Prarancangan Pabrik Butadien dari Tapioka

TOMI NOFIANTO, Ir. Sofiyah, MT.

2018 | Skripsi | S1 TEKNIK KIMIA

Butadien merupakan monomer senyawa organik yang berperan penting dalam dunia industri untuk produksi karet sintetis, seperti Polybutadiene Rubber dan Styrene-Butadiene Rubber (SBR). Butadien dapat diproduksi dengan bahan baku tepung tapioka. Proses yang dilakukan adalah hidrolisis tapioka dengan asam kuat pada tekanan 2 atm, 100 C, menjadi larutan glukosa lalu difermentasi dengan bantuan Saccharomyces cerevisiae pada tekanan 2 atm, suhu 35 C menjadi etanol. Etanol hasil fermentasi dimurnikan dalam menara distilasi. Etanol yang telah dimurnikan diumpankan dalam reaktor fix bed multitube pada tekanan 1,6 atm, suhu 350 C untuk mereaksikan etanol menjadi asetaldehid dengan konversi sebesar 50% melalui reaksi dehidrogenasi. Reaksi yang terjadi merupakan reaksi katalitik dengan bantuan katalis tembaga kromit (copper chromite). Untuk memproduksi butadien, asetaldehid direaksikan dengan etanol pada suhu 350 C, tekanan 1,6 atm pada reaktor fix bed multitube dengan katalis silika-tantalum oksida. Reaksinya merupakan reaksi dehidrasi menghasilkan 1,3-butadien dan air. Butadien, sisa asetaldehid, dan sisa etanol didistilasi hingga mencapai kemurnian masing masing 99,9%, 99,9% dan 96%. Jumlah produk yang dihasilkan yaitu butadien sebanyak 25.000 ton/tahun, asetaldehid 5.109,89 ton/tahun dan etanol 59.044,39 ton/tahun. Tepung tapioka yang digunakan sebanyak 322.373,9141 ton/tahun dengan bahan pendukung HCl 37% sebanyak 626.494,4945 ton/tahun dan yeast sebanyak 15,84 ton/tahun. Kebutuhan air proses dan utilitas diambil dari Laut Jawa sebanyak 1.290.146,6973 m3/jam dengan kebutuhan daya maksimum listrik sebesar 13.369,07 kW yang dipenuhi dari PLN dengan generator. Pabrik ini didukung dengan tenaga karyawan sebanyak 252 orang. Pabrik ini memiliki Fixed Capital sebesar $55.069.138,47 + Rp174.325.116.809,27; Working Capital sebesar $74.172.233,70 + Rp14.444.381.272,37; Manufacturing Cost sebesar $213.098.422,51 + Rp78.141.734.752,17. Berdasarkan evaluasi ekonomi yang dilakukan, pabrik ini memiliki RoI before tax sebesar 36,20%; RoI after tax sebesar 27,15%; POT before tax sebesar 2,21 tahun; POT after tax sebesar 2,77 tahun; DCFRR sebesar 19,24%; BEP sebesar 41,31%; dan SDP sebesar 23,47%. Berdasarkan evaluasi ekonomi, sebagai pabrik produk fermentasi dengan risiko rendah, pabrik ini menarik secara ekonomi untuk dibangun.

Butadiene is a monomer of organic compound which has an important role in synthetic rubber industries, such as Polybutadiene Rubber and Styrene-Butadiene Rubber (SBR). Butadiene can be made from tapioca starch. The process is forming glucose solution by starch hydrolysis with hydrochloric acid at 2 atm, 100 C. Glucose solution is fermented by Saccharomyces cerevisiae at 2 atm and 35 C to produce ethanol. Ethanol is purified by distillation and reacted in fixed bed multi-tube reactor at 1,6 atm and 350 C by copper chromite catalyst to form acetaldehyde trough dehydrogenation reaction. Butadiene produced by reacting acetaldehyde and ethanol in fixed bed multi-tube reactor at 1.6 atm and 350 C by silica-tantalum oxide trough dehydration reaction. Butadiene, leftover acetaldehyde and ethanol are distilled to reach 99.9%, 99.9% and 96% purity. Number of products produced are 25,000 tons Butadiene/year, 5,109.89 tons Acetaldehyde/year, and 59,044.39 tons ethanol/year. This plant requires 322,373.91 tons/year tapioca starch and 626,494.49 tons/year HCl 37% as supportive material. The water required for process and utility purposes is 1,290,146.6973 m3/hour and maximum power of electricity required is 13,369.07 kW. This plant requires 252 employees to operate. This plant requires $55,069,138.47 + Rp174,325,116,809.27 as fixed capital; $74,172,233.70 + Rp14,444,381,272.37 as working capital; and $213,098,422.51 + Rp78,141,734,752.17 as manufacturing cost. Based on economic evaluation that has been done, this plant has RoI before tax 36.20%; RoI after tax 27.15%; POT before tax 2.21 year; POT after tax 2.77 year; DCFRR 19.24%; BEP 41.31%; SDP 23.47%. Based on the economic evaluation, as a low-risk fermentation product plant, the plant is economically attractive to build.

Kata Kunci : tapioca starch, butadiene, catalytic.