BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik Phthalic anhydride merupakan senyawa organik dengan rumus kimia C 8 H 4 O 3 yang dapat diperoleh dari proses oksidasi naphthalene. Secara umum kegunaan phthalic anhydride dalam sektor industri antara lain sebagai bahan baku pada industri pembuatan plasticizer, alkyd resin, unsaturated polyester resin, benzoic acid. (www.speclab.com) Di Indonesia hanya terdapat satu pabrik produsen phthalic anhydride, yaitu PT. Petrowidada Gresik (www.digilib.its.ac.id). PT. Petrowidada mempunyai kapasitas produksi total 140.000 metrik ton per tahun (www.eterindo.com). Indonesia masih mengimpor phthalic anhydride dengan jumlah yang semakin menurun dari tahun ke tahun (1999 2003). Walaupun impor phthalic anhydride semakin menurun namun peluang ekspor masih terbuka lebar dengan semakin meningkatnya ekspor Indonesia ke luar negeri (tabel 1.1). Dengan mempertimbangkan hal-hal di atas, pendirian pabrik phthalic anhydride sangat diperlukan untuk mengurangi impor dan meningkatkan ekspor. Disamping itu, pendirian pabrik phthalic anhydride juga akan membuka lapangan kerja baru, mengurangi pengangguran dan
akan memacu tumbuhnya pabrik baru yang menggunakan phthalic anhydride sebagai bahan bakunya. 1.2 Penentuan Kapasitas Perancangan Data statistik mengenai ekspor dan impor phthalic anhydride Indonesia (Tabel 1.1) memperlihatkan bahwa impor phthalic anhydride di Indonesia semakin menurun. Produksi phthalic anhydride di dunia semakin meningkat (Tabel 1.2) yang menunjukkan kebutuhan phthalic anhydride juga semakin bertambah. Tabel 1.1 Prospek Pemasaran Phthalic Anhydride di Indonesia Tahun Import (kg) Ekspor (kg) Prospek pemasaran (kg) (Ekspor + Impor) 1999 8.681.343 22.201.616 30.882.959 2000 11.395.933 16.312.951 27.708.884 2001 6.263.834 61.513.130 67.776.964 2002 4.599.323 32.929.324 37.528.647 2003 5.559.391 80.904.842 86.464.233 Sumber : Data Ekspor-Impor Indonesia, BPS
KAPASITAS (TON) 200000 150000 100000 50000 PROSPEK PEMASARAN PHTHALIC ANHYDRIDE y = 12098231.10x - 24158488093.70 0 1996 2000 2004 2008 2012 2016 TAHUN Gambar 1.1 Prospek Pemasaran Phthalic Anhydride di Indonesia Kapasitas produksi terkecil phthalic anhydride yang pernah didirikan adalah 6.000.000 lb/tahun (2.678 ton/tahun). (Faith Keyes, hal 616) Perkiraan kapasitas produksi phthalic anhydride di dunia ditunjukkan pada tabel 1.2. Tabel 1.2 Perkiraan Kapasitas Phthalic Anhidride Dunia (x 10 3 ton) Lokasi Tahun 1976 1988 1993 Amerika Utara 440 560 455 Eropa Barat 610 860 950 Asia Timur 280 760 1090 Eropa Timur dan Eropa Tengah 200 750 660 Amerika Selatan 35 305 350 Total 1565 3235 3505 (Kirk & Othmer, volume 18, 1983)
Dari tabel 1.1 dan gambar 1.1 dapat diketahui prospek pemasaran phthalic anhydride di Indonesia. Pada tahun 2010 diperkirakan total impor dan ekspor phthalic anhydride di Indonesia adalah sebesar 158.956.417 kg/tahun, sedangkan PT. Petrowidada memiliki kapasitas produksi 140.000 ton/tahun. Sehingga total peluang pemasaran phthalic anhydride di Indonesia setelah dikurangi produksi PT. Petrowidada adalah sebesar 18.956.417 kg/tahun. Dengan pertimbangan-pertimbangan di atas, maka pabrik ini direncanakan akan didirikan pada tahun 2010 dengan kapasitas sebesar 18.000 ton/tahun dan berorientasi ekspor. 1.3. Lokasi Pabrik Lokasi suatu pabrik akan mempengaruhi kedudukan pabrik dalam persaingan dan penentuan kelangsungan produksinya. Penentuan lokasi pabrik yang tepat, ekonomis dan menguntungkan dipengaruhi beberapa faktor, yaitu : 1. Faktor Utama a. Sumber bahan baku b. Pemasaran c. Penyediaan tenaga listrik dan bahan bakar d. Penyediaan air 2. Faktor Khusus
a. Jenis transportasi b. Kebutuhan tenaga kerja c. Keadaan masyarakat d. Karakteristik lokasi Dengan pertimbangan hal tersebut diatas, maka lokasi pabrik direncanakan berdiri di kawasan industri Pulo Merak, Serang, Banten. Pertimbangan pertimbangan dipilihnya lokasi tersebut adalah sebagai berikut : 1. Sumber bahan baku Bahan baku pembuatan phthalic anhydride yaitu naphthalene yang diimpor dari ABA Chemie, Jalan U8/52 No. 1, Shah Alam, Selangor, Malaysia. Pabrik ini memiliki kapasitas produksi 78.000 ton per tahun. Lokasi pabrik ditentukan di Pulo Merak karena dekat dengan pelabuhan Merak dan pelabuhan Tanjung Priok yang dapat digunakan untuk ekspor impor. 2. Pemasaran Prioritas utama pemasaran produk adalah kawasan Asia dan Timur Tengah. Negara-negara tersebut antara lain : Singapura, Taiwan, Thailand, Philipina, Malaysia, Vietnam, India, Srilanka, Bangladesh dan Kuwait. Setelah itu jika dalam negeri masih membutuhkan maka dapat dipasarkan di dalam negeri yaitu daerah Jawa Barat dan Banten. Di daerah tersebut banyak berdiri pabrik yang menggunakan bahan baku utama phthalic anhydride. Pabrik - pabrik tersebut ditunjukkan pada tabel 1.3 dan 1.4.
Tabel 1.3 Produsen Unsaturated Polyester Resin (UPR) di Indonesia Nama Produsen Status Lokasi Kapasitas (ton/tahun) PT. Justus Sakti Raya PMDN Jakarta 24.000 PT. Eternal Buana Chemicals PMDN Tanggerang 24.000 PT. Pardic Jaya Chemicals PMA Tanggerang 4.800 PT. Arindo Pacific Chemicals PMDN Bogor 7.800 PT. Gajah Tunggal Prakarsa PMDN Tanggerang 7.200 PT. SHCP Indonesia PMA Gresik 13.200 Total kapasitas 81.000 Sumber : Jurnal CIC no. 225, tanggal 1 Juli 1997 Tabel 1.4 Produsen Alkyd Resin di Indonesia Perusahaan Kapasitas (ton/tahun) PT. Eternal Buana Chemical Industries 20.000 PT. Pardic Jaya Chemicals 13.000 PT. Raung Nusa Chemicals 6.000 PT. Gajah Tunggal Prakarsa 6.000 PT. Tunas Sumber Idea Kreasi Kimia 6.000 PT. United Transocean 5.000 PT. Warna Agung 1.200 PT. Golden Bridge Chemicals 450 PT. Propan Jaya 4.200 PT. ICI 500 PT. Eterindo Nusa Graha 20.000 Total kapasitas 82.350 Sumber : Jurnal CIC no. 225, tanggal 1 Juli 1997 Lokasi Tangerang Tangerang Sidoarjo Tangerang Serang Jakarta Jakarta Sidoarjo Jakarta Jakarta Gresik
3. Penyediaan tenaga listrik dan bahan bakar Kebutuhan listrik pabrik ini sebagian dipenuhi dari PLN, sedangkan untuk menjamin kelancaran penyediaan tenaga listrik bagi kelangsungan produksi, pabrik memiliki generator pembangkit tenaga listrik sendiri. Kebutuhan bahan bakar yaitu solar yang digunakan untuk menjalankan generator diperoleh dari Pertamina. 4. Penyediaan Air Kebutuhan air untuk konsumsi dan sanitasi pekerja diperoleh dari sumber air tanah, sedangkan kebutuhan air untuk air pendingin diperoleh dari air laut. 5. Jenis dan sarana transportasi Serang merupakan daerah yang sangat strategis dalam hal transportasi, karena dekat dengan Jakarta yang merupakan kota terbesar dan juga dekat dengan pelabuhan laut (pelabuhan Merak dan pelabuhan Tanjung Priok) dan bandar udara. Transportasi jalan raya juga terhubung baik dengan berbagai daerah. 6. Kebutuhan tenaga kerja Kebutuhan tenaga kerja dapat tercukupi karena di Indonesia khususnya di Serang, Banten, memiliki tenaga kerja yang cukup banyak, baik sebagai tenaga ahli ( skilled labour ), menengah maupun sebagai buruh kasar ( unskilled labour ).
7. Karakteristik lokasi Di kawasan industri Pulo Merak ini masih tersedia tanah yang relatif cukup luas sehingga memungkinkan adanya perluasan pabrik dimasa datang. 1.4 Tinjauan Pustaka 1.4.1 Macam Macam Proses Ada dua macam proses pembuatan phthalic anhydride secara komersial, yaitu : 1. Mula-mula naphthalene dicairkan dan diuapkan, kemudian naphthalene dicampur dengan udara hingga didapatkan perbandingan naphthalene dan udara 1 : 25, rasio berat. Campuran kemudian dimasukkan ke dalam reaktor fixed bed dengan katalis V 2 O 5 pada tekanan 1,7 atm dan suhu 357-400 0 C dan terjadi reaksi oksidasi naphthalene membentuk phthalic anhydride dalam bentuk gas. Gas keluar reaktor didinginkan dan diembunkan. Cairan dan gas dipisahkan dalam separator. Phthalic anhydride dan hasil samping maleic anhydride kemudian dimasukkan dalam menara distilasi untuk memisahkan phthalic anhydride yang mempunyai spesifikasi 99,7 %. Reaksi : C 10 H 8 + 4,5 O 2 Naphthalene C 8 H 4 O 3 + 2 CO 2 + 2 H 2 O Phthalic anhydride
2. Proses Oksidasi O-xylene Pada proses ini o-xylene diuapkan dan dicampur dengan udara dan dipanaskan hingga 537,78 C, campuran kemudian dimasukkan ke dalam reaktor yang berisi katalis vanadium pentaoksida sehingga akan terjadi reaksi pembentukan phthalic anhydride. Hasil uap kemudian didinginkan dan diembunkan. Gas dan cairan kemudian dipisahkan dalam separator, kemudian phthalic anhydride dipisahkan dari impuritasnya dalam menara distilasi untuk mendapatkan phthalic anhydride dengan kemurnian 99,7 %. (Faith, Keyes dan Clark, 1975) Reaksi : C 8 H 10 + 3 O 2 O-xylene C 8 H 4 O 3 + 3 H 2 O Phthalic anhydride Dari proses diatas dipilih proses oksidasi naphthalene dengan alasan : 1. Suhu operasi lebih rendah, sehingga lebih aman dan lebih mudah dalam pengontrolan. 2. Harga bahan baku lebih murah. 1.4.2 Kegunaan Produk Sebagian besar phthalic anhydride digunakan sebagai bahan baku pada industri-industri :
- Plasticizer, sebagai contoh jika phthalic anhydride direaksikan dengan etanol maka akan dihasilkan DOP, yaitu bahan dasar pembuatan plastik - Alkyd resin. Merupakan reaksi antara phthalic anhydride dengan gliserin atau fatty oil atau asam misalnya etilen glikol, sorbitol, manitol dan adipic acid. Sekitar 95% dari alkyd resin digunakan sebagai bahan baku pembuatan cat. - Polyester resin. Dihasilkan dari reaksi antara phthalic anhydride dengan monomer, misalnya stirene, yang membentuk fiberglass. 1.4.3 Sifat-sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku 1.4.3.1 Sifat fisik dan kimia bahan baku 1. Naphthalene a. Sifat Fisis : Rumus bangun : Rumus molekul : C 10 H 8 Berat molekul Titik didih : 128,164 g/gmol : 217,9 0 C Titik leleh : 80,29 C Tekanan kritis Temperatur kritis Densitas pada 25 C pada 90 C : 4051 kpa : 475,2 Cs : 1,175 g/ml : 0,97021 g/ml
Panas pengembunan Panas pembakaran : 43,5 kj/mol : -5158,42 kj/mol b. Sifat Kimia : 1. Reaksi Alkilasi naphthalene dengan propylene menghasilkan 2 isopropylnaphthalene. 2. Reaksi naphthalene dengan formaldehyde dan asam hidrokrorit dengan katalis asam asetat menghasilkan 1 chloromethylnaphthalene. 3. Hidrogenasi naphthalene menghasilkan tetrahydronaphthalene ( Kirk-Othmer, Vol 15 ) 2. Udara a. Sifat-sifat fisis Tabel 1.5 Sifat sifat Fisis Udara Sifat gas N 2 O 2 Berat molekul 28,02 32 Kenampakan Gas Tidak berwarna Tidak berbau Gas Tidak berwarna Tidak berbau Specific gravity 12,5 1,7 Melting point -209,86-214,8 Boiling point, o C -195,8-18,3 Temperatur kritis, K 126,1 154,58 Tekanan kritis (bar) 33,5 49,8 Volume kritis (cm 3 /mol) 90,1 73,4 Liquid density (gr/cm 3 ) 805 1149 (Perry 6 th ed. )
b. Sifat kimia: 1. O 2 bereaksi dengan semua elemen kecuali He, Ne, dan Ar 2. Jika direaksikan dengan bahan bakar/petroleum oil, natural gas/batubara akan dihasilkan panas, CO 2, H 2 O, serta residu dari udara 3. Pada suhu yang lebih rendah dengan adanya katalis, O 2 bereaksi dengan senyawa organik membentuk oxygenated hidrokarbon. (Perry 6 th ed. ) 1.4.3.2 Sifat Produk 1. Phthalic anhydride a. Sifat-sifat fisis O Struktur bangun : C C O O Rumus molekul : C 8 H 4 O 3 Berat molekul Titik didih Titik leleh : 148,118 kg/kmol : 284,5 o C : 130,8 o C Temperatur kritis : 791 K Tekanan kritis : 46,58 atm Densitas kritis : 0,3518 gr/cm 3 Spesific gravity : 1,527
Panas penguapan : 65,375 kj/mol Panas pembakaran Panas pembentukan : -3259 kj/mol : -460 kj/mol Panas sublimasi : 88,7 kj/mol Flash point : 152 o C Flammable limit: Lower Upper : 1,2 % vol : 9,2 % vol Minimum liquid tempareture to form flammable vapor in air : 143 o C pada 1 atm b. Sifat kimia 1. Anthraquinon dapat diperoleh dari reaksi antara phthalic anhydride dan benzene. 2. Reaksi antara phthalic anhydride dengan urea dan metal diacetat akan membentuk metal phthalocyanines. (Kirk Othmer 4ed, 1987) 2. Maleic Anhydride O a. Sifat-sifat fisis Struktur bangun : HC HC C C O O Rumus molekul : C 4 H 2 O 3 Berat molekul : 98,06 kg/kmol
Titik didih Titik leleh Temperatur kritis Tekanan kritis Panas penguapan (131 o C) Panas pembakaran (25 o C) Panas pembentukan Panas sublimasi (25 o C) Kapasitas panas Flash point : 202 o C : 52 o C : 721 K : 71,85 atm : 54,8 kj/mol : -1390 kj/mol : -470,41 kj/mol : 88,7 kj/mol : 0,164 kj/mol K : 110 o C Flammable limit Lower Upper : 1,4-3,4 % vol : 7,1 % vol b. Sifat Kimia 1. Chlorinasi maleic anhydride dengan hidrokarbon aromatis pada katalis AlCl 3 membentuk b aroylocrylic acid 2. maleic anhydride bereaksi dengan alkena dan senyawa aromatis yang mempunyai ikatan C-H, menghasilkan turunan succinic anhydride 3. Reaksi maleic anhydride dengan ammonia, amina primer atau amina sekunder menghasilkan mono atau diamida. (Kirk Othmer, Vol 16, 1987)
1.4.3.3 Tinjauan Pustaka Secara Umum Phthalic anhydride dapat dibuat dengan cara oksidasi dengan menggunakan bahan baku naphthalene. Naphthalene bereaksi dalam fase gas, sehingga perlu dicairkan kemudian diuapkan terlebih dahulu. Perbandingan umpan udara dan naphthalene 25 : 1 % berat. Suhu operasi reaktor adalah 357,22 454,44 o C dan waktu tinggal 0,1 0,6 detik. Gas keluar reaktor didinginkan sampai kira-kira 126,67 o C, kemudian produk phthalic anhydride dipisahkan. Katalis yang digunakan adalah vanadium pentokside. (Faith-Keyes, hal. 611). Untuk reaksi oksidasi naphthalene akan terjadi reaksi : C 10 H 8 + 4,5 O 2 Naphthalene C 8 H 4 O 3 + 2 CO 2 + 2 H 2 O Phthalic anhydride Persamaan kecepatan reaksi dapat dinyatakan sebagai berikut : r = 305 x 10 5 p 0,38-38.000/RT kmol / jam.kg katalis (JM Smith, 1981 hal 630) Kondisi operasi 357-400 C, tekanan 1,7 atm