asam terephtalat

Prarancangan Pabrik Asam Tereftalat dari Paraxylene dan Udara Kapasitas 300.000 ton/tahun

7

BAB I

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Seiring dengan berkembangnya kebutuhan manusia, perkembangan industri-industri di Indonesia

juga meningkat. Khususnya industri yang mengolah bahan mentah menjadi bahan intermediate maupun

bahan jadi.

Asam terephtalat merupakan bahan baku pembuatan polyethylene terephtalat (PET) yang biasa

digunakan pada industri serat kain, tekstil, film dan recording tapes. Selain itu, PET juga digunakan pada

industri plastik dan kemasan makanan. Semula poly ethylene terephtalat (PET) dibuat dari dimethyl

terephtalat (DMT). Namun, yield yang diberikan tidak begitu besar.

Proses pembuatan PET dari asam terephtalat (polymer grade) dapat memberikan yield polyester

yang lebih besar. Pada perancangan pabrik asam terephtalat ini, yang akan diproduksi adalah asam

terephtalat teknis, yang biasa digunakan sebagai bahan baku pembuatan dimetyl terephtalat (DMT)

ataupun dilanjutkan dengan proses pemurnian sehingga diperoleh polymer grade terephtalic acid. (Kirk

and Othmer, 1981)

Kegunaan umum dari asam terephtalat adalah sebagai berikut (Kirk and Othmer, 1981):

1. Sebagai bahan dasar pembuatan Poly Etylen Terephtalat (PET), yang selanjutnya digunakan pada

industri berbahan baku polyester seperti botol, kemasan makanan, pita kaset dan lainnya.

2. Bahan baku dalam pembuatan minyak pelumas berkualitas tinggi.

3. Produksi herbisida.

4. Produksi bahan baku dalam industri cat.

5. Dalam reaksi polimerisasi menggunakan ethylene glycol akan menghasilkan serat polyester

sebagai bahan baku tekstil.

6. Bahan baku polymer filament yarn.

Sebagai salah satu industri petrokimia yang cukup berkembang, pendirian pabrik asam terephtalat ini

sangat menjanjikan. Selain kebutuhan dalam negeri yang kian meningkat, pendirian pabrik asam

terephtalat juga mampu mengurangi kebutuhan impor. (Badan Pusat Statistik Indonesia, 2012)


8

1. Proyeksi Kebutuhan Asam Terephtalat di Indonesia

Menurut Badan Pusat Statistik, kebutuhan impor dari Asam Terephtalat kian meningkat. Hal ini

dapat diamati dari data impor Asam Terephtalat yang ditunjukkan pada tabel dibawah ini.

(bps.go.id)

Tabel 1. Kebutuhan Impor Asam Terephtalat di Indonesia

Tahun Jumlah Impor (Ton)

2006 16.284, 48

2007 19369,51

2008 9.828,38

2009 1.146,54

2010 32.963,58

2011 40.101,94

2012 72.856,19

Dari Tabel di atas dibuat persamaan hubungan antara jumlah Asam Terephtalat yang

diimpor dengan tahun. Didapatkan persamaan: y = 8368.4x 2E+07. Dari Persamaan tersebut

dapat diramalkan jumlah impor Asam Terephtalat di masa mendatang. Hal ini ditunjukkan pada

Tabel 2:

Tabel 2. Perkiraan Jumlah Impor Asam Terephtalat di Indonesia

Tahun Prakiraan Jumlah Impor

(Ton)

2013 63.584,56

2014 71.053,21

2015 78.521,86

2016 85.990,51

2017 93.459,07

Selain itu, data ekspor Asam Terephtalat semakin menurun, yang berarti bahwa pabrik-pabrik

Asam Terephtalat yang ada di Indonesia semakin banyak memproduksi untuk memenuhi

kebutuhan dalam negeri. Hal ini ditunjukkan pada Tabel dibawah ini.


9

Tabel 3. Jumlah Ekspor Asam Terephtalat di Indonesia

Tahun Jumlah Ekspor (Ton)

2006 351.422,65

2007 213.619,23

2008 35.452

2009 17.730,96

2010 36.632,2

2011 37.525,75

2012 59.785,34

Dari data ekspor dan impor dapat diketahui demand Asam Terephtalat setiap tahunnya, dengan

rumus:

Demand = Jumlah Asam Terpehtalat yang ada + Jumlah Asam Terephtalat yang

diimpor Jumlah Asam Terephtalat yang diekspor

Tabel 4. Demand Asam Terephtalat di Indonesia

Tahun Demand Asam Terephtalat

(Ton)

2006 333.113,163

2007 192.224,726

2008 23.598,622

2009 4.243,423

2010 1.643,63

2011 4.601,19

2012 15.095,853

Dari data diatas didapatkan demand rata-rata Asam Terephtalat di Indonesia adalah sebanyak

69.776,75 ton/tahun.

Pabrik Asam Terephtalat ini direncanakan akan berdiri pada tahun 2016. Berdasarkan

pertimbangan-pertimbangan yang sudah dijelaskan diatas, maka direncanakan pabrik ini akan

memiliki kapasitas 300.000 ton untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan mengurangi jumlah


10

impor, serta meningkatkan ekspor. Target pemasaran asam terephtalat yaitu kepada pabrik-pabrik

yang memproduksi Dimethyl Terephtalat (DMT) dan pabrik pemurnian Asam Terephtalat (PTA)

di Indonesia.

Tinjauan Pustaka

Pemilihan proses

a. Amoco (Mid Century Process)

Proses Amoco ini merupakan proses yang paling populer dan digunakan oleh hampir 90% pabrik

asam tereftalat di dunia. Proses ini memiliki beberapa kelebihan, antara lain:

- Reaksi sederhana

- Bahan baku mudah diperoleh karena merupakan produk samping dari industri petroleum

- Kemurnian asam tereftalat hampir mencapai 100% dengan kandungan pengotor berupa 4-

formilbenzoat

- Proses oksidasi yang digunakan sangat efektif dan konversi sekitar 95%

- Ramah lingkungan, tidak menghasilkan banyak limbah

- Pelarut dan katalis hampir seluruhnya dapat direcycle kembali

Proses ini dapat dibagi menjadi tiga unit yaitu:

1. Unit reaktor

2. Unit pemisahan dan pengeringan

3. Unit recovery

Secara garis besar terdapat tiga tahap pada process Mid Century ini:

1. Unit reaktor

Unit ini terdiri atas reaktor, kondenser dan separator. Bahan baku yaitu paraxylene, asam

asetat, udara, dan katalis diumpankan secara kontinyu ke dalam reaktor. Kondisi reaktor

dijaga pada suhu 160-180 C dan 1500-3000 kPa. Udara dimasukkan 20% berlebihan

untuk menghambat terbentuknya hasil samping. Panas hasil reaksi diambil oleh air

pendingin karena reaktor dijaga isothermal. Embunan dipisahkan dengan separator,

dimana kelebihan udara dikeluarkan dan cairan dikembalikan ke dalam reaktor. Waktu

tinggal dari reaksi ini adalah 0,5-3 jam dan diperoleh konversi sebesar 95%. Hasil yang

diperoleh berupa slurry dan asam tereftalat yang larut dalam solven.

2. Unit pemisahan dan pengeringan


11

Unit ini terdiri dari surge vessel, centrifuge dan rotary drier. Surge vessel berfungsi untuk

menurunkan suhu dan tekanan dari slurry keluar reaktor yang selanjutnya slurry akan

dipisahkan oleh centrifuge. Kristal asam tereftalat kemudian dikeringkan dengan udara

panas dalam rotary drier.

3. Unit recovery

Unit recovery ini terdiri dari dua buah menara distilsi untuk memisahakan cairan dari

centrifuge filter. Pada menara distilasi pertama cairan dari centrifuge filter dipisahkan

sehingga diperoleh hasil atas berupa asam asetat, air, dan paraxylene. Menara distilasi

kedua memisahkan asam asetat dari paraxylene sehingga asam asetat juga dapat

direcycle.

Pada prarancangan ini, proses yang dipilih adalah proses Amoco (Mid Century Process) yang didasarkan

pada penemuan dari Mid Century Corp. Proses ini dikatakan paling sederhana karena terdiri dari satu

langkah reaksi dengan persamaan reaksi sebagai berikut:

CH3 COOH

1500C-2700C

1500 kPa-3000 kPa

CH3 COOH

Namun sebenarnya reaksi yang terjadi sangatlah kompleks dengan kehadiran beberapa hasil samping dan

hasil antara seperti yang terlihat pada mekanisme reaksi di bawah ini:

(a) p-xylene + O2 terephtalic acid + water

(b) p-xylene + O2 p-toluic acid + water

(c) p-xylene + O2 4-carboxybenzaldehyde (4-CBA) + water


12

(US paten no. 601383

Pada literatur lain disebutkan reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

Meode ini dipakai secara luas di seluruh dunia dalam produksi asam tereftalat. Metode ini dikembangkan

oleh Mid-Century Corporation. Proses ini umumnya menggunakan asam asetat sebagai pelarut dan

katalis untuk mengoksidasi p-Xylene pada fase cair dengan oksidasi udara. Proses ini juga biasa disebut

sebagai proses Amoco. Katalis yang digunakan biasanya adalah logam berat seperti cobalt. Kelebihan

dari proses ini antara lain:

1. Reaksinya sangat sederhana karena merupakan reaksi single step.

2. Bahan baku yang digunakan pada proses ini sangat mudah didapatkan dan bahan baku yang

digunakan merupakan produk samping dari industri petroleum.

3. Produksi asam tereftalat pada proses ini memiliki yield hampir 100% dengan pengotor 4-

formilbenzoat yang sangat sedikit.

4. Efisiensi dari proses ini sangat tinggi jika dibandingkan dengan metode yang lain dengan

konversi sebesar 95% berat.

5. Kemurnian produk yang diperoleh sangat tinggi yaitu 99%.

6. Polusi yang ditimbulkan dari proses ini sangat sedikit.

7. Pelarut dan katalis yang digunakan dapat diambil dan digunakan kembali. Persen recovery dari

pelarut dapat mencapai 90%.

Bahan baku yang digunakan adalah paraxylene dengan kemurnian 99%, hal ini bertujuan meminimalkan

hasil samping yang terbentuk karena senyawa organik yang terdapat sebagai impurities pada paraxylene


13

juga akan ikut teroksidasi. sedangkan sebagai katalisator digunakan Co-asetat yang larut di dalam asam

asetat 70% berat.

Perbandingan umpan dan katalis yang digunakan pada proses ini adalah sebagai berikut:

-asam asetat (solven) : 0,05 kg/kg produk

-Oksigen : 5-15% excess dari stoikiometri

-Katalis : 1 % berat reaktan (paraxylene)

Pemilihan kondisi operasi

Reaksi pembentukan asam tereftalat dari p-Xylene dan udara merupakan reaksi gas-cair. p-

Xylene berada pada fase cair dan udara berada pada fase gas. Kondisi operasi yang dipilih pada proses ini

yaitu tekanan operasi sebesar 15-30 atm dan suhu operasi berkisar antara 150-2700C. Reaksi pembuatan

asam tereftalat merupakan reaksi eksothermis sehingga akan terjadi kenaikan suhu sampai 2700C. Titik

didih dari paraxylene sebesar 1380C, agar fase paraxylene berada pada fase cair maka tekanan operasi

dibuat tinggi yaitu antara 15-30 atm. Tekanan operasi tidak boleh melebihi 30 atm untuk alasan safety dan

perancangan alat. Suhu operasi juga tidak boleh melewati 2700C karena jika suhu operasi di atas 2700C

akan terjadi reaksi samping dan akan menurunkan yield asam tereftalat. Suhu operasi 150-2700C dan

tekanan operasi 15-30 atm dipilih karena pada kondisi operasi yang demikian diperoleh konversi

maksimum sebesar 98% dan yield sebesar 95%.

asam terephtalat

Documents