PRARANCANGAN PABRIK XYLIDINE DARI NITROXYLENE DENGAN PROSES HIDROGENASI KAPASITAS 10.000 TON/TAHUN

ADRI PRASETYO, Ir. Imam Prasetyo, M.Eng., Ph.D.

2013 | Skripsi | TEKNIK KIMIA

Pabrik xylidine dari nitroxylene dan hidrogen dengan kapasitas 10.000 ton/tahun dirancang untuk memenuhi kebutuhan xylidine dalam negeri dan juga untuk diekspor keluar negeri, terutama negara di kawasan asia tenggara. Diproyeksi kebutuhan xylidine dalam negeri pada tahun 2018 adalah 1.300 ton/tahun dan akan terus meningkat sampai pada tahun 2028 sebesar 2.602,85 ton/tahun. Pabrik ini akan beroperasi selama 330 hari/tahun. Kemurnian xylidine yang dihasilkan berupa cairan dengan kemurnian 99%. Bahan baku yang digunakan adalah nitroxylene sebanyak 14.175,3942 ton/tahun dan hidrogen sebanyak 744,5898 ton/tahun. Berdasarkan kondisi operasi yang dijalankan, pemilihan bahan baku yang digunakan, dan jenis produk yang dihasilkan, maka pabrik ini tergolong pabrik beresiko menengah. Proses pembuatan xylidine dari nitroxylene dan hidrogen terdiri dari 3 proses utama, yaitu proses persiapan bahan baku, proses sintesa, dan proses pemurnian produk hasil reaksi. Pada proses persiapan bahan baku, umpan nitroxylene dan hidrogen disiapkan agar suhu dan tekanan sesuai dengan kondisi operasi yaitu tekanan 10 atm dan temperatur 60˚C. Pada proses sintesa digunakan reaktor alir tangki berpengaduk dengan sparger untuk digelembungkannya gas hidrogen dan coil pendingin. Reaksi ini menggunakan katalis Palladium on Charcoal (Pd/C) sebanyak 176,93 kg/tahun agar suhu reaksi tidak terlalu tinggi. Koil pendingin digunakan karena reaksi hidrogenasi ini bersifat sangat eksotermis dengan -∆Hr = 488 kJ/mol nitroxylene yang bereaksi. Produk yang dihasilkan berupa xylidine, nitroxylene, dan air. Tahap selanjutnya yaitu proses pemisahan dimana produk hasil reaksi yaitu air akan dipisahkan menggunakan dekanter untuk selanjutnya dialirkan ke pengolahan limbah. Proses terakhir yaitu pemurnian produk utama xylidine menggunakan distilasi. Hasil atas distilasi berupa xylidine dengan kemurnian 99% sebanyak 10.000 ton/tahun dan hasil bawah berupa nitroxylene, xylidine, dan dinitroxylene sebanyak 5.279,4162. ton/tahun yang dialirkan ke unit pengolah limbah. Pabrik ini direncanakan didirikan di Tuban, Jawa Timur dengan luas 4,5 Ha dengan alasan pada lokasi tersebut terdapat Pabrik Petrokimia Tuban atau Pabrik Samator Tuban sebagai penyuplai bahan baku gas hidrogen, dan lokasi pabrik yang terletak di tepi pantai bertujuan untuk memudahkan aktifitas ekspor-impor bahan baku dan produk. Pabrik xylidine ini mempekerjakan 231 orang karyawan. Untuk mendukung proses, pada utilitas dibutuhkan steam sebanyak 25.924,24 kg/jam, air pendingin 28.986,32 kg/jam, kebutuhan listik 533,80 kVA, dan udara tekan sebanyak 100 m 3 /jam. Modal tetap yang diperlukan sebesar US$ 7.622.910,39 + Rp 64.083.702.722,89 modal kerja US$ 19.852.753,46 + Rp 11.173.132.807,53. Laba sebelum pajak Rp 40.831.662.478,21 dan laba sesudah pajak Rp 20.415.831.239,11. Dari hasil perhitungan diperoleh Return on Investment (ROI) sebelum pajak 29,44%, sesudah pajak 14,72%. Pay Out Time (POT) sebelum pajak 2,54 tahun, sesudah pajak 4,05 tahun. Break Even Point 55,55%, Shut Down Point 37,45% dan Discounted Cash Flow Rate Of Return 19,7821%. Dari hasil evaluasi ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik ini layak untuk dikaji lebih lanjut.

Xylidine plant from nitroxylene and hydrogen with capacity 10,000 tons/year is designed to meet the demand of domestic xylidine and also international demand especially in Southeast Asia. The needs of xylidine in 2018 will be around 1,300 ton/year,and it will getting higher each year, and reach about 2,602.85 tons/year in 2028. The plant will be operated for 330 days/year. Xylidine product is in liquid phase and its purity is 99%. The raw materials used are 14,175.3942 tons/year nitroxylene and 744.5898 tons/year hydrogen. Based on the operating conditions, the selection of raw materials used, and the type of product produced, the plant is classified as medium-risk plants. The process of making xylidine from nitroxylene and hydrogen consists of three main processes, the first is the preparation of raw materials, the second is synthesis process, and the third is purification process of reaction products. In the first process, the raw materials operating condition is adjusted at temperature 60ËšC and pressure 10 bar. In the synthesis process, the reaction between nitroxylene and hydrogen is very exothermal using continuous stirred tank reactor with sparger and cooling coil. This reaction needs palladium on charcoal as a catalyst for 176.93 kg/year. The enthalpy of reaction is -488 kJoule/mol of nitroxylene reacted. The resulting products are xylidine and water. In purification process, water will be separated from other organic compounds using decanter and it will flow to waste water treatment unit. The last purification process is purifying the main product, xylidine, using distillation column. The yield on distillation such as xylidine 10,000 tons/year with 99% purities. The plant will be located in Tuban, East Java with a land area of 4,5 hectares because in Tuban, there are PT. Petrokimia Tuban and PT. Samator Tuban as a supplier of hydrogen, and also the plant is located near the port to make export and import activities easier. The plant will employ 231 employees. To support this process, the utility takes steam as much as 25,924.24 kg/hour, cooling water 28,986.32 kg/hour, 533.80 kVA electrical needs, and compressed air as much as 100 m 3 /hour. Fixed capital required amounted to US$ 7,622,910.39 + Rp 64,083,702,722.89 and working capital US$ 19,852,753.46 + Rp 11,173,132,807.53. Profit before tax is Rp 40,831,662,478.21 and profit after tax is Rp 20,415,831,239.11. From the results of calculations, the Return on Investment (ROI) before taxes is 29.44%, and 14.72% after tax. Pay Out Time (POT) before taxes is 2.54 years, 4.05 years after tax. Break Even Point is 56.65% capacity, Shut Down Point is 37.45% and Discounted Cash Flow Rate Of Return is 19.7821%. From the results of the feasibility study plants through economic evaluations that have been done on xylidine from nitroxylene and hydrogen with a production capacity of 10,000 tons / year, it can be concluded that the plant deserves to be studied further.

Kata Kunci : -