NASKAH PUBLIKASI Pra Perancangan Pabrik Dibutyl Phthalate Dari Phthalic Anhydride Dan N-Butanol Dengan Katalis Asam Sulfat Kapasitas 10.000 Ton Per Tahun.

NASKAH PUBLIKASI

PRARANCANGAN PABRIK
DIBUTYL PHTHALATE DARI PHTHALIC ANHYDRIDE DAN N-

BUTANOL DENGAN KATALIS ASAM SULFAT
KAPASITAS 10.000 TON PER TAHUN

Oleh :
Puput Eka Suryani
D 500 090 025
Dosen Pembimbing
1. Ir. Nur Hidayati, M.T., Ph.D.
2. Ir. Haryanto AR., M.S.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
SURAKARTA
2013

HALAMAN PENGESAHAN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK KIMIA

NAMA

: Puput Eka Suryani

NIM

: D 500 090 025

JUDUL TPP

: Prarancangan Pabrik Dibutyl Phthalate dari Phthalic
Anhydride dan N-Butanol dengan Katalis Asam Sulfat

Kapasitas 10.000 Ton/Tahun
DOSEN PEMBIMBING : 1. Ir. Nur Hidayati, M.T., Ph.D
2. Ir. Haryanto, AR., M.S.

Surakarta,

Juli 2013

Menyetujui Naskah Publikasi ini :

Dosen pembimbing I

Ir. Nur Hidayati, M.T., Ph.D
NIK: 975

A.

PENDAHULUAN
Indonesia merupakan salah satu negara yang masih berkembang. Oleh

karena itu perkembangan di sektor industri terus meningkat setiap tahunnya.
Tidak terkecuali perkembangan industri kimia. Industri kimia di Indonesia sudah
cukup besar namun kebutuhan impor dari luar negeri jumalahnya pun masih

cukup besar. Ketergantungan Indonesia terhadap impor luar negeri harus
diimbangi dengan peningkatan di sektor industri kimia. Salah satu akibat apabila
nilai impor lebih tinggi dibandingkan nilai ekspor yaitu berkurangnya devisa
negara. Fakta lain menunjukkan bahwa Indonesia memiliki kekayaan diantaranya
sumber daya alam dan sumber daya manusia yang sangat melimpah. Sehingga
untuk mengatasi ketergantungan terhadap produk impor salah satunya yaitu
dengan mendirikan pabrik kimia untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan
juga sebagai salah satu solusi untuk menyediakan lapangan pekerjaan.

Sejauh ini banyak industri kimia yang tidak hanya memproduksi bahan jadi,
namun ada pula industri yang mengolah bahan mentah menjadi bahan
intermediate. Langkah tersebut merupakan salah satu cara untuk mengurangi

ketergantungan terhadap luar negeri. Pemerintah telah memprioritaskan
pembangunan di sektor industri, tidak terkecuali industri yang diharapkan dapat
merangsang berdirinya industri lain. Sehingga dapat saling berkesinambungan
satu sama lain. Industri tersebut antara lain industri kimia, plastik, farmasi,
kosmetik, dll.
Plasticizer merupakan aditif yang digunakan untuk meningkatkan plastisitas

atau fluidilitas material. Pada umumnya plasticizer digunakan untuk plastik,
khususnya yaitu untuk PVC (Polyvinyl chloride). Sifat bahan lainnya juga akan
meningkat apabila ditambahkan plasticizer , seperti beton, tanah liat dan produk
terkait. Pada tahun 2000 diperkirakan bahwa produksi plasticizer telah mencapai
beberapa juta ton per tahun. Hampir 90% dari pasar plasticizer digunakan untuk
PVC, karena plasticizer dapat meningkatkan fleksibilitas dan daya tahan
(Wikipedia, 2013).

Besarnya plasticizer yang ditambahkan bervariasi, tergantung pada besarnya
efek yang diperlukan. Misalnya penambahan sedikit plasticizer digunakan hanya
untuk meningkatkan kemampuan kerja pada lelehan polimer. Hal ini pasti berbeda
apabila penambahan dalam jumlah yang lebih banyak. Saat ini telah terdapat
sekitar 3000 plasticizer dalam manufacture, dan ada sekitar 100 plasticizer yang
telah menjadi komoditas penting.

A.

PERANCANGAN KAPASITAS
Data impor kebutuhan dibutyl phthalate Indonesia diperoleh dari Biro

Pusat Statistik (BPS) dari tahun 2007 sampai 2011. Data tersebut dapat dilihat
pada tabel 1.1.
Tabel 1.1. Data Impor Kebutuhan Dibutyl Phthalate di Indonesia 2007-2001
Kebutuhan (ton)

No.

Tahun

1.

2007

1.305,827

2.

2008

3.886,947

3.

2009

1.052,693

4.

2010

1.157,668

5.

2011

4.945,923

Dari data di atas, maka kapasitas pabrik pada tahun elevasi dapat

diperkirakan akan meningkat hingga 10433,721 ton. Sampai saat ini telah terdapat
pabrik di Indonesia yang memproduksi dibutyl phthalate, yaitu PT. Indo Polimer
dengan kapasitas 7.200 ton/tahun dan PT. Buana Chemical Industri dengan
kapasitas 30.000 ton/tahun(Indochemical’CIC’,2002). Dan dapat ditetapkan
kapasitas pabrik yaitu sebesar 10.000 ton/tahun. Dengan pemilihan kapasitas
tersebut diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri. Berdasarkan faktor
ketersediaan bahan baku, pemasaran, transportasi, tenaga kerja, utilitas air, dan

sarana komunikasi, maka lokasi pabrik ditetapkan di Gresik, Jawa Timur.
Sehingga dengan pertimbangan tersebut dapat menjaga keuntungan pabrik baik
dari segi teknis maupun ekonomis.

B.

PROSES PEMBUATAN DIBUTYL PHTHALATE
Proses pembuatan dibutyl phthalate dalam manufacture menggunakan

proses esterifikasi. Proses esterifikasi merupakan proses penambahan butanol
dalam reaksi tersebut. dibutyl phthalate merupakan hasil reaksi antara phthalic
anhydride dan 2 molekul n-butanol, katalis dalam reaksi ini adalah H2SO4. Reaksi

berlangsung pada reaktor yang bersuhu 140˚C dan tekanan 1 atm. Perbandingan
umpan phthlatic anhydride dan butanol yaitu 1 : 2,5. Phthalic anhydride yang
berupa padatan dileburkan pada Melting Tank, kemudian dicampur dengan
butanol dan katalis H2SO4, selanjutnya reaksi terjadi pada reaktor. Proses
pemurnian produk terjadi pada menara distilasi-02, hasil atas menara distilasi akan
dikembalikan pada menara distilasi-01 untuk dimurnikan dan direcycle kembali.
Sedangkan hasil bawah menara distilasi-02 merupakan produk dengan kemurnian
99%. Pengotor-pengotor yang bersifat volatile dipindahkan dalam fase uap yang
kemudian dikondensasikan (Keyes,1975).

C.

TINJAUAN KINETIKA
Reaksi pembentukkan dibutyl phthalate merupakan reaksi esterifikasi orde

dua yang melalui dua tahap. Persamaan konstanta kecepatan reaksi dtentukan dari
percobaan atau eksperimen. Berikut merupakan persamaan konstanta kecepatan
reaksi (Groggins, 1980) :

 B  10
k T  2,1 x10  889 x10 C 1,228 x10 C   
 M   1205,8
5

4

Keterangan :
KT

= Konstanta laju reaksi (m3/kmol.jam)

C

= Prosen katalis dalam umpan (%)

B/M

= Rasio mol Butanol dan MBP

T

= Temperatur

3

(15,135 4516/ T )





Proses pembentukkan dibutyl phthalate terjadi melalui dua tahap, berikut
merupakan tahap reaksi pembentukkan dibutyl phthalate :

1.

Tahap Pertama
O
C

COOC4H9

C6H4

O + C6H4OH

C6H4

C

COOH
O

1.
Phthalic Anhydride

Butanol

Monoester

Gambar 1.1 Reaksi Pembentukan Monoester
Reaksi diatas dapat terjadi karena ada pemanasan, sehingga monoester dapat
mudah terjadi.
2.

Tahap Kedua
COOC4H9
C6H4

+ C6H4OH
COOH

Monoester

COOC4H9
C6H4

+ H2O
COOC4H9

Butanol

Dibutyl Phthalate

Air

Gambar 1.2 Reaksi Pembentukan Dibutyl Phthalate

Pada tahap kedua selain membentuk dibutyl phthalate reaksi tersebut
juga menghasilkan air. Reaksi esterisikasi diatas berlangsung lama dan
membutuhkan temperature tinggi serta katalis.
Aktivitas ion hydrogen suatu asam mineral pada kedua reaksi di atas
terjadi melalui formasi kompleks pelarut alkohol dalam suatu proses esterifikasi
(Fessenden, 1984).

D. KEGUNAAN PRODUK
Adapun kegunaan dibutyl phthalate antara lain (Greenfact, 2013) :
a.

Plasticizer pada vernis nitroselulosa

b.

Pengencer pada industri pasta gigi

c.

Pelapis film dan fiber glass

d.

Pelapis kertas

e.

Pelarut pada industri tekstil

f.

Pelarut untuk pembuatan parfum

E. TINJAUAN PROSES SECARA UMUM
Proses produksi dibutyl phthalate secara umum yaitu phthalate
anhydride yang berupa padatan dicairkan di dalam melting tank, dan selanjutnya

di masukkan ke dalam reaktor setelah dicampur dengan butanol dan asam sulfat.
Reaksi dalam reaktor berlangsung pada suhu 140˚C dan tekanan 1 atm, reaksi
tersebut merupakan reaksi esterifikasi. Hasil reaksi terdiri dari dua fase yaitu fase
gas dan fase cair. Fase cair hasil reaksi keluar dari reaktor bagian bawah dan
dinetralisasikan dengan NaOH dalam neutralizer . Sedangkan fase uap keluar dari
reaktor bagian atas dan selanjutnya dimurnikan pada menara distilasi. Proses
pemisahan filtrat dengan endapan terjadi pada decanter . Proses pemurnian produk
terjadi pada menara distilasi dua, keluaran bawah menara distilasi dua merupakan
produk yaitu dibutyl phthalate. Sedangkan keluaran atas MD-01 akan direcycle.

F. DIAGRAM ALIR
Diagram alir proses pembuatan dibutyl phthalate dapat dilihat pada
gambar 1 dan gambar 2 berikut ini.

MD-01

Arus
15
H2O
C4H10O

MT01

Arus
3
C4H2O3
C8H6O4
C8H4O3
H2SO4
H2O

R-01

Arus14

Arus
H42O
C4H10O

H2SO4
H2O

C4H10O
H2O
H2SO4
C8H4O3
C12H14O4

Arus
5
C16H22O4
C12H14O4
C4H2O3
C8H6O4
C8H4O3
H2SO4
H2O

H2O
C4H10O
C12H14O4

Arus
6
NaOH
H 2O

N-01

Arus
7
C16H22O4
C12H14O4
C4H2O3
C8H6O4
C8H4O3
Na2SO4
H2SO4
H2O

D-01

Gambar 1. Diagram Alir Kualitatif

Arus
9
C4H2O3
C8H4O3
Na2SO4
C4H10O
H2O

C16H22O4
C12H14O4
C8H6O4
H2O
Arus
10

(MD02)

Arus 1

Arus 12

Arus 2

C 4H 2 O 3
C8H6O4
C8H4O3
H 2O

Arus
11

H2O
C4H10O
H2SO4
C8H4O3

Arus
12
C16H22O4
C12H14O4
C4H10O

Arus
13

H2O=6,074
Arus
11 C12H14O4=11,536
C4H10O=73,722

Arus 15

Arus 1

Arus 3

H2O=0,805
H2SO4=6,478

Melting
Tank

H2O=51,987
Arus
C8H4O3=0,063
4
C12H14O4=0,439
H2O=0,068
C4H10O=82,898
C4H10O=680,540

Arus
3

H2O=0,875
C8H4O3=679,988
C4H2O3=0,068
C8H6O4=6,478
H2SO4=6,478

Reaktor

Arus 6
H2O=0,058
C12H14O4=166,058
C8H4O3=0,063
C4H10O=156,063

Arus14

H2O=0,068
C8H4O3=679,668
C4H2O3=0,068
C8H6O4=6,478

Arus
5
H2O=82,725
C8H4O3=7,984
C4H2O3=0,400
C8H6O4=1,602
C16H22O4=1.262,626
C12H14O4=177,710
C4H10O=167,370
H2SO4=6,478

H2O=8,999
NaOH=13,499
C16H22O4=1.262,625
C12H14O4=177,156
C4H10O=76,002
Netralizer

Arus
7

H2O=45,811
C8H4O3=7,921
C4H2O3=0,400
C8H6O4=1,602
C16H22O4=1.262,626
C12H14O4=177,271
C4H10O=84,411
H2SO4=0,017
NaOH=0,013
Na2SO4=23,937

Gambar 3. Diagram Alir Kuantitatif

D-01
Arus 8

Arus
9
H2O=39,737
C8H4O3=7,921
C4H2O3=0,400
C8H6O4=1,602
C16H22O4=0,001
C12H14O4=0,115
C4H10O=8,409
H2SO4=0,017
NaOH=0,013
Na2SO4=23,937

(MD02)

Arus 12
H2O=58,061
C8H4O3=0,063
C12H14O4=166,058
C4H10O=156,861

MD-01

H2O=58,003
C4H10O=0,078

Arus
10
C16H22O4=1.262,625
C12H14O4=11,536
C4H10O=2,280

G.

SPESIFIKASI ALAT UTAMA PROSES
Berikut ini merupakan spesifikasi alat proses produksi dibutyl phthalate.

1.

Melting Tank

Kode

: M-01

Fungsi

: Melarutkan phthalic anhydride dengan H2SO4 dan
butanol

Jumlah

:1

Kondisi Operasi
Tekanan

: 1 atm

Temperatur

: 140˚C

Bahan

: Stainless Steel SA 316

Shell
Diameter Shell

: 3,048 m

Tinggi Shell

: 0,9144 m

Tebal Shell

: 0,14 in

Head
Jenis

: Flanged dhised head

Tebal Head

: 0,129 in

Pengaduk
Jenis

: Flat Blade Turbine Impeller dengan 6 Blade

Jumlah

:1

Kecepatan

: 36,478 rpm

Diameter

:1,016 m

Motor

: 2,5 Hp

Baffle
Jumlah

: 4 buah

Lebar

: 0,084 m

Spesifikasi Pemanas
Diameter Jaket

: 3,055 m

Tinggi Jaket

: 0,759 m

Tebal dinding jaket

: 29,874 in

Harga
2.

: US $ 309.030,325

Reaktor
Kode

: R-01

Fungsi

: Tempat Reaksi pembentukan dibutyl phthalate

Jumlah

:1

Kondisi Operasi
Tekanan

: 1 atm

Temperatur

: 140˚C

Bahan

: Stainless Steel SA 316

Shell
Diameter Shell

: 3,048 m

Tinggi Shell

: 2,438 m

Tebal Shell

: 0,15 in

Head
Jenis

: Reaktor alir berpengaduk

Tebal Head

: 0,187 in

Pengaduk
Jenis

: Flat Blade Turbine Impeller dengan 6 Blade

Jumlah

:1

Kecepatan

: 76,69 rpm

Diameter

:0,776 m

Motor

: 5,5 Hp

Baffle
Jumlah

: 4 buah

Lebar

: 0,084 m

Spesifikasi Pemanas
Diameter Jaket

: 2,336 m

Tinggi Jaket

: 2,329 m

Tebal dinding jaket

: 91,686 in

Harga

: US $ 309.030,326

3.

Netralizer

Kode

: R-02

Fungsi

: Menetralisasikan asam sulfat yang masih
terkandung

Jumlah

:1

Kondisi Operasi
Tekanan

: 1 atm

Temperatur

: 50˚C

Bahan

: Stainless Steel SA 316

Shell
Diameter Shell

: 3,048 m

Tinggi Shell

: 1,219 m

Tebal Shell

: 0,187 in

Head
Jenis

: Torisperical Dished Head

Tebal Head

: 0,187 in

Pengaduk
Jenis

: Flat Blade Turbine Impeller dengan 6 Blade

Jumlah

:1

Kecepatan

: 177,406 rpm

Diameter

:0,376 m

Motor

: 2 Hp

Baffle

4.

Jumlah

: 4 buah

Lebar

: 0,188 m

Harga

: US $ 309.030,325

Decanter

Kode

: D-01

Fungsi

: Memisahkan campuran hingga menjadi dua
lapisan

Jumlah

:1

Kondisi Operasi
Tekanan

: 1 atm

Temperatur

: 50˚C

Bahan

: Stainless Steel SA 316

Shell
Diameter Shell

: 3,048 m

LebarShell

: 3,325 m

Tebal Shell

: 0,187 in

Head

5.

Jenis

: Torisperical Dished Head

Tebal Head

: 0,187 in

Harga

: US $ 34.127,696

Menara Distilasi
Kode

: T-02

Tugas

: Memisahkan hasil atas D-01 sebanyak 1521,856
kg/jam

Jenis Alat

: Menara Distilasi Sieve Tray

Kondisi Operasi
Umpan

: P = 1,00 atm ,

T = 165,266oC

Puncak

: P = 1,00 atm ,

T = 125,608 oC

Dasar

: P = 1,00 atm,

T = 319,000 oC

Spesifikasi
Bahan

: Stainless steel

Shell
ID shell

: 2,390 m

Tebal shell

: 3/16 in

Tinggi

: 2,228 m

Head
Jenis

: Torisperical Dished Head

Tebal head

: 3/16 in

Tray

6.

Jenis

: Sieve Tray

Susunan holes

: Triangular pitch

Diameter holes

: 5 mm

Tray spacing

: 0,45 m

Jumlah

: 5 buah

Harga

: US $ 5170

Menara Distilasi
Kode

: T-01

Fungsi

: Memisahkan campuran hasil atas reaktor dan MD02 sebanyak 383,055 kg

Jumlah

:1

Jenis Alat

: Menara Distilasi Sieve Tray

Kondisi Operasi
Umpan

: P = 1,00 atm ,

T = 115oC

Puncak

: P = 1,00 atm ,

T = 100oC

Dasar

: P = 1,00 atm,

T = 128oC

Spesifikasi
Bahan

: Stainless steel

Shell
ID shell

: 2,389 m

Tebal shell

: 3/16 in

Tinggi

: 17,693 m

Head
Jenis

: Torisperical Dished Head

Tebal head

: 3/16 in

Tray
Jenis

: Sieve Tray

Susunan holes

: Triangular pitch

Diameter holes

: 5 mm

Tray spacing

: 0,45 m

Jumlah

: 36 buah

H.

Harga

: US $ 97.277

Harga

: US $ 5.170

ANALISIS EKONOMI
Pabrik dibutyl phthalate ini memerlukan modal tetap Rp 8.662.473.232,30

per tahun, modal kerja Rp 171.552.629.143,51 per tahun. Dari analisis ekonomi
terhadap

pabrik

ini

menunjukkan

keuntungan

sebelum

pajak

Rp

24.320.976.769,63 per tahun, keuntungan setelah pajak Rp 17.024.683.738,74 per
tahun. Percent Return On Investment (ROI) sebelum pajak 28,08% dan setelah
pajak 19,65%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 2,62 tahun dan setelah
pajak 3,37 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 48,83%, dan Shut Down Point
(SDP) sebesar 30,61%. Nilai IRR berdasarkan perhitungan Discounted Cash Flow
(DCF) terhitung sebesar 19,7%. Adapun untuk gambar analisis dapat dilihat
sebagai berikut :

Miliyar per tahun

200,0

150,0
Sa
Fa
Va

100,0

SDP

Ra

50,0

100,0; 8,7
0,0
0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

Kapasitas Pabrik per tahun (%)

Gambar 4. Analisis Ekonomi

100,0

I.

KESIMPULAN
Pabrik dibutyl phthalate yang berkapasitas 10.000 ton/tahun merupakan

pabrik beresiko rendah. Hal ini karena pabrik beroperasi pada temperatur 140˚C
dengan tekanan atmosferis. Berikut merupakan hasil perhitungan dari analisis
kelayakan :
Keuntungan Sebelum Pajak = Rp

24.320.976.769,63

Keuntungan Setelah Pajak

17.024.683.738,74

= Rp

Return Of Invesment

ROI sebelum pajak

= 28,08%

ROI setelah pajak

= 19,65%

1. Pay Out Time
Pay Out Time sebelum pajak = 2,62 tahun
Pay Out Time setelah pajak

= 3,37 tahun

Pay Out Time pabrik beresiko rendah yaitu maksimal 5 tahun

(Aries & Newton,1955)
2. BEP
Diperoleh nilai BEP sebesar = 48,83%
3. SDP
Diperoleh nilai SDP sebesar = 30,61%
4. DCF
Diperoleh nilai IRR-DCF sebesar

= 19,7%

Berdasarkan hasil analisis di atas maka pabrik dibutyl phthalate yang
berkapasitas 10.000 ton/tahun layak didirikan.

DAFTAR PUSTAKA
Aries, R.S., and Newton, R.D, 1955, Chemical Engineering Cost Estimation, Mc.
Graw Hill Book Company, New York.
Biro Pusat Statistik, 2007-2011, Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia .
Jakarta.
Fessenden, Fessenden,1988, Principles of Organic Chemistry, 4td edition,
McGRAW-HILL KOGAKHUSA, LTD., New York.
Grogins., P.H, 1980, Unit Process In Organic Svnthesis, 5th Mc Graw Hill Book
co. Inc., New York.
Keyes, Faith, and Clark, 1975, Industrial Chemical, 4th Edition, John Wiley and
Sons Inc., New York.
http://en.wikipedia.org/wiki/Butanol
http://en.wikipedia.org/wiki/Phthalic_anhydride
http://en.wikipedia.org/wiki/Sodium_hydroxide
www.greenfacts.org, 2013