Prarancangan Pabrik Metil Benzoat Dari Metanol dan Asam Benzoat Kapasitas 10.000 ton / tahu
BAB I Pendahuluan
BAB I
PENDAHULUAN
1. 1 Latar Belakang
Metil benzoat merupakan salah satu bahan yang dibutuhkan dalam
industri. Kegunaanya antara lain sebagai pelarut cat, zat aditif untuk pestisida,
desinfektan, insektisida, fungisida, solven untuk selulosa, ester, resin karet,
dan lain sebagainya. Selain itu metil benzoat juga digunakan dalam industri
parfum dan kosmetika.
Konsumsi metil benzoat dalam waktu yang akan datang diperkirakan
akan terus meningkat seiring dengan perkembangan yang pesat di bidang
industri saat ini. Misalnya perkembangan dalam industri coating dan plastik
yang berdampak pada meningkatnya kebutuhan metil benzoat sebagai pelarut.
1. 2 Kapasitas Produksi
Penentuan kapasitas pabrik mengacu pada pabrik yang telah berdiri
dan kebutuhan impor.
Tabel 1.1 Pabrik Yang Telah Berdiri di Dunia (China)
Pabrik Yang Telah Berdiri Kapasitas (kg/ tahun)
1. Huaxinhang Tianjin Import and Export Co., Ltd. 120.000 2. K-Well Industry Co., Ltd. 480.000 3. Hangzhou Think Chemical Co., Ltd. 240.000
Kebutuhan metil benzoat di Indonesia mengalami peningkatan setiap
tahunnya dan utnuk memenuhi kebutuhan tersebut Indonesia masih
mengimpor dari luar negeri. Data yang diperoleh dari Biro pusat Statistik,
1
Prarancangan Pabrik Metil Benzoat Dari Metanol dan Asam Benzoat Kapasitas 10.000 ton / tahun
BAB I Pendahuluan
2
kebutuhan metil benzoat di Indonesia tahun 2000-2005 dapat dilihat dari tabel
1.2.
Tabel 1.2 Kebutuhan metil benzoat di Indonesia Tahun 1999-2004
Tahun Kapasitas (kg/tahun)
2000 3.137.689
2001 4.348.882
2002 5.228.425
2003 5.097.170
2004 6.992.876
2005 6.804.398
(Sumber : Data Impor tahun 2000-2005, Biro Pusat Statistik)
Dari data diperoleh persamaan garis yaitu Y= 746.693,486X –
1.489.985.465,143 maka dapat diperkirakan kebutuhan Metil Benzoat pada
tahun yang akan datang.
Tabel 1.3 Perkiraan Kebutuhan Metil Benzoat di Indonesia Tahun
2006- 2012
Tahun Kapasitas (kg/tahun)
2006 7.881.668
2007 8.628.361
2008 9.375.055
2009 10.121.748
2010 10.868.442
2011 11.615.135
2012 12.361.829
Prarancangan Pabrik Metil Benzoat Dari Metanol dan Asam Benzoat Kapasitas 10.000 ton / tahun
BAB I Pendahuluan
3
Gambar 1.1 Grafik kebutuhan Metil Benzoat di Indonesia pada tahun 2000-2012
Berdasarkan data kapasitas pabrik yang sudah berdiri di dunia dan data kebutuhan
metil benzoat di Indonesia, maka dapat ditentukan kapasitas produksi metil
benzoat dari asam benzoat dan metanol sebanyak 10.000 ton per tahun. Namun
kapasitas ini masih terlalu kecil, sehingga seharusnya didirikan pabrik dengan
kapasitas yang lebih besar.
I. 3 Lokasi Pabrik
Pabrik metil benzoat ini dirancanakan didirikan di Pulau Bunyu yang
terletak di antara Malaysia, Pulau Kalimantan, dan Pulau Sulawesi dan masih
berada di dalam daerah territorial Indonesia. Peta lokasi pabrik dapat dilihat
pada ganbar 1.1.
Prarancangan Pabrik Metil Benzoat Dari Metanol dan Asam Benzoat Kapasitas 10.000 ton / tahun
BAB I Pendahuluan
4
Gambar 1.1 Peta Lokasi Pabrik
Pulau Bunyu dipilih sebagai lokasi berdirinya pabrik tersebut atas
dasar pertimbangan sebagai berikut :
a. Penyediaan bahan baku
Metanol diperoleh dari pabrik metanol di PT. Medco di Pulau Bunyu.
Sedangkan asam benzoat masih harus diimpor dari China. Dengan
pertimbangan tersebut maka pabrik diusashakan didirikan di dekat bahan
baku.
b. Pemasaran produk
Metil benzoat merupakan bahan yang tidak langsung dipakai atau
dikonsumsi oleh masyarakat, melainkan merupakan bahan untuk industri
seperti industri cat, parfum, obat-obatan, dan lain-lain. Oleh karena itu
untuk pemasarannya lebih mudah karena banyak industri yang
membutuhkan metil benzoat sebagai bahan bakunya.
Prarancangan Pabrik Metil Benzoat Dari Metanol dan Asam Benzoat Kapasitas 10.000 ton / tahun
BAB I Pendahuluan
5
c. Transportasi
Transportasi merupakan faktor yang terkait dengan pengangkutan bahan
baku maupun produk jadi. Faktor transportasi juga mempengaruhi
kesuksesan pemasaran. Pulau Bunyu mempunyai lokasi yang sangat
strategis untuk mencapai lokasi yang menunjangpemasaran seperti
pelabuhan dan industri-industri yang akan menampung metil benzoat.
d. Tenaga kerja
Di sekitar lokasi pabrik tersedia tenaga kerja yang cukup banyak, sehingga
tidak ada kendala dalam perekrutan tenaga kerja.
e. Utilitas
Hal lain yang mendukung pemilihan lokasi pabrik di Pulau Bunyu ini
adalah dekatnya sumber air yang merupakan kebutuhan utama pekerja
dan operasional pabrik.
1. 4 Tinjauan Pustaka
Metil benzoat merupakan salah satu bentuk ester dalam asam
karboksilat. Ester asam karboksilat adalah suatu senyawa yang mengandung
gugus CO2R dengan R dapat berbentuk alkil mupun aril. Ester asam
karboksilat dapat dibuat dengan mereaksikan suatu asam karboksilat dengan
alkohol yang akan menghasilkan ester dan air. Reaksi ini disebut reaksi
esterifikasi yang berkatalis asam yang merupakan reaksi reversible.
Bentuk umum ester yaitu:
Rumus struktur dari metil benzoat yaitu:
O
C O R R
Prarancangan Pabrik Metil Benzoat Dari Metanol dan Asam Benzoat Kapasitas 10.000 ton / tahun
BAB I Pendahuluan
6
(Vogel,1979)
1. 4. 1 Macam-macam Proses Pembuatan
Pembuatan metil benzoat melalui proses esterifikasi dapat
dilakukan dengan dua cara, yaitu:
a. Reaksi antara Metanol dengan Asam Benzoat
Proses pembuatan metil benzoat dapat dilakukan dengan cara
mereaksikan asam benzoat dengan metanol menjadi metil benzoat
dan air. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
C6H5COOH + CH3OH C6H5COOCH3 + H2O
Perbandingan umpan masuk reaktor antara asam benzoat :
metanol adalah 1 : 6,2. Reaksi tersebut berjalan pada suhu 65°C dan
tekanan 1,5 atmosfer. Pada umumnya digunakan katalisator asam
sulfat (H2SO4) karena dapat bekerja maksimal sebagai katalis pada
reaksi eterifikasi.
(U.S patent Pub. No USApp20070149802)
Pada reaksi esterifikasi diatas akan menghasilkan konversi
90% atas asam benzoat dan diproses secara kontinyu.
b. Reaksi antara Etil Benzoat dan Metanol
O
C CH3 O
Prarancangan Pabrik Metil Benzoat Dari Metanol dan Asam Benzoat Kapasitas 10.000 ton / tahun
BAB I Pendahuluan
7
Cara lain untuk membuat metil benzoat dapat juga dilakukan
dengan cara mereaksikan etil benzoat dengan metanol menghasilkan
metil benzoat dan etanol. Reaksinya adalah sebagai berikut :
C6H5COOC2H5 + CH3OH C6H5COOCH3 + C2H5OH
Reaksi ini jika berjalan pada suhu kamar dan tidak
ditambahkan katalisator, maka akan sangat lambat untuk mencapai
kesetimbangan. Katalis yang biasanya digunakan adalah sodium
alkoksid dan hanya mampu mencapai konversi maksimal 53%.
(Groggins, 1958)
1. 4. 2 Alasan Pemilihan Proses
Pada tabel 1.4 dan 1.5 dapat dilihat perbandingan kedua proses
tersebut.
Tabel 1.4 Perbandingan Proses Pembuatan Metil Benzoat
Variable Proses 1 Proses 2
Bahan baku Asam Benzoat
Metanol
Etil Benzoat
Metanol
Kondisi Operasi :
Suhu
Tekanan
65 °C
1 atm
Suhu kamar
1 atm
Katalis Asam sulfat Sodium etoksid
Konversi 80-90 % 53 %
Umpan masuk 1 : 6,2 1 : 1
Tabel 1.5 Kelebihan dan Kekurangan Proses
Prarancangan Pabrik Metil Benzoat Dari Metanol dan Asam Benzoat Kapasitas 10.000 ton / tahun
BAB I Pendahuluan
8
Proses Kelebihan Kekurangan
Reaksi Metanol dan Asam Benzoat
Konversi dapat mencapai 80-90%
Bahan baku asam benzoat masih harus diimpor dari Cina
Reaksi Etil Benzoat dan Metanol
Kondisi operasi menggunakan tekanan dan suhu ruangan
Konversi 53 %
Dari kedua proses tersebut dipilih proses 1 yaitu pembuatan
metil benzoat dengan cara mereaksikan asam benzoat dengan
Metanol untuk menghasilkan Metil benzoat dan air, karena
mempunyai banyak kelebihan dibandingkan dengan proses 2
(pembuatan metil benzoat denan cara mereaksikan etil benzoat dan
metanol). Dari segi ekonomi, proses 1 memiliki potensial ekonomi
yang tinggi, sedangkan proses 2 memiliki potensial ekonomi rendah.
Selain itu pada proses 1 konversi yang dapat dicapai lebih tinggi (80-
90%) jika dibandingkan dengan proses 2 yang hanya mencapai
konversi 53%.
1. 4. 3 Kegunaan Produk
Kegunaan metil benzoat antara lain adalah sebagai pelarut cat,
zat aditif untuk pestisida, desinfektan, insektisida, fungisida, solven
untuk selulosa, ester, resin karet, dan karena sifatnya yang tidak
beracun dan tidak berbahaya maka metil benzoat juga dipakai dalam
berbagai industri makanan, farmasi, parfum dan kosmetika.
Prarancangan Pabrik Metil Benzoat Dari Metanol dan Asam Benzoat Kapasitas 10.000 ton / tahun
BAB I Pendahuluan
9
1. 4. 4 Sifat Fisis dan Kimia
A. Bahan Baku
1. Asam Benzoat
- Rumus Molekul : C6H5COOH
- Wujud : padatan kristal
- Berat Molekul : 122,12 kg/kgmol
- Titik Didih : 249,2 oC
- Titik Lebur : 121,7 oC
- Suhu Kritis : 479 oC
- Tekanan Kritis : 45 atm
- Densitas, g/ml : 1,266 kg/lt (30 oC)
- Kelarutan : 71,5 gr/100 gr methanol
( Perry, 1950)
2. Metanol
- Rumus Molekul : CH3OH
- Wujud : Cair
- Berat Molekul : 32,042 kg/kgmol
- Titik Didih : 64,7 oC
- Titik Beku : -97,8 oC
- Suhu Kritis : 239,6 oC
- Tekanan Kritis : 79,9 atm
- Densitas, g/ml : 0,7920 kg/lt (20 oC)
- Kenampakan : Bening
Prarancangan Pabrik Metil Benzoat Dari Metanol dan Asam Benzoat Kapasitas 10.000 ton / tahun
BAB I Pendahuluan
10
- Sp gr : 1,266
( Perry, 1950)
3. Toluen
- Rumus Molekul : C6H5CH3
- Berat Molekul : 92,13 kg/kgmol
- Titik Didih : 110,8 oC (1 atm)
- Densitas : 0,866 g/ml
- Suhu Kritis : 320,6 oC
- Tekanan kritis : 41,6 atm
( Perry, 1950)
B. Bahan Pembantu
1. Asam Sulfat
- Rumus Molekul : H2SO4
- Wujud : Cair
- Berat Molekul : 98,08 kg/kgmol
- Titik Didih : 340 oC
- Titik Beku : 1,8357
- Densitas, g/ml : 1,843 kg/lt (30 oC)
- Kenampakan : Bening
- Sp gr : 1,3857
- Impurities : 2% air
( Perry, 1950)
2. Sodium Hidroksida
Prarancangan Pabrik Metil Benzoat Dari Metanol dan Asam Benzoat Kapasitas 10.000 ton / tahun
BAB I Pendahuluan
11
- Rumus Molekul : NaOH
- Wujud : cair
- Berat Molekul : 40 kg/kgmol
- Kelarutan : 119 gr/100 gr air (25 oC)
- Densitas, g/ml : 1,563 kg/lt (30 oC)
- Sp gr : 1.330
( Perry, 1950)
- Komposisi : 48 % NaOH, 52 % Air
(www.PT. CCM Indonesia.com)
C. Produk
1. Metil Benzoat
- Rumus Molekul : C6H5COOCH3
- Wujud : Cair, tidak larut dalam air, larut dalam
alkohol
- Berat Molekul : 136,14 kg/kgmol
- Titik Didih : 198 oC
- Densitas : 1,087 kg/lt
- Suhu Kritis : 419 oC
- Tekanan Kritis : 36 atm
( Perry, 1950)
2. Air
- Rumus Molekul : H2O
- Wujud : Cair
Prarancangan Pabrik Metil Benzoat Dari Metanol dan Asam Benzoat Kapasitas 10.000 ton / tahun
BAB I Pendahuluan
12
- Berat Molekul : 18 kg/kgmol
- Titik Didih : 100 oC (1 atm)
- Titik Beku : 0 oC (1 atm)
- Densitas, g/ml : 1 gr/ml
- Kenampakan : Jernih
- Suhu Kritis : 374,15 oC (cair)
- Tekanan Kritis : 281,4 atm (cair)
- Panas Penguapan (25 oC) : 170,12 kcal/mol
- ΔHf° H20 : -68,3150 kcal/mol
( Perry, 1950)
1. 5 Tinjauan Proses Secara Umum
Proses yang dipilih adalah pembuatan metil benzoat dengan cara
mereaksikan asam benzoat dengan metanol untuk menghasilkan metil benzoat
dan air. Proses ini menggunakan bahan baku metanol 99 % dan kristal asam
benzoat 98,5 %.
Metanol dan kristal asam benzoat diumpankan ke dalam reaktor untuk
mencapai konversi 90 %. Di dalam reaktor terjadi reaksi esterifikasi asam
benzoat oleh metanol menjadi metil benzoat dan air dengan menggunakan
katalisator asam sulfat. Reaktor yang digunakan adalah reaktor alir tangki
berpengaduk dengan kondisi operasi pada suhu 65 °C dan tekanan 1,5 atm.
Proses yang terjadi eksotermis sehingga diperlukan pendingin sebagai
penyerap panas reaksi. Hasil dari reaktor dialirkan ke netralisator sebagai
Prarancangan Pabrik Metil Benzoat Dari Metanol dan Asam Benzoat Kapasitas 10.000 ton / tahun
BAB I Pendahuluan
13
penetral digunakan Na0H 10%. Dalam netralisator terjadi reaksi antara asam
sulfat dan NaOH dan reaksi antara sisa asam benzoat dengan NaOH menjadi
natrium sulfat dan natrium benzoat. Arus keluar netralisator diumpankan ke
dalam dekanter. Campuran natrium sulfat dan natrium benzoat pada dasar
dekanter dikumpulkan ke penampung, sedangkan hasil atas dekanter yang
terdiri dari metanol, air, toluen dan metil benzoat diumpankan ke menara
distilasi 1 untuk dimurnikan.
Metanol diperoleh sebagai hasil atas MD 1 dialirkan untuk di recycle
ke mixer. Hasil bawah MD 1 berupa metanol, air , toluen dan metil benzoat
diumpankan ke MD 2 untuk memperoleh metil benzoat 99% sebagai produk
bawah MD 2.