BAB I PENGANTAR A. LATAR BELAKANG Seiring dengan berkembangnya kebutuhan manusia, perkembangan industri-industri di Indonesia juga meningkat.

Transkripsi

1 BAB I PENGANTAR A. 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 Terephthalat (PET) yang biasa digunakan pada industri polyester seperti serat kain, tekstil, polyester film serta perekat. Selain itu, PET juga digunakan pada industri plastik dan kemasan makanan. Kegunaan umum dari asam terephtalat adalah sebagai berikut : 1. Sebagai bahan dasar pembuatan 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. Sebagai bahan baku pembuatan perekat (adhesive) Seiring dengan peningkatan produksi industri polyester di Indonesia, kebutuhan akan asam terephthalat semakin meningkat. Oleh karena itu, pendirian pabrik asam terephtalat mempunyai prospek yang bagus di masa yang akan datang. Selain kebutuhan dalam negeri yang kian meningkat, pendirian pabrik asam terephtalat juga mampu mengurangi kebutuhan impor. Dalam dunia industri, terdapat dua jenis produksi asam terephthalat yaitu Crude Terephthalic Acid (CTA) dan Purified Terephthalic Acid (PTA). Beberapa industri penghasil PTA di Indonesia adalah : 1

2 Daftar I. Perusahaan Penghasil Asam Terephthalat di Indonesia Nama Perusahaan Pabrik Lokasi Kapasitas, ton/tahun * PT. Indorama Cilegon, Petrochemicals (Polyprima) Banten PT. Asia Pacific Fiber Karawang, Jawa Barat PT. Amoco Mitsui Indonesia Cilegon, PT. Mitsubishi Chemical Indonesia Banten Cilegon, Banten Plant No.1 Plant No Total *data untuk tahun 2014 Daftar I menunjukkan bahwa produksi asam Terepthlat di Indonesia mencapai 2 juta ton per tahunnya. Hasil produksi ini selain digunakan untuk konsumsi dalam negeri, juga diperuntukkan sebagai komoditi ekspor. Berikut ini data ekspor asam terephthalat di Indonesia. Daftar II. Data Ekspor Asam Terephthalat di Indonesia Tahun Jumlah ekspor, ton , , , , , ,68 *Data BPS diolah Kemenperin, 2015 Dari Daftar II didapat kesimpulan bahwa jumlah ekspor asam terephthalat meningkat setiap tahunnya. Hubungan antara jumlah ekspor dan tahun produksi ditunjukkan pada Gambar I. 2

3 Jumlah ekspor, ton , , , , , , Tahun Gambar 1. Grafik Hubungan Kebutuhan Ekspor Asam Terephthalat dengan Tahun Produksi Dari Gambar I diperoleh persamaan (1) Dengan, y = Kebutuhan ekspor asam terephthalat, ton/tahun x = Tahun produksi. Dari persamaan (1), maka dapat diprediksi jumlah ekspor asam terephthalat pada tahun 2018 sebesar ,59 ton. Indonesia merupakan salah satu eksportir asam terephthalat, namun pada kenyataannya beberapa produsen polyester masih mengimpor asam terephthalat dari China dan India. Berikut data kebutuhan impor asam terephthalat Daftar III. Data Impor Asam Terephthalat di Indonesia 3

4 Tahun Jumlah impor, ton , , , , , ,88 *Data BPS diolah Kemenperin, 2015 Dari data pada Daftar III diperoleh kebutuhan impor asam terephthalat di Indonesia mengalami jumlah yang fluktuatif. Sehingga untuk dijadikan pertimbangan diambil kebutuhan rata-rata impor asam terephthalat sebesar ton per tahun. Pabrik Asam Terephthalat yang akan didirikan ini bertujuan untuk memenuhi jumlah ekspor serta menekan impor pada tahun Adapun jumlah ekspor pada tahun tersebut sebesar ,59 ton serta rata-rata impor sebesar ton/tahun. Sehingga guna memenuhi tujuan pendirian pabrik, diperlukan kapasitas sebesar ,59 ton. Dengan pertimbangan tersebut serta merujuk kapasitas pabrik Asam Terephthalat yang saat ini sudah beroperasi yaitu sebesar ton/tahun, pabrik Asam Terephthalat yang akan didirikan ini dirancang dengan kapasitas ton/tahun. B. TINJAUAN PUSTAKA Asam terephthalat atau 1,4-dicarbocylic acid merupakan senyawa kristal putih yang menjadi baku pembuatan polyethylene terephthalate. Polyethylene terephthalat ini menjadi bahan baku dari pembuatan serat sintesis, sehingga permintaannya semakin meningkat seiring dengan meningkatnya permintaan serat sintesis. Penggunaan asam terephthalat sebagai bahan baku serat fiber mulai dikomersialkan oleh Chemical Industries pada tahun 1949 dan DuPont pada tahun Kedua perusahaan ini memproduksi serat fiber dari dimethyl terephthalate melalui proses transesterifikasi dengan ethylene glycol. Adapun 4

5 dimethyl terephthalat dihasilkan melalui proses esterifikasi asam terephthalat dengan metanol. 1. Pembuatan asam terephthalat dengan proses Henkel Proses Henkel adalah proses sintesis asam terephthalat melalui penyusunan phthalic acid dengan penambahan garam potassium. Proses Henkel dijalankan pada suhu yang tinggi dengan melibatkan karbondioksida super kritis untuk meminimalkan terbentuknya by product, gas CO, dan memaksimalkan kemurnian produk (US Patent No ). Berikut ini adalah reaksi pembuatan asam terephthalat dengan proses Henkel : Gambar 2. Reaksi Pembuatan Asam Terephthalat pada Proses Henkel Sintesis asam terephthalat dengan proses Henkel ini tidak lagi banyak digunakan karena menghasilkan produk dengan kemurnian yang rendah. Asam terephthalat yang dihasilkan pun memiliki degree of coloration yang terlampau tinggi untuk diolah lebih lanjut menjadi serat fiber (US Patent No ). 2. Pembuatan asam terephthalat melalui oksidasi p-xylene dengan asam nitrat. Pembuatan asam terephthalat melalui oksidasi p-xylene dengan asam nitrat dibagi menjadi dua stage. Stage pertama adalah oksidasi p-xylene dengan udara yang akan menghasilkan p-toluic acid yang bertujuan untuk mengurangi konsumsi asam nitrat selama proses sintesis. Selanjutnya pada 5

6 stage kedua dilakukan oksidasi p-xylene menjadi asam terephthalat (Mc Ketta, 1984). Reaksi oksidasi p-xylene dengan asam nitrat adalah : C 8 H HNO 3 C 8 H 6 O 4 + 4NO + 4H 2 O (2) Pada proses pembuatan asam terephthalat dengan asam nitrat ini, gas NO yang dihasilkan selama reaksi dapat diabsorb kemudian direcovery untuk menghasilkan asam nitrat kembali. Namun, gas NO yang dihasilkan selama reaksi berpotensi menimbulkan explosion hazard karena dapat menyebabkan terbakarnya p-xylene (Derbyshire, 1960). Reaksi oksidasi p-xylene dengan asam nitrat dijalankan pada suhu C dengan yield sebesar 39%. 3. Pembuatan asam terephthalat dengan proses Amoco Proses Amoco adalah proses sintesis asam terephthalat melalui oksidasi p-xylene dengan oksigen yang berasal dari udara. Reaksi dijalankan pada suhu C dengan tekanan berkisar antara atm (US Patents No ). Proses auto-oksidasi p-xylene ini menghasilkan produk intermediate seperti p-tolualdehyde, p-toluic acid, dan 4- carboxybenzaldehyde (4-CBA) yang lebih memiliki kelarutan yang lebih baik dalam solven asam asetat dibanding asam terephthalat. Kondisi ini akan memudahkan proses separasi karena kelarutan yang rendah akan menyebabkan asam terephthalat terpresipitasi. Berikut adalah reaksi oksidasi p-xylene dengan proses Amoco : HoAc + + 3O 2 + 2H 2 O (3) Reaksi oksidasi p-xylene merupakan reaksi yang berjalan lambat sehingga diperlukan keterlibatan katalis untuk meningkatkan laju reaksi. Katalis yang dapat digunakan antara lain Co-, Co-Br, maupun Co-Mn-Br. Daftar IV. Perbandingan Penggunaan Katalis Co-, Co-Br, dan Co- Mn-Br pada Oksidasi P-Xylene dengan Asam Asetat 6

7 Deskripsi Co catalyst Co Br catalyst Co Mn Br catalyst Terephthalic acid yield (%), on a per pass basis >95 Relative reactivity of catalyst CO 2, relative, substrate = 4- methylbenzaldehyde (p-tolualdehyde) CO 2, relative, substrate = p-xylene Toluene, yield (%) Tolyl formate, yield (%) Reactivity, p-xylene/p-toluic acid Steady-state [Co(III)] (%) 11 <0.6 <0.6 Typical catalyst concentration (M) / /0.01/0.02 Range of operating temperatures ( C) (Partenheimer and Poliakoff, 2010) Kelebihan proses Amoco : 1. 98% p-xylene dapat menghasilkan lebih dari 95% mol asam terephthalat. 2. Hanya 5% solven asam asetat yang hilang. Solven loss ini terjadi akibat proses dekomposisi dan burning yang terjadi pada suhu tinggi. 3. Perlu dihindari penggunaan O 2 murni karena reaksi pure O 2 dengan senyawa organik bersifat flammable. Hal ini justru menguntungkan karena penggunaan O 2 langsung dari udara dapat dilakukan. Kekurangan proses Amoco : 1. Terjadi produk loss akibat reaksi dekarboksilasi menjadi 4- carboxylbenzaldehid. 2. Dibutuhkan reaktor berbahan titanium karena campuraa Br dengan asam asetat bersifat sangat korosif. 7

8 Dari berbagai macam proses yang telah diuraikan, proses yang dipilih untuk mensintesis asam terephthalate dari p-xylene adalah proses Amoco. Proses ini memiliki kondisi operasi yang lebih safety dibanding dengan sintesis menggunakan asam nitrat. Kemurnian asam terephthalate yang dihasilkan dari proses Amoco pun cenderung memiliki kemurnian yang lebih baik dibanding proses Henkel. 8