BAB I PENDAHULUAN. Prarancangan Pabrik Sodium DodekilBenzena Sulfonat Dari DodekilBenzena Dan Oleum 20% dengan Kapasitas ton/tahun.

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik Dengan berkembangnya teknologi saat ini dalam berbagai bidang, Indonesia dituntut agar dapat bersaing dengan negara-negara dalam bidang industri. Diperlukan berbagai sarana dan prasarana demi menunjang terwujudnya pembangunan nasional agar dapat menuju era industrialisasi. Banyak industri yang bergerak dalam bidang pembuatan bahan pembersih, salah satunya industri sodium dodekilbenzena sulfonat yang digunakan sebagai bahan aktif deterjen. Seiring pergantian tahun, kebutuhan akan dodekilbenzena sulfonat semakin tinggi di dalam maupun di luar negeri. Maka penggunaan dodekilbenzena sulfonat sebagai bahan aktif deterjen lebih diminati, dikarenakan sifatnya yang mudah terurai sehingga mudah dirombak oleh mikroorganisme. Dengan demikian sifat dari dodekilbenzena sulfonat yang merupakan surfaktan ramah akan lingkungan. Sodium dodekilbenzena sulfonat banyak dipergunakan untuk bahan permbersih, bahan dasar dalam pembuatan sabun dan deterjen, dan bahan pembersih lainnya. Hal tersebut menyebabkan akan kebutuhan sodium dodekilbenzena sulfonat yang semakin meningkat, sehingga diperlukan usaha demi meningkatkan produksi sodium dodekilbenzena sulfonat di Indonesia Kapasitas Perancangan Untuk merancang kapasitas produksi pabrik sodium dodekilbenzena sulfonat harus mempertimbangkan beberapa faktor, yaitu: Kebutuhan Sodium Dodekilbenzena Sulfonat di Indonesia Kebutuhan sodium dodekilbenzena sulfonat di Indonesia mengalami peningkatan dari tahun ke tahun, berikut ini tabel data impor dodekilbenzena sulfonat pada Tabel 1. D

2 Tabel 1. Data Statistik Impor Dodekilbenzena Sulfonat (BPS, 2015) Tahun Impor , , , , , , ,41 Pada Tabel 1, terlihat bahwa kebutuhan akan dodekilbenzena sulfonat semakin meningkat, dengan data di atas kapasitas pabrik dodekilbenzena sulfonat yang akan didirikan direncanakan dengan kapsitas ton/tahun Ketersediaan Bahan Baku Bahan baku utama yang digunakan untuk pembuatan dodekilbenzena sulfonat adalah dodekilbenzena dan oleum. Dodekilbenzena dapat diperoleh dari pabrik dalam negeri salah satunya adalah PT. Unggul Indah Cahaya yang berdiri di daerah Cilegon, Banten. Sedangkan oleum didapatkan dari produsen Pusat Aromatik Pertamina di Cilacap Kapasitas Pabrik yang Sudah Beroperasi Pabrik yang sudah berdiri dalam pembuatan dodekilbenzena sulfonat dengan kapasitas yang berbeda-beda. Perancangan kapsitas pabrik yang akan didirikan dipengaruhi oleh pabrik yang sudah berdiri dengan kapsitas yang sudah ada, yaitu 3 pabrik. 1. PT. Aktif Indonesia kapsitas ton/tahun 2. PT. Unggul Indah Coorporation kapasitas ton/tahun 3. BASF (Jerman) kapasitas ton/tahun 1.3. Penentuan Lokasi Pabrik Penentuan lokasi suatu pabrik merupakan hal yang sangat penting dalam perancangan pabrik, karena berpengaruh dalam kelangsungan pabrik yang bersangkutan. Segi teknis dan segi ekonomis adalah faktor yang harus diperhatikan dalam penentuan lokasi pabrik. Berdasarkan petimbangan D

3 tersebut maka pabrik dodekilbenzena yang akan didirikan berlokasi di jl. Raya Merak km 116, Desa Rawa Arum, Pulomerak, Cilegon, Banten. Adapun faktor-faktor primer yang berpengaruh dalam penentuan lokasi pabrik pada umumnya ada Faktor Primer Penentuan Lokasi Pabrik Faktor-faktor yang secara langsung dapat mempengaruhi tujuan utama dari suatu pabrik. Meliputi proses produksi dan distribusi, adapun faktorfaktor primer yang berpengaruh secara langsung antara lain: a. Penyediaan bahan baku Penyediaan bahan baku yang mudah didapat karena bahan baku dodekilbenzena tidak peru diimpor dari luar negri, Bahan baku dodekilbenzena diperoleh dari produsen yang berada di kawasan Cilegon, Banten, sedangkan bahan baku oleum 20% didapat dari pabrik Pusat Aromatik Pertamina di Cilacap. b. Pemasaran Pemasaran diharapkan mudah dan tidak hanya di dalam negeri maupun di luar negeri dikarenakan produk pabrik adalah bahan baku pembuatan deterjen, sehingga lokasi pabrik dipilih berdekatan dengan pelabuhan. c. Ketersediaan tenaga kerja Faktor utama dari pendirian pabrik adalah tenaga kerja, dengan didirikannya pabrik di Cilegon, diharapkan mampu menyerap tenaga kerja yang berkualitas. d. Utilitas Kebutuhan akan penggunaan air, bahan bakar dan listrik pada suatu pabrik cukup besar karena pabrik berdiri di kawasan industri Cilegon, Banten, diharapkan kebutuhan tersebut dapat dipenuhi dengan mudah dilihat dari segi lokasi yang memadahi, kebutuhan air didapatkan dari air sungai. e. Tranportasi Lokasi pabrik yang berdekatan dengan pelabuhan dan jalan utama sehingga mudah dalam pengiriman bahan baku serta penyaluran produk. Bahkan pada tahun 2025 mendatang pemerintah berencana mengembangkan D

4 bandara internasional Soekarno Hatta, sehingga lebih mudah proses pengiriman produk ke luar negeri Faktor Sekunder Penentuan Lokasi Pabrik Faktor sekunder berpengaruh pada kelangsungan produksi dari pabrik itu sendiri. Adapun faktor-faktor sekunder ada 3. a. Perluasan Areal Pabrik Pendirian suatu pabrik haruslah mempertimbangkan perluasan pabrik dalam jangan 10 sampai 20 tahun mendatang dikarenakan jika permintaan dari tahun ke tahun meningkat memungkinkan ada perluasan pabrik dan tidak kesulitan dalam mencari lahan perluasaan. b. Perijinan Lokasi yang dipilih pada daerah khusus industri di Cilegon, memudahkan dalam perijinan dalam pendirian pabrik dikarenakan daerah yang sudah dijadikan sebagai kawasan industri. Pengaturan tata letak pabrik merupakan bagian yang sangat penting dalam berdirinya suatu pabri, hal-hal yang perlu diperhatikan ada 4 hal. a. Pengoperasian, pengontrolan, pengangkutan, pengiriman, pemidahan dan semua aspek perbaikan dapat dilakukan dengan mudah dan aman. b. Segi keamanan kerja terpenuhi. c. Pemanfaatan areal tanah seefisien mungkin. d. Transportasi yang memadai. c. Prasarana dan fasilitas sosial Prasarana jalan dan transportasi harus tersedia, demikian juga fasilitas sosial seperti sarana pendidikan, sarana kesehatan, sarana ibadah dan sarana hiburan yang dapat meningkatkan kesejahteraan hidup Tinjauan Pustaka Macam-macam Proses Sulfonasi Pemilihan proses menentukan proses pembangunan pabrik yang akan dilaksanakan dalam pembangunan pabrik. Hal tersebut terlihat dalam segi yang mengutungkan baik segi ekonomi maupun teknik.proses pembuatan D

5 sodium dodekilbenzena sulfonat terbagi atas dua tahap yaitu tahap sulfonasi dan tahap netralisasi. Proses sulfonasi dapat menggunakan 3 cara. a. Reaksi langsung dengan H 2 SO 4 Proses sulfonasi yang pertama dilakukan adalah dengan sulfating agenth 2 SO 4. Proses ini dapat dilakukan dengan cara batch ataupun kontinyu. Proses yang berlangsung pada suhu 0-51 o C dengan tekanan 1 atm, yang bergantung pada kualitas warna produk yang diinginkan. Pada proses ini tidak digunakan katalis, dodekilbenzena (DDB) direaksikan langsung dengan H 2 SO 4 100% dengan perbandingan mol H 2 SO 4 : DDB = 1,6 : 1,8 sehingga H 2 SO 4 yang digunakan tidak cukup banyak (Kirk dan Othmer, 1998). Reaksi yang terjadi pada tahap sulfonasi (Peters dkk,2003). C 12 H 25 C 6 H 5(l) + H 2 SO 4(l) C 12 H 25 C 6 H 4 SO 3 H (l) + H 2 O (l)..(1) Dodekilbenzena Dodekilbenzena Sulfonat Kemudian produk hasil dari sulfonasi yang berupa dodekilbenzena sulfonat direaksikan dengan NaOH 20% dan didapat hasil berupa sodium dodekilbenzena sulfonat dengan konversi 95%. Pembuatan dodekilbenzena dengan H 2 SO 4 sangat mudah, terapi reaksi ini tidak banyak digunakan karena hanya menghasilkan air sehingga produk hasil berupa larutan encer dan berbuih (Kadirun,2010). b. Reaksi dengan Oleum 20% Pada proses sulfonasi dengan oleum reaksi yang terjadi di reaktor alir tangki berpengaduk dengan suhu o C pada tekanan 1 atm. oleum yang digunakan sebesar 20% dengan perbandingan mol dodekilbenzena dan oleum 20% adalah 4 : 7 yang dialirkan ke dalam reaktor. Hasil yang keluar berupa asam dodekilbenzena sulfonat dan H 2 SO 4 98%. Reaksi yang terjadi seperti pada persamaan nomor 2 (Peters dkk, 2003). C 12 H 25 C 6 H 5 + H 2 SO 4 SO 3 C 12 H 25 C 6 H 4 SO 3 H + H 2 SO 4... (2) Dodekilbenzena Oleum Dodekilbenzena Sulfonat D

6 H 2 SO 4 98% yang terbawa ke dalam dekanter kemudian diencerkan dengan menambahkan air sampai konsentrasi H 2 SO 4 berubah menjadi 78%. Pengenceran tersebut dimaksudkan untuk memisahkan H 2 SO 4 dengan produk utama yaitu dodekilbenzena sulfonat, sehingga dihasilkan produk yang bermutu, rendah kadar asamnya, dengan konversi 99%. Asam dodekilbenzena sulfonat dinetralkan dengan NaOH 20% dalam netraliser dan didapatkan hasil utama sodium dodekilbenzena Sulfonat (DDBS) dengan impuritis Na 2 SO 4. Reaksi yang terjadi seperti pada persamaan 3 (Peters dkk, 2003). C 12 H 25 C 6 H 4 SO 3 H + NaOH Dodekilbenzena Sulfonat C 12 H 25 C 6 H 4 SO 3 Na + H 2 O (3) Sodium Dodekilbenzena Sulfonat Keuntungan dari proses ini adalah penanganannya yang mudah dan juga terjangkau lebih murah jika dibandingkan dengan proses lain, dan warna yang terang serta menghasilkan produk samping berupa H 2 SO 4 yang dapat dijual di pasaran (Kirk dan Othmer,1998). c. Reaksi dengan gas SO 3 Proses pembuatan DDBS dengan gas SO 3 terdiri dari tiga tahap, yaitu proses pengeringan udara, produksi gas SO 2 dan konversi gas SO 2 menjadi gas SO 3, serta proses sulfonasi. Pada proses pengeringan udara bertujuan agar kandungan air yang terdapat pada udara hilang. Dan apabila di udara terdapat kandungan air yang cukup banyak maka akan memicu terbentuknya oleum yang terjadi dari reaksi H 2 O dan SO 3 yang menyebabkan kualitas warna pada dodekilbenzena menurun. Agar dapat menghasilkan gas SO 3, udara kering direaksikan dengan sulfur berbentuk cair dan mengkonversikan gas SO 2 menjadi gas SO 3 menggunakan katalis V 2 O 5. Reaksi ini berlangsung pada suhu 430 o C. Persamaan 4 adalah reaksi antara SO 2 dan O 2. SO 2(g) + ½ O 2(g) SO 3(g) (4) D

7 Reaksi sulfonasi tersebut dilangsungkan ke dalam suatu reaktor gelembung dengan mengalirkan dodekilbenzena dan gas SO 3 secara berlawanan agar dapat menghasilkan dodekilbenzena. Reaksi terjadi secara eksotermis dengan suhu reaksi 50 o C dan tekanan 1,5 atm. Konversi dalam reaksi ini adalah 97 % (Kirk dan Othmer, 1998). C 12 H 25 (C 6 H 5 ) (l) + SO 3(g) C 12 H 25.C 6 H 4 SO 3 H (5) Dodekilbenzena Dodekilbenzena Sulfonat ΔH 50 o C = -170 kj/mol Diperlukan adanya pendingan pada reaksi sulfonasi yang terjadi, sehingga reaktor dilengkapi dengan sistem pendingin menggunakan air pendingin dengan suhu dijaga 50 o C karena bila terlampau tinggi akan terbentuk sulphone. R.C 6 HSO 3 H (l) + RC 6 H 5 (RC 6 H 4 ) 2 SO 2 + H 2 SO 4.. (6) Dodekilbenzena Dodekilbenzena Sulfonat Dodekilbenzena Sulfonat hasil dari reaksi sulfonate direaksikan kembali dengan NaOH 20-50% dan didapat hasil sodium dodekilbenzena sulfonat. Reaksi berlangsung pada temperatur 55 o C dan tekanan 1 atm dengan konversi 99% (Kadirun,2010). Tabel 2. Perbandingan Macam-macam Proses Keterangan H 2 SO 4 Oleum Gas SO 3 Reaktor RATB RATB Gelembung Temperatur 0-50 o C 46 o C 50 o C Tekanan 1 atm 1 atm 1,5 atm Hasil samping H 2 O H 2 SO 4 - Dari proses diatas maka proses yang paling menguntungkan adalah proses sulfonasi oleum 20%, dengan pertimbangan. D

8 a. Biaya produksi yang lebih terjangkau dan hasil samping berupa H 2 SO 4 dapat dijual. b. Prosesnya lebih mudah. c. Konversi yang dihasilkan lebih tinggi yaitu 99,99% Kegunaan Produk Sodium dodekilbenzena sulfonat adalah surfaktan anion yang termasuk non Soap Deterjen, dan memiliki rantai linier yang mudah dipecahkan dan dapat diuraikan oleh mikroba biologis (biodegradable), yang digunakan pada industri untuk. a. Pembuatan deterjen sintetik, b. Pembuatan sabun cuci, dan c. Pembuatan shampo mobil Sifat fisika dan Sifat Kimia Bahan Baku dan Produk Sifat-sifat Bahan Baku (Kirk dan Othmer,1998) a. Dodekilbenzena Bentuk, 30 o C, 1 atm Berat molekul (BM) Viskositas (μ) Kapasitas panas (Cp) Densitas (ρ) Temperatur kritis Tekanan kritis (Pk) Titik didih (Tb) Konduktivitas : Cair : 246 g/gmol : 12 cp : 0,58 kal/g o C : 0,87 g/cc : 446,7 o C : 16,01 atm : 293,5 o C : 135 kal/m.j. 0 K b. Oleum 20% Bentuk, 30 o C, 1 atm : Cair Komposisi berat : 20% SO % H 2 SO 4 Berat molekul (BM) : 80 g/mol + 98 g/mol Viskositas (μ) : 9 cp Kapasitas panas (Cp) : 0,32 kal/g o C D

9 Densitas (ρ) Titik didih (Tb) Konduktivitas : 1,91 g/cc : 44,8 o C : 334 kal/m.j. 0 K c. NaOH 32% Bentuk, 30 o C, 1 atm Berat molekul (BM) Viskositas (μ) Kapasitas panas (Cp) Densitas (ρ) Konduktivitas : Cair : 40 g/mol : 3,87 cp : 0,78 kal/g o C : 1,43 g/cc : 1140 kal/m.j. o K d. Air Bentuk, 30 o C, 1 atm Berat molekul (BM) Viscositas Kapasitas panas (cp) Densitas ( ) : Cair : 18 g/gmol : 0,8 cp : 1 kal/g o C : 1 g/cc Konduktifitas panas : 726 kal/m.j o K Sifat-sifat Produk (Kirk dan Othmer,1998) a. Sodium Dodekilbenzena Sulfonat Bentuk, 30 o C, 1 atm : Cair Berat molekul (BM) : 348 g/mol Viscositas (μ) : 230 cp Kapasitas panas (Cp) : 1,001 kal/g o C Densitas (ρ) : 1,02 g/cc Konduktivitas : 622 kal/m.j. o K b. H 2 SO 4 78% Bentuk, 30 o C, 1 atm : Cair D

10 Berat Molekul (BM) : 98 g/mol Viscositas (μ) : 9 cp Densitas (ρ) : 1,83 g/cc Tinjauan Proses Secara Umum Proses pembuatan sodium dodekilbenzena sulfonat pada dasarnya dapat dibagi menjadi 4 tahap yaitu. Proses sulfonasi, proses pemisahan, proses netralisasi, dan proses pemurnian hasil. Proses sulfonasi berlangsung dalam reaktor alir tangki berpengaduk (R-01) pada suhu 46 o C dan pada tekanan 1 atm. Reaksi yang terjadi seperti pada persamaan (2). Pada proses ini terjadi reaksi eksotermis dan tidak dapat berbalik sehingga suhu harus dipertahankan. Sehingga pada reaktor harus dilengkapi dengan jaket pendingin. Konversi yang terjadi adalah 99%. Hasil proses yang berlangsung reaktor kemudian dialirkan ke mixer (M-01) dan ditambahkan air agar kadar sulfat yangt terdapat pada produk turun menjadi 78% sebelum dialirkan ke dekanter (D-01). Di dalam dekanter (D-01) terjadi proses pemisahan asam sulfat 78% dan Asam dari dodekilbenzena sulfonat. Asam sulfat dari proses tersebut keluar menuju bagian bawah dekanter sebagai hasil samping sedangkan asam dodekilbenzena sulfonat dialirkan masuk ke dalam netraliser (N-01). Di dalam netraliser terjadi pembentukan reaksi antara asam dodekilbenzena sulfonat dengan NaOH 20% yang membentuk sodium dodekilbenzena sulfonat. Reaksi yang berlangsung sama seperti pada persamaan (3). Kemudian hasil dari netraliser tersebut masuk ke spray dryer (SD-01) dan didapat produk akhir berupa sodium dodekilbenzena sulfonat dengan kemurnian 85%. D

11 Dodekilbenzena 20% Oleum SULFONATOR Dodekilbenzena sulfonat H 2 SO 4 98% H 2 SO 4 DEKANTER 78% H 2 SO 4 20% NaOH NETRALISER ALAT PENGERING H 2 O Sodium Dodekilbenzena Sulfonat Gambar 1.1 Diagram Alir Pembuatan Sodium Dodekilbenzena Sulfonat (Peters dkk, 2003). D