NASKAH PUBLIKASI Sodium Dodekilbenzen Sulfonat Dengan Proses Sulfonasi Oleum Kapasitas 120.000 Ton Per Tahun.

NASKAH PUBLIKASI

PRARANCANGAN PABRIK SODIUM DODEKILBENZEN

SULFONAT

DENGAN PROSES SULFONASI OLEUM

KAPASITAS 120.000 TON/TAHUN

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata I Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh:

WAWAN KURNIAWAN D 500 100 026

Dosen Pembimbing:

Dr. Ir. AHMAD M. FUADI, MT

ROIS FATONI ST, M.Sc, Ph.D

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

3 INTISARI

Sodium dodekilbenzen sulfonat (SDBS) merupakan surfaktan, yaitu bahan baku yang digunakan sebagai bahan pembersih, bahan dasar pembuatan sabun dan deterjen serta pembersih lainnya. Senyawa SDBS memiliki sifat linier-alkilbenzen sulfonat (LAS) yaitu rantai alkil lurus yang mampu berdegradasi dengan bantuan mikroorganisme sehingga dapat terurai secara alami di air. Kebutuhan deterjen oleh masyarakat saat ini semakin meningkat baik untuk konsumsi rumah tangga maupun industri, ini berarti kebutuhan SDBS sebagai bahan baku deterjen juga semakin meningkat.

Pabrik SDBS berkapasitas 120.000 ton per tahun dengan kemurnian 85% direncanakan akan didirikan di Tangerang, Banten. Pabrik ini membutuhkan bahan baku dodekilbenzen (DDB) sebanyak 77.623,04 ton/tahun, oleum 20% sebanyak 95.670,3938 ton/tahun dan NaOH 40% sebanyak 36.381,82 ton/tahun. Utilitas yang diperlukan meliputi air sebanyak 211.177,7572 kg/jam, listrik 829,083kW, bahan bakar 365,15 L/jam, steam 3.032,9293 kg/jam. Reaksi antara DDB dan oleum 20% merupakan reaksi sulfonasi dalam fase cair membentuk dodekilbenzen sulfonat (DDBS). Proses sulfonasi dilakukan dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) pada suhu konstan sebesar 46 C dan tekanan 1 atm. Untuk memurnikan hasil sulfonasi yang mengandung asam, maka sisa asam dipisahkan dengan menggunakan decanter. Kemudian DDBS, sedikit DDB dan H2SO4 dinetralkan dengan NaOH 20% menghasilkan SDBS. Untuk mengurangi kadar air dalam SDBS, digunakan evaporator untuk memekatkan SDBS. Sehingga diperoleh hasil utama SDBS dengan kemurnian 85%.

Hasil analisa ekonomi pabrik SDBS kapasitas produksi 120.000 ton per tahun adalah hasil penjualan rata-rata pertahun sebesar Rp. 8.138.098.902.230,72. Adapun keuntungan sebelum membayar pajak sebesar Rp. 446.567.251.870,72 dan keuntungan setelah dipotong pajak 30% sebesar Rp. 312.597.076.309,50. Biaya produksi rata-rata pertahun sebesar Rp. 6.195.717.819.875,50. Pay Out Time (POT) sebelum pajak selama 1,17 tahun dan setelah pajak selama 1,59 tahun, Rate Of Return Investement (ROI) sebelum pajak sebesar 75,37% dan setelah pajak sebesar 52,76%, Break Even Point (BEP) sebesar 54,2%. Shut Down Point (SDP) sebesar 46,31%. Umur pabrik selama 10 tahun dan Discounted Cash Flow Rate (DCFR) sebesar 39,5%.

4 A. PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Pertumbuhan dan perkembangan teknologi di era modern saat ini, mengakibatkan pentingnya penggunaan deterjen sebagai senyawa sintetik untuk mencuci peralatan industri-industri maupun rumah tangga. Sehubungan dengan hal tersebut, pemerintah mengambil kebijaksanaan yang pada hakekatnya bertujuan untuk mengurangi ketergantungan terhadap negara lain dalam memenuhi kebutuhan masyarakat berupa deterjen yaitu dengan membangun industri-industri yang dapat mengganti peranan bahan impor. Disamping itu, dengan didirikannya pabrik industri SDBS akan mendorong berdirinya pabrik-pabrik lain yang menggunakan bahan dasar SDBS untuk bisa dikembangkan kembali dalam teknologi yang lebih luas di Indonesia.

SDBS merupakan senyawa yang mudah terurai secara alamiah dalam air karena memiliki sifat linier-alkilbenzen sulfonat (LAS).

LAS yaitu rantai alkil lurus yang mampu mendegradasi surfaktan dengan bantuan mikroorganisme. Surfaktan berfungsi menurunkan tegangan permukaan dari air dengan membentuk missel yang digunakan dalam menurunkan konsentrasi kadar minyak dan noda kotoran pada pakaian.

SDBS merupakan bahan dasar pembuatan sabun dan deterjen serta pembersih lainnya.

2. Kapasitas Perancangan Pabrik Berdasarkan data dari Badan Pusat Statistik (BPS), kebutuhan impor SDBS di Indonesia semakin meningkat tahun 2007-2012 yang dapat dilihat pada Tabel 1.1.

Tabel 1.1. Data Impor Sodium Dodekilbenzen Sulfonat di Indonesia

5 Dirancang pabrik dibangun pada tahun 2020, dengan prediksi impor sebesar 236.840 ton/tahun. Pabrik yang sudah ada di indonesia yaitu PT. Aktif Indonesia Indah dengan kapasitas sebesar 100.000 ton.tahun. Sehingga ditetapkan kapasitas perancangan pabrik sebesar 120.000 ton/tahun.

Lokasi pendirian pabrik direncanakan di daerah Tangerang, Banten dikarenakan bahan baku didapat dari pabrik didaerah Banten, mudah akses baik jalur darat maupun jalur laut, Tangerang juga merupakan kawasan industri.

B. DESKRIPSI PROSES 1. Konsep Reaksi

SDBS adalah bahan deterjen yang mudah larut dalam air, dengan lebih dari 80.000 isomer dari C10-C15 pada rantai alkil, tetapi pada umumnya yang sering digunakan adalah dodekan. (Peters and Timmerhaus, 1991).

SDBS dapat dibuat melalui reaksi antara DDB dengan H2SO4 100%, oleum 20% atau anhydrous sulfur trioxide dengan suhu antara

37,78-60 C. (Peters and Timmerhaus, 1991).

Proses pembuatan SDBS terdiri atas 2 tahap, yaitu tahap sulfonasi dan tahap netralisasi. Reaksi sulfonasi mencapai konversi 99% jika perbandingan oleum 20% dengan DDB adalah 1:1,25. Proses sulfonasi beroperasi dengan suhu optimum berkisar 37,78-60 C. (Peters and Timmerhaus, 1991).

Reaksi utama yang terjadi dalam (Peters and Timmerhaus, 1991). Reaksi samping:

SO3HC6H5(C12H25)+H2S2O7 DDBS

6 netralisasi bersifat eksotermis dengan panas reaksi 6-8 kali panas reaksi sulfonasi. (Austin, 1984).

Reaksi netralisasi:

SO3HC6H5(C12H25) + NaOH SO3NaC6H5(C12H25) + H2O

H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4+2H2O Reaksi netralisasi yang bersifat eksotermis perlu pendinginan supaya suhu reaksi dapat dijaga konstan sebesar 55 C.

2. Uraian Proses

Untuk mendapatkan produk yang optimum, proses yang terjadi adalah sebagai berikut :

a. Persiapan bahan baku

DDB dan oleum 20% disimpan

b. Proses sulfonasi

Proses sulfonasi terjadi di reaktor alir tangki berpengaduk (RATB) pada suhu 46 oC dan tekanan 1 atm. Dengan konversi sebesar 99%. Pada reaktor dilengkapi dengan koil

pendingin untuk menjaga suhu agar tetap konstan.

Kemudian dipompakan menuju

mixer-01 untuk menurunkan kadar H2SO4 menjadi 78% agar mudah dipisahkan.

c. Proses pemisahan

Pemisahan asam sulfat terjadi di

Decanter dimana asam sulfat keluar sebagai hasil bawah Decanter

sebagai fase berat yang kemudian dipompakan ke tangki penyimpan sebagai produk samping dan Netraliser untuk direaksikan dengan NaOH.

d. Proses netralisasi

Di netraliser terjadi reaksi antara DDBS dengan NaOH 20% membentuk SDBS dan reaksi antara H2SO4 dengan NaOH membentuk Na2SO4. Reaksi ini terjadi pada suhu 55oC dan tekanan 1 atm.

7

untuk memperoleh kadar NaOH 20%. e. Proses pemurnian

SDBS yang keluar dari netraliser dipompaka menuju

Mixer-03 untuk ditambahkan bahan building. Kemudian bahan dipekatkan di Evaporator hingga kadar air menjadi 3%. Produk kemudian dipompakan menuju tangki penyimpan.

3. Tinjauan Termodinamika Ditinjau dari segi thermodinamika, dengan penetapan harga kesetimbangan reaksi dapat menunjukkan reaksi dapat balik atau tidak. Reaksi SDBS terdiri dari 2 reaksi, reaksi sulfonasi dan reaksi netralisasi. 1. Reaksi sulfonasinya adalah: C12H25C6H5 + H2SO4  pembentukan DDBS adalah -118,25 kJ/mol. Berdasarkan hargaH_r dapat disimpulkan bahwa reaksi

pembentukan DDBS dari DDB dan oleum merupakan reaksi eksotermis. Dikatakan eksotermis bila H_r

negatif. Reaksi sulfonasi merupakan reaksi yang tidak dapat balik (irreversible).

2. Reaksi netralisasi

SO3H.C6H5(C12H25) + NaOH disimpulkan bahwa reaksi pembentukan DDBS dari DDB dan oleum merupakan reaksi eksotermis. Dikatakan eksotermis bila Hr negatif. Reaksi sulfonasi merupakan reaksi yang tidak dapat balik (irreversible).

C. SPESIFIKASI ALAT PROSES

1. Reaktor

8 Jenis : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) dilengkapi dengan koil pendingin.

Kondisi Operasi: Tekanan : 1 atm

Diameter lilitan koil : 2,8705 m Luas perpindahan panas:1.589,098 ft2

Panjang koil : 279,4 m Jumlah lilitan koil : 31 lilitan Tinggi tumpukan koil : 2,861 m

2. Netraliser

Fungsi : Menetralkan DDBS dengan NaOH 20%.

9 Kecepatan putar : 41,1580 rpm

Power pengaduk : 55,2335 Hp Power Motor : 70 Hp

Bahan : Stainless Steel SA 302

Grade A

Jumlah pengaduk : 1 buah D. UTILITAS

1. Kebutuhan Air

Kebutuhan air di pabrik meliputi: a. Air Proses

Kebutuhan air untuk pengenceran pada mixer 1 dan 2 = 8.307,158 kg/jam

b. Air pendingin

Kebutuhan air pendingin = 896.788,282 kg/Jam. Air pendingin 80% disirkulasi kembali, dan diperlukan air make-up 20%

= 20 % x 896.788,282 kg/jam = 179.357,6564 kg/jam

c. Air Pembangkit steam

Kebutuhan air pembangkit steam

= 3.032,9293 kg/jam. Air pembangkit steam 70% disirkulasi, diperlukan make-up 30% wt= 30% x 3.032,9293 kg/jam

= 909,8788kg/jam d. Air sanitasi

Air kantor dan Rumah tangga Karyawan: 1.000 kg/jam Laboratorium: 20,833 kg/jam

Kantin, Mushola dan taman : 208,33 kg/jam

Poliklinik : 20,833 kg/jam

Total kebutuhan air kantor : 1.250 kg/jam

2. Kebutuhan Air Secara Kontinyu:

a. Air proses : 8.307,158 kg/jam

b. Air make-up pendingin : 179.357,6564 kg/jam

c. Air make-up pembangkit

steam : 909,8788kg/jam d. Air kantor dan rumah tangga:

1.250 kg/jam

3. Kebutuhan Steam

a. Kebutuhan steam = 3.032,929 kg/jam

b. Luas transfer panas= 2.336,142ft²

c. Kapasitas boiler (Q) = 6.516.930,727 Btu/jam

d. Kebutuhan bahan bakar = 388,80liter/jam

10 Total kebutuhan listrik yang dibutuhkan sebesar 584 Kw, faktor keamanan 20% sehingga kebutuhan lisrik total sebesar 701 kW sehingga digunakan input generator sebesar 900 Kw.

E. MANAJEMEN PERUSAHAAN

Bentuk perusahaan berupa Perseroan Terbatas (PT), dengan status perusahaan milik swasta yang berkapasitas 120.000 ton/tahun yang akan didirikan didaerah Tangerang, Banten.

F. ANALISIS EKONOMI 1.Analisis Keuntungan

Penjualan produk yang dihasilkan dalam satu tahun sebesar Rp. 8.138.098.902.230,72. Untuk total biaya produksi sebesar Rp 7.694.644.134.677,49. Sehingga keuntungan sebelum pajak sebesar Rp. 439.454.767.553,23. Untuk pajak 30% sehingga keuntungan yang didapatkan setelah pajak sebesar Rp. 307.618.337.287,26.

2.Analisis kelayakan

a. ROI yaitu perkiraan laju keuntungan setiap tahun yang bisa mengembalikan modal investasi.

ROI sebelum pajak didapat 74,68% dan setelah pajak 52,28%.

b. Pay Out Time adalah jumlah tahun yang dibutuhkan untuk kembalinya

capital investment dengan profit sebelum dikurangi depresiasi. Didapatkan POT sebelum pajak 1,18 tahun dan setelah pajak 1,61 tahun. c. Break even point adalah titik imbang yaitu tidak mempunyai suatu keuntungan dan kerugian. Didapatkan BEP sebesar 54,6%. d. Shut Down Point (SDP) adalah dimana pabrik mengalami kerugian sebesar fixed cost sehingga pabrik harus ditutup. Didapatkan SDP sebesar 46,75%.

e. Discounted cash flow (DCF)

11 G. KESIMPULAN

Dari analisis keuntungan dan analisis kelayakan didapatkan kesimpulan bahwa pabrik SDBS ini merupak pabrik dengan resiko yang rendah.

H. DAFTAR PUSTAKA

Aries, R.S., and Newton, R.D., 1955, Chemical Engineering Cost Estimation, Mc Graw Hill Handbook Co., Inc., New York.

Austin, G.T., 1984, Shreve’s

Chemical Process Industries, 5th ed., Mc Graw Hill Book Co., Inc., New York.

Badan Pusat Statistik, 2013, “Statistik Perdagangan Luar Negeri”.Jakarta. Richardson, J.F., 2005, Chemical Engineering, Vol 6, Pergamon Internasional Library, New York.

Groggins, P.H., 1958, Unit 1983, Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd ed., John Wiley and

12

Design and Economics for Chemical

Engineers, 4th ed., Mc Graw Hill Book Co., Inc., New York.