View
14
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
NASKAH PUBLIKASI
PRA RANCANGAN PABRIK ACETANILIDE DARI
ANILINE DAN ACETIC ACID
KAPASITAS 20.000 TON/TAHUN
Disusun Oleh:
ALFIAN ACHMAD CHOIRON
D500090030
Dosen Pembimbing:
Muhammad Mujiburohman, S.T., M.T, Ph.D.
Emi Erawati, S.T., M.Eng.
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
ABSTRAK
Acetanilide (95%) is a product that is often used as raw materials in the
pharmaceutical industry, which is the raw material for analgesic and antipireti.
Factory Acetanilide of aniline and acetic acid was established to meet the
domestic demand and the possibility to be able to export. Acetanilide mill is
designed with a capacity of 20,000 tons / year in operation for 330 days per year.
The process of making Acetanilide done acylasi amide reaction liquid
phase by using a comparison mol aniline with acetic acid = 1: 2. The reaction is
exothermic and the reactor is run in Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR),
using the liquid phase, as well as the operating conditions of 120 ° C and a
pressure of 1 atm. Raw material needs of acetic acid used 1282.87 kg / hour and
aniline required of 1839.23 kg / hour. Unit needed utilities include water supply of
82,000 kg / h can be obtained from the river bengawan solo, saturated steam as
much as 4135.65 kg / h obtained from the boiler with diesel fuel as much as
210.83 liters / hour compressed air requirement of 100 m3 / hour. PLN's
electricity needs come from and the two sets of 269 KW generator as a backup.
The plan factory will be established in Kebakramat Karangayar Central Java and
employs 159 people.
The results of the economic analysis of the plant obtained Acetanilide
percent Return On Investment (ROI) before tax of 45.5% and 36.34% after tax.
Pay Out Time (POT) before tax and 1.80 years after tax year 2:15. Break Event
Point (BEP) amounted to 43.2% and Shut Down Point (SDP) of 19.519% and
Discount Cash Flow (DCF) accounted for 46.45%. So it can be concluded that the
plant Acetanilide of aniline and acetic acid is quite profitable and feasible to set.
Keywords: Acetanilide, Aniline, Acetic Acid
INTISARI
Acetanilide (95%) adalah produk yang sering dipergunakan sebagai bahan
baku dalam industry farmasi, yaitu sebagai bahan baku pembuatan analgesic dan
antipireti. Pabrik acetanilide dari aniline dan acetic acid didirikan untuk
memenuhi kebutuhan dalam negeri dan tidak menutup kemungkinan untuk bisa
ekspor. Pabrik acetanilide ini dirancang dengan kapasitas 20.000 ton/tahun yang
beroperasi selama 330 hari per tahun.
Proses pembuatan acetanilide dilakukan dengan reaksi acylasi amida fase
cair dengan menggunakan perbadingan mol aniline dengan acetic acid = 1:2.
Reaksi bersifat eksotermis dan dijalankan dalam reaktor Continuous Stirred Tank
Reactor (CSTR), menggunakan fase cair, serta kondisi operasi 120 oC dan tekanan
1 atm. Kebutuhan bahan baku acetic acid yang digunakan sebesar 1.282,87 kg/jam
dan aniline yang diperlukan sebesar 1.839,23 kg/jam. Unit utilitas yang
diperlukan meliputi penyediaan air sebesar 82.000 kg/jam yang dapat diperoleh
dari sungai bengawan solo, saturated steam sebanyak 4.135,65 kg/jam didapat dari
boiler dengan bahan bakar solar sebanyak 210,83 liter/jam kebutuhan udara tekan
sebesar 100 m3/jam. Kebutuhan listrik berasal dari PLN dan dua buah generator
set sebesar 269 KW sebagai cadangan. Rencananya pabrik akan didirikan di
Kebakramat Karangayar Jawa Tengah dengan jumlah karyawan 159 orang.
Hasil analisa ekonomi dari pabrik acetanilide diperoleh percent Return On
Investment (ROI) sebelum pajak sebesar 45.5% dan setelah pajak 36.34%. Pay
Out Time (POT) sebelum pajak 1.80 tahun dan setelah pajak 2.15 tahun. Break
Event Point (BEP) sebesar 43.2% dan Shut Down Point (SDP) sebesar 19,519%
dan Discount Cash Flow (DCF) terhitung sebesar 46,45%. Sehingga dapat
diambil kesimpulan bahwa pabrik acetanilide dari aniline dan acetic acid cukup
menguntungkan dan layak untuk didirikan.
Kata kunci: Acetanilide, Aniline, Acetic Acid
I. PENDAHULUAN
1. Latar Belakang Pendirian Pabrik
Perkembangan ilmu pengetahuan semakin mendorong bangsa
Indonesia kearah industrisasi. Salah satu industri yang meningkat
tersebut adalah industri kimia. Sejalan dengan perkembangan industri
tersebut maka bahan baku dan bahan pembantu mengalami peningkatan
pula. Salah satu bahan baku yang mengalami peningkatan kebutuhan
yang pesat adalah acetanilide yang mempunyai peran yang penting dalam
industri kimia.
N-phenilacetamida atau yang lebih sering dikenal dengan
acetanilide adalah senyawa turunan asetil amida aromatis yang masuk
dalam golongan amida primer. Acetanilide banyak digunakan dalam
industri farmasi sebagai bahan analgesic dan antiperitic. Selain itu
asetanilida juga digunakan sebagai bahan pembatu dalam pembuatan cat
dan karet. Pendirian pabrik acetanilide di Indonesia dapat dilakukan
karena didukung oleh beberapa alasan diantaranya ketergantungan impor
acetanilide dari luar negeri, pabrik-pabrik industri kimia seperti pabrik
cat, pabrik karet dan pabrik farmasi dapat semakin berkembang yang
memungkinkan meningkatnya kebutuhan acetanilide, dapat menjadi
produk ekspor sehingga dapat menjadi sumber devisa bagi negara, dan,
dapat memberikan lapangan pekerjaan bagi masyarakat Indonesia.
2. Kapasitas produksi
Penentuan kapasitas pabrik acetanilide yang akan dibangun didasarkan
pada beberapa pertimbangan antara lain meliputi proyeksi kebutuhan
asetanilida di Indonesia, ketersediaan bahan baku dan kapasitas
rancangan maksimum minimum.
Berdasarkan data yang diperoleh dari Badan Pusat Statistik diperoleh
bahwa kebutuhan Acetanilida dari tahun ke tahun mengalami
peningkatan yang cukup pesat. Proyeksi kebutuhan acetanilide pada
tahun 2020 dapat dilihat pada table 1.
Tabel 1. Kebutuhan butil akrilat (C7H12O2)
Tahun Jumlah (ton)
2000 1.926,540
2001 2.354,231
2002 2.965,524
2003 3.075,324
2004 3.554,278
2006 5.096,241
2007 5.263,215
2008 5.312,365
2009 6.558,256
2010 7.025,356
2011 7.263,817
2012 7.843,361
Kebutuhan acetanilide pada tahun 2020 diperkirakan mencapai sebanyak
26.766 ton/tahun sehingga dengan adanya pabrik acetanilide dengan
kapasitas 20.000 ton/tahun ini maka kebutuhan asetanilida dalam negeri
dapat terpenuhi.
3. Pemilihan Proses
Pembuatan acetanilide dapat dilakukan dengan beberapa macam
proses, sehingga perlu dilakukan analisa pemelihan proses untuk
mendapatkan hasil yang optimum dan sesuai dengan keinginan pasar.
Macam-macam proses sintesis acetanilide yaitu:
1. Pembuatan acetanilide dari asam asetat anhidrat dan aniline
Larutan benzene dalam 1 bagian aniline dan 1,4 bagian asam
asetat anhidrat direfluk dalam sebuah kolom yang dilengkapi
dengan jaket pendingin sampai aniline tidak bersisa.
2. Pembuatan acetanilide dari asam asetat dan aniline
Merupakan proses pembuatan acetanilide yang paling awal
namun hingga sekarang masih dipergunakan karena paling
ekonomis. Prinsip reaksinya adalah mereaksikan asam asetat
berlebih 100% dengan aniline pada sebuah tangki yang diengkapi
pengaduk. Reaksi berjalan selama 6 jam dan pada suhu 120 oC.
3. Pembuatan acetanilide dari keten dan aniline
Gas keten dicampurkan kedalam aniline dengan cara dikontakan
pada kondisi dibawah yang diperkenankan akan menghasilkan
acetanilide. Proses ini sudah lama tidak digunakan karena tidak
ekonomis.
Berdasarkan pada uraian diatas tentang macam-macam proses
pembuatan asetanilida maka dipilih proses pembuatan asetanilida dari
asam asetat dengan aniline dengan pertimbangan reaksinya sederhana
dan tidak memerlukan tekanan tinggi karena fasenya cair. Serta dari sisi
ekonomi lebih menguntungkan karena tidak membutuhkan peralatan
proses yang rumit.
II. Deskripsi Proses
1. Tinjauan Termodinamika
Tinjauan termodinamika perlu dilakukan untuk dapat mengetahui
sifat suatu reaksi. Apakah reaksi tersebut termasuk dalam kategori reaksi
eksotermis ataupun endotermis. Selain itu dapat diketahui apakah reaksi
tersebut searah (irreversible) atau bolak-balik (reversible). Untuk dapat
mengetahui tinjauan termodinamika suatu reaksi dapat diketahui dengan
menghitung perubahan entalpi selama reaksi.
Reaksi:
)l(2)s(356)l(3)l(256 OHNHCOCHHCCOOHCHNHHC
Tabel 2. Harga ΔHof dan ΔG
of Masing-Masing Komponen
Komponen Hof 298,kJ/kmol G
of 298,kJ/kmol
C6H5NH2 86.860 166,6900
CH3COOH -434.840 -376,6900
H2O -241.800 -227,3600
C6H5NHCOCH3 -128.500 9,4700
)(2)(356)(3)(256 lsllOHNHCOCHHCCOOHCHNHHC .......... (2.1)
HR 298 = Hf 298 produk - Hf 298 reaktan
=(-241.800)+-128.500)-(86.860+-434.840)KJ/Kmol
= -22.320 kJ/kmol
Karena bernilai negative, maka reaksi bersifat ekstermis artinya
melepaskan atau menghasilkan panas.
G 298 = Gfo298 produk - G f
o298 reaktan
= ((-2287,3600)+(9,470))-(166.690+(-376,6900))kJ/kmol
= -7,8900 kJ/kmol
Dari persamaan (1) dapat dicari harga Ko pada 298 K :
G 298 = RT ln K298
K298 = exp RTGo
= exp 2988314-7,89
= 24,1569
Maka dapat dihitung harga konstanta kesetimbangan pada suhu operasi :
ln 0
1
K
K = - (-22320/8,314)((1/388)-(1/298))
K1 = 2.7370
Harga K393 yang diperoleh hampir mendekati 1 sehingga harga k1 hampir
sama dengan k2. Hal ini dapat diartikan reaksi merupakan reaksi reversible
(Levenspiel, 1962).
0
T
1
1T
1
R
ΔHr
0K
1K
ln
2. Tinjauan Kinetika
Reaksi pembuatan acetanilide dijalakan dengan kinetika sebagai berikut
)(2)(356)(3)(256 lsllOHNHCOCHHCCOOHCHNHHC
Persamaan laju reaksi
CDCC
KeqCB .
1.CAk=rA
………………………….(2.5)
Keterangan:
rA : Laju Reaksi (mol/L.s)
C : Konsentrasi Komponen (mol/L)
kf : Konstanta Kecepatan Reaksi (s-1
)
Keq : Konstanta Kesetimbangan
(Chiang et all, 2002: 3234)
III. SPESIFIKASI PERALATAN PROSES
1. Reactor (R-1;0)
Fungsi : Mereaksikan antara aniline dan acetic acid
menjadi Acetanlida
Bahan Konstruksi : Stainless Steel 316-L
Kondisi Operasi
Tekanan : 1 Atmosphere
Suhu : 120 oC
Volume Reaktor : 45,0030 m3
Diameter Shell : 5,4864 meter
Tebal Plate Shell : ¼
in = 0,00635 m
Tinggi Plate Head : 1,1970 m
Tinggi Total reactor : 14,0589
Jenis pengaduk : Turbin
kecepatan pengaduk : 133 rotary/minute
diameter pengaduk : 1,8288 meter
power motor : 35 horse power
2. Rotary Dryer
Kode : (B-1.3)
Fungsi :Mengeringkan padatan dari centrifuge
sebanyak 1.711,2812 kg/jam
Kondisi operasi :
Suhu umpan masuk : 55,33oC
Suhu umpan keluar : 71,32oC
Tekanan : 1 atm
Suhu udara masuk : 130oC
Suhu udara keluar : 79,50oC
Kecepatan udara masuk : 2.000 lb/jam.ft2
Luas penampang : 9,9580 ft2
Diameter : 1,0856 m
Panjang : 17,2148 m
Kecepatan putar : 41 rpm
Power penggerak : 3 Hp
Kemiringan slope : 0,1171 cm/m
Bahan : Stainless steel
Jumlah : 1 buah
Harga : US $ 109.573,57
3. Centrifuge
Kode : N-1.2
Fungsi : Memisahkan kristal C6H5NHCOCH3 dari
liquor sebanyak 8.533,7046 kg/jam.
Tipe : Solid basket
Bahan : Stainless steel
Kondisi operasi : 1. Temperatur : 333 K
2. Tekanan : 1 atm
Ukuran kristal : 30 mesh ( 0,01 in = 0,000254 m)
Kecepatan volumetrik : 79,4176 kg/m3
Diameter : 1,0414 m
Power : 10 Hp
Jumlah : 1 buah
Kecepatan putar : 6400 rpm
Harga : US $ 282.856,49
3.1 Crystallizer
Kode : N-1.1
Fungsi : Mengkristalkan C6H5NHCOCH3 sebanyak
8.533,7046 kg/jam
Tipe : Swanson Walker Crystallizer
Kondisi operasi : 1. Suhu masuk : 120oC
2. Suhu keluar : 60oC
3. Tekanan : 1 atm
4. LMTDT : 91,7591oF = 33,20
oC
Dimensi : 1. Lebar : 16 ft
2. Panjang : 10 ft = 3,048 m
3. Diameter : 3 ft = 0,9144 m
Kecepatan putar : 8 rpm
Tebal jaket : 183,290 in
Uc : 189,6600 Btu/(hr)(ft2)(
oF)
UD : 97,346 Btu/(hr)(ft2)(
oF)
Luas transfer panas : 149,3078 ft2
Volume : 113,0400 ft3
Waktu tinggal : 21,7368 menit
Tenaga motor : 0,7 HP
Bahan : Stainless steel
Jumlah : 1 buah
Harga : US $ 85.623,30
IV. PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI
Pabrik asetanilida dari asam asetat dan aniline dirancang dengan
kapsitas 20.000 ton/tahun. Pabrik beroperasi selam 330 hari/tahun.
Berdasarkan analisis ekonomi diproleh kentungan setelah pajak adalah
Rp.199.596.534.673,38 per tahun, sedangkan jika sebelum pajak adalah
Rp.149.489.405.829,16 dengan Return On Investment (ROI) sebelum pajak
sebesar 45.5% dan setelah pajak 36.34%. Pay Out Time (POT) sebelum
pajak 1.80 tahun dan setelah pajak 2.15 tahun. Break Event Point (BEP)
sebesar 43.2% dan Shut Down Point (SDP) sebesar 19,519% dan Discount
Cash Flow (DCF) terhitung sebesar 46,45%. Pay Out Time (POT) sebelum
pajak 1.80 tahun dan setelah pajak 2.15 tahun.
Grafik analisa ekonomi kelayakan pabrik acetanilide
Berdasarkan perhitungan analisa ekonomi kelayakan pabrik acetanilide
diatas maka pabrik acetanilide yang akan didirikan pada tahun 2020 merupakan
pabrik yang menarik, menguntungkan dan sangat layak untuk didirikan.
V. DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 2013a, equipment cost, www.matche.com [Accessed 18 june 2013].
Anonim, 2013b, Price of asetanilida, www.alibaba.com [Accessed 18 june 2013].
Aries, R.S. & Newton, R.D., 1955. Chemical Engineering Cost Estimation. New
York: McGraw Hill Book Company.
Bank Mandiri, 2013. Info Kurs. [Online] Available at: www.bankmandiri.co.id
[Accessed 30 june 2013].
Bank Mandiri, 2013. Suku Bunga Dasar Kredit Korporasi. [Online] Available at:
www.bankmandiri.co.id [Accessed 30 june 2013].
Baumann, Zigmunt. 1971. Liquid Modernity. Publisher : polity.
Badger ,W.L. and Banchero, J.T.,1955, Introduction to Chemical Engineering,
Tokyo: International Student Edition, McGraw Hill Kogakusha
Company.
Badan Pusat Statistik, 2011, Statistic Indonesia, www.bps.go.id, Indonesia
Branan, C.P., 1994. Rules of Thumb for Chemical Engineers. Texas: Gulf
Publishing Company.
Brown, G.G., 1978. Unit Operation. 3rd
ed. Tokyo: McGraw Hill International
Book Company.
Brownell, L.E. & Young, E.H., 1959. Process Equipment Design: Vessel Design.
New York: John Wiley and Sons Inc.
CEPCI, 2011, Indeks harga alat, [Online] Available at: www.nt.ntnu.no [Accessed
30 june 2013].
Dirjen Pajak, 2010, Tarif Pajak Usaha Besar dan Kecil, www.pajakonline.com,
Indonesia
Geankoplis, C.J., 1983, Transport Processes and Unit Operations, 2nd
ed.,
Boston: Allyn and Bacon Inc.
Kern, D.Q., 1950. Process Heat Transfer. Singapore : Mc. Graw Hill International
Book Company.
Kirk, R.E., Othmer, V.R., 1999, Encyclopedia of Chemical Technology, New
York: John Wiley & Sons Inc.
Levenspiel, O., 1976, Chemcical Reaction Engineering, 2 nd
Edition, New York:
John Wiley and Sons Inc.
Mc.Cabe, W. L. & Smith, J. M., 1997. Operasi Teknik Kimia, Edisi keempat.
Jakarta: Penerbit Erlangga.
Perry, R. & Green, D., 1997. Perry's Chemical Engineers' Handbook. 7th
ed. New
York: Mc. Graw Hill Companies, Inc.
Peters, M.S., Timmerhaus, K.D., West, R.E., 2003, Plant Design and Economics
for Chemical Engineers, 5th
ed., Mc-Graw Hill, New York.
Powell, S.T., 1954. Water Conditioning for Industry. 1st ed. New York: McGraw-
Hill Book Company, Inc.
Rase,Howard .F., 1981, Chemical Reactor Design for Process Plant, 3th
edition,
Tokyo: McGraw Hill International Book Company.
SIDS Initial Assessment Report, 2003, Acetanilide, Geneva: United Nations
Environment Programme, via Wikipedia, www.en.wikipedia.org
[Accessed 2 October 2012].
Smith, J.M. & Van Ness, H.C., 2001. Introduction to Chemical Engineering
Thermodynamics. New York: Mc. Graw-Hill Company, Inc.
Ulrich, G.D., 1984. A Guide to Chemical Engineering Process Design and
Economics. New York: John Wiley and Sons.
Vilbrandt, F.C. & Dryden, C. E., 1959. Chemical Engineering Plant Design. 4th
ed. Japan: Mc. Graw-Hill Book Company.
Widjaja, G. & Yani, A., 2003. Perseroan Terbatas. Jakarta: Raja Grafindo
Persada.
Zamani, H. S., 1998. Manajemen. Jakarta: Badan Penerbit IPWI.
Yaws, C.L., 1999. Chemical Properties Handbook. USA: Mc. Graw Hill
Companies, Inc.
Recommended