1 BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik
Indonesia merupakan negara yang kaya sumber daya baik alam maupun manusia. Namun kelebihan yang dimiliki oleh Indonesia tersebut kurang dimanfaatkan secara optimal. Salah satunya indikatornya adalah banyak sumber daya alam yang masih buruk dari segi pengolahannya, misalnya sumber daya alam yang diperdagangkan dalam bentuk bahan mentah yang tentunya memiliki nilai jual yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan nilai jual produk jadi.
Benzonitril adalah salah satu contoh bahan yang memiliki harga jual tinggi mencapai $5000/ton yang dipasarkan dalam fase cair (www.alibaba.com) bila dibandingkan harga bahan bakunya yakni toluena dan amonia yang memiliki harga
$525 - $725/ ton dan $220 - $470/ton (www.icis.com). Benzonitril juga memiliki banyak kegunaan dalam dunia industri, antara lain (Kirk & Othmer, 1981) :
a. Sebagai bahan sintesis benzoguamin yang merupakan derivatif dari melamin.
b. Sebagai bahan pendukung pada pembuatan protective coating dan molding resin.
c. Sebagai separating agent dalam pemisahan naphtalene dan alkylnaphtalene dari campuran senyawa non-aromatik melalui distilasi azeotrop.
d. Sebagai zat aditif pada pembasuhan plat-plat nikel, bahan bakar jet, pemutihan kain katun, pengeringan serat acrylic dan pemisahan titanium tetrachloride serta vanadium oxychloride dari silicon tetrachloride.
Potensi dan nilai jual dalam dunia industri yang dipandang cukup menjanjikan menjadi pertimbangan utama pendirian pabrik benzonitril. Kebutuhan benzonitril yang tinggi sebagai intermediate product di Indonesia belum diimbangi dengan suplai dari dalam negeri yang memadai. Hingga saat ini Indonesia belum mempunyai pabrik benzonitril, akibatnya pemenuhan kebutuhan benzonitril sebagai bahan baku sekaligus pendukung bagi industri seperti melamin, coating, molding resin, pelapisan logam nikel, hingga tekstil hanya mengandalkan impor.
1.2. Kapasitas Perancangan
Dalam penentuan kapasitas rancangan perlu pertimbangan beberapa faktor, yaitu perkembangan kebutuhan benzonitril di Indonesia dan perkembangan kebutuhan benzonitril di kawasan Asia Tenggara, maka perlu dipertimbangkan:
1. Data impor benzonitril 2. Ketersediaan bahan baku
3. Kapasitas pabrik yang telah berproduksi 4. Kapasitas potensial pendirian
1.2.1. Data Impor Benzonitril
Berdasarkan data dari UN Comtrade Database pada tahun 2013, Indonesia mengimpor senyawa sianida kompleks, termasuk benzonitril di dalamnya, hingga 12.000 ton/tahun. Lalu Indonesia juga mengimpor senyawa gugus Nitril (Nitril- function Compound), yang termasuk benzonitril di dalamnya, hingga 9 juta ton pada tahun 2013. Di Indonesia sendiri juga belum terdapat pabrik yang memproduksi benzonitril. Oleh karena itu, dengan pendirian pabrik benzonitril ini akan dapat memenuhi minimal kebutuhan benzonitril dalam negeri.
1.2.2. Ketersediaan Bahan Baku
Bahan baku yang dapat digunakan untuk produksi benzonitril adalah toluena dan amonia, sedangkan katalis yang digunakan adalah Vanadium Titanium Oxide. Sumber bahan baku toluena diperoleh dari dalam negeri yaitu dari PT Styrindo Mono Indonesia (Serang) dan bahan baku amonia diperoleh dari PT Pupuk Sriwidjaja (Palembang).
1.2.3. Kapasitas Pabrik yang Telah Berproduksi
Di Indonesia sampai saat ini belum terdapat pabrik yang menghasilkan benzonitril. Berikut data pabrik penghasil benzonitril di dunia pada tabel I.1.
Tabel 1.1 Data Pabrik Penghasil Benzonitril di Dunia (www.icis.com)
Perusahaan Lokasi Kapasitas
(ton / tahun)
Nippon Shokubai Jepang 50.000
Anami Organics India 20.000
Wuhan Youji Xinkang Chemical Co., Ltd. China 5.000 Zhangjiagang Huasheng Chem. Co., Ltd China 5.000
Dari tabel 1.2 dapat diketahui bahwa kapasitas produksi maksimal di dunia adalah sebesar 50.000 ton/tahun dan minimal adalah 5.000 ton/tahun.
1.2.4. Kapasitas Potensial Pendirian
Berdasarkan ketiga pertimbangan di atas, maka ditetapkan kapasitas prarancangan pabrik benzonitril yang akan didirikan pada tahun 2020 sebesar 10.000 ton/tahun dengan alasan sebagai berikut.
a. Mempertimbangkan ketersediaan bahan baku.
b. Dapat memenuhi kebutuhan benzonitril dalam negeri sebesar sehingga mengurangi ketergantungan impor. Dan kelebihan produksinya dapat diekspor ke beberapa negara seperti Malaysia dan China. Kebutuhan impor benzonitril di Malaysia sebanyak ±2 juta ton pada tahun 2014 dan sebanyak ±300 ribu ton/tahun (comtrade.un.org).
1.3. Pemilihan Lokasi Pabrik
Letak geografi memberikan pengaruh yang besar terhadap kelangsungan suatu industri. Untuk itu sebelum mendirikan suatu pabrik perlu dilakukan suatu survey untuk mempertimbangkan faktor-faktor penunjang yang satu dengan yang lainnya saling berkaitan. Beberapa faktor yang harus dipertimbangkan untuk menentukan lokasi pabrik agar secara teknis dan ekonomis pabrik yang didirikan akan menguntungkan antara lain: sumber bahan baku, pemasaran, penyediaan tenaga listrik, penyediaan air, jenis transportasi, kebutuhan tenaga kerja, tinggi
rendahnya pajak, keadaan masyarakat, karakteristik lokasi, dan kebijaksanaan pemerintah.
Pabrik benzonitril ini direncanakan akan didirikan di Kawasan Industri Serang, Banten dengan faktor pertimbangan adalah sebagai berikut :
1.3.1 Faktor Primer
Faktor Primer ini secara langsung mempengaruhi tujuan utama dari pabrik yang meliputi produksi dan distribusi produk yang diatur menurut macam dan kualitas, waktu dan tempat yang dibutuhkan konsumen pada tingkat harga yang terjangkau sedangkan pabrik masih memperoleh keuntungan yang wajar. Faktor primer meliputi :
1. Penyediaan Bahan Baku
Sumber bahan baku adalah salah satu faktor penting dalam pemilihan lokasi pabrik. Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan benzonitril yaitu toluena dan amonia. Bahan baku toluena diperoleh dari PT Styrindo Mono Indonesia, Serang. Sedangkan amonia diperoleh dari PT Pupuk Sriwidjaja, Palembang. Oleh karena itu dipilih lokasi di Kawasan Industri Serang dimana cukup dekat dengan penyedia bahan baku toluena.
2. Pemasaran Produk
Faktor yang perlu diperhatikan adalah letak wilayah pabrik yang membutuhkan benzonitril dan jumlah kebutuhannya. Kawasan Industri Serang merupakan daerah yang strategis untuk pendirian suatu pabrik karena dekat dengan beberapa industri lain yang dapat menggunakan benzonitril.
3. Sarana Transportasi
Dalam hal ini dipertimbangkan dari segi kemudahan dan kelancarannya, namun dalam hal ini bersifat relatif karena ada kalanya kemudahan transportasi tercipta karena berdirinya suatu pabrik. Lokasi pabrik yang akan didirikan dekat dengan laut yang mempermudah pengiriman produk maupun penerimaan bahan baku.
Selain itu kawasan ini juga dekat dengan sarana dan prasarana
transportasi seperti sarana pengangkutan melalui jalur darat, sehingga memberi kemudahan dalam operasional administrasi dan pengelolaan manajemen.
4. Utilitas
Kawasan Industri Serang merupakan salah satu wilayah terencana untuk industri sehingga kebutuhan utilitas seperti tenaga listrik, air dan bahan bakar dapat diatasi.
5. Tenaga K erja
Tersedianya tenaga kerja terampil diperlukan untuk menjalankan mesin–mesin produksi dan juga bagian pemasaran dan administrasi.
Tenaga kerja dapat direkrut dari daerah sekitar Serang maupun luar kota Serang yang cukup dekat dari Jakarta.
1.3.2. Faktor Sekunder 1. Karakteristik Lokasi
Karakteristik lokasi meliputi keadaan iklim dan kondisi sosial masyarakat. Karena pabrik yang akan didirikan terletak di Kawasan Industri Serang, maka iklim dan kondisi sosial masyarakat sangat mendukung untuk pendirian pabrik.
2. Kebijaksanaan Pemerintah
Sesuai dengan kebijaksanaan pengembangan industri, pemerintah telah menetapkan daerah Serang sebagai kawasan industri yang terbuka bagi investor asing. Pemerintah sebagai fasilitator telah memberikan kemudahan-kemudahan dalam perizinan, pajak, dan lain-lain yang menyangkut teknis pelaksanaan pendirian suatu pabrik.
Gambar 1.1 Peta Lahan Pendirian Pabrik Benzonitril
Pemilihan lokasi pabrik mempertimbangkan keuntungan teknis dan ekonomis, yaitu penyediaan bahan baku, pemasaran, transportasi, ketersediaan tenaga kerja, ketersediaan energi dan air, kondisi geografis dan sosial. Sumber bahan baku toluena diperoleh dari dalam negeri yaitu dari PT Styrindo Mono Indonesia (Serang) dan bahan baku amonia diperoleh dari PT Pupuk Sriwidjaja (Palembang). Serang merupakan daerah strategis dalam hal transportasi, karena transportasi jalan raya terhubung dengan baik dengan berbagai daerah. Kebutuhan tenaga kerja cukup mudah terutama tenaga menengah (semi-skill) dan buruh kasar (unskilled labour), kebutuhan tenaga ahli dapat diambil dari perguruan tinggi di Jawa Barat, Jawa Tengah dan Jawa Timur. Ketersediaan bahan pendukung utilitas seperti air, dan listrik relatif terjamin karena di daerah industri. Kebutuhan air proses diperoleh dari sumber air laut, lokasi ini terletak di tempat yang jarang terjadi gempa, stabil dan iklim yang baik, dan merupakan kawasan industri, sehingga masyarakatnya telah terbiasa untuk menerima kehadiran suatu pabrik didaerahnya.
Selain itu masyarakat juga dapat mengambil keuntungan dengan pendirian pabrik.
Dari beberapa pertimbangan tersebut tepatlah apabila pabrik akan didirikan kawasan industri Serang, Banten.
1.4. Tinjauan Produk 1.4.1. Pemilihan Proses
Benzonitril merupakan senyawa organik cair tidak berwarna, larut baik dalam aseton, benzen, etil asetat, kloroform, dan etil klorida tetapi tidak larut dalam air. Benzonitril dapat digunakan sebagai pelarut bermacam-macam bahan organik dan anorganik, termasuk polimer.
Setidaknya ada dua cara untuk mensintesis benzonitril dari toluena dan amonia yang telah berhasil dikembangkan, yaitu:
1. Reaksi toluena dan amonia tanpa udara (O2)
Reaksi ini dilakukan dengan bantuan katalisator Bi-Mo-O (Bishmut Molibdenum-Oksigen) pada suhu 524-552°C, tekanan atmosferik, dan merupakan reaksi gas-gas (Groggin, 1958). Reaksi tersebut dapat
dituliskan sebagai berikut:
C7H8 + NH3 C7H5N + 3H2 ... (1) Dengan menggunakan proses ini, maksimum yield benzonitril yang diperoleh adalah 61% dengan selektivitas amonia terhadap benzonitril 550% (Ridder, 1981). Secara komersial, proses ini kurang menarik untuk diaplikasikan di industri karena yield yang dihasilkan masih cukup rendah, sedangkan suhu yang diperlukan cukup tinggi sehingga sangat tidak ekonomis.
2. Reaksi amoksidasi
Reaksi amoksidasi antara toluena dan amonia berlangsung dengan bantuan udara (oksigen) dan katalisator V-Ti-O. Penyiapan katalis dilakukan dengan mencampurkan aqueous solutions yaitu vanadyl oxalate dan TiOCl2 yang mengandung 25% w/w vanadium dalam bentuk V2O5 dengan promotor CsCl.
Setelah terbentuk larutan yang homogen selanjutnya dituang di atas penyangga berbentuk silinder yang terbuat dari Al2O3 yang telah mengalami treatment pemanasan hingga suhu 1000°C (Cavalli, P et al, 1987). Proses ini menghasilkan benzonitril dengan yield maksimum 75 % dan dapat mencapai 90% bila dilakukan recycle total terhadap toluena (Ridder, 1981). Konversi pembentukan benzonitril mencapai 85% (Cavalli, P et al, 1987). Reaksi utama
Bi-Mo-O
dari reaksi amoksidasi antara toluena dan amonia dapat dituliskan sebagai berikut (Kirk and Othmer, 1998):
C6H5-CH3 + NH3 + 1,5 O2 C6H5-CN + 3H2O ... (2)
Pada proses ini terdapat reaksi samping :
C6H5-CH3 + 9O2 7CO2 + 4H2O ... (3) 2NH3 + 1,5O2 N2 + 3H2O ... (4)
Secara umum reaksi amoksidasi dapat berlangsung pada suhu 300-500°C dan tekanan 2 atm, bersifat eksotermis, dan merupakan reaksi fase gas. Namun untuk meminimalkan terjadinya reaksi samping maka proses dijalankan pada suhu kurang dari 480°C (Shitara, 2000). Berikut ini adalah production flow sederhana benzonitril di Nippon Shokubai yang menggunakan metode amoksidasi toluena:
Toluena
Amonia
Vapor Phase Catalytic Ammoxidation
Benzonitrile
Gambar 1.2 Metode Amoksidasi di Nippon Shokubai
Kedua proses sintesis benzonitril di atas tentunya memiliki kelebihan dan kekurangan. Kelebihan dan kekurangan kedua proses tersebut tercantum pada Tabel 1.2.
V-Ti-O
V-Ti-O V-Ti-O
Tabel 1.2 Kelebihan dan Kekurangan Proses Produksi Benzonitril dari Toluena dan Amonia
Jenis Proses Kelebihan Kekurangan
1. Reaksi toluena dan amonia tanpa udara (O2)
1. Tidak memerlukan tambahan udara dalam reaksinya
1. Suhu dan tekanan operasi yang diperlukan lebih tinggi dibanding proses amoksidasi.
2. Yield benzonitril yang dihasilkan cukup rendah yakni sebesar 61%.
2. Reaksi amoksidasi 1 . Prosesnya sudah banyak diaplikasikan di industri.
2. Suhu operasi lebih rendah.
3. Yield benzonitril yang dihasilkan cukup tinggi mencapai 90%.
4. Konversi pembentukan mencapai 85%.
1. Perlu pretreatment katalis agar kinerja katalis lebih maksimal.
Berdasarkan uraian di atas dapat disimpulkan bahwa reaksi amoksidasi menghasilkan yield dan konversi yang lebih tinggi dengan suhu operasi yang lebih rendah sehingga berpotensi menghasilkan margin keuntungan yang optimal. Di dalam industri sendiri, reaksi amoksidasi juga telah berhasil diaplikasikan oleh industri besar seperti Nippon Shokubai untuk memproduksi benzonitril secara kontinyu. Dari pertimbangan-pertimbangan tersebut, maka proses amoksidasi dipilih sebagai proses untuk memproduksi benzonitril.
1.4.2. Sifat Bahan dan Produk
Bahan baku benzonitril adalah amonia dan toluena, sifat-sifat dari bahan baku dan produk tersebut dapat dibaca pada Tabel I.1. Bahan baku amonia mempunyai komposisi 99,5% NH3 dan 0,5% H2O, komposisi tersebut merupakan spesifikasi produk PT Pupuk Sriwidjaja Palembang. Selain itu amonia juga memiliki bau khas amonia (menyengat) dan pada suhu ruang berfase gas. Bahan baku toluena mempunyai komposisi 98,5% C7H8 dan 1,5% C7H16, komposisi tersebut merupakan spesifikasi produk PT Styrindo Mono Indonesia. Sedangkan benzonitril yang dihasilkan memiliki komposisi 99,78% benzonitril dan sisanya air.
Hal tersebut didasari pada spesifikasi produk benzonitril di pasaran.
Tabel 1.3 Data sifat fisis dan kimia bahan baku dan produk
Sifat Fisis dan Kimia Bahan baku Produk
Amonia Toluena Udara Katalis Benzonitril
Rumus Kimia NH3 C7H8 C7H5N
Fasa (30 ⁰C), 1 atm Gas Cair Gas Padat Cair
Berat Molekul 17,031 92,141 28,951 -- 103,24
Titik didih, oC -33,45 110,63 -194,48 -- 190,37
Titik leleh, oC -77,7 -- -- -- -13
Suhu kritis, oC 132 318 -140 -- 426
Rapat Massa, g/cm3 0,597 0,867 0,012 0,84 1,010
Komposisi 99,5%,
0,5% (H2O)
98,5%, 1,5% (C7H16)
21% (O2), 79% (N2)
Vanadium Titanium
oxide
99,78%, 0,22% (H2O)
