PRARANCANGAN PABRIK FURFURIL ALKOHOL DARI FURFURAL DAN HIDROGEN KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN (Perancangan Menara Distilasi-301 (DC-301))

(1)

ABSTRACT

MANUFACTURE OF FURFURYL ALCOHOL

FROM FURFURAL AND HYDROGEN CAPACITY 20.000 TONS/YEAR (Design Distillation Column-301 (DC-301))

By

ANNISA PUTRI

Furfuryl alcohol plant produced by reacting furfural and hydrogen is planned to be in industrial factory in the region of Gresik in East Java Province. Plant will be established by considering the availability of raw materials, transportation facilities, readily available labor and environmental conditions.

Production capacity is planned 20,000 tons/year, with operating time of 24 hours/day and 330 working days in a year. The raw materials used are much furfural 2.474,2217 kg/hr and hydrogen as 52,4618 kg/hr.

Provision of utility plant needs a treatment system and water supply, steam supply systems, instrument air supply systems, and power generation systems. Labor needed as many as 135 people with a business entity form Limited Liability Company (PT) which is headed by a Director who is assisted by the Director of Production and Director of Finance with line and staff organizational structure.

From the economic analysis is obtained:

Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 158.597.213,0830 Working Capital Investment (WCI) = Rp 27.987.743,4850 Total Capital Investment (TCI) = Rp 186.584.956,5680

Break Even Point (BEP) = 46,9259 %

Shut Down Point (SDP) = 33,8764 %

Pay Out Time before taxes (POT)b = 2,8265 years Pay Out Time after taxes (POT)a = 3,3000 years Return on Investment before taxes (ROI)b = 43,0100 % Return on Investment after taxes (ROI)a = 34,4100 % Discounted cash flow (DCF) = 39,8589 %

(2)

ABSTRAK

PRARANCANGAN PABRIK FURFURIL ALKOHOL DARI FURFURAL DAN HIDROGEN

KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN (Perancangan Menara Distilasi-301 (DC-301))

Oleh

ANNISA PUTRI

Pabrik furfuril alkohol berbahan baku furfural dan hidrogen, akan didirikan di Kebomas, Gresik - Jawa Timur. Pabrik ini berdiri dengan mempertimbangkan ketersediaan bahan baku, sarana transportasi yang memadai, tenaga kerja yang mudah didapatkan dan kondisi lingkungan.

Pabrik direncanakan memproduksi furfuril alkohol sebanyak 20.000 ton/tahun, dengan waktu operasi 24 jam/hari, 330 hari/tahun. Bahan baku yang digunakan adalah furfural sebanyak 2.474,2217 kg/jam dan hidrogen sebanyak 52,4618 kg/jam.

Penyediaan kebutuhan utilitas pabrik furfuril alkohol berupa : pengadaan air, pengadaan steam, pengadaan listrik, kebutuhan bahan bakar, dan pengadaan udara kering.

Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) menggunakan struktur organisasi line dan staff dengan jumlah karyawan sebanyak 135 orang.

Dari analisis ekonomi diperoleh:

Fixed Capital Investment (FCI) = Rp 158.597.213,0830 Working Capital Investment (WCI) = Rp 27.987.743,4850 Total Capital Investment (TCI) = Rp 186.584.956,5680

Break Even Point (BEP) = 46,9259 %

Shut Down Point (SDP) = 33,8764 %

Pay Out Time before taxes (POT)b = 2,8265 years Pay Out Time after taxes (POT)a = 3,3000 years Return on Investment before taxes (ROI)b = 43,0100 % Return on Investment after taxes (ROI)a = 34,4100 % Discounted cash flow (DCF) = 39,8589 %

(3)

PRARANCANGAN PABRIK FURFURIL ALKOHOL

DARI FURFURAL DAN HIDROGEN

KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN

(Tugas Khusus Menara Distilasi (DC-301))

Oleh

ANNISA PUTRI

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar

SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Lampung

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

(4)

I..: . :

!:t: '' :.::

Hffi,*4ahhsiswa

L-i::' , r: ':.

f,*"''

lAr

i-;' :"'

(Tugas KliususMsaa{aDistilasi@G301))

.,'

:'

0815041023

Teknik

C.

fiinryer, S.T,".P'

{9Bq923'199903

iM.

I9660401 199501 t 001

NIP

2, Ketua.Jurusan

Ir,

Ar,kar, M.T.

(5)

f;ffia

Penguji

:

Edwin Azwar, S.T., P,GD., M.T.A,,

:

Ir. Azhar, M.T.

P€mbimbing

Falniltas

t%,20717 198703

hrh,rs Ujian,Skripsi : 07 Oktober 2014

s.T., M.T.

M. 'i

rii

tiE ir i,i lil

a 4

l{'r1.;u;1.*

(6)

r.rsaga& _iaisa5ra weyataka* bahrAAa dalcm. sleipsi.e* $dak lerda@.ksya yaag

pemah dilakukan oleh orang lain dan separ{ang sepengetahuan saya juga _tidak

Erdapat kuya ara"+pdapat yar+g ditutk atarr dit€rbitkc& oleh ora*rg lai& keeueli

yang secara tertulis diacu dalam naskah ini sebagaimana diterbitkan dalam daftar

plshka. -fu*aie itu w.y* waya&*Bapae skrlpsiiei dibua* CIhb say+

sedirl

^+9ahil+pemy*axr saye i*i tidak becsr rrska sey* bersedi* dikenai sanksi

rerei

hukum yang berlaku.

I-amre;

0?

&t&r2&14

(7)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Sukabumi, Jawa Barat pada 16 Juni 1990, yang

merupakan anak kedua dari enam bersaudara pasangan Bapak Ridla

Pramesti dan Ibu Wirdah. Alamat penulis di Pancoran Mas, Sawangan,

Depok-Jawa Barat.

Pendidikan yang ditempuh penulis adalah SD Negeri 1 Mangkalaya (1996-2002), SMP Negeri 5 Kota Sukabumi (2002-2005), SMA Negeri 1 Kota Sukabumi (2005-2007). Pada tahun 2008, penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN).

(8)

Moto

“Dan jika mereka berpaling, maka ketahuilah bahwa sesungguhnya Allah pelindungmu. Dan Dia adalah sebaik-baik pelindung dan sebaik-baik penolong.”

(QS. Al Anfal : 40)

“Barangsiapa memperbagus hal-hal tersembunyi, niscaya Allah jelitakan apa yang tampak dari dirinya. Barangsiapa memperbaiki hubungannya dengan Allah niscaya Allah baikkan hubungannya dengan sesame. Barangsiapa disibukkan oleh urusan agamanya, maka Allah yang

mencukupinya dalam perkara dunia.” (Umar bin ‘Abdil Aziz)

(9)

Dengan Menyebut Nama Alloh yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang

PERSEMBAHAN

Segala puji hanya milik Allah SWT, atas rahmat dan nikmat yang tak terhitung…

Atas rahmat-Nya semua ini kudapatkan Atas kekuatan dari-Nya ku bisa bertahan

Sholawat serta salam selalu tercurah kepada Rasulullah Muhammad SAW…

Kupersembahkan karya ini sebagai tanda bakti dan cinta kasihku kepada:

Ayahanda dan Ibunda tercinta (Bpk. Ridla dan Ibu Wirdah), yang telah mendidik dan membesarkanku dengan segala doa terbaik mereka, kesabaran

dan limpahan kasih sayang, selalu menguatkanku, membimbing dan mendukung langkahku menuju kesuksesan dan kebahagian dunia akhirat. Juga kakak dan adikku tercinta (Andhika Agung, Nurhadi Sukmana, Khaerul

Bahri, Hanum Faeni dan Hikam Abdurrahman), mbak iparku (Dian Soraya) atas doa dan semangatnya, Keponakanku (Nayla) yang selalu memberikan

keceriaan . . .

Guru-guruku sebagai tanda hormatku, terimakasih atas ilmu yang telah diberikan.

(10)

SANWACANA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan YME karena atas pertolongan dan anugerahNya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Laporan Tugas Akhir dengan judul “PRARANCANGAN PABRIK FURFURIL ALKOHOL DARI FURFURAL DAN HIDROGEN KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN” ini disusun guna memenuhi syarat untuk meraih gelar sarjana teknik pada jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung.

Selama penyusunan laporan Tugas Akhir ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan dari banyak pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Bapak Prof. Suharno, selaku Dekan FT Universitas Lampung;

2. Bapak Ir. Azhar, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia FT Universitas Lampung dan sekaligus Dosen Pembimbing II, yang telah memberikan bimbingan, dukungan, saran juga kritik dan nasihat dalam penyusunan Tugas Akhir ini, juga selaku dosen atas semua ilmu yang telah diberikan, Allah memberkahi bapak dan keluarga;

3.

Bapak Edwin Azwar, S.T.,P.GD.,M.T.A.,Ph.D. selaku Dosen Pembimbing I, atas pengertian dan bimbingannya selama penulisan Tugas Akhir ini, Allah memberkahi bapak dan keluarga;

4. Ibu Simparmin Br. Ginting, S.T., M.T. dan Dr. Eng. Dewi Agustina I., S.T., M.T. selaku Dosen Penguji I dan II Tugas Akhir, yang telah memberikan saran dan kritik juga atas semua nasihat serta ilmu yang telah penulis dapatkan selama masa kuliah, Allah memberkahi ibu dan keluarga;

(11)

ketika menyelesaikan Penelitian dan Kerja Praktek (Bu is, Bu Panca, Bu Mimin dan Pak Tahar) , atas semua ilmu dan bekal masa depan yang akan selalu bermanfaat;

7. Orangtuaku, Mamah dan Babah yang tak pernah berhenti mendoakan dan menyayangiku, I will always loving you ever and forever, kakakku Andi dan keempat adikku (Hadi, Herul, Hanum dan Hikam) juga teteh iparku (Teh Dian), atas doa, kasih sayang dan dukungan yang kalian berikan, tidak lupa kepada seluruh keluarga besar yang tidak bisa disebutkan satu persatu disini, terimakasih untuk dukungannya;

8. Para Murobbiyahku atas ilmu dan nasihat yang diberikan juga teman-teman lingkaran tarbiyah yang selalu menyelipkan doa untukku dan terimakasih atas suka cita dan ukhuwah nya selama ini;

9. Rekan-rekan Teknik Kimia Unila angkatan 2008, Ella, Wirna, Nina, Andani, Adel, Eva, Ipeh, Lisa, Monika, Ayu, Echa, Fuzi, Rizka, Ayi, Alfi, Yuliana, Mela, Santika, Reo, Okky, Nofra, Arjun, Dedi, Ajid, Harry, Irawan, Adon, Sky, Kris, Alex, Rido, terimakasih atas persaudaraan, canda dan tawa yang menghiasi persahabatan kita selama ini serta kakak dan adik tingkat atas persahabatan yang kalian berikan, dan Ka Diki atas kerjasamanya sebagai partner Tugas Akhir, sukses untuk kita semua;

10. Keluarga besarku di Lembaga Dakwah Kampus Unila, khususnya keluargaku di FOSSI FT, Oka, Sri, Tri, Ade, Reta, Rido, Yunita, Nanda dan adik-adik sholeha 2012 dan 2013 pengurus FOSSI FT saat ini, untuk keluarga besar HIMATEMIA, dan rekan-rekan DPM FT 2011/2012, atas semangat perjuangan serta indahnya ukhuwah islamiyah yang terjalin hingga saat ini; 11. Para bidadari Edelweis 2 Kampung Baru, roommate Mbk iik terimakasih

(12)

12. Mb April dan Ka Syarif terimakasih atas kiriman email data Tugas Akhir nya untuk jadi contoh dalam penulisan Tugas Akhir ini;

13. Serta semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang telah membantu penulis dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini, Barakallah.

Akhir kata, karya terbaik penulis ini semoga dapat bermanfaat dan berguna bagi kita semua. Aamiin.

Bandar Lampung, Oktober 2014 Penulis

(13)

DAFTAR ISI

Halaman DAFTAR GAMBAR

DAFTAR TABEL I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ... 1

B. Kegunaan Produk ... 4

C. Kapasitas produksi rancangan ... 5

D. Lokasi pendirian pabrik ... 10

II. DESKRIPSI PROSES A. Jenis- Jenis Proses ... 14

1. Disproposionasi aldehida dengan NaOH ... 14

2. Reaksi hidrogenasi ... 15

B. Pemilihan Proses ... 19

C. Deskripsi Proses ... 34

III. SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK... 38

IV. NERACA MASSA DAN NERACA ENERGI A. Neraca Massa ... 44

B. Neraca Energi ... 48

V. SPESIFIKASI PERALATAN... ... 54

VI. UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH A. Unit Utilitas ... 71

1. Unit Penyedia dan Pengolahan air ... 71

2. Unit Penyedia Steam ... 87

3. Unit Penyedia Tenaga Listrik ... 88

4. Unit Pengadaan Bahan Bakar ... 88

5. Unit Penyedia Udara Tekan ... 89

B. Pengolahan Limbah ... 89

C. Laboratorium... 90

(14)

C. Tata Letak Alat Proses ... 100

VIII. ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN A. Bentuk Perusahaan ... 103

B. Struktur Organisasi Perusahaan ... 106

C. Tugas dan Wewenang ... 108

D. Status Karyawan dan Sistem Penggajian ... 116

E. Pembagian Jam Kerja Karyawan ... 116

F. Penggolongan Jabatan dan Jumlah Karyawan ... 119

G. Kesejahteraan Karyawan ... 122

XI. INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI A. Investasi ... 125

B. Evaluasi Ekonomi ... 128

C. Angsuran Pinjaman ... 131

D. Discounted cash flow ... 131

X. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan ... 133 DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN PROSES LAMPIRAN D PERHITUNGAN UTILITAS

LAMPIRAN E INVESTASI DAN EVALUASI EKONOMI

(15)

DAFTAR TABEL

Tabel Hal

I.1 Pabrik pengguna furfuril alcohol di Indonesia ... 2

I.2 Data impor furfuril alkohol di Indonesia ... 5

I.3 Pabrik furfuril alkohol dunia ... 6

II.1 Harga bahan proses disproposionasi aldehida ... 21

II.2 Harga bahan proses hidrogenasi... 23

II.3 Nilai ΔH°f disproposinasi aldehid ... 25

II.4 Nilai ΔH°f proses hidrogenasi cair ... 26

II.5 Nilai ΔH°f proses hidrogenasi uap ... 28

II.6 Nilai ΔG°f proses disproposionasi aldehida ... 30

II.7 Nilai ΔG°f proses hidrogenasi uap ... 31

II.8 Nilai ΔG°f proses hidrogenasi cair ... 32

II.9 Matrik pemilihan proses ... 34

III.1 Sifat fisik bahan baku dan produk ... 38

III.2 Konstanta kapasitas panas gas ... 39

III.3 Konstanta kapasitas panas cairan ... 39

III.4 Konstanta tekanan uap ... 40

III.5 Konstanta panas penguapan ... 40

III.6 Konstanta viskositas gas ... 41

III.7 Konstanta viskositas cairan ... 41

III.8 Konstanta konduktivitas termal gas ... 42

III.9 Konstanta konduktivitas termal cairan ... 42

III.10 Konstanta densitas cairan ... 43

IV.1 Neraca massa Reaktor (RE-201) ... 44

IV.2 Neraca massa Menara Distilasi (DC-301)... 45

(16)

vi

IV.6 Neraca massa Vaporizer (VP-101) ... 46

IV.7 Neraca massa Mixed Point 1 (MP-101) ... 46

IV.10 Neraca massa CD-201 dan SD-201 ... 48

IV.11 Neraca massa di AD-101... 48

IV.12 Neraca energi Adsorber (AD-101) ... 48

IV.13 Neraca energi di MP-101 ... 49

IV.14 Neraca energi Vaporizer (VP-101) ... 49

IV.15 Neraca energi Separator Drum (SD-101) ... 49

IV.16 Neraca energi di EX-101 ... 50

IV.17 Neraca energi di RE-201 ... 50

IV.18 Neraca energi Kondensor (CD-201) ... 50

IV.19 Neraca energi Separator Drum (SD-201) ... 50

IV.20 Neraca energi Menara Distilasi 301 (DC-301) ... 51

IV.21 Neraca energi Kondensor DC-301 (CD-301) ... 51

IV.22 Neraca energi Reboiler DC-301 (RB-301) ... 51

IV.23 Neraca energi Heater 301 (HT-301) ... 51

IV.24 Neraca energi K-301 ... 52

IV.25 Neraca energi MP-103 ... 52

IV.26 Neraca energi MP-102 ... 52

IV.27 Neraca energi Heater 301 (HT-301) ... 53

IV.28 Neraca energi Cooler 301 (HE-301) ... 53

V.1 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Furfural (ST - 101) ... 54

V.2 Spesifikasi Adsorber-101 (AD-101) ... 55

V.3 Spesifikasi Vaporizer (VP - 101) ... 55

V.4 Spesifikasi Separator Drum (SD-301) ... 56

V.5 Spesifikasi Ekspander 101 (EX -101) ... 57

V.6 Spesifikasi Heater (HT-101) ... 57

(17)

vii

V.11 Spesifikasi Menara Distilasi (DC-301) ... 60

V.12 Spesifikasi Reboiler (RB-301) ... 61

V.13 Spesifikasi Kondensor (CD-301) ... 62

V.15 Spesifikasi Cooler (HE-301) ... 63

V.16 Spesifikasi Heater (HT-201) ... 64

V.17 Spesifikasi Tangki Penyimpanan Furfuryl alcohol (ST - 301) ... 65

V.18 Spesifikasi Centrifugal fan (CF - 201) ... 65

V.19 Spesifikasi Kompresor (K - 301) ... 66

V.20 Spesifikasi Pompa Proses (PP - 101) ... 66

V.29 Spesifikasi Hydrogen Storage Tank (ST-102) ... 70

VI.1 Peralatan yang Membutuhkan Air Pendingin ... 74

VI.2 Peralatan yang Membutuhkan Steam ... 77

VI.3 Kebutuhan Air Pabrik ... 79

VI.4 Tingkatan Kebutuhan Informasi dan Sistem Pengendalian. ... 94

VI.5 Pengendalian Variabel Utama Proses ... 95

VII.1 Area bangunan pabrik ... 100

VII.2 Area fasilitas penunjang pabrik ... 101

VII.3 Area perluasan pabrik ... 101

VIII.1 Jadwal Kerja Masing-Masing Regu ... 118

(18)

viii

IX.1 Fixed capital investment ... 126

IX.2 Manufacturing cost ... 127

IX.3 General Expense ... 128

(19)

DAFTAR GAMBAR

Gambar Hal

I.1 Perkembangan impor furfuril alkohol di Indonesia ... 5

I.2 Konsumsi furfuril alcohol dunia 2010 ...7

I.3 Negara pengimpor furfuril alkohol dunia ...8

I.4 Volume impor furfuril alkohol dunia ...9

VI.1 Cooling Tower ...76

VI.2 Diagram Cooling Water System ...77

VI.3 Deaerator ...79

VI.4 Diagram Alir Pengolahan Air ...80

VII.1 Peta dan Lokasi Prarancangan Pabrik Furfuril alkohol ... 97

VII.2 Tata Letak Pabrik...101

VII.3 Tata Letak Alat Proses ...102

VIII.1 Struktur Organisasi Perusahaan ...107

IX.1 Grafik Analisis Ekonomi ...130

(20)

I.

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Pendirian Pabrik

Sektor industri dewasa ini berkembang pesat di Indonesia. Namun, kebutuhan beberapa bahan baku dan bahan penunjang untuk industri di Indonesia masih banyak didatangkan dari luar negeri (impor). Jika bahan baku dan bahan penunjang ini bisa dihasilkan di dalam negeri tentunya akan menghemat pengeluaran devisa negara. Selain itu juga akan meningkatkan nilai tambah sektor ekspor dan mengembangkan penguasaan teknologi. Salah satu bahan penunjang pada beberapa industri yang banyak di impor adalah furfuril alkohol.

Furfuril alkohol juga disebut 2-furylmethanol atau 2-furancarbinol, merupakan senyawa organik dimana gugus furan diganti dengan gugus hidroksimetil. Furfuril alkohol dibuat dari furfural/furan yang dihidrogenasi dengan adanya katalis yang sesuai. Furfuril alkohol mempunyai rumus molekul C5H6O2 yang merupakan cairan bening tidak berwarna, larut dalam air, mudah menguap, dan mempunyai bau yang khas.

(21)

Prarancangan Pabrik Furfuril Alkohol dari Furfural dan Hidrogen Kapasitas 20.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung

mengakibatkan peningkatan penggunaan pada berbagai industri lokal seperti industri pengecoran logam, industri tekstil, industri perekat, pelarut resin fenolis, pelarut zat warna juga merupakan bahan intermediet pada pembuatan tetrahidrofurfuril alkohol yang dapat digunakan sebagai pelarut ester selulosa, etil selulosa dan vinil asetat.

Konsumsi furfuril alkohol dunia mencapai 150.000 ton/tahun pada tahun 2012. Dan pabrik furfuril alkohol yang sudah ada sampai saat ini di dunia tercatat mencapai produksi 157.500 ton/tahun sedangkan kebutuhan dunia akan furfuril alkohol ini meningkat sekitar 5% per tahun nya. Dan berdasarkan laporan dari Dalinyebo,.Co.ltd bahwa produksi furfuril alkohol ini menguntungkan hingga mencapai 110% sehingga pabrik ini potensial untuk didirikan.

Hingga saat ini furfuril alkohol belum dapat diproduksi di dalam negeri sehingga seluruh kebutuhan bagi industri lokal yang menggunakan bahan ini masih mengandalkan pasokan impor. Impor furfuril alkohol untuk Indonesia banyak didatangkan dari China, Thailand dan Korea. Oleh karena itu, untuk memenuhi peningkatan permintaan pada tahun-tahun mendatang sangat potensial untuk mendirikan pabrik baru yang memproduksi furfuril alkohol dalam negeri. Selain untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, produk juga bisa diekspor untuk memenuhi kebutuhan dunia.

(22)

yang digunakan dalam pembuatan furfuril alkohol proses hidrogenasi adalah furfural dan hidrogen. Pada pendirian pabrik furfuril alkohol kali ini, untuk pemenuhan kebutuhan bahan baku secara terus menerus furfural dapat diperoleh dari PT Sree International Indonesia (Jakarta) dengan kapasitas pemenuhan mencapai 50.000 ton/tahun. Sedangkan gas hidrogen diperoleh dari PT Air Liquid Indonesia karena pertimbangan lokasi yang lebih dekat dengan sumber bahan baku furfural.

Pabrik furfuril alkohol ini termasuk pabrik yang tidak beresiko tinggi. Hal ini dapat ditinjau dari bahan baku, proses, maupun produknya yang tidak beracun, tidak bersifat eksplosif, dan tidak mudah terbakar. Selain itu pabrik ini tidak termasuk dalam daftar pabrik yang dilarang didirikan.

Dari pertimbangan-pertimbangan diatas, maka pabrik furfuril alkohol layak didirikan di Indonesia.

B. Kegunaan Produk

1. Zat perekat (binder) yang baik dalam industri pengecoran logam, industri tekstil dan industri perekat karena mempunyai viskositas rendah dan reaktifitas yang tinggi.

2. Jika dicampur dengan serat gelas atau bahan penguat lainnya, dapat digunakan dalam industri pemipaan, industri pembuatan tangki karena ketahanan yang tinggi terhadap korosi.

(23)

4. Merupakan bahan intermediate pada pembuatan Tetrahydrofurfuril Alkohol yang dapat digunakan sebagai pelarut ester selulosa, etil selulosa dan vinil asetat.

5. Bahan untuk menurunkan viskositas pada resin epoxy.

C. Kapasitas Produksi Rancangan

Kapasitas produksi dapat diartikan sebagai jumlah output yang dapat diproduksi dalam satuan waktu tertentu. Pabrik berusaha mendapatkan kapasitas produksi optimum dimana jumlah dan jenis produk yang dihasilkan dapat menghasilkan laba maksimum dengan biaya produksi minimum. Kapasitas produksi ditentukan oleh beberapa faktor antara lain :

 Kebutuhan furfuril alkohol dalam negeri

Kebutuhan furfuril alkohol di Indonesia cenderung meningkat  5,98 % per tahun (BPS,2012). Hal ini seiring dengan berkembang dan meningkatnya industri yang menggunakan bahan ini. Konsumen utama furfuril alkohol didalam negeri selama ini adalah industri tekstil, industri cat dan tinta, industri pengecoran logam juga industri perekat. Dibawah ini tabel yang menunjukan beberapa industri yang menggunakan furfuril alkohol di Indonesia.

Tabel I.1 Beberapa industri yang menggunakan furfuril alkohol di Indonesia

Nama perusahaan Jenis Lokasi Kebutuhan

(ton/tahun)

PT Pollyfin Canggih Tekstil Bandung 1.000

Delta Merlin Sandang Tekstil Tekstil Surakarta 800 PT Sri Rejeki Isman (Sritex) Tekstil Solo 1.000 PT Bandung Syntetic Mills Tekstil Bandung 1.000

PT Eratex Djaja Tekstil Surabaya 800

(24)

PT Mesin dan Pengecoran Logam logam Tegal 600 PT Paint Manufacturer Pacific Cat dan tinta Jakarta 1.000 PT Nipsea Paint and Chemical Cat Jakarta 1.000

PT Avian Paint Cat Surabaya 800

PT FKA Global Logam Surabaya 500

CV Surya Putra Industri Logam Surabaya 600

CV Harmony Technic Logam Surabaya 600

PT Ajitex Tekstil Surabaya 800

PT Harmoni Global Textile Tekstil Surabaya 1.000 PT Segoro Ecomulyo Textile Tekstil Surabaya 700

PT Pully Sarana Pratama Logam Jakarta 600

Harta Tjipta Mandiri Logam Jakarta 500

Jumlah 13800

Sumber : Indochemical dan BPS, 2012

Pada tabel di atas dapat diketahui jumlah kebutuhan furfuril alkohol di Indonesia sebesar 13.800 ton/tahun dimana pertumbuhan angka ini berdasarkan data BPS akan naik hingga 5,98% per tahun nya. Dari data ini dapat diperkirakan kebutuhan konsumsi furfuril alkohol pada tahun 2016 ketika pabrik sudah berencana untuk berdiri seperti pada perhitungan di bawah ini :

Pertumbuhan kebutuhan = 13.800 x 0,0589 x (2016-2012) = 3.300,9600 ton

Sehingga kebutuhan pada tahun 2016 adalah sebagai berikut : Kebutuhan 2016 = kebutuhan 2012 + pertumbuhan kebutuhan = 13.800 + 3.300,9600 = 17.100,9600 ton

(25)

Tabel 1.2 Data impor furfuril alkohol di Indonesia Tahun 2008 - 2012

Tahun ke- Tahun Jumlah Impor (ton)

1 2008 1.339,4980

2 2009 556,3160

3 2010 1.039,9540

4 2011 1.321,4220

5 2012 1.156,3250

Sumber : Biro Pusat Statistik,2012

Gambar I.1. Perkembangan impor furfuril alkohol di Indonesia Tahun 2008-2012

Berdasarkan Gambar.I.1 grafik impor furfuril alkohol untuk Indonesia di atas, dapat dilihat bahwa impor furfuril alkohol mengalami kenaikan yang cukup berarti setiap tahunnya. Oleh karena itu produksi furfuril alkohol perlu realisasikan di Indonesia dengan tujuan untuk memenuhi sendiri seluruh kebutuhan dalam negeri dan tidak perlu mengimpor dari luar negeri juga bisa meningkatkan ekspor untuk menambah pendapatan/devisa negara. Diasumsikan pabrik akan didirikan pada tahun 2016, maka berdasarkan perhitungan dengan persamaan garis

R² = 0.7612

R² = 0.8384 y = -63.028x2_{+ 562.95x + 87.154}

R² = 0.975

R² = 0.9185

R² = 0.9618

0 400 800 1200 1600 2000

0 1 2 3 4 5 6

(26)

polynomial Gambar I.1 di atas yang mempunyai nilai regresi (R2) yang mendekati angka 1, dapat diketahui jumlah kebutuhan pada tahun ke-9 (berdasarkan kebutuhan dari tahun 2008) tersebut adalah sebagai berikut:

Y = -63,0128 x2 + 562,95 x + 87,154

= -63,0128 (9)2 + 562,95 (9) + 87,154 = 4.477,6040 ton/tahun Maka dari data yang sudah dipertimbangkan di atas dapat diketahui peluang pemenuhan kebutuhan furfuril alkohol di Indonesia adalah sebagai berikut :

Peluang pemenuhan kebutuhan = Kebutuhan 2016 – Impor 2016 = 17.100,9600 - 4.477,6040 = 12.623,3560 ton

 Kapasitas minimum pabrik furfuril alkohol yang sudah ada

Dalam pendirian suatu pabrik, kapasitas yang dimiliki harus diatas kapasitas minimal atau setidaknya sama dengan kapasitas pabrik yang telah ada. Hingga saat ini ada beberapa pabrik furfuril alkohol yang ada di dunia berdasarkan kapasitas terbesar dan terkecilnya, yaitu sebagai berikut:

Tabel I.3 Beberapa pabrik furfuril alkohol di dunia

No. Nama perusahaan Kapasitas (ton/tahun)

1 2 3 4 5 6 7

Shandong Yino Biological Co., Ltd (China) Transfurans Chemical (Belgia)

Hebei Xingtai Chunlei (China)

Indorama Chemical Co., Ltd (Thailand) Hongye Chemical Co., Ltd (China)

Gucheng Changtu Chemical Industry Ltd.(China) Qingdao Kdgarden International Trading Co. Ltd

50.000 32.500 20.000 25.000 20.000 15.000 15.000

(27)

 Kebutuhan furfuril alkohol dunia

Pasar furfural terbesar digunakan dalam produksi resin furan untuk resin pengikat dalam pelapisan baja. Furan adalah bentuk umum untuk resin yang mengandung furfuril alkohol dan juga urea atau phenol-formaldehyde, atau campuran keduanya. Dewasa ini, furfuril alkohol dipakai dalam bisnis pengecoran logam, furfuril alkohol juga bersaing terutama dengan fenol, sebagai bahan baku untuk resin fenolik. Dibawah ini adalah diagram konsumsi dunia terhadap senyawa furfuril alkohol pada 2010 :

(www.ihs.com/products/chemical/planning/ceh/furfuril-alkohol-and-furan.aspx; published :2011

Gambar I.2. Konsumsi furfuril alkohol dunia 2010

(28)

dunia untuk furfuril alkohol pada tahun 2010 adalah untuk produksi resin furan. Penggunaan lainnya yaitu sebagai bahan baku tetrahidrofurfuril alkohol (THFA), sebagai pelarut, perasa dan pembuat aroma buatan, pestisida dan produk farmasi. THFA merupakan senyawa kimia yang digunakan terutama sebagai pelarut khusus atau sebagai bahan intermediet, dengan pasar utama yang menjadi bahan kimia pertanian, pelapis dan larutan pembersih. (IHS.com, 2014).

Selain di China, negara konsumen untuk produk ini antara lain ; Thailand, India, Spanyol, Jerman, Taiwan, Belgia, USA, Afrika selatan, Inggris, Singapura, Swiss, Belanda, Australia, dan juga Indonesia. Hal ini ditunjukan dengan data impor furfuril alkohol ke negara tersebut. Berikut ini disajikan data impor berbagai negara pemakai furfuril alkohol dalam bentuk diagram.

(Sumber : https://www.zauba.com/importanalysis-furfuril-report.html)

(29)

Jika dibandingkan berdasarkan jumlah impor (ton) terhadap pendapatan atau total value (USD) di dunia dari 2011-2014, yang disajikan dalam bentuk diagram berikut ini.

(Sumber :https://www.zauba.com/importanalysis-furfuril-report.html)

Gambar I.4. Volume impor furfuril alkohol dunia

Dengan pertimbangan-pertimbangan di atas maka jika diasumsikan pabrik akan berdiri pada tahun 2016 maka kapasitas yang mungkin adalah sebesar 20.000 ton/tahun. Data-data di atas memperlihatkan bahwa pangsa pasar Internasional untuk produk furfuril alkohol cukup besar mengingat banyaknya kebutuhan akan produk ini. Berdasarkan dari pertimbangan di atas, maka pabrik furfuril alkohol layak didirikan karena :

1. Dengan adanya pabrik furfuril alkohol diharapkan dapat mengurangi jumlah impor furfuril alkohol untuk memenuhi kebutuhan furfuril alkohol dalam negeri.

2. Membuka lapangan pekerjaan untuk penduduk di sekitar wilayah industri yang akan didirikan.

(30)

D. Lokasi Pendirian Pabrik

Lokasi suatu pabrik merupakan unsur penting dalam menunjang keberhasilan suatu industri. Untuk itu, perlu dipertimbangkan dengan cermat agar didapat keuntungan yang maksimal bagi perusahaan. Secara geografis penentuan letak lokasi suatu pabrik sangat menentukan kemajuan pabrik tersebut saat produksi maupun di masa yang akan datang. Oleh karena itu pemilihan lokasi yang tepat dari pabrik akan menghasilkan biaya produksi dan distribusi yang seminimal mungkin. Penentuan lokasi pabrik yang tepat dapat menekan biaya produksi dan dapat memberikan keuntungan-keuntungan lain. Beberapa hal yang menjadi pertimbangan dalam penentuan lokasi pabrik, antara lain :

1. Penyediaan bahan baku 2. Tenaga kerja

3. Utilitas 4. Pemasaran 5. Transportasi

6. Keadaan iklim dan tanah 7. Pengolahan limbah industri

Berdasarkan faktor-faktor tersebut diatas, maka pabrik furfuril alkohol ini direncanakan berlokasi di daerah kawasan. Berdasarkan pertimbangan di atas, lokasi pabrik furfuril alkohol ditetapkan di daerah Kebomas, Kabupaten Gresik, Jawa Timur.

1. Penyediaan Bahan Baku

(31)

Timur. Selain itu bahan baku hidrogen diperoleh dari PT. Air Liquid, Surabaya yang dialirkan secara piping. Keberlangsungan ketersediaan bahan baku ini dapat dilakukan dengan melakukan kontrak kerjasama antar kedua belah pihak.

2. Tenaga Kerja

Sumber tenaga kerja di daerah ini cukup banyak dan dapat diperoleh dengan mudah, karena lokasinya yang terletak di kawasan industri, baik tenaga berpendidikan tinggi, menengah maupun tenaga kerja terampil serta tenaga engineer. Penerimaan tenaga kerja untuk pabrik furfuril alkohol ini dapat mengurangi jumlah pengangguran di daerah tersebut. 3. Utilitas

Kebutuhan air untuk proses dan keperluan lainnya cukup tersedia karena lokasi pabrik berada dekat dengan aliran Sungai Bengawan Solo. Untuk kebutuhan listrik dapat dengan membuat generator sendiri dengan atau dari PLN, sehingga dengan adanya sungai ini, kebutuhan air untuk proses dan utilitas dapat terpenuhi.

4. Pemasaran

(32)

5. Transportasi

Sarana transportasi yang memadai sangat mendukung bagi kelancaran pemasaran produk. Lokasi pabrik yang akan didirikan ini berdekatan dengan Pelabuhan Tanjung Perak-Surabaya serta Pelabuhan Ketapang-Banyuwangi yang tentunya akan lebih mempermudah keperluan pengiriman produk baik domestik maupun luar negeri.

6. Keadaan Iklim dan Tanah

Iklim yang baik (kelembaban udara, intensitas panas matahari, curah hujan, dan angin) serta kondisi tanah yang baik mempengaruhi kelancaran proses produksi sekaligus menjadi faktor pendorong bagi karyawan untuk bekerja lebih baik dengan keadaan di sekelilingnya yang mendukung. 7. Pengolahan Limbah Industri

Limbah industri pabrik berupa pencegahan kontaminasi gas purging yang dikelola di dalam pabrik, sehingga tidak membahayakan kehidupan di sekitarnya.

8. Peraturan Pemerintah dan Keadaan Masyarakat

(33)

II. PEMILIHAN DAN URAIAN PROSES

Usaha produksi dalam pabrik kimia membutuhkan berbagai sistem proses dan sistem pemroses yang dirangkai dalam suatu sistem proses produksi yang disebut teknologi proses. Secara garis besar, sistem proses utama dari sebuah pabrik kimia adalah sistem reaksi serta sistem pemisahan dan pemurnian. Proses perubahan bahan baku menjadi produk terjadi dalam sistem reaksi. Sistem pemroses bagi sistem reaksi adalah reaktor. Sistem pemisahan dan pemurnian bertujuan agar hasil dari sistem pereaksian sesuai dengan permintaan pasar sehingga layak dijual.

A. Macam-Macam Proses

Ada dua macam reaksi untuk membentuk furfuril alkohol. Yaitu reaksi Cannizaro dan reaksi hidrogenasi. Berikut masing-masing uraian proses:

A.1. Reaksi Cannizaro (Disproposionasi aldehida dengan NaOH)

(34)

(C5H4O2) di reduksi menggunakan sodium hidroksida (NaOH) menghasilkan furfural alkohol (C5H6O2) dan asam furat (C5H3O3Na). Berikut reaksinya :

2C5H4O2(l) + NaOH(l) C5H6O2(l) + C5H3O3Na(l)

Furfural Sodium hidroksida Furfuril alkohol Asam furat

Proses ini dilakukan dalam skala laboratorium pada tahun 1864 menggunakan sistem batch. Berlangsung pada fasa cair dengan temperatur 70oC dan tekanan 10 atm. Proses ini tidak komersil digunakan pada skala industri karena yields maksimal hanya 45% dengan konversi sebesar 50% (US Patent 2,374,149).

A.2 Reaksi Hidrogenisasi

Reaksi ini merupakan reaksi reduksi furfural menggunakan hidrogen (hidrogenasi) dengan penambahan katalis logam. Proses ini banyak dilakukan pada skala industri dengan sistem continue yang kemudian dikembangkan oleh FN Peters dari Quaker Oats Company dari H. Adkinds dan R.Connor dari Universitas Winconsin. Reaksi ini berlangsung eksotermis pada temperatur yang relatif tinggi atau tekanan tinggi namun dihasilkan konversi yang tinggi.

(35)

berlangsung pada suhu antara 150OC-250 OC dan tekanan sangat tinggi (25– 50 atm). Sedangkan pada vapor-phase reaksi berlangsung pada suhu 170OC -250OC dan pada tekanan hingga 3 atm. Oleh karena itu, pada proses hidrogenasi furfural lebih komersil menggunakan metode vapor-phase sehingga mudah dalam penanganan alat dan murah dalam hal pembiayaan energi. (US.Patent 2,754,304)

A.2.1. Hidrogenasi pada fasa cair

Hidrogenasi furfural fase cair dapat dilakukan dimana furfural pada fase cair direaksikan dengan gas hidrogen dengan menggunakan katalis logam copper, nikel dan alumina. Kondisi operasi reaktor berlangsung dalam rentang 150OC-250OC dan tekanan 25–50 atm. Selama proses reaksi berlangsung, kondisi fase cair furfural harus dikontrol agar tidak terjadi perubahan fase. Terjadinya penguapan furfural mengakibatkan perubahan reaksi akan sulit untuk di kontrol. Untuk menjaga kondisi tersebut maka dipilih tekanan yang tinggi ini (US.Patent 4,251,396). Tingginya tekanan operasi mengakibatkan biaya operasional menjadi cukup mahal.

(36)

hingga 99%. Sintesis katalis tersebut menghasilkan Copper Chromite Calcium Oxide (CuO-Cr2O3.CaO). Katalis tersebut dipakai pada reaksi dengan ukuran 200 mesh dan bisa di simpan hingga 1 bulan tanpa mengurangi aktivitas nya. Katalis ini sangat beracun sehingga penyimpanan haruslah hati-hati agar tidak mencemari lingkungan. Sebelum digunakan katalis harus di cuci dengan demineralized water disertai pengadukan, dan setelah itu katalis dikeringkan menggunakan udara panas pada temperatur 95OC. Pada temperatur antara 271OC dan 310OC katalis akan terdekomposisi sehingga temperatur reaksi haruslah sangat dijaga agar tidak merusak aktivitas katalis ini. Luas permukaan katalis ini adalah 88 m2/gram. Katalis ini belum diproduksi di Indonesia, sehingga untuk mendapatkannya perlu didatangkan impor dari Jepang atau Korea.

Berikut reaksi yang terjadi :

C5H4O2(l) + H2(g) CuO-Cr2O3.CaO C5H6O2(l) Furfural hidrogen P = 29 atm furfuril alkohol

T = 180 o C

(37)

maka reaksi juga akan membentuk white product(methylfuran) dan polimernya. Selain itu tekanan yang digunakan selama operasi juga sangat tinggi. Sehingga, selain kebutuhan energi tinggi, material yang digunakan untuk peralatan proses juga harus bahan yang terbaik sehingga membutuhkan investasi yang tinggi (US.Patent 4,251,396).

A.2.2 Hidrogenasi pada fasa uap

Hidrogenasi furfural fase uap dapat dilakukan dimana furfural cair (feedstock) diuapkan terlebih dahulu sebelum masuk reaktor. Sama seperti halnya pada hidrogenasi fasa cair, pada reaktor furfural direaksikan dengan gas hidrogen menggunakan katalis copper, nikel alumina pada temperatur antara 170OC dan 250OC. Namun, karena direaksikan pada fasa uap maka kondisi operasi di reaktor berada pada rentang tekanan 1 – 5 atm.

(38)

Reaksi dapat berlangsung pada tekanan 2 atm dan temperatur 190OC. Reaksi bersifat eksotermis, sehingga untuk menjaga temperatur reaksi reaktor harus dilengkapi oleh sistem pendingin dengan konversi sebesar 80%.

Pada kondisi ini furfural harus dijaga dalam fase uap lewat jenuh agar tidak terjadi polimerisasi yang akan menghasilkan white water product serta mencegah pengembunan furfural di dalam pipa katalis sehingga tidak terbentuk coloured product. Oleh karena itu, reaktor dioperasikan pada temperatur reaksi (190OC) namun tidak boleh lebih dari 200OC agar tidak terbentuk methylfuran (Swadesh. S, 1956).

Berikut reaksi yang terjadi :

C5H4O2(g) + H2(g) CuO C5H6O2(g)

Furfural hidrogen P = 2 atm furfuril alkohol T = 190 o _C

(US.Patent 2,754,304)

B. Pemilihan Proses

Pemilihan proses bertujuan untuk menentukan proses mana yang akan dipilih sehingga menguntungkan baik dari segi ekonomi, energi dan investasi alat.

B.1 Tinjauan Ekonomi

(39)

proses yang akan digunakan. Berikut perbandingan keuntungan yang diperoleh melalui kedua proses di atas.

 Disproposionasi aldehida (dengan NaOH) Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

2C5H4O2(l) + NaOH(l) C5H6O2(l) + C5H3O3Na(l) Furfural Sodium hidroksida Furfuril alkohol Asam furat

Basis : 1 kg C5H6O2 (produk/furfuril alkohol)

BM C5H6O2 : 98 g/mol dan BM C5H3O3Na (by product) = 134,24 g/mol BM C5H4O2 (bahan baku): 96 g/mol dan BM NaOH = 39,99 g/mol

Jumlah Produk C5H6O2 :

mol gr

gram / 1 , 98

000 . 1 1

= 10,194 mol

Konversi : 50 % terhadap furfural (C5H4O2) Reaksi :

Mula-mula x 0,5x - - Bereaksi 20,388 10,194 10,194 10,194 Sisa x-20,388 0,5x-10,194 10,194 10,194

Mol mula-mula:

x-0,5 x = x-20,388

0,5 x = x-20,388 = 40,776 mol

C5H4O2 = x = 40,776 mol NaOH = 0,5 x = 20,388 mol

(40)

Jumlah Reaktan yang dibutuhkan

C5H4O2 gram kg mol gram mol 1000 1 1 085 , 96 776 ,

40  

 = 3,92 kg

NaOH gram kg mol gram mol 1000 1 1 99 , 39 388 ,

20  

 = 0,814 kg

Jumlah Produk yang terbentuk

10  

 = 1,0000314 kg

C5H3O3Na gram kg mol gram mol 1000 1 1 24 , 134

10,194  

[image:40.612.149.498.397.489.2]

 = 1,36 kg

Tabel II.1 Harga bahan baku dan produk proses disproposinasi aldehid

$/ton

Bahan Baku

Produk

1. Furfural (C5H402)

2. Sodium Hidroksida (NaOH)

3. Furfuril alkohol(C5H602)

4. Sodium Furat (C5H3O3Na)

1.100*

460**

2.500***

430****

Sumber : */*** web of Puyang Dingxin Chemical Co., Ltd. 12 Feb 2012 **/**** alibaba.com. 9 Feb 2013

Untuk menghitung perolehan keuntungan kasar dapat digunakan persamaan berikut ini :

EP = Harga Produk – Harga Bahan Baku

(41)

EP = {(1,0000314 kg) ( $ 2,5/kg) + (1,36 kg) ( $ 0,43/kg)} – {(3,92 kg) ($ 1,1/kg) + (0,814) ($ 0,46/kg)}

EP = $ (3,585-5,078)/kg produk = - $ 1,493 /kg produk (-41%)

 Proses Hidrogenasi

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : C5H4O2(g) + H2(g) C5H6O2(g)

Basis : 1 kg C5H6O2 (produk/furfuril alkohol) BM C5H6O2 : 98,1 g/mol

BM C5H4O2 (bahan baku): 96,085 g/mol dan BM H2 = 2 g/mol

Jumlah Produk C5H6O2 :

1 , 98

000 . 1 1

= 10,194 mol

Konversi : 80% terhadap furfural Reaksi :

C5H4O2(g) + H2(g) C5H6O2(g)

Mula-mula x - Bereaksi 10,194 10,194 10,194

Sisa x-10,194 10,194

Mol mula-mula :

x-0,8000 x = x-10,194 0,2000 x = x-10,194 x = 12,7425 mol

C5H4O2 = x = 12,7425 mol H2 = x = 10,1940 mol

(42)

Jumlah Reaktan yang dibutuhkan

C5H4O2 gram kg mol gram mol 1000 1 1 96 7425 ,

12  

 = 0,995 kg

H2 gram kg mol gram mol 1000 1 1 2

10,194  

 = 0,0204 kg

Jumlah Produk yang terbentuk

10  

 = 1,0000314 kg

Tabel II.2 Harga bahan baku dan produk proses hidrogenasi

$/ton

Bahan Baku

Produk

1. Furfural (C5H402)

2. Hidrogen (H2)

3. Furfuril alkohol(C5H602)

1.100*

3.000**

2.500***

Sumber : */*** web of Puyang Dingxin Chemical Co., Ltd. 12 Feb 2012 ** web of PT Samator Gas Indonesia. 9 Feb 2013

Untuk menghitung perolehan keuntungan kasar dapat digunakan persamaan berikut ini :

EP = Harga Produk – Harga Bahan Baku

EP = ( Harga furfuril alkohol) – { ( harga furfural + harga hidrogen)} EP = (1,0000314 kg) ( $ 2,5/kg)– {(0,995 kg) ($ 1,1/kg) + (0,0204) ($ 3/kg)}

(43)

B.2 Tinjauan Termodinamika

Perubahan entalpi (ΔH) menunjukkan panas reaksi yang dihasilkan ataupun panas reaksi yang dibutuhkan selama proses berlangsungnya reaksi kimia. Dalam hal ini, pada reaksi pembentukkan Furfuril alkoholdari furfural. Besar atau kecil nilai ΔH tersebut menunjukkan jumlah energi yang dibutuhkan maupun dihasilkan. ΔH bernilai positif (+) menunjukkan bahwa reaksi tersebut membutuhkan panas agar berlangsungnya reaksi sehingga semakin besar ΔH maka semakin besar juga energi yang dibutuhkan dan cost yang harus dikeluarkan. Sedangkan ΔH bernilai negatif (-) menunjukkan bahwa reaksi tersebut menghasilkan panas selama proses berlangsungnya reaksi sehingga tidak membutuhkan energi selama proses namun membutuhkan energi untuk penyerapan panas agar reaksi tetap berlangsung pada temperatur reaksinya. Penentuan panas reaksi yang berjalan secara eksotermis atau endotermis dapat dihitung dengan perhitungan panas

pembentukan standar (ΔH°f) pada P = 1 atm dan T = 298 K.

B.2.1 Disproposionasi aldehida (dengan NaOH) Reaksi yang terjadi :

Furfural Sodium hidroksida Furfuril alkohol Asam furat

(44)

[image:44.612.263.456.105.199.2]

Tabel II.3 Nilai ΔH°f disproposinasi aldehid

Komponen ΔH°f, kJ/mol

C5H4O2(l) -201,6

NaOH(l) -425,8

C5H6O2(l) -276,2

C5H3O3Na(l) -365,8

Sumber: Yaws, Thermodynamic chemical data

ΔH°r 298 K = ΔH°f produk - ΔH°f reaktan

= [ΔH°f C5H6O2(l)+ C5H3O3Na(l) ] – [ 2 x ΔH°f C5H4O2(l)

+ (NaOH(l) ]

= [ (-276,2 + (-365,8) ] – [ (2 x -201,6) + (-425,8) ] = +187 kJ/mol

Karena nilai ΔH°r 298 K positif, maka reaksi bersifat endotermis

Untuk panas reaksi pada suhu 343 K

ΔHo (343K) = ΔH298 +( ΔCpmh ΔT) (Smith, pers. 4.21)

Komponen Koefisien A B C D

C5H4O2(l) 2 66,792 7,0755.10 -1

-1,8082.10-3 1,9630.10-6

NaOH(l) 1 87,639 -4,8368.10-4 -4,5423.10-6 1,1863.10-9

C5H6O2(l) 1 72,353 9,3499.10 -1

-2,4272.10-3 2,5437.10-6

C5H3O3Na(l)

1 57,639 4,2117.10-1 -1,2531.10-3 1,6223.10-6

Selisih (produk-reaktan)

-1 -91,231 -0,05846 -0,0002334 0,0000023667

(45)

= -91,231 + ((-0,05846) x (320,5) + ((-0,0002334/3) x ( 4 x 320,5 2– 298 x 343)) + 0,0000023667/ (298 x 343)

ΔCpmh = 580,347 kJ/mol oK

ΔHrx = 187 + (580,347 x (343 - 298) )

ΔHrx = +26.302,615 kJ/mol

B.2.2 Proses Hidrogenasi  Fasa cair

Reaksi yang terjadi :

C5H4O2(l) + H2(g) C5H6O2(l)

Furfural Hidrogen Furfuril alkohol

[image:45.612.221.417.418.494.2]

Nilai ΔH°f masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat sebagai berikut :

Tabel II.4 Nilai ΔH°f proses hidrogenasi cair

Komponen ΔH°f, kJ/mol

C5H4O2(l) -201,6

H2(g) 0

C5H6O2(l) -276,2

= [ ΔH°f C5H6O2(l)] – [ΔH°f C5H4O2(l) + H2(g) ]

= [(-276,2) – (-201,6)] kJ/mol = -74,6 kJ/mol

Karena nilai ΔH°r 298 K negatif, maka reaksi bersifat eksotermis

(46)

ΔHo (453K) = ΔH298 +( ΔCpmh ΔT) (Smith, pers. 4.21)

Komponen Koefisien A B C D

C5H4O2(l) 1 66,792 7,0755.10 -1

-1,8082.10-3 1,9630.10-6

H2(g) 1 25,399 2,0178.10

-2

-3,8549.10-6 3,1880.10-8

C5H6O2(l) 1 72,353 9,3499.10 -1

-2,4272.10-3 2,5437.10-6

Selisih (produk-reaktan)

-1 30,960 0,09125 -0,007689 -0,000005499

Untuk Tam = 375,5 K

= 30,960 + ((0,09125) x (375,5) + ((-0,007689/3) x ( 4 x 375,5 2– 298 x 453)) + -0,000005499/ (298 x 453)

ΔCpmh = -115,122 kJ/mol oK

ΔHrx = -74,6+ (-115,122 x (543 - 298) )

ΔHrx = -17.918,51 kJ/mol  Fasa uap

Reaksi yang terjadi :

C5H4O2(g) + H2(g) C5H6O2(g)

(47)

[image:47.612.224.417.105.180.2]

Tabel II.5 Nilai ΔH°f proses hidrogenasi uap

Komponen ΔH°f, kJ/mol

C5H4O2(g) -151

H2(g) 0

C5H6O2(g) -211,8

= [ ΔH°f C5H6O2(g)] – [ΔH°f C5H4O2(g) + H2(g) ]

= [(-211,8) – (-151)] kJ/mol = -60,8 kJ/mol

Karena nilai ΔH°r 298 K negatif, maka reaksi bersifat eksotermis

Untuk panas reaksi pada suhu 463 K

ΔHo (463 K) = ΔH298 +( ΔCpmh ΔT) (Smith, pers. 4.21)

Komponen Koefisien A B C D

C5H4O2(g) 1 15,470 2,9835.10-1 -1,9177.10-5 -1,4621.10-7

C5H6O2(g) 1 -7,696 5,5491.10-1 -4,9754.10-4 2,3193.10-8

H2(g) 1 25,399 2,9906.10-2 -3,8549.10-5 -1,7825.10-8

Selisih

(produk-reaktan) -1 2,233 -0,01569 0,000861 -0,000009154

(48)

= 2,233 + ((-0,01569) x (370,5) + ((0,000861/3) x ( 4 x 370,5 2– 298 x 443)) + -0,000009154/ (298 x 443)

ΔCpmh = -96,743 kJ/mol oK

ΔHrx = -60,8 + (96,743 x (443 - 298) )

ΔHrx = -14.088,355 kJ/mol

B.3 Tinjauan termodinamika berdasarkan energi Gibbs (ΔGo

)

Energi Gibbs standar menunjukkan spontan atau tidak spontannya suatu reaksi kimia. ΔGo bernilai positif (+) menunjukkan bahwa reaksi tersebut tidak dapat berlangsung secara spontan, sehingga dibutuhkan energi tambahan dari luar. Sedangkan ΔGo bernilai negatif (-) menunjukan bahwa reaksi tersebut dapat berlangsung secara spontan dan hanya sedikit membutuhkan energi. Oleh karena itu, semakin kecil atau negatif ΔGo maka reaksi tersebut akan semakin baik karena untuk berlangsung spontan energi yang dibutuhkan semakin kecil.

B.3.1 Disproposionasi aldehida (dengan NaOH) Reaksi yang terjadi :

Furfural hidroksida Furfuril alkohol Asam furat

(49)

[image:49.612.253.445.105.199.2]

Tabel II.6 Nilai ΔG°f proses disproposionasi aldehida

Komponen ΔG°f, kJ/mol

C5H4O2(l) -102,87

NaOH(l) -419,2

C5H6O2(l) -154

C5H3O3Na(l) -275,8

ΔG° 298 K = ΔG°f produk - ΔG°f reaktan

= [ ΔG°f C5H6O2(l)+ C5H3O3Na(l) ] – [ 2 x ΔG°f C5H4O2(l)

+ (NaOH(l) ]

= [ (-154 + (-275,8) ] – [ (2 x -102,87) + (-419,2) ] = +195,14 kJ/mol

Karena nilai ΔG° 298 K positif, maka reaksi bersifat tidak spontan.

Untuk energi Gibbs pada suhu ΔGo (343 K)

= A (T-To) + (T2-To2) + (T3-To3) + (T4-To4)

= -91,231 (343-298) + (-0,05846/2)(3432-2982)+( -0,0002334/3)(3433-2983)+( 0,0000023667/4)(3434 -2984) = +322 ,098 Kj/kmol

= A(ln T – ln To) + B(T-To) + (T2 - To2) + (T3 - To3) = -91,231(ln 343-ln 298)+( -0,05846)(343-298)+( -

0,0002334/2)(3432-2982)+( 0,0000023667/3)(3433-2983) = +21,355 kj/kmol

dT R Cp R T_T

o





T dT R Cp R T_T

o



(50)

GoR(T)

= +187 + (322,098-343((+187-195,14)/298)) -21,355 = +54 kj/kmol

B.3.2 Proses Hidrogenasi

 Reaksi yang terjadi (fasa uap) :

C5H4O2(g) + H2(g) C5H6O2(g)

[image:50.612.219.418.366.441.2]

Nilai ΔG°f masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel II.7 Nilai ΔG°f proses hidrogenasi uap

Komponen ΔG°f, kJ/mol

C5H4O2(g) -102,87

H2(g) 0

C5H6O2(g) -154

= [ ΔG°f C5H6O2(g)] – [ΔG°f C5H4O2(g) + H2(g) ]

= [(-154) - (-102,87)] kJ/mol = -51,13 kJ/mol

Karena nilai ΔG° 298 K negatif, maka reaksi bersifat spontan

T dT R Cp RT T G H T dT R Cp R H

G T_T

o T R T R T T T R o T R o o o               



( ) ( )



) ( )

(51)

= A (T-To) + (T2-To2) + (T3-To3) + (T4-To4)

= 2,233 (443-298) + (-0,01569/2)(4432-2982)+( -0,007689/3)(4433-2983)+( -0,000009154 /4)(4434 -2984) = -89,398 Kj/kmol

= A(ln T – ln To) + B(T-To) + (T2 - To2) + (T3 - To3) = 2,233(ln 443ln298)+ (0,01569)(443298)+(

-0,007689/2)( (4432-2982)+( -0,000009154/3)(4433 -2983)

= -17,323 kj/kmol

= -60,8+(-89,398)-443(-60,8-(-51,13))/298)-(-17,323) = -141,390 kj/kmol

Reaksi yang terjadi (fasa cair) :

C5H4O2(l) + H2(g) C5H6O2(l)

Nilai ΔG°f masing-masing komponen pada suhu 298 K dapat dilihat pada tabel berikut :

dT R Cp R T_T

o 



T dT R Cp R T_T

o 



T dT R Cp RT T G H T dT R Cp R H

G T_T

o T R o T R o T T T R o T R o o o               



( ) ( )



) ( )

(52)

[image:52.612.224.417.105.179.2]

Tabel II.8 Nilai ΔG°f proses hidrogenasi cair

Komponen ΔG°f, kJ/mol

C5H4O2(l) -134,14

H2(g) 0

C5H6O2(l) -206,5

= [ ΔG°f C5H6O2(l)] – [ΔG°f C5H4O2(l) + H2(g) ]

= [(-206,5) – (-134,14)] kJ/mol = -71,46 kJ/mol

Karena nilai ΔG° 298 K negatif, maka reaksi bersifat spontan.

= A (T-To) + (T2-To2) + (T3-To3) + (T4-To4) = 30,960(453-298)+(0,09125/2)(4532-2982

)+(-0,007689/3)(4533-2983)+(-0,000005499/4)(4533 -2983) = -102,472 kj/kmol

= A(ln T – ln To) + B(T-To) + (T2 - To2) + (T3 - To3) = 30,960(ln453-ln298)+0,09125(453-298)+

( -0,007689/2)(4532-2982)+( -0,000005499/3)(4533-2983) = -31,889 kj/kmol

= -74,5+(-102,472)-453(-74,5-(-71,46))/298)-(-31,889) = -149,704 kj/kmol dT

R Cp R T_T

o 



T dT R Cp R T T_o 



T dT R Cp RT T G H T dT R Cp R H G T T o T R o T R o T T T R o T R o o o               



( ) ( )



) ( )

(53)

[image:53.612.102.546.166.460.2]

Berikut matrik dalam mempertimbangkan pemilihan metode yang akan digunakan:

Tabel II.9 Matrik pemilihan proses

No Parameter Diproposinasi

dengan NaOH Hidrogenasi (Fasa cair) Hidrogenasi (fasa uap) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Temperatur reaksi

Tekanan operasi Fasa reaksi Konversi Katalis Kemurnian produk Jenis reaktor Keuntungan

Panas reaksi (ΔH0) Energi Gibbs (ΔGo

)

Produk samping

70o C

10 atm Cair-Cair 50% - 97% Batch/CSTR

- $ 1,493/kg produk

(-41%)

+26.302,615 kJ/mol

+54 kJ/mol

-

150-250 o C

10-29 atm Cair-Gas Hingga 99% Copper, nickle, titanium 90% Autoclave

$ 1,7347 /kg produk

(137%)

-17.918,51 kJ/mol

-149,704 kJ/mol

Methylfuran

170-250 o C

1-5 atm Vapor-Gas 80%-99% Copper, nickle, titanium 99%

Fixed bed multitube

$ 1,7347 /kg produk

(137%)

-14.088,355 kJ/mol

-141,390 kJ/mol

-

(54)

C. Deskripsi Proses

Proses pembuatan furfuril alcohol melalui beberapa tahap sebagai berikut :. 1. Tahap penyiapan bahan baku

2. Tahap pembentukan produk 3. Tahap pemurnian produk

C.1 Tahap penyiapan bahan baku

(55)

Gas hidrogen 99,24% (persen mol) dibeli dari PT Air Liquid melalui sistem piping. Setelah tekanan nya diturunkan oleh Expander (EV-101) bahan baku gas ini dipanaskan oleh Heater (HT-101) untuk kemudian bercampur dengan bahan baku lain di mixing point (MP-103). Dari MP-103 bahan diumpankan ke dalam reaktor fixed bed multitube (RE-201) melalui bagian atas reaktor yang didalamnya telah terdapat katalis-katalis.

C.2 Tahap pembentukan produk dan pemisahan produk

Di dalam reaktor terdapat tube-tube yang berisi tumpukan katalis copper silicate, kemudian umpan akan melewati katalis dan terjadi reaksi hidrogenasi furfural sebagai berikut :

Reaksi utama : C5H4O2(g) + H2(g) C5H6O2(g)

Reaksi terjadi pada fase gas-uap dengan katalis copper silicate pada kisaran temperatur 1900C dan tekanan 2 atm. Karena reaksi bersifat eksotermis, untuk mempertahankan temperatur dalam reaktor maka diberi pendingin. Hasil keluaran reaktor berupa uap furfuril alkohol dan furfural juga gas hidrogen, nitrogen dan oksigen.

(56)

reaktor dan sebagian lagi di purge. Sedangkan cairan dialirkan menuju heater untuk kemudian diumpankan ke dalam menara distilasi untuk dimurnikan.

C.3 Tahap pemurnian produk

(57)

III. SPESIFIKASI BAHAN BAKU DAN PRODUK

Berikut sifat-sifat fisis dan kimia bahan baku dan produk yang digunakan dalam pembuatan furfuril alkohol :

Tabel III.1 Sifat Fisik Komponen

Simbol Komponen BM Tb (K) Tm (K) Tc (K) Pc

(atm)

C5H4O2 Furfural 96.00 434.85 236.65 670.15 54.39

C5H6O2 Furfuril alkohol 98.00 443.15 258.52 632.00 52.80

H2O Air 18.00 373.15 273.15 647.15 217.60

H2 Hidrogen 2.00 20.35 14.00 33.15 12.80

N2 Nitrogen 28.00 77.35 63.25 126.15 33.50

O2 Oksigen 32.00 90.15 54.35 154.55 49.80

Lanjutan Tabel III.1

Simbol Komponen Vc (kg/mol) ω ∆Hf

0

(kJ/mol)

∆HG0

(kJ/mol)

C5H4O2 Furfural 222.26 0.37 -151.00 -102.87

C5H6O2 Furfuril alkohol 231.96 0.73 -211.80 -154.00

H2O Air 56.00 0.34 -57.80 -54.64

H2 Hidrogen 65.00 -0.22 0.00 0.00

N2 Nitrogen 89.50 0.04 0.00 0.00

O2 Oksigen 73.40 0.02 0.00 0.00

(58)

Prarancangan Pabrik Furfuril Alkohol dari Furfural dan Hidrogen Kapasitas 20.000 Ton/Tahun Jurusan Teknik Kimia FakultasTeknik Universitas Lampung

Tb = Titik didih (K)

Tc = Temperatur Kritis (K)

Pc = Tekanan Kritis (atm)

Vc = Volume Kritis (cc/mol)

ω = Aksentrik Faktor

∆Hf0 = Entalpi Pembentukan Standar (kcal/mol)

∆HG0 = Entalpi Gibbs Standar (kcal/mol)

BM = Berat Molekul (kg/kmol)

Tabel III.2 Konstanta Kapasitas Panas Gas

Komponen A B C D E Tmin –

Tmax (K)

C5H4O2 1.5470E+01 2.9835E-01 -1.9177E-05 -1.4620E-07 5.9506E-11 100 - 1500

C5H6O2 -7.6960E+00 5.5490E-01 -4.9754E-04 2.3190E-07 -4.4815E-11 298-1500

H2O -3.4047E+01 -9.6506E-03 3.2998E-05 -2.0447E-08 4.3023E-12 100 - 1500

H2 2.5399E+01 2.0178E-02 -3.8549E-05 3.1880E-08 -8.7585E-12 250 - 1500

N2 2.9414E+01 -4.5993E-03 1.3004E-05 -5.4759E-09 2.9239E-13 50 - 1500

O2 2.9526E+01 -8.8999E-03 3.8083E-05 -3.2629E-08 8.8607E-12 50 - 1500

Sumber : Reklaitis

Keterangan : C_P ABTCT2DT3ET4

Cp = Kapasitas panas gas (kJ/kmol.K)

T = Temperatur (K)

Tabel III.3 Konstanta Kapasitas Panas Cairan

Komponen A B C D Tmin – Tmax (K)

C5H4O2 5.7252E+01 7.0755E-01 -1.8082E-03 1.9630E-06 238-591

C5H6O2 7.2353E+01 9.3499E-01 -2.4272E-03 2.5437E-06 260-569

H2O 9.2053E+01 -3.9953E-02 -2.1103E-04 5.3469E-07 273,16 - 533,15

H2 5.8866E+01 -2.3069E-01 -6.0421E-02 1.3778E-03 14 - 32

N2 1.4714E+01 2.2026E+00 -3.5215E-02 1.7996E-04 64 - 120

(59)

Sumber : Carl. L. Yaws

Keterangan : C_P ABTCT2DT3

Cp = Kapasitas panas cairan (kJ/kmol.K)

T = Temperatur (K)

Tabel III.4 Konstanta Tekanan Uap

Komponen A B C D E Tmin – Tmax (K)

C5H4O2 3.1435E+01 -3.7851E+03 -7.9113E+00 2.0812E-03 1.2964E-13 236.65-670.15

C5H6O2 3.2034E+01 -3.4930E+03 -8.1424E+00 2.2074E-10 1.9582E-06 258.52-632

H2O 7.2550E+01 -7.2067E+03 -7.1385E+00 4.0460E-06 2.0000E+00 273,16 - 647,13

H2 1.2752E+01 -9.5133E+01 1.0947E+00 3.3590E-04 2.0000E+00 13,95 - 33,18

N2 5.9826E+01 -1.0976E+03 -8.6689E+00 4.6350E-02 1.0000E+00 63,15 - 126,1

O2 5.2486E+01 -1.2134E+03 -6.7062E+00 2.9764E-02 1.0000E+00 54,35 - 154,58

Sumber : Carl. L. Yaws

Keterangan : _

     _ _ _  E sat

i C.ln(T) D.T

T B A exp P

Pisat = Tekanan Uap (Pa) T = Temperatur (K)

Tabel III.5. Konstanta Panas Penguapan

Komponen A B C D Tmin– Tmax (K)

C5H4O2 4,9460E+07 8,3400E-01 -7,4400E-01 3,3180E-01 279,69 - 553,54

C5H6O2 4,5346E+07 3,9053E-01 0,0000E+00 0,0000E+00 278,68 - 562,05

H2O 5,2053E+07 3,1990E-01 -2,1200E-01 2,5800E-01 273,16 - 647,35

H2 1,2199E+06 1,4286E+00 -2,9817E+00 1,9370E+00 13,95 - 33,27

N2 9,4300E+06 1,2010E+00 -1,4811E+00 7,0850E-01 63,15 - 126,2

O2 8,0400E+06 -9,8000E-02 5,9900E-01 -1,8900E-01 54,35 - 154,58

Sumber : Chemcad 6.01

Keterangan : (B C.τ D.τ E.τ ) R v 3 R 2 R R ) τ A(1

ΔH _ _   

T = Temperatur (K)

(60)

Pc = Tekanan Kritis (atm)

∆HV = Panas Penguapan (J/kmol)

Tabel III.6 Konstanta Viskositas Gas

Komponen A B C D Tmin – Tmax (K)

C5H4O2 5,0180E-08 9,1577E-01