Proposal Monopropilen glikol (seminar 2x ).docx

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan industri Indonesia saat ini mengalami perubahan yang sangat

pesat ditunjang dengan kebijaksanaan pemerintah dalam bidang ekonomi,

membawa dampak peningkatan investasi di berbagai sektor termasuk dalam

industri kimia dengan peningkatan kuantitas dan kualitas sehingga kebutuhan

bahan baku, bahan penunjang, dan tenaga kerja semakin meningkat. Demikian

pesatnya pembangunan di sektor ini maka para ahli berusaha mengolah bahan

baku menjadi berbagai macam bahan yang dipakai di pasaran.

Pendirian pabrik Monopropilen Glikol akan sangatlah tepat, karena dapat

memberikan dampak positif dalam segala bidang, antara lain dibukanya lapangan

kerja baru, sehingga dapat menyerap tenaga kerja dan mengurangi tingkat

pengangguran di Indonesia. Disamping itu untuk memenuhi kebutuhan pasar di

dalam negeri dan luar negeri yang diharapkan dapat meningkatkan devisa negara.

Dari data statistik selama empat tahun terakhir, kebutuhan Monopropilen

Glikol dalam negeri terus meningkat. Hal ini dapat ditunjukkan dari data impor

yang terus bertambah seperti tabel 1 dibawah ini :

1

Tabel 1. Data Impor

Tahun Impor (ton/tahun)

2007 20.054

2008 22.873

2009 23.667

2010 26.119

2011 30.770

2012 36.983

Sumber : Biro Pusat Statistik (2007-2012)

Berdasarkan data BPS tentang jumlah import Monopropilen Glikol maka

dapat diperkirakan jumlah kebutuhan pada tahun tertentu berdasarkan pendekatan

regresi linier, dengan rumus y = 3165x – 6.106 dimana y adalah kebutuhan

Monopropilen Glikol pada tahun tertentu dalam ton, sedangkan x adalah tahun

kebutuhan Monopropilen Glikol.

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 20130

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

f(x) = 3165.37142857143 x − 6334069.55238095R² = 0.919733016402217

Series2Linear (Series2)

Grafik 1. Grafik Hubungan Kapasitas Impor dan Tahun

2

Dari persamaan tersebut, besarnya kebutuhan Monopropilen Glikol

Indonesia pada tahun 2018 diperkirakan sebesar 53.651 ton, sehingga ditentukan

kapasitas perancangan pabrik Monopropilen Glikol yang akan didirikan sebesar

60.000 ton/tahun.

Dengan melihat produk dari Monopropilen Glikol yang beredar di

masyarakat terus bertambah, pertimbangan untuk memenuhi kebutuhan

Monopropilen Glikol untuk industri perlu diperhatikan, sehingga upaya

mendirikan pabrik Monopropilen Glikol akan sangatlah tepat untuk

mengantisipasi kebutuhan Monopropilen Glikol di dalam negeri dan mengurangi

ketergantungan dari luar negeri, serta menambah devisa negara dengan usaha

ekspor ke luar negeri. Kapasitas minimum pabrik yang sudah ada adalah 35.000

ton/tahun pada Pabrik Olin Brandenburg, Ky USA.

Pada umumnya Monopropilen Glikol digunakan sebagai bahan baku untuk

industri polyester resin, cellopane, tobacco humectant, polymeric plasticizer,

brake dan fungsi lain.(Faith, Keyes & Clarks, 1975)

Penentuan lokasi didasarkan dari beberapa pertimbangan, sehingga dapat

dicapai nilai ekonomis secara maksimal. Berdasarkan berbagai pertimbangan

maka di rencanakan Pabrik akan berdiri di Gresik, Jawa Timur

3

1.2 Tinjauan Pustaka

1.2.1 Pemilihan Proses

Glikol merupakan senyawa yang mengandung 2 gugus hidroksil (OH).

Rumus umum Glikol adalah CnH2n(OH)2, sebagian besar produksi Glikol berupa

Etilen Glikol dan Monopropilen Glikol. Monopropilen Glikol merupakan cairan

tidak berwarna, non volatil, larut dalam Air dan Etanol, tidak korosif dan tidak

beracun serta memiliki rasa yang agak manis.

Proses pembuatan Monopropilen Glikol dapat dilakukan dengan berbagai

cara antara lain :

1) Hidrasi Propilen Oksida tanpa katalis

Reaksi utama :

C3H6O + H2O ⃗ C3H8O2

Propilen Oksida Air Monopropilen Glikol

Reaksi terjadi pada suhu 120 - 190oC dan tekanan 2170 Kpa dalam fase cair –

cair. Reaksi ini menghasilkan produk utama Monopropilen Glikol dan produk

samping Dipropilen Glikol dan Tripropilen Glikol. ( Kirk Othmer , 1983 )

2) Hidrasi Propilen Oksida dengan katalis asam.

Reaksi utama :

C3H6O + H2O H⃗ 2SO4 C3H8O2


Proses ini analog dengan proses (1), tetapi dalam proses ini digunakan

katalis asam. Reaksi terjadi pada suhu 50-70oC dan tekanan 3 atm dengan katalis

4

H2SO4 sebesar 2,5 kali flow rate ethanol dan propylene oxide serta perbandingan

mol ethanol dan air 1 : 11,17. Reaksi dalam fase cair - cair (Fogler, 1999)

Untuk pemilihan proses pembuatan Monopropilen Glikol perlu telaah :

1) Bahan Baku

a) Hidrasi Propilen Oksida tanpa katalis.

Pada proses ini digunakan bahan baku Propilen Oksida yang mengimpor dari

Dongying Hi-tech Company, Cina. Keuntungan dari proses ini adalah tidak

adanya penanganan lanjut terhadap katalis yang keluar dalam pemurnian produk.

Kerugian dari proses ini adalah menggunakan suhu dan tekanan yang tinggi serta

waktu reaksi yang lebih lambat.

b) Hidrasi Propilen Oksida dengan katalis asam

Dalam proses ini digunakan :

- Bahan baku Propilen Oksida dapat diimpor dari Dongying Hi-tech Industry

Company, Cina.

- Bahan pembantu Etanol dapat diperoleh dari PT Asidatama, Surakarta.

- Bahan katalis Asam Sulfat dapat diperoleh dari PT Petrokimia, Gresik

- Bahan penetralisir Natrium Hidroksida dapat diperoleh dari PT Ciwi Kimia,

Gresik.

Keuntungan proses ini adalah :

- suhu dan tekanan reaksinya lebih rendah

- waktu reaksi lebih cepat (reaksi berjalan lebih cepat)

5

Pertimbangan pemilihan katalis Asam Sulfat :

- katalis murah dan mudah didapat.

- konsentrasi yang dibutuhkan kecil yaitu 0,1% H2SO4

Dari perbandingan kedua proses tersebut dipilih proses pembuatan

Monopropilen Glikol dengan katalis asam sulfat karena suhu dan tekanan proses

lebih rendah sehingga biaya pembuatan alat relative lebih murah.

1.3 Kegunaan Produk

Monopropilen glikol digunakan secara luas dalam industry kimia makanan

yang digunakan sebagai pelarut, softening agent, minyak pelumas pada mesin,

dan juga untuk industri obat – obatan. Monopropilen glikol adalah pelarut yang

baik untuk pewarna makanan dan zat pengharum, duganakan sebagai humectants

untuk pembuatan tembakau, dapat juga digunakan sebagai inhibitor dalam

fermentasi makanan, untuk pelembut atau pelembab di bidang farmasi, selain itu

juga berguna dalam industri cat dan makanan ternak (Kirk Othmer, 1983 )

Monopropilen Glikol digunakan juga sebagai bahan baku untuk industri

polyester resin, cellopane, tobacco humectant, polymeric plasticizer, brake dan

fungsi lain.(Faith, Keyes & Clarks, 1975)

1.4 Kapasitas

Dari data kebutuhan akan Monopropilen Glikol yang ada, didapatkan

rumus persamaan linier y = 3165x-6.106 dimana y adalah kebutuhan

Monopropilen Glikol pada tahun tertentu dalam ton, sedangkan x adalah tahun

6

kebutuhan Monopropilen Glikol. Dari persamaan tersebut, besarnya kebutuhan

Monopropilen Glikol Indonesia untuk tahun 2018 adalah sebesar 53.651,289 ton,

sehingga ditentukan kapasitas perancangan pabrik Monopropilen Glikol yang

akan didirikan sebesar 60.000 ton/ tahun. Sedangkan kapasitas minimum pabrik

yang sudah ada adalah 35.000 ton/tahun pada Pabrik Olin Brandenburg, Ky USA.

1.5 Lokasi

Penentuan lokasi didasarkan dari beberapa pertimbangan, sehingga dapat

dicapai nilai ekonomis secara maksimal. Lokasi direncanakan didirikan di Cilegon

dengan pertimbangan strategis karena memiliki pelabuhan dan infrastruktur

transportasi yang memadai. Selain itu bahan pembaku seperti etanol sodium

hidroksida dan asam sulfat mudah didapatkan karena Cilegon merupakan sentral

industri.

1.6 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

Bahan Baku

a. Propilen Oksida (C3H6O)

Bentuk = cairan tidak berwarna

BM = 58,08 g/mol

Boiling Point = 35oC

Densitas = 0,831 kg/liter

Flash point = -37,2oC

Freezing point = -113,2oC

7

Kadar = 99 %

Larut dalam air, alkohol, dan eter

Kelarutan dalam air = 33 ^20 in 100 part

Kelarutan dalam alkohol = ∞ (soluble)

LFL (vol.% dalam udara) = 2,3

UFL (vol.% dalam udara) = 22

Autoignition temperature = 748oC

( Perry’s et al,1984 )

b. Air (H2O)

Bentuk = cairan tidak berwarna dan tidak berasa

BM = 18,01 g/mol

Boiling Point = 100oC

Melting point (oC) = -97,8oC

Densitas = 0,998 kg/lt pada suhu 20oC

Freezing point = 0oC

Biasanya digunakan sebagai pelarut.

Bahan Pembantu

a. Etanol (C2H5OH)

Bentuk = cairan tidak berwarna dan tidak beracun

BM = 46,07 g/mol

Boiling Point = 78,4 oC

Melting point (oC) = -112 oC


8

Flash point = 12,8oC

Freezing point = -114,1oC

Kadar = 99 %

Larut dalam air, dan eter

Kelarutan dalam air = ∞ (soluble)


UFL (vol.% dalam udara) = 19



b. Katalisator Asam Sulfat (H2SO4)

Bentuk = cairan tidak berwarna dan korosif

BM = 98,08 g/mol

n.b.p = 340oC

Melting point = 10,49oC


Freezing point = 10,31oC

Kadar = 98 %

Larut dalam air pada berbagai perbandingan


Kelarutan dalam alcohol = ∞ (soluble)


c. Natrium Hidroksida (NaOH)

Bentuk = Kristal putih dan padat

9

BM = 40 g/mol

Boling Point = 1390oC

Melting point = 318,4oC


Freezing point = 322,85 oC

Kadar = 98%

Larut dalam air, alkohol dan gliserol

Kelarutan dalam air pada 0C = 42 part in 100 part

Kelarutan dalam air pada 100C = 347 part in 100 part

Produk

a. Monopropilen Glikol (produk utama = C3H8O2)

Bentuk = cairan tidak berwarna

BM = 76,09 g/mol

Boiling Point = 187,9oC

Densitas = 1,04 kg/lt (20oC)

Flash point = 103oC

Freezing point = -60 oC

Kadar = 99 % (dry basis)

Larut dalam air, alkohol dan beberapa pelarut organik


Kelarutan dalam alkohol = ∞ (soluble)

Kelarutan dalam eter = 8


10



1.7 Kinetika Reaksi

Dari Fogler, 1999 didapat persamaan :

k=A .e−E

R .T =16 , 96 . 1012(e−32.400

R .T )/h

Dimana :

A = frekuensi faktor

E = energi aktifasi (Btu/lbmol)

R = konstanta gas (1,986 Btu/lbmol.R)

T = Suhu (K) = 52 oC = 585,6 oR

k=A .e−E

R .T =16 , 96 . 1012(e−32. 400

R . T )/h

k=16 , 96 .1012( e−32 .400

1 ,986. 585 ,6 )/h

k=16 , 96 .1012( e−27 ,859 )/h

k=16 , 96 .1012(7 ,962 . 10−13)/h=13 , 50 /h=0 ,225 /menit

Dalam proses pembuatan Monopropilen Glikol dipilih reaktor dengan

karakteristik fisik sebagai berikut :

1) Reaktor = continous stirred-tank reactor (CSTR)

2) Kondisi operasi = kontinyu

- suhu 52oC

- tekanan 3 atm

- konversi = 84 %

3) Waktu reaksi = 23 menit

11

BAB II

DESKRIPSI PROSES

Pembuatan Monopropilen Glikol (C3H8O2) dari Propilen Oksida (C3H6O)

dan Air (H2O) disajikan dalam uraian proses berikut ini. Fresh feed Propilen

Oksida (C3H6O) dengan kemurnian 99% dari tangki penyimpan (T) dicampur

dengan Etanol (C2H5OH) dengan kemurnian 99% dari tangki penyimpan (T)

dengan perbandingan berat 1 : 1 kemudian diumpankan ke dalam reaktor (R)

bersamaan dengan arus recycle dari puncak menara distilasi (MD) yang

sebelumnya didinginkan terlebih dahulu melewati cooler (CL) menjadi 520C dan

tekanan 3 atm, sesuai dengan kondisi operasi di reaktor (R). Bersamaan dengan

itu, katalisator Asam Sulfat (H2SO4) 0,1% dicampur dengan fresh feed Air (H2O)

dialirkan menuju reaktor (R) pada suhu 520C dan tekanan 3 atm sesuai kondisi

operasi di reaktor.

Reaktor yang digunakan adalah reaktor alir tangki berpengaduk (RATB)

yang beroperasi secara kontinyu pada kondisi suhu 520C dan tekanan 3 atm.

Reaksi yang terjadi di reaktor (R) :

Reaksi utama :

C3H6O + H2O H⃗ 2SO4 C3H8O2


dengan data perbandingan umpan masuk :

12

Flow rate H2SO4 sama dengan 2,5 kali total flow rate Ethanol ( C2H5OH ) dan

Propilen oksida ( C3H6O ) serta rasio mol Ethanol ( C2H5OH ) dan air adalah 1 :

11,17.

Konversi yang dihasilkan adalah 84% terhadap bahan baku Propilen Oksida

(C3H6O) dengan jenis reaksinya adalah reaksi hidrasi. Reaksi yang terjadi bersifat

eksotermis atau mengeluarkan panas, sehingga untuk menjaga agar kondisi

operasi di reaktor (R) tetap isothermal maka digunakan air pendingin yang

dilewatkan melalui coil untuk mengambil panas reaksinya.

Produk keluar reactor dialirkan ke menara distilasi ( MD ).Di menara

Distilasi (MD) terjadi pemisahan komponen berdasarkan perbedaan titik didihnya,

dimana semua sisa Propilen Oksida (C3H6O) dan Etanol (C2H5OH) dengan Air

(H2O) didapatkan sebagai hasil puncak menara distilasi ( MD ) yang kemudian

dimasukkan kembali menuju reaktor (R), sedangkan hasil bawah yaitu

Monopropilen Glycol ( C2H8O2 ) dan H2SO4 dimasukkan ke dalam tangki

Neutralizer ( N ) setelah itu di alirkan ke Separator ( S ) untuk memisahkan air

sehingga konsentrasi produk yang diinginkan dapat tercapai yaitu 99%

13

14

DAFTAR PUSTAKA

Badan Pusat Statistik., 2007 - 2012, “Statistik Perdagangan Luar Negeri

Indonesia”, vol. II., BPS., Jakarta., Indonesia.

Faith, W.L., Keyes, D.B., and Clark’s, R.L., 1975, “Industrial Chemical”, ed. 4,

John Wiley and Son’s, New York

Fogler, H. Scott, 1999, “Element of Chemical Engineering”, ed. 3, Prentice Hall

Inc, New Jersey

Kirk., and Othmer., 1983, “Encyclopedia of Chemical Technology”, ed. 2, vol. 3,

8, 10, 13, 14, 18., The Interscience Encyclopedia, Inc., New York.

Perry’s R.H., and Green, D.W., 1984, “Perry’s Chemical Engineering” hand

Book, 6th ed, Mc. Graw Hill Book Company, New York

Peters. M.S., and Timmerhaus, K.D., 1980, “Plant Design and Economics for

Chemical Engineering”, ed. 6, Mc Graw Hill, New York.

Smith, R., 1995, “Chemical Process Design ”, International edition, Mc Graw

Hill co., Singapura.

15

Documents

Proposal Monopropilen glikol (seminar 2x ).docx