Bab 1 Pabrik Butanol

1. Pendahuluan A. Latar Belakang Dalam memasuki era pasar bebas di tahun 2015 ini, Indonesia harus dapat menjadi negara yang memiliki pembangunan industri yang kompeten dan berkapabilitas dalam

memenuhi produksi dalam negeri maupun luar negeri.

Salah satu upaya yang dilakukan adalah dengan memajukan sektor industri kimia yang mana industri kimia menjadi salah satu pasar yang potensial mengingat banyaknya kebutuhan masyarakat untuk produk kimia, hingga tak jarang Indonesia mengimpor untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Salah satu industri kimia di Indonesia yang masih belum tercukupi kebutuhannya adalah industri n butanol. N-butanol yang memiliki rumus C 4H9OH ini merupakan senyawa kimia cair tak berwarna, mudah terbakar, dan berbau seperti pisang. Penggunaan N-butanol dalam dunia industri cukup luas, antara lain: digunakan dalam industri tekstil, sebagai solvent untuk industri pembuatan cat, coatings, resin, minyak sayur, lilin, karet, pewarna, kapur barus, dan juga dapat berfungsi menjadi bahan bakar. Selain itu, n-butanol juga berperan sebagai plasticizer, bahan baku maupun bahan antara untuk produksi bahan kimia lainnya seperti akrilat, resin amino, n-butilamina, n-butil asetat dan masih banyak lagi penggunaan n-butanol lainnya. Hingga saat ini, Indonesia masih mengimpor untuk memenuhi kebutuhan nbutanol dalam negeri. Mengingat industri di Indonesia belum mampu memenuhi kebutuhan dalam negeri. Selain pemenuhan kebutuhan dalam negeri, kebutuhan luar negeri khususnya di Asia yang besar dan terus meningkat juga dapat menjadi pertimbangan didirikannya pabrik n-butanol di Indonesia. Dan pertimbangan lain yang mendukung kelayakan pendirian pabrik n-butanol adalah menambah devisa negara, menciptakan lapangan kerja baru, dan diharapkan dengan adanya pendirian pabrik n-butanol ini dapat mendorong berdirinya pabrik-pabrik lain yang menggunakan n-butanol.

Perkembangan Industri N-Butanol Pada awalnya, produksi n-butanol dikomersialkan

pada tahun 1950

dengan katalis cobalt oleh Ruhrehemic yang dioperasikan setelah perang dunia II. Selanjutnya teknologi pembuatan n-butanol dikembangkan oleh Badische and Soda fabric A.G (BASF).Hingga sekarang, perkembangan industri n-butanol terus meningkat. Hal ini dipengaruhi oleh semakin meningkatnya kebutuhan akan nbutanol dan berkembang pesatnya industri berbasis n-butanol. Tabel 1 Industri Penghasil N-Butanol Terbesar Dunia Nama Perusahaan BASF DOW Chemical Company Oxea Group Formosa Plastics Group Eastman Chemical Company CNPC Petronas Sasol Limited Sasol Limited SINOPEC TOTAL Sumber: Yuan, L., 2012.

Kapasitas (kmt/tahun) 649 526 280 250 247 195 190 188 130 120 2775

Berdasarkan data ststistik SRI, konsumsi N-butanol pada tahun 2010 mencapai 2.944.000 ton/tahun dengan Asia sebagai konsumen terbesar yaitu sekitar 53% dari total konsumsi dunia (Yuan, L., 2012). Di Indonesia sendiri telah didirikan pabrik N-butanol yaitu PT. Petro OXO Nusantara. Pabrik tersebut memproduksi n-butanol sebanyak 40.000 ton/tahun. Namun adanya industri ini belum dapat memenuhi kebutuhan Nbutanol dalam negeri. Berikut adalah data statistik kebutuhan N-butanol di Indonesia. Tabel 2 Data Perkembangan Kebutuhan N-Butanol di Indonesia

Tahun Import (kg/tahun) 2009 34.014.528 2010 36.392.363 2011 39.088.456 2012 35.484.402 2013 40.411.890 2014 34.599.984 Sumber: Badan Pusat Statistik Tahun 2015 Kegunaan N-Butanol Penggunaan N-butanol hingga saat ini sangat beragam. Baik digunakan sebagai produk jadi, bahan tambahan, bahan antara, maupun bahan baku produk kimia lainnya. Dalam industri kimia lainya penggunaan N-butanol diaplikasikan     

pada produksi: Acrylate/methacrylate esters Glycol ethers n-Butyl acetate Amino resins n-Butylamines Selain itu n-butanol juga digunakan sebagai:  Solvent: Untuk cat, coating, vernis, resin, gums, pewarna, kamper, minyak  

sayur, lemak, lilin, resin, karet dan alkaloid. Plasticizer Tekstil : sebagai swelling agent ( bahan pembentuk busa) dan pembuatan

  

pakaian dari kain jas. Agen flotasi Pembersih Kosmetik : termasuk make up mata, foundation, lipstik, produk perawatan

 

kuku, produk cukur, dan produk kebersihan personal. Obat dan antibiotik, dan vitamin Gasoline (sebagai zat additif)

B. Bahan Baku dan Produk 1. Sifat Bahan Baku a. Propilena  Sifat fisik:  Rumus kimia  Kenampakan pada suhu kamar (320C)  Berat molekul

: C3H6 : Gas, tak berwana : 42,082 g/mol

 



Melting point : -185,260C Panas laten peleburan : 69,772 kJ/kg ( 1,013 bar @melting point)  Boiling point (1,013 bar) : -47,620C  Densitas liquid : 610,06 kg/m3 (1,013 bar @boiling point)  Panas laten penguapan : 438,96 kJ/kg (1,013 bar @boiling point)  Tekanan Uap (@ 200C) : 10,17 bar  Temperatur kritis : 91,060C  Tekanan kritis : 45,55 bar  Densitas kritis : 230,081 kg/m3  Densitas gas (1,013 bar @ 150C) : 1,8083 kg/m3  Compressibility factor (Z) : 0,98393 0 (1,013 bar dan 15 C)  Specific gravity, gas : 1,48  Viscosity (1.013 bar @0 °C (32 °F)) : 7.813E-05 Poise  Thermal conductivity : 14.6671 mW/(m.K) (1.013 bar @ 0 °C (32 °F))  Kelarutan dalam air : 0.434 vol/vol (1.013 bar and 0 °C (32 °F))  Autoignition Temperature : 4600C Sifat Kimia:  Ikatan phi dalam propilen menyediakan sumber elektron untuk reaksi 

elektrofilik seperti reaksi adisi. Misalnya adisi hidrogen atau halogen. Reaksi polimerisasi merupakan reaksi komersial yang paling penting untuk propilen (Othmer, K., Vol 20, 1991, www.encyclopedia.airliquide.com)

b. Hidrogen  Sifat – sifat fisika :  Rumus kimia  Kenampakan pada suhu kamar (320C)  Berat molekul  Melting point  Panas laten peleburan (1,013 bar @boilling point)  Boiling point (1,013 bar)  Densitas liquid (1,013 bar @boilling point)  Panas laten penguapan (1,013 bar @boilling point)

: H2 : Gas, tak berwana : 2,0159 g/mol : -259,20C : 58,0889 kJ/kg : -252,780C (-423,00F) : 70,849 kg/m3 : 448,69 kJ/kg

   



Critical temperature : -240.01 °C Critical pressure : 12.96 bar 0 Densitas gas (1,013 bar @15 C) : 0,0852 kg/m3 Compressibility Factor (Z) : 1.0006 (1.013 bar and 15 °C (59 °F))  Specific gravity : 0.07  Viscosity (1.013 bar and 15 °C (59 °F)) : 8.3969E-05 Poise  Thermal conductivity : 172.58 mW/(m.K) (1.013 bar and 0 °C (32 °F))  Solubility in water (1.013 bar @ 0 °C) : 0.0214 vol/vol  Konsentrasi dalam udara : 0.00005 vol %  Autoignition temperature : 560 °C Sifat kimia:  Merupakan gas diatomik dan unsur terbanyak di alam.  Sangat sedikit larut dalam air, alkohol dan eter.  Fraksi ringan  Mudah terbakar.  Mudah bereaksi dengan beberapa bahan-bahan kimia (Othmer, K., Vol 13, 1991 dan www.encyclopedia.airliquide.com)

c. Karbon Monoksida  Sifat – sifat fisika :  Rumus kimia  Kenampakan pada suhu kamar (320C)  Berat molekul  Melting point  Panas laten peleburan (1,013 bar @boilling point)  Boiling point (1,013 bar)  Densitas liquid (1,013 bar @boilling point)  Panas laten penguapan (1,013 bar @boilling point)  Critical temperature  Critical pressure  Critical density  Densitas gas (1,013 bar @150C)  Compressibility Factor (Z) (1.013 bar and 15 °C (59 °F))  Specific gravity  Viscosity (1.013 bar and 15 °C (59 °F))  Thermal conductivity

: CO : Gas, tak berwana : 28,01 g/mol : -205,070C : 30,024 kJ/kg : -191,50C : 793,2 kg/m3 : 214,68 kJ/kg : -140.29 °C : 34.94 bar : 303.91 kg/m3 : 1,1849 kg/m3 : 0,99953 : 0.97 : 1.6515E-04Poise : 24,74 mW/(m.K)



(1.013 bar and 0 °C (32 °F))  Solubility in water (1.013 bar and 0 °C (32 °F)) : 0.0352 vol/vol  Solubility in water (1.013 bar and 20 °C (68 °F)) : 0.0227 vol/vol  Autoignition temperature : 630 °C Sifat kimia  Mudah terbakar  Sangat beracun  Mempunyai energi ikatan 1070 kJ/mol yang merupakan energi ikatan tertinggi dari molekul diatomik lainnnya. (Othmer, K., Vol 5, 1991 dan www.encylopedia.airliquide.com)

d. Katalis Cobalt Hydrocarbonyl  Properti : (www.en.wikipedia.org)  Rumus kimia : C4HCoO4  Kenampakan : Cair, berwana kuning terang, bau menyengat  Berat molekul : 171,98 g/mol  Boiling point : 470C (1170F)  Temperatur Leleh : -330C  Kelarutan dalam air : 0,05% (200C)  Kelarutan : larut dalam hexan, toluena, etanol  Tekanan uap : > 1 atm (200C)  Keasaman (pKa) : 8,5 2. Sifat Produk a. N-Butanol Sifat – sifat fisika : (Othmer,K., 1991)  

Rumus kimia Kenampakan pada suhu kamar (320C)

: n-C4H9OH : Cair, tak berwarna, berbau

          

seperti pisang Berat molekul Temperatur kritis Tekanan kritis Spesifik volume kritis Boiling point Temperatur Leleh Panas pembentukan gas ideal @250C Panas peleburan Panas penguapan pada normal bp Densitas liquid @250C Kapasitas panas liquid @250C

: 74,12 g/mol : 289,900C : 4423 kPa : 0,275 m3/kgmol : 117,660C : -89,30C : -274,6 kJ/mol : 9,372 kJ/mol : 43,29 kJ/g : 809,7 kg/m3 : 0,17706 kJ/(mol.K)



 Index refraksi @250C : 1,3971  Flash point, closed cup : 28,850C 0  Viscosity @20 C : 2,947 cP Sifat kimia:  Kelarutan dalam air pada 300C adalah 7,85% berat, pada alkohol

20,06% berat b. Iso butanol  Sifat – sifat fisika : (Othmer,K., 1991)  Rumus kimia  Kenampakan pada suhu kamar (320C)  Berat molekul  Temperatur kritis  Tekanan kritis  Spesifik volume kritis  Boiling point  Temperatur Leleh  Panas pembentukan gas ideal @250C  Panas peleburan  Panas penguapan pada normal bp  Densitas liquid @250C  Kapasitas panas liquid @250C  Index refraksi @250C  Flash point, closed cup  Viscosity @200C  Autoignition Temperature 

: (CH3)CHCH2OH : Cair, tak berwarna, berbau : 74,12 g/mol : 274,630C : 4300 kPa : 0,273 m3/kgmol : 107,660C : -108,00C : -283,2 kJ/mol : 6,322 kJ/mol : 41,83 kJ/g : 801,6 kg/m3 : 0,18115 kJ/(mol.K) : 1,3938 : 27,850C : 3,102 cP : 4000C

Sifat kimia:  Kelarutan dalam air pada 300C adalah 8,58% berat, pada alkohol 16,36% berat

C. Analisa Pasar Pemasaran produk n-butanol untuk memenuhi kebutuhan industri dalam negeri tersebar di seluruh Indonesia. Jika kebutuhan dalam negeri sudah dapat dipenuhi maka pemasaran diarahkan ke wilayah Asia, dimana Asia merupakan konsumen terbanyak n-butanol yaitu sekitar 53% dari total produksi n-butanol dunia (Yuan, L., 2012) . Dibawah ini analisa pasar untuk mengetahui potensi produk terhadap pasar. Reaksi yang terjadi: C3H6 + CO + H2  C4H9OH Tabel 1.4. Data Analisa Pasar

No 1

Nama Bahan Syntesa Gas (syngas) (H2= 14%; CO =

BM 24,744

Harga( $/ton) 7,2

27%; CO2= 4,5%; O2=0,6%; CH4=3%; N2=50,9%. 2 Propilen 42,082 786 3 N-butanol 71,123 1900 Sumber: www.platts.com, www.alibaba.com Berdasarkan data diatas, maka perhitungan ekonomi potensial : EP = Produk – Reaktan = [(71,123 x $ 1900) ] – [( 24,744 x 7,2 ) + (42,082 x 786)] = $ 168.031,995/ ton mol n-butanol (C4H9OH) Berdasarkan hasil perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa pabrik n-butanol menguntungkan dan dapat didirikan pada tahun 2019. Perkiraan Kapasitas Produksi Dalam mendirikan suatu pabrik diperlukan suatu perkiraan kapasitas produksi agar produk yang dihasilkan sesuai dengan permintaan. Berikut ini data kebutuhan n-butanol di Indonesia : Tabel 1.2. Data Kebutuhan N-butanol Domestik tahun 2010-2014 di Indonesia Impor Ekspor Jumlah (kg) Jumlah (kg) 2009 34.014.528 76.899 2010 36.392.363 19.158 2011 39.088.456 968.206 2012 35.484.402 950.100 2013 40.411.890 4.769 2014 34.599.984 77.060 Sumber : Badan Pusat Statistik Tahun 2015 Tahun

Produksi Jumlah(kg) 40.000.000 40.000.000 40.000.000 40.000.000 40.000.000 40.000.000

Impor N-Butanol 42,000,000 40,000,000 38,000,000 Jumlah (kg)

Impor N-Butanol f(x) = 325194.49x - 617463437.51 R² = 0.06 Linear (Impor N-Butanol)

36,000,000 34,000,000 32,000,000

30,000,000 2005 2010 2015 Tahun

Gambar 1 Grafik Impor N-Butanol

Ekspor N-Butanol 1200000 1000000 800000 Jumlah (kg)

Ekspor N-Butanol

600000

Linear (Ekspor NButanol)

400000 200000

f(x) = - 1727.66x + 3824547.68 R² = 0

0 20082010 2012 2014 2016 Tahun

Gambar 2 Grafik Ekspor N-Butanol Berdasarkan gambar 1 mengenai grafik impor didapat persamaan, y = 325194x 6.108. Dengan persamaan ini dapat diprediksi nilai impor pada tahun 2019, yaitu: Impor

= 325.194x - 6.108 = 325.194(2019) - 6.108

= 56.568.705 kg/tahun = 56.568,705 ton/ tahun Sedangkan untuk nilai ekspor tahun 2019 dapat diprediksi dengan persamaan, y = -1727,7x + 4.106 ( lihat gambar 2). 

Nilai ekspor pada tahun 2019 Ekspor

= -1727,7x + 4.106 = -1727,7 (2019) + 4.106 = 511.774 kg/tahun = 511,774 ton/ tahun

 

Nilai konsumsi pada tahun 2019 disamakan dengan nilai impor. Nilai produksi pada tahun 2019, diasumsikan hingga tahun 2019, PT. Petro Oxo Nusantara tetap memproduksi 40.000.000 kg/tahun. Produksi

= 40.000.000 kg/tahun = 40.000 ton/ tahun

Untuk mengetahui kapasitas pabrik maka menggunakan rumus: Kapasitas Pabrik = Impor + Ekspor – Produksi Kapasitas Pabrik = 56.568.705 + 511.774 - 40.000.000 kg/tahun Kapasitas Pabrik =

17.080.479 kg/tahun

Kapasitas Pabrik =

17.080, 479 ton/tahun ≈ 20.000 ton/tahun

Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri sebesar 20.000 ton/tahun dan untuk memenuhi kebutuhan ekspor diasumsikan 50% dari total kebutuhan dalam negeri yaitu 10.000 ton/tahun. Sehingga, kapasitas pabrik N-butanol ini adalah 30.000 ton/tahun. D. Lokasi Pabrik Pemilihan lokasi pabrik sangat penting di dalam perancangan pabrik karena hal ini berhubungan dengan terjaganya keefektifan dan keefisienan dalam pembangunan pabrik maupun pada saat keberlangsungan operasi pabrik. Ada beberapa faktor yang harus diperhatikan untuk menentukan lokasi pabrik yang kita rancang agar secara teknis dan ekonomis menguntungkan. Adapun faktor-faktor yang harus dipertimbangkan yaitu:

1. Faktor Utama a. Penyediaan bahan baku Kemudahan memperoleh bahan baku merupakan salah satu faktor penting dalam keberlangsungan operasi pabrik. Dimana, jika pabrik didirikan dekat dengan sumber bahan baku, maka kendala yang dapat terjadi dalam penyediaan bahan baku bisa lebih diminimalisir. Dalam hal ini, bahan baku propilena diperoleh dari PT. Chandra Asri Petrochemical Center, Cilegon, Banten yang berkapasitas produksi 240.000 ton/tahun. Sedangkan untuk syngas diimpor dari Sasol Syngas Company, Afrika Selatan. Oleh karena itu, lokasi cilegon dapat menjadi pertimbangan dalam penentuan lokasi pabrik n-butanol. b. Pemasaran produk Faktor yang perlu diperhatikan adalah letak wilayah pabrik yang membutuhkan n-butanol dan jumlah kebutuhannya. Daerah Cilegon merupakan daerah yang strategis untuk pendirian suatu pabrik karena dekat dengan Jakarta sebagai pusat perdagangan Indonesia. c. Sarana Transportasi Sarana dan prasarana transportasi sangat diperlukan untuk proses penyediaan bahan baku dan pemasaran produk. Dengan adanya fasilitas jalan raya, rel kereta api, dan pelabuhan laut yangmaka pemilihan lokasi di Cilegon sangat tepat. d. Tenaga kerja Tersedianya tenaga kerja yang terampil mutlak diperlukan untuk menjalankan mesin-mesin produksi. Dan tenaga kerja dapat direkrut dari daerah Cilegon, Jakarta, dan sekitarnya. e. Penyediaan utilitas Perlu diperhatikan sarana-sarana pendukung seperti tersedianya air, listrik, dan sarana lainnya sehingga proses produksi dapat berjalan dengan baik. Sebagai suatu kawasan industri yang telah direncanakan dengan baik dan tempat industri berskala besar (PT. Krakatau Steel dan PT. Chandra Asri Petrochemical Center), Cilegon telah mempunyai saranasarana pendukung yang memadai.

2. Faktor Sekunder a. Karakteristik lokasi Karakteristik lokasi ini menyangkut iklim di daerah tersebut, kemungkinan terjadinya banjir, serta kondisi sosial masyarakatnya. Dalam hal ini, Cilegon sebagai kawasan industri adalah daerah yang telah ditetapkan menjadi daerah industri sehingga pemerintah. Hal ini menjadi salah satu nilai positif yang mendukung pendirian pabrik di lokasi tersebut. b. Kebijaksanaan pemerintah Dalam hal ini, pendirian pabrik juga perlu memperhatikan beberapa faktor kepentingan yang terkait di dalamnya, kebijaksanaan pengembangan industri, dan hubungannya dengan pemerataan kesempatan kerja, kesejahteraan, dan hasil-hasil pembangunan. Disamping itu, pabrik yang didirikan juga harus berwawasan lingkungan, artinya keberadaan pabrik tersebut tidak boleh mengganggu atau merusak lingkungan sekitarnya. c. Kemasyarakatan Dengan masyarakat yang akomodatif tehadap perkembangan industri dan tersedianya fasilitas umum untuk hidup bermasyarakat, maka lokasi di Cilegon dirasa tepat. Dari pertimbangan faktor-faktor di atas, maka dipilih daerah Cilegon kecamatan Citangkil, Propinsi Banten sebagai lokasi pendirian pabrik nbutanol.

Peta Kota

Peta Kota

Gambar 3 Peta Lokasi Pabrik

DAFTAR PUSTAKA

Othmer, Kirk., 1991, Encyclopedia Of Chemical Technology, John Wiley & Sons Inc Rahardjo, B.S., 2013, The Assesment of Syngas Utilization by Fischer Tropsch Synthesis in The Slurry-Bed Reactor Using Co/SiO2 Catalyst, International Journal of Engineering and Applied Sciences Vol 4 Juli 2013 Yuan, Liu., 2012, OXO Market Supply adn Demand Forecast and Investment Economic Analysis, Finance Research Vol 1 No. 2 Maret 2012 www.alibaba.com www.dow.com www.plattts.com www.encyclopedia.airliquide.com