Tahun BAB I PENGANTAR

Prarancangan Pabrik Asam Benzen Sulfonat dari Benzen dan Asam Sulfat dengan Kapasitas 70.000 Ton/Tahun

BAB I PENGANTAR

A. LATAR BELAKANG Benzen sulfonicacid (Asam Benzena Sulfonat) adalah senyawa organik dengan rumus molekul C6H6SO3 yang memiliki berat molekul 158,17 gram/mol. Asam benzen sulfonat dapat disintesis dari benzena dan asam sulfat dengan proses sulfonasi benzen dalam kondisi eksotermis, proses yang berlangsung seperti pada persamaan (1) berikut (Ulmann,2005). C6H6 + H2SO4  C6H5SO3H + H2O

(1)

Asam benzen sulfonat sebagai intermediate product digunakan sebagai bahan baku dari produk-produk sintesis kimia lainnya, seperti bahan baku pembuatan fenol dan recorcinol, bahan baku produk farmasi, katalis, perwarna, serta dapat digunakan sebagai resin. Di pasaran asam benzen sulfonat dijual dalam bentuk prill dengan diameter sekitar 3 mm, tidak berwarna, dan tidak berbau.

ANALISIS PASAR Asam benzen sulfonat merupakan zat kimia yang paling banyak digunakan sebagai bahan baku produksi fenol dan resorsinol. Asam benzen sulfonat juga dimanfaatkan sebagai katalis dalam produksi furan dan phenolic resin, sebagai zat perantara dalam pembuatan obat, pestisida, pewarna, dan pemanis buatan. Di Indonesia sendiri belum ada pabrik asam benzen sulfonat karena pasar lebih memilih untuk mengimpor asam benzen sulfonat atau senyawa turunannya. Kebutuhan impor asam benzen sulfonat di Indonesia menurut Data Badan Statistik, Yogyakarta mengenai “Statistik Perdagangan Luar Negeri”, kebutuhan asam benzen sulfonat setiap tahunnya pada tahun 2004 sampai tahun 2009 secara berturut-turut adalah sebesar 29.012,720 ton/tahun, 31.026,783 ton/tahun, 35.591,876 ton/tahun, 35.340,930 ton/tahun, 37.428,956 ton/tahun, dan 38.763,270 ton/tahun. Dari data tersebut dapat diestimasi bahwa kebutuhan asam benzen sulfonat meningkat sekitar 6% per tahunnya. Sementara itu, secara global pertumbuhan penjualan asam benzen sulfonat di wilayah Amerika Utara, Eropa, dan Asia diharapkan mencapai angka 3,2% antara tahun 2015 dan 2021 (ChemRepot.Net). Dengan metode regresi linear diperkirakan kebutuhan asam benzen sulfonat dalam negeri hingga tahun 2020 sudah berada pada kisaran 65.000 ton/tahun. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, maka pabrik yang diperkirakan berdiri pada tahun 2021 ini akan dibangun dengan kapasitas 70.000 ton/tahun. Selain untuk memenuhi Amalia Itswari Putri Evi Kartika Widiaswari

12/ 330065/ TK/ 39256 12/ 330537/ TK/ 39627

1


kebutuhan dalam negeri, asam benzen sulfonat yang diproduksi akan diekspor dan diharapkan mampu meningkatkan devisa negara serta mendukung kebutuhan global. Bahan baku utama dalam pembuatan asam benzen sulfonat adalah benzen dan asam sulfat. Beberapa perusahaan di Indonesia yang menyediakan asam sulfat adalah PT Petro Jordan Abadi (Gresik) dan PT Indoacid Acidatama (Bekasi). Sementara itu, benzen dapat diperoleh antara lain dari PT Pertamina Unit IV Cilacap, PT Chandra Asri (Cilegon), PT Humpuss Aromatik (Aceh), PT Trans Pacific Petrochemical Indonesia (Medan), dan PT Tuban Petrochemicals Industri (Tuban).

PEMILIHAN LOKASI Dalam prarancangan pabrik, pemilihan lokasi menjadi salah satu hal yang fundamental untuk dipetimbangkan dengan matang. Beberapa aspek yang perlu diperhatikan dalam penentuan lokasi pabrik adalah sebagai berikut. 1.Bahan baku Ada dua kelas dalam pemilihan lokasi pabrik menurut Departemen Perindustrian RI, yaitu raw material oriented dan market oriented. Di Indonesia sendiri tidak ada daerah khusus yang memerlukan pasokan asam benzena sulfonat dalam jumlah besar, maka pemilihan lokasi pabrik ini mengikuti asas yang pertama, yakni raw material oriented. Indonesia memiliki beberapa kawasan industri yang mampu memasok kebutuhan bahan baku utama pembuatan asam benzena sulfonat yaitu benzena dan asam sulfat. Jawa Timur menjadi wilayah yang paling potensial untuk dijadikan lokasi berdirinya pabrik ini karena kedua bahan baku tersebut dapat diperoleh dari PT Petro Jordan Abadi (Gresik) yang memproduksi asam sulfat sebanyak 600.000 ton per tahun serta PT Tuban Petrochemicals Industri (Tuban) yang mampu menghasilkan benzena sebanyak 300.000 ton per tahun. Mempertimbangkan penanganan benzena yang lebih sulit daripada asam sulfat dari sisi hazard bahan, maka pabrik asam benzena sulfonat akan dibangun di lokasi yang berdekatan dengan PT Tuban Petrochemicals Industri, yaitu di Kecamatan Jenu, Kabupaten Tuban. 2.Transportasi Pabrik ini akan didirikan sekitar 100 km dari PT Petro Jordan Abadi (Gresik) sebagai penyedia asam sulfat. Pemasokan bahan baku pembuatan asam benzena sulfonat akan dilakukan melalui jalur darat dengan truk tangki. Sementara itu, produk asam benzena sulfonat sendiri akan didistribusikan dengan dua cara, jalur darat dan jalur laut. Distribusi untuk wilayah Pulau Jawa akan dilakukan melalui jalur darat dengan truk pengangkut barang sedangkan untuk distribusi luar Pulau Jawa akan dilakukan melalui jalur laut dengan Amalia Itswari Putri Evi Kartika Widiaswari

12/ 330065/ TK/ 39256 12/ 330537/ TK/ 39627

2


pelabuhan yang ada di Jawa Timur. Terdapat sekitar 30 pelabuhan di Jawa Timur yang mana lebih dari 20% digunakan untuk keluar masuk komoditasindustri kimia yang tersebar di wilayah Tuban, Lamongan, Gresik, dan sekitarnya. 3.Ketersediaan air Air menjadi salah satu aspek penting dalam operasi suatu pabrik, baik sebagai air proses maupun sebagai air utilitas. Air yang mencukupi untuk seluruh kebutuhan operasi harus dipastikan ketersediaannya. Pada prarancangan pabrik asam benzena sulfonat ini, air diperoleh dari Laut Jawa yang berada di sebelah utara Kabupaten Tuban. Dengan bersumber pada laut, ketersediaan air untuk pabrik ini dapat dijamin. 4.Utilitas Keberadaan utilitas sebagai faktor pendukung utama beroperasinya suatu pabrik menjadi hal yang penting untuk diperhatikan dalam penentuan lokasi pabrik. Beberapa aspek terkait utilitas yang dapat ditinjau contohnya ketersediaan bahan bakar dan kemudahan dalam mendapatkan listrik. Bahan bakar dalam pembuatan asam benzena sulfonat dibutuhkan untuk memproduksi steam sebagai utilitas operasi. Bahan bakar yang digunakan berupa fuel gas yang dapat diperolehdari PT Petrochina (Tuban), sementara utilitas listrik dapat dipasok dari pembangkit-pembangkit listrik yang dikelola oleh PT Pembangkitan Jawa Bali (PT PJB), anak perusahaan PT Perusahaan Listrik Negara (PT PLN), yang berada di wilayah Jawa Timur seperti Unit Pembangkitan Paiton dan Unit Pembangkitan Gresik . 5.Bahan buangan dan gangguan terhadap lingkungan Pada produksi asam benzena sulfonat dengan proses sulfonasi benzena ini tidak dihasilkan limbah atau produk samping yang berbahaya. Polusi akibat proses pembakaran dapat diolah terlebih dahulu dengan instalasi waste treatment sehingga aman ketika dibuang ke lingkungan, sementara panas yang diemisikan pada suatu proses dapat diintegrasikan dengan proses lain yang membutuhkan panas sehingga buangan panas ke lingkungan dapat dikurangi.

Amalia Itswari Putri Evi Kartika Widiaswari

12/ 330065/ TK/ 39256 12/ 330537/ TK/ 39627

3


6.Sumber daya manusia Pembangunan industri di suatu wilayah seharusnya memberikan keuntungan baik bagi pemerintah setempat maupun warga lokal. Salah satu dampak baik yang diharapkan adalah terserapnya tenaga kerja yang berasal dari penduduk lokal sehingga dapat mengurangi angka pengangguran di daerah tersebut. Berikut merupakan data jumlah pencari kerja di Kabupaten Tuban pada rentang tahun 2009-2013 yang dirilis oleh Dinas Sosial dan Tenaga Kerja Kabupaten Tuban. Tabel 1-1. Data Pencari Kerja Berdasarkan Tahun dan Jenjang Pendidikan di KabupatenTuban Tahun

Jenjang pendidikan SMP

SMA/SMK

Sarjana Muda

S1

2013

1696

7205

670

2264

2012

89

10704

986

3180

2011

26

501

219

192

2010

47

983

557

798

2009

50

2459

993

915

Jumlah pencari kerja di Kabupaten Tuban sangat fluktuatif dari tahun ke tahun, namun nampak ada peningkatan tajam pada tahun 2012. Melihat masih tingginya angka pencari kerja di Kabupaten Tuban ditambah dengan akan diberlakukannya Masyarakat Ekonomi ASEAN pada akhir tahun 2015, pengembangan industri di daerah ini perlu dilakukan demi memberikan kesempatan yang lebih luas bagi penduduk setempat untuk bekerja. Pengembangan industri di wilayah ini tidak terlepas dari peran aktif pemerintah setempat. Pemerintah Kabupaten (Pemkab) Tuban sejak 2014 yang lalu sudah meluncurkan sejumlah program peningkatan kualitas SDM tenaga kerja di Tuban, baik melalui APBD maupun dana dari sejumlah perusahaan yang ada di Tuban. 7.Iklim dan gempa Iklim dan kondisi geografis suatu wilayah menjadi hal yang penting untuk diperhatikan dalam penentuan lokasi pabrik. Hal tersebut berkaitan erat dengan aspek keamanan serta keselamatan selama pabrik beroperasi. Lokasi Propinsi Jawa Timur yang berada di sebelah selatan khatulistiwa secara langsung mempengaruhi perubahan iklimnya. Perubahan iklim di Jawa Timur seperti daerah lain di Indonesia mengikuti perubahan putaran 2 (dua) iklim, musim penghujan dan musin kemarau. Tiap tahun musin hujan dimulai kurang lebih bulan Nopember dan diakhiri bulan Juni. Di Jawa Timur tingkat kelembaban udara hampir sama Amalia Itswari Putri Evi Kartika Widiaswari

12/ 330065/ TK/ 39256 12/ 330537/ TK/ 39627

4


dengan rata-rata daerah di Indonesia, sekitar 36% (minimum) pada bulan Oktober dan yang tertinggi pada bulan Januari diatas 90%. Namun, jika dibandingkan dengan wilayah Pulau Jawa bagian barat, Jawa Timur memiliki curah hujan yeng relatif lebih rendah. Hasil penelitian Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG) Indonesia menunjukkan bahwa wilayah Pulau Jawa yang berpotensi tinggi untuk terjadi gempa dan tsunami adalah wilayah bagian selatan, sementara Kabupaten Tuban yang berada pada pesisir utara Pulau Jawa tidak termasuk dalam wilayah tersebut. Menurut staf Ahli Kebencanaan Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral, Wilayah Indonesia dibagi ke dalam enam wilayah kegempaan berdasarkan potensi daerah tersebut mengalami bahaya gempa dan Kabupaten Tuban berada pada kategori Wilayah 2 yang berarti daerah dengan potensi gempa rendah. Potensi gempa yang muncul lebih diakibatkan oleh aktivitas vulkanik gununggunung berapi yang masih aktif di Propinsi Jawa Timur. Selain potensi gempa dan tsunami, aspek geografis lain yang penting untuk ditinjau adalah kestabilan tanah. Berikut merupakan peta pergerakan tanah di Kabupaten Tuban yang dirilis oleh Badan Geologi Indonesia .

Gambar 1-1. Peta Zona Kerentanan Pergerakan Tanah Di Kabupaten Tuban Lokasi Kecamatan Jenu pada peta di atas ditunjukkan oleh lingkaran merah. Dari gambar tampak bahwa Kecamatan Jenu berada pada zona biru dan zona hijau yang berarti wilayah tersebut memiliki pergerakan tanah sangat rendah dan rendah. Rendahnya tingkat pergerakan tanah suatu wilayah menunjukkan bahwa daerah tersebut mempunyai kestabilan tanah yang tinggi. Amalia Itswari Putri Evi Kartika Widiaswari

12/ 330065/ TK/ 39256 12/ 330537/ TK/ 39627

5


Tinjauan terhadap potensi bahaya petir juga perlu dilakukan sebagai langkah antisipasi dalam penggunaan benzena yang merupakan bahan mudah terbakar. Menurut Badan Penanggulangan Bencana Daerah Provinsi Jawa Timur, Kabupaten Tuban memiliki curah hujan yang tergolong dalam kategori menengah sehingga potensi munculnya bahaya petir relatif kecil. Dari tinjauan terhadap beberapa aspek klimatologi dan kondisi geografis Kecamatan Jenu, Kabupaten Tuban di atas, dapat disimpulkan bahwa lokasi yang dipilih untuk dibangun pabrik asam benzena sulfonat tersebut sudah relatif aman. 8.Faktor ekonomi, sosial, dan hukum Kawasan industri di Kabupaten Tuban mempunyai potensi yang besar untuk berkembang. Oleh karena itu, dengan melihat potensi tersebut Kabupaten Tuban menyiapkan Tata Ruang Kawasan Industri untuk mengakomodasi perkembangan industri tersebut agar nantinya perkembangan industri menjadi terarah. Kawasan industri di Kabupaten Tuban direncanakan seluas 40000 m2 yang tersebar di Kecamatan Kerek, Jenu Tambakboyo, Bancar, Merakurak, Palang, Semanding, Widang, Plumpang dan Rengel Dengan dukungan pemerintah terhadap perkembangan industri di Kabupaten Tuban, diharapkan pembangunan pabrik asam benzena sulfonat di Kecamatan Jenu tidak menemui kendala regulatif maupun administratif. Pendirian pabrik ini turut mendukung pengembangan Tuban sebagai kawasan industri yang sudah dimulai sejak berdirinya PT Semen Gresik pada tahun 1957. Berkembangnya industri di wilayah tersebut secara tidak langsung ikut menggerakkan perekonomian masyarakat setempat.


12/ 330065/ TK/ 39256 12/ 330537/ TK/ 39627

6


Pabrik direncanakan akan dibangun di Tuban Jawa Timur, berikut pertimbangkan pemilihan lokasi pabrik disajikan dalam Tabel 1.1. Tabel 1-2. Pertimbangan Pemilihan Lokasi Pabrik di Tuban No

Aspek yang Ditinjau

Tingkat Sulit

Sedang

Mudah

1

Bahan baku

√

2

Transportasi

√

3

Ketersediaan air

√

4

Utilitas

√

5

Bahan buangan dan gangguan lingkungan

√

6

Sumber daya manusia

√

7

Iklim dan gempa

8

Faktor ekonomi, sosial, dan hukum

√ √

Dari berbagai pertimbangan, sangat tepat bagi para investor untuk menanamkan modalnya untuk mendirikan pabrik asam benzena sulfonat di Indonesia. Pendirian pabrik ini juga didasarkan pada hal-hal sebagai berikut : 1. Menciptakan lapangan kerja baru, yang berarti turut mengurangi jumlah pengangguran di Indonesia. 2. Memacu pertumbuhan industri-industri baru yang menggunakan bahan baku asam benzen sulfonat. 3. Mengurangi ketergantungan pada negara asing. 4. Meningkatkan lapangan pendapatan negara dari sektor industri, serta menghemat devisa negara.


12/ 330065/ TK/ 39256 12/ 330537/ TK/ 39627

7


B. TINJAUAN PUSTAKA PEMILIHAN PROSES Proses utama yang dilakukan dalam pembuatan asam benzen sulfonat dari benzen dan asam sulfat adalah dengan proses sulfonasi benzen yang dapat dijelaskan sebagai berikut. PROSES SULFONASI Sulfonasi merupakan reaksi substitusi dari group sulfonic acid

(-SO3H) dengan

senyawa organik. Reaksi sulfonasi merupakan reaksi yang bersifat eksotermis sehingga dibutuhkan pendingin untuk mengambil panas selama reaksi berlangsung (Speight, 2002). Reaksi yang terjadi pada sulfonasi benzen adalah reaksi antara benzen dengan asam sulfat atau oleum menghasilkan asam benzen sulfonat dan air. Air yang terbentuk akan mengencerkan asam sulfat atau oleum dan menurunkan laju reaksi, oleh karena itu air yang terbentuk harus diuapkan agar konsentrasi asam dapat tetap terjaga dan konversi yang dihasilkan lebih optimal (Foster, 1997). Pertimbangan penggunaan oleum atau asam sulfat sebagai sumber sulfat diuraikan sebagai berikut. 1. Oleum Oleum (fuming sulfuric acid) direaksikan dengan benzen dan berlangsung secara elektrofilik, gugus elektrofilik SO3 akan menyerang gugus benzen membentuk asam benzen sulfonat. Kekurangan penggunaan oleum adalah reaksi yang berlangsung eksotermis dan menghasilkan panas yang sangat besar 380 kJ/kg SO3 sehingga

banyak zat organik

membentuk arang ketika bereaksi dengan SO3 murni. Selain itu, oleum sangat reaktif sehingga reaksinya sulit dikontrol (Foster, 1997).

(Solomons, 2011) Gambar 1-2. Mekanisme Reaksi Sulfonasi Benzen Menggunakan Oleum


12/ 330065/ TK/ 39256 12/ 330537/ TK/ 39627

8


2. Asam sulfat Reaksi yang berlangsung antara reaktan asam sulfat dan benzen juga berjalan secara elektrofilik SO3 yang dihasilkan dari reaksi kesetimbangan H2SO4. Penggunaan asam sulfat akan mengurangi resiko yang dapat ditimbulkan dari penggunaan oleum murni, sehingga dipililih asam sulfat sebagai bahan baku pada proses sulfonasi benzen. Mekanisme yang berlangsung dipaparkan dalam gambar 2 berikut.

(Solomons,2011) Gambar 1-3. Mekanisme Reaksi Sulfonasi Benzen Menggunakan Asam Sulfat

PEMILIHAN PROSES DAN PERTIMBANGAN Asam benzensulfonat diproduksi dengan mereaksikan benzena dan asam sulfat berdasarkan persamaan reaksi berikut. 𝐶6 𝐻6 + 𝐻2 𝑆𝑂4 ⇌ 𝐶6 𝐻5 𝑆𝑂3 𝐻 + 𝐻2 𝑂 (1) Reaksi sulfonasi benzena yang bersifat eksotermis dapat dilakukan melalui beberapa proses yang pernah ditemukan beberapa peneliti sebagai berikut. 1. Molinary Benzen disulfonasi oleh asam sulfat dalam tiga stage reaktor. Pada stage pertama reaksi dilakukan dalam fase cair-cair pada suhu sekitar 60-80 oC dan tekanan atmosferis. Pada kondisi tersebut, ada kecenderungan untuk terjadi reaksin samping yang menghasilkan asam benzendisulfonat, maka pada stage pertama ini ditambahkan senyawa

sodium

benzensulfonat

yang dapat

menekan

terbentuknya

asam

benzendisulfonat dan difenil sulfon. Kemudian produk dan sisa reaktan dialirkan ke Amalia Itswari Putri Evi Kartika Widiaswari

12/ 330065/ TK/ 39256 12/ 330537/ TK/ 39627

9


reaktor 2 untuk direaksikan dengan uap benzen yang digelembungkan dari bagian bawah reaktor. Kondisi operasi dijaga konstan pada range suhu 150-180ºC dan tekanan atmosferis. Uap benzen dan air akan dialirkan keluar melalui bagian atas reaktor, sementara produk dan sisa asam sufat dialirkan ke reaktor 3. Kondisi operasi reaktor 3 dijaga sama dengan kondisi operasi reaktor 2. Keberadaan sodium benzensulfonat pada reaktor 2 dan 3 akan mengurangi terbentuknya produk samping yaitu difenil sulfon. Meskipun dibutuhkan alat yang lebih banyak, pada proses ini dihasilkan konversi asam sulfat yang tinggi sehingga pada arus keluar reaktor 3 diperoleh sekitar 93% asam benzensulfonat. 2. Crooks dan White (Hatcher and David) Benzen direaksikan dengan asam sulfat dalam reaktor berpengaduk pada suhu 150ºC. Uap benzen berlebih digelembungkan dari bagian bawah reaktor ke dalam asam sulfat cair. Sisa benzen dan uap air yang terbentuk akan dikeluarkan melalui bagian atas reaktor. Sementara itu, produk akan dialirkan bersama sisa asam sulfat melalui bagian bawah. Pada proses ini tidak terjadi reaksi samping, konversi asam sulfat mencapai lebih dari 90%. 3. Joseph Berbeda dengan dua proses sebelumnya, pada proses ini benzen direaksikan dengan asam sulfat dalam fasa cair. Untuk menjaga benzen tetap berada pada fasa cair dibutuhkan tekanan yang tinggi. Reaktor dijaga pada tekanan 150-500 psi dan suhu 190-255ºC. Meskipun kondisi operasinya lebih sulit dicapai, dengan proses ini asam benzensulfonat yang dihasilkan memiliki yield yang tinggi.

Dari ketiga proses tersebut, kondisi operasi yang paling mudah untuk dicapai dan dikontrol adalah proses Crooks White (Hatcher David). Proses tersebut juga menghasilkan produk akhir yang sudah mendekati murni sehingga beban pemisahan yang dilakukan pada unit purifikasi tidaklah besar. Jadi, pada prarancangan pabrik asam benzensufonat dari benzen dan asam sulfat ini akan digunakan pengembangan proses dari Crooks White dalam Hatcher and David.


12/ 330065/ TK/ 39256 12/ 330537/ TK/ 39627

10

Tahun BAB I PENGANTAR

Recommend Documents