NASKAH PUBLIKASI

PRARANCANGAN PABRIK

ETIL ASETAT DARI ASAM ASETAT DAN ETANOL

DENGAN KATALIS ASAM SULFAT

KAPASITAS 45.000 TON PER TAHUN

Oleh:

Verry Junaidi Rachmawan

D 500 080 002

DosenPembimbing:

Eni Budiyati, ST, M.Eng.

Dr. Ir. H. Ahmad M. Fuadi, M.T.

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2014

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

FAKULTAS TEKNIK

Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura, Telp. (0271) 717417, Fax.715448

Surakarta 57102

Website: http://www.ums.ac.id , Email: ums@ums.ac.id

Surat Persetujuan Artikel Publikasi Ilmiah

Yang bertanda tangan di bawah ini pembimbing skripsi/ tugas akhir:

Pembimbing I : Eni Budiyati, S.T., M.Eng.

NIK : 991

Pembimbing II : Dr. Ir. H. Ahmad M. Fuadi, M.T.

NIK : 618

Telah membaca dan mencermatinaskah artikel publikasi ilmiah, yang merupakan

ringkasan skripsi/ tugas akhir dari mahasiswa:

Nama : Verry Junaidi Rachmawan

NIM : D 500 080 002

Program Studi : TEKNIK KIMIA

Judul Skripsi : PRARANCANGAN PABRIK ETIL ASETAT DARI

ASAM ASETAT DAN ETANOL DENGAN KATALIS

ASAM SULFAT KAPASITAS 45.000 TON PER TAHUN

Naskah artikel tersebut layak dan dapat disetujui untuk dipublikasikan. Demikian

persetujuan ini dibuat, semoga dapat dipergunakan seperlunya.

Surakarta, 23 Desember 2014

Menyetujui

B ismilahirroahmanirrohim

Yang bertandatangan dibawah

Nama

NIM/NIK/NIP

Fakultas/Jurusan

Jenis

Judul

SURAT PERYATAAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH

ini, saya :

Verry Junaidi Rachmawan

D500 080 002

Teknik kimia

Skripsi/Tesis/Diserlasi llaporan penelitian

Prarancangan Pabrik Etil asetat dari asam asetat dan etanol

Dengan katalis asam sulfat Kapasitas 45.000 ton per tahun

Dengan -ini menyatakan bahwa saya menyetuj ui untuk :

l. Memberikan hak bebas royalti kepada perpustakaan UMS atas penulisan karya ilmiah

saya, demi pengembangan ilmu pengetahuan.

2. Memberikan hak menyimpan, mengalih mediakan/ mengalih formatkan, mengelola

dalam bentuk pangkalan data (database), mendistribusikanya, serta menampilkanya

dalam bentuk softcopy untuk kepentingan akademik kepada Perpustakaan UMS, tanpa

perlu meminta rjin dari saya selama tetap menyantumkan nama saya sebagai

penulis/pencipta.

3. Bersedia dan menjamin untuk menanggung secara pribadi tanpa melibatkan pihak

Perpustakaan UMS, dari semua bentuk tuntutan hukum yang timbul atas pelanggaran hak

cipta dalam karya ilmiah ini.

Demikian peryataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan semoga dapat digunakan sebagai

semestinya.

Surakafia, 23 Desember 2014

Yang Menyatakan

(Verry Junaidi Rachmawan)

ABSTRAK

Etil asetat merupakan cairan tidak berwarna yang mudah larut

dalam air dan pelarut organik, yang mempunyai kegunaan sebagai bahan pelarut

organik dalam industri pembuatan tinta, pembuatan resin serta dalam industri

farmasi dan kosmetik. Untuk memenuhi kebutuhan etil asetat dalam negeri

dirancang pabrik etil asetat dari etanol dan asam asetat dengan kapasitas 45.000

ton per tahun dan tidak menutup kemungkinan untuk diekspor.

Proses pembuatan Etil asetat menggunakan reaksi esterifikasi etanol dan

asam asetat dengan katalis asam sulfat, dilakukan di dalam Reaktor Alir Tangki

Berpengaduk (RATB). Membutuhkan bahan baku etanol sebanyak 53.505,16 ton

per tahun yang diperoleh dari PT. Molindo Raya Industrial sedangkan asam

asetat sebanyak 59.200,87 ton per tahun diperoleh dari PT. Indo Acidatama.

Reaksi berlangsung pada fase cair, suhu 70ºC dan tekanan 1 atm. Untuk

memperoleh produk etil asetat dengan kemurnian 99%. dilakukan proses distilasi.

Bentuk perusahaan adalah perseroan terbatas (PT). Dalam pelaksanaan proses,

pabrik membutuhkan karyawan sebanyak 96 orang. Kebutuhan unit pendukung

proses pabrik etil asetat meliputi 6.297.112.623,01 liter air per tahun,

1.700.609.196,92 kg steam per tahun, 25.414.939,60 liter bahan bakar per tahun,

dan 2.225.359,69 kW listrik per tahun.

Dari hasil analisis ekonomi diperoleh hasil yaitu Percent Return On

Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 59,63% dan setelah pajak sebesar

41,74%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak sebesar 1,44 tahun sedangkan

setelah pajak sebesar 1,93 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 37,76%, dan

Shut Down Point (SDP) sebesar 23,21%. Discounted Cash Flow (DCF) sebesar

35 %. Berdasarkan data di atas maka pabrik etil asetat dari asam asetat dan

etanol ini layak untuk didirikan..

Kata kunci : etil asetat, esterifikasi, RATB

1.1. Latar Belakang

Etil asetat dengan rumus molekul (CH3COOC2H5) merupakan cairan

tidak berwarna yang mudah larut dalam air dan pelarut organik, salah satu

bahan kimia yang digunakan sebagai bahan pelarut organik dalam pembuatan

tinta, pembuatan resin dan terutama dalam industri farmasi dan kosmetik.

Dari tahun ketahun perkembangan industri di Indonesia semakin bertambah

sangat banyak, baik pabrik industri milik pemerintah maupun pabrik industri

milik swasta. Dengan berdirinya banyak pabrik di Indonesia dapat

menghemat devisa negrara, karena mengurangi impor negara, sehingga

perekonomian Indonesia bisa lebih baik.

Perkembangan industri kimia yang sangat cepat sehingga pemerintah

memberikan kesempatan untuk mendirikan pabrik etil asetat di Indonesia.

Dengan didukung kebutuhan etil asetat di Indonesia setiap tahun meningkat

hampir 16,7% (Badan Pusat Statistik, 2014). Berkebalikan dengan

meningkatnya kebutuhan tersebut, pabrik etil asetat di Indonesia masih belum

bisa untuk mencukupi kebutuhan etil asetat di Indonesia, sehingga untuk

mencukupi kebutuhan etil asetat di Indonesia, pemerintah mengambil

langkah untuk mendatangkan atau impor etil asetat dari negara lain. selain

alasan-alasan diatas, pemerintah juga mengambil beberapa pertimbangan

sebagai alasan untuk memberikan banyak kesempatan untuk mendirikan

pabrik etil asetat. Adapun alasan dari pemerintah antara lain untuk memenuhi

kebutuhan etil aseta dalam negeri, membuka lapangan pekerjaan baru

sehingga pengangguran akan menurun, serta menghemat devisa negara

karena dapat membantu pertumbuhan perekonomian Indonesia. Dengan

didukung oleh sumber bahan baku dan sumber daya manusia yang melimpah

serta pemasaran hasil produksi yang mudah di Indonesia, pembuatan pabrik

etil asetat memiliki prospek kedepan yang sangat menjanjikan. Untuk

penentuan kapasitas perancangan pendirian pabrik dapat melihat dari

beberapa pertimbangan antara lain kebutuhan produk, dan ketersediaan bahan

baku.

Reaksi pembentukan esterifikasi merupakan reaksi yang berjalan

lambat dengan penambahan asam sulfat sebagai katalis. Fungsi katalis dalam

reaksi tersebut adalah untuk mempercepat reaksi pembentukan etil asetat

(Groggins, 1985).

1.2. Tujuan

pendirian pabrik etil asetat dari asam asetat dan etanol ini bertujuan untuk

memenuhi kebutuhan etil asetat dalam negeri sehingga mengurangi impor dalam

nergeri, dan tidak menutup kemungkinan produk tersebut bisa untuk ekspor.

Dengan harapan dapat memberikan keuntungan negara dan mengurangi beban

negara dalam bidang ekonomi.

TINJAUAN PUSTAKA

Pemilihan proses

Macam-macam proses produksi etil asetat yaitu:

a. Esterifikasi

Reaksi esterifikasi antara asam asetat dan etanol menggunakan katalis

asam sulfat. Reaksi yang terjadi adalah reaksi reversibel, dimana konversi dari etil

asetat sebesar 65%. Untuk meningkatkan yield, pembentukan air harus

diminimalkan (McKetta and Chuningham, 1994).

b. proses reaksi tischenco

Proses Tischenco merupakan produksi etil asetat secara komersial dengan

mengubah etanol menjadi asetaldehid menggunakan katalis aluminum alkoxide

(Rahman et al., 2003). Yield pada proses ini sebesar 61%. Reaksi yang terjadi

yaitu (McKetta and Chuningham, 1994):

2CH3CHO CH3COOCH2CH3 (1.1)

c. proses sintesis etil asetat dari etilena dan asam asetat

Etil asetat dapat disintesis dari etilen dan asam asetat menggunakan

katalis asam padat, misalnya zeolit. Reaksinya dituliskan:

CH2CH2 + CH3COOH 2CH3CHO (1.2)

2CH3CHO CH3COOC2H5 (1.3)

Pada reaksi ini, tidak terbentuk produk samping sehingga dapat

meminimalkan energi untuk proses pemurnian produk (Crane et al, 2011).

METODE PENELITIAN

Dasar Reaksi

Proses pembuatan etil asetat dari asam asetat dan etanol

dengan katalis asam sulfat dilakukan melalui esterifikasi terjadi

pada Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) dengan reaksi

sebagai berikut:

CH3COOH(c) + C2H5OH(c) CH3COOC2H5(c) + H2O(c) (2.1)

Kondisi Operasi

Untuk proses pembuatan etil asetat dari asam asetat dan

etanol menggunakan katalis asam sulfat beroperasi pada suhu 70ºC

dan tekanan 1 atm. Fase yang terjadi dalam reaksi ini adalah fase

cair, umpan dan produk dalam keadaan fase cair. Reaksi ini adalah

reversible.

Tinjauan Kinetika

Ditinjau dari segi kinetika reaksi, kecepatan reaksi asam

asetat dan etanol menjadi etil asetat adalah reaksi orde dua.

Persamaan reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut (Tajdari et

al., 2009) :

Reaksi :

asam asetat + etanol etil asetat + air (2.2)

( ) (

)

H2SO4

Dimana ,r = kecepatan reaksi (mol.m-3

.s-1

)

k1 = konstanta kecepatan reaksi ( m3.mol

-1.s

-1)

KC = konstanta kesetimbangan

C = konsentrasi (mol.m-3

)

Ck = persen volume katalis

T = temperatur (K)

AA = acetic acid (asam asetat)

E = etanol

EA = ethyl acetate (etil asetat)

W = water (air)

Tinjauan Termodinamika

Untuk menentukan reaksi apakah reaksi endotermis atau

eksotermis dapat diketahui dari entalpi reaksi (∆H). Entalpi reaksi antara

asam asetat dan etanol adalah ∆H = -0,0114kL/mol, dan untuk konstanta

keseimbangan pada suhu 70ºC sebesar Kc =3,4402. Dilihat dari harga Kc

reaksi ini bersifat reversible (Faith et al,1957). Karena entalpi reaksinya

negatif, maka reaksi antara asam asetat dan etanol merupakan reaksi

eksotermis.

Langkah proses

Secara umum proses pembentukan etil asetat dari etanol dan asam asetat

dapat dibagi menjadi 3 tahap, yaitu:

1. Tahap penyiapan bahan baku

2. Tahap esterifikasi

3. Tahp pemisahan hasil dan pemurnian

Untuk lebih jelasnya tahapan-tahapan proses tersebut adalah sebagai

berikut:

1. Tahap penyiapan bahan baku

Etanol dalam kondisi cair yang disimpan pada tangki 03

(01T03A/B) pada suhu 32oC dan tekanan 1 atm diumpankan bersama

dengan produk atas menara distilasi 04 (01C04) ke reaktor 01 (R01) yang

sebelumnya dilewatkan pada heater 02 (E102) untuk dinaikan suhunya

menjadi 70oC.

Asam asetat dalam kondisi cair yang disimpan pada tangki 01

(F01A/B) dialirkan bersama produk bawah menara distilasi 01 (D01)

menuju mixer 01 (M01). Selanjutnya dilewatkan pada heater 01 (E101)

untuk dinaikan suhunya menjadi 70oC sebelum masuk reaktor 01 (R01).

Pada pembuatan etil asetat ini digunakan perbandingan antara asam

asetat dan etanol adalah 1.375 kg : 1.240 kg (Faith et al., 1957).

2. Tahap esterifikasi

Asam asetat dan etanol direaksikan dengan katalis asam sulfat di

dalam reaktor pada suhu 70oC dan tekanan 1 atm. Reaksi berlangsung di

dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) pada fase cair, kondisi

nonadiabatis, isotermal dan eksotermis. Adapun reaksi ditunjukkan pada

persamaan 2.3 :

CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O (2.3)

asam asetat etanol etil asetat air

Reaksi esterifikasi terjadi dalam 2 buah reaktor yang disusun

secara seri (R01, R02) dimana konversinya berturut-turut sebesar 45,69%,

dan 65%. Produk keluar dari reaktor 02 (R02) dan diumpankan menuju

menara distilasi 01 (D01).

H2SO4

3. Tahap pemisahan dan pemurnian produk

Produk keluar reaktor 02 (R02) dilewatkan pada heater 03 (E103)

untuk dinaikan suhunya dari 70oC menjadi 88,96

oC dan selanjutnya

diumpankan menuju menara distilasi 01 (D01) untuk memisahkan produk

dari asam sulfat dan asam asetat. Asam sulfat dan asam asetat sebagai hasil

bawah menara distilasi 01 (D01) kemudian di-recycle ke reaktor 01 (R01)

yang sebelumnya dialirkan melewati mixer 01 (M01).

Produk atas menara distilasi 01 (D01) yang berupa etil asetat,

etanol, air, dan sedikit asam asetat diumpankan menuju menara distilasi 02

(D02). Produk atasnya yaitu etil asetat, etanol , air dan asam asetat

didinginkan dalam cooler 01 (E401) menjadi 34,36oC. Selanjutnya, etil

asetat, etanol, air dan asam asetat yang telah didinginkan, dialirkan ke

mixer 02 (M02). Di dalam mixer ini, campuran dilarutkan dengan

menambahkan air di dalamnya.

Dari mixer 02 (M02), dialirkan ke dekanter (H) sehingga terbentuk

2 lapisan. Hasil atas berupa etil asetat, sedikit air, dan sedikit etanol,

sedangkan hasil bawahnya berupa campuran etanol, air, dan sedikit etil

asetat. Hasil bawah kemudian dilewatkan heater 04 (E104) sebelum

diumpankan ke menara distilasi 04 (D04), dengan etanol sebagai produk

atas di-recycle ke reaktor 01 (R01). Produk bawah yang terdiri dari air dan

sedikit etanol dibuang.

Hasil atas dekanter yang terdiri dari etil asetat, sedikit etanol, dan

sedikit air diumpankan ke dalam menara distilasi 05 (D05) setelah

dinaikkan suhunya dalam heater 05 (E105). Pada menara distilasi 05

(D05) ini diperoleh etil asetat dengan kemurnian 99%. Impuritasnya terdiri

dari 0,7% etanol dan 0,3% air. Produk ini kemudian disimpan di tangki 04

(F04A/B) setelah didinginkan dalam cooler 02 (E402).

HASIL PENELITIAN

Dari analisis ekonomi, pabrik etil asetat ini mendapat keuntungan sebelum

pajak sebesar Rp 716.833.066.642,20 per tahun sedangkan keuntungan sesudah

pajak sebesar Rp 501.783.146.649,54 per tahun. Percent Return On Investment

(ROI) sebelum pajak sebesar 59,63% dan setelah pajak sebesar 41,74%. Pay Out

Time (POT) sebelum pajak sebesar 1,44 tahun sedangkan setelah pajak sebesar

1,93 tahun. Break Even Point (BEP) sebesar 37,76% kapasitas, dan Shut Down

Point (SDP) sebesar 23,21% kapasitas. Discounted Cash Flow (DCF) sebesar

35%. Berdasarkan data–data di atas maka pabrik setil asetat dari asam asetat dan

etanol layak untuk didirikan.

KESIMPULAN

Berdasarkan tinjauan kondisi operasinya. Pabrik Etil Asetat dari Asam

Asetat dan Etanol dengan kapasitas 45.000 ton per tahun digolongkan sebagai

pabrik dengan resiko rendah.

Hasil kelayakan ekonomi adalah sebagai berikut:

1. Keuntungan sebelum pajak Rp 716.833.066.642,20 dan Keuntungan setelah

pajak Rp 501.783.146.649,54.

2. Return On Investement (ROI) sebelum pajak 59,63% dan ROI setelah

pajak 41,74%.

3. Pay Out Time (POT) sebelum pajak 1,44 tahun sedangkan POT setelah

pajak 1,93 tahun.

4. Break Event Point (BEP) adalah 37,76% dan Shut Down Point (SDP)

adalah 23,21% Discounted Cash Flow (DCF) adalah 35%.

Dari perhitungan analisa ekonomi di atas dapat disimpulkan bahwa pabrik

Etil Asetat layak untuk didirikan.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2014, Chemical Product, www.petrokimia-gresik.com

Anonim, 2014, Equipment Cost, www.matche.com

Anonim, 2014, Product Directory, www.made-in-china.com

Aries, R.S and Newton R.D., 1955,Chemical Engineering Cost Estimation, Mc.

Graw Hill Book Company, New York.

Badan Pusat Statistik, 2014, Statistik Perdagangan Luar Negeri

Indonesia,www.bps.go.id, Indonesia.

Brown, G.G, 1978, Unit Operation, John Wiley and Sons. Inc., New York.

Crane, R.A., Brown, S.H., Caul, L.D., 2011, Ethyl Acetate Synthesis from

Ethylene and Acetic Acid Using Solid Acid Catalysts,

http://www.google.com/patents/US5973193

Dutia, P, 2004, Ethyl Acetate: A Techno-Commercial Profile, Chemical Weekly,

pp: 179-186.

Faith, W.L., Keyes, D.B., and Clark, R.L., 1957, Industrial Chemicals , John Wiley

and Sons Inc, London.

Groggins, P.H., 1958, “Unit Processes in Organic Synthesis”, McGraw-Hill, New

York.

Kirk R.E. and Othmer, D.F., 1982, Encyclopedia of Chemical Technology , vol.1,

2nd edition, A Willey Interscience Publication, John Wiley and Sons Co.,

Mc Ketta, John, J., Cunningham W.A., 1984, Encyclopedia of Chemical

Processing and Design, Vol 20, Marcel Dekker Inc, New York.

Rahman, S.A.S.A., Bakar M.Z.A., and Ahmad, Zainal., 1988, Preliminary Study

of The Heat Release From Esterification Proces, , Vol: 10 No: 03,

International Journal of Engineering & Technology IJET-IJENS.

Tajdari, M., Ardjmand, M., Soltanieh. M., Safekordi, A.A., 2009, Shock-Control

Study in Ethyl Acetate Production Process in a Reactive Distillation

Column: Experimental and Simulation, Sciences Journal, pp: 574-581.