Prarancangan Pabrik Metil Salisilat dari Asam Salisilat dan Metanol dengan Kapasitas 30.000 Ton/Tahun BAB I PENGANTAR A.
Latar Belakang Metil salisilat merupakan turunan dari asam salisat yang paling penting secara komersial, disamping asam asetil salisilat (aspirin). Metil salisilat merupakan senyawa ester yang pada suhu ruangan berfase cair (tidak berwarna), mempunyai aroma yang khas, larut sempurna dalam alkohol namun sukar larut dalam air. Metil salisilat sering dikenal dengan nama lain oil of wintergreen atau minyak betulu. Kegunaannya yang luas dalam berbagai industri membuat permintaan akan komoditas tersebut meningkat tiap tahunnya. Pada industri farmasi, metil salisilat digunakan sebagai bahan aktif dalam berbagai formulasi produk untuk mendapatkan efek analgesiknya. Aroma dan rasanya yang khas juga membuatnya banyak digunakan di industri makanan atau minuman dan industri kosmetik. Metil salisilat dapat diekstraksi dari alam dalam bentuk minyak atsiri dari tanaman Gandapura, namun sekarang lebih banyak dijumpai pabrik yang mensintesis metil salisilat dari asam salisilat dan metanol. Saat ini Indonesia memenuhi kebutuhan metil salisilat dengan mengimpor dari negara-negara seperti China dan India karena belum terdapat pabrik metil salisilat di dalam negeri. Berdasarkan data impor komoditi dari Badan Pusat Statisik Republik Indonesia, rata-rata metil salisilat diimpor sebanyak 1500 ton/tahun. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, pabrik metil salisilat ini akan dirancang memiliki kapasitas 30000 ton/tahun. Diharapkan pabrik ini dapat memenuhi kebutuhan di dalam negeri dan juga dapat dijadikan komoditas impor untuk memenuhi kebutuhan negara-negara tetangga di Asia Tenggara. Pabrik metil salisilat ini akan didirikan di Kawasan Industri Kariangau, Kota Balikpapan, Kalimantan Timur. Untuk memproduksi metil salisilat pada pabrik ini digunakan metode Fischer Esterification sebagai proses utama dengan bahan baku asam salisilat dan
metanol. Asam salisilat diperoleh dengan mengimpor dari China,
sedangkan metanol diperoleh dari PT. Kaltim Methanol Industri. Melihat dari banyaknya penggunaan metil salisilat di berbagai industri di Indonesia, diperkirakan pabrik metil salisilat ini akan menjadi industri yang menarik.
Tantia Fatrina Triska Untari Winarko
(09/281225/TK/34864) (09/285136/TK/35650)
11
Prarancangan Pabrik Metil Salisilat dari Asam Salisilat dan Metanol dengan Kapasitas 30.000 Ton/Tahun B.
Tinjauan Pustaka Metil Salisilat dapat diproduksi dengan beberapa cara sebagai berikut: 1.
Proses pembuatan metil salisilat dari Gandapura dengan steam distillation Gandapura (Gaultheria fragrantissima) dikenal juga sebagai oil of wintergreen,
merupakan salah satu tanaman penghasil minyak atsiri. Minyak gandapura memiliki kandungan metil salisilat tinggi, mencapai 93%-98%. Tanaman gandapura tumbuh pada dataran tinggi, 1300- 3300 dpl (Hernani, 2004). Pengambilan minyak gandapura dilakukan dengan proses steam distillation yang umumnya beroperasi secara batch. Steam akan membawa minyak gandapura dan saat campuran ini dilewatkan suatu condenser, akan terbentuk dua lapisan yaitu lapisan atas yang lebih ringan berupa minyak gandapura dan lapisan bawah yang lebih berat berupa air. Kelebihan proses:
Pemisahan mudah dilakukan karena lapisan minyak atsiri bersifat immiscible dari lapisan air
Hanya melalui satu tahap proses yaitu steam distillation, energi yang diperlukan relatif lebih sedikit karena tidak memerlukan proses pemisahan lebih lanjut
Kekurangan proses:
Jumlah bahan baku fluktuatif dan terbatas, bergantung pada persediaan tanaman gandapura yang tumbuh hanya pada daerah tertentu
Steam distillation pada umumnya dilakukan secara batch sehingga tidak memungkinkan untuk mendapatkan kapasitas yang besar
2.
Proses pembuatan metil salisilat dengan esterifikasi asam salisilat dengan metanol Secara umum reaksi esterifikasi adalah reaksi antara asam karboksilat dengan
alkohol menghasilkan senyawa ester. Reaksi esterifikasi menggunakan katalis asam disebut Fischer Esterification. Proses reaksi akan berlangsung lambat tanpa adanya katalis berupa asam kuat, tetapi reaksi akan mencapai kesetimbangan dalam waktu yang singkat ketika asam karboksilat dan alkohol direfluks dengan asam sulfat pekat atau asam klorida dalam jumlah sedikit. Reaksi antara asam salisilat dan metanol menggunakan katalis berupa asam sulfat akan menghasilkan metil salisilat.
Tantia Fatrina Triska Untari Winarko
(09/281225/TK/34864) (09/285136/TK/35650)
12
Prarancangan Pabrik Metil Salisilat dari Asam Salisilat dan Metanol dengan Kapasitas 30.000 Ton/Tahun
Gambar I.1. Reaksi Esterifikasi Asam Salisilat
Karena posisi kesetimbangan mengontrol jumlah ester yang terbentuk, penggunaan reaktan yang berlebih, baik asam karboksilat ataupun alkohol dapat menambah yield. Pemilihan reaktan yang direaksikan berlebihan berdasaran ketersediaan dan harga. Yield ester yang dihasilkan dapat juga ditingkatkan dengan cara menghilangkan air yang terbentuk bersama ester (Solomon,2008). Hasil esterifikasi tersebut selanjutnya direaksikan dengan basa untuk menahan kesetimbangan. Produk ester dipisahkan dengan kelebihan alkohol dan asam yang tidak bereaksi lainnya. Pemisahan tersebut mudah dilakukan pada skala besar dimana distilasi umumnya digunakan untuk memisahkan produk dari hasil samping. Untuk skala kecil dimana proses distilasi bukan pilihan yang layak, proses pemisahan menjadi sulit atau tidak menarik. Hal tersebut menyebabkan Fischer esterification tidak umum digunakan untuk pembentukan ester skala kecil seperti di laboratorium (Hoffman, 2004).
Setelah mempertimbangkan kedua proses tersebut, untuk merancang pabrik metil salisilat dipilih proses esterifikasi asam salisilat dengan metanol, dengan pertimbangan sebagai berikut: 1. Dari segi kesediaan bahan baku, ketersediaan asam salisilat dan metanol lebih terjamin dibandingkan dengan kesediaan tanaman Gandapura yang hasil tanamnya dapat berfluktuasi karena bergantung pada musim dan cuaca. 2. Kapasitas produksi, proses dengan steam distillation berlangsung secara batch dan tidak dapat memproduksi dengan kapasitas yang tinggi 3. Proses esterifikasi lebih ekonomis dan lebih mudah untuk dilakukan
Tantia Fatrina Triska Untari Winarko
(09/281225/TK/34864) (09/285136/TK/35650)
13
Prarancangan Pabrik Metil Salisilat dari Asam Salisilat dan Metanol dengan Kapasitas 30.000 Ton/Tahun BAB II URAIAN PROSES Asam Salisilat dalam fase padat dari Silo Asam Salisilat (S-01, S-02, S-03, S-04) diumpankan dengan Metanol fresh feed dari Tangki Penyimpanan Larutan Metanol (T-01) yang disimpan pada suhu 30⁰C dan Metanol recycle hasil atas dari Menara Distilasi (MD-01) pada suhu 67,9⁰C ke Mixer Metanol-Asam Salisilat (M-01) untuk melarutkan asam salisilat. Hasil dari Mixer Metanol-Asam Salisilat (M-01) dan Asam Sulfat pekat 98% (katalisator) dari Tangki Penyimpanan Larutan Asam Sulfat (T-02) diumpankan ke dalam Reaktor 01 (R-01), reaksi berlangsung dalam 3 buah RATB seri. Reaktor 01 (R-01), Reaktor 02 (R-02) dan Reaktor 03 (R-03) beroperasi secara isotermal pada suhu 68⁰C dan tekanan 1,5 atm. Hasil keluar Reaktor-03 (R-03) menghasilkan Metil Salisilat dengan konversi Asam Salisilat sebesar 87,25% . Reaksi ini bersifat endotermis sehingga suhu reaksi akan turun terus menerus dan diperlukan pemanas agar suhu operasi konstan. Natrium Hidroksida 48% dari Tangki Penyimpanan Larutan NaOH (T-03) diumpankan bersama Air ke Mixer NaOH (M-02) untuk mendapatkan larutan Natrium Hidroksida encer yang akan digunakan untuk netralisasi. Hasil keluar Reaktor 03 (R-03) selanjutnya dinetralisasi dengan hasil dari Mixer NaOH (M-02) pada Netralizer (N-01). Reaksi yang terjadi pada Netralizer (N-01) adalah reaksi antara Asam Sulfat dan sisa reaktan Asam Salisilat dengan larutan Natrium Hidroksida encer yang menghasilkan garam-garam yang larut dalam air. Kedua reaksi tersebut bersifat eksotermis maka dibutuhkan pendingin untuk menjaga agar suhu operasi konstan. Hasil dari Netralizer (N-01) diumpankan ke Dekanter (D-01) untuk pemisahan pada suhu 40⁰C. Hasil keluar Dekanter (D-01) berupa fase berat yang mengandung sebagian besar Metil Salisilat dan fase ringan yang mengandung sebagian besar Metanol, Air dan soluble salts. Fase berat lalu dialirkan ke Heat Exchanger Feed Evaporator (HE-01) untuk memanaskan feed sebelum masuk ke Evaporator double effect dimana akan terjadi penguapan Metanol dan Air untuk mendapatkan Metil Salisilat dengan kemurnian yang tinggi. Evaporator 01 (EV-01) menguapkan Metanol dan Air pada suhu 132⁰C dan tekanan 2 atm, lalu uap tersebut digunakan sebagai pemanas pada Evaporator 02 (EV-02) untuk memekatkan
Tantia Fatrina Triska Untari Winarko
(09/281225/TK/34864) (09/285136/TK/35650)
14
Prarancangan Pabrik Metil Salisilat dari Asam Salisilat dan Metanol dengan Kapasitas 30.000 Ton/Tahun Metil Salisilat sampai kemurnian 99,5% pada suhu 80⁰C dan tekanan 0,02 atm. Produk didinginkan dengan Heat Exchanger Produk (HE-02) sampai suhu 35⁰C, lalu dialirkan ke Tangki Penyimpanan Metil Salisilat (T-04). Kondensat Metanol dan Air yang telah digunakan untuk menguapkan pada Evaporator 02 (EV-02) dialirkan ke Mixer Kondensat-Fase Air (M-03) bersama dengan fase ringan dari Dekanter (D-01) untuk selanjutnya di proses dengan tujuan recovery Metanol. Hasil keluar Mixer Kondensat-Fase Air (M-03) diumpankan ke Vaporizer (V-01) yang beroperasi pada suhu 101,5⁰C dan 1,3 atm. Hasil dari Vaporizer (V-01) dipisahkan dalam Separator Drum (SD-01), hasil cair masih mengandung Metanol, Air dan soluble salts yang akan diperlakukan pada unit recovery metanol lainnya. Hasil uap dialirkan ke Menara Distilasi (MD-01) dan memberi hasil atas berupa larutan Metanol 99,5% yang berfungsi sebagai Metanol recycle. Hasil bawah dimanfaatkan sebagai pemanas di Reaktor 02 (R-02) dan Reaktor 03 (R-03) kemudian dialirkan menuju UPL (Unit Pengolahan Limbah).
Tantia Fatrina Triska Untari Winarko
(09/281225/TK/34864) (09/285136/TK/35650)
15
