PRARANCANGAN PABRIK ASAM ASETAT DENGAN PROSES MONSANTO KAPASITAS TON/TAHUN

Transkripsi

1 PRARANCANGAN PABRI ASAM ASETAT DENGAN PROSES MONSANTO APASITAS TON/TAHUN Disusun Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu Pada Program Studi Teknik imia Oleh : Darmanto D PROGRAM STUDI TENI IMIA FAULTAS TENI UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAARTA 207 i

2 HALAMAN PENGESAHAN PRARANCANGAN PABRI ASAM ASETAT DENGAN PROSES MONSANTO APASITAS TON/TAHUN PUBLIASI ILMIAH Oleh : Darmanto D Telah diperiksa dan disetujui untuk diuji oleh : Dosen pembimbing, Hamid Abdillah, S.T., M.T NI : 894 i

3 HALAMAN PENGESAHAN PRARANCANGAN PABRI ASAM ASETAT DENGAN PROSES MONSANTO APASITAS TON/TAHUN Oleh : DARMANTO D Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Pada hari Jum at, 7 Maret 207 dan dinyatakan telah memenuhi syarat Dewan Penguji :. usmiyati, Ph.D (.. ) (etua Dewan Penguji) 2. Ir. Haryanto, A.R, Ms (.. ) (Anggota Dewan Penguji) 3. Hamid Abdillah, S.T., M.T. (......) (Anggota II Dewan Penguji) Dekan, Ir. H. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D. NI. 682 ii

4 PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam naskah publikasi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka. Apabila kelak terbukti ada ketidakbenaran dalam pernyataan saya di atas, maka akan saya pertanggungjawabkan sepenuhnya. Surakarta, Maret 207 Penulis Darmanto D iii

5 PRARANCANGAN PABRI ASAM ASETAT DENGAN PROSES MONSANTO APASITAS TON/TAHUN Abstrak ebutuhan asam asetat di Indonesia belum terpenuhi oleh produsen lokal, sehingga harus melakukan impor dari luar negeri. Pabrik asam asetat dirancang dengan kapasitas ton/tahun dan diharapkan dapat memenuhi kebutuhan asam asetat untuk memacu perkembangan industri di Indonesia. Bahan baku pembuatan asam asetat yaitu karbon monoksida dan metanol, dengan menggunakan bahan pembantu yaitu metil iodida dan rhodium sebagai katalis. Langkah proses dibagi menjadi 3 tahap yaitu, tahap persiapan bahan baku, tahap pembentukan produk di reaktor, dan tahap pemurnian produk. ondisi operasi pada suhu 77 o C dan tekanan 30 atm yang bersifat eksotermis, irreversible. ebutuhan metanol sebesar 8.35,94 kg/jam, karbon monoksida. 098,3 kg/jam, hasil produk asam asetat 5.82,0 kg/jam. Utilitas yang meliputi, penyediaan air, steam, bahan bakar, tenaga listrik dan udara tekan. Pabrik ini didukung unit laboratorium untuk menjaga kualitas mutu bahan baku dan produk. Bentuk perusahaan ini yaitu Perseroan Terbatas (PT), yang dipimpin oleh direktur utama. Hasil analisa eonomi diperoleh, Percent of Return On Investment (ROI) sebelum pajak 5,35 % dan setelah pajak 25,67 %. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama,62 tahun dan setelah pajak 2,80.tahun. Break Event Point (BEP) sebesar 40,60 %, Shut Down Point (SDP) sebesar 27,94 % dan Internal Rate of Return (IRR) sebesar 34,93 %. ata kunci : asam asetat, metanol, karbon monoksida Abstract Acetic acid in Indonesia needs unmet by local producers, so it must be imported from abroad. Acetic acid plant is designed with a capacity of tonnes / year and is expected to meet the needs of acetic acid to spur industrial development in Indonesia. Raw material for making acetic acid which are carbon monoxide and methanol, using methyl iodide as an adjuvant, and rhodium as catalysts. Process step is divided into three stages, that is, raw material preparation stage, the stage of product formation in the reactor, and product purification stage. Operating conditions at a temperature of 77 C and a pressure of 30 atm which is exothermic, irreversible. Methanol requirement of 8.35,94 kg / h, carbon monoxide. 098,3 kg / hr, acetic acid product results 5.82,0 kg / h. Utilities that include, the provision of water, steam, fuel, electricity and compressed air. This factory is supported by laboratory unit to maintain the quality of raw materials and product quality. The shape of this company is a Limited Liability Company (PT), which is led by the chief executive. Results of the economic analysis are obtained, Percent of Return On Investment (ROI) before tax after tax 5,35% and 25,67%. Pay Out Time (POT) before tax is,62 year and after tex is 2,80 year. Break Event Point (BEP) is 40,60 %, Shut Down Point (SDP) is 27,94 % and Internal Rate of Return (IRR) is 34,93 %. eywords : acetic acid, methanol, carbon monoxide

6 kebutuhan asam asetat. PENDAHULUAN. Latar Belakang Pendirian pabrik Industri kimia merupakan salah satu sektor industri yang berfokus pada bidang bahan bahan kimia. Oleh sebab itu industri kimia di Indonesia perlu ditingkatkan dan dikembangkan untuk menuju bangsa yang mandiri, salah satunya yaitu industri asam asetat.. Industri asam asetat perlu dikembangkan karena asam asetat memiliki prospek yang cukup baik. Industri asam asetat juga memiliki pasar yang luas dalam penggunaanya sebagai bahan dasar maupun bahan tambahan dalam industri kimia, seperti industri purified terephthalic acid (PTA), industri etil asetat, industri plastik, industri farmasi, industri cat, industri karet sebagai koagulan latex dan lain-lain. ebutuhan asam asetat di Indonesia belum terpenuhi oleh produsen lokal, yaitu PT. Indo Acidatama Chemical Industri. Sehingga untuk memenuhi kebutuhan asam asetat dalam negeri masih memerlukan ketergantungan impor dari negara lain. Oleh karena itu perlu untuk mengurangi impor asam asetat perlu didirikan pabrik asam asetat di Indonesia. Ada beberapa manfaat dalam pendirian pabrik Asam setat di Indonesia diantara lain : Dapat memenuhi kebutuhan asam asetat dalam negeri,dapat membuka lapangan pekerjaan baru dan menurunkan tingkat pengangguran, Untuk mengurangi beban impor,untuk mendukung usaha pemerintah dalam pengembangan industri kimia yang menggunakan asam asetat sebagai bahan baku..2 Penentuan apasitas Pabrik apasitas prarancangan didasarkan berdasrakan beberapa aspek, yaitu antara lain kebutuhan asam asetat dalam negeri, kapasitas minimum pabrik yang sudah ada. Berikut adalah data impor asam asetat 5 tahun terakhir , , , , , , , , tahun ke y = 977x R² = 0,6965 Series Linear (Series) Gambar. Data impor asam asetat 2

7 Dari persamaan grafik diatas diperkirakan kebutuhan asam asetat akan semakin meningkat. Sehingga dirancang dengan kapasitas ton/tahun. 2 METODE Proses pembuatan asam asetat dilakukan dalam reaktor gelembung dengan menggunakan katalis rhodium pada fase gas-cair. (Ulrich, 984) CH 3 COOH + CO (g) (Rh) CH 3 COOH (l)...() 2. Tinjauan Termodinamika Dari Tabel Entalpi Pembentukan pada 298,5, diketahui (Yaws, 999): ΔH f298,5 CH 3 COOH = -239, kj/mol ΔH f298,5 CH 3 COOH = -484,4 kj/mol ΔH f298,5 CO = -0,53 kj/mol ΔH 0 reaksi = ΔH f produk - ΔH f reaktan = -34,77 kj/mol Sedangkan ΔH reaksi pada suhu 77 0 C adalah: T= 77 0 C = 450,5 ( ΔH f)produk = ( ΔH f)produk,298,5 + ( Cp.dT) produk = -484,4 + 2,86 = -462,54 kj/mol ( ΔH f ) reaktan = ( ΔH f ) reaktan,298,5 + ( Cp.dT) reaktan = (-239, + (-0,53))+(3,98+4,55) = -33, kj/mol ΔH reaksi = ( (nδh 0 f) produk - (nδh 0 f) reaktan ) 450,5 = -462,54- (-33,)kJ/mol = -53,3 kj/mol Dari perhitungan ΔH reaksi reaksi di atas, maka dapat disimpulkan bahwa reaksi pembentukan asam asetat bersifat eksotermis. Perubahan energy Gibbs dapat dihitung dengan persamaan: ΔG = - R T In...(2) Dengan: ΔG R = energy bebas Gibbs standar suatu reaksi pada 298 (kj/mol) = konstanta gas ( R = 8, kj/mol.) T = temperatur () 3

8 Dari tabel energy Gibbs pembentukan gas pada 298, diketahui (Yaws, 999): ΔG 0 CH3OH = -62,5 kj/mol ΔG 0 CO = -37,28 kj/mol ΔG 0 CH3COOH = -376,69 kj/mol ΔG In = ΔG produk ΔG reaktan = (-376,69)-((-62,5)+(-37,28)) = -76,8 kj/mol G = RT In 76,9kJ/ mol = - 3 8,34.0 kj/ mol , 023 = 2, Dari persamaan: In H R T T...(3) (Smith and Van Ness, 987) Dengan: T ΔH = konstanta kesetimbangan pada temperatur tertentu = temperatur tertentu () = panas reaksi pada 298 = -53,3 kj/mol Pada suhu operasi 77 0 C = 453,5, besarnya konstanta kesetimbangan dapat dihitung sebagai berikut: In H R T T 2,972.0 In 3 53,3 8, ,5 453,5 2,972.0 In 3 2,54 2, , ,3 4

9 Dari perhitungan diketahui bahwa reaksi pembentukan asam asetat berlangsung searah atau cukup irreversible,, karena harga konstanta kesetimbangan yang besar. 2.2 inetika reaksi Proses pembentukan karbon monoksida dengan metanol terjadi di dalam reaktor gelembung dengan kondisi operasi 77 o C. Persamaan kinetika reaksinya yaitu, (Yuying, Chen, Yuan G, dan Chen R, 989) dimana, k 0 k. C A D M = 2 = Sehingga nilai k AL AL (4) 2,57 0 L 0 mol, E = 22,0 kcal/mol s = 0,629 l/mol/s 3 HASIL DAN PEMBAHASAN 3. Spesifikasi Alat Reaktor ode : R-20 Fungsi : untuk mereaksikan methanol dan karbon monoksida menjadi asam asetat Jenis : Reaktor Gelembung Jumlah : buah ondisi operasi : Suhu masuk : 76,67 o C Suhu keluar : 76,67 o C Tekanan : 30 atm Dimensi reaktor : Diameter reaktor :,42 m Tinggi reaktor : 2,93 m Volume reaktor : 2,487 m 3 Tebal shell reaktor :,5 in Tebal head reaktor :,25 in Pendingin : koil 5

10 Diameter luar koil : 4 in Diameter dalam koil : 3,25 in Panjang : 42,55 m Diameter gelembung : 0,505 cm Bahan : stainless steel Menara distilasi ode : D-40 Fungsi : untuk memisahkan metanol dengan produk asam asetat Jenis : Plate sieve tray Jumlah : buah ondisi operasi : olom Distilasi Atas Tekanan : atm Temperatur : 44,07 o C Diameter : 0,632 m Tebal shell : 3/6 in Tebal head : 3/6 in Tinggi head : 5,7 in olom Distilasi Bawah Tekanan : atm Temperatur : 5,260 o C Diameter : 0,720 m Tebal shell : 3/6 in Tebal head : 3/6 in Tinggi head : 5,7 in Tinggi menara distilasi :,063 m Bahan : stainless steel 3.2 UNIT PENDUUNG PROSES ebutuhan air sebesar 3.689,35 kg/jam yang meliputi air sanitasi, steam dan pendingin. ebutuhan solar sebesar 248,43 L/jam, udara tekan sebesar 50 m 3 /jam. Unit penyediaan tenaga listrik sebesar 250 kw yang dipenuhi oleh PLN. 6

11 SDP BEP Dollar/ tahun ( x 0 6 ) 3.3 MANAJEMEN PERUSAHAAN Bentuk perusahaan yang akan dijalankan yaitu Perseroan Terbatas. Alasan dipilihnya bentuk PT pada perusahaan ini dilatarbelakangi atas beberapa pertimbangan antara lain (Isfardiyana, 205) : Mudah mendapatkan modal yaitu dengan menjual saham perusahaan Tanggung jawab pemegang saham terbatas sehingga kelancaran produksi hanya dipegang oleh pimpinan perusahaan Pemilik dan pengurus perusahaan terpisah satu sama lain. Pemilik perusahaan adalah para pemegang saham dan pengurus perusahaan adalah direksi beserta staff yang diawasi oleh dewan komisaris. elangsungan hidup perusahaan lebih terjamin, karena tidak berpengaruh dengan berhentinya pemegang saham, direksi beserta staff dan karyawan perusahaan. Efisiensi dari manajemen. Para pemegang saham duduk dalam dewan komisaris dan dewan komisaris ini dapat memilih dewan direksi diantaranya direktur utama yang cakap dan berpengalaman. Lapangan usaha lebih luas, suatu PT dapat menarik modal yang sangat besar dari masyarakat sehingga dengan modal ini PT dapat memperluas usahanya. 3.4 ANALISA EONOMI Analisa ekonomi pabrik asam asetat ini bertujuan untuk memperkirakan investasi yang didapat, waktu kembalinya modal serta layak atau tidaknya pabrik ini jika didirikan. Rp500 Rp450 Rp400 Rp350 Rp300 Ra Rp250 Rp200 Sa Rp50 Rp00 Va Rp50 0,3 Ra Rp apasitas Produksi per tahun (%) Gambar 2. Grafik Analisa Ekonomi Fa 7

12 Dari hasil perhitungan analisa ekonomi, didapatkan kesimpulan bahwa pabrik asam asetat dengan kapasitas produksi ton/tahun ini layak didirikan. 4 PENUTUP Modal tetap yaitu sebesar Rp Modal kerja yaitu sebesar Rp euntungan sebelum pajak Rp per tahun euntungan setelah pajak Rp per tahun Return On Investment (ROI) sebelum pajak 5,35 % ROI sesudah pajak 25,67 % ROI sebelum pajak untuk pabrik berisiko rendah lebih besar dari % (Aries & Newton.955) Pay Out Time (POT) sebelum pajak,62 tahun POT sesudah pajak 2,80 tahun POT sebelum pajak untuk pabrik berisiko maksimal 5 tahun. Break Event Point (BEP) adalah 40,60 % dan Shut Down Point (SDP) adalah 27,94 %. BEP untuk pabrik kimia pada umumnya berkisar antara 40%-60%. Internal Rate of Return (IRR) adalah 34,93 % DAFTAR PUSTAA Aries, R.S and Newton R.D., 955, Chemical Engineering Cost Estimation, Mc Graw Hill Book Company, New York. Badan Pusat Statistik. 205 Tabel Ekspor-Impor Menurut omoditi. In The Badan Pusat Statistik Homepage (online). Indonesia. Direktorat Statisktik Perdagangan dan Jasa, Sub Direktorat Statistik Impor. 20. Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia Impor 200. Jilid. Jakarta: Badan Pusat Statistik. 8

13 Indonesia. Direktorat Statisktik Perdagangan dan Jasa, Sub Direktorat Statistik Impor Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia Impor 20. Jilid. Jakarta: Badan Pusat Statistik. Indonesia. Direktorat Statisktik Perdagangan dan Jasa, Sub Direktorat Statistik Impor Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia Impor 202. Jilid. Jakarta: Badan Pusat Statistik. Indonesia. Direktorat Statisktik Perdagangan dan Jasa, Sub Direktorat Statistik Impor Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia Impor 203. Jilid. Jakarta: Badan Pusat Statistik. Indonesia. Direktorat Statisktik Perdagangan dan Jasa, Sub Direktorat Statistik Impor Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia Impor 204. Jilid. Jakarta: Badan Pusat Statistik. PT altim Methanol Industri Produk dan Layanan. In The altim Methanol Industri Homepage(online). Smith, J. M., and H.C. Van Ness Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics. 4th ed. Tokyo: Mc Graw Hill International book Company. Ulrich, G.D.984. A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics. John Willey and Sons, Inc New York. Yaws, Carl. L Chemical Properties Handbook. New York: Mc Graw-Hill. Yuying, Chen., Yuan G, dan Chen R., 989. inetic Study of Carbonylation of Methanol to Acetic Acid and Acetid Anhydride Over a Novel Copolymer-Bound Cis- Discarbony Irhodium Complex. Chinese Journal of Polymer Science 7(3):