library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 1 BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik Industri etil asetat merupakan salah satu industri kimia yang berprospek di Indonesia. Dua perusahaan yang memproduksi etil asetat di Indonesia mencapai kapasitas total 67.500 ton per tahun. Dua perusahaan itu adalah PT Indo Acidatama Tbk. Solo, Jawa Tengah dengan kapasitas 7.500 ton per tahun dan PT Showa Esterindo Indonesia, Merak, Jawa Barat dengan kapasitas 60.000 ton per tahun. Namun, kebutuhan etil asetat belum dapat dipenuhi oleh kedua perusahaan tersebut sehingga Indonesia masih membutuhkan import etil asetat dari luar negeri. Etil asetat merupakan salah satu jenis solvent atau pelarut, rumus molekul etil asetat adalah CH3COOC2H5. Produk turunan dari asam asetat ini memiliki banyak kegunaan serta pasar yang cukup luas seperti pengaroma buah dan pemberi rasa, industri tinta cetak, cat dan tiner, lem, PVC film, polimer cair dalam industri kertas, serta banyak industri penyerap lainnya seperti industri farmasi, dan sebagainya. Kebutuhan etil asetat semakin besar seiring dengan berkembangnya industri kimia dan teknologi yang berkembang di Indonesia. Pemenuhan kebutuhan etil asetat beberapa tahun terakhir dipenuhi secara impor. Karena kebutuhan etil asetat semakin meningkat sedangkan hanya ada dua produsen etil asetat di Indonesia, maka pendirian pabrik etil asetat ini perlu dilakukan. Secara umum dampak positif dari pendirian pabrik etil asetat di Indonesia sebagai berikut: a. Kebutuhan etil asetat dalam negeri terpenuhi b. Penambahan lapangan kerja baru, sehingga tingkat pengangguran menurun dan memajukan taraf hidup rakyat c. Penunjang pembangunan nasional dalam pengembangan industri kimia yang menggunakan etil asetat sebagai bahan baku d. Penghematan devisa negara karena mengurangi beban impor.
Transcript
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik
Industri etil asetat merupakan salah satu industri kimia yang berprospek di
Indonesia. Dua perusahaan yang memproduksi etil asetat di Indonesia mencapai
kapasitas total 67.500 ton per tahun. Dua perusahaan itu adalah PT Indo Acidatama
Tbk. Solo, Jawa Tengah dengan kapasitas 7.500 ton per tahun dan PT Showa
Esterindo Indonesia, Merak, Jawa Barat dengan kapasitas 60.000 ton per tahun.
Namun, kebutuhan etil asetat belum dapat dipenuhi oleh kedua perusahaan tersebut
sehingga Indonesia masih membutuhkan import etil asetat dari luar negeri.
Etil asetat merupakan salah satu jenis solvent atau pelarut, rumus molekul
etil asetat adalah CH3COOC2H5. Produk turunan dari asam asetat ini memiliki
banyak kegunaan serta pasar yang cukup luas seperti pengaroma buah dan pemberi
rasa, industri tinta cetak, cat dan tiner, lem, PVC film, polimer cair dalam industri
kertas, serta banyak industri penyerap lainnya seperti industri farmasi, dan
sebagainya.
Kebutuhan etil asetat semakin besar seiring dengan berkembangnya industri
kimia dan teknologi yang berkembang di Indonesia. Pemenuhan kebutuhan etil
asetat beberapa tahun terakhir dipenuhi secara impor. Karena kebutuhan etil asetat
semakin meningkat sedangkan hanya ada dua produsen etil asetat di Indonesia,
maka pendirian pabrik etil asetat ini perlu dilakukan. Secara umum dampak positif
dari pendirian pabrik etil asetat di Indonesia sebagai berikut:
a. Kebutuhan etil asetat dalam negeri terpenuhi
b. Penambahan lapangan kerja baru, sehingga tingkat pengangguran menurun dan
memajukan taraf hidup rakyat
c. Penunjang pembangunan nasional dalam pengembangan industri kimia yang
menggunakan etil asetat sebagai bahan baku
d. Penghematan devisa negara karena mengurangi beban impor.
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
2
I.2. Kapasitas Perancangan Pabrik
Penentuan kapasitas rancangan pabrik perlu mempertimbangkan kapasitas
minimum berdasar kapasitas pabrik yang sudah ada. Selain itu, penentuan kapasitas
juga harus mendekati kebutuhan dalam negeri dan proyeksi ekspor dari produk
yang dihasilkan. Penentuan kapasitas pabrik etil asetat berdasar atas pertimbangan-
pertimbangan tersebut diuraikan pada sub-subbab I.2.1, I.2.2, dan I.2.3.
I.2.1. Prediksi Kebutuhan Etil Asetat di Indonesia
Kebutuhan etil asetat di Indonesia dapat terpenuhi oleh produksi di dalam
negeri, tetapi PT Showa Esterindo Indonesia sudah tidak memproduksi etil asetat
sejak tahun 2014 sehingga kini Indonesia mengimpor komoditas tersebut (Kontan,
2014). Impor etil asetat ini didatangkan dari beberapa negara. Data perkembangan
impor etil asetat di Indonesia yang diperoleh dari Badan Pusat Statistik (BPS) dapat
dilihat pada tabel sebagai berikut:
Tabel I.1. Data Impor Etil Asetat di Indonesia (BPS, 2009-2016)
Tahun Jumlah (ton) Tahun Jumlah (ton)
2009 9.607,943 2013 33.461,08
2010 10.343,2 2014 28.500,77
2011 17.740,65 2015 71.649,7
2012 34.076,65 2016 80.433,63
Tabel I.1. memperlihatkan bahwa angka impor etil asetat di Indonesia cukup tinggi.
Pendirian pabrik etil asetat penting untuk memenuhi kebutuhan etil asetat di
Indonesia dan berpeluang menghasilkan keuntungan.
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
3
Gambar I.1. Grafik Impor Etil Asetat di Indonesia (BPS, 2009-2016)
Kebutuhan etil asetat pada tahun-tahun mendatang dapat dihitung dengan
persamaan garis, y = 9928,3x – 8950,1. Berdasarkan perhitungan diperkirakan pada
tahun ke-12 yaitu tahun 2020 Indonesia membutuhkan tambahan etil asetat sebesar
110.189,50 ton/tahun. Dengan demikian pabrik ini dirancang untuk memenuhi
±50% kebutuhan etil asetat dalam negeri pada tahun 2020 sebesar 60.000 ton/tahun.
I.2.2. Ketersediaan Bahan Baku
Ketersediaan bahan baku sangat mempengaruhi kelangsungan proses suatu
pabrik dan biaya transportasi bahan. Bahan baku pembuatan etil asetat terdiri dari
etanol dan asam asetat menggunakan katalis resin penukar ion, amberlyst 35 wet.
Bahan baku etanol diperoleh dari PT Molindo Raya Industrial di Malang dengan
kapasitas produksi 80.000 kL/tahun, asam asetat diperoleh dari PT Indo Acidatama
Tbk (Solo) dengan kapasitas produksi 33.000 ton/tahun, dan katalis resin penukar
ion diperoleh dengan mengimpor dari Rohm and Haas Company, Belanda.
y = 9928,3x - 8950,1
R² = 0,8281
0
15.000
30.000
45.000
60.000
75.000
90.000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Jum
lah I
mpor
(ton)
Tahun ke-
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
4
I.2.3. Kapasitas Minimum
Kapasitas minimal pabrik yang layak berdiri dapat diketahui dari kapasitas
pabrik-pabrik yang telah ada. Sebagai pertimbangan kapasitas, Tabel I.2
mencantumkan sejumlah pabrik etil asetat yang ada di negara lain.
Tabel I.2. Data Kapasitas Produksi Etil Asetat di Berbagai Negara (Dutia, 2004)
No. Nama Perusahaan Lokasi Kapasitas
(ton/tahun)
1 Aliachem Pardubice, Czech Republic 12.000
2 Atanor Buenos Aires, Argentina 10.000
3 BP Chemicals Hull, UK 220.000
4 Celanese La Cangrejera, Mexico 92.000
Pampa, Texas, US 60.000
Pulau Sakra, Singapore 60.000
5 Chiba Ethyl Acetate Ichihara, Japan 50.000
6 Eastman Kingsport Tennessee, US 27.000
Longview Texas, US 32.000
7 Ercros Tarragona, Spain 60.000
8 International Ester Ulsan, South Korea 75.000
9 Jubilant Organosys Gajraula and Nira, India 32.000
10 Korea Alcohol Industry Ulsan, South Korea 25.000
11 Kyowa Hakko Kogyo Yokkaichi, Japan 40.000
12 Laxmi Organic Industries Mahad, India 35.000
13 Rhodia Brasil Paulinia, Brazil 100.000
14 Sasol Secunda, South Africa 50.000
15 Shandong Jinyimeng
Chemical
Shandong, China 80.000
16 Shanghai Jinyimeng
Chemical
Wujing, China 30.000
17 Showa Denko Nanyo, Japan 150.000
18 Showa Esterindo Indonesia Merak, Indonesia 60.000
19 Solutia Antwerp, Belgium,
Springfield
12.000
Massachusetts, US 14.000
Treton, Michigan, US 11.000
20 Svensk Etanolkemi Domsjo, Sweden 35.000
21 Union Carbide Stockholm, Sweden 30.000
22 Yangtze River Acetyls Chongging, China 30.000
Dengan faktor-faktor pemilihan kapasitas pabrik di atas, maka ditetapkan
kapasitas pabrik etil asetat 60.000 ton/tahun, diharapkan dapat memenuhi
kebutuhan dalam negeri sehingga dapat mengurangi beban impor.
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
5
I.3. Pemilihan Lokasi Pabrik
Pemilihan lokasi pabrik merupakan hal yang sangat penting dalam
perancangan pabrik. Lokasi pabrik harus dapat memberikan keuntungan jangka
panjang dan menjamin kelangsungan pabrik untuk terus beroperasi. Kawasan
industri Kabupaten Gresik, Jawa Timur dipilih sebagai lokasi pendirian pabrik
berdasarkan pertimbangan beberapa faktor (Peters dan Timmerhaus, 1991).
Gambar I.2 Lokasi Pendirian Pabrik Etil Asetat
Daerah Gresik merupakan kawasan industri yang telah ditetapkan
pemerintah sesuai dengan Rencana Tata Ruang Wilayah Kabupaten Gresik,
PP No. 24 Tahun 2009 Tentang Kawasan Industri, sehingga hal-hal terkait
kebijakan pemerintah dalam hal perizinan, lingkungan masyarakat sekitar, faktor
sosial serta perluasan pabrik lebih mudah.
Dinas Tenaga Kerja Kabupaten Gresik pada tahun 2016 mencatat ada 3.240
pencari kerja dengan persentase, 49,17% tamat SLTA/SMK, 31,73% tamat sarjana,
dan 11,57% tamat akademi. Jadi, penyediaan tenaga kerja mulai dari tenaga ahli
maupun tenaga buruh diharapkan dapat terpenuhi.
Sistem transportasi di Kabupaten Gresik yang dominan adalah darat dan
laut. Pengangkutan bahan baku ke lokasi dan pemasaran sekitar dengan jalan
transportasi darat. Pemasaran luar pulau jawa dan ekspor dengan jalan transportasi
laut menggunakan Pelabuhan Petrokimia Gresik yang berjarak ± 9,9 km dari lokasi
pendirian pabrik.
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
6
Daerah Gresik cukup ideal untuk transportasi laut ataupun darat. Hal ini
karena Gresik dekat dengan Surabaya yang mempunyai fasilitas transportasi
lengkap (jalur kereta api, jalan darat, bandara, dan pelabuhan). Maka cukup
memadai untuk pemasaran di luar pulau maupun untuk ekspor.
Bahan baku pembutan etil asetat yaitu, asam asetat yang diperoleh dari PT
Indo Acidatama Tbk (Solo) dengan jarak ± 284 km dari lokasi pendirian pabrik,
etanol yang diperoleh dari PT Molindo Raya (Malang) dengan jarak ± 150 km dari
lokasi pendirian pabrik, dan katalis resin amberlyst-35 wet diperoleh dengan
mengimpor dari Rohm and Haas Company, Belanda.
Pendirian pabrik di Gresik dapat mempermudah pemasaran produk karena
Provinsi Jawa Timur memiliki banyak industri, Bebrapa industri menggunakan etil
asetat untuk menunjang proses produksi, seperti industri kertas PT PAKERIN
(Pabrik Kertas Indonesia) dan PT Tjiwi Kimia di Surabaya yang berjarak ± 38 km
dari lokasi pendirian pabrik. Selain itu, pendirian pabrik etil asetat di Gresik,
Jawa Timur dapat mendorong pendirian industri-industri lain yang memerlukan
etil asetat sebagai bahan baku.
Sarana pendukung seperti tersedianya air, listrik dan bahan bakar
memerlukan perhatian agar proses produksi dapat berjalan dengan baik.
Kebutuhan air dapat terpenuhi karena lokasi pabrik direncakan dekat sungai
Bengawan Solo dengan debit tertinggi 2.127 m3/s dan debit terendah 19 m3/s
(Pawitan, 2004). Kebutuhan listrik didapat dari Perusahaan Listrik Negara (PLN)
dengan generator sebagai cadangan, bahan bakar HSD, dan natural gas dari PT
Pertamina.
I.4. Tinjauan Pustaka
I.4.1. Proses Pembentukan Aceton Cyanohydrin
Etil asetat dapat dibuat dengan berbagai reaksi, seperti reaksi esterifikasi
antara asam asetat dengan etanol menggunakan katalis, seperti asam asetat
(McKetta dan Chunningham, 1994) dan resin penukar ion (Lai dkk., 2008). Reaksi
yang terjadi adalah reaksi reversible. Reaksi yang terjadi yaitu:
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O (I-1)
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
7
Reaksi antara etilen dan asam asetat menggunakan katalis asam, seperti zeolit.
Reaksi yang terjadi yaitu:
CH2CH2 + CH3COOH 2CH3CHO (I-2)
2CH3CHO CH3COOC2H5 (I-3)
Pada reaksi ini, tidak terbentuk produk samping sehingga dapat meminimalkan
energi untuk proses pemurnian produk (Crane dkk., 2011).
Proses Tischenko merupakan produksi etil asetat dengan mengubah etanol menjadi
asetaldehid menggunakan katalis aluminium isopropoxide pada temperatur 20°C,
dengan yield sebesar 61%. Reaksi yang terjadi yaitu (McKetta dan Chuningham,
1994):
2CH3CHO CH3COOCH2CH3 (I-4)
Proses pembuatan etil asetat dapat dilakukan secara kontinyu dan batch.
Proses batch pada umumnya digunakan untuk kapasitas produksi yang relatif kecil,
sedangkan untuk kapasitas produksi yang relatif besar hendaknya dipilih proses
kontinyu.
Proses produksi secara batch terjadi didalam reaktor batch dengan pemanas.
Sedangkan proses produksi secara kontinyu dengan memperhatikan prinsip
azeotrop untuk memperoleh produk (ester) yang maksimal.
Proses pembuatan ester dapat dilakukan dengan menggunakan distilasi
reaktif. Distilasi reaktif merupakan suatu proses yang menggabungkan antara
proses reaksi kimia dan proses distilasi ke dalam satu unit proses. Dalam beberapa
kasus tertentu, keseimbangan reaksi termodinamika membatasi konversi yang
diperoleh. Distilasi reaktif didesain sedemikian rupa sehingga produk hasil reaksi
meninggalkan zona reaksi, dengan demikian konversi dan selektivitas meningkat
dengan signifikan. Penggabungan antara proses reaksi dan distilasi tersebut
menghasilkan proses yang sederhana, selain itu dapat mengurangi arus recycle serta
berkurangnya kebutuhan untuk pengolahan limbah sehingga mengurangi biaya
operasional dan investasi. Konversi maksimal yang diperoleh dapat mencapai
100% (Lai dkk., 2007).
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
8
Tabel I.3. Perbandingan Proses Produksi Etil Asetat
Parameter Tishchenko Etilen dan asam
asetat
Esterifikasi
etanol
berkatalis asam
Esterifikasi
reactive
distillation
Bahan baku
Ketersediaan
asetaldehid
cukup banyak
di pasar
Ketersediaan
etilen di pasar
terbatas, karena
terbatasi oleh
minyak bumi
Ketersediaan
etanol di pasar
cukup
Ketersediaan
etanol di
pasar cukup
Konversi 61% 43,6% 66,57% ~100%
T operasi -20°C 100-300°C 155°C 70-120°C
Korosifitas Kecil Kecil Besar sekali Sangat kecil
Unit
Pemisahan
katalis
Dibutuhkan Dibutuhkan Dibutuhkan Tidak
dibutuhkan
Biaya operasi Tinggi sekali Tinggi Tinggi Rendah
Dari beberapa pertimbangan di atas dipilih proses esterifikasi dengan
reactive distillation menggunakan katalis resin penukar ion karena:
1. Bahan baku dapat diperoleh di dalam negeri
2. Konversi yang diperoleh tinggi
3. Temperatur relatif rendah
4. Tingkat korosifitas kecil
5. Tidak diperlukan unit pemisahan katalis
6. Mengurangi arus recycle
7. Biaya investasi peralatan dan pengoperasian cukup rendah.
I.4.2. Kegunaan Produk
Etil asetat adalah cairan tidak berwarna, merupakan senyawa yang mudah
terbakar dan mempunyai resiko peledakan (eksplosif). Adapun kegunaan etil asetat
dalam industri adalah sebagai berikut:
a. Bahan pelarut cat dan bahan pembuatan plastik.
b. Kebutuhan industri farmasi.
c. Bahan baku bagi industri tinta cetak, dan industri resin sintetis.
d. Reagen sintetik organik, misal pembuatan etil asetoasetat.
e. Bahan baku pabrik parfum, flavor, kosmetik, dan minyak atsiri.
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
9
I.4.3. Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk Etil Asetat
I.4.3.1. Bahan Baku
1. Etanol (Etil Alkohol) (Kirk dan Othmer, 1982)
a. Sifat Fisis
Berat molekul : 46,07 g/mol
Boiling point : 78,5°C
Flash point : 14°C
Freezing point : -114,1°C
Suhu kritis : 243,1°C
Tekanan kritis : 6.383.480 N/m2
Densitas cair : 789,3 kg/m3
Kekentalan (20°C) : 1,17 cP
Kelarutan dalam air : sangat larut
Entalpi pembentukan (25°C) gas : 234,81.103 kJ/kmol
Energi Gibbs pembentukan (25°C) cair : -174,78.103 kJ/kmol
b. Sifat Kimia
Etanol termasuk dalam alkohol rantai tunggal dengan rumus kimia C2H5OH
dan rumus empiris C2H6O.
(I-5)
Etanol adalah senyawa organik sintetis. Apabila mengalami dehidrasi
membentuk etilen. Reaksi: C2H5OH C2H4 + H2O (I-6)
Etanol dapat dibuat dari etilen dengan katalis H2SO4Reaksi:
CH2 == CH2 CH3CH2OSO3H CH3CH2OH + H2SO4 (I-7)
Sifat kimia etanol terutama dalam hubungannya dengan gugus hidroksil
misalnya reaksi dehidrasi, dehidrogenasi, oksidasi dan esterfikasi. Atom
hidrogen ini dapat diganti dengan logam aktif misalnya natrium, kalsium
dan kalium, serta menghasilkan logam etoksida seperti pada reaksi berikut:
2C2H5OH + 2M 2C2H5OM + H2 (I-8)
Reaksi antara etanol dan asam klorida dengan katalis seng klorida pada
temperatur 160°C-190°C dan tekanan 2 bar, menghasilkan etil klorida dan
air. Reaksi: C2H5OH + HCl C2H5Cl + H2O (I-9)
98% H2SO4 H2O heat
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
10
2. Asam Asetat (McKetta dan Chuningham, 1994)
a. Sifat Fisis
Berat molekul : 60,053 g/mol
Melting point : 16,6°C
Boiling point : 117,9°C
Fase : cair
Suhu kritis : 321,3°C
Tekanan kritis : 5.785.700 N/m2
Volume kritis : 2,85.10-3 m3/kmol
Densitas (cair) : 1043,92 kg/m3
Kekentalan (20°C) : 1,22 cP
Kekentalan (110°C) : 0,42 cP
Energi Gibbs pembentukan (25°C) cair : -6484,782 kJ/kg
Panas pembentukan (25°C) : -8062,99 kJ/kg
Specific gravity (20/20°C) : 1,051
Panas spesifik (25°C) : 2,03761 kJ/kg.K
b. Sifat Kimia
Asam asetat merupakan asam karboksilat dengan rumus kimia
CH3COOH dan rumus empiris C2H4O2.
(I-10)
Asam asetat direaksikan dengan etanol dengan menggunakan
katalisator asam kuat (asam kuat yang digunakan sebagai katalisatornya
dapat berupa larutan asam sulfat) membentuk etil asetat yang fase zat
pereaksi dan produk adalah cairan.
Reaksi: CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O (I-11)
Dapat membentuk garam asetat jika direaksikan dengan Zn.
Reaksi: 2CH3COOH + Zn (CH3COO-)2Zn2+ + H2 (I-12)
Apabila bereaksi dengan benzotrichloride dalam fase cair membentuk
