A
Annddrri i HHiiddaayyaatt 11114411550000006677 K
Kuurrnniiaawwaan Nn Noovvaallddii 11114411550000003377
1.
1. Pemilihan ProsesPemilihan Proses Sa
Sampmpai ai sesejajauh uh inini, i, prprososes es pepembmbuauatatann hexamethylenediaminehexamethylenediamine (HMD) sebagi(HMD) sebagian an besar besar menggu
menggunakan proses nakan proses hidroghidrogenasi dari enasi dari bahan baku bahan baku adiponadiponitriitril. l. MelalMelalui ui proses ini, proses ini, terjterjadi adi reaksireaksi hi
hidrdrogogenaenasi si berbertatahahap p dadalalam m pepembmbenentutukan kan HMHMD. D. PrPrososes es komkomerersisial al dedengngan an bahbahan an dadasasar r adiponitril yang digunakan pada saat ini dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu hidrogenasi adiponitril yang digunakan pada saat ini dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu hidrogenasi tekanan tinggi dan hidrogenasi tekanan rendah.
tekanan tinggi dan hidrogenasi tekanan rendah.
a)
a) HidHidrogrogenaenasi si tektekanan anan titingginggi
Tekanan pada proses ini umumnya antara 3!" lb
Tekanan pada proses ini umumnya antara 3!" lb# # $in$in%% dengan temperatur sekitar dengan temperatur sekitar
&"'. on*ersi reaktan dapat men+apai -. atalis yang digunakan umumnya adalah &"'. on*ersi reaktan dapat men+apai -. atalis yang digunakan umumnya adalah katal
katalis is hidrohidrogenasi +obalt. Seluruh peralatgenasi +obalt. Seluruh peralatan an pada bagian pada bagian sintesintesis utama sis utama harus di harus di desaidesainn untuk tekanan tinggi serta kebutuhan energi yang besar untuk proses kompresi bahan untuk tekanan tinggi serta kebutuhan energi yang besar untuk proses kompresi bahan baku sampai pada tekanan yang tinggi.
baku sampai pada tekanan yang tinggi. b)
b) Hidrogenasi tekanan rendahHidrogenasi tekanan rendah
Tekanan pada proses ini antara 3!" lb
Tekanan pada proses ini antara 3!" lb# # $in$in%% dengan temperatur antara !&"'. atalis dengan temperatur antara !&"'. atalis
yang digunakan adalah jenis /aney nikel dengan kon*ersi
yang digunakan adalah jenis /aney nikel dengan kon*ersi men+apai -. Digunakan pelarutmen+apai -. Digunakan pelarut seperti larutan alkali (0a1H
seperti larutan alkali (0a1H atau 1H) atau atau 1H) atau bahkan he2amethylebahkan he2amethylenediamine sebagai mediumnediamine sebagai medium reaks
reaksi. i. ProsProses es ini dapat ini dapat dijadijalanklankan an se+ase+ara ra kontkontinyu dengan inyu dengan menmenyuplyuplai ai katakatalis lis segasegar r dandan penambahan
penambahan unit regenerasi unit regenerasi katalis yang bkatalis yang beroperasi se+ara koneroperasi se+ara kontinyu.tinyu.
Tabel &. menampilkan perbandingan proses dan kondisi operasi untuk pembuatan Tabel &. menampilkan perbandingan proses dan kondisi operasi untuk pembuatan hexamethylenediamine
Tael 1.Perbandingan Proses dan ondisi 1perasi dalam Pembuatan Hexamethylenediamine
S Patent S Patent S Patent
Patent 0o. %,"4,%4 0o. 3,35,&" 61 %&%$&37"% 8&
(&") (&75) (%&%)
Produksi Produksi Produksi
Hexamethylenendiamine Hexamethylenendiamine Hexamethylenediamine
Melalui Proses Melalui Proses Proses melalui Proses Hidrogenasi
Hidrogenasi 8diponitril Hidrogenasi 8diponitril &,4!di+yanobutene dalam
dalam medium dalam medium larutan Sol*ent 9nert (air$ethanol)
8mmonia +air alkali (0a1H$1H)
/eaktan 1,4-dicyanobutene 8diponitril 8diponitril
H% H%
H%
Medium 8ir atau :thanol 0H3 air ;arutan 0a1H
opper, 0i+kel, atau
obalt /aney!type
atalis atalis Hidrogenasi obalt
(atalis Hidrogenasi (/aney!0i+kel) obalt)
/eaktor <erti+al bed <erti+al bed reaktor <erti+al tubular dengan
Tipe
S Patent S Patent S Patent Patent 0o. %,"4,%4 0o. 3,35,&" 61 %&%$&37"% 8&
(&") (&75) (%&%)
o atau
8liran ounter! o atau ounter!+urrent o!+urrent +urrent
Tekanan %%!7&% atm % = " atm .5 ! 4 atm (&!34 atm)
"!%' 7!&'
Temperatur 5"!&"'
/eaktor (!&4') (!')
on*ersi 4."- !
.%->erdasarkan tabel perbandingan di atas, proses yang dipilih untuk diaplikasikan dalam peran+angan pabrik hexamethylenediamine adalah proses pada S Patent 61 %&%$&37"% 8& karena pada proses ini selain menghasilkan kon*ersi yang paling tinggi juga kondisi operasi (tekanan dan temperatur) reaktornya +ukup rendah dan merupakan yang paling rendah dari proses!proses yang lain.
4. Penentuan Ka!asitas Produ"si a# Per"eman$an Produ"si
Sampai saat ini, belum ada perusahaan di 9ndonesia yang memproduksi hexamethylenediamine.
Perusahaan di 9ndonesia yang menggunakan hexamethylenediamine sebagai bahan baku mendapatkan bahan ini melalui impor dari negara lain seperti ?epang, ina, dan beberapa negara lain.
# Per"eman$an %m!or
Tabel 4.& menampilkan data perkembangan impor pengadaan hexamethylenediamine dari luar negeri berdasarkan data pada kurun @aktu tahun %&3 = %&.
Tael 4.1Perkembangan 9mpor Hexamethylenediamine di 9ndonesia tahun %&3!%&
Tahun 9mpor (kg$tahun) Pertumbuhan
%&3 %&4,4 !
%&4 33,"% .5
%&" &&,3 !.7
%&7 &"&,75 !.&
%& &7","& .&
/ata ! /ata Pertumbuhan .7
(Sumber: BPS RI, 201!
&# Per"eman$an '"s!or
Tabel 4.% menampilkan data perkembangan ekspor hexamethylenediamine ke luar negeri berdasarkan data pada kurun @aktu tahun %&3 = %&.
Tael 4.(Perkembangan :kspor Hexamethylenediamine di 9ndonesia tahun %&3!%&
Tahun :kspor (kg$tahun) Pertumbuhan
%&3 &4,55 !
%&4 ,% !.4
%&" 5,%7" !.&
%&7 ! !
%& 5, !.3
/ata ! /ata Pertumbuhan !.&
(Sumber: BPS RI, 201!
d# Per"eman$an Konsumsi
Tabel 4.3 menampilkan data perkembangan konsumsi hexamethylenediamine di 9ndonesia berdasarkan data pada kurun @aktu tahun %&3 = %&.
Tael 4.3Perkembangan onsumsi Hexamethylenediamine di 9ndonesia Tahun %&3!%&
Tahun onsumsi (kg$tahun) Pertumbuhan
%&3 &,"% !
%&4 354,"% .3
%&" &73,&34 !."5
%&7 &"&,75 !.
%& &","& .4
/ata ! /ata Pertumbuhan .5
e# Pros!e" Pasar
Prospek pasar dapat dilihat dari perhitungan analisa pasar, yaitu dari perhitungan "u##ly dan demand . Dari data persen pertumbuhan produksi, impor, ekspor, dan konsumsi hexamethylenediamine di 9ndonesia, maka dapat diproyeksikan "u##ly dan demand dari tahun %&5 sampai tahun %%% yang dapat dilihat pada Tabel 4.4.
Tael 4.4 Perhitungan Perkiraan Supply dan Demand
Tahun Total (kg$tahun)
9mpor Produksi Su##ly :kspor onsumsi $emand
%&5 &",55 ! &",55 7,7%7 &,&%& &7,4 %& &57,&" ! &57,&" ",45 &53,"3 &5,%4 %% &5,3%& ! &5,3%& 4,"4" &5,4 %3,%& %%& %&,745 ! %&,745 3,74 %&4,35& %&5,&44 %%% %%3,4& ! %%3,4& 3,&& %3&,"" %34,77
>erdasarkan data perkiraan diatas, maka untuk mendapatkan besarnya peluang kapasitas produksi hexamethylenediamine pada tahun %%% adalahA
Peluang B $emand = Su##ly B (%34,77 = %%3,4&) kg$tahun B &,3" kg$tahun.
)# Ka!asitas '"onomis
apasitas produksi dapat ditentukan dengan melihat dari kapasitas industri yang telah berdiri. 8dapun beberapa produsen he2amethylenediamine man+anegara yang telah berdiri dapat dilihat pada Tabel 4.".
Tael 4.5 *ata Ka!asitas Produsen Hexamethylenediamine di +eera!a Ne$ara
0o 0ama Perusahaan ;okasi apasitas (ton$tahun)
& 8sahi 8S:9 0obeoka, ?epang 4&,
0o 0ama Perusahaan ;okasi apasitas (ton$tahun)
3 90<9ST8 Shanghai, ina 3,
4 8s+end De +atur, 8;., S8 3,
" /hodia$90<9ST8 halampe, Cran+is ",
7 90<9ST8 1range, Te2as, S8 %"4,
90<9ST8 <i+toria, Te2as, S8 4,
(Sumber: Su##ly %hain-Ba"ed %ate&ory Strate&ie" 'or lobal Su##ly )et*or+", 201 )
Tabel 4.7 menampilkan data perkembangan impor hexamethylenediamine di beberapa negara berdasarkan data pada kurun @aktu tahun %&3 = %&.
Tael 4.6 *ata Keutuhan %m!or hexamethylenediamine di eera!a ne$ara
No 0egara Tahun 9mpor (ton$tahun) Pertumbuhan
1 9ndia %&3 475.5 !
%&4 7&.3 .%53
%&" 74.4 .7"
%&7 7&5.5 !.34
%& 7&&.& !.&3
/ata!rata pertumbuhan ." 2 ?epang %&3 "%7". ! %&4 735%. .%&3 %&" "&%.3 !.7" %&7 7%7%.4 .45 %& 7""7. .4
/ata!rata pertumbuhan .7&
3 hina %&3 "&&4.3 !
%&4 7%43.% .%35 %&" 5"47.3 .35 %&7 45".5 !.43% %& 45%4. !.5 /ata!rata pertumbuhan .44 (Sumber: htp://comrade.un.org)
Dari data persen pertumbuhan impor, maka dapat diprediksikan pertumbuhan impor di beberapa negara pada tahun %&5!%%% ditampilkan pada tabel 4.
Tael 4.7 Perhitun$an Predi"si %m!or Tahun ,endatan$
No Negara Tahun Impor (ton/tahun) Pertumbuhan
1 India 2018 657.1 201! 706.7 0.075 2020 75!.! 0.075 2021 817.2 0.075 2022 878.8 0.075 "atarata pertumbuhan 0.075 2 #epang 2018 6!561.! 201! 737!7.! 0.061 2020 782!1.! 0.061 2021 8305!.6 0.061 2022 88117.6 0.061 "atarata pertumbuhan 0.061 3 $hina 2018 5032!.! 201! 525%8.7 0.0%% 2020 5%865.3 0.0%% 2021 5728%.0 0.0%% 2022 5!80!.% 0.0%% "atarata pertumbuhan 0.0%%
>erdasarkan hasil analisa "u##ly-demand , peluang kapasitas produksi hexamethylenediamine pada tahun %%% yaitu sebesar &,3" kg$tahun. apasitas terke+il pabrik hexamethylenediamine yang telah berdiri yaitu sebesar 4&, ton$tahun. Dapat dilihat bah@a peluang kapasitas pendirian pabrik ini sangat jauh lebih ke+il dari kapasitas pabrik
yang telah berdiri. 8kan tetapi dari data kebutuhan impor di beberapa negara masih sangat banyak yang membutuhkan hexamethylenediamine . 1leh karena itu kapasitas pabrik
hexamethylenediamine ditentukan sebesar 4&, ton$tahun dengan pertimbangan yaitu untuk mengurangi ketergantungan terhadap impor dalam negeri serta kelebihan produksinya akan di ekspor untuk memenuhi kebutuhan impor di beberapa negara.
5. Perhitun$an Nera&a ,assa
Pabrik hexamethylenediamine yang akan didirikan memiliki kapasitas produksi sebesar 4, ton$tahun. Proses produksi berlangsung se+ara kontinyu dan perhitungan nera+a massa berdasarkan pada satu siklus produksi.
omponen /eaktanA - 8diponitril (8D0) - H% Medium /eaksiA - ;arutan 0a1H atalisA - /aney!0i+kel ProdukA - He2amethylenediamine (HMD) >y!produ+tA - 0H3 - /esidu Data kon*ersi$yield
.%-".& Perhitungan 0era+a Massa di /eaktor
7
Aliran ,asu" -ea"tor
8liran & merupakan aliran bahan baku adiponitril (8D0) 8liran % merupakan aliran bahan baku gas H%
8liran 3 merupakan aliran bahan baku larutan 0a1H
8liran 4 merupakan aliran bahan baku suspensi katalis /aney!0ikel dalam air
Aliran Keluaran -ea"tor
8liran " merupakan aliran produk HMD menuju tangki pen+ampuran 8liran 7 merupakan aliran katalis menuju unit sentri#ugasi
8liran merupakan aliran re+y+le gas H% menuju tangki penyimpanan gas H%
apasitas produksi HMD B 4&, ton$tahun dijadikan sebagai asumsi a@al perhitungan banyaknya HMD yang terbentuk di reaktor. SehinggaA
(&a'i' 1 ton 1000 *g+ 1 tahun 330 hari+ 1 hari 2% ,am)
Produksi HMD B41,000 × 1000 × 1 ℎ × 1 ℎ =5,176.768
Kebutuhan Adiponitril (ADN)
(Aliran 1) Data berat molekul:
omponen >erat Molekul
8D0 &5.&4 H% %.% HMD &&7.%& 5176.768 Mol HMD terbentuk B = = 44.546 116.21 ield B .%-Persamaan reaksiA -N %2 %%.!05 ! %%.5%6 178.186 %%.5%6 0.35! %%.5%6 ebutuhan 8D0 B × = 44.905 × 108.14 = 4,856
ebutuhan gas H% (8liran %)
Diasumsikan gas H% disuplai se+ara berlebih sebanyak %- dari kebutuhan teoritisnya.
-N %2
%%.!05 17!.623 !
%%.!05 17!.623 %%.!05
0 0 %%.!05
Maka kebutuhan H% aktual B 120% × ℎ × = 1.2 × 179.623 =
215.548 × 2.02 = 435.1
ebutuhan Medium /eaksi (8liran 3)
>erdasarkan in#ormasi pada paten, tiap produksi 3% HMD dibutuhkan larutan 0a1H
sebanyak .77 (konsentrasi %- massa). Maka untuk memproduksi HMD sebanyak
5,176.768 dibutuhkan larutan 0a1H sebanyakA
32
× 0.66
ebutuhan larutan 0a1H B = 106.770
5176.768
Dengan komposisiA
0a1H B 2% × 106.770 = 2.135
H%1 B 98% × 106.770 = 104.635
ebutuhan Suspensi atalis (8liran 4)
>erdasarkan in#ormasi pada paten, tiap produksi 3% HMD dibutuhkan suspensi katalis sebanyak .5 (%7 bagian katalis per & bagian air). Maka untuk memproduksi HMD sebanyak 5,176.768 dibutuhkan suspensi katalis sebanyakA
32
× 0.87
ebutuhan suspensi katalis B = 140.743
5176.768 Dengan komposisiA atalis B 26 × 140.743 = 2.135 126 H%1 B100126× 140.743 = 111.701
omponen 9nput /eaktor
8liran & 8liran % 8liran 3 8liran 4
(kg$jam) (kg$jam) (kg$jam) (kg$jam)
8D0 45"7. ! ! ! H% ! 43".& ! ! HMD ! ! ! ! 0a1H ! ! %.&3" ! H%1 ! ! &4.73" &&&.& 0H3 ! ! ! ! /esidu ! ! ! ! atalis ! ! ! %.4%
Total 45"7. 43".& &7.& &4.43 Total 8liran 9nput (kg$jam) ""35.7&4
8liran gas H% sisa (8liran )
-N %2
%%.!05 215.5%8 !
%%.5%6 178.186 %%.5%6
0.35! 37.362 %%.5%6
Sisa gas H% B 37.362 × 2.02 = 75.472
Sisa 8D0 dan by!produ+t terbentuk Sisa 8D0 B .3" × 108.14 = 38.856
Sebagian ke+il sisa 8D0 berubah menjadi by!produ+t yaitu 0H3 dan residu.
400
0H3 terbentuk B4 ppm dari total bahan masuk B1000000×5538.614 =2.216
0.3
/esidu terbentuk B .3- dari total bahan masuk B100× 5538.614 = 16.620
Maka sisa 8D0 yang masih terba@a aliran keluaran reaktorA Sisa 8D0 B35.5"7 − (2.216 + 16.620) = 20.020
Pembagian komponen di aliran keluaran reaktor (aliran " dan 7) - "- HMD yang terbentuk dalam reaktor terba@a ke aliran " - Semua 0H3 yang terbentuk terba@a ke aliran "
- Semua katalis terba@a ke aliran 7
- Semua 8D0 sisa dan residu terba@a ke aliran 7
- &- 0a1H di aliran masuk (aliran 3) terba@a ke aliran "
omponen 1utput
8liran " 8liran 7 8liran
(kg$jam) (kg$jam) (kg$jam)
8D0 . %.% !
H% ! ".4%
HMD 4&.% %"5.5354 !
0a1H .%&3 &.%% !
H%1 .74% &37.7" !
0H3 %.%% ! !
/esidu ! &7.7% !
atalis ! %.4% !
Total ".4 473.&35 ".4%
Total 8liran 1utput (kg$jam) ""35.7&4
0era+a massa total input!output untuk unit reaktor ditampilkan pada tabel berikut.
omponen 9nput 1utput
8liran & 8liran % 8liran 3 8liran 4 8liran " 8liran 7 8liran
8D0 45"7. ! ! ! . %.% !
H% ! 43".& ! ! ! ".4%
HMD ! ! ! ! 4&.% %"5.5354 !
0a1H ! ! %.&3" ! .%&3 &.%% !
H%1 ! ! &4.73" &&&.& .74% &37.7" !
0H3 ! ! ! ! %.%% ! !
/esidu ! ! ! ! ! &7.7% !
atalis ! ! ! %.4% ! %.4% !
Total per aliran (kg$jam) 45"7. 43".& &7.& &4.43 ".4 473.&35 ".4%
