Laporan I Tugas prarancangan pabrik triacetin menjai gliserol

vi

TKS 4054 – Tugas Tugas Pra-Rancangan Pra-Rancangan Pabrik Semester Ganjil 2017/ 2018

“Pra-Rancangan

Pabrik Pembuatan Triacetin dari Gliserol” Kelompok III

Freddy Manullang Hedri Yanti Ian Desi R. Situmeang Ilham Habib Imanuel Tumanggor

(1407123875) (1407112951) (1407122284) (1407114720) (1407113403)

Laporan 1 Studi Literatur dan Basis Perancangan Pembimbing : Prof. Edy Saputra, ST., MT., PhD Koordinator : Prof. Edy Saputra, ST., MT., PhD

Program Studi Sarjana Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Riau 2017

ii

LEMBAR PENGESAHAN TK 4057 TUGAS PERANCANGAN PABRIK

Semester Ganijl Tahun 2017/2018 LAPORAN I STUDI LITERATUR DAN BASIS PERANCANGAN PERANCANGAN PRA-RANCANGAN PRA-RANCANGAN PABRIK TRIACETIN DAN GLISEROL

Kelompok III Kelas A Freddy Manullang Hedri Yanti Ian Desi Rosalina S. Ilham Habib Imanuel Tumanggor

Catatan

Pekanbaru, Oktober 2017 Disetujui Pembimbing

Prof. Edy Saputra, MT., PhD NIP. 19730129 19730129 199903 1 002 002

1407123875 1407112951 1407122284 1407114720 1407113403

ii

LEMBAR PENGESAHAN TK 4057 TUGAS PERANCANGAN PABRIK

Semester Ganijl Tahun 2017/2018 LAPORAN I STUDI LITERATUR DAN BASIS PERANCANGAN PERANCANGAN PRA-RANCANGAN PRA-RANCANGAN PABRIK TRIACETIN DAN GLISEROL

Kelompok III Kelas A Freddy Manullang Hedri Yanti Ian Desi Rosalina S. Ilham Habib Imanuel Tumanggor

Catatan

Pekanbaru, Oktober 2017 Disetujui Pembimbing

Prof. Edy Saputra, MT., PhD NIP. 19730129 19730129 199903 1 002 002

1407123875 1407112951 1407122284 1407114720 1407113403

iii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga Laporan 1 Tugas Pra Perancangan Pabrik ini telah dapat diselesaikan. Makalah ini dibuat untuk sebagai mata kuliah wajibJurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Riau. Untuk bisa mewujudkan laporan 1 ini, penulis menemui berbagai kendala yang harus dilalui. Namun, berkat dorongan dan bantuan baik moril maupun materil dari

berbagai

pihak,

akhirnya

laporan

ini

dapat

diselesaikan

dengan

baik.Sehubungan dengan tersebut, penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah mendukung penulisan laporan ini. Dalam penulisan laporan ini, penulis semaksimal mungkin untuk menghasilkan hasil yang terbaik. Namun penulis mengharapkan kritik dan saran guna penyempurnaan tulisan laporan ini. Penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua.

Pekanbaru,

Oktober 2017

Penyusun

iv

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN .......................................... ................................................................. ...................................... ............... ii KATA PENGANTAR ............................................ .................................................................. ............................................ ........................ iii DAFTAR ISI ............................................ .................................................................. ............................................ ...................................... ................ iv DAFTAR GAMBAR ....................... .............................................. ............................................. ............................................ ........................ vi DAFTAR TABEL .......................................... ................................................................ ............................................ ............................... ......... vii BAB I PENDAHULUAN PENDAHULUAN .......................................... ................................................................ .......................................... .................... 1

1.1 Latar Belakang Pendirian Pendirian Pabrik .......................................... .......................................................... ................ 1 1.2 Pentingnya Pendirian Pabrik ............................................ ................................................................ .................... 3 1.3 Ruang Lingkup Lingkup Perancangan ............................................ ................................................................ .................... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA PUSTAKA.......................................... ................................................................. ............................... ........ 5

2.1 Gliserol ............................................ .................................................................. ............................................ ............................... ......... 5 2.2 Asam Asetat............................................. ................................................................... ............................................ ........................ 7 2.3 Asam Sulfat ............................................. ................................................................... ............................................ ........................ 9 2.4 Asetat Anhidrat ........................................... ................................................................. .......................................... .................... 9 2.5 Triacetin.......................................................... ................................................................................ ...................................... ................ 10 2.6 Reaksi-reaksi Pembuatan Triacetin ................................................. ...................................................... ..... 13 BAB III DASAR PERANCANGAN........................................... .................................................................. ....................... 19

3.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ............................................ ..................................................... ......... 19 3.2 Kapasitas Produksi ........................................................... ............................................................................... .................... 21 3.3 Pemilihan Lokasi Pabrik ............................................ ................................................................... ........................... .... 25 3.4 Aspek Perlindungan Lingkungan .................................................... ......................................................... ..... 30 BAB IV SELEKSI PROSES ............................................ ................................................................... .................................. ........... 31

4.1 Gross Profit Margin (GPM) ................................................. ................................................................. ................ 31 4.2 Teknologi Proses Pembuatan Triacetin Tria cetin ......................... ................................................ ....................... 34 4.3 Ketersediaan Bahan Baku.......................................... ................................................................. ........................... .... 36 4.4 Metode Pembuatan Triacetin ............................................ ................................................................ .................... 37 4.5 Tipe Katalis ............................................. ................................................................... ............................................ ........................ 38 4.6 Produk Samping ......................................... ............................................................... .......................................... .................... 40 4.7 Proses Pendukung........................................... .................................................................. ...................................... ............... 40

v

4.8 Tipikal Kondisi Proses .......................................... ................................................................. ............................... ........ 41 4.9 Konversi dan Selektivitas .......................................... ................................................................. ........................... .... 42 4.10 Perbandingan masing-masing Proses .................................................. .................................................. 43 4.11 Deskripsi Proses Terpilih ........................................................... .................................................................... ......... 43 BAB V KESIMPULAN .................................................... .......................................................................... .................................. ............ 47 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Perkiraan Produksi Crude Gliserol ................................................. 2 Gambar 2.1 Rumus Struktur Gliserol .................................................................. 5 Gambar 2.2 Rumus Struktur Asetat Anhidrat ..................................................... 11 Gambar 2.3 Struktur Molekul Triacetin .............................................................. 12 Gambar 2.4 Mekanisme Reaksi Asetilasi Tiga Tahap ........................................ 15 Gambar 2.5 Diagram Alir Proses Asetilasi ......................................................... 15 Gambar 2.6 Mekanisme Reaksi Trans-esterifikasi .............................................. 16 Gambar 2.7 Diagram Alir Proses Trans-esterifikasi ........................................... 17 Gambar 2.8 Mekanisme Reaksi Inter-esterifikasi secara Bertahap ..................... 18 Gambar 2.9 Diagram Alir Proses Inter-esterifikasi ............................................. 18 Gambar 3.1 Grafik Linearisasi Impor Triacetin .................................................. 22 Gambar 3.2 Peta Lokasi Pendirian Pabrik ........................................................... 28 Gambar 3.3 Grafik Iklim Dumai Dalam Rata-rata Tahunan ............................... 30 Gambar 4.1 Block Diagram Proses Esterifikasi atau Asetilasi Gliserol.............. 36 Gambar 4.2 Block Diagram Proses Esterifikasi + Asetilasi ................................ 37

vii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Thermophysical Property Data untuk Gliserol .................................... 6 Tabel 2.2 Jumlah Produksi Gliserol dari Produk Samping Biodiesel .................. 7 Tabel 2.3 Thermophysical Property Data untuk Asam Asetat ............................ 9 Tabel 2.4 Sifat Fisika Asam Asetat ...................................................................... 10 Tabel 2.5 Thermophysical Property Data untuk Asetat Anhidrat ....................... 11 Tabel 2.6 Thermophysical Property Data untuk Triacetin .................................. 12 Tabel 3.1 Spesifikasi Gliserol .............................................................................. 19 Tabel 3.2 Spesifikasi Asam Asetat ....................................................................... 20 Tabel 3.3 Spesifikasi Asetat Anhidrat .................................................................. 21 Tabel 3.4 Spesifikasi Produk Triacetin yang Diinginkan ..................................... 21 Tabel 3.5 Data Impor Triacetin dalam Negeri...................................................... 22 Tabel 3.6 Perpanjangan Data Impor Triacetin dalam Negeri ............................... 23 Tabel 3.7 Produksi Gliserol di Indonesia Tahun 2010 ......................................... 24 Tabel 3.8 Kapasitas Pabrik Triacetin yang Telah Berdiri .................................... 25 Tabel 4.1 Daftar Harga Bahan Baku dan Produk ................................................. 32 Tabel 4.2 GPM Proses Esterifikasi ....................................................................... 33 Tabel 4.3 GPM Proses Asetilasi ........................................................................... 33 Tabel 4.4 GPM Proses Campuran ........................................................................ 34 Tabel 4.5 Perbandingan Katalis Homogen dan Heterogen .................................. 40 Tabel 4.6 Uraian Proses ........................................................................................ 31

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Pendirian Pabrik

Biodiesel merupakan salah satu energi alternatif yang diharapkan dapat mengganti bahan bakar solar. Biodiesel adalah bahan bakar yang terdiri dari campuran mono-alkyl ester dari rantai panjang asam lemak, dan terbuat dari sumber yang terbaharui seperti minyak nabati atau lemak hewani. Proses produksi biodiesel umumnya dibuat melalalui proses transesterifikasi dari trigliserida (Minyak atau Lemak) dan alkohol dengan bantuan katalis berbasis alkali yang menghasilkan produk samping gliserol. Gliserol merupakan hasil samping dari proses pembuatan biodiesel. Produksi biodiesel akan menghasilkan gliserol dalam jumlah yang setara dengan 10 % w/w dari produk utama (Wepoh, 2015). Produksi gliserol dunia dalam pasar biodiesel diperkirakan akan mencapai 36,9 juta metrik ton pada tahun 2020 dan ini berarti bahwa akan dihasilkan 3,7 juta metrik ton gliserol mentah sebagai produk sampingnya (B. Katryniok, S. Paul, F. Dumeignil, ACS Catal, 2010). Pertumbuhan yang begitu cepat tersebut akan mengakibatkan ketersediaan gliserol akan melimpah. Akibat hal tersebut maka, harga pasar gliserol akan turun. Glis erol juga dapat dihasilkan dari produksi lain, seperti pembuatan sabun mandi dan sebagainya, akibatnya harga gliserol di pasaran semakin menurun dan cenderung akan menjadi limbah yang mencemari lingkungan (Fan et al., 2010).

Pra-Rancangan Pabrik Triacetin dari Gliserol By Freddy Manullang Hedri Yanti Ian Desi R. S. Ilham Habib Imanuel Tumanggor

Checked Freddy Manullang Hedri Yanti Ian Desi R. S. Ilham Habib Imanuel Tumanggor

Kelompok 3/S. Ganjil/2017-2018 Approved

2

Gambar 1.1 Perkiraan Produksi Crude Gliserol

Untuk meningkatkan nilai ekonomis gliserol hasil samping industri biodiesel, gliserol dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku untuk pembuatan bahan kimia lainnya. Salah satu peluang pemanfaatan gliserol yang cukup menjanjikan adalah sebagai bahan baku pembuatan triacetin. Triacetin dapat diproduksi dari reaksi gliserol dan asam asetat menggunakan katalisator. Triacetin memiliki rumus molekul C 9H14O6 dan biasa disebut triacetyl glycerol . Triacetin dapat dibuat melalui proses esterifikasi antara gliserol dengan asam asetat dengan bantuan katalis. Pemanfaatan triacetin sangat beragam yaitu sebagai plasticizer , filter rokok dan selulosa nitrat, pelarut untuk pembuatan seluloid, film fotografi, kosmetik, fiksatif dalam pewangian, komponen dalam pengikat bahan bakar roket padat, bahan adiktif makanan (emulsifier ), serta sebagai adiktif untuk meningkatkan bilangan oktan bahan bakar. Triacetin diproduksi dalam sistem tertutup di Jepang. Volume produksi triacetin di Jepang sekitar 5.000 ton / tahun (Daicel, 2001), sementara perkiraan




3

produksi global adalah 10.000-50.000 ton / tahun menurut IUCLID 2001. Pabrikan utama lainnya adalah Eastman (AS), Cognis (Jerman) dan Uniqema (Inggris).

1.2

Pentingnya Pendirian Pabrik

Dengan perkembangan zaman, industri dibidang otomotif mengalami kemajuan pesat seiring dengan pertumbuhan manusia, karena kebutuhan transformasi manusia dijaman sekarang sangat membantu mobilitas di semua kegiatan manusia. Bertambahnya alat transformasi darat terutama kendaraan bermotor dari segi jumlah maupun jenisnya menuntut kebutuhan bahan bakar minyak meningkat dari segi kuantitas dan juga kualitas. Biodiesel merupakan salah satu bahan bakar minyak dengan energi alternatif terbarukan yang dibuat melalui proses transesterifikasi dari trigliserida dan alkohol dengan bantuan katalis dengan produk samping berupa gliserol. Gliserol adalah salah satu bahan yang terpenting di dalam industri. Ketersediaan gliserol di Indonesia cukup banyak yang menyebabkan terjadinya peningkatan produksi gliserol mentah bernilai rendah di pasar internasional. Sehingga untuk meningkatkan peluang pasar, gliserol dapat diproduksi lagi menjadi Triacetin untuk meningkatkan kebutuhan sebagai bahan aditif dan bahan bakar untuk mengurangi knocking pada mesin kendaraan bermotor (Nuryoto dkk, 2010). Dengan banyaknya ketersediaan bahan baku gliserol di Indonesia maka pabrik triacetin layak untuk didirikan. Selain itu alasan mendirikan pabrik ini yaitu menciptakan lapangan kerja yang dapat mengurangi pengangguran, menurunkan ketergantungan impor triacetin sebagai zat aditif

dan memacu pertumbuhan

industri-industri baru yang menggunakan bahan baku asam asetat dan gliserol. Ketersediaan gliserol sebagai bahan baku pembuatan triacetin di Indonesia cukup banyak. Indonesia, khususnya Provinsi Riau adalah salah satu penghasil sawit terbesar sehingga banyak pabrik pengolahan sawit yang didirikan. Dengan banyaknya ketersediaan bahan baku gliserol di Indonesia maka pabrik triacetin layak untuk didirikan. Selain itu produk triacetin banyak digunakan salah satunya




4

adalah untuk bahan aditif, bahan bakar untuk mengurangi knocking mesin. Dengan berdirinya pabrik triacetin ini, diharapkan : 1) Dapat memenuhi kebutuhan triacetin dalam negeri pada perkiraan tahun 2021 sehingga Indonesia tidak lagi bergantung pada impor triacetin. 2) Dapat menjadi pilot project untuk pendirian industri-industri lainyayang menggunakan bahan baku triacetin. 3) Dapat

menambah

lapangan

pekerjaan

dan

mengurangi

jumlah

pengangguran di indonesia. 4) Dapat memberikan keuntungan yang maksimal dengan kapasitas yang dirancangkan.

1.3

Ruang Lingkup Perancangan

Ruang lingkup dari pra-rancangan pabrik Glycerol Triacetate (GTA) adalah seperti berikut : Laporan I

: Mengetahui

dan

mempelajari

studi

literatur

dan

basis

perancangan yang meliputi latar belakang perancangan, tujuan perancangan, ruang lingkup perancangan dan prospek ekonomi perancangan. Laporan II

: Menghitung dan menentukan neraca massa dan neraca energi dari setiap unit alat yang ada dalam perancangan.

Laporan III

: Mengetahui dan mempelajari spesifikasi peralatan, menghitung dan merancang alat-alat dalam pabrik seperti reaktor, unit pemisahan, unit perpindahan panas, alat aliran bahan, sistem utilitas dalam pabrik.

Laporan IV

: Mempelajari dan menentukan proses piping and instrument diagram.

Laporan V

: Manajemen pabrik dan menentukan analisis kelayakan ekonomi serta Executive summary




5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1

Gliserol

Gliserol adalah senyawa alkohol dengan hidroksil yang bersifat hidrofilik dan higroskopik. Gliserol merupakan komponen yang menyusun berbagai macam lipid, termasuk trigliserida. Gliserol dapat diperoleh dari proses saponifikasi lemak hewan, transesterifikasi pembuatan bahan bakar biodiesel , proses epiklorohidrin dan proses pengolahan minyak goreng. Rumus strukur gliserol ditunjukkan pada Gambar 2.1

Gambar 2.1 Rumus Struktur Gliserol

Gliserol alami merupakan hasil samping proses konversi lemak dan minyak. Proses splitting lemak menghasilkan 15 -20 % larutan gliserol dalam air, sedangkan proses transesterifikasi menghasilkan 75 – 90 % larutan gliserol dalam alkohol. Proses ini bergantung pada perbandingan jumlah alkohol dan lemak ataupun minyak dan konsentrasi katalis. Akibat jumlahnya yang berlimpah maka diperlukan cara – cara dalam menaikkan nilai ekonomi dari gliserol tersebut. Gliserol merupakan cairan kental yang bersifat higroskopis dengan titik didih tinggi yang dapat digunakan sebagai bahan pembersih, pemanis, bahan pembuat plastik, bahan pasta gigi, obat – obatan, perekat, pelembut dan lain – lain. Gliserol juga terdapat dalam bentuk nitrogliserin yaitu bahan untuk menciptakan dinamit. Tidak hanya itu, gliserol dalam bentuk gliserin di gunakan dalam proses pembuatan sabun, dan produk sampingan. Produsen sabun banyak mengekstrak gliserin selama proses pembuatan sabun yang digunakan dalam meningkatkan kualitas produk. Beberapa sifat gliserol dapat dilihat pada tabel berikut. Pra-Rancangan Pabrik Triacetin dari Gliserol By Freddy Manullang Hedri Yanti Ian Desi R. S. Ilham Habib Imanuel Tumanggor



6

Sifat – sifat gliserol (Property Data) 

Rumus Molekul : C 3H8O3



Bentuk

: Cairan



Warna

: Tidak Berwarna



Berat Molekul : 92,09 g/mol

Tabel 2.1 Thermophysical Property Data untuk Gliserol Properti

Nilai

Unit

Source

Titik didih, T boil

290

o

Perry dkk, 1976

Titik lebur, T fus

17,9

o

Perry dkk, 1976

Spesific gravity

1,2650/4

-

Perry dkk, 1976

Δf H°liquid

-669.6 ± 0.6

kJ/mol

Bastos dkk, 1988

Δc H°liquid

-1654.1

kJ/mol

Parks dkk, 1952

S°solid, 1 bar

42.34

J/mol.K

Ahlberg

C C

dkk,1937 Heat Capacity Liquid 218.9

J/mol.K

Bastos dkk, 1988

cal/g

Perry dkk, 1976

(C p, liquid); T = 298,15 K Heat of fusion

47,49

Gliserol berwujud cair dan memiliki titik didih tinggi yang disebabkan adanya ikatan hidrogen yang sangat kuat antar molekul gliserol. Gliserol merupakan bahan baku pembentuk trigliserida, yang dapat membentuk ikatan ester dengan asam lemak. Gliserol memiliki tiga gugus hidroksil yang menyebabkan kelarutannya dalam air dan sifat higroskopisnya dalam keadaan murni. Selain itu gliserol tidak larut dalam karbon tetraklorida, kloroform, dietil eter, karbon disulfida dan benzen. Peraturan

Presiden

No.5/2006

tentang

Kebijakan

Energi

Nasional

menyebutkan kuota bahan bakar nabati (BBN) jenis biodiesel pada tahun 20112015 sebesar 3 persen dari konsumsi energi nasional atau setara dengan 1,5 milyar liter. Pada pembuatan biodiesel melalui reaksi transesterifikasi dihasilkan produk Pra-Rancangan Pabrik Triacetin dari Gliserol By Freddy Manullang Hedri Yanti Ian Desi R. S. Ilham Habib Imanuel Tumanggor



7

samping berupa gliserol dengan tingkat kemurnian yang rendah, yang biasa disebut dengan crude glycerol. Pertambahan gliserol akan berkali – kali lipat mulai target produksi biodiesel tahun 2015 dihasilkan gliserol 150 juta liter kemudian target 2025 akan dihasilkan gliserol sebanyak tiga kali lipat dari tahun 2010 yaitu 47 juta liter. Perkiraan jumlah gliserol yang dihasilkan dari produk samping biodiesel dengan perkiraan konversi biodiesel yang dihasilkan 90% ditampilkan pada Tabel 2.2 Tabel 2.2 Jumlah produksi gliserol dari produk samping biodiesel (L x 10 6) 2007

2008

2009

2010

2015

2025

Biodiesel

262,5

415

567,5

720

1500

4700

Kenaikan

152,5

152,5

152,5

152,5

152,5

152,5

Gliserol

26,25

41,5

56,75

72

150

470

(Sumber : Prasetyo dkk, 2012) 2.2

Asam Asetat

Asam asetat atau lebih dikenal sebagai asam cuka (CH3COOH) adalah suatu senyawa berbentuk cairan, tak berwarna, berbau menyengat, memiliki rasa asam yang tajam dan larut di dalam air, alkohol, gliserol, dan eter. Pada tekanan atmosferik, titik didihnya 118,1 ºC. Asam asetat mempunyai aplikasi yang sangat luas dibidang industri dan pangan. Di Indonesia, kebutuhan asam asetat masih harus di impor, sehingga perlu di usahakan kemandirian dalam penyedian bahan. 1.

Sifat Fisika 




Bentuk

: Cairan



Warna

: Tidak Berwarna







8

Tabel 2.3 Thermophysical Property Data untuk Asam Asetat Properti

Nilai

Unit

Source

Titik didih, T boil

118,1

o

Perry dkk, 1976

Titik lebur, T fus

16,7

o

Perry dkk, 1976

Spesific gravity

1,04920/4

-

Perry dkk, 1976

Δfus S ; T=290,06 K

38.36

J/mol.K

Critical

Temperature, 591,95

C C

Pickering, 1895

K

Perry dkk, 1976

Tc Critical Volume, Vc

5,786

Mpa

Perry dkk, 1976

Critical Pressure, Pc

0.177

m3/kmol

Perry dkk, 1976

Heat of fusion

46.68

cal/g

Perry dkk, 1976

2.

Sifat Kimia Beberapa anggota awal dari deret asam karboksilat yakni asam asetat

berwujud cairan tidak berwarna dengan bau tajam. Asam asetat yang menyusun sekitar 4-5 % cuka, memberi ciri bau dan cita rasanya. Asam karboksilat tergolong polar dan dapat membentuk ikatan hidrogen dengan sesamanya atau dengan molekul 5 lain. Jadi, asam karboksilat seperti asam asetat mengurai di dalam air, menghasilkan anion karboksilat dan ion hidronium. Atom hidrogen (H) pada gugus (-COOH) dalam asam karboksilat seperti asam asetat dapat dilepas kan sebagai ion H+ (proton), sehingga memberikan sifat asam. Asam asetat adalah asam lemah monoprotik basa konjugasi adalah asam asetat (CH3COO-). Asam asetat adalah pelarut protik hidrofilik (polar), mirip seperti air dan etanol. Asam asetat mudah menguap di udara terbuka, mudah terbakar, dan dapat menyebabkan korosif pada logam. Asam asetat jika di reaksikan dengan karbonat akan menghasilkan karbon dioksida (Depkes RI, 1995).




9

2.3

Asam Sulfat

Sifat-sifat asam sulfat dapat ditunjukkan pada table 2.4. Tabel 2.4 Sifat Fisika Asam Sulfat

Berat Molekul

98,08 g/gmol

Titik Leleh

10,31oC

Titik didih

336,85 oC

Densitas standar 45oC

1,8 g/cc

Kadar

98,50 %

Warna

Tidak Berwarna

Bentuk

Cair (Sander, 1983)

Sifat kimia asam sulfat : 1. Dengan basa membentuk garam dan air Reaksi : H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + H2O 2. Dengan alkohol membentuk eter dan air Reaksi : 2 C 2H5OH + H2SO4 → C2H5OC2H5 + H2O + H2SO4

2.4

Asetat Anhidrat

Anhidrida asam asetat dengan nama IUPAC etanoil etanoat dan disingkat sebagai Ac2O, adalah salah satu anhidrida asam paling sederhana. Rumus kimianya adalah (CH3CO)2O. Senyawa ini merupakan reagen penting dalam sintesis organik. Senyawa ini tidak berwarna, dan berbau cuka karena reaksinya dengan kelembapan di udara membentuk asam asetat.




10

Gambar 2.2 Rumus Struktur Asetat Anhidrat

Sifat Fisika 




Bentuk

: Cairan



Warna

: Tidak Berwarna



Berat Molekul :102,089 g/mol Tabel 2.5 Thermophysical Property Data untuk Asetat Anhidrat Properti

Nilai

Unit

Titik didih, T boil

139,6

o

Titik lebur, T fus

-73

Spesific gravity

1,08220/4

-

Critical Temperature, Tc

606

K

Critical Volume, Vc

4

Mpa


0,29

m3/kmol

C

o

C

(Sumber : Perry dkk,1976)

2.5

Triacetin

Tri Acetyl Glycerol (TAG) atau triacetin adalah triester dari gliserol diproduksi melalui sintesis kimia. Triacetin dapat dipergunakan sebagai bahan aditif bahan bakar untuk mengurangi knocking pada mesin mobil, dengan potensi sebagai bahan aditif dalam peningkatan nilai oktan bahan bakar yaitu bensin (Widayat dkk , 2013).

Triacetin dapat menggantikan octane booster seperti

tetraethyl lead (TEL), methyl tertiary butyl ether (MTBE) dan ethyl tertiary butyl Pra-Rancangan Pabrik Triacetin dari Gliserol By Freddy Manullang Hedri Yanti Ian Desi R. S. Ilham Habib Imanuel Tumanggor



11

ether (ETBE) yang ketiganya memiliki beberapa kelemahan karena melepaskan timbal (Pb) ke udara yang dapat mengganggu kesehatan dan polusi udara. Triacetin juga digunakan untuk pemadatan serat selulosa asetil dalam pembuatan filter rokok dan plastik. Pembuatan filter rokok harus memperhatikan kadar air yang dijaga konstan untuk mencapai pembekuan konstan. Selain itu triacetin juga digunakan sebagai penguat rasa dalam industri makanan dan seba gai plasticizer untuk permen karet (Sari dkk, 2015). Bahan baku utama untuk memproduksi triacetin adalah gliserol yang dapat diproduksi dalam proses produksi biodiesel sebagai hasil samping dari reaksi transesterifikasi ( Prasetyo dkk , 2012) dan asam asetat menggunakan katalis. Struktur molekul dari triacetin disajikan pada Gambar 2.5.

Gambar 2.3 Struktur Molekul Triacetin (Konwar dkk , 2015)

2.5.1 Sifat – sifat triacetin (Property Data) 




Bentuk

: Cairan



Warna

: Tidak Berwarna




Tabel 2.6 Thermophysical Property Data untuk Triacetin Properti

Nilai

Unit

Source

Titik didih, T boil

531,15

K

NIST Webbook

Titik lebur, T fus

275,25

K

NIST Webbook

Titik nyala,

367,05

K

ChemNet

Δf G°

-673,30

kJ/mol

Joback Method




12

Δf H°liquid

-1330,8

kJ/mol

NIST Webbook

Δf H°gas

-968,77

kJ/mol

Joback Method

Δc H°liquid

-4211,6

kJ/mol

NIST Webbook

Δvap H°

82

kJ/mol

NIST Webbook

Δfus H°

23,9

kJ/mol

Joback Method

S°liquid

458,3

J/mol.K

NIST Webbook

Heat Capacity Liquid 389,0

J/mol.K

NIST Webbook

J/mol.K

Joback Method

K

Joback Method

(C p, liquid); T = 298,15 K Heat Capacity Gas (C p, 409,69 gas);

T = 633,75 K

Critical

Temperature, 825,52

Tc Critical Volume, Vc

0,61

m3/kgmol

Joback Method


2668,02

Kpa

Joback Method

g/L

ChemNet

-

ESCA

Kelarutan

Air

pada 64,0

20°C Specific

Gravity

at 1,156

25°C

2.6

Chemicals

Reaksi-reaksi Pembuatan Triacetin

Menurut Wepoh (2015), proses pembuatan Triasetin dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu : 2.6.1

Asetilasi

Gliserol diproduksi sebagai produk samping dari bahan baku biodiesel dengan biaya umpan yang rendah. Variabel reaksi kimia dari gliserol yang memiliki nilai rendah menjadi senyawa kimia yang memiliki nilai tinggi dapat dilakukan menggunakan proses katalitik, seperti oksidasi asam gliserin atau hydrox-yacetone (S. Sato et al., 2012), dehidrasi menjadi acrolein (H. Atiaet et. Al., 2008), hidrogenasi menjadi 1,2- atau 1,3-propanediol (I. Gandarias et al., 2012), Pra-Rancangan Pabrik Triacetin dari Gliserol By Freddy Manullang Hedri Yanti Ian Desi R. S. Ilham Habib Imanuel Tumanggor



13

esterifikasi menjadi alkil ester (N. Ozbay et al., 2013), kondensasi menjadi dimer atau oligomer dan asetilasi menjadi ester gliserol. Asetilasi gliserol merupakan salah satu cara yang paling umum digunakan untuk memproduksi acetin, diacetin dan triacetin. Asetilasi juga dikenal sebagai ethanoylation dalam tatanama IUPAC. Ini adalah reaksi gugus fungsional asetil menjadi senyawa kimia. Asetilasi juga termasuk penggantian atom hydrogen dari gugus hidroksi dengan gugus asetil menjadi gugus asetoksi. Senyawa kimia yang digunakan adalah gliserol yang memiliki gugus hidroksil dan asam asetat yang memiliki gugus asetil fungsional (Wepoh, 2015). Reaksi asetilasi sama dengan reaksi esterifikasi, yaitu reaksi antara alkohol dan asam sehingga dihasilkan suatu ester dan air (Groggin, 1985). Mekanisme reaksi asetilasi ditunjukkan pada Gambar 2.4. Untuk menghasilkan produk triacetin diperlukan tiga buah koefisien dari asam asetat atau asetat anhidrat atau dapat dilakukan dengan reaksi tiga tahap yang dimulai dengan mereaksikan gliserol dengan asam asetat menghasilkan monoasetin,

kemudian

monoacetin

yang

dihasilkan

direaksikan

kembali

menggunakan asam asetat menghasilkan diacetin. Selanjutnya, diacetin direaksikan kembali dengan asam asetat, sehingga menghasilkan triaceti n. Konversi yang dapat diperoleh melalui reaksi ini adalah 91% (Meier, 2015). Mekanisme yang dijelaskan dapat dilihat pada Gambar 2.4, sedangkan diagram proses untuk proses asetilasi ditunjukkan pada Gambar 2.5.




14

Gambar 2.4 Mekanisme Reaksi Asetilasi Tiga Tahap untuk Menghasilkan

Triacetin (Zahrul,Mufrodi, Rochmandi, Sutijan & Arief Budiman, 2014) Asam Asetat

Gliserol

Asetilasi

Triacetin

Air

Gambar 2.5 Diagram Alir Proses Asetilasi

Secara umum, acetilasi dapat dilakukan dengan dua jenis reaksi, yaitu reaksi reactor batch dan reaksi kontinu reaktif kolom destilasi. Asetilasi dapat dilakukan Pra-Rancangan Pabrik Triacetin dari Gliserol By Freddy Manullang Hedri Yanti Ian Desi R. S. Ilham Habib Imanuel Tumanggor



15

dengan atau tanpa penggunaan katalis. Tetapi, adanya katalis dapat meningkatkan laju reaksi dan selektivitas produk. Banyak penelitian dana eksperimen telah dilakukan dengan proses asetilasi gliserol. Banyak penelitian telah membuktikan asetilasi dapat menggunakan katalis heterogen atau homogen (Wepoh, 2009).

2.6.2

Trans-esterifikasi

Produksi gliserol tidak dapat diabaikan selama proses transesterifikasi dalam produksi biodiesel. Oleh karena itu, banyak penelitian telah dilakukan untuk investigasi pengurangan produksi gliserol dari minyak sayur dikarenakan produksi biodiesel. Triacetin dapat diproduksi via reaksi trans -esterifikasi antara trigliserida dan metil asetat pada kondisi superkritis. Dalam reaksi ini, triacetin diproduksi sebagai produk samping dengan tujuan dari reaksi ini adalah meningkatkan rendemen dari gliserol dalam produksi biodiesel dalam proses konvensional (Wepoh, 2015). Saka dan Isayana (2009) mempelajari metil asetat pada kondisi superkritis dengan mengubah minyak repeseed menjadi triacetin dan fatty acid methyl ester (FAME). Mereka menemukan bahwa trans-esterifikasi dengan kondisi superkritis dapat digunakan jika menggunakan katalis untuk memproduksi FAME dan triacetin. Selain itu, mereka juga menemukan bahwa FAME dan triacetin dengan rendemen tinggi dapat dihasilkan dengan kondisi superkritis (Saka dan Isayana, 2009). Formula reaksi untuk trans-eseterifikasi trigliserida dan metil asetat ditunjukkan pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Mekanisme Reaksi Trans-esterifikasi (Tan et. Al., 2011)




16

Reaksi trans-esterifikasi untuk menghasilkan FAME dan triacetin dibutuhkan satu senyawa trigliserida dan tiga buah senyawa metil asetat. Diagram alir untuk proses ini ditunjukkan pada Gambar 2.7. Metil Asetat

Trigliserida

Trans-esterifikasi

Triacetin

FAME

Gambar 2.7 Diagram Alir Proses Trans-esterifikasi

2.6.3

Inter-esterifikasi

Penelitian lain telah dilakukan oles Casas, Ramos dan Perez. Metil asetat dan trigliserida digunakan untuk memproduksi triacetin dan biodiesel. Mereka spesifik mempelajari minyak bunga matahari dengan metil asetat dengan menggunakan katalis seperti hidroksi potassium, metoksi dan polietilen. Reaksi kimia ini dinamakan inter-esterifikasi. Tetapi reaksi ini hanya dipelajari pada minyak sayur. Inter-esterifikasi telah banyak diteliti dengan adanya enzim (Du et al., 2004)(Ognjanovi et al., 2009) atau pada kondisi superkritis (Casas et al., 2011). Gambar 2.8 menunjukkan mekanisme reaksi untuk inter-esterifikasi.




17

Gambar 2.8 Mekanisme reaksi Inter-esterifikasi secara bertahap (Casas,

Ramos and Pérez, 2011) Reaksi pada Gambar 2.8 dilakukan secara tiga tahap untuk menghasilkan triacetin dan FAME. Tetapi reaksi juga dapat langsung dilakukan satu tahap dengan mereaksikan satu senyawa trigliserida dengan tiga senyawa metil asetat. Diagram alir proses inter-esterifikasi ditunjukkan pada Gambar 2.9. Metil Asetat

Trigliserida

Inter-esterifikasi

Triacetin

FAME

Gambar 2.9 Diagram Alir Proses Inter-esterifikasi Pra-Rancangan Pabrik Triacetin dari Gliserol By Freddy Manullang Hedri Yanti Ian Desi R. S. Ilham Habib Imanuel Tumanggor



18

BAB III DASAR PERANCANGAN 3.1

Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

Bahan baku utama pembuatan triacetin adalah gliserol, asam asetat dan asam sulfat sebagai katalis. Untuk memenuhi spesifikasi produk yang akan dipasarkan maka

diperlukan

spesifikasi

bahan

baku

yang

diperlukan

seperti

kemurnian,impuritis, densitas, wujud dan lain sebagain ya. 3.1.1 Gliserol. Tabel 3.1 Spesifikasi Gliserol Karakteristik

Unit

Nilai yang di jamin

Wujud

-

Cairan tidak berwarna

Kemurnian

%

99.5 Min

Warna (Pt-Co)

-

20 Maks

Residu

%

0,01 Maks

pH

-

4,0 – 9,1

Water

%

1,50

Specific Gravity (25°C)

-

1,262

Logam Berat

Ppm

5 Maks

Klorida

Ppm

10 Maks (USP 32, 2009)




19

3.1.2

Asam Asetat

Tabel 3.2 Spesifikasi Asam Asetat Karakteristik

Unit

Nilai yang di jamin

Wujud

-


Kemurnian

%

99.85 Min

Warna (Pt-Co)

-

5 Maks

Iron (Fe, dll)

Ppm

0,5 Maks

Asetaldehida

Ppm

5 max

Water

%

0,15


-

1,048 – 1,053

Logam Berat

Ppm

0,5 Maks

Klorida

Ppm

1 Maks (Eastman, 2014)

3.1.3 Asetat Anhidrat Tabel 3.3 Spesifikasi Asetat Anhidrat Karakteristik

Unit

Nilai yang di jamin

Wujud

-


Kemurnian

%

99 Min

Residu

%

0,003 Maks

Iron (Fe, dll)

Ppm

5 Maks

Fosfat

Ppm

0,001 max




20

Sulfat

Ppm

5


-

1,080 – 1,085

Logam Berat

Ppm

2 Maks

Klorida

Ppm

5 Maks (Parmco, 2011)

3.1.4 Triacetin Tabel 3.4 Spesifikasi Produk Triacetin yang Diinginkan Karakteristik

Unit

Nilai yang di jamin

Wujud

-


Kemurnian

%

99.0 Min

Warna (Pt-Co)

-

10 Maks

Kelembaban

%

0,05 Maks

Keasaman

%

0,002 Maks

Indeks Bias (25°C)

-

1,429 - 1,431

Densitas Relatif (25°C)

-

1,154 - 1,164

Logam Berat

Ppm

10 Maks

Arsenik

Ppm

3 Maks

(McKinn, 2017)

3.2

Kapasitas Produksi

Untuk memilih kapasitas pabrik triacetin akan ditentukan berdasarkan beberapa hal yang perlu dipertimbangkan yaitu kebutuhan pasar, ketersediaan bahan dan kapasitas rancangan minimum. Pada prarancangan pabrik triacetin dari




21

gliserol ini direncanakan sebesar 20.000 ton/tahun, dengan uraian beberapa pertimbangan sebagai berikut.

3.2.1 Prediksi kebutuhan triacetin dalam negeri

Berdasarkan data kebutuhan pasar akan triacetin di Indonesia yang di amati berdasarkan impor triacetin Indonesia yaitu pada 2021 di prediksi sebesar 2.991.335,5 ton/tahun (lihat Gambar 1.1). selain itu ditinjau dari perencanaan penggunaan triacetin sebagai adiktif bahan bakar untuk menaikkan bilangan oktan maka didapatkan kebutuhan sebesar 12.558.000 ton/tahun. Maka total kebutuhan triacetin dalam negeri pada tahun 2021 sebesar 15.549.335,5 ton/tahun . Berikut data produk impor ester dari asam asetat pada Tabel 3.5. Tabel 3.5 Data Impor Triacetin dalam Negeri

X 1 2 3 4 5

Tahun Impor Kapasitas (Ton) 2012 12581,27 2013 12486 2014 15911,65 2015 15905,13 2016 18762,35 (Sumber : Badan Pusat Statistik)

30000 25000

) n o20000 T ( s a 15000 t i s a p10000 a K

y = 1578,1x + 1039

5000 0 2012

2014

2016

2018

2020

Tahun

Gambar 3.1 Grafik Linearisasi Impor Triacetin




22

Dari grafik diatas, didapat persamaan linearisasi untuk menghitung kapasitas triacetin di Indonesia pada tahun 2021 yaitu : y = 10395 + 1578.1x dimana:

(3.1)

y =jumlah kapasitas impor triacetin (Ton/Tahun) x = periode sejak tahun 2012 (Tahun)

Sehingga didapat perkiraan kapasitas triacetin hingga tahun 2021 yaitu: Tabel 3.6 Perpanjangan Data Impor Triacetin Dalam Negeri Tahun

X

Kapasitas (Ton)

2012

1

12581,27

2013

2

12486

2014

3

15911,65

2015

4

15905,13

2016

5

18762,35

2017

6

19863,6

2018

7

21441,7

2019

8

23019,8

2020

9

24597,9

2021

10

26176

Seperti pada Tabel 3.2, dapat diasumsikan kebutuhan triacetin pada saat pendirian pabrik yang direncanakan pada tahun 2021 mencapai 26,176 ton. Sehingga dapat disimpulkan bahwa kapasitas pabrik pembuatan triacetin dari gliserol dan asam asetat direncanakan sebesar 20,000 ton/tahun, pemilihan kapasitas yang dipilih dipertimbangkan dari kondisi pabrik triacetin di Indonesia saat ini belum ada dan diharapkan ketika pabrik dibangun dapat mengurangi impor triacetin dari luar negeri.




23

Pabrik direncanakan beroperasi selama 300 hari dalam 1 tahun, dengan pertimbangan tenaga SDM (Sumber Daya Manusia) pabrik dan pengoperasian pabrik. Sehingga untuk laju produksi pabrik dapat dicari dengan rumus :

Kapasitas Produksi / Jumlah hari pabrik beroperasi

  =

24 

Sehingga, jika pabrik beroperasi selama 300 hari dalam 1 tahun dengan kapasitas produksi sebesar 20,000 ton/tahun. maka, laju produksi pabrik didapat sebesar 2.28 ton/jam atau 2,280 kg/jam. 3.2.2 Ketersediaan Bahan Baku

Berdasarkan data Tabel 3.6 produksi gliserol indonesia mencapai 44.040 ton/tahun. Tabel 3.7 Produksi Gliserol di Indonesia Tahun 2010 Kapasitas No Nama Perusahaan

Lokasi

Produksi (ton/tahun)

1

PT. Sinar Oleochemical Int

Medan

12.250

2

PT. Flora Sawita

Medan

5.400

3

PT. Cisadane Raya Chemical

Tanggerang

5.500

4

PT. Sumi Asih

Bekasi

3.500

5

PT. Sayap Mas Utama

Bekasi

4.000

6

PT. Bukit Perak

Semarang

1.440

7

PT. Wings Surya

Semarang

3.500

8

PT. Unilever

Surabaya

8.450

Total

44.040 (Direktorat Jenderal Industri Argo dan Kimia,2009)




24

3.2.3 Kapasitas minimum

Kapasitas pabrik minmum 7000 ton/tahun. Kapasitas rancangan minimum dapat ditentukan dengan data kapasitas pabrik triacetin yang telah terkecil yang telah berdiri di dunia. Berikut data kapasitas pabrik yang telah berdiri di dunia. Tabel 3.8 Kapasitas Pabrik Triacetin yang Telah Berdiri Kapasitas

Produsen

Lokasi

IPPE

USA

15.000.000

Zhonglan Industry

China

55.000

China

7000

Nuhan JCJ Logis

China

12.000

Reactchem

China

36.000

Jiangsu Licheng Chemical co.

(Ton/tahun)

Ltd

(Nurfadli dan Purbasari, 2017) Berdasarkan ketersediaan bahan baku, kebutuhan triacetin serta kapasitas minum maka dipilih kapasitas pabrik 20,000 ton/tahun untuk memenuhi kebutuhan pasar dalam negeri.

3.3

Pemilihan Lokasi Pabrik

Lokasi

pendirian

pabrik

Triacetin

sangat

berpengaruh

terhadap

keberlangsungan produksi pabrik tersebut. Faktor yang paling penting yang menentukan pemilihan lokasi pabrik terdiri atas ketersediaan bahan baku (raw material orientation) dan (market orientation). Dari pertimbangan yang telah dilakukan, pabrik ini akan didirikan di kawasan industri Dumai (KID) Kelurahan Pelintung, Kecamatan Medang Kampai, Dumai, Riau. Dumai merupakan kota




25

terluas yang ada di Indonesia yang berjarak sekitar 188 km dari kota Pekanbaru. Berikut beberapa faktor utama dalam pemilihan lokasi produk. 3.3.1 Ketersediaan Bahan Baku

Salah satu faktor yang paling penting dalam menentukan lokasi sebuah pabrik kimia adalah lokasi tersedianya bahan baku. Lokasi pabrik termasuk jauh dari lokasi bahan baku, oleh karena itu dirancang lokasi pabrik yang memiliki kemudahan akses transportasi akan mengurangi biaya transportasi. Bahan baku berupa Gliserol diperoleh dengan cara membeli gliserol dari salah satu pabrik oleokimia yang terdapat di kota Medan yaitu PT. Sinar Oleochemical Int. sedangkan kebutuhan asam asetat dipenuhi dengan cara membeli asam asetat dari salah satu pabrik kimia yang terdapat di kota Sragen, Jawa Tengah yaitu PT. Indo Acidatama Chemical Industry (IACI).

3.3.2 Lokasi Pemasaran

Kawasan

Dumai

sangat

strategis

untuk

dijadikan

kawasan

pengembangan perdagangan internasional, karena Dumai berada di kawasan lintas perdagangan internasional Selat Melaka. Dumai memiliki infrastruktur yang baik seperti sarana transportasi (jalan raya, pelabuhan, dan bandar udara). Pelabuhan di Dumai bertujuan sebagai pelabuhan penghubung untuk kegiatan ekspor-impor dengan negara tetangga seperti Malaysia dan Singapura. Pada KID Pelintung, telah dibangun satu dermaga ekspor dengan kapasitas tiga kapal tanker sekali sandar. Dumai juga memiliki bandar udara Pinang Kampai yang dapat memudahkan transportasi (BPMPD, 2010). Peta lokasi pabrik APG dari alkohol lemak dan glukosa yang akan didirikan dapat dilihat pada Gambar 3.2 dan Gambar 3.3 berikut.




26

3.3.3 Fasilitas Transportasi 1) Transportasi Darat

Wilayah Riau bila dilihat dari Atlas Indonesia, tampak bahwa Riau merupakan wilayah dataran rendah. Sehingga, untuk transportasi darat berupa jalan raya sudah cukup memadai. Distribusi produk melalui darat dapat dilakukan, terutama untuk pemasaran produk triacetin ke daerah-daerah yang dapat dijangkau dengan jalur darat.

2) Transportasi Laut

Pada daerah industri Pelintung telah dibangun satu dermaga ekspor dengan kapasitas tiga kapal tanker sekali sandar.

3)

Transportasi Udara

Fasilitas transportasi udara yang ada di Dumia adalah Bandar Udara bandar udara Pinang Kampai yang dapat memudahkan transportasi produk triacetin.




27

Gambar 3.2 Peta Lokasi Pabrik di Kawasan Industri Pelintung 3.3.4 Kebutuhan Air

Air yang dibutuhkan dalam proses pembuatan triacetin diperoleh dari sungai rokan dengan debit rata-rata 286,7 m 3/detik (Hasibuan, 2012), yang dapat diproses sebagai air baku sarana utilitas dan kebutuhan domestik.

3.3.5 Kebutuhan tenaga listrik dan bahan bakar

Dalam pendirian suatu pabrik, tenaga listrik dan bahan bakar adalah faktor penunjang yang sangat penting. Pembangkit listrik utama untuk keperluan pabrik di kawasan industri pelintung akan diperoleh dari PT. Perusahaan Listrik Negara (Persero) Area Dumai sebesar 8 Mega Watt (MW). Selain itu, sebagai wujud dukungan pemerintah kota Dumai




28

menjadikan kawasan industri (KID) di daerah pelintung, akan dibangun PLTU dengan kapasitas 2x150 MW di kelurahan Peli ntung (ESDM, 2016).

3.3.6 Tenaga Kerja

Sebagai kawasan industri, di daerah dumai merupakan salah sat u tujuan para pencari kerja. Kesediaan tenaga kerja terdidik maupun tidak terdidik, tenaga kerja terlatih maupun tidak terlatih cukup memadahi. Karena di Provinsi Riau juga sudah memiliki universitas yang baik yaitu Universita Riau, Universitas Islam Negri SUSKA Riau, dan Univesitas Islam Riau. Selain itu tenaga kerja luar daerah juga siap bersaing untuk mendapatkan pekerjaan.

3.3.7 Biaya Tanah

Kerena daerah lokasi pabrik merupakan kawasan industri, maka tanah yang tersedia cukup luas dan harga yang terjangkau untuk pembangunan pabrik

3.3.8 Kondisi iklim dan cuaca

Kota ini memiliki iklim tropis. Dumai memiliki sejumlah besar curah hujan sepanjang tahun. Hal ini berlaku bahkan untuk bulan terkering. Iklim di sini diklasifikasikan sebagai Af berdasarkan sistem Köppen-Geiger. Di Dumai, suhu rata-rata tahunan adalah 27.2 °C. Tentang 2591 mm presipitasi yang jatuh setiap tahunnya. Data tersebut dapat dilihat dalam data Gambar 3.3 berikut ini.




29

Gambar 3.3 Grafik Iklim Dumai dalam Rata-rata Tahunan (Climate-data,

2016)

3.3.9 Kemungkinan perluasan dan ekspansi

Perluasan pabrik sangat memungkinkan oleh karna belum banyak berdirinya pabrik di sekitar daerah kelurahan pelintung. Selain itu kebijakan pemerintah kota dumai yang menjadikan kelurahan pelintung sebagai kawasan industri maka perluasan tidak akan mengganggu pemukiman penduduk. Kawasan indutri pelintung dumai memiliki luas sekitar 5,048 hektar (Riau Mandiri, 2015)

3.3.10

Sosial masyarakat

Sikap masyarakat diperkirakan akan mendukung pendirian pabrik pembuatan triacetin. Ini karna akan berdampak positif bagi masyarakat dalam hal tersedianya lapangan pekerjaan baru bagi masyarakat. Selain itu pendirian pabrik ini diperkirakan tidak akan mengganggu keselamatan dan kenyamanan




30

masyarakat oleh karna lokasi yang dipilih merupakan kawasan yang telah dikhususkan untuk aktivitas industri.

3.5

Aspek Perlindungan Lingkungan

Pada pabrik triacetin ini akan dihasilkan 3 jenis l imbah, yaitu: 1)

Limbah cair yang berasal dari hasil reaksi samping pembuatan triacetin yaitu air (H2O) yang berasal dari unit distilasi.

2)

Limbah padat didapat dari residu hitam (Black residues) yang hasilkan dalam proses.

3)

Emisis gas N2 yang berasal dari unit deodorizer (penghilangan bau) triacet in.

Limbah cair yang dihasilkan pada pabrik merupakan air (H 2O) sebagai hasil samping dari reaksi antara gliserol dengan asam asetat. Oleh karna itu limbah yang dihasilkan tidak terkategori membahayakan lingkungan. Akan tetapi diperlukan pengolahan lebih lanjut lagi untuk recovery kebutuhan air.




31

BAB IV SELEKSI PROSES 4.1

Gross Profit Margin (GPM) Kelayakan pendirian suatu pabrik dapat diuji secara kasar dengan

menggunakan perhitungan Gross Profit Margin (GPM). GPM merupakan perkiraan secara global mengenai keuntungan yang diperoleh dari penjualan produk utama dan produk samping dikurangi dengan biaya bahan baku, tanpa melihat biaya peralatan, biaya operasi, dan biaya perawatan. Tabel 4.1 Daftar Harga Bahan Baku dan Produk No. Bahan

Harga

1

Gliserol

Rp. 92,522.00

2

Asam Asetat

Rp. 1,470.00

3

Asetat Anhidrat

Rp. 4,536.00

4

Triacetin

Rp. 37,799.00

5

Air

Rp. 14.00 (Sumber : ICIS)

4.1.1

Gross Profit Margin Proses Esterifikasi Reaksi yang terjadi pada proses esterifikasi adalah Gliserol + 3Asam Asetat ↔ Triacetin + 3 Air C3H8O3 + 3CH3COOH ↔ C9H14O6 + 3H2O




32

Tabel 4.2 Gross Profit Margin (GPM) Proses Esterifikasi

Reaktan

Produk

Koefisien reaksi Berat molekul (g/gmol)

1 92,09

Asam Asetat 3 60,05

Massa (gram) Massa/massa Triacetin

92,09 0,422

180,15 0,8256

218,21 1

54 0,2475

Harga (Rp/Kg)

92,522

1,470

37,799

14

Gliserol

Triacetin

Air

1 218,21

3 18

GPM = (Harga x Massa/massa TAG)Produk - (Harga x Massa/massa TAG) Reaktan = ((37.799 x 1) + (14 x 0,2475)) – ((92,522 x 0,422) + (1.470 x 0,8256)) = Rp 36.549,8 / kg TAG

4.1.2

Gross Profit Margin Proses Acetilasi Reaksi yang terjadi pada proses asetilasi adalah : 2Gliserol + 3Asam Asetat Anhidrat ↔ 2Triacetin + 3H2O 2C3H8O3 + 3(CH3CO)2O ↔ 2C9H14O6 + 3H2O

Tabel 4.3 Gross Profit Margin (GPM) Proses Asetilasi

Reaktan

2

Asam Asetat Anhidrat 3

92,09

Gliserol Koefisien reaksi Berat molekul (g/gmol) Massa (gram) Massa/massa Triacetin Harga (Rp/gr)

Produk

2

3

102

218,21

18

184,18

306

436,42

54

0,422

0,70

2

0,124

92,522

4.536

37.799

14


Triacetin H2O



33

GPM = (Harga x Massa/massa TAG)Produk - (Harga x Massa/massa TAG) Reaktan = ((37.799 x 2) + (14 x 0,124)) - ((92,522 x 0,422) + (4.536 x 0,7)) = Rp. 72.385,5 / kg TAG

4.1.3

GPM Pada Proses Campuran Esterifikasi dan Asetilasi

Reaksi yang terjadi adalah : Gliserol + 3Asam Asetat ↔ Triacetin + 3H2O 2Gliserol + 3Asetat Anhidrat ↔ 2Triacetin + 3H2O + 3Gliserol + 3Asam asetat + 3Asam Asetat Anhidrat ↔ 3Triacetin + 6H2O C3H5O3 + CH3COOH + (CH3CO)2O ↔ C9H14O6 + 2H2O

Tabel 4.4 Gross Profit Margin (GPM) Proses Campuran

Reaktan

Produk

Koefisien reaksi Berat molekul (g/gmol)

1 92,09

Asam Asetat 1 60,05

Massa (gram) Massa/massa Triacetin

92,09 0,422

60,05 0,275

102 0,467

218,21 1

36 0,165

Harga (Rp/gr)

92,522

1.470

4.536

37.799

14

Gliserol

Asetat Anhidrat 1 102

Triacetin

H2O

1

2 18

218,21

GPM = (Harga x Massa/massa TAG)Produk - (Harga x Massa/massa TAG) Reaktan = ((37.799 x 1) + (14 x 0,165)) - ((92,522 x 0,422) + (1.470 x 0,275) + (4.536 x 0,467)) = Rp 35.239,7 / kg TAG




34

4.2

Teknologi Proses Pembuatan Triacetin

Pemaparan proses pembuatan triacetin merupakan salah satu acara untuk menentukan proses mana yang paling memungkinkan untuk dipilih sebagai teknologi proses yang akan digunakan. Triacetin dapat dihasilkan melalui berbagai teknologi proses yang tersedia secara paten. Berdasarkan U.S Patent No. 4,381,407, U.S Pantent No. 5,777,157 dan European Patent No. 244,208 maka didapatkan dua buah proses pembuatan triacetin yaitu: 4.2.1 Proses Asetilasi atau Esterifikasi

Proses yang digunakan menggunakan bahan baku gliserol yang berasal dari alam ( Natural Glycerin). Gliserol alam yang dimaksud ialah gliserol yang berasal dari minyak atau lemak murni hewan atau tumbuhan. Gliserol yang digunakan ialah gliserol yang berasal dari produk samping pembuatan asam lemak ( fatty acids) menggunakan minyak atau lemak hewan ataupun tanaman. Rumus formula gliserol ialah CH3(CH2)nCOOH. Selain itu, gliserol yang digunakan pada proses ini merupakan produk komersial yang memiliki kemurnian lebih besar dari 95% ( European Patent, 1996). Produkasi triacetin dari gliserol dilakukan dengan reaksi gliserol dengan asam asetat (atau misalnya asetat anhidrat) dibawah kondisi pembentukan triacetin. Residu sumber asam asetat atau asetat anhidrat mungkin akan dihadirkan dalam aliran reaksi produk yang nantinya akan dihilangkan, sebaiknya dengan cara distilasi. Setelah melalui proses distilasi maka produk bawah akan diumpankan menuju unit evaporator untuk menguapkan triacetin yang terbentuk sehingga triacetin menjadi tidak berwarna karena telah terpisah dengan pengotornya. Residu evaporasi akan dialirkan menuju unit pengolahan limbah. Triacetin yang telah berubah fasa menjadi uap akan dikondensasikan menggunakan cooling water yang akan ditampung oleh bejana penampungan. Untuk memenuhi spesifikasi produk yang diinginkan untuk komersial maka triacetin akan diumpankan menuju unit deodorisasi untuk menghilangkan bau pada triacetin. Setelah memenuhi kualitas bau yang diinginkan maka produk diumpankan menuju tangki Pra-Rancangan Pabrik Triacetin dari Gliserol By Freddy Manullang Hedri Yanti Ian Desi R. S. Ilham Habib Imanuel Tumanggor



35

penyimpanan ( European Patent, 1996). Diagram alir proses tersebut dapat dilihat pada Gambar 4.1 berikut ini. ASETAT ANHIDRAT GLISEROL

ASETAT ANHIDRAT ATAU ASAM ASETAT

DEODORISASI TRIACETIN

DISTILASI

ASETILASI

HEAT EXCHANGER

TANGKI

POMPA

PENYIMPANAN TRIACETIN

BEJANA E V A P O R A S I

P-7

PENAMPUNGAN POMPA

MENUJU PENGOLAHAN LIMBAH

Gambar 4.1 Blok Diagram Proses Esterifikasi atau Asetilasi Gliserol dalam

Pembuatan Triacetin

4.2.2 Proses Esterifikasi – Asetilasi (Campuran)

Proses ini diselenggakan secara kontinu untuk memprodukasi triacetin sesuai spesifikasi yang dibutuhkan. Triacetin dapat dihasilkandari gliserol, asam asetat dan asetat anhidrat yang mana hanya sejumlah kecil asam asetat yang dihilangkan karena tidak bereaksi. Metode ini sesuai untuk produksi dalam skala produksi yang besar (U.S Patent No. 4381407, 1983). Pembuatan triacetin dimulai dengan reaksi esterifikasi pada kolom fluidisasi. Pada kolom fluidisasi diumpankan gliserol dan asam asetat pada kondisi reaksi tertentu untuk dapat menghasilkan produk triacetin bersama asam asetat yang tidak bereaksi. Lalu hasil reaksi tersebut akan diumpankan menuju reaktor dimana akan terjadi proses asetilasi dengan menambahkan asetat anhidrat pada rasio mol tertentu. Asam asetat akan di recycle menuju kolom fluidisasi. Pada proses ini terdiri dari beberapa reaktor setiap reaktor yang disusun secara seri, asetat anhidrat yang tidak bereaksi akan di recycle Pra-Rancangan Pabrik Triacetin dari Gliserol By Freddy Manullang Hedri Yanti Ian Desi R. S. Ilham Habib Imanuel Tumanggor



36

menuju reaktor sebelumnya. Selanjutnya produk triacetin yang terbentuk akan diumpankan menuju kolom deodorisasi untuk menghilangkan warna dan bau yang tidak diinginkan (U.S Patent No. 4381407, 1983).

ASAM ASETAT

GLISEROL

ASAM ASETAT

ESTERIFIKASI (BUBBLE COLUMN)

ASETAT ANHIDRAT

ASETILASI AKHIR (REAKTOR KONTINU)

REKTIFIKASI (MENARA REKTIFIKASI)

TRIACETIN

ASETAT ANHIDRAT

ASAM ASETAT

Gambar 4.2 Blok Diagram Alir Proses Esterifikasi-Asetilasi dalam

Pembuatan Triacetin

4.3

Ketersediaan Bahan Baku untuk Ketiga Proses

Bahan baku pembuatan triacetin dari beberapa proses yang tersedia menggunakan bahan baku utama gliserol sedangkan bahan baku pada proses campuran esterifikasi-asetilasi menggunakan asam asetat dan asetat anhidrat, sedangkan pada proses asetilasi digunakan asetat anhidrat saja. Seluruh bahan baku yang dibutuhkan tersedia lokal dalam negeri. 4.3.1 Gliserol

Indonesia merupakan salah satu produsen gliserol, berdasarkan Tabel 2.2, produksi gliserol di Indonesia setiap tahunnya sebesar 44.050 ton/tahun. Oleh karna itu, kebutuhan pabrik untuk gliserol akan tercukupi.

4.3.2 Asam Asetat




37

Kebutuhan asam asetat dipenuhi dengan cara membeli asam asetat dari salah satu pabrik kimia yang terdapat di kota Sragen, Jawa Tengah yaitu PT. Indo Acidatama Chemical Industry (IACI) dengan kapasitas produksi 36,600 ton/tahun. Biaya pembelian asam asetat adalah Rp 1.470 per Kg.

4.3.3 Asam Sulfat

Kebutuhan Asam Sulfat diperoleh dengan cara membeli dari s alah satu pabrik yang terdapat di Palembnag yaitu PT PUSRI dengan kapasitas produksi 800.000 metrik ton, dengan biaya pembelian sekitar Rp 4.900 per Kg.

4.4 Metode Pembuatan Triasetin 4.4.1 Reaksi Batch

Reaktor batch umumnya digunakan dalam skala industri. Katalis dan reaktandimasukkan ke dalam reaktor tertutup dan reaksi dibiarkan berjalan untuk waktu tertentu. Sintesis triacetin dari gliserol dilakukan dalam sebuah reaktor batch dan diteliti oleh (Mufrodi et al., 2013). Tujuannya adalah untuk mengidentifikasi dua proses yang berbeda untuk asetilasi gliserol.Dalam penelitian ini, konversi gliserol dari kolom distilasi kontinyu adalah 98,51% dan reaktor batch adalah 96,30%. Kedua reaksi tersebut menggunakan asam sulfatsebagai katalis. Asam sulfat adalah katalis homogen dan mencapai kinerja yang terbaik selama asetilasi gliserol di antara berbagai jenis katalis yang digunakan. Meskipun konversi gliserol dalam reaktor batch lebih rendah dari kolom distilasi kontinyu, namun selektivitas triasetin diproduksi dalam reaktor batch lebih tinggi. Selektivitas triasetin dalam reaktor batch adalah13,96% dan kolom distilasi reaktif hanya 8,98%.Selain itu, suhu juga menjadi salah satu parameter yang perlu diperhatikan selama reaksi batch untuk meningkatkan selektivitas triasetin. Produk monoacetin, diacetin dan triacetin dapat meningkat dengan bertambahnyasuhu di dalam reaktor batch. Hasil triacetin tertinggi adalah 13,69% pada suhu 388K (Mufrodi et al., 2013). Namun,




38

titik didih asam asetat adalah 391K, jika suhu meningkat sampai suhu ini, asam asetat akan mulai menguap dengan demikian mengurangi selektivitas triacetin.

4.4.2 Reaksi Kontinyu Asetilasi

Reaksi asetilasi kontinyu adalah proses produksi acetin secara terus menerusyang pada dasarnya terdiri dari cairan gliserol yang dikontakan secara terus- menerus dengan uap asam asetat dan uap air mengalir.Biasanya triacetin diproduksi menggunakan tangki reaktor batch. Namun, reaktor batch sangat serbaguna untuk produksi kecil. Untuk produksi triacetin skala besar, reaktor batch padat karya dan produktivitasnya rendah. Oleh karena itu, proses asetilasi kontinu lebih sesuai dalam produksi komersial dibandingkan dengan proses batch. Ada beberapa parameter yang akan mempengaruhi selektivitas produksi triasetin dalam reaksi asetilasi kontinyu. Dalam asetilasi kontinyu, tinggi pengepakan dapat mempengaruhi hasil triacetin karena waktu kontak antara asam asetat dan gliserol. Misalnya, dengan meningkatkan tinggi pengepakan kolom distilasi, lebih banyak waktu yang diberikan kepada reaktan untuk saling bersentuhan dan dengan demikian selektivitas triacetin yang lebih tinggi dapat terbentuk. Selanjutnya, dari perhitungan stoikiometri, 1 mol gliserol membutuhkan 3 mol asam asetat untuk menghasilkan satu mol triasetin. Oleh karena itu, dengan meningkatkan rasio asam asetat menjadi gliserol, akan terjadi peningkatan produksi triaset in.

4.5

Tipe Katalis

Asetilasi gliserol dengan asam asetat menghasilkan aditif bahan bakar seperti triacetin. Asetilasi gliserol dapat dilakukan dengan menggunakan berbagai jenis mineral yang sesuai katalis asam. Pengelompokan katalis dapat dilihat pada Tabel 2.1 dibawah ini : Tabel 4.5 Perbandingan Katalis Homogen dan Katalis Heterogen




39

Properties

Homogen

Heterogen

Pengembalian katalis

Sulit dan harga mahal

Mudah dan harga murah

Stabilitas termal

Sulit

Bagus

Selektivitas

Sangat bagus

Bagus (Sumber : Goncalves et al., 2008)

4.5.1 Katalis Homogen

Katalis homogen beroperasi masing-masing pada fase yang sama dimana reaksimelibatkan katalis cair dengan pereaksi seperti dalam cairan atau gas. Asam kuatharus digunakan agar berkinerja baik dengan asetilasi gliserol. Reaksi ini adalah dilakukan dengan menggunakan katalis homogen seperti asam sulfat, hidrofluorat atau peptida asam sulfonat (Kale et al., 2015). Khayoon dkk. (2011) mempelajari kinerja H3PO4, HCl, HNO3 dan H2SO4 sebagai katalis homogen untuk esterifikasi gliserol. Di antara H2SO4 ini menunjukkan konversi gliserol tertinggi. Sintesis triacetin dari gliserol dan asam asetat dibutuhkan 72 jam pada ada katalis homogen (Lopez et al., 2005). Katalis berupa ssam kuat tidak bermanfaat karena berbahaya,korosif dan sulit dikeluarkan dari asetilasi gliserol (Kale et al., 2015). Selain itu, katalis homogen juga mengalami masalah dalam hal pemisahan katalis, korosi reaktor dan perlindungan lingkungan serta ketidaknyamanan ekonomis (Zhu et al., 2013).

4.5.2 Katalis Heterogen

Katalis heterogen mencakup penggunaan katalis dalam fase yang berbeda dimana reaksi melibatkan katalis padat dengan reaktan sebagai cairan atau gas. Berbagai jenis padatan digunakan dalam katalisis heterogen. Misalnya logam, oksida logam, sulfida logam dan bahan-bahan ini dapat digunakan dalam bentuk murni atau dalam bentuk campuran mereka. Selain itu, katalis dapat bersifat asam dan basa. Umumnya, asetilasi gliserol menggunakan katalis asam padat. Studi telah dilakukan dengan menggunakan katalis asam padat seperti Amberlyst-15, K-10 montmorillnite, HUSY, asam niob, dan HZSM-5 (Gonçalves Pra-Rancangan Pabrik Triacetin dari Gliserol By Freddy Manullang Hedri Yanti Ian Desi R. S. Ilham Habib Imanuel Tumanggor



40

et al., 2008). Pada masing-masing studi yang telah dilakukan waktu reaksi dilakukan dalam 30 menit dan suhu yang digunakan adalah 150ºC untuk memonitor produk awal. Hasilnya menampilkan selektivitas mono-, di- dan triacetin berbeda untuk setiap katalis dan konversi yang berbeda. Amberlyst-15 lebih aktif dibandingkan asam niob, HUSY, HZSM-5 dan katalis (T.A Peters et al., 2006). Setelah waktu reaksi 30 menit, konversi gliserol setinggi 97% dengan selektivitas 31% sampai monoacetin, 54% sampai diacetin dan 13% sampai triacetin. Namun, ditemukan konversi dan selektif dapat ditingkatkan dengan meningkatkan waktu reaksi. (Gonçalves et al., 2008). Zeolit HZSM-5 dan HUSY menunjukkan prestasi buruk di antara semua katalisator. Konversi gliserol hanya 30% dan 14%, mungkin karena asam deaktivasi dan masalah difusi.

4.6

Produk Samping

4.6.1 Proses Esterifikasi

Pada proses esterifikasi gliserol

direaksikan dengan asam asetat glasial

dengan menggunakan katalis asam sulfat. Dari reaksi tersebut menghasilkan produk triacetin dengan hasil sampingnya air .

4.6.2 Proses Asetilasi

Pada proses asetilasi, gliserol di reaksikan dengan asam asetat anhidrat. Pada reaksi ini menghasilkan produk triacetin denga hasil samping asam aseta t.

4.7

Proses Pendukung

Pada tahap 1 yaitu proses esterifikasi memerlukan proses recycle untuk asam asetat yang tidak beraksi dalam proses. Untuk proses tahap 2 yaitu proses asetila si, diperlukan proses recycle asam asetat anhidrat. Masing-masing proses didukung dengan proses pemurnian yaitu proses deodorasi untuk meningkatkan kualitas produk yang dihasilkan.




41

4.8

Tipikal Kondisi Proses

4.8.1

Proses Esterifikasi

Gliserol ditambahakan pada reboiler yang mengandung asam asetat anhidrat dan dijaga temperaturnya agar tidak melebihi 100

°

C selama 3 jam sehingga

terbentuk asam asetat. Campuran yang terbentuk bewarna kuning dan memiliki aroma asam asetat yang kuat. Lalu, campuran diumpankan ke dalam oil-jacketed column packed with glass rings dipanaskan sampai 100 C dengan tekanan 3 bar °

sehingga triacetin terbentuk dengan konsentrasi 99,2% dari campuran yang diumpankan (Khramov, 1998).

4.8.2

Proses Asetilasi

Gliserol direaksikan dengan asam asetat dalam kolom pada suhu 100 °C dan tekanan atmosferik dan lalu diumpankan ke dalam reaktor selanjutnya sampai ke reaktor ke-5 dengan kondisi pada reaktor dengan suhu 250 °C dan tekanan 2.0-3.0 Bar sehingga diperoleh triasetin serta hasil samping asam asetat yang tidak ikut bereaksi dan air yang terbentuk akibat reaksi asetilasi. Triasetin dideodorizer agar bau yang menyengat dapat dikurangi. Asam asetat dipisahkan dari air agar limbah yang dikeluarkan tidak berbahaya bagi lingkungan.

4.8.3

Proses Esterifikasi-Asetilasi

Gliserol direaksikan dengan asam asetat terjadi dalam kolom dengan suhu 100 °C tekanan operasi 3 bar terjadi proses esterifikasi terbentuk mono-, di-, dan triasetin, kemudian dilakukan proses asetilasi pada kolom selanjutnya diumpankan asam asetat anhidrat sehingga memisahkan air dari campuran dan terbentuk triasetin yang sempurna beserta produk samping berupa asam asetat. Kemudian dilakukan pemurnian secara distilasi untuk memisahkan triasetin dan asam asetat.




42

4.9

Konversi dan Selektivitas

Konversi adalah bagian dari umpan atau beberapa bahan yang diumpankan yang terkonversi (berubah) menjadi produk.

Sedangkan selektifitas adalah

perbandingan produk khusus yang diinginkan terhadap produk lain yang yang tidak diinginkan (Bremus, 1983). Konversi dan selektivitas untuk tiap proses reaksi dapat dilihat pada Tabel 4.6 Tabel 4.6 Perbandingan Kondisi, Konversi, dan Selektivitas Masing-masing Proses Proses Esterifikasi*

Asetilasi**

EsterifikasiAsetilasi***

* ** ***

Kondisi Proses Temperatur (T) = 90 – 100 °C; Tekanan (P) = Atmosperik; Waktu Kontak Reaktan (t) = least 160 menit; Ratio Gliserol : Asam Asetat = 1:3 Temperatur (T) = 90 – 100 °C; Tekanan (P) = Atmosperik; Waktu Kontak Reaktan (t) = least 160 menit; Ratio Gliserol : Asetat anhidrat = 1:25 Temperatur (T) = 90 – 100 °C; Tekanan (P) = 0,2 – 3 bar; Waktu Kontak Reaktan (t) = least 1 hours; Katalis 0,01 % 0,5 %; Ratio Gliserol : Asam Asetat = 1:3 ; Ratio Gliserol : Asetat Anhidrat = 1:1

Konversi 70%

Selektivitas 77,84%

95%

44%

98%

9%

Zahrul et al, 2012 Zahrul et al, 2010 Wepoh, 2015




43

4.10 Perbandingan Masing-masing Proses Tabel 4.7 Uraian Proses Perbandingan Kriteria GPM

Esterifikasi

Asetilasi

Dua Tahap

Rp. 36,549.8,-

Rp. 72,385.5,-

Rp. 35,239.7,-

Ketersediaan

Gliserol (PT.

Gliserol (PT.

Gliserol

(PT.

Bahan Baku

Sinar

Sinar

Sinar

Oleochemical

Oleochemical

Oleochemical

Int), Asam asetat

Int), dan Asam

Int), Asam asetat

(PT. Indo

asetat (PT. Indo

(PT.

Acidatama ), dan

Acidatama Tbk.)

Acidatama), dan

Indo

katalis asam

katalis asam sulfat

sulfat (PT.

(PT. PUSRI)

PUSRI) Tipikal Kondisi

T = 130 C

T = 150ºC

T = 125ºC

Proses

P = 50 mmHg

P = 4.0 bar

P = 7.5 bar

Konversi

dan

Selektifitas Sistem Utilitas

Produk Samping

°

82.07% Air, steam

63.50% dan

Air,

steam,dan

84.25% Air,

steam,dan

listrik

listrik

listrik

Tidak berbahaya

Tidak berbahaya

Tidak berbahaya

Pemurnian,

Pemurnian,

Pemurnian,

dan Limbah Proses Pendukung

Recycle

Lainnya

asetat)

(asam Recycle anhidrat)

(asam Recycle

(asam

asetat dan asam anhidrat)




44

4.11 Deskripsi Proses Terpilih

Proses campuran esterifikasi-asetilasi merupakan proses kontinu untuk pembuatan triacetin dengan mereaksikan gliserol dengan asam asetat dan asetat anhidrat pada temperatur tinggi dan pilihan untuk memberikan katalis yang telah dikarakterisasikan dalam pasangan reaksi yang direaksikan satu sama lain dalam proses countercurrent . Ini ditujukan agar gliserol cair dimasukkan dalam aliran naik dari uap superheated asam asetat pada tekanan 0,2 – 3 bar dan temperatur 90 – 120 °C. Dalam kolom esterifikasi dengan jumlah plate

tertentu dan waktu reaksi

campuran reaksi kira-kira satu jam. Asam asetat anhidrat ditambahkan menuju aliran turun pada kolom reaksi atau dalam reaktor kedua yang dirancang dengan baik. Setelah proses selesai, maka crude triacetin yang dihasilkan akan memasukki proses odorisasi atau rectifikasi untuk menghilangkan warna dan bau yang dimiliki triacetin.

4.11.1

Unit Bubble Column

Proses diselenggarakan dalam kolom fluidisasi pada kondisi bubbling , dimana pada unit terjadi proses esterifikasi. Proses kontinu dalam pembuatan triacetin dihasilkan melalui reaksi gliserol dengan asam asetat dengan bantuan katalis asam sulfat (H2SO4) sebanyak 0,3 – 0,5%, dimana reaksi berlangsung secara countercurrent untuk tujuan yang mana cairan gliserol dimasukkan menuju kolom bubbling dalam aliran naik dari uap asam asetat superheated pada tekanan 0,2-3 bar, dan temperatur reaksi 100-130 °C. Dalam kolom esterifikasi dengan jumlah 20 double plate, waktu reaksi setidaknya satu jam. Gliserol dimasukkan dalam dalam bubbling column secara terus menerus dengan rasio mol gliserol terhadap asam asetat sebesar 1:3, asam asetat akan bereaksi dengan gliserol atau dengan monoacetin atau diacetin yang telah terbentuk. Hasil dari proses esterifikasi dalam unit ini berupa triacetin dengan konversi kira-kira 70% atau lebih. Hasil reaksi




45

esterifikasi akan diumpankan menuju kolom reaktor sementara asam as etat di recycle kembali menuju bubbling column.

4.11.2

Unit Reaction Column

Pada unit ini, asam asetat anhidrat ditambahkan kedalam kolom reaksi, sehingga asetat anhidrat akan bereaksi dengan monoacetin atau diacetin untuk mengkonversinya menjadi triacetin. Jumlah asam asetat anhidrat yang dibutuhkan dalam proses ini akan relatif kecil, yaitu 0,1-1,5 mol setiap jumlah gliserol yang terkonversi. Jumlah asam asetat anhidrat yang akan ditambahkan bergantung pada satu sisi, yaitu tingkat esterifikasi yang mana selalu berubah bergantung pada waktu kontak. Produk reaksi akan diturunkan secara kontinu dari keseluruhan kolom dari asetilasi akhir akan didinginkan menggunakan heat exchanger

4.11.3

Unit Rectification

Unit rektifikasi merupakan unit pemurnian produk triacetin yang telah terbentuk. Untuk memenuhi spesifikasi produk yang diinginkan maka dilakukan penghilangan warna dan bau pada triacetin. Proses ini merupkan proses distilasi pada suhu rendah, yaitu sekitar 100-130 °C. Metode yang digunakan

dalam pemurnian triacetin yairu dengan

pengontakan terhadap oksidan yang kuat. Oksidan yang digunakan sebaiknya dalam campuran air. Oksidan yang digunak sebaiknya larut dalam air sehingga tidak akan mendekomposisi triacetin, oksidan yang sesuai menyertakan sodium, pottasium, atu logam lainnya. Rasio pemurnian triacetin terhadap larutan encer kisaran 4:1. Sementara itu pH larutan ancer dapat dimodifikasi dengan menambahkan asam sperti 1% H 2SO4 atau 1% HCl . Waktu yang dibutuhkan untuk pemurnian secara parsial, triacetin harus dikontakkan dengan oksidan yang mengandung cairan pekat yang bisa




46

bervariasibergantung pada kemurnian crude triacetin yang terbentuk. Umumnya waktu yang dibutuhkan selama 5 sampai 15 menit sudah cukup untuk memurnikan triacetin. Temperatur campuran sebaiknya berkisar 0 °C hingga 30 °C. Berikut ini merupakan tabel kondisi proses-proses yang ada pada teknologi Esterifikasi-Asetilasi. Tabel 4.8 Kondisi Operasi pada Proses Terpilih Proses

Kondisi Proses

Esterifikasi pada

Temperatur (T) = 100 – 130 °C; Tekanan (P) = 0,2 –

bubble colomn

3 bar; Waktu Kontak Reaktan (t) = least 1 hours; Katalis 0,01 % - 0,5 %; Ratio Gliserol : Asam Asetat = 1:3

Asetilasi pada Reaktor

Temperatur (T) = 100 - 250 °C; Tekanan (P) = 0,5 30 bar; Waktu kontak (t) = 15 menit

Deodorisasi pada

Temperatur (T) = 100 °C – 130 °C; Tekanan (P) = 20

rectification column

-50 mmHg; t = 3 hour (U.S Patent, 1983)




47

BAB V KESIMPULAN 1. Proses terpilih dalam perancangan pabrik triacetin dari gliserol adalah proses dua tahap yaitu esterifikasi dilanjutkan asetilasi. 2. Kapasitas produksi pabrik sebesar 20,000 ton/tahun untuk waktu operasi sebanyak 300 hari dalam 1 tahun. 3. Berdasarkan perhitungan gross profit margin (GPM), keuntungan ( profit ) sementara dihasilkan sebesar 704,794,000,000 kg/tahun pada laju produksi yaitu 3,470 kg/jam.




48

DAFTAR PUSTAKA

Badan Pusat Statistik (BPS), 2016,Tingkat konsumsi biodiesel di Indonesia,http://www.bps.go.id/. Diakses pada tanggal 1 Oktober 2017 jam 16.30 WIB. Casas, A., Ramos, M. and Perez, A. (2011). New trends in biodiesel production: Chemical interesterificationof sunflower oil with methyl acetate. Biomass and Biology, 35(5), pp.1702-1709. DepKes RI Pusat Data Kesehatan, 1995, Pokok- Pokok Pemantapan dan Pengembangan Sistem Informasi Kesehatan, Jakarta. Du, W., Xu, Y., Liu, D. and Zeng, J. (2004). Comparative study on lipase-catalyzed transformation of soybean oil for biodiesel production with different acyl acceptors. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 30(3-4), pp.125129. Gonçalves, V., Pinto, B., Silva, J. and Mota, C. (2008). Acetylation of glycerol catalyzed by different solid acids. Catalysis Today, 133-135, pp.673-677. Groggin, P.H. 1985. Unit Processes in Organic Synthesis. Mac, Grow Hill Book Company Inc. New York. Kale, S., Umbarkar, S., Dongare, M., Eckelt, R., Armbruster, U. and Martin, A. (2015). Selective formation of triacetin by glycerol acetylation using acidic ion-exchange resins as catalyst and toluene as an entrainer. Applied Catalysis A: General , 490, pp.10-16. 45 Katryniok Benjamin, Paul Sébastien, Bellière-Baca Virginie, Rey Patrick, Dumeignil Franck. Glycerol dehydration to acrolein in the context of new uses of glycerol, Green Chemistry, vol. 12, pg. 2079. 2010. Khayoon, M.S., & Hameed B.H., 2011, Acetylation of Glycerol to Biofuel additives Over Sulfated Activated Carbon Catalyst, Elsevier Bioresource Technology Journal 102:9225-9235 Konwar, Lakhya Jyoti.; Arvela,Paivi Maki et all. (2015). Shape Selectivity and Acidity Effects in Glycerol Acetylation with Acetic Anhydride: Selective Synthesis of Triacetin Over Y-zeolite and Sulfonated Mesoporous Carbons . Journal of Catalysis 329 (2015) 237- 247




49

Liao, X.; Zhu, Y.; Producing striacetylglycerol with glycerol by two steps: esterification and acetylation, Fuel Processing Technology, 2009, 90(7-8), 988-993. López, D., Goodwin, J., Bruce, D. and Lotero, E. (2005). Transesterification of triacetin with methanol on solid acid and base catalysts. Applied Catalysis A: General , 295(2), pp.97-105. Mufrodi, Z., Rochmadi, R., Sutijan, S. and Budiman, A. (2013). Continuous Process of Reactive Distillation to Produce Bio-additive Triacetin From Glycerol . Modern Applied Science, 7(10). Material Safety data Sheet., (2011). Chemical Product and Company Identification . http//:Acetic-acid-glacial-MSDS.pdf, diakses pada 27-09-2017: 22.00 WIB Material Safety data Sheet., (2009). Chemical Product and Company Identification. http//:Glycerol-Reagent-ACS.pdf, diakses pada 27-09-2017: 23.07 WIB Material Safety data Sheet., (2013). Chemical Product and Company Identification. http://www.sciencelab.com/msds/php?msdsId=9925146, diakses pada tanggal 27-09-2017:00.25 Nuryoto, Sulistyo,H., Rahayu S.S., Sutijan. (2010). Uji Performa Katalisator ResinPenukar Ion Untuk Pengolahan HasilSamping Pembuatan Biodiesel MenjadiTriacetin. Seminar Rekayasa Kimia Dan Proses 2010. Perry, R.H. and Green, D.W., 1999, “ Perry’s Chemical Engineer’sHandbook ”, 7th ed., McGraw-Hill Book Company, New York Prasetyo, A.E., Widhi, a.,& Widayat,. 2012, Potensi Gliserol Dalam Pembuatan Turunan Gliserol Melalui Proses Esterifikasi Jurnal Ilmu Lingkungan, 10 (1):26-31 Saka, S. and Isayama, Y. (2009). A new process for catalyst- free production of biodiesel using supercritical methyl acetate. Fuel, 88(7), pp.1307-1313. Sari, Nirmala., Helwani,Z., Rionaldo,H (2015). Esterifikasi Gliserol Dari Produk Samping Biodiesel Menjadi Triasetin Menggunakan Katalis Zeolit Alam. Jom F Teknik Vol.2 Tan, K., Lee, K. and Mohamed, A. (2011). Prospects of non-catalytic supercritical methyl acetate process in biodiesel production.Fuel Processing Technology, 92(10), pp.1905-1909. Pra-Rancangan Pabrik Triacetin dari Gliserol By Freddy Manullang Hedri Yanti Ian Desi R. S. Ilham Habib Imanuel Tumanggor



Laporan I Tugas prarancangan pabrik triacetin menjai gliserol

Recommend Documents