bab i pendahuluan 1 latar belakang - eprints.ums.ac.ideprints.ums.ac.id/30459/2/bab_i.pdf · gambar...
Post on 02-Mar-2019
227 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Laporan Tugas Akhir Perancangan Pabrik N-Methylaniline Dari Chlorobenzene dan Methylamine Kapasitas 32.000 Ton/Tahun
Benny Sri Sadono D500080036 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam era globalisasi jaman sekarang dunia industri perlu banyak
dikembangkan, hal ini berguna untuk meningkatkan sektor ekonomi. Indonesia
banyak melakukan pengembangan salah satunya adalah pengembangan di dunia
sektor industri. Salah satu sektor yang berkembang saat ini adalah dibidang sektor
industri kimia. Di Indonesia saat ini sektor industri kimia mengalami
perkembangan, hal ini ditandai dengan mulainya berkembangnya pabrik-pabrik
kimia yang berdiri di Indonesia. Akan tetapi ketergantungan impor produk
maupun bahan baku dirasakan masih tinggi. Oleh karena itu, industri kimia di
Indonesia lebih dikembangakan lagi supaya industri kimia di Indonesia tidak
mengalami ketergantungan dari luar negeri.
Dengan pembangunan pabrik baru maka akan memecahkan solusi atas
ketergantungan pabrik kimia dari luar negeri. Dengan berdirinya pabrik baru
maka akan merangsang pabrik lain untuk menggunakan pabrik tersebut. Selain itu
dapat memberikan manfaat lain dengan mengurangi angka pengangguran,
kemiskinan dan juga meningkatkan pendapatan asli daerah setempat.
Salah satu industri tersebut adalah dengan pendirian pabrik n-
methylaniline. Methylaniline adalah senyawa turunan dari aniline, dengan rumus
molekul C6H5NHCH3. N-Methylaniline sendiri banyak memiliki kegunaan
diantaranya adalah sebagai pelarut/solven, acid acceptor (membuat suasana asam)
dan sebagai sintesa organik. Bahan baku pembuatan n-methylaniline adalah
chlorobenzene dan methylamine.
Kebutuhan n-methylaniline di Indonesia diperkirakan akan mengalami
peningkatan. Hal ini ditandai dengan berkembangnya industri tekstil, karet,
makanan, dan juga kosmetik yang membutuhkan bahan baku n-methylaniline.
Laporan Tugas Akhir Perancangan Pabrik N-Methylaniline Dari Chlorobenzene dan Methylamine Kapasitas 32.000 Ton/Tahun
Benny Sri Sadono D500080036 2
Pabrik n-methylaniline juga belum ada di Indonesia sehingga, hal inilah yang
melatari pendirian pabrik n-methylaniline.
Meskipun bahan baku masih didatangkan dari luar negeri, diharapkan
dapat memberikan keuntungan finansial bagi pemerintah dengan mengurangi
impor n-methylaniline. Selain itu dapat mendukung sektor industi kimia yang
memakai produk n-methylaniline yang dapat dipakai bahan baku pabrik lain.
Secara ekonomi pendirian pabrik n-methylaniline diperkirakan akan
menguntungkan jika dinilai dari harga n-methylaniline lebih tinggi dibanding
dengan jumlah harga methylamine dan chlorobenzene.
I.2 Kapasitas Pabrik
Sebelum pendirian pabrik, hal yang pertama yang dilakukan adalah
dengan menentukan kapasitas perancangan. Karena kapasitas pabrik merupakan
faktor yang akan mempengaruhi perhitungan teknis maupun ekonomis. Meskipun
secara teori semakin besar kapasitas pabrik keuntungan yang diperoleh akan
semakin besar, tetapi dalam penentuan kapasitas perlu juga dipertimbangkan
faktor lain yaitu : kebutuhan dan ketersediaan bahan baku.
1.2.1 Kebutuhan N-Methylaniline di Indonesia
Pada tabel 1.1 dapat dilihat kebutuan n-methylaniline berdasarkan data
impor dari Biro Pusat Statistik di Indonesia.
Tabel 1.1 Data Kebutuhan methylaniline di Indonesia
No Tahun Kapasitas (Ton/Tahun)
1 2009 6.271,06
2 2010 7.241,98
3 2011 14.726,22
4 2012 20.728,50
5 2013 24.93,987
(Biro Pusat Statistik Indonesia, 2013)
Laporan Tugas Akhir Perancangan Pabrik N-Methylaniline Dari Chlorobenzene dan Methylamine Kapasitas 32.000 Ton/Tahun
Benny Sri Sadono D500080036 3
Berdasarkan Tabel 1.1 dapat ditarik kesimpulan bahwa impor n-
methylaniline di Indonesia mengalami peningkatan. Dari data diatas
diperoleh persamaan garis lurus yaitu y = 508,2x – 1E + 06 dengan y adalah
jumlah impor dalam ton, sedangkan x adalah tahun impor. Gambar 1.1
menunjukan grafik peningkatan impor di Indonesia.
Gambar 1.1 Grafik Impor N-Methylaniline Indonesia
Persamaan yang diperoleh dapat digunakan untuk mencari kebutuhan
n-methylaniline pada tahun yang akan datang, sehingga kita dapat
menentukan kapasitas pabrik berdasarkan kebutuhan n-methylaniline.
Tabel 1.2 Produsen n-methylamine di Dunia
NO Nama Pabrik Kapasitas ( ton )
1. Beyond Industries (China) 15.000
2. Jiangyin Jiazhou
International Trade
Co.,Ltd. (Canada)
20.000
3. Zhenjiang Sulphuric Acid
Plant
20.000
4. Wuhan Rison Trading Co.,
Ltd. (China)
10.000
5. Hefei TNJ Chemical
Industry Co., Ltd.(China)
9.000
y = 508,2x - 1E+06R² = 0,964
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Kapasitas (Ton/Tahun)
Laporan Tugas Akhir Perancangan Pabrik N-Methylaniline Dari Chlorobenzene dan Methylamine Kapasitas 32.000 Ton/Tahun
Benny Sri Sadono D500080036 4
1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku
Bahan baku n-methylaniline adalah chlorobenzene dan methylamine.
Untuk saat ini bahan baku masih mengimpor dari luar negeri. Hal ini
didalam negeri belum ada pabrik yang memproduksi chlorobenzene dan
methylamine.
Tabel 1.3 Produsen Methylamine
PRODUSEN KAPASITAS
(Ton/Tahun)
Air Products, Pensacola, Fla. 180.000
DuPont, Belle, W.Va. 90.000
Celanese Mexicana, La Cangrejera,
Mexico
67.500
Chinook Group, Sombra, Ontario 81.0000
( innovation-group, 2003)
Tabel 1.4 Produsen Chlorobenzene
PRODUSEN LOKASI KAPASITAS
(Ton/Tahun)
Monsanto California 79.200
Dow Chemical Michigan 135.000
PPG Industries, Inc Virginia 19.800
Standard chlorine
Chemical Company of
Delaware
Amerika 67.500
(Chlorobenzene Fact Sheet support Document CAS NO 108-90-7)
Laporan Tugas Akhir Perancangan Pabrik N-Methylaniline Dari Chlorobenzene dan Methylamine Kapasitas 32.000 Ton/Tahun
Benny Sri Sadono D500080036 5
1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik
Pemilihan lokasi berpengaruh dalam perancangan pabrik, karena hal ini
berhubungan langsung dengan nilai ekonomis pabrik yang akan didirikan.
Berdasarkan beberapa pertimbangan maka pabrik n-methylaniline ini
direncanakan akan didirikan di Gresik Jawa Timur. Pertimbangan-pertimbangan
tersebut adalah sebagai berikut :
1. Sarana Transportasi
Transportasi yang diperlukan untuk proses penyediaan bahan baku
ditunjang dengan adanya pelabuhan Gresik yang akan memudahkan impor
barang – barang kebutuhan pabrik.
2. Pemasaran Produk
Pemasaran n-methylaniline cair sebagai bahan baku maupun bahan
pembantu di industri pengolahan makanan, kosmetik, farmasi, cat, tekstil dan
karet dapat mudah dipasarkan ke industri sekitarnya dan diekspor.
3. Bahan Baku
Pada saat ini kebutuhan n-methylaniline dan chlorobenzene masih
impor. Hal ini dikarenakan didalam negeri belum ada pabrik yang
memproduksi bahan baku tersebut. namun untuk kebutuhan natrium
hidroksida 50 % dapat diperoleh dari pabrik soda waru.
4. Utilitas
Di Jawa Timur terdapat beberapa sungai yang memiliki arus yang
besar, dua diantaranya adalah sungai brantas dan bengawan solo, keduanya
dapat dipergunakan sebagai sumber air pabrik. Untuk kebutuhan listrik dapat
disuplai dari pembangkit tenaga listrik seperti PLTU dan PLTG gresik.
5. Tenaga Kerja
Menurut badan statistik kabupaten gresik tahun 2010 jumlah tenaga
kerja di kota gresik sebesar 299.374 orang, dengan 47.572 orang merupakan
tenaga terdidik. Sehingga tenaga kerja dapat diperoleh dari daerah
disekitarnya, baik tenaga kasar maupun tenaga terdidik.
Laporan Tugas Akhir Perancangan Pabrik N-Methylaniline Dari Chlorobenzene dan Methylamine Kapasitas 32.000 Ton/Tahun
Benny Sri Sadono D500080036 6
6 Keadaan tanah
Gresik bukan daerah subur sehingga tidak cocok untuk pertanian,
karena sebagian besar terletak di dataran rendah. Perkembangan kota
diarahkan kearah industri yaitu sebesar 48,02 % sebagai kegiatan ekonominya
Sedangkan untuk pertanian hanya 11,25 %.
7. Kemasyarakatan
Keadaan sosial kemasyarakatan sudah terbiasa dengan lingkungan
industri yaitu dengan jumlah industri sebesar 5.081 unit. Lokasi yang paling
terkenal dengan komplek industri adalah Kawasan Industri Gresik yang
didirikan pada tahun 1990. Sehingga pendirian pabrik baru dapat diterima dan
dapat beradaptasi dengan mudah dan cepat.
1.4 Tinjauan Pustaka
1.4.1 Proses Pembuatan N-Methylaniline dari Chlorobenzene dan Methylamine
Pada proses pembuatan n-methylaniline dari chlorobenzene dan
methylamine berlangsung pada suhu 2150C dan 68,03atm dengan menggunakan
katalis cuprous chloride (CuCl).
Adapun persamaan reaksinya sebagai berikut :
C6H5Cl (l ) + 2 CH3NH2 (Aq ) CuCl
C6H5NHCH3 (l ) + CH3NH2.HCl (l)
Senyawa CH3NH2.HCl (l) dapat dipisahkan dari hydrogen chloride dengan
mereaksikannya dengan senyawa basa seperti natrium hidroksida menjadi 2
CH3NH2 (l ) dan NaCl. Natrium hidroksida yang ditambahkan dibatasi sampai
konsentrasi 50 % berat agar katalis cuprous chloride tidak terpresipitasi.
Kehadiran NaCl jenuh terlarut dalam air tidak mempengaruhi jalannya reaksi di
reaktor.
(Groggins, 1958)
Laporan Tugas Akhir Perancangan Pabrik N-Methylaniline Dari Chlorobenzene dan Methylamine Kapasitas 32.000 Ton/Tahun
Benny Sri Sadono D500080036 7
1.4.2 Kegunaan Produk
1. Sebagai bahan pembuatan karet sintesis
2. Sebagai bahan pembuatan zat warna
3. Sebagai solven
4. Sebagai aseptor asam
5. Sebagai organic syntethic
( Hawley’s, 1980 )
1.4.3 Sifat Fisik dan Kimia
A. Bahan Baku
1. Chlorobenzene
Sifat fisik :
Rumus Kimia : C6H5Cl
Bentuk : cairan berminyak tidak berwarna
Berat molekul : 112 gram/mol
Titik didih : 132 0C
Titik lebur : -45,2 0C
Spesifik grafity : 1,106
Densitas ( 25 0C ) : 1,106 gram/liter
Panas laten penguapan : 139,6 Btu/lb
Viskositas ( 20 0C ) ; 4,6 Cp
Temperatur kritis : 359.2 0C
Larut dalam : eter, benzene, kloroform, dan alkohol.
Tidak larut dalam air
Sifat Kimia
a. Chlorobenzene bereaksi dengan n-methylamine menghasilkan
methylaniline.
C6H5Cl + 2CH3NH2 C6H5NHCH3 + CH3NH2HCl
Laporan Tugas Akhir Perancangan Pabrik N-Methylaniline Dari Chlorobenzene dan Methylamine Kapasitas 32.000 Ton/Tahun
Benny Sri Sadono D500080036 8
b. Chlorobenzene bereaksi dengan NaOH menghasilkan natrium klorida
dan chlorobenzene
C6H5Cl + NaOH C6H5OH + NaCl
(Mc.Ketta, 1979)
2. Methylamine
Sifat Fisik :
Rumus Kimia : CH3NH2
Bentuk : gas
Berat molekul : 31 gram/mol
Titik didih : -6,32 0C
Titik Beku : -93,5 0C
Densitas cairan, gram/cm3 ( 25
0C ) : 0,6632
Tekanan kritis : 74,3 atm
Temperatur kritis : 156,9 0C
Panas penguapan pd titik didih : 831,5 kj/mol
Viscositas ( 25 0C ) : 0,20 Cp
Larut dalam : air, alkohol dan eter
Sifat Kimia
a. Methylamine dapat bereaksi dengan chlorobenzene menghasilkan
methylaniline.
2CH3NH2 + C6H5Cl C6H5NHCH3 + CH3NH2HCl
b. Methylamine breaksi dengan air menghasilkan trimethyl mono
nitrogen
CH3NH2 + H2O (CH3)3N
( Hawley, 1980)
Laporan Tugas Akhir Perancangan Pabrik N-Methylaniline Dari Chlorobenzene dan Methylamine Kapasitas 32.000 Ton/Tahun
Benny Sri Sadono D500080036 9
B. Bahan Pembantu
1. Chuprus Chloride (CuCl)
Sifat Fisik
Rumus molekul : CuCl
Berat molekul : 197,998 gram/mol
Titik didih : 1490 o C
Titik leleh : 430 o C
Densitas : 850 gram/liter
Panas jenis : 48,5 J/kmolK
Fase : padat
Sifat Kimia :
Tembaga merupakan unsur yang relatif tidak reaktif sehingga tahan
terhadap korosi. Pada udara yang lembab permukaan tembaga ditutupi
oleh suatu lapisan yang berwarna hijau yang menarik dari tembaga
karbonat basa, Cu(OH)2CO3.
2. Natrium Hidroksida (NaOH)
Sifat Fisik :
Rumus Kimia : NaOH
Bentuk : Padat
Berat Molekul : 40 gram/mol
Titik Didih : 318oC
Titik Lebur : 1390oC
Larut dalam : air
Densitas : 2,1 gram/liter
Spesific Grafity : 2,1
Laporan Tugas Akhir Perancangan Pabrik N-Methylaniline Dari Chlorobenzene dan Methylamine Kapasitas 32.000 Ton/Tahun
Benny Sri Sadono D500080036 10
Sifat Kimia :
Senyawa ini bila di reaksikan Dengan (HCl) asam klorida akan terbentuk
garam dan air.
NaOH + HCl → NaCl + H2O
C. Produk
1. N-Methylaniline
Sifat Fisik :
Rumus Kimia : C6H5NHCH3
Bentuk : Cairan tak berwarna
Berat molekul : 107 gram/mol
Titik didih : 195,87 0C
Titik lebur : -57 0C
Densitas : 0,991 gram/liter
Spesific grafity : 0.991
Viscositas : 0,615 Cp
Panas laten penguapan : 99,9 kkal/kg
Panas pembakaran :-9,08 kkal/kg
Tekanan kritis ; 51,3 atm
Temperatur kritis : 428 0C
Larut dalam : alkohol dan eter
Sifat Kimia
1. Bereaksi dengan asam asetat anhidrid membentuk aceta toluidine dan
asam asetat.
C6H5NHCH3 + CH3CO3 C6H5NHOOCH 3+ CH3COOH
2. Bereaksi subtitusi dengan Br2 membentuk di bromo 4 amino toluene
C6H5NHCH3 + Br2 C6H5NHCH3Br2
Laporan Tugas Akhir Perancangan Pabrik N-Methylaniline Dari Chlorobenzene dan Methylamine Kapasitas 32.000 Ton/Tahun
Benny Sri Sadono D500080036 11
3. Bereaksi dengan NaNO3 dalam suasana asam pada reaksi subtitusi
elektrolit.
C6H5NHCH3 + NaNO3 + HCl C6H5NHCH3O + NaCl +
H2O
( Hawley, 1980 & Chemcad )
C. Produk Samping
Methylaniline Hydrochloride
Sifat Fisik :
Rumus Kimia : CH3NH2HCl
Bentuk : Padat
Berat Molekul : 67,5 g/mol
Titik Didih : 38,2oC
Titik Lebur : 228oC
Densitas : 3,67 g/ml
Spesific grafity : 3,67
( C.L Yaws, 1999)
1.5 Tinjauan Proses Secara Umum
Chlorobenzene dan methylamine dimasukkan ke dalam reaktor untuk
direaksikan dengan menggunakan katalis cuprous chloride (CuCl). Proses yang
terjadi didalam reaktor berlangsung pada suhu 215 0C dan tekanan 68,3 atm. Has i l
ke luaran dar i reakto r mengandung chlorobenze yang t idak bereaks i ,
n-methylaniline, H2O, CH3NH2 yang tidak bereaksi, CH3NH2.HCl, CuCl yang
terlarut. Kemudian hasil ini didinginkan dalam pendingin lalu dimasukkan dalam
dekanter untuk memisahkan methylaniline dan chlorobenzene dari campuran
tersebut. Kemudian chlorobenzene dan methylaniline yang sudah terpisah dikirim ke
menara destilasi untuk dipisahkan produk methylaniline dari chlorobenzene yang
Laporan Tugas Akhir Perancangan Pabrik N-Methylaniline Dari Chlorobenzene dan Methylamine Kapasitas 32.000 Ton/Tahun
Benny Sri Sadono D500080036 12
akan di recycle ke reaktor untuk digunakan lagi sebagai bahan baku. Sementara hasil
atas dari dekanter yang terdiri atas H2O, CH3NH2, (CH3)2NH, CH3NH2.HCl H2O,
CuCl solusion dikirim ke netraliser untuk mengambil kembali methylamine dari
methylamine hidrokloride dengan cara mereaksikan antara larutan NaOH 50 %
dengan methylamine hidrokloride menjadi methylamine, air, dan NaCl. Dalam proses
penetralan NaCl yang terbentuk sampai kondisi lewat jenuh. NaCl akan terpresipitasi
dan dipisahkan di Centrifuge Filter sebagai produk bawah, sedangkan produk atas
Centrifuge Filter berupa air, methylamine, dimethylamine, dan CuCl solusion .
Kemudian hasil top produk dialirkan ke stripper untuk memisahkan methylamine
dengan Catalist solusion. Methylamine sebagai produk atas dikirim ke mixer
sedangkan hasil bawah catalyst solusion dialirkan ke Evaporator untuk dikurangi
kadar airnya. Setelah kadar airnya sesuai dengan kebutuhan di Reaktor, Catalist
solusion dikirim ke Mixer untuk dicampur dengan methylamine dan setelah tercampur
di alirkan ke reaktor sebagai recycle.
top related