Prarancangan Pabrik Asetat Anhidrid dari Aseton dan Asam Asetat Kapasitas 20.000 Ton/Tahun
BAB I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG Semakin majunya teknologi membuat perkembangan industri semakin pesat.
Terutama
di
negara-negara
berkembang
seperti
Indonesia.
Perkembangan tersebut terlihat dari semakin tingginya jenis dan jumlah produk-produk industri yang dijual, baik ekspor maupun impor. Produkproduk tersebut meliputi bahan baku untuk industri lain, bahan pembantu untuk industri lain maupun produk jadi yang dikonsumsi langsung oleh konsumen. Akhir-akhir ini, salah satu industri kimia yang berkembang dengan pesat adalah industri penyedia bahan pembantu seperti pelarut, katalis dan sebagainya. Asetat anhidrid merupakan salah satu produk dari industri penyedia bahan pembantu. Selama ini, industri-industri yang menggunakan asetat anhidrid di Indonesia masih mengandalkan impor karena tidak adanya pabrik yang mencukupi kebutuhan asetat anhidrid di Indonesia. Cina dan Amerika adalah penghasil asetat anhidrid terbesar di dunia. Kapasitas produksi Amerika untuk produk acetic anhydride ini cukup besar, yaitu lebih dari 900.000 ton per tahun (Kirk Othmer, 1991). Namun biasanya pabrikpabrik tersebut beroperasi untuk mencukupi kebutuhan di negaranya. Indonesia lebih sering mengimpor dari Cina karena lokasinya lebih dekat dan harga lebih murah. Kegunaan asetat anhidrid di dunia industri adalah pelarut bahan kimia organik, terutama digunakan dalam produksi selulosa asetat, industri farmasi, pembuatan filter rokok plastik, pewarna, pestisida, rempah-rempah dan industri polishing logam. Karena kegunaannya sebagai pelarut organik, maka asetat anhidrid juga banyak dipakai untuk kegiatan di laboratorium. Pabrik Asetat Anhidrid perlu didirikan di Indonesia, dalam upaya penyedia pelarut organik untuk kebutuhan industri-industri yang ada di Indonesia, khususnya industri farmasi. Dengan didirikannya pabrik ini,
Leoshandy Raditya Handoko Ade William Widjaja
(10/301470/TK/37004) (10/301927/TK/37207)
1
Prarancangan Pabrik Asetat Anhidrid dari Aseton dan Asam Asetat Kapasitas 20.000 Ton/Tahun ketergantungan akan bahan pelarut organik impor akan berkurang. Selain itu, ketersediaan bahan baku asam asetat sudah ada di Indonesia sehingga dapat meningkatkan devisa negara di bidang industri. Dan hal terakhir adalah dengan didirikannya pabrik asetat anhidrid ini, maka akan membuka lapangan kerja bagi sumber daya manusia yang ada di Indonesia yang berakibat berkurangnya jumlah pengangguran di Indonesia. Hal-hal tersebut berarti membantu usaha pemerintah untuk mengurangi angka pengangguran dan meningkatkan pendapatan nasional. Pemilihan lokasi pabrik merupakan hal yang penting dalam perancangan pabrik, karena berkaitan langsung dengan nilai ekonomi pabrik yang akan didirikan. Dalam hal ini pemilihan lokasi pabrik asetat anhidrid didasarkan pada market oriented dan raw oriented, dimana penentuan lokasi pabrik berdasarkan kemudahan akses penerimaan bahan baku dan penjualan produk. Dalam perancangan, pabrik direncanakan berdiri di daerah Solo, Jawa Tengah. Alasannya adalah : 1. Sumber Bahan Baku Supply asam asetat dapat diperoleh dari PT. Indo Acidatama Tbk. (dengan kapasitas pabrik asam asetat 33.000 ton per tahun) dan supply aseton dapat diperoleh dari Zibo Nature International Trading Co.,Ltd, China (anak perusahaan Jiangsu Yangnong Chemical Group Co., Ltd.). 2. Letak Pasar Produksi asetat anhidrid diutamakan untuk dijual ke pasar dunia namun juga untuk memenuhi kebutuhan nasional. Oleh karena itu, lokasi pabrik harus sedapat mungkin mudah aksesnya untuk ekspor. Pemilihan lokasi di kawasan ini sangat mendukung pemasaran produk mengingat pabrik yang akan didirikan relatif dekat dengan transportasi perairan sehingga akses ke pasar dunia lebih mudah. 3. Sarana Transportasi Sarana transportasi sangat diperlukan dalam pengangkutan bahan baku, pemasaran produk dan lain sebagainya. Oleh karena itu fasilitas jalan raya, rel kereta api, bandara dan pelabuhan sangat diperlukan. Di daerah Solo, fasilitas Leoshandy Raditya Handoko Ade William Widjaja
(10/301470/TK/37004) (10/301927/TK/37207)
2
Prarancangan Pabrik Asetat Anhidrid dari Aseton dan Asam Asetat Kapasitas 20.000 Ton/Tahun transportasi sangat mendukung, seperti jalan tol yang berhubungan langsung dengan jalur Pantura, Bandara Djuanda dan Pelabuhan Tanjung Perak. Hal ini akan memudahkan transportasi keluar dan masuknya bahan baku dan produk. 4. Sarana Utilitas Utilitas dan sarana pendukung lainnya sangat mudah didapatkan di Solo. Sedangkan untuk kebutuhan airnya diambil dari Sungai Bengawan Solo.
5. Tersedianya Tenaga Kerja Kebutuhan tenaga kerja dapat dipenuhi dengan mudah mengingat Jawa Tengah merupakan salah satu propinsi yang berpenduduk tinggi.
B. TINJAUAN PUSTAKA Asetat anhidrid dapat diproduksi secara massal (skala industri) dari tiga macam proses, yaitu : 1. Oksidasi asetaldehid Asetat
anhidriddapat
disiapkan
dengan
oksidasi
langsung
dari
asetaldehid dengan menggunakan pelarut etil asetat dan katalis kobalt asetat serta tembaga asetat sebagai agen pendorong. Asetaldehid bersama udara berlebih sekitar 2% (oksigen sebagai oksidator) dalam 60oC, 110 kPa atau 70oC,600 - 700kPa. Kondisi tersebut menghasilkan peracetic acid. Peracetic acid
bereaksi
dengan
asetaldehid
membentuk
acetaldehyde
monoperoxyasetate. Acetaldehyde monoperoxyasetate inilah yang akan membentuk asetat anhidrid, asam asetat dan air. Persamaan reaksi yang terjadi adalah : CH3CHO
+O2
CH3COOOH
…(1)
(peracetic acid) CH3COOOH
+ CH3CHO
CH3COOOCH(OH)CH3 Leoshandy Raditya Handoko Ade William Widjaja
CH3COOOCH(OH)CH3 …(2) (acetaldehyde monoperoxyasetate) (CH3CO)2O + H2O
(10/301470/TK/37004) (10/301927/TK/37207)
…(3)
3
Prarancangan Pabrik Asetat Anhidrid dari Aseton dan Asam Asetat Kapasitas 20.000 Ton/Tahun CH3COOOCH(OH)CH3
2 CH3COOH
…(4)
Dengan proses tersebut, konversi asetaldehida adalah 95% dan rasio massa yieldanhidrida asetat dan asam asetat adalah 56:44. Dengan total yield asetat anhidrid sebesar 70-75%. Proses oksidasi ini relatif sederhana, teknologi yang digunakan cukup efektif namun tingkat korosifnya sangat tinggi. Sumber teknologi ini berasal dari pabrik kimia Kanada, yaitu Sha Winigan. 2. Metode Ketene a. Dekomposisi dari asam asetat Pada kondisi operasi 700-750 oC, tekanan 10–20 kPa dan 0,2-0,3 % trietil fosfit sebagai katalis, asam asetat akan mengalami dehidrasi (secara pirolisis) dan menghasilkan produk ketene. Konversi asam asetat mencapai sekitar 85-90 % dan selektivitas ketene sebesar 90-95 %. Persamaan reaksinya adalah : CH3COOH
CH2=C=O
+ H2O
…(5)
Tahap kedua, ketene yang sudah terbentuk bereaksi dengan asam asetat membentuk asetat anhidrid. Kemudian hasil yang didapat, dipisahkan dengan cara distilasi untuk memisahkan asetat anhidrid dengan air yang terbentuk dan asam asetat yang belum terkonversi (sisa). Konversi ketene mencapai 100%. Sumber teknologi ini berasal dari pabrik kimia Jerman bernama Wacher. Persamaan reaksinya : CH3COOH
+ CH2=C=O 2 (CH3CO)2O
…(6)
b. Dekomposisi dari aseton Tahap pertama adalah reaksi cracking dari aseton pada tekanan atmosferis bersuhu 700-800 oC dengan tanpa katalis. Persamaan reaksinya sebagai berikut : CH3COCH3
CH2=C=O + CH4
…(7)
Tahap kedua, ketene yang tebentuk, di-quenching dengan ditambahkan asam asetat glasial cair sehingga terbentuk asetat anhidrid setelah sebelumnya Leoshandy Raditya Handoko Ade William Widjaja
(10/301470/TK/37004) (10/301927/TK/37207)
4
Prarancangan Pabrik Asetat Anhidrid dari Aseton dan Asam Asetat Kapasitas 20.000 Ton/Tahun ketene diolah sampai kondisi 80 oC, tekanan 1 atm. Hasil yang didapatkan, yaitu metana dan sisa aseton dipisahkan dengan cairan (asetat anhidrid dan asam asetat). Sedangkan pengambilan asetat anhidrid setelah dilakukan distilasi untuk memisahkan asam asetat dan asetat anhidrid. Persamaan reaksinya adalah : CH3COOH
+ CH2=C=O (CH3CO)2O
…(8)
Keuntungan proses ini adalah tidak diperlukannya katalis dalam proses, mudah pemisahannya (metana bersifat inert) dan dengan teknologi seperti ini (yang relatif sederhana), didapatkan produk yang sesuai dengan spesifikasi pasar secara lebih mudah. 3. Karbonilasi Metil Asetat Asetat anhidrid dapat dibuat dengan karbonilasi metil asetat dengan cara yang sama dengan karbonilasi metanol menjadi asam asetat. Metanol dan asam asetat dilarutkan dalam katalis asam sulfat untuk menghasilkan metal asetat. Kondisi operasinya tekanan atmosferis dan bersuhu 65-85 oC akan menghasilkan konversi sebesar 100%. Kemudian, metanol dan metil asetat bereaksi dengan karbon monoksida dan metana yang dilarutkan dalam campurankatalis iodine-rhodium atau dalam katalis nikel. Karbonilasi (penambahan karbon monoksida) metanol dan metal asetat akan menghasilkan asam asetat dan asetat anhidrid pada kondisi operasi sekitar 180 oC dengan tekanan 2,55 MPa. Persamaan reaksinya sebagai berikut : CH3COOH + CH3OH
CH3COOCH3 + H2O
…(9)
CH3COOCH3 + CO
(CH3CO)2O
…(10)
CH3OH + CO
CH3COOH
…(11)
Dari beberapa proses yang telah dijelaskan sebelumnya, dipilih proses kedua dengan dekomposisi aseton menjadi ketene. Proses ini dipilih karena secara ekonomis, tidak memerlukan katalis dalam prosesnya. Secara proses reaksi, proses tersebut relatif cukup sederhana dan proses pemisahan dapat dilakukan dengan lebih mudah.
Leoshandy Raditya Handoko Ade William Widjaja
(10/301470/TK/37004) (10/301927/TK/37207)
5
