NASKAH PUBLIKASI Prarancangan Pabrik N-Butil Oleat Dari Asam Oleat Dan N-Butanol Kapasitas 20.000 Ton Per Tahun.

NASKAH PUBLIKASI

PRARANCANGAN PABRIK N-BUTIL OLEAT DARI
ASAM OLEAT DAN N-BUTANOL
KAPASITAS 20.000 TON PER TAHUN

Di Susun Guna Mendapatkan
Gelar Kesarjanaan Strata 1 Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh :
Umar Bandi
D500120040
Dosen Pembimbing :
1. Ir. Nur Hidayati, M.T.Ph.D
2. Emi Erawati, S.T.,M.Eng

JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2015


INTISARI
Pabrik n-butil oleat dengan bahan baku asam asetat dan n-butanol dengan
kapasitas 20.000 ton per tahun direncanakan beroperasi selama 330 hari dalam satu
tahun dan proses produksi berlangsung selama 24 jam per hari. Proses pembentukan
n-butil oleat dengan esterifikasi asam oleat dan n-butanol di dalam Reaktor Alir
Tangki Berpengaduk (RATB) dengan bantuan katalis H2SO4. Reaksi berlangsung
pada suhu 100oC dan tekanan 1 atm pada fase cair-cair. Tahapan proses meliputi
penyiapan bahan baku asam oleat dan n-butanol, pembentukan n-butil oleat dalam
reaktor, dan pemurnian produk.
Kebutuhan asam oleat untuk pabrik ini sebanyak 2.086,71 kg per jam
diperoleh dengan mengimpor dari Australia dan kebutuhan n-butanol sebanyak
600,13 kg per jam diperoleh dengan mengimpor dari Amerika Serikat. Produk n-butil
oleat sebanyak 2525,25 kg per jam. Utilitas pendukung proses meliputi penyediaan
air sebesar 6.208,22 kg per jam yang diperoleh dari air sungai Bengawan Solo,
penyediaan uap air jenuh sebesar 647,61 kg per jam yang diperoleh dari boiler
dengan bahan bakar batu bara sebesar 422,90 liter per jam, kebutuhan udara tekan
sebesar 50 m3 per jam, kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dan sebuah generator set
sebesar 500 kW sebagai cadangan. Pabrik ini didirikan di Gresik, Jawa Timur dengan
luas tanah 22.000 m2 dan jumlah karyawan 110 orang.

Dari analisis ekonomi terhadap pabrik ini menunjukkan keuntungan sebelum
pajak Rp 98.534.421.591,64 per tahun setelah dipotong pajak 30% keuntungan
mencapai Rp 68.974.095.114,15 per tahun. Percent Return On Investment (ROI)
sebelum pajak 26,66% dan setelah pajak 18,66%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak
selama 2,73 tahun dan setelah pajak 3,49 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar
50,2%, dan Shut Down Point (SDP) sebesar 26,02%. Discounted Cash Flow (DCF)
terhitung sebesar 37,90%. Dari data analisis kelayakan di atas disimpulkan, bahwa
pabrik ini menguntungkan dan layak untuk didirikan.
Kata kunci : N-butil oleat, reaktor, Asam sulfat

A. PENDAHULUAN

n-butil oleat digunakan pada pabrik

1. Latar Belakang

pembuatan karet sintetis, pabrik cat,

Perkembangan ilmu pengetahuan dan


pabrik

teknologi

poliester

yang

menunjukkan

pembuat
bahkan

pelumas,

pabrik

sebagai

bahan


peningkatan pada sektor industri telah

tambahan pada kosmetik dan pabrik

menuntut bangsa Indonesia berbelok

lainnya. Oleh karena itu, disadari

arah dari negara agraris ke negara

bahwa

industri. Untuk mencapai kemajuan di

dibutuhkan

bidang industri terfokus pada bidang

bertambahnya


industri

khususnya pabrik plastik.

kimia,

maka

kebutuhan

n-butil

oleat

saat

semakin

ini


seiring

pabrik-pabrik

baru

bahan-bahan dasar kimia di dalam
negeri

perlu

ditumbuhkan

dikembangkan.

Plastik

dan


2.Kapasitas

merupakan

Permintaan asam oleat di seluruh

salah satu produk yang dihasilkan

dunia bertambah sekitar 4 % setiap

oleh

karena

tahun dalam kurun waktu 10 tahun dan

mempunyai peran yang penting bagi

telah mencapai sekitar 3.000.000 ton


masyarakat,

setiap tahun, dan baru sekitar 100.000

industri

kimia,

maka

pemakaiannya

cenderung meningkat. N-butil oleat

ton

merupakan bahan yang mempunyai

membuat


peranan penting dalam pabrik plastik,

Indonesia masih mengimpor dari luar

yaitu berfungsi sebagai plasticizers.

negeri.

Plasticizers adalah senyawa adiktif

Penentuan kapasitas pabrik n-butil

yang ditambahkan kepada polimer

oleat mengacu kepada pabrik yang

untuk menambah kemampuan kerja

telah berdiri di dunia serta kebutuhan


dan fleksibilitas plastik. Penambahan

impor Indonesia.

plasticizers
viskositas

dapat
leburan

menurunkan
dan

modulus

elastisitas plastik. Manfaat lain dari

asam

oleat

n-butil

digunakan untuk
oleat,

saat

ini

Tabel 1.1 Daftar pabrik n-butil oleat
yang

telah

berdiri

di

dunia(http//www.the-innovationgroup.com).

2012
Data

impor

lima

menunjukkan
Nama pabrik

tahun

terakhir

kecenderungan

Kapasitas

meningkat. Berdasarkan pertimbangan

(ton/tahun)

di atas maka direncanakan didirikan

Victorian

pabrik n-butil oleat dari asam oleat dan

9.000

Chemicals
Megachem

n-butanol dengan kapasitas 20.000
ton/tahun.

7.000

B.DESKRIPSI PROSES

Lambent
10.000

Technologies
Corp

a. Reaksi dasar
Reaksi terjadi di Reaktor Alir Tangki

Mohini Organics

Berpengaduk (RATB) oleh asam oleat

9.000

Pvt. Ltd

bereaksi

Anar Soap &

10.000

Chemical Co.

dengan

n-butanol

menghasilkan n-butil oleat dengan
bantuan asam sulfat.

Dari data impor yang diperoleh dari

Reaksi :

BPS, diketahui bahwa Indonesia masih
mengimpor

1.352.193

n-butil

oleat.

Seperti

H2SO4
C17H33COOH + C4H9OH

terlihat pada tabel di bawah ini .

C17H33COOC4H9 + H2O

Tabel 1.2 Data impor N-butil oleat

b. Kondisi operasi

(Biro Pusat Statistika Indonesia, 2008-

Kondisi operasi pada prarancangan

2012)

pabrik n-butil oleat adalah sebagai

Produk

N-butil oleat

Tahun

Impor

berikut :

(ton/tahun)

a. Suhu : 100oC

2008

422.141

b. Tekanan : 1 atm

2009

853.786

2010

512.746

2011

1.256.971

c. Karakteristik reaksi
Tinjauan termodinamika
Panas reaksi pada 100oC

Data panas pembentukan pada 25oC

Mencari nilai K

(Yaws, 1999)

Nilai K diperoleh dari percobaan di

∆Hf

C17H33COOH

=

-160,5606

literatur, dan dari grafik dicari titik

kkal/gmol

XAe. Dari tabel diatas dipilih nilai

∆Hf C4H9OH = -65,6295 kkal/gmol

XAe 0,9883

∆Hf C17H33COOC4H9 = -203,0000

K = n-butil oleat x air

kkal/gmol

asam oleat x n-butanol

∆Hf H2O = -57,5700 kkal/gmol

=

∆HR 100 oC = ∆H1 + ∆HR -25oC + ∆H2
∆H1

= Cp1 x (25-100)K

0,9767689
0,08408754

K = 11,61695826

= 205,939 kkal/(kmolK)x
(-75) K

C.Diagram Alir Proses

= -15445,425 kkal/mol
∆HR 25 oC

Pada pembuatan Butyl Oleat, bahan

= ∆Hf produk - ∆ Hf

reaktan

Oleat dan N-butanol. Kedua bahan
=(-260,5700 kkal/gmol)

-(-226,1901 kkal/gmol)

∆H2

baku yang digunakan adalah Asam

tersebut

masing-masing

disimpan

dalam Tangki Penyimpan T-01 dan T-

= -34,3799 kkal/gmol

02.

= -34379,9 kkal/gmol

kontinyu ke dalam Reaktor yang

Bahan baku dialirkan secara

= Cp2 x (100-25) K

beroperasi pada suhu 100oC dan

=664,2150 kkal/(kmolK) x (75)

tekanan 1 atm. Asam Oleat dari

K = 49816,1250 kkal/mol

Tangki Penyimpan (T-01) bercampur

Jadi ∆HR -100oC = - 9,2 kkal/mol

dengan Asam Oleat hasil recycle Flash

Dari perhitungan ∆H reaksi di atas,

Drum di dalam

maka dapat disimpulkan bahwa reaksi

(TP-01)

pembentukan

masuk ke Reaktor setelah sebelumnya

eksotermal.

n-butil

oleat

adalah

yang

Tangki Pencampur
kemudian

dialirkan

melalui Pemanas (HE-03). Begitu pula
dengan

N-butanol

dari

Tangki

Penyimpan (T-02) bercampur dengan

dalam Netraliser yang bertujuan untuk

N-butanol hasil recycle N-butanol

menetralkan katalis H2SO4.

Bahan

dalam Tangki Pencampur (TP-02)

penetral

untuk

sebelum kemudian masuk ke Reaktor.

menetralkan katalis adalah NaOH.

Reaksi yang terjadi di dalam Reaktor

Reaksi yang tejadi adalah sebagai

dapat berlangsung dengan kehadiran

berikut:

yang

digunakan

katalis H2SO4 yang ditambahkan ke
dalam Reaktor. Katalis H2SO4 tersebut
disimpan di dalam Tangki Penyimpan

H2SO4 + 2NaOH
Na2SO4 + H2O

(T-03).
Reaksi pembentukan Butyl Oleat yang
terjadi dalam Reaktor adalah sebagai

[H2SO4]

kecil N-butanol, dialirkan ke Unit

C17H33COO4H9OH + H2O
Reaksi terjadi dalam Reaktor Alir
Tangki Berpengaduk (RATB) dengan
katalis

H2SO4.

Reaktor

dirancang untuk beroperasi pada suhu
100oC dan tekanan 1 atm.
Hasil keluaran Reaktor yang terdiri
atas N-butil oleat, Asam Oleat, Nbutanol dan H2SO4 bersuhu 100oC.
Sebelum masuk Netraliser larutan
didinginkan

menggunakan

Pendingin (CL-01) menjadi suhu 40
o

suhu 45,40oC. Hasil bawah Dekanter
berupa Na2SO4, H2O dan sebagian

C17H33COOH + C4H9OH

tersebut

keluar Netraliser, maka digunakan
Dekanter (D) yang dioperasikan pada

berikut

bantuan

Untuk memisahkan air dari larutan

C. Selanjutnya larutan dimasukkan ke

Pengolahan Limbah (UPL). Sedangkan
Hasil atas Dekanter terdiri atas N-butil
oleat, Asam Oleat, Asam palmitat dan
sebagian
kemudian

besar

N-butanol

dialirkan

ke

yang
Menara

Destilasi (MD). Dirancang umpan
masuk Menara Destilasi (MD) pada
keadaan cair jenuh, maka umpan harus
dipanaskan melalui Pemanas (HE-01)
dari suhu 45,40oC menjadi 121,80oC.
Menara

Destilasi

beroperasi

pada

kondisi operasi atas suhu 118,30oC,
tekanan 1 atm dan kondisi operasi

bawah 146,10oC, tekanan 1 atm. Hasil

Tipe

atas MD sebagian besar terdiri atas N-

Berpengaduk

butanol yang selanjutnya akan di

Jumlah

: 1 Buah

recycle masuk ke dalam Tangki

Volume

: 18,90 m3

Pencampur (TP-02). Sedangkan hasil

Bahan

: Carbon Steel SA 212

bawah Menara Distilasi diumpankan

Grade B

ke dalam Flash Drum (FD) untuk

Kondisi :

: Reaktor Alir Tangki

Tekanan : 1 atm
Suhu : 100oC

memurnikan hasil. FD ini dirancang
beroperasi pada suhu 196,80oC dan

Dimensi :

tekanan 1 atm. Hasil bawah yang

Diameter tangki

: 2,74 m

sebagian besar terdiri atas Asam Oleat

Tinggi tangki

: 3,47 m

direcycle masuk ke Tangki Pencampur

Tebal shell

: 0,1875 in

(TP-01). N-butil oleat yang diharapkan

Dimensi head :

diambil dari hasil atas FD, sebelum

Bentuk

disimpan di Tangki Penyimpan (T-05),

dished head

didinginkan dahulu dari suhu 196,8oC

Tebal head

: 0,1875 in

menjadi 35oC dengan menggunakan

Tinggi head

: 0,46 m

Pendingin (CL-02)

Pengaduk :
Tipe

: Torispherical

: turbin dengan

C.SPESIFIKASI ALAT PROSES

6 blade dengan 4 baffle

a. Reaktor

Jumlah

: 1 buah

Kode

:R

Diameter

: 2,62 m

Tugas

: Mereaksikan Asam

Kecepatan

: 75,2912 rpm

Oleat dan N-butanol

Power

: 5 hp

menjadi N-butil oleat

Jaket pendingin :

dengan
bantuan Asam Sulfat

Bahan

: air

Diameter

: 3,1086 m

Suhu masuk

: 32oC

Suhu keluar

: 38oC

Nama

:D

Tinggi jaket

: 2,59 m

Fungsi

: Memisahkan

Harga

: US $ 88.100

n-butil oleat dan H2O

b. Netralizer

Operasi

: Kontinyu

Kode

:N

Jumlah

: 1 buah

Tugas

: Menetralkan

Suhu

: 45,40°C

katalis asam sulfat dengan natrium

Tekanan

: 1 atm

hidroksida

Diameter

: 1,3581 m

Jumlah

: 1 buah

Panjang

: 4,0743 m

Suhu

: 46,89oC

Volume

: 5,8996 m3

Tekanan

: 1 atm

Jenis

: Silinder

Diameter

: 1,87 m

horizontal

Tinggi

: 1,87 m

Bahan konstruksi

Volume

: 5,17 m3

SA-167 (tipe 304)

Jenis

: Reaktor Alir

Harga

: Torispherical

dished head
Bahan Konstruksi

: US $ 22.200

d .Tangki Pencampur 01

Tangki Berpengaduk
Jenis head

: Stainless steel

: Baja SA-283

Nama

: TP-01

Fungsi

: Mencampur

asam oleat dari hasil daur ulang dari
Flash drum

Grade C

dan umpan

Pengaduk
Jenis

: Turbin dengan

6 blade disk standar

segar
Operasi

: Kontinyu

Kecepatan

: 96,68 rpm

Jumlah

: 1 buah

Diameter

: 0,62 m

Suhu

: 35°C

Power motor

: 5 hp

Tekanan

: 1 atm

Harga

: US $ 50.300

Diameter

: 1,5973 m

Tinggi

: 2,2724 m

c. Dekanter

Volume

: 0,5559 m3

Jenis head

Jenis

: Tangki silinder

dished head

vertikal berpengaduk
Jenis head

: Torispherical

Bahan kontruksi
: Torispherical

: Baja SA-283

Grade C
Pengaduk

dished head
Bahan kontruksi

: Baja SA-283

Grade C

Jenis

: Turbin dengan

6 blade dan 4 baffle
Pengaduk

Jenis

: Turbin dengan

6 blade dan 4 baffle

Kecepatan

: 191,338 rpm

Diameter

: 0,3355 m

Power motor

: 1 hp

Kecepatan

: 260,326 rpm

Jaket pendingin :

Diameter

: 0,27093 m

Bahan

: air

Power motor

: 1 hp

Diameter

: 1,3716 m

Harga

: US $ 8.000

Suhu masuk

: 32oC

e.Tangki Pencampur 02

Suhu keluar

: 38oC

Nama

: TP-02

Tinggi jaket

: 1,01 m

Fungsi

: Mencampur n-

Harga

: US $ 7.000

butanol dari hasil daur ulang dari

f. Menara Distilasi

Menara Distilasi dan umpan segar

Kode

: MD

Operasi

: Kontinyu

Tugas

: Memisahkan

Jumlah

: 1 buah

n-butanol dari campurannya setelah

Suhu

: 35°C

keluar dari dekanter

Tekanan

: 1 atm

Jenis

Diameter

: 1,0217 m

tray

Tinggi

: 1,4692 m

Jumlah plate

: 36 plate

Volume

: 1,1165 m3

Bahan

: Baja SA 283

Jenis

: Tangki silinder

Grade C

vertikal berpengaduk

Dimensi :

: Menara sieve

Diameter

: 0.9038 m

Dimensi :

Tinggi

: 17,173 m

Diameter tangki

: 2,5814 m

Tebal Shell

: 0,0048 m

Tinggi tangki

: 10,3257 m

Tebal shell

: 0,0048 m

Dimensi Head
Tipe

: Torispherical

Dimensi Head :

Dished Head

Tipe

: Elliptical

Tebal Head

: 0,0048 m

Tebal Head

: 0,0048 m

Tinggi Head

: 0,312 m

Harga

: US $ 50.000

Kondisi Operasi :
Puncak
118,33oC
Dasar

D. UTILITAS
: Suhu :

A. Unit Pendukung Proses

Tekanan : 1 atm

Unit pendukung proses atau yang lebih

: Suhu :
o

146,09 C
Harga

dikenal

Tekanan : 1 atm

dengan

merupakan

: US $ 144.000

g. Flash Drum

bagian

sebutan
penting

utilitas
untuk

menunjang proses produksi dalam
pabrik. Utilitas di pabrik n-butil oleat

Kode

: FD

yang dirancang antara lain meliputi

Tugas

:

Memurnikan

unit pengadaan air, unit pengadaan air

n-butil oleat sebagai produk dari asam

pendingin, unit pengadaan steam, unit

oleat

pengadaan

udara

tekan,

unit

Jenis

: Kolom vertikal

pengadaan listrik, dan unit pengadaan

Jumlah

: 1 buah

bahan bakar. Agar pabrik n-butil oleat

Volume

: 106,7756 cuft

dapat beroperasi dengan baik maka

Bahan

: Baja SA-212

diperlukan

Grade B
Kondisi

dengan

rincian

sebagai berikut:
: Tekanan

:

1 atm

1. Unit pengadaan Air
Jumlah

Suhu
196,78oC

utilitas

:

digunakan

keseluruhan
untuk

air

proses

yang
maupun

kebutuhan

karyawan

sejumlah

sesudah

pajak

sebesar

Rp

5.837,43 kg per jam.

68.974.095.114,15.

2. Unit pengadaan Steam

3. ROI pada pabrik n-butil oleat ini

Kebutuhan steam dari boiler sebesar

sebelum pajak yaitu 26,66% dan

647,61 kg per jam.

sesudah

3. Unit pengadaan bahan bakar

pajak

adalah

18,66%.

Sedangkan POT sebelum pajak adalah
3

Jumlah bahan bakar adalah 0,0712 m /

2,73 tahun dan sesudah pajak POT nya

jam

adalah 3,49 tahun.

4. Unit pengadan listrik

4. BEP, SDP, DCF masing-masing

Jumlah listrik yang dibutuhkan adalah

sebanyak 50,2%, 26,02%, 37,90%.

500 kW
5. Unit pengadaan udara tekan
Total udara tekan adalah 50
E. ANALISA EKONOMI
Suatu pabrik ketika dirancang harus
dilakukan

evaluasi

atau

investasi

dengan

tujuan

mengetahui

apakah

penilaian

pabrik

untuk
yang

dirancang menguntungkan atau tidak.
Berikut ini kriteria-kriteria analisa
ekonominya :
1. Jumlah FCI-nya sebanyak Rp

Kapasitas produksi (%)

369.631.876.623,01 sedangkan nilai
WC-nya

sebanyak

Rp

143.162.269.603,62
2. Laba sebelum pajak yaitu Rp
98.534.421.591,64

sedangkan

laba

Gambar 1. Grafik Analisa Kelayakan
Ekonomi

DAFTAR PUSTAKA

Brownell, L.E., Young, E.H., 1959,
Process Equipment Design
Vessel Design, Michigan
Coulson, J.M., and Richardson, J.F.,
1989, An Introduction to
Chemical Engineering, Allyn
and Bacon Inc., Massachusets
Othmer, Donald F. and Rao, Snajeev
Ananda, n-Butyl Oleate from
n-Butyl Alcohol and Oleic
Acid, Industrial and
Engineering Chemistry, vol.42,
No.9, New York
Peters, M.S., Timmerhaus, K.D., West,
R.E., 2003, Plant Design and
Economics for Chemical
Engineers, 5 th ed., McGraw
Hill, New York