Prarancangan Pabrik Acetophenone Dari Ethylbenzene Proses Oksidasi dengan Kapasitas 10.000 Ton/Tahun
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik Seiring dengan kemajuan jaman, pembangunan di segala bidang harus semakin diperhatikan. Salah satu jalan untuk meningkatkan taraf hidup bangsa adalah dengan pembangunan industri, termasuk diantaranya adalah industri Acetophenone. Acetophenone adalah senyawa kimia dengan rumus molekul C6H5COCH3, berupa cairan berwarna kuning terang, berbau tajam dan berasa asam. Acetophenone tidak larut dalam air. Bahan kimia ini memiliki titik didih sekitar 2020 C pada tekanan 2 atm. Pada konsentrasi tinggi akan menimbulkan korosi pada beberapa jenis logam. Acetophenone
digunakan
dalam
industri
wangi-wangian,
dan
kebanyakan ada dalam bunga melati, bumbu kenari, buah kersen dan arbei, panili dan tembakau. Acetophenone juga bekerja baik untuk kombinasi parfum dengan anisaldehyde, dan lain lain Acetophenone digunakan sebagai suatu bahan pelarut untuk bahan kimia untuk cat / kertas eter dan esters untuk produksi alkohol. Karena pentingnya kegunaan acetophenone tersebut, maka kebutuhan acetophenone di Indonesia terus meningkat. Namun saat ini di Indonesia masih cenderung mengandalkan impor dari luar negeri, karena produksi dari dalam negeri belum mencukupi. Karena itu pendirian pabrik ini sangat diperlukan untuk dapat memenuhi sebagian besar kebutuhan acetophenone dalam negeri dan diharapkan juga dapat membuka lapangan kerja baru.
1.2. Kapasitas Pabrik Dalam pemilihan kapasitas pabrik acetophenone ada beberapa pertimbangan yang harus diperhatikan yaitu:
Rahma Dewi Puspitasari D 500 000 055
1
Prarancangan Pabrik Acetophenone Dari Ethylbenzene Proses Oksidasi dengan Kapasitas 10.000 Ton/Tahun
2
Proyeksi Kebutuhan Acetophenone di Indonesia Berdasarkan data yang diperoleh dari Biro Pusat Statistik mengenai acetophenone di Indonesia tahun 1999 - 2003 Tabel 1 Data Impor Acetophenone Jumlah (103) ton
No
Tahun
1
1999
15,633
2
2000
3,311
3
2001
20,020
4
2002
3,886
5
2003
23,030 Sumber : Badan Pusat Statisti Jakarta, 2004
Dengan melihat latar belakang yang ada, maka dalam perancangan pabrik acetophenone ini dipilih kapasitas 10.000 ton/tahun. Kapasitas Pabrik Acetophenone di Luar Negeri Untuk memproduksi acetophenone harus diperhitungkan juga kapasitas produksi yang menguntungkan. Kapasitas produksi secara komersial yang telah ada terlihat pada tabel berikut: Tabel 2 Kapasitas Produksi Acetophenone di Luar Negeri No
Pabrik
Negara
Kapasitas (ton/tahun)
1 Chuanwei Acetic Acid Plant
India
11.553
2 Al Jubail Plant
Korea
1,285
3 Petronas
China
29,367
4 Celanese Acetid Acid Plant
Romania
372 (Mc.Ketta,1975)
Penentuan kapasitas berdasar faktor di atas, dapat disimpulkan bahwa kapasitas pabrik acetophenone sebesar 10.000 ton/tahun diharapkan:
Rahma Dewi Puspitasari D 500 000 055
Prarancangan Pabrik Acetophenone Dari Ethylbenzene Proses Oksidasi dengan Kapasitas 10.000 Ton/Tahun
3
1. Dapat memenuhi kebutuhan acetophenone dalam negeri. 2. Dapat merangsang berdirinya industri-industri lainnya yang menggunakan acetophenone.
1.3. Lokasi Pemilihan lokasi pabrik secara geografis dapat memberikan pengaruh yang besar terhadap lancarnya kegiatan industri. Untuk itu pemilihan lokasi pabrik dipertimbangkan agar dapat memberikan keuntungan yang sebesarnya pada perusahaan. Pabrik acetophenone ini direncanakan akan didirikan di Cilacap, Jawa Tengah. Dipilihnya lokasi Cilacap adalah dengan pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut: 1. Penyediaan Bahan Baku Ethylbenzene sebagai bahan baku pembuatan acetophenone diperoleh dari PT. Pertamina (UP IV) Orientasi pemilihan ditekankan pada jarak lokasi sumber bahan baku dengan pabrik cukup dekat. 2. Pemasaran Acetophenone banyak digunakan dalam bidang industri PTA, karet dan parfum. Industri-industri tersebut terpusat di Jawa. Yang berarti memperpendek jarak antara pabrik yang memproduksi dengan pabrik yang membutuhkan acetophenone. 3. Transportasi Kawasan industri Cilacap dekat dengan pelabuhan untuk kegiatan ekspor impor. 4. Tenaga Kerja Kawasan industri terletak di daerah Jawa yang sarat dengan pendidikan formal maupun non formal dimana banyak dihasilkan tenaga kerja ahli maupun non ahli, sehingga tenaga kerja mudah didapatkan. 5. Utilitas yang diperlukan seperti air, dan tenaga listrik dapat dipenuhi karena lokasi terletak di kawasan industri.
Rahma Dewi Puspitasari D 500 000 055
Prarancangan Pabrik Acetophenone Dari Ethylbenzene Proses Oksidasi dengan Kapasitas 10.000 Ton/Tahun
•
4
Penyediaan air diperoleh dari laut Indonesia yang ada di daerah sekitar kawasan pabrik.
•
Penyediaan tenaga listrik diperoleh dari PLN.
1.4. Tinjauan Pustaka Acetophenone digunakan untuk penambah bau harum dalam sabun, deterjen, kosmetik, dan memberi wangi - wangian seperti halnya di dalam makanan, hidangan, dan tembakau. Acetophenone, ketone berbau harum yang paling sederhana, adalah suatu kristal atau cairan jelas bersih; titik-lebur 19- 20oC; mendidih titik 202oC; dapat larut dalam air. Acetophenone komersil dapat diperoleh dari benzen dengan anhidrid kecut atau asetil-khlorid oleh Friedel-Crafts proses. Dapat juga diperoleh dengan oksidasi ethylbenzene, sebagai hasil sampingan cumene atau dari acrylonitrile. Digunakan sebagai suatu polymerisasi katalisator untuk pembuatan olefins. (Us. Patent, 2004)
1.4.1. Macam Proses Proses pembuatan acetophenone dengan proses oksidasi, pada pembuatan
acetophenone
dengan
bahan
baku
ethylbenzene
direaksikan dengan oksigen pada kondisi operasi suhu 20 - 150 oC tekanan 2 atm. Reaksi sebagai berikut: C6H5CH2CH3 + O2
C6H5COCH3 + H2O
Reaksi dilakukan pada reactor spray tower dimana cairan diumpankan dari atas dan gas diumpankan dari bawah. Waktu reaksi mencapai 15 jam, sisa reaksi gas O2 dan N2 akan keluar lewat atas, sedangkan produk keluar bawah reaktor dan akan dilakukan proses purifikasi untuk memisahkan acetophenone dengan sisa reaksi ethylbenzene. Proses purifikasi digunakan distilasi dimana proses pemisahan didasarkan pada titik didihnya.
Rahma Dewi Puspitasari D 500 000 055
Prarancangan Pabrik Acetophenone Dari Ethylbenzene Proses Oksidasi dengan Kapasitas 10.000 Ton/Tahun
5
1.4.2. Kegunaan Produk Produk acetophenone yang digunakan oleh banyak industri antara lain: -
Industri cat Acetophenone digunakan sebagai suatu bahan pelarut untuk bahan kimia untuk cat / kertas eter dan esters untuk produksi alkohol.
-
Industri sabun Acetophenone digunakan untuk penambah bau harum dalam sabun, dan deterjen.
-
Industri parfum Acetophenone digunakan sebagai penambah bau harum dalam kosmetik, kebanyakan ada dalam bunga melati, bumbu kenari, buah kersen dan arbei, panili dan tembakau. Acetophenone juga bekerja baik untuk kombinasi parfum dengan anisaldehyde, dan lain lain.
1.4.3. Sifat Fisik dan Kimia Bahan dan Produk 1. Bahan Baku a. Sifat-sifat fisik ethylbenzene Tabel 3 Sifat-sifat fisik Ethylbenzene No 1 2
Sifat fisik
Nilai
Berat Molekul
106,168 o
Titik didih pada 760 mmHg ( C) o
136,11
3
Titik beku ( C)
4
6
Densitas pada 25 oC (g/cm3) Tegangan permukaan pada 200 C (dyne/cm) Viskositas pada 25 oC (cP)
7
Panas penguapan 25 oC
42,226
8
Temperatur kritis (K)
343,89
9
Tekanan kritis (atm)
5
Rahma Dewi Puspitasari D 500 000 055
-95 0,779 31,50 0,64
35,628 (Mc. Ketta, 1975)
Prarancangan Pabrik Acetophenone Dari Ethylbenzene Proses Oksidasi dengan Kapasitas 10.000 Ton/Tahun
6
b. Sifat – sifat kimia ethylbenzene 1. Dehidrogenasi Proses ini dilakukan pada fase gas dengan katalis shell ios.
Reaksi
berlangsung
secara
setimbang
dan
membutuhkan panas. Reaksi yang terjadi : C6H5CH2CH3
C6H5CH=CH3 + H2
2. Oksidasi Reaksi
oksidasi
akan
menghasilkan
produk
acetophenone. Reaksi yang terjadi: C6H5CH2CH3 + O2
C6H5COCH3 + H2O
2. Produk Acetophenone a. Sifat-sifat fisik acetophenone Tabel 4 Sifat-sifat fisik Acetophenone No
Sifat Fisik
Nilai
1
Rumus Molekul
C6H5COCH3
2
Berat molekul
120,15
3
Titik leleh pada 1 atm
19 – 20
4
Titik didih pada 1 atm
202
5
Spesific gravity
1,03 (Mc. Ketta, 1975)
b. Sifat – sifat kimia acetophenone -
Dapat melarutkan cat/kertas, eter, dan esters.
-
Dapat melarutkan resin
-
Dapat digunakan dalam industri wangi-wangian
Rahma Dewi Puspitasari D 500 000 055
Prarancangan Pabrik Acetophenone Dari Ethylbenzene Proses Oksidasi dengan Kapasitas 10.000 Ton/Tahun
7
1.4.4. Tinjauan Proses secara Umum Dalam pembuatan
acetophenone
ini
digunakan
proses
oksidasi. Bahan baku yang digunakan adalah ethylbenzene dan udara, berat ethylbenzene yang direaksikan dalam reaktor spray tower dengan
yield
90%.
Dalam
proses
ini
untuk
menghasilkan
acetophenone 1 ton (100 %) dibutuhkan: Ethylbenzene
:1
Udara
: 1,2 (Us. Patent, 2004) Oksidasi ethylbenzene dilakukan pada suhu 20 – 1500 C
tekanan 2 atm dan konversi reaksinya adalah 90 %. (Kirk –Othmer, 1979). Dipilih proses oksidasi karena proses ini bekerja pada suhu dan tekanan yang rendah dibanding dengan proses yang lain menggunakan bahan yang berbeda. Reaksi yang terjadi sebagai berikut: C6H5CH2CH3 + O2
C6H5COCH3 + H2O
∆H = - 360 kJ/mol Ethylbenzene dimasukkan ke dalam reaktor untuk direaksikan dengan udara. Larutan hasil reaksi dari reaktor dimasukkan ke dalam menara distilasi untuk menghasilkan produk acetophenone, sedangkan sisanya dimasukkan ke menara distilasi untuk memisahkan sisa produk acetophenone dengan senyawa lain.
Rahma Dewi Puspitasari D 500 000 055
