Bab 1 Pabrik Butanol

(1)

1. Pendahuluan A. Latar Belakang

Dalam memasuki era pasar bebas di tahun 2015 ini, Indonesia harus dapat menjadi negara yang memiliki pembangunan industri yang kompeten dan berkapabilitas dalam memenuhi produksi dalam negeri maupun luar negeri. Salah satu upaya yang dilakukan adalah dengan memajukan sektor industri kimia yang mana industri kimia menjadi salah satu pasar yang potensial mengingat banyaknya kebutuhan masyarakat untuk produk kimia, hingga tak jarang Indonesia mengimpor untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri.

Salah satu industri kimia di Indonesia yang masih belum tercukupi kebutuhannya adalah industri n butanol. N-butanol yang memiliki rumus C4H9OH ini merupakan senyawa kimia cair tak berwarna, mudah terbakar, dan berbau seperti pisang. Penggunaan N-butanol dalam dunia industri cukup luas, antara lain: digunakan dalam industri tekstil, sebagai solvent untuk industri pembuatan cat, coatings, resin, minyak sayur, lilin, karet, pewarna, kapur barus, dan juga dapat berfungsi menjadi bahan bakar. Selain itu, n-butanol juga berperan sebagai plasticizer, bahan baku maupun bahan antara untuk produksi bahan kimia lainnya seperti akrilat, resin amino, n-butilamina, n-butil asetat dan masih banyak lagi penggunaan n-butanol lainnya.

Hingga saat ini, Indonesia masih mengimpor untuk memenuhi kebutuhan n-butanol dalam negeri. Mengingat industri di Indonesia belum mampu memenuhi kebutuhan dalam negeri. Selain pemenuhan kebutuhan dalam negeri, kebutuhan luar negeri khususnya di Asia yang besar dan terus meningkat juga dapat menjadi pertimbangan didirikannya pabrik n-butanol di Indonesia. Dan pertimbangan lain yang mendukung kelayakan pendirian pabrik n-butanol adalah menambah devisa negara, menciptakan lapangan kerja baru, dan diharapkan dengan adanya pendirian pabrik n-butanol ini dapat mendorong berdirinya pabrik-pabrik lain yang menggunakan n-butanol.

(2)

Perkembangan Industri N-Butanol

Pada awalnya, produksi n-butanol dikomersialkan pada tahun 1950 dengan katalis cobalt oleh Ruhrehemic yang dioperasikan setelah perang dunia II. Selanjutnya teknologi pembuatan n-butanol dikembangkan oleh Badische and Soda fabric A.G (BASF).Hingga sekarang, perkembangan industri n-butanol terus meningkat. Hal ini dipengaruhi oleh semakin meningkatnya kebutuhan akan n-butanol dan berkembang pesatnya industri berbasis n-n-butanol.

Tabel 1 Industri Penghasil N-Butanol Terbesar Dunia Nama Perusahaan Kapasitas (kmt/tahun)

BASF 649

DOW Chemical Company 526

Oxea Group 280

Formosa Plastics Group 250

Eastman Chemical Company 247

CNPC 195 Petronas 190 Sasol Limited 188 Sasol Limited 130 SINOPEC 120 TOTAL 2775 Sumber: Yuan, L., 2012.

Berdasarkan data ststistik SRI, konsumsi N-butanol pada tahun 2010 mencapai 2.944.000 ton/tahun dengan Asia sebagai konsumen terbesar yaitu sekitar 53% dari total konsumsi dunia (Yuan, L., 2012).

Di Indonesia sendiri telah didirikan pabrik N-butanol yaitu PT. Petro OXO Nusantara. Pabrik tersebut memproduksi n-butanol sebanyak 40.000 ton/tahun. Namun adanya industri ini belum dapat memenuhi kebutuhan N-butanol dalam negeri. Berikut adalah data statistik kebutuhan N-N-butanol di Indonesia.

(3)

Tahun Import (kg/tahun) 2009 34.014.528 2010 36.392.363 2011 39.088.456 2012 35.484.402 2013 40.411.890 2014 34.599.984

Sumber: Badan Pusat Statistik Tahun 2015 Kegunaan N-Butanol

Penggunaan N-butanol hingga saat ini sangat beragam. Baik digunakan sebagai produk jadi, bahan tambahan, bahan antara, maupun bahan baku produk kimia lainnya. Dalam industri kimia lainya penggunaan N-butanol diaplikasikan pada produksi:  Acrylate/methacrylate esters  Glycol ethers  n-Butyl acetate  Amino resins  n-Butylamines

Selain itu n-butanol juga digunakan sebagai:

 Solvent: Untuk cat, coating, vernis, resin, gums, pewarna, kamper, minyak sayur, lemak, lilin, resin, karet dan alkaloid.

 Plasticizer

 Tekstil : sebagai swellingagent ( bahan pembentuk busa) dan pembuatan pakaian dari kain jas.

 Agen flotasi  Pembersih

 Kosmetik : termasuk make up mata, foundation, lipstik, produk perawatan kuku, produk cukur, dan produk kebersihan personal.

 Obat dan antibiotik, dan vitamin  Gasoline (sebagai zat additif) B. Bahan Baku dan Produk

1. Sifat Bahan Baku a. Propilena

 Sifat fisik:

 Rumus kimia : C3H6

 Kenampakan pada suhu kamar (320_{C) : Gas, tak berwana}

(4)

 Melting point : -185,260_C  Panas laten peleburan : 69,772 kJ/kg

( 1,013 bar @melting point)

 Boiling point (1,013 bar) : -47,620_C

 Densitas liquid : 610,06 kg/m3

(1,013 bar @boiling point)

 Panas laten penguapan : 438,96 kJ/kg (1,013 bar @boiling point)

 Tekanan Uap (@ 200_C) _{: 10,17 bar}

 Temperatur kritis : 91,060_C

 Tekanan kritis : 45,55 bar

 Densitas kritis : 230,081 kg/m3

 Densitas gas (1,013 bar @ 150_C) _{: 1,8083 kg/m}3  Compressibility factor (Z) : 0,98393

(1,013 bar dan 150_C)

 Specific gravity, gas : 1,48

 Viscosity (1.013 bar @0 °C (32 °F)) : 7.813E-05 Poise  Thermal conductivity : 14.6671 mW/(m.K)

(1.013 bar @ 0 °C (32 °F))

 Kelarutan dalam air : 0.434 vol/vol

(1.013 bar and 0 °C (32 °F))

 Autoignition Temperature : 4600_C  Sifat Kimia:

 Ikatan phi dalam propilen menyediakan sumber elektron untuk reaksi elektrofilik seperti reaksi adisi. Misalnya adisi hidrogen atau halogen.  Reaksi polimerisasi merupakan reaksi komersial yang paling penting

untuk propilen

(Othmer, K., Vol 20, 1991, www.encyclopedia.airliquide.com) b. Hidrogen

 Sifat – sifat fisika :

 Rumus kimia : H2

 Berat molekul : 2,0159 g/mol

 Melting point : -259,20_C

 Panas laten peleburan : 58,0889 kJ/kg (1,013 bar @boilling point)

 Boiling point(1,013 bar) : -252,780_{C (-423,0}0_F)

(1,013 bar @boilling point)

 Panas laten penguapan : 448,69 kJ/kg (1,013 bar @boilling point)

(5)

 Critical temperature : -240.01 °C  Critical pressure : 12.96 bar

 Densitas gas (1,013 bar @150_C) _{: 0,0852 kg/m}3  Compressibility Factor (Z) : 1.0006

(1.013 bar and 15 °C (59 °F))

 Specific gravity : 0.07

 Viscosity (1.013 bar and 15 °C (59 °F)) : 8.3969E-05 Poise  Thermal conductivity : 172.58 mW/(m.K)

(1.013 bar and 0 °C (32 °F))

 Solubility in water (1.013 bar @ 0 °C) : 0.0214 vol/vol  Konsentrasi dalam udara : 0.00005 vol %  Autoignition temperature : 560 °C

 Sifat kimia:

 Merupakan gas diatomik dan unsur terbanyak di alam.  Sangat sedikit larut dalam air, alkohol dan eter.

 Fraksi ringan  Mudah terbakar.

 Mudah bereaksi dengan beberapa bahan-bahan kimia

(Othmer, K., Vol 13, 1991 dan www.encyclopedia.airliquide.com) c. Karbon Monoksida

 Sifat – sifat fisika :

 Rumus kimia : CO

 Melting point : -205,070_C

 Panas laten peleburan : 30,024 kJ/kg (1,013 bar @boilling point)

 Boiling point(1,013 bar) : -191,50_C

(1,013 bar @boilling point)

 Panas laten penguapan : 214,68 kJ/kg (1,013 bar @boilling point)

 Critical temperature : -140.29 °C  Critical pressure : 34.94 bar  Critical density : 303.91 kg/m3  Densitas gas (1,013 bar @150_C) _{: 1,1849 kg/m}3  Compressibility Factor (Z) : 0,99953

(1.013 bar and 15 °C (59 °F))

 Specific gravity : 0.97

 Viscosity (1.013 bar and 15 °C (59 °F)) : 1.6515E-04Poise  Thermal conductivity : 24,74 mW/(m.K)

(6)

(1.013 bar and 0 °C (32 °F))

 Solubility in water (1.013 bar and 0 °C (32 °F)) : 0.0352 vol/vol  Solubility in water (1.013 bar and 20 °C (68 °F)) : 0.0227 vol/vol  Autoignition temperature : 630 °C

 Sifat kimia

 Mudah terbakar  Sangat beracun

 Mempunyai energi ikatan 1070 kJ/mol yang merupakan energi ikatan tertinggi dari molekul diatomik lainnnya.

(Othmer, K., Vol 5, 1991 dan www.encylopedia.airliquide.com) d. Katalis Cobalt Hydrocarbonyl

 Properti : (www.en.wikipedia.org)  Rumus kimia : C4HCoO4

 Kenampakan : Cair, berwana kuning terang, bau menyengat  Berat molekul : 171,98 g/mol

 Boiling point : 470_{C (117}0_F)  Temperatur Leleh : -330_C

 Kelarutan dalam air : 0,05% (200_C)

 Kelarutan : larut dalam hexan, toluena, etanol  Tekanan uap : > 1 atm (200_C)

 Keasaman (pKa) : 8,5 2. Sifat Produk

a. N-Butanol

Sifat – sifat fisika : (Othmer,K., 1991)

 Rumus kimia : n-C4H9OH

 Kenampakan pada suhu kamar (320_{C) : Cair, tak berwarna, berbau} seperti pisang

 Tekanan kritis : 4423 kPa

 Spesifik volume kritis : 0,275 m3_/kgmol

 Boiling point : 117,660_C

 Temperatur Leleh : -89,30_C

 Panas pembentukan gas ideal @250_C _{: -274,6 kJ/mol}

 Panas peleburan : 9,372 kJ/mol

 Panas penguapan pada normal bp : 43,29 kJ/g  Densitas liquid @250_C _{: 809,7 kg/m}3

(7)

 Index refraksi @250_C _{: 1,3971}  Flash point, closed cup : 28,850_C

 Viscosity @200_C _{: 2,947 cP}

 Sifat kimia:

 Kelarutan dalam air pada 300_{C adalah 7,85% berat, pada alkohol} 20,06% berat

b. Iso butanol

 Sifat – sifat fisika : (Othmer,K., 1991)

 Rumus kimia : (CH3)CHCH2OH

 Kenampakan pada suhu kamar (320_{C) : Cair, tak berwarna, berbau}

 Tekanan kritis : 4300 kPa

 Spesifik volume kritis : 0,273 m3_/kgmol

 Boiling point : 107,660_C

 Temperatur Leleh : -108,00_C

 Panas pembentukan gas ideal @250_C _{: -283,2 kJ/mol}

 Panas peleburan : 6,322 kJ/mol

 Panas penguapan pada normal bp : 41,83 kJ/g  Densitas liquid @250_C _{: 801,6 kg/m}3

 Kapasitas panas liquid @250_C _{: 0,18115 kJ/(mol.K)}

 Index refraksi @250_C _{: 1,3938}

 Flash point, closed cup : 27,850_C

 Viscosity @200_C _{: 3,102 cP}

 Autoignition Temperature : 4000_C  Sifat kimia:

 Kelarutan dalam air pada 300_{C adalah 8,58% berat, pada alkohol} 16,36% berat

C. Analisa Pasar

Pemasaran produk n-butanol untuk memenuhi kebutuhan industri dalam negeri tersebar di seluruh Indonesia. Jika kebutuhan dalam negeri sudah dapat dipenuhi maka pemasaran diarahkan ke wilayah Asia, dimana Asia merupakan konsumen terbanyak n-butanol yaitu sekitar 53% dari total produksi n-butanol dunia (Yuan, L., 2012) . Dibawah ini analisa pasar untuk mengetahui potensi produk terhadap pasar. Reaksi yang terjadi:

C3H6 + CO + H2  C4H9OH Tabel 1.4. Data Analisa Pasar

(8)

No Nama Bahan BM Harga( $/ton) 1 Syntesa Gas (syngas)

(H2= 14%; CO = 27%; CO2= 4,5%; O2=0,6%; CH4=3%; N2=50,9%. 24,744 7,2 2 Propilen 42,082 786 3 N-butanol 71,123 1900

Sumber: www.platts.com, www.alibaba.com

Berdasarkan data diatas, maka perhitungan ekonomi potensial : EP = Produk – Reaktan

= [(71,123 x $ 1900) ] – [( 24,744 x 7,2 ) + (42,082 x 786)] = $ 168.031,995/ ton mol n-butanol (C4H9OH)

Berdasarkan hasil perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa pabrik n-butanol menguntungkan dan dapat didirikan pada tahun 2019.

Perkiraan Kapasitas Produksi

Dalam mendirikan suatu pabrik diperlukan suatu perkiraan kapasitas produksi agar produk yang dihasilkan sesuai dengan permintaan. Berikut ini data

kebutuhan n-butanol di Indonesia :

Tabel 1.2. Data Kebutuhan N-butanol Domestik tahun 2010-2014 di Indonesia

Tahun Impor Ekspor Produksi

Jumlah (kg) Jumlah (kg) Jumlah(kg)

2009 34.014.528 76.899 40.000.000 2010 36.392.363 19.158 40.000.000 2011 39.088.456 968.206 40.000.000 2012 35.484.402 950.100 40.000.000 2013 40.411.890 4.769 40.000.000 2014 34.599.984 77.060 40.000.000

(9)

2005 2010 2015 30,000,000 32,000,000 34,000,000 36,000,000 38,000,000 40,000,000 42,000,000 f(x) = 325194.49x - 617463437.51 R² = 0.06

Impor N-Butanol

Linear (Impor N-Butanol)

Tahun Jumlah (kg)

Gambar 1 Grafik Impor N-Butanol

20082010201220142016 0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 f(x) = - 1727.66x + 3824547.68 R² = 0

Ekspor N-Butanol

Ekspor N-Butanol Linear (Ekspor N-Butanol) Tahun Jumlah (kg)

Gambar 2 Grafik Ekspor N-Butanol

Berdasarkan gambar 1 mengenai grafik impor didapat persamaan, y = 325194x - 6.108_{. Dengan persamaan ini dapat diprediksi nilai impor pada tahun 2019, yaitu:}

Impor = 325.194x - 6.108 = 325.194(2019) - 6.108

(10)

= 56.568.705 kg/tahun = 56.568,705 ton/ tahun

Sedangkan untuk nilai ekspor tahun 2019 dapat diprediksi dengan persamaan, y = -1727,7x + 4.106_{( lihat gambar 2).}

 Nilai ekspor pada tahun 2019 Ekspor = -1727,7x + 4.106

= -1727,7 (2019) + 4.106 = 511.774kg/tahun = 511,774 ton/ tahun

 Nilai konsumsi pada tahun 2019 disamakan dengan nilai impor.

 Nilai produksi pada tahun 2019, diasumsikan hingga tahun 2019, PT. Petro Oxo Nusantara tetap memproduksi 40.000.000 kg/tahun.

Produksi = 40.000.000 kg/tahun = 40.000 ton/ tahun

Untuk mengetahui kapasitas pabrik maka menggunakan rumus: Kapasitas Pabrik = Impor + Ekspor – Produksi

Kapasitas Pabrik = 56.568.705 + 511.774 - 40.000.000 kg/tahun Kapasitas Pabrik = 17.080.479kg/tahun

Kapasitas Pabrik = 17.080, 479 ton/tahun ≈ 20.000 ton/tahun

Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri sebesar 20.000 ton/tahun dan untuk memenuhi kebutuhan ekspor diasumsikan 50% dari total kebutuhan dalam negeri yaitu 10.000 ton/tahun. Sehingga, kapasitas pabrik N-butanol ini adalah 30.000 ton/tahun.

D. Lokasi Pabrik

Pemilihan lokasi pabrik sangat penting di dalam perancangan pabrik karena hal ini berhubungan dengan terjaganya keefektifan dan keefisienan dalam pembangunan pabrik maupun pada saat keberlangsungan operasi pabrik.

Ada beberapa faktor yang harus diperhatikan untuk menentukan lokasi pabrik yang kita rancang agar secara teknis dan ekonomis menguntungkan. Adapun faktor-faktor yang harus dipertimbangkan yaitu:

(11)

1. Faktor Utama

a. Penyediaan bahan baku

Kemudahan memperoleh bahan baku merupakan salah satu faktor penting dalam keberlangsungan operasi pabrik. Dimana, jika pabrik didirikan dekat dengan sumber bahan baku, maka kendala yang dapat terjadi dalam penyediaan bahan baku bisa lebih diminimalisir.

Dalam hal ini, bahan baku propilena diperoleh dari PT. Chandra Asri Petrochemical Center, Cilegon, Banten yang berkapasitas produksi 240.000 ton/tahun. Sedangkan untuk syngas diimpor dari Sasol Syngas Company, Afrika Selatan. Oleh karena itu, lokasi cilegon dapat menjadi pertimbangan dalam penentuan lokasi pabrik n-butanol.

b. Pemasaran produk

Faktor yang perlu diperhatikan adalah letak wilayah pabrik yang membutuhkan n-butanol dan jumlah kebutuhannya. Daerah Cilegon merupakan daerah yang strategis untuk pendirian suatu pabrik karena dekat dengan Jakarta sebagai pusat perdagangan Indonesia.

c. Sarana Transportasi

Sarana dan prasarana transportasi sangat diperlukan untuk proses penyediaan bahan baku dan pemasaran produk. Dengan adanya fasilitas jalan raya, rel kereta api, dan pelabuhan laut yangmaka pemilihan lokasi di Cilegon sangat tepat.

d. Tenaga kerja

Tersedianya tenaga kerja yang terampil mutlak diperlukan untuk menjalankan mesin-mesin produksi. Dan tenaga kerja dapat direkrut dari daerah Cilegon, Jakarta, dan sekitarnya.

e. Penyediaan utilitas

Perlu diperhatikan sarana-sarana pendukung seperti tersedianya air, listrik, dan sarana lainnya sehingga proses produksi dapat berjalan dengan baik. Sebagai suatu kawasan industri yang telah direncanakan dengan baik dan tempat industri berskala besar (PT. Krakatau Steel dan PT. Chandra Asri Petrochemical Center), Cilegon telah mempunyai saranasarana pendukung yang memadai.

(12)

2. Faktor Sekunder a. Karakteristik lokasi

Karakteristik lokasi ini menyangkut iklim di daerah tersebut, kemungkinan terjadinya banjir, serta kondisi sosial masyarakatnya. Dalam hal ini, Cilegon sebagai kawasan industri adalah daerah yang telah ditetapkan menjadi daerah industri sehingga pemerintah. Hal ini menjadi salah satu nilai positif yang mendukung pendirian pabrik di lokasi tersebut.

b. Kebijaksanaan pemerintah

Dalam hal ini, pendirian pabrik juga perlu memperhatikan beberapa faktor kepentingan yang terkait di dalamnya, kebijaksanaan pengembangan industri, dan hubungannya dengan pemerataan kesempatan kerja, kesejahteraan, dan hasil-hasil pembangunan. Disamping itu, pabrik yang didirikan juga harus berwawasan lingkungan, artinya keberadaan pabrik tersebut tidak boleh mengganggu atau merusak lingkungan sekitarnya.

c. Kemasyarakatan

Dengan masyarakat yang akomodatif tehadap perkembangan industri dan tersedianya fasilitas umum untuk hidup bermasyarakat, maka lokasi di Cilegon dirasa tepat.

Dari pertimbangan faktor-faktor di atas, maka dipilih daerah Cilegon kecamatan Citangkil, Propinsi Banten sebagai lokasi pendirian pabrik n-butanol.

(13)

(14)

Gambar 3 Peta Lokasi Pabrik Peta Kota

(15)

(16)

DAFTAR PUSTAKA

Othmer, Kirk., 1991, Encyclopedia Of Chemical Technology, John Wiley & Sons Inc

Rahardjo, B.S., 2013, The Assesment of Syngas Utilization by Fischer Tropsch Synthesis in The Slurry-Bed Reactor Using Co/SiO2 Catalyst, International Journal of Engineering and Applied Sciences Vol 4 Juli 2013

Yuan, Liu., 2012, OXO Market Supply adn Demand Forecast and Investment Economic Analysis, Finance Research Vol 1 No. 2 Maret 2012

www.alibaba.com www.dow.com www.plattts.com