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.