bab 1 pabrik butanol

23

Click here to load reader

Upload: meilyani-farida

Post on 18-Dec-2015

162 views

Category:

Documents


82 download

DESCRIPTION

pendahuluan perancangan pabrik n-butanol

TRANSCRIPT

1. PendahuluanA. Latar BelakangDalam memasuki era pasar bebas di tahun 2015 ini, Indonesia harus dapat menjadi negara yang memiliki pembangunan industri yang kompeten dan berkapabilitas dalam memenuhi produksi dalam negeri maupun luar negeri. Salah satu upaya yang dilakukan adalah dengan memajukan sektor industri kimia yang mana industri kimia menjadi salah satu pasar yang potensial mengingat banyaknya kebutuhan masyarakat untuk produk kimia, hingga tak jarang Indonesia mengimpor untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri.Salah satu industri kimia di Indonesia yang masih belum tercukupi kebutuhannya adalah industri n butanol. N-butanol yang memiliki rumus C4H9OH ini merupakan senyawa kimia cair tak berwarna, mudah terbakar, dan berbau seperti pisang. Penggunaan N-butanol dalam dunia industri cukup luas, antara lain: digunakan dalam industri tekstil, sebagai solvent untuk industri pembuatan cat, coatings, resin, minyak sayur, lilin, karet, pewarna, kapur barus, dan juga dapat berfungsi menjadi bahan bakar. Selain itu, n-butanol juga berperan sebagai plasticizer, bahan baku maupun bahan antara untuk produksi bahan kimia lainnya seperti akrilat, resin amino, n-butilamina, n-butil asetat dan masih banyak lagi penggunaan n-butanol lainnya.Hingga saat ini, Indonesia masih mengimpor untuk memenuhi kebutuhan n-butanol dalam negeri. Mengingat industri di Indonesia belum mampu memenuhi kebutuhan dalam negeri. Selain pemenuhan kebutuhan dalam negeri, kebutuhan luar negeri khususnya di Asia yang besar dan terus meningkat juga dapat menjadi pertimbangan didirikannya pabrik n-butanol di Indonesia. Dan pertimbangan lain yang mendukung kelayakan pendirian pabrik n-butanol adalah menambah devisa negara, menciptakan lapangan kerja baru, dan diharapkan dengan adanya pendirian pabrik n-butanol ini dapat mendorong berdirinya pabrik-pabrik lain yang menggunakan n-butanol.

Perkembangan Industri N-ButanolPada awalnya, produksi n-butanol dikomersialkan pada tahun 1950 dengan katalis cobalt oleh Ruhrehemic yang dioperasikan setelah perang dunia II. Selanjutnya teknologi pembuatan n-butanol dikembangkan oleh Badische and Soda fabric A.G (BASF).Hingga sekarang, perkembangan industri n-butanol terus meningkat. Hal ini dipengaruhi oleh semakin meningkatnya kebutuhan akan n-butanol dan berkembang pesatnya industri berbasis n-butanol. Tabel 1 Industri Penghasil N-Butanol Terbesar DuniaNama PerusahaanKapasitas (kmt/tahun)

BASF649

DOW Chemical Company526

Oxea Group280

Formosa Plastics Group250

Eastman Chemical Company247

CNPC195

Petronas190

Sasol Limited188

Sasol Limited130

SINOPEC120

TOTAL2775

Sumber: Yuan, L., 2012.Berdasarkan data ststistik SRI, konsumsi N-butanol pada tahun 2010 mencapai 2.944.000 ton/tahun dengan Asia sebagai konsumen terbesar yaitu sekitar 53% dari total konsumsi dunia (Yuan, L., 2012).Di Indonesia sendiri telah didirikan pabrik N-butanol yaitu PT. Petro OXO Nusantara. Pabrik tersebut memproduksi n-butanol sebanyak 40.000 ton/tahun. Namun adanya industri ini belum dapat memenuhi kebutuhan N-butanol dalam negeri. Berikut adalah data statistik kebutuhan N-butanol di Indonesia.Tabel 2 Data Perkembangan Kebutuhan N-Butanol di IndonesiaTahunImport (kg/tahun)

200934.014.528

201036.392.363

201139.088.456

201235.484.402

201340.411.890

201434.599.984

Sumber: Badan Pusat Statistik Tahun 2015Kegunaan N-ButanolPenggunaan N-butanol hingga saat ini sangat beragam. Baik digunakan sebagai produk jadi, bahan tambahan, bahan antara, maupun bahan baku produk kimia lainnya. Dalam industri kimia lainya penggunaan N-butanol diaplikasikan pada produksi: Acrylate/methacrylate esters Glycol ethers n-Butyl acetate Amino resins n-ButylaminesSelain itu n-butanol juga digunakan sebagai: Solvent: Untuk cat, coating, vernis, resin, gums, pewarna, kamper, minyak sayur, lemak, lilin, resin, karet dan alkaloid. Plasticizer Tekstil : sebagai swelling agent ( bahan pembentuk busa) dan pembuatan pakaian dari kain jas. Agen flotasi Pembersih Kosmetik : termasuk make up mata, foundation, lipstik, produk perawatan kuku, produk cukur, dan produk kebersihan personal. Obat dan antibiotik, dan vitamin Gasoline (sebagai zat additif)

B. Bahan Baku dan Produk1. Sifat Bahan Bakua. Propilena Sifat fisik: Rumus kimia: C3H6 Kenampakan pada suhu kamar (320C) : Gas, tak berwana Berat molekul: 42,082 g/mol Melting point: -185,260C Panas laten peleburan : 69,772 kJ/kg( 1,013 bar @melting point) Boiling point (1,013 bar): -47,620C Densitas liquid : 610,06 kg/m3(1,013 bar @boiling point) Panas laten penguapan: 438,96 kJ/kg(1,013 bar @boiling point) Tekanan Uap (@ 200C): 10,17 bar Temperatur kritis: 91,060C Tekanan kritis: 45,55 bar Densitas kritis: 230,081 kg/m3 Densitas gas (1,013 bar @ 150C): 1,8083 kg/m3 Compressibility factor (Z) : 0,98393(1,013 bar dan 150C) Specific gravity, gas: 1,48 Viscosity (1.013 bar @0 C (32 F)) : 7.813E-05 Poise Thermal conductivity: 14.6671 mW/(m.K) (1.013 bar @ 0 C (32 F)) Kelarutan dalam air : 0.434 vol/vol(1.013 bar and 0 C (32 F)) Autoignition Temperature: 4600C Sifat Kimia: Ikatan phi dalam propilen menyediakan sumber elektron untuk reaksi elektrofilik seperti reaksi adisi. Misalnya adisi hidrogen atau halogen. Reaksi polimerisasi merupakan reaksi komersial yang paling penting untuk propilen(Othmer, K., Vol 20, 1991, www.encyclopedia.airliquide.com)

b. Hidrogen Sifat sifat fisika : Rumus kimia: H2 Kenampakan pada suhu kamar (320C) : Gas, tak berwana Berat molekul: 2,0159 g/mol Melting point: -259,20C Panas laten peleburan : 58,0889 kJ/kg(1,013 bar @boilling point) Boiling point (1,013 bar): -252,780C (-423,00F) Densitas liquid : 70,849 kg/m3(1,013 bar @boilling point) Panas laten penguapan : 448,69 kJ/kg(1,013 bar @boilling point) Critical temperature : -240.01 C Critical pressure : 12.96 bar Densitas gas (1,013 bar @150C): 0,0852 kg/m3 Compressibility Factor (Z): 1.0006(1.013 bar and 15 C (59 F)) Specific gravity : 0.07 Viscosity (1.013 bar and 15 C (59 F)) : 8.3969E-05 Poise Thermal conductivity : 172.58 mW/(m.K)(1.013 bar and 0 C (32 F)) Solubility in water (1.013 bar @ 0 C): 0.0214 vol/vol Konsentrasi dalam udara: 0.00005 vol % Autoignition temperature : 560 C Sifat kimia: Merupakan gas diatomik dan unsur terbanyak di alam. Sangat sedikit larut dalam air, alkohol dan eter. Fraksi ringan Mudah terbakar. Mudah bereaksi dengan beberapa bahan-bahan kimia(Othmer, K., Vol 13, 1991 dan www.encyclopedia.airliquide.com)

c. Karbon Monoksida Sifat sifat fisika : Rumus kimia: CO Kenampakan pada suhu kamar (320C) : Gas, tak berwana Berat molekul: 28,01 g/mol Melting point: -205,070C Panas laten peleburan : 30,024 kJ/kg(1,013 bar @boilling point) Boiling point (1,013 bar): -191,50C Densitas liquid : 793,2 kg/m3(1,013 bar @boilling point) Panas laten penguapan : 214,68 kJ/kg(1,013 bar @boilling point) Critical temperature : -140.29 C Critical pressure : 34.94 bar Critical density : 303.91 kg/m3 Densitas gas (1,013 bar @150C): 1,1849 kg/m3 Compressibility Factor (Z): 0,99953(1.013 bar and 15 C (59 F)) Specific gravity : 0.97 Viscosity (1.013 bar and 15 C (59 F)) : 1.6515E-04Poise Thermal conductivity : 24,74 mW/(m.K)(1.013 bar and 0 C (32 F)) Solubility in water (1.013 bar and 0 C (32 F)) : 0.0352 vol/vol Solubility in water (1.013 bar and 20 C (68 F)) : 0.0227 vol/vol Autoignition temperature : 630 C Sifat kimia Mudah terbakar Sangat beracun Mempunyai energi ikatan 1070 kJ/mol yang merupakan energi ikatan tertinggi dari molekul diatomik lainnnya.(Othmer, K., Vol 5, 1991 dan www.encylopedia.airliquide.com)

d. Katalis Cobalt Hydrocarbonyl Properti : (www.en.wikipedia.org) Rumus kimia: C4HCoO4 Kenampakan : Cair, berwana kuning terang, bau menyengat Berat molekul: 171,98 g/mol Boiling point: 470C (1170F) Temperatur Leleh: -330C Kelarutan dalam air: 0,05% (200C) Kelarutan: larut dalam hexan, toluena, etanol Tekanan uap: > 1 atm (200C) Keasaman (pKa): 8,5 2. Sifat Produka. N-ButanolSifat sifat fisika : (Othmer,K., 1991) Rumus kimia: n-C4H9OH Kenampakan pada suhu kamar (320C) : Cair, tak berwarna, berbau seperti pisang Berat molekul: 74,12 g/mol Temperatur kritis: 289,900C Tekanan kritis: 4423 kPa Spesifik volume kritis: 0,275 m3/kgmol Boiling point : 117,660C Temperatur Leleh: -89,30C Panas pembentukan gas ideal @250C: -274,6 kJ/mol Panas peleburan: 9,372 kJ/mol Panas penguapan pada normal bp: 43,29 kJ/g Densitas liquid @250C: 809,7 kg/m3 Kapasitas panas liquid @250C: 0,17706 kJ/(mol.K) Index refraksi @250C: 1,3971 Flash point, closed cup: 28,850C Viscosity @200C: 2,947 cP Sifat kimia: Kelarutan dalam air pada 300C adalah 7,85% berat, pada alkohol 20,06% beratb. Iso butanol Sifat sifat fisika : (Othmer,K., 1991) Rumus kimia: (CH3)CHCH2OH Kenampakan pada suhu kamar (320C) : Cair, tak berwarna, berbau Berat molekul: 74,12 g/mol Temperatur kritis: 274,630C Tekanan kritis: 4300 kPa Spesifik volume kritis: 0,273 m3/kgmol Boiling point : 107,660C Temperatur Leleh: -108,00C Panas pembentukan gas ideal @250C: -283,2 kJ/mol Panas peleburan: 6,322 kJ/mol Panas penguapan pada normal bp: 41,83 kJ/g Densitas liquid @250C: 801,6 kg/m3 Kapasitas panas liquid @250C: 0,18115 kJ/(mol.K) Index refraksi @250C: 1,3938 Flash point, closed cup: 27,850C Viscosity @200C: 3,102 cP Autoignition Temperature: 4000C

Sifat kimia: Kelarutan dalam air pada 300C adalah 8,58% berat, pada alkohol 16,36% berat

C. Analisa PasarPemasaran produk n-butanol untuk memenuhi kebutuhan industri dalam negeri tersebar di seluruh Indonesia. Jika kebutuhan dalam negeri sudah dapat dipenuhi maka pemasaran diarahkan ke wilayah Asia, dimana Asia merupakan konsumen terbanyak n-butanol yaitu sekitar 53% dari total produksi n-butanol dunia (Yuan, L., 2012) . Dibawah ini analisa pasar untuk mengetahui potensi produk terhadap pasar. Reaksi yang terjadi:C3H6 + CO + H2 C4H9OHTabel 1.4. Data Analisa PasarNoNama BahanBMHarga( $/ton)

1Syntesa Gas (syngas)(H2= 14%; CO = 27%; CO2= 4,5%; O2=0,6%; CH4=3%; N2=50,9%.24,7447,2

2Propilen42,082786

3N-butanol71,1231900

Sumber: www.platts.com, www.alibaba.comBerdasarkan data diatas, maka perhitungan ekonomi potensial :EP= Produk Reaktan= [(71,123 x $ 1900) ] [( 24,744 x 7,2 ) + (42,082 x 786)]= $ 168.031,995/ ton mol n-butanol (C4H9OH)Berdasarkan hasil perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa pabrik n-butanol menguntungkan dan dapat didirikan pada tahun 2019.

Perkiraan Kapasitas ProduksiDalam mendirikan suatu pabrik diperlukan suatu perkiraan kapasitas produksi agar produk yang dihasilkan sesuai dengan permintaan. Berikut ini data kebutuhan n-butanol di Indonesia :Tabel 1.2. Data Kebutuhan N-butanol Domestik tahun 2010-2014 di Indonesia TahunImporEksporProduksi

Jumlah (kg)Jumlah (kg)Jumlah(kg)

200934.014.52876.89940.000.000

201036.392.36319.15840.000.000

201139.088.456968.20640.000.000

201235.484.402950.10040.000.000

201340.411.8904.76940.000.000

201434.599.98477.06040.000.000

Sumber : Badan Pusat Statistik Tahun 2015

Gambar 1 Grafik Impor N-Butanol

Gambar 2 Grafik Ekspor N-Butanol

Berdasarkan gambar 1 mengenai grafik impor didapat persamaan, y = 325194x - 6.108. Dengan persamaan ini dapat diprediksi nilai impor pada tahun 2019, yaitu:Impor= 325.194x - 6.108= 325.194(2019) - 6.108 = 56.568.705 kg/tahun = 56.568,705 ton/ tahunSedangkan untuk nilai ekspor tahun 2019 dapat diprediksi dengan persamaan, y = -1727,7x + 4.106 ( lihat gambar 2). Nilai ekspor pada tahun 2019Ekspor = -1727,7x + 4.106= -1727,7 (2019) + 4.106 = 511.774 kg/tahun = 511,774 ton/ tahun Nilai konsumsi pada tahun 2019 disamakan dengan nilai impor. Nilai produksi pada tahun 2019, diasumsikan hingga tahun 2019, PT. Petro Oxo Nusantara tetap memproduksi 40.000.000 kg/tahun. Produksi= 40.000.000 kg/tahun = 40.000 ton/ tahunUntuk mengetahui kapasitas pabrik maka menggunakan rumus:Kapasitas Pabrik = Impor + Ekspor ProduksiKapasitas Pabrik = 56.568.705 + 511.774 - 40.000.000 kg/tahunKapasitas Pabrik = 17.080.479 kg/tahunKapasitas Pabrik = 17.080, 479 ton/tahun 20.000 ton/tahunUntuk memenuhi kebutuhan dalam negeri sebesar 20.000 ton/tahun dan untuk memenuhi kebutuhan ekspor diasumsikan 50% dari total kebutuhan dalam negeri yaitu 10.000 ton/tahun. Sehingga, kapasitas pabrik N-butanol ini adalah 30.000 ton/tahun.D. Lokasi Pabrik Pemilihan lokasi pabrik sangat penting di dalam perancangan pabrik karena hal ini berhubungan dengan terjaganya keefektifan dan keefisienan dalam pembangunan pabrik maupun pada saat keberlangsungan operasi pabrik.Ada beberapa faktor yang harus diperhatikan untuk menentukan lokasi pabrik yang kita rancang agar secara teknis dan ekonomis menguntungkan. Adapun faktor-faktor yang harus dipertimbangkan yaitu:1. Faktor Utamaa. Penyediaan bahan bakuKemudahan memperoleh bahan baku merupakan salah satu faktor penting dalam keberlangsungan operasi pabrik. Dimana, jika pabrik didirikan dekat dengan sumber bahan baku, maka kendala yang dapat terjadi dalam penyediaan bahan baku bisa lebih diminimalisir.Dalam hal ini, bahan baku propilena diperoleh dari PT. Chandra Asri Petrochemical Center, Cilegon, Banten yang berkapasitas produksi 240.000 ton/tahun. Sedangkan untuk syngas diimpor dari Sasol Syngas Company, Afrika Selatan. Oleh karena itu, lokasi cilegon dapat menjadi pertimbangan dalam penentuan lokasi pabrik n-butanol. b. Pemasaran produk Faktor yang perlu diperhatikan adalah letak wilayah pabrik yang membutuhkan n-butanol dan jumlah kebutuhannya. Daerah Cilegon merupakan daerah yang strategis untuk pendirian suatu pabrik karena dekat dengan Jakarta sebagai pusat perdagangan Indonesia. c. Sarana Transportasi Sarana dan prasarana transportasi sangat diperlukan untuk proses penyediaan bahan baku dan pemasaran produk. Dengan adanya fasilitas jalan raya, rel kereta api, dan pelabuhan laut yangmaka pemilihan lokasi di Cilegon sangat tepat. d. Tenaga kerja Tersedianya tenaga kerja yang terampil mutlak diperlukan untuk menjalankan mesin-mesin produksi. Dan tenaga kerja dapat direkrut dari daerah Cilegon, Jakarta, dan sekitarnya. e. Penyediaan utilitas Perlu diperhatikan sarana-sarana pendukung seperti tersedianya air, listrik, dan sarana lainnya sehingga proses produksi dapat berjalan dengan baik. Sebagai suatu kawasan industri yang telah direncanakan dengan baik dan tempat industri berskala besar (PT. Krakatau Steel dan PT. Chandra Asri Petrochemical Center), Cilegon telah mempunyai saranasarana pendukung yang memadai. 2. Faktor Sekunder a. Karakteristik lokasi Karakteristik lokasi ini menyangkut iklim di daerah tersebut, kemungkinan terjadinya banjir, serta kondisi sosial masyarakatnya. Dalam hal ini, Cilegon sebagai kawasan industri adalah daerah yang telah ditetapkan menjadi daerah industri sehingga pemerintah. Hal ini menjadi salah satu nilai positif yang mendukung pendirian pabrik di lokasi tersebut.b. Kebijaksanaan pemerintah Dalam hal ini, pendirian pabrik juga perlu memperhatikan beberapa faktor kepentingan yang terkait di dalamnya, kebijaksanaan pengembangan industri, dan hubungannya dengan pemerataan kesempatan kerja, kesejahteraan, dan hasil-hasil pembangunan. Disamping itu, pabrik yang didirikan juga harus berwawasan lingkungan, artinya keberadaan pabrik tersebut tidak boleh mengganggu atau merusak lingkungan sekitarnya. c. Kemasyarakatan Dengan masyarakat yang akomodatif tehadap perkembangan industri dan tersedianya fasilitas umum untuk hidup bermasyarakat, maka lokasi di Cilegon dirasa tepat. Dari pertimbangan faktor-faktor di atas, maka dipilih daerah Cilegon kecamatan Citangkil, Propinsi Banten sebagai lokasi pendirian pabrik n-butanol.

Peta Kota BANTEN

Peta Kota CILEGON

Gambar 3 Peta Lokasi Pabrik

DAFTAR PUSTAKA

Othmer, Kirk., 1991, Encyclopedia Of Chemical Technology, John Wiley & Sons IncRahardjo, B.S., 2013, The Assesment of Syngas Utilization by Fischer Tropsch Synthesis in The Slurry-Bed Reactor Using Co/SiO2 Catalyst, International Journal of Engineering and Applied Sciences Vol 4 Juli 2013 Yuan, Liu., 2012, OXO Market Supply adn Demand Forecast and Investment Economic Analysis, Finance Research Vol 1 No. 2 Maret 2012www.alibaba.com www.dow.comwww.plattts.comwww.encyclopedia.airliquide.com

INDONESIA

Lokasi Pabrik