Andri Hidayat Kurniawan No Novaldi
1141500067 1141500037
1. Pemilihan Proses
Samp Sampai ai seja sejauh uh ini, ini, pros proses es pemb pembua uata tan n hexamethylenediamine (HMD) sebagian sebagian besar menggunakan menggunakan proses hidrogenasi hidrogenasi dari bahan baku adiponitri adiponitril. l. Melalui Melalui proses ini, terjadi terjadi reaksi hidr hidrog ogena enasi si berta bertaha hap p dala dalam m pemb pemben entu tukan kan HMD. HMD. Pros Proses es komer komersi sial al deng dengan an bahan bahan dasa dasar r adiponitril yang digunakan pada saat ini dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu hidrogenasi tekanan tinggi dan hidrogenasi tekanan rendah. a) Hidrog Hidrogena enasi si tekanan tekanan tinggi tinggi %
Tekanan pada proses ini umumnya antara 3!" lb# $in $in dengan temperatur sekitar &"'. on*ersi reaktan dapat men+apai -. atalis yang digunakan umumnya adalah katalis katalis hidrogenasi hidrogenasi +obalt. Seluruh peralatan peralatan pada bagian sintesis sintesis utama harus di desain desain untuk tekanan tinggi serta kebutuhan energi yang besar untuk proses kompresi bahan baku sampai pada tekanan yang tinggi. b) Hidrogenasi tekanan rendah %
Tekanan pada proses ini antara 3!" lb # $in $in dengan temperatur antara !&"'. atalis yang digunakan adalah jenis /aney nikel dengan kon*ersi men+apai -. Digunakan pelarut seperti larutan alkali (0a1H atau 1H) atau bahkan he2amethylenediamine he2amethylenediamine sebagai medium reaksi. reaksi. Proses Proses ini dapat dijalank dijalankan an se+ara se+ara kontinyu kontinyu dengan menyupl menyuplai ai katalis katalis segar segar dan penambahan unit regenerasi katalis yang beroperasi beroperasi se+ara kontinyu. kontinyu.
Tabel &. menampilkan perbandingan proses dan kondisi operasi untuk pembuatan hexamethylenediamine melalui proses hidrogenasi adiponitril pada beberapa paten.
Tael 1. Perbandingan Proses dan ondisi 1perasi dalam Pembuatan Hexamethylenediamine
Patent
S Patent 0o. %,"4,%4
S Patent 0o. 3,35,&"
S Patent 61 %&%$&37"% 8&
(&")
(&75)
(%&%)
Produksi
Produksi Hexamethylenendiamine
Produksi Hexamethylenendiamine
Hexamethylenediamine Proses
melalui Proses Hidrogenasi &,4!di+yanobutene dalam
Melalui Proses
Melalui Proses
Hidrogenasi 8diponitril
Hidrogenasi 8diponitril
dalam medium
dalam medium larutan
8mmonia +air
alkali (0a1H$1H)
Sol*ent 9nert (air$ethanol)
/eaktan
Medium
atalis
1,4-dicyanobutene H% 8ir atau :thanol
8diponitril
8diponitril
H%
H%
0H3 air
;arutan 0a1H
opper, 0i+kel, atau obalt
/aney!type
atalis Hidrogenasi obalt
/eaktor
reaktor
(atalis Hidrogenasi obalt)
(/aney!0i+kel)
Patent
S Patent 0o. %,"4,%4
S Patent 0o. 3,35,&"
S Patent 61 %&%$&37"% 8&
(&")
(&75)
(%&%)
o atau ounter!+urrent
o!+urrent
% = " atm
.5 ! 4 atm (&!34 atm)
8liran
o atau ounter! +urrent
Tekanan
%%!7&% atm
"!%' Temperatur /eaktor
7!&' 5"!&"'
(!&4')
on*ersi
4."-
(!')
!
.%-
>erdasarkan tabel perbandingan di atas, proses yang dipilih untuk diaplikasikan dalam peran+angan pabrik hexamethylenediamine adalah proses pada S Patent 61 %&%$&37"% 8& karena pada proses ini selain menghasilkan kon*ersi yang paling tinggi juga kondisi operasi (tekanan dan temperatur) reaktornya +ukup rendah dan merupakan yang paling rendah dari proses!proses yang lain.
4. Penentuan Ka!asitas Produ"si a# Per"eman$an Produ"si
Sampai saat ini, belum ada perusahaan
di 9ndonesia yang memproduksi
hexamethylenediamine. Perusahaan di 9ndonesia yang menggunakan hexamethylenediamine sebagai bahan baku mendapatkan bahan ini melalui impor dari negara lain seperti ?epang, ina, dan beberapa negara lain. # Per"eman$an %m!or
Tabel 4.& menampilkan data perkembangan impor pengadaan hexamethylenediamine dari luar negeri berdasarkan data pada kurun @aktu tahun %&3 = %&. Tael 4.1 Perkembangan 9mpor Hexamethylenediamine di 9ndonesia tahun %&3!%&
Tahun
9mpor (kg$tahun)
Pertumbuhan
%&3
%&4,4
!
%&4
33,"%
.5
%&"
&&,3
!.7
%&7
&"&,75
!.&
%&
&7","&
.&
/ata ! /ata Pertumbuhan
.7
(Sumber: BPS RI, 201! &# Per"eman$an '"s!or
Tabel 4.% menampilkan data perkembangan ekspor hexamethylenediamine ke luar negeri berdasarkan data pada kurun @aktu tahun %&3 = %&.
Tael 4.( Perkembangan :kspor Hexamethylenediamine di 9ndonesia tahun %&3!%&
Tahun
:kspor (kg$tahun)
Pertumbuhan
%&3
&4,55
!
%&4
,%
!.4
%&"
5,%7"
!.&
%&7
!
!
%&
5,
!.3
/ata ! /ata Pertumbuhan
!.&
(Sumber: BPS RI, 201! d# Per"eman$an Konsumsi
Tabel 4.3 menampilkan data perkembangan konsumsi hexamethylenediamine di 9ndonesia berdasarkan data pada kurun @aktu tahun %&3 = %&. Tael 4.3 Perkembangan onsumsi Hexamethylenediamine di 9ndonesia Tahun %&3!%&
Tahun
onsumsi (kg$tahun)
Pertumbuhan
%&3
&,"%
!
%&4
354,"%
.3
%&"
&73,&34
!."5
%&7
&"&,75
!.
%&
&","&
.4
/ata ! /ata Pertumbuhan
(Sumber: BPS RI, 201!
.5
e# Pros!e" Pasar
Prospek pasar dapat dilihat dari perhitungan analisa pasar, yaitu dari perhitungan "u##ly dan demand . Dari data persen pertumbuhan produksi, impor, ekspor, dan konsumsi hexamethylenediamine di 9ndonesia, maka dapat diproyeksikan "u##ly dan demand dari tahun %&5 sampai tahun %%% yang dapat dilihat pada Tabel 4.4. Tael 4.4 Perhitungan Perkiraan Supply dan Demand
Tahun
Total (kg$tahun) 9mpor
Produksi Su##ly
:kspor
onsumsi
$emand
%&5
&",55
!
&",55
7,7%7
&,&%&
&7,4
%&
&57,&"
!
&57,&"
",45
&53,"3
&5,%4
%%
&5,3%&
!
&5,3%&
4,"4"
&5,4
%3,%&
%%&
%&,745
!
%&,745
3,74
%&4,35&
%&5,&44
%%%
%%3,4&
!
%%3,4&
3,&&
%3&,""
%34,77
>erdasarkan data perkiraan diatas, maka untuk mendapatkan besarnya peluang kapasitas produksi hexamethylenediamine pada tahun %%% adalahA Peluang B $emand = Su##ly B (%34,77 = %%3,4&) kg$tahun B &,3" kg$tahun. )# Ka!asitas '"onomis
apasitas produksi dapat ditentukan dengan melihat dari kapasitas industri yang telah berdiri. 8dapun beberapa produsen he2amethylenediamine man+anegara yang telah berdiri dapat dilihat pada Tabel 4.". Tael 4.5 *ata Ka!asitas Produsen Hexamethylenediamine di +eera!a Ne$ara
0o
0ama Perusahaan
;okasi
apasitas (ton$tahun)
&
8sahi 8S:9
0obeoka, ?epang
4&,
%
>8SC
Seal Sands,
&%",
0o
0ama Perusahaan
;okasi
apasitas (ton$tahun)
3
90<9ST8
Shanghai, ina
3,
4
8s+end
De +atur, 8;., S8
3,
"
/hodia$90<9ST8
halampe, Cran+is
",
7
90<9ST8
1range, Te2as, S8
%"4,
90<9ST8
4,
(Sumber: Su##ly %hain-Ba"ed %ate&ory Strate&ie" 'or lobal Su##ly )et*or+", 201 ) Tabel 4.7 menampilkan data perkembangan impor hexamethylenediamine di beberapa negara berdasarkan data pada kurun @aktu tahun %&3 = %&. Tael 4.6 *ata Keutuhan %m!or hexamethylenediamine di eera!a ne$ara
No 1
0egara 9ndia
Tahun
9mpor (ton$tahun)
%&3 %&4 %&" %&7 %&
475.5 7&.3 74.4 7&5.5 7&&.&
/ata!rata pertumbuhan 2
?epang
%&3 %&4 %&" %&7 %&
hina
%&3 %&4 %&" %&7 %& /ata!rata pertumbuhan
(Sumber: htp://comrade.un.org)
! .%53 .7" !.34 !.&3 ."
"%7". 735%. "&%.3 7%7%.4 7""7.
/ata!rata pertumbuhan 3
Pertumbuhan
! .%&3 !.7" .45 .4 .7&
"&&4.3 7%43.% 5"47.3 45".5 45%4.
! .%35 .35 !.43% !.5 .44
Dari data persen pertumbuhan impor, maka dapat diprediksikan pertumbuhan impor di beberapa negara pada tahun %&5!%%% ditampilkan pada tabel 4. Tael 4.7 Perhitun$an Predi"si %m!or Tahun ,endatan$
No 1
Negara
Tahun
India
Impor (ton/tahun)
Pertumbuhan
2018 201!
657.1 706.7
0.075
2020
75!.!
0.075
2021
817.2
0.075
2022
878.8
0.075
"atarata pertumbuhan 2
#epang
0.075
2018 201!
6!561.! 737!7.!
0.061
2020
782!1.!
0.061
2021
8305!.6
0.061
2022
88117.6
0.061
"atarata pertumbuhan 3
$hina
0.061
2018 201!
5032!.! 525%8.7
0.0%%
2020
5%865.3
0.0%%
2021
5728%.0
0.0%%
2022
5!80!.%
0.0%%
"atarata pertumbuhan
>erdasarkan
hasil
analisa
"u##ly-demand ,
0.0%%
peluang
kapasitas
produksi
hexamethylenediamine pada tahun %%% yaitu sebesar &,3" kg$tahun. apasitas terke+il pabrik hexamethylenediamine yang telah berdiri yaitu sebesar 4&, ton$tahun. Dapat dilihat bah@a peluang kapasitas pendirian pabrik ini sangat jauh lebih ke+il dari kapasitas pabrik yang telah berdiri. 8kan tetapi dari data kebutuhan impor di beberapa negara masih sangat banyak yang membutuhkan hexamethylenediamine . 1leh karena itu kapasitas pabrik hexamethylenediamine ditentukan sebesar 4&, ton$tahun dengan pertimbangan yaitu untuk mengurangi ketergantungan terhadap impor dalam negeri serta kelebihan produksinya akan di ekspor untuk memenuhi kebutuhan impor di beberapa negara.
5. Perhitun$an Nera&a ,assa
Pabrik hexamethylenediamine yang akan didirikan memiliki kapasitas produksi sebesar 4, ton$tahun. Proses produksi berlangsung se+ara kontinyu dan perhitungan nera+a massa berdasarkan pada satu siklus produksi.
omponen /eaktanA -
8diponitril (8D0)
-
H%
Medium /eaksiA -
;arutan 0a1H
atalisA -
/aney!0i+kel
ProdukA -
He2amethylenediamine (HMD)
>y!produ+tA -
0H3 /esidu
Data kon*ersi$yield ield HMD terhadap 8diponitril B .%-
".& Perhitungan 0era+a Massa di /eaktor
7
Aliran ,asu" -ea"tor
8liran & merupakan aliran bahan baku adiponitril (8D0)
8liran % merupakan aliran bahan baku gas H%
8liran 3 merupakan aliran bahan baku larutan 0a1H
8liran 4 merupakan aliran bahan baku suspensi katalis /aney!0ikel dalam air
Aliran Keluaran -ea"tor
8liran " merupakan aliran produk HMD menuju tangki pen+ampuran
8liran 7 merupakan aliran katalis menuju unit sentri#ugasi
8liran merupakan aliran re+y+le gas H% menuju tangki penyimpanan gas H%
apasitas produksi HMD B 4&, ton$tahun dijadikan sebagai asumsi a@al perhitungan banyaknya HMD yang terbentuk di reaktor. SehinggaA (&a'i' 1 ton 1000 *g+ 1 tahun 330 hari+ 1 hari 2% ,am)
Produksi HMD B 41,000
× ℎ
1000 1
×
1 ℎ 330 ℎ
×
1ℎ
= 5,176.768 24
Kebutuhan Adiponitril (ADN)
(Aliran 1) Data berat molekul: omponen
>erat Molekul
8D0
&5.&4
H%
%.%
HMD
&&7.%&
5176.768
Mol HMD terbentuk B
=
= 44.546
116.21
ield B .%Persamaan reaksiA -N
%2
%%.!05
!
%%.5%6
0.35!
ebutuhan 8D0 B
178.186
×
= 44.905
× 108.14
%%.5%6 %%.5%6 = 4,856
ebutuhan gas H% (8liran %)
Diasumsikan gas H% disuplai se+ara berlebih sebanyak %- dari kebutuhan teoritisnya. -N
%2
%%.!05 %%.!05
17!.623 17!.623
!
0
0
%%.!05
ebutuhan H% teoritis B &.7%3
%%.!05
Maka kebutuhan H% aktual B 120% ×
ℎ 215.548 × 2.02
×
= 1.2 × 179.623
=
= 435.1
ebutuhan Medium /eaksi (8liran 3) >erdasarkan in#ormasi pada paten, tiap produksi 3% HMD dibutuhkan larutan 0a1H sebanyak .77 (konsentrasi %- massa). Maka untuk memproduksi HMD sebanyak 5,176.768 dibutuhkan larutan 0a1H sebanyakA
32
× 0.66
ebutuhan larutan 0a1H B
= 106.770
5176.768
Dengan komposisiA 0a1H B 2% × 106.770
= 2.135
H%1 B 98% × 106.770
= 104.635
ebutuhan Suspensi atalis (8liran 4)
>erdasarkan in#ormasi pada paten, tiap produksi 3% HMD dibutuhkan suspensi katalis sebanyak .5 (%7 bagian katalis per & bagian air). Maka untuk memproduksi HMD sebanyak 5,176.768 dibutuhkan suspensi katalis sebanyakA 32
ebutuhan suspensi katalis B
= 140.743
5176.768
Dengan komposisiA atalis B 26
× 140.743
= 2.135
126
H% 1 B
100 126
× 140.743
× 0.87
= 111.701
omponen
9nput /eaktor 8liran & (kg$jam) 45"7.
8D0
8liran % (kg$jam)
8liran 3 (kg$jam)
8liran 4 (kg$jam)
!
!
!
H%
!
43".&
!
!
HMD
!
!
!
!
0a1H
!
!
%.&3"
!
H%1
!
!
&4.73"
&&&.&
0H3
!
!
!
!
/esidu
!
!
!
!
atalis
!
!
!
%.4%
45"7.
43".&
&7.&
&4.43
Total
Total 8liran 9nput (kg$jam)
""35.7&4
8liran gas H % sisa (8liran ) -N
%%.!05 %%.5%6 0.35! Sisa gas H% B 37.362
%2
× 2.02
215.5%8 178.186
!
37.362
%%.5%6
%%.5%6
= 75.472
Sisa 8D0 dan by!produ+t terbentuk Sisa 8D0 B .3" × 108.14 = 38.856
Sebagian ke+il sisa 8D0 berubah menjadi by!produ+t yaitu 0H 3 dan residu. 400 0H3 terbentuk B4 ppm dari total bahan masuk B1000000 × 5538.614
= 2.216
0.3 /esidu terbentuk B .3- dari total bahan masuk B
100
× 5538.614
Maka sisa 8D0 yang masih terba@a aliran keluaran reaktorA Sisa 8D0 B35.5"7 − (2.216 + 16.620) = 20.020
= 16.620
Pembagian komponen di aliran keluaran reaktor (aliran " dan 7) -
"- HMD yang terbentuk dalam reaktor terba@a ke aliran "
-
Semua 0H3 yang terbentuk terba@a ke aliran "
-
Semua katalis terba@a ke aliran 7
-
Semua 8D0 sisa dan residu terba@a ke aliran 7
-
&- 0a1H di aliran masuk (aliran 3) terba@a ke aliran " omponen
1utput 8liran " (kg$jam) .
8D0 H%
8liran 7 (kg$jam) %.%
!
HMD
8liran (kg$jam) ! ".4%
4&.%
%"5.5354
!
.%&3
&.%%
!
H%1
.74%
&37.7"
!
0H3
%.%%
!
!
/esidu
!
&7.7%
!
atalis
!
%.4%
!
".4
473.&35
".4%
0a1H
Total
Total 8liran 1utput (kg$jam)
""35.7&4
0era+a massa total input!output untuk unit reaktor ditampilkan pada tabel berikut. omponen 8D0 H% HMD 0a1H H%1 0H3 /esidu atalis Total per aliran (kg$jam) Total (kg$jam)
9nput 8liran & 45"7. ! ! ! ! ! ! !
8liran % ! 43".& ! ! ! ! ! !
8liran 3 ! ! ! %.&3" &4.73" ! ! !
45"7.
43".& &7.& ""35.7&4
1utput 8liran 4 ! ! ! ! &&&.& ! ! %.4%
8liran " . ! 4&.% .%&3 .74% %.%% ! !
8liran 7 %.%
&4.43
".4
473.&35 ""35.7&4
%"5.5354 &.%% &37.7" ! &7.7% %.4%
8liran ! ".4% ! ! ! ! ! ! ".4%
