PABRIK ACETALDEHYDE DARI ETHYL ALCOHOL DENGAN VEBA – CHEMIE PROCESS PRA RENCANA PABRIK

(1)

PABRIK ACETALDEHYDE

DARI ETHYL ALCOHOL

DENGAN VEBA – CHEMIE PROCESS

PRA RENCANA PABRIK

Oleh :

SIGIT ADE PAMUNGKAS

053101 0082

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR

(2)

ii

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan rasa syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa dan

dengan segala rahmat serta karuniaNya sehingga penyusun telah dapat

menyelesaikan Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Dari Ethyl

Alcohol Dengan Veba-Chemi Process”, dimana Tugas Akhir ini merupakan

tugas yang diberikan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program

pendidikan kesarjanaan di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri,

Universitas Pembangunan Nasional Surabaya.

Tugas Akhir “Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde Dari Ethyl Alcohol

Dengan Veba-Chemi Process” ini disusun berdasarkan pada beberapa sumber

yang berasal dari beberapa literatur , data-data , majalah kimia, dan internet.

Pada kesempatan ini kami mengucapkan terima kasih atas segala

bantuan baik berupa saran, sarana maupun prasarana sampai tersusunnya Tugas

Akhir ini kepada :

1. Bapak Ir. Bambang Wahyudi, MT

Selaku Dekan FTI UPN “Veteran” Jawa Timur

2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT

Selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, FTI,UPN “Veteran” Jawa Timur.

3. Ibu Ir. Tjatoer Welasih, MT

selaku dosen pembimbing.

(3)

5. Seluruh Civitas Akademik Jurusan Teknik Kimia , FTI , UPN

“Veteran” Jawa Timur.

6. Kedua orangtua kami yang selalu mendoakan kami.

7. Semua pihak yang telah membantu , memberikan bantuan, saran serta

dorongan dalam penyelesaian tugas akhir ini.

Kami menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna,

karena itu segala kritik dan saran yang membangun kami harapkan dalam

sempurnanya tugas akhir ini.

Sebagai akhir kata, penyusun mengharapkan semoga Tugas Akhir yang

telah disusun ini dapat bermanfaat bagi kita semua khususnya bagi mahasiswa

Fakultas Teknologi Industri jurusan Teknik Kimia.

Surabaya , Oktober 2009

(4)

iv

INTISARI

Perencanaan pabrik acetaldehyde ini diharapkan dapat berproduksi dengan

kapasitas 120.000 ton acetaldehyde/tahun dalam bentuk liquid. Pabrik beroperasi

secara continuous selama 330 hari dalam setahun.

Acetaldehyde mempunyai kegunaan utama sebagai bahan baku utama

pada industri kimia organik seperti pada industri sintesa acetic acid, n-butyl

alcohol, ethyl acetate dan beberapa industri kimia lainnya. Secara singkat, uraian

proses dari pabrik acetaldehyde sebagai berikut :

Pertama-tama ethyl alcohol diuapkan kemudian dioksidasi pada reaktor

menghasilkan acetaldehyde. Acetaldehyde kemudian diserap pada kolom absorber

dan kemudian dimurnikan dengan kolom distilasi sebagai produk akhir.

Pendirian pabrik berlokasi di Manyar, Gresik dengan ketentuan :

Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas

Sistem Organisasi : Garis dan Staff

Jumlah Karyawan : 186 orang

Sistem Operasi : Continuous

(5)

Analisa Ekonomi :

* Massa Konstruksi : 2 Tahun

* Umur Pabrik : 10 Tahun

* Fixed Capital Investment (FCI) : Rp. 38.713.136.000

* Working Capital Investment (WCI) : Rp. 80.322.827.000

* Total Capital Investment (TCI) : Rp. 119.035.963.000

* Biaya Bahan Baku (1 tahun) : Rp. 834.801.308.000

* Biaya Utilitas (1 tahun) : Rp. 7.050.688.000

- Steam = 996.096 lb/hari

- Air pendingin = 1.578 M3/hari

- Listrik = 15.168 kWh/hari

- Bahan Bakar = 2.736 liter/hari

* Biaya Produksi Total (Total Production Cost) : Rp. 963.873.928.000

* Hasil Penjualan Produk (Sale Income) : Rp. 983.787.090.000

* Bunga Bank (Kredit Investasi Bank Mandiri) : 19%

* Internal Rate of Return : 21,69%

* Rate On Investment : 21,44%

* Rate On Equity : 30,86%

* Pay Out Periode : 4,1 Tahun

(6)

vi

DAFTAR TABEL

Tabel VII.1. Instrumentasi pada Pabrik ………... VII - 5

Tabel VII.2. Jenis Dan Jumlah Fire – Extinguisher ………. VII - 7

Tabel VIII.2.1. Baku mutu air baku harian ……….………… VIII-7

Tabel VIII.2.3. Karakteristik Air boiler dan Air pendingin ………… VIII-9

Tabel VIII.4.1. Kebutuhan Listrik Untuk Peralatan Proses Dan Utilitas

……….……….……….…… VIII-60

Tabel VIII.4.2. Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan Ruang Pabrik

Dan Daerah Proses ……….………. VIII-62

Tabel IX.1. Pembagian Luas Pabrik ……….……… IX - 8

Tabel X.1. Jadwal Kerja Karyawan Proses ……….…… X - 11

Tabel X.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja ……….…… X - 13

Tabel XI.4.A. Hubungan kapasitas produksi dan biaya produksi … XI - 8

Tabel XI.4.B. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal sendiri

……….……….……….…… XI - 9

Tabel XI.4.C. Hubungan antara tahun konstruksi dengan modal pinjaman ……….……….……….……… XI - 9

Tabel XI.4.D. Tabel Cash Flow ……….……….…… XI - 10

Tabel XI.4.E. Pay Out Periode ……….……….…… XI - 14

(7)

DAFTAR GAMBAR

Gambar IX.1 Lay Out Pabrik ……….……….………… IX - 9

Gambar IX.2 Peta Lokasi Pabrik ……….……….……… IX - 10

Gambar IX.3 Lay Out Peralatan Pabrik ……….………. IX - 11

Gambar X.1 Struktur Organisasi Perusahaan ……….………… X - 14

(8)

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ……….……….………. i

KATA PENGANTAR ……….……….………. ii

INTISARI ……….……….……….……… iv

DAFTAR TABEL ……….……….……….…… vi

DAFTAR GAMBAR ……….……….……… vii

DAFTAR ISI ……….……….……….………… viii

BAB I PENDAHULUAN ……….……….……… I – 1

BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES ……….…… II – 1

BAB III NERACA MASSA ……….……….…… III – 1

BAB IV NERACA PANAS ……….……….……… IV – 1

BAB V SPESIFIKASI ALAT ……….……….. V – 1

BAB VI PERENCANAAN ALAT UTAMA ………. VI – 1

BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA …. VII – 1

BAB VIII UTILITAS ……….……….……… VIII – 1

BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ……….. IX – 1

BAB X ORGANISASI PERUSAHAAN ……….………… X – 1

BAB XI ANALISA EKONOMI ……….……….… XI – 1

BAB XII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN ……….. XII – 1

(9)

LEMBAR PENGESAHAN

PABRIK ACETALDEHYDE

DARI ETHYL ALCOHOL

DENGAN VEBA – CHEMIE PROCESS

Oleh :

SIGIT ADE PAMUNGKAS

053101 0082

Disetujui untuk diajukan dalam ujian lisan

Dosen Pembimbing

(10)

I - 1

---

Pra Rencana Pabrik Acetaldehyde

BAB I PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Acetaldehyde atau disebut juga dengan ethanal atau acetic aldehyde adalah

suatu senyawa kimia organik dengan rumus CH3CHO sehingga sering disingkat

menjadi “MeCHO = Methyl-CHO”, merupakan bahan kimia yang mudah

terbakar. Acetaldehyde banyak terdapat dialam, seperti didalam buah-buahan,

kopi, daging dan diproduksi secara alami oleh tumbuhan untuk proses

metabolisme.

Acetaldehyde mempunyai kegunaan utama sebagai bahan baku utama pada

industri kimia organik seperti pada industri sintesa acetic acid, n-butyl alcohol,

ethyl acetate dan beberapa industri kimia lainnya. Kegunaan lainnya dapat

dijumpai pada industri pembuatan resin, karet, pelarut, dan industri pengawet

makanan dan minuman.

Industri acetaldehyde di Indonesia mempunyai perkembangan yang stabil,

hal ini dapat dilihat dengan berkembangnya industri kimia alkohol, resin, karet,

makanan terutama kebutuhan bahan pengawet makanan di Indonesia. Pendirian

pabrik acetaldehyde di Indonesia mempunyai peluang investasi yang menjanjikan

(11)

Pendahuluan --- I -

--- 2

I.2. Manfaat

Manfaat lebih lanjut dengan didirikannya pabrik ini diharapkan dapat

mengurangi impor acetaldehyde, sehingga Indonesia tidak mengimpor

acetaldehyde. Dengan demikian dapat mendorong pertumbuhan industri-industri

kimia, menciptakan lapangan pekerjaan, mengurangi pengangguran dan yang

terakhir diharapkan dapat menumbuhkan serta memperkuat perekonomian di

Indonesia. Kebutuhan acetaldehyde di Indonesia dipenuhi oleh beberapa negara

pengimpor. Sampai saat ini Indonesia masih membutuhkan acetaldehyde dari

negara-negara penghasil acetaldehyde.

I.3. Aspek Ekonomi

Acetaldehyde sangat penting dalam industri kimia sintesa senyawa kimia

dan industri pengawet makanan dan minuman. Data kebutuhan dari Departemen

Perindustrian dan Perdagangan tahun 2004-2008 terlihat pada table I.1, sehingga

kebutuhan pada tahun 2012 dapat ditentukan dengan metode regresi linier

sehingga penentuan prediksi kapasitas produksi dapat direncanakan.

Tabel I.1. Data impor acetaldehyde

(12)

---

3

Dengan menggunakan Metode Regresi linier, dengan persamaan : y = a + bx

Dengan : a = y (rata-rata harga y)

(Peters & Timmerhaus : 760)

Berdasarkan data kebutuhan pada tahun 2008, maka untuk kapasitas pabrik

terpasang digunakan :

Kapasitas produksi terpasang = 120.000 ton/th

Kapasitas produksi harian = 120.000 ton/th / 330 hari/th

 364 ton/hari

Dengan demikian, maka penting sekali adanya perencanaan pendirian

pabrik acetaldehyde di Indonesia. Hal ini membantu industri-industri dalam negeri seperti industri sintesa bahan kimia, pengawet makanan, tekstil, pewarna,

dalam penyediaan bahan baku dan bila memungkinkan untuk komoditi ekspor

(13)

--- 4

I.4. Sifat Bahan Baku dan Produk Bahan Baku :

I.4.A. Ethyl alcohol (Chemicalland21, Wikipedia, Perry 7ed) Nama Lain : Ethanol, Hydroxyethane

Rumus Molekul : C2H5OH (komponen utama)

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 46

Warna : tidak berwarna

Bau : berbau khas alkohol

Bentuk : liquid

Specific gravity : 0,789

Melting point : -112C (1 atm)

Boiling point : 78,4C (1 atm)

Solubility, Water : ~

Solubility, Alcohol : larut

Komposisi ethanol : (alibaba.com) Komponen % Berat C6H5OH 99,50%

H2O 0,50%

(14)

---

5

I.4.B. Oxygen (dalam udara) (Chemicalland21, Wikipedia, Perry 7ed) Nama Lain : Oksigen

Rumus Molekul : O2 (komponen utama)

Rumus Bangun : O – O

Berat Molekul : 32

Bau : tidak berbau

Bentuk : gas

Specific gravity : 1,000 (gas)

Melting point : -218,4C (1 atm)

Boiling point : -183C (1 atm)

Solubility, Cold Water : 4,89 kg/100 kg H2O (H2O = 0C)

Solubility, Hot Water : 1,70 kg/100 kg H2O (H2O = 100C)

Solubility, Alcohol : larut

Komposisi udara kering :

Komponen % Berat O2 21,00%

N2 79,00%

(15)

--- 6

Produk :

I.4.C. Acetaldehyde (Chemicalland21, Wikipedia, Perry 7ed) Nama Lain : Ethanal, Acetic aldehyde

Rumus Molekul : CH3CHO (komponen utama)

Rumus Bangun :

Berat Molekul : 44

Bau : tidak berbau

Bentuk : liquid

Specific gravity : 0,783

Melting point : -123,5C

Boiling point : 20,2C

Solubility, Water : ~

Solubility, Alcohol : ~

(16)

II - 1

---

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

II.1. Macam Proses

Secara umum terdapat dua proses pembuatan acetaldehydeyaitu : oksidasi

dan dehydrogenasi. Untuk proses oksidasi terdapat beberapa cara tergantung pada

bahan baku sedangkan untuk proses dehydrogenasi hanya menggunakan bahan

baku ethyl alcohol. Secara ringkas macam pembuatan acetaldehyde adalah :

II.1.1. Proses Oksidasi

II.1.1.A. Oksidasi Ethylene

II.1.1.B. Oksidasi Ethyl Alcohol Silver-Gauze Process II.1.1.C. Oksidasi Ethyl Alcohol Veba-Chemie Process II.1.2. Proses Dehydrogenasi

II.1.1.A. Oksidasi Ethylene

Pada proses ini bahan baku yang digunakan adalah gas ethylene dengan

kemurnian minimum 99,7% serta oxygen dengan kemurnian minimum 99%.

(17)

Seleksi & Uraian Proses --- II -

--- 2

berisi katalis larutan cupric chloride (CuCl2) dan palladium chloride (PdCl2).

Reaktor dijaga kondisi operasinya pada tekanan 100 psi (6,8 atm), dengan suhu

125C-130C. Reaksi yang terjadi :

C2H4(g) + ½ O2(g) CuCl2;PdCl2CH3CHO(g)

Produk atas reaktor berupa campuran acetaldehyde dan impuritis

kemudian diumpankan ke kolom absorber untuk proses penyerapan uap

acetaldehyde dengan air proses. Acetaldehyde yang terserap kemudian

diumpankan ke kolom ke-2 untuk proses penguapan acetaldehyde dan

memisahkan air dalam larutan acetaldehyde. Acetaldehyde kemudian diumpankan

pada kolom terakhir untuk proses pemisahan limbah gas dan siap dikemas sebagai

produk akhir. Yields untuk proses ini berkisar antara 95%.

II.1.1.B. Oksidasi Ethyl Alcohol Silver-Gauze Process

Pada proses ini bahan baku yang digunakan adalah ethyl alcohol dan

udara. Pertama-tama ethyl alcohol diuapkan dan kemudian dicampur dengan

(18)

---

3

dijaga kondisi operasinya pada tekanan 1 atm dengan suhu 375C-550C. Reaksi

yang terjadi :

C2H5OH(g) + ½ O2(g) Ag CH3CHO(g) + H2O(g)

Produk reaktor berupa campuran acetaldehyde dan impuritis kemudian

diumpankan ke kolom scrubber-1 untuk proses penyerapan uap acetaldehyde

dengan ethyl alcohol encer (50%). Uap Acetaldehyde yang tidak terserap

kemudian diserap dengan air proses pada kolom scrubber-2. Acetaldehyde yang

terserap kemudian diumpankan ke kolom ke-1 untuk proses pemisahan

acetaldehyde dan ethyl alcohol, dimana acetaldehyde dikondensasi dan siap untuk

dikemas sebagai produk ahir, sedangkan ethyl alcohol dimurnikan sampai 95%

pada kolom ke-2. Yields untuk proses ini berkisar antara 85-95%.

II.1.1.C. Oksidasi Ethyl Alcohol Veba-Chemie Process

udara. Pertama-tama ethyl alcohol diuapkan dan kemudian dicampur dengan

(19)

--- 4

yang terjadi :

Produk reaktor berupa campuran acetaldehyde dan impuritis didinginkan

secara mendadak (quenching) pada cooler untuk kemudian diumpankan pada

kolom scrubber. Pada kolom scrubber terjadi proses penyerapan acetaldehyde

dengan air proses, dimana acetaldehyde yang terserap kemudian dimurnikan pada

kolom distilasi, sedangkan campuran gas yang tidak terserap dibuang ke

pengolahan limbah gas. Pada pemurnian acetaldehyde, produk bawah kolom

berupa ethyl alcohol direcycle kembali ke reaktor, sedangkan produk atas kolom

berupa acetaldehyde dikondensasi dan siap dikemas sebagai produk akhir. Yields

untuk proses ini berkisar antara 97-99%.

II.1.2. Proses Dehydrogenasi

(20)

---

5

udara untuk diumpankan ke reaktor yang berisi katalis chromium-copper. Reaktor

yang terjadi : C2H5OH(g) Cr ,Cu CH3CHO(g) + H2(g)

Produk reaktor berupa campuran acetaldehyde dan impuritis kemudian

diumpankan ke kolom scrubber-1 untuk proses penyerapan uap acetaldehyde

dengan ethyl alcohol encer (50%). Uap Acetaldehyde yang tidak terserap

kemudian diserap dengan air proses pada kolom scrubber-2. Acetaldehyde yang

terserap kemudian diumpankan ke kolom ke-1 untuk proses pemisahan

acetaldehyde dan ethyl alcohol, dimana acetaldehyde dikondensasi dan siap untuk

dikemas sebagai produk ahir, sedangkan ethyl alcohol dimurnikan sampai 95%

(21)

Seleksi & Uraian Proses --- II - Bahan Baku Ethylene Ethyl Alcohol Ethyl Alcohol Ethyl Alcohol

Pereaksi Oxygen Udara Udara Udara Katalis CuCl2,PdCl2 Silver-gauze Silver Cr,Cu

Suhu Operasi 125-130oC 375-550oC 500-650oC 375-550oC

Tekanan operasi 6,8 atm 1 atm 1 atm 1 atm

Waktu proses kontinyu kontinyu kontinyu kontinyu

Instalasi Peralatan Kompleks Kompleks Sederhana Kompleks Yields produk 95% 85-95% 97-99% 85-95%

Dari uraian cara pembuatan acetaldehyde yang telah dijelaskan di atas,

maka proses yang paling efisien adalah pembuatan acetaldehyde dengan

Veba-Chemie process. Keuntungan dari proses ini adalah :

1. Bahan lebih mudah didapat dan harganya murah.

2. Proses oksidasi hanya menggunakan udara bukan oxygen murni.

3. Katalis yang digunakan lebih sedikit dan ekonomis.

4. Tekanan operasi lebih rendah, sehingga biaya instalasi lebih ekonomis.

5. Yields dan kemurnian produk yang diperoleh lebih tinggi.

(22)

---

7

II.3. Uraian Proses

Pada pra rencana pabrik ini, dapat dibagi menjadi 3 Unit pabrik, dengan

pembagian unit sebagai berikut :

1. Unit Pengendalian Bahan Baku Kode Unit : 100

2. Unit Proses Kode Unit : 200

3. Unit Pengendalian Produk Kode Unit : 300

Adapun uraian proses pembuatan acetaldehyde dengan Veba-Chemie Process

adalah sebagai berikut :

Pertama-tama ethyl alcohol dengan kadar 99,5% dari supplier ditampung

pada tangki F-110, kemudian dipompa menuju ke vaporizer V-112 untuk proses

penguapan dan pemanasan awal dengan suhu operasi 300C. Uap ethyl alcohol

kemudian dicampur dengan udara dari blower G-120 yang sudah dipanaskan pada

heater E-121 sampai suhu 300C. Campuran uap ethyl alcohol dan udara panas

kemudian diumpankan pada bagian atas reaktor R-210.

Pada reaktor R-210 terjadi reaksi oksidasi ethyl alcohol menjadi

acetaldehyde dengan bantuan katalis silver. Reaksi dijaga dengan kondisi operasi

tekanan 1 atm dan suhu 500C. Reaksi yang terjadi :

Yields reaksi = 97% (Ullmann’s 6ed: 7)

Produk reaksi berupa campuran acetaldehyde dan gas sisa reaksi kemudian

didinginkan pada sub-cooler E-220 sampai dengan suhu 130C. Campuran

kemudian diumpankan pada kolom absorber D-230 untuk proses penyerapan

(23)

--- 8

kolom absorber berupa limbah gas kemudian dibuang ke pengolahan limbah,

sedangkan produk bawah berupa larutan acetaldehyde, ethyl alcohol, dan air

ditampung pada tangki kondensat F-232. Larutan kemudian dipompa menuju ke

kolom distilasi-1 D-240 yang sebelumnya dipanaskan pada heater E-234 sampai

mencapai suhu boiling point feed.

Pada kolom distilasi-1 D-240 terjadi proses pemisahan antara

acetaldehyde, ethyl alcohol, dan air berdasarkan titik didih. Produk bawah berupa

larutan ethyl alcohol dan air kemudian dimurnikan pada kolom distilasi-2 D-250

sampai dengan kadar 99,5% untuk kemudian direcycle kembali reaktor R-210.

Sedangkan produk atas berupa acetaldehyde dengan kadar minimal 99,7%

kemudian ditampung pada tangki F-310 pada tekanan 2 atm dengan suhu kamar