a. Tahap persiapan bahan baku

Bahan baku pembuatan dioktil ftalat adalah ftalik anhidrat dan 2-etil heksanol dengan menggunakan katalis asam sulfat, dikarenakan reaksi berjalan pada fase cair-cair dengan suhu reaksi 150oC maka semua bahan baku memerlukan treatment terlebih dahulu.

Bahan baku yang pertama adalah 2-etil heksanol, bahan ini disimpan pada tangki (F-107), dengan waktu penyimpanan selama 5 hari dengan suhu lingkungan dan tekanan 1 atm. Sebelum masuk reaktor suhu 2-etil heksanol di naikkan dari 30oC menjadi 150oC menggunakan heater karena suhu operasi reaktor 150oC.

Bahan baku yang kedua adalah ftalik anhidrat, karena berbentuk padat bahan ini disimpan pada hopper (F-112), dengan waktu penyimpanan selama 7 hari dengan suhu lingkungan dan tekanan 1 atm, sebelum masuk reaktor fase ftalik anhidrat diubah dari padat menjadi cair dengan menggunakan melter (M-110) dengan suhu operasi 150oC dengan pertimbangan titik lebur ftalik anhidrat ada pada suhu 131oC dan suhu operasi reaktor 150oC.

Bahan pendukung yang ketiga adalah asam sulfat yang berfungsi sebagai katalis sehingga kabutuhannya sedikit, bahan ini disimpan pada tangki (F-108), dengan waktu penyimpanan selama 30 hari dengan suhu lingkungan dan tekanan 1 atm. Sebelum masuk reaktor suhu asam sulfat di naikkan dari 30oC menjadi 150oC menggunakan heater karena suhu operasi reaktor 150oC.

b. Tahap reaksi pembentukan dioktil ftalat

Proses pembentukan dioktil ftalat melibatkan bahan baku dan bahan pendukung sebagai katalis yaitu asam sulfat (H2SO4), kondisi operasi reaktor pada suhu 150oC dan tekanan 1 atm dalam reaktor CSTR (Continued Strirer Tank Reactor).

c. Tahap netralisasi

Proses netralisasi berlangsung pada netralizer, yang berfungsi untuk menetralkan pH. Katalis yang digunakan adalah asam sulfat sehingga larutan produk bersifat asam dan perlu penetralan pH dengan penambahan natrium hidroksida. Sebelum masuk dalam netralizer natrium hidroksida diencerkan di dalam mixer. Larutan setelah melalui proses netralisasi masuk ke tahap pemurnian produk.

6

H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O …..(2.2)

d. Tahap pemurnian produk

Pemurnian dioktil ftalat berlangsung di dua alat, yang pertama di decanter dan yang kedua di kolom destilasi. Dekanter berfungsi untuk memisahkan komponen produk dari air dan Na2SO4 berdasarkan berat jenis dan kelarutan. Na2SO4 berbentuk padatan terlarut sehingga lebih mudah dalam memisahkannya. Dekanter beroprasi pada suhu 50oC dan tekanan 1 atm. Kolom destilasi berfungsi untuk memisahkan 2-etil heksanol untuk kembali di recycle kedalam reaktor. Sebelum masuk kedalam kolom destilasi larutan dipanaskan hingga mencapai suhu bubble point larutan pada suhu 192oC, kemudian pada sesi bawah kolom destilasi memiliki suhu 384oC sedangkan sesi atas kolom destilasi memiliki suhu bubble point 184oC. Produk kolom destilasi terbagi menjadi dua, produk atas akan kembali di recycle kedalam reaktor yang sebagian besar massa komponennya adalah 2-etil heksanol, dan produk bawah adalah dioktil ftalat yang akan disimpan dalam tangki produk setelah melewati pendinginan

3. SPESIFIKASI ALAT PROSES 3.1 Melter

Kode : M-110

Tugas : Meleburkan Phthalic Anhydride padan menjadi cair dari hopper 1

(F112)sebanyak 1436,4842 kg/jam.

Jenis : Silinder vertical dengan head dan bottom berbentuk torispherical.

Kondisi operasi : T = 150oC, P = 1 atm Spesifikasi :

 OD : 58,354 in

 ID : 58,166 in

 Tinggi : 1,9954 m

 Tebal shell : 3/16 in

 Tebal head : 3/16 in

Bahan konstruksi : Stainless steel SA 240 type 347 grade C

Jumlah : 1

Harga : $ 182.526

3.2Mixer

Kode : M-120

Tugas : Mengencerkan NaOH dari hopper 2 (F122) dengan penambahan

H2O sebanyak 15,5160 kg/jam

Jenis : Silinder vertical dengan head dan bottom berbentuk torispherical.

Kondisi operasi : T = 85oC, P = 1 atm Spesifikasi :

7

 OD : 89,246 in

 ID : 87,871 in

 Tinggi : 3,163 m

 Tebal shell : 1 3/8 in

 Tebal head : 1 3/8 in

Bahan konstruksi : Stainless steel SA 240 type 347 grade C

Jumlah : 1

Harga : $ 27,549

3.3Reaktor

Kode : R-100

Tugas : Mereaksikan ftalik anhidrat (PA) dengan 2-etil heksanol (2-EH)

menjadi dioktil ftalat(DOP) sebanyak 10644,323 kg/jam. Jenis alat : Silinder tegak berpengaduk

Kondisi operasi : T = 150oC, P = 1 atm Dimensi :

 D : 5,1189 m

 H : 7,5763 m

 Volume shell: 105,293 m3

 Volume head: 47,792 m3

 Volume reaktor: 153,086 m3

 Tebal shell: 1,4375 in

 Tebal head: 1,5in

Pengaduk :

 Diameter : 1,706 m

 Power pengaduk : 15 HP

 Putaran : 104 rpm

Pendingin : Air

Bahan : Stainless steel SA 167 type 304 grade 3 Jumlah : 1

Harga : $ 1.094.803

3.4Decanter

Kode : H-140

Tugas : Memisahkan produk dengan Na2SO4 dari mixer (M-130) sebanyak 10478,2792 kg/jam.

Tipe : Horizontal tank

Kondisi operasi :

 Tekanan : 1 atm

 Suhu : 50oC

Spesifikasi :

 Diameter : 2,795 m

 Panjang : 8,386 m

 Tebal shell : 0,1875 in

 Tebal head : 0,1875 in Waktu tinggal : 1,46 jam

8

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 grade C

Jumlah : 1

Harga : U$ 2.227

3.5 Menara Distilasi

Kode : D-150

Tugas : Memurnikan DOP yang keluar dari dekanter sebanyak 10433,077 kg/jam.

Jenis : Sieve Tray Spesifikasi:

 Diameter atas : 1,223 m

 Diameter bawah : 1,947 m

 Tinggi : 10,433 m

 Jumlah plate : 35 plate

 Tebal shell : 3/16 in

 Tebal head : 3/16 in

Bahan konstruksi : Stainless steel SA 240 type 347 grade C Jumlah : 1

Harga : $ 219.336

4. UTILITAS

Unit pendukung proses atau biasa disebut dengan unit utilitas merupakan bagian penting yang menunjang kelancaran proses produksi. Dalam perancangan pabrik Dioktil ftalat ini, sumber air yang digunakan berasal dari air sungai.

Dalam pabrikdioktil ftalat ini, utilitas yang dibutuhkan adalah sebagai berikut : a. Unit penyediaan air = 219.443,00 kg/jam

b. Unit penyediaan steam = 5.920,22 kg/jam c. Unit penyediaan listrik = 813,872 kW

d. Unit penyediaan bahan bakar = 527,56 L/jam e. Unit penyediaan udara tekan = 150 m3/jam

5. MANAJEMEN PERUSAHAAN

Pabrik dioktil ftalat dari ftalik anhidrat dan 2-etil heksanol yang direncanakan didirikan berbentuk Perseroan Terbatas (PT) dengan lokasi perusahaan di Gresik, Jawa Timur dengan jumlah karyawan 162 orang yang terbagi atas karyawan nonshift dan karyawan shift.

6. ANALISA EKONOMI

Untuk mengetahui keuntungan yang diperoleh tergolong besar atau tidak sehingga dapat dikategorikan apakah pabrik tersebut potensial didirikan atau tidak maka dilakukan analisa kelayakan. Selain itu, hal tersebut juga dimaksudkan untuk mengetahui pabrik layak didirikan atau tidak.

Dari analisa ekonomi yang dilakukan terhadap pabrik ini dengan modal tetap Rp 66.385.038.079 dan modal kerja sebesar Rp 113.533.200.215 diperoleh Return of Investment (ROI) sebelum pajak yaitu 23,34% dan setelah pajak adalah 17,50%. Sedangkan Pay Out Time (POT) setelah dan

9

sesudah pajak yaitu 3,00 tahun dan 3,64 tahun. Break Event Point dan Shut

Down Point sebesar 45,70% dan 20,10%. Untuk Discount Cash Flow (DCF)

terhitung sebesar 24,07%.

Gambar 6.1 Grafik Analisa Kelayakan Ekonomi Pabrik Dioktil ftalat

7. KESIMPULAN

8.

9. Tabel 6.9 Analisa Kelayakan

Keterangan Perhitungan Batasan

1. Persen Return on Investment

ROI sebelum pajak 15,47% min. 11 %

ROI setelah pajak 11,60% -

2. Pay Out Time (POT)

POT sebelum pajak 3,93 maks. 5 tahun

POT setelah pajak 4,63 -

3. Break Even Point (BEP) 54,43% 40 - 60 %

4. Shut Down Point (SDP) 22,02% 20 – 30 %

5. Discounted Cash Flow (DCF) 18,30% min 10% (Kredit)

min 7% (Deposito) Berdasarkan hasil analisa kelayakan, dapat disimpulkan bahwa Pabrik dioktil ftalat dari phthalic anhydric dan 2-etil heksanol dengan kapasitas 30.000 ton/tahun ini layak untuk didirikan.

0,00 50,00 100,00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

R

u

p

ia

h

/

ta

h

u

n

(

x

1

0

1

0

)

Tingkat Produksi per tahun (%)

SD P

F A

S A R

A

V A

0, 3 R A

10

DAFTAR PUSTAKA

Aries, R.S., and Newton, R.D., 1955, “Chemical Engineering Cost Equipment”, Mc Graw Hill Book Company, New York.

Brown, G.G., 1978, “Unit Operation”, John Willey and Sons. Inc., New York. Brownell, L.E., and Young, E.H., 1979, “Process Engineering Design”, 3rded,

Willey Eastern Itd. New Delhi.

Coulson, J.H., and Richardson, J.F., 1983, “Chemical Engineering Design”, Vol.6, Pergason Press, Oxford.

Faith, W.L., Keyes, D.E., and Clark, R.L., 1957, “Industrial Chemical”, 2nd ed, John Willey and Sons, Inc., New York.

Kern, D.Q., 1950, “Process Heat Transfer”, Mc Graw Hill Book Company Inc., New York.

Kirk, R.E., and Othmer, D.F., 1982, “Encyclopedia of Chemcal Technology” 3rd ed., Vol.19, Intersience Publishing Inc., New York.

Jerzy, Skrzypek etc. 1994,”kinetics of the esterification of phthalic anhydride with 2-etyl hexanol. I. Sulfuric acid as a catalyst”. Institute of Chemical Engineering. Polish Academy of Sciences. Ul. Baltyeka 5. 44-100 Gliwice, Poland.

Levenspiel, O., 1976, “Chemical Reaction Engineering”, 2sd ed., John Willley and Sons Inc., New York.

Perry, R.H., and Green, D., 1999, “Perry’s Chemical Engineering Hand Book”, 7th ed., Mc Graw Hill Book Company Inc., New York.

Peter, M.S., and Timmerhaus, E.D., 2002, “Plant Design and Economic for

Chemical Engineers”, 3rd ed., Mc Graw Hill Book Company Inc., Singapore.

Powell, S., 1985, “Water Conditioning for Industry”, 1st ed., Mc Graw Hill, New York.

Rase, H.F., Barrow, M.H., 1981, “Chemical Reactor Design for Process Plants”, 3rd ed., John Willey and Sons, Inc., New York.

Smith, J.M., and Van Ness, H.C., 1996, “Introduction to Chemical Engineering

Termodynamics”, 5th ed., Mc Graw Hill Inc., Tokyo.

Ulrich, G.D., 1984, “A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economic”, John Willey and Sons Inc., Canada.

Wallas, S.M., 1988, “Chemical Process Equipment (Selection and Design)”, 3rd ed., Butterworths, USA.

Yaws, C.L., 1999, “Chemical Properties Handbook”, Mc Graw Hill Inc., New York.

5 �

�1= ��

(−0,0482 ) �= 0,9528.�1 �= 0,9528 × 1,1421 �= 1,0883

Dapat diambil kesimpulan dari harga K yang kurang atau sama dengan 1 bearti reaksi reversible.

2.3 Langkah-Langkah ProseS

a. Tahap persiapan bahan baku

Bahan baku pembuatan dioktil ftalat adalah ftalik anhidrat dan 2-etil heksanol dengan menggunakan katalis asam sulfat, dikarenakan reaksi berjalan pada fase cair-cair dengan suhu reaksi 150oC maka semua bahan baku memerlukan treatment terlebih dahulu.

Bahan baku yang pertama adalah 2-etil heksanol, bahan ini disimpan pada tangki (F-107), dengan waktu penyimpanan selama 5 hari dengan suhu lingkungan dan tekanan 1 atm. Sebelum masuk reaktor suhu 2-etil heksanol di naikkan dari 30oC menjadi 150oC menggunakan heater karena suhu operasi reaktor 150oC.

Bahan baku yang kedua adalah ftalik anhidrat, karena berbentuk padat bahan ini disimpan pada hopper (F-112), dengan waktu penyimpanan selama 7 hari dengan suhu lingkungan dan tekanan 1 atm, sebelum masuk reaktor fase ftalik anhidrat diubah dari padat menjadi cair dengan

menggunakan melter (M-110) dengan suhu operasi 150oC dengan

pertimbangan titik lebur ftalik anhidrat ada pada suhu 131oC dan suhu operasi reaktor 150oC.

Bahan pendukung yang ketiga adalah asam sulfat yang berfungsi sebagai katalis sehingga kabutuhannya sedikit, bahan ini disimpan pada tangki (F-108), dengan waktu penyimpanan selama 30 hari dengan suhu lingkungan dan tekanan 1 atm. Sebelum masuk reaktor suhu asam sulfat di naikkan dari 30oC menjadi 150oC menggunakan heater karena suhu operasi reaktor 150oC.

b. Tahap reaksi pembentukan dioktil ftalat

Proses pembentukan dioktil ftalat melibatkan bahan baku dan bahan pendukung sebagai katalis yaitu asam sulfat (H2SO4), kondisi operasi

reaktor pada suhu 150oC dan tekanan 1 atm dalam reaktor CSTR (Continued Strirer Tank Reactor).

c. Tahap netralisasi

Proses netralisasi berlangsung pada netralizer, yang berfungsi untuk menetralkan pH. Katalis yang digunakan adalah asam sulfat sehingga larutan produk bersifat asam dan perlu penetralan pH dengan penambahan natrium hidroksida. Sebelum masuk dalam netralizer natrium hidroksida diencerkan di dalam mixer. Larutan setelah melalui proses netralisasi masuk ke tahap pemurnian produk.

6

H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O …..(2.2)

d. Tahap pemurnian produk

Pemurnian dioktil ftalat berlangsung di dua alat, yang pertama di decanter dan yang kedua di kolom destilasi. Dekanter berfungsi untuk memisahkan komponen produk dari air dan Na2SO4 berdasarkan berat

jenis dan kelarutan. Na2SO4 berbentuk padatan terlarut sehingga lebih

mudah dalam memisahkannya. Dekanter beroprasi pada suhu 50oC dan tekanan 1 atm. Kolom destilasi berfungsi untuk memisahkan 2-etil heksanol untuk kembali di recycle kedalam reaktor. Sebelum masuk kedalam kolom destilasi larutan dipanaskan hingga mencapai suhu bubble point larutan pada suhu 192oC, kemudian pada sesi bawah kolom destilasi memiliki suhu 384oC sedangkan sesi atas kolom destilasi memiliki suhu bubble point 184oC. Produk kolom destilasi terbagi menjadi dua, produk atas akan kembali di recycle kedalam reaktor yang sebagian besar massa komponennya adalah 2-etil heksanol, dan produk bawah adalah dioktil ftalat yang akan disimpan dalam tangki produk setelah melewati pendinginan

3. SPESIFIKASI ALAT PROSES 3.1 Melter

Kode : M-110

Tugas : Meleburkan Phthalic Anhydride padan menjadi cair dari

hopper 1

(F112)sebanyak 1436,4842 kg/jam.

Jenis : Silinder vertical dengan head dan bottom berbentuk

torispherical.

Kondisi operasi : T = 150oC, P = 1 atm

Spesifikasi :

 OD : 58,354 in

 ID : 58,166 in

 Tinggi : 1,9954 m

 Tebal shell : 3/16 in

 Tebal head : 3/16 in

Bahan konstruksi : Stainless steel SA 240 type 347 grade C

Jumlah : 1

Harga : $ 182.526

3.2Mixer

Kode : M-120

Tugas : Mengencerkan NaOH dari hopper 2 (F122) dengan

penambahan

H2O sebanyak 15,5160 kg/jam

Jenis : Silinder vertical dengan head dan bottom berbentuk

torispherical.

Kondisi operasi : T = 85oC, P = 1 atm Spesifikasi :

7

 OD : 89,246 in

 ID : 87,871 in

 Tinggi : 3,163 m

 Tebal shell : 1 3/8 in

 Tebal head : 1 3/8 in

Bahan konstruksi : Stainless steel SA 240 type 347 grade C

Jumlah : 1

Harga : $ 27,549

3.3Reaktor

Kode : R-100

Tugas : Mereaksikan ftalik anhidrat (PA) dengan 2-etil heksanol

(2-EH)

menjadi dioktil ftalat (DOP) sebanyak 10644,323 kg/jam.

Jenis alat : Silinder tegak berpengaduk

Kondisi operasi : T = 150oC, P = 1 atm Dimensi :

 D : 5,1189 m

 H : 7,5763 m

 Volume shell: 105,293 m3

 Volume head: 47,792 m3

 Volume reaktor: 153,086 m3

 Tebal shell: 1,4375 in  Tebal head: 1,5in

Pengaduk :

 Diameter : 1,706 m

 Power pengaduk : 15 HP

 Putaran : 104 rpm

Pendingin : Air

Bahan : Stainless steel SA 167 type 304 grade 3

Jumlah : 1

Harga : $ 1.094.803

3.4Decanter

Kode : H-140

Tugas : Memisahkan produk dengan Na2SO4 dari mixer (M-130)

sebanyak 10478,2792 kg/jam.

Tipe : Horizontal tank

Kondisi operasi :

 Tekanan : 1 atm

 Suhu : 50oC

Spesifikasi :

 Diameter : 2,795 m

 Panjang : 8,386 m

 Tebal shell : 0,1875 in  Tebal head : 0,1875 in

8

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 grade C

Jumlah : 1

Harga : U$ 2.227

3.5 Menara Distilasi

Kode : D-150

Tugas : Memurnikan DOP yang keluar dari dekanter sebanyak 10433,077

kg/jam.

Jenis : Sieve Tray

Spesifikasi:

 Diameter atas : 1,223 m

 Diameter bawah : 1,947 m

 Tinggi : 10,433 m

 Jumlah plate : 35 plate

 Tebal shell : 3/16 in

 Tebal head : 3/16 in

Bahan konstruksi : Stainless steel SA 240 type 347 grade C

Jumlah : 1

Harga : $ 219.336

4. UTILITAS

Unit pendukung proses atau biasa disebut dengan unit utilitas merupakan bagian penting yang menunjang kelancaran proses produksi. Dalam perancangan pabrik Dioktil ftalat ini, sumber air yang digunakan berasal dari air sungai.

Dalam pabrik dioktil ftalat ini, utilitas yang dibutuhkan adalah sebagai berikut : a. Unit penyediaan air = 219.443,00 kg/jam

b. Unit penyediaan steam = 5.920,22 kg/jam c. Unit penyediaan listrik = 813,872 kW

d. Unit penyediaan bahan bakar = 527,56 L/jam

e. Unit penyediaan udara tekan = 150 m3/jam

5. MANAJEMEN PERUSAHAAN

Pabrik dioktil ftalat dari ftalik anhidrat dan 2-etil heksanol yang direncanakan didirikan berbentuk Perseroan Terbatas (PT) dengan lokasi perusahaan di Gresik, Jawa Timur dengan jumlah karyawan 162 orang yang terbagi atas karyawan nonshift dan karyawan shift.

6. ANALISA EKONOMI

Untuk mengetahui keuntungan yang diperoleh tergolong besar atau tidak sehingga dapat dikategorikan apakah pabrik tersebut potensial didirikan atau tidak maka dilakukan analisa kelayakan. Selain itu, hal tersebut juga dimaksudkan untuk mengetahui pabrik layak didirikan atau tidak.

Dari analisa ekonomi yang dilakukan terhadap pabrik ini dengan modal tetap Rp 66.385.038.079 dan modal kerja sebesar Rp 113.533.200.215 diperoleh Return of Investment (ROI) sebelum pajak yaitu 23,34% dan setelah pajak adalah 17,50%. Sedangkan Pay Out Time (POT) setelah dan

9

sesudah pajak yaitu 3,00 tahun dan 3,64 tahun. Break Event Point dan Shut Down Point sebesar 45,70% dan 20,10%. Untuk Discount Cash Flow (DCF) terhitung sebesar 24,07%.

Gambar 6.1 Grafik Analisa Kelayakan Ekonomi Pabrik Dioktil ftalat

7. KESIMPULAN

8.

9. Tabel 6.9 Analisa Kelayakan

Keterangan Perhitungan Batasan

1. Persen Return on Investment

ROI sebelum pajak 15,47% min. 11 %

ROI setelah pajak 11,60% -

2. Pay Out Time (POT)

POT sebelum pajak 3,93 maks. 5 tahun

POT setelah pajak 4,63 -

3. Break Even Point (BEP) 54,43% 40 - 60 %

4. Shut Down Point (SDP) 22,02% 20 – 30 %

5. Discounted Cash Flow (DCF) 18,30% min 10% (Kredit)

min 7% (Deposito) Berdasarkan hasil analisa kelayakan, dapat disimpulkan bahwa Pabrik dioktil ftalat dari phthalic anhydric dan 2-etil heksanol dengan kapasitas 30.000 ton/tahun ini layak untuk didirikan.

0,00 50,00 100,00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

R

u

p

ia

h

/

ta

h

u

n

(

x

1

0

1

0

)

Tingkat Produksi per tahun (%)

SD P

F A

S A R

A

V A

0, 3 R A

10

DAFTAR PUSTAKA

Aries, R.S., and Newton, R.D., 1955, “Chemical Engineering Cost Equipment”, Mc Graw Hill Book Company, New York.

Brown, G.G., 1978, “Unit Operation”, John Willey and Sons. Inc., New York. Brownell, L.E., and Young, E.H., 1979, “Process Engineering Design”, 3rded,

Willey Eastern Itd. New Delhi.

Coulson, J.H., and Richardson, J.F., 1983, “Chemical Engineering Design”, Vol.6, Pergason Press, Oxford.

Faith, W.L., Keyes, D.E., and Clark, R.L., 1957, “Industrial Chemical”, 2nd ed, John Willey and Sons, Inc., New York.

Kern, D.Q., 1950, “Process Heat Transfer”, Mc Graw Hill Book Company Inc.,

New York.

Kirk, R.E., and Othmer, D.F., 1982, “Encyclopedia of Chemcal Technology” 3rd ed., Vol.19, Intersience Publishing Inc., New York.

Jerzy, Skrzypek etc. 1994,”kinetics of the esterification of phthalic anhydride with

2-etyl hexanol. I. Sulfuric acid as a catalyst”. Institute of Chemical Engineering. Polish Academy of Sciences. Ul. Baltyeka 5. 44-100 Gliwice, Poland.

Levenspiel, O., 1976, “Chemical Reaction Engineering”, 2sd ed., John Willley and Sons Inc., New York.

Perry, R.H., and Green, D., 1999, “Perry’s Chemical Engineering Hand Book”, 7th ed., Mc Graw Hill Book Company Inc., New York.

Peter, M.S., and Timmerhaus, E.D., 2002, “Plant Design and Economic for

Chemical Engineers”, 3rd ed., Mc Graw Hill Book Company Inc., Singapore.

Powell, S., 1985, “Water Conditioning for Industry”, 1st ed., Mc Graw Hill, New York.

Rase, H.F., Barrow, M.H., 1981, “Chemical Reactor Design for Process Plants”, 3rd ed., John Willey and Sons, Inc., New York.

Smith, J.M., and Van Ness, H.C., 1996, “Introduction to Chemical Engineering

Termodynamics”, 5th ed., Mc Graw Hill Inc., Tokyo.

Ulrich, G.D., 1984, “A Guide to Chemical Engineering Process Design and

Economic”, John Willey and Sons Inc., Canada.

Wallas, S.M., 1988, “Chemical Process Equipment (Selection and Design)”, 3rd ed., Butterworths, USA.

Yaws, C.L., 1999, “Chemical Properties Handbook”, Mc Graw Hill Inc., New York.