bab 1

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik

Memasuki era perdagangan bebas, Indonesia dituntut untuk

mampu bersaing dengan negara lain dalam bidang industri. Perkembangan

industri di Indonesia sangat berpengaruh terhadap ketahanan ekonomi

Indonesia. Sektor industri kimia banyak memegang peranan dalam

memajukan perindustrian di Indonesia. Inovasi proses produksi maupun

pembangunan pabrik yang baru yang berorientasi pada pengurangan

ketergantungan kita pada produk luar negeri maupun untuk menambah devisa

negara sangat diperlukan, salah satunya dengan penambahan pabrik carbon

disulfide (karbon disulfida).

Penggunaan karbon disulfida dalam dunia industri cukup luas

antara lain sebagai bahan baku industri pembuatan rayon, sebagai pelarut,

dan sebagai bahan baku pembuatan fungisida.

Hingga saat ini Indonesia masih mengimpor karbon disulfida untuk

memenuhi kebutuhan dalam negeri. Dengan didirikannya pabrik karbon

disulfida di Indonesia, kemungkinan impor dapat dikurangi. Bahkan apabila

produksi sudah melebihi kebutuhan dalam negeri karbon disulfida dapat

menjadi produk ekspor.

Selain pertimbangan tersebut, pendirian pabrik ini juga didasarkan

pada hal-hal sebagai berikut :


2

1. Menciptakan lapangan kerja baru, yang berarti dapat mengurangi jumlah

pengangguran.

2. Memacu pertumbuhan industri-industri baru yang menggunakan bahan

baku karbon disulfida.

3. Mengurangi ketergantungan impor dari negara asing.

4. Meningkatkan pendapatan negara dari sektor industri, serta menghemat

devisa negara.

5. Meningkatkan kualitas sumber daya manusia Indonesia lewat alih

teknologi.

Dari berbagai pertimbangan di atas dapat disimpulkan bahwa sangat

diperlukan pendirian pabrik karbon disulfida di Indonesia.

1.2.Penentuan Kapasitas Pabrik

Pemilihan kapasitas pabrik karbon disulfida ini didasarkan dari

beberapa pertimbangan, yaitu:

1. Kebutuhan karbon disulfida di Indonesia

Berdasarkan UN data dari tahun 2009 - 2011, impor karbon disulfida

ditunjukkan pada Tabel 1.1


3

Tabel 1.1 Perkembangan data impor karbon disulfida di Indonesia

(www.data.un.org , diakses pada tanggal 5 November 2012)

2. Kebutuhan negara lain (Australia, Malaysia, Korea, dan India) terhadap

karbon disulfida

Kebutuhan karbon disulfida di negara lain juga mengalami peningkatan

dari tahun ke tahun. Hal ini dapat dilihat dari Tabel 1.2

Tabel 1.2 Data impor karbon disulfida di Australia, Malaysia, Korea, dan

India

TahunKebutuhan Karbon Disulfida (ton/tahun)

JumlahAustralia Malaysia Korea India

2009 2.532,667 82,14 213,208 19.523,72 22351.736

2010 2.877,905 141,755 319,910 26.797,19 30136.761

2011 3.434,164 263,567 295,259 29.491,26 33484.246

(www.data.un.org , diakses pada tanggal 5 November 2012 )

Tahun Import (Ton/Tahun)

2009 6.580,971

2010 6.412,293

2011 390,759


4

Gambar 1.1 Grafik impor carbon disulfida di Australia, Malaysia,

Korea,dan India

Untuk mengetahui kebutuhan pada tahun 2017, dilakukan regresi dari

data yang ada pada Tabel 1.2, didapatkan persamaan seperti pada Gambar

1.1 :

y = 5566x + 17525

dengan : y = kebutuhan karbon disulfida (ton)

x = tahun

Jadi untuk tahun 2017 diperkirakan impor karbon disulfida Australia,

Malaysia, Korea, dan India ± sebesar 67.619 ton.

3. Ketersediaan bahan baku

Bahan baku untuk memproduksi karbon disulfida adalah metana dan

sulfur (belerang). Kebutuhan metana untuk pabrik karbon disulfida

kapasitas 40.000 ton/tahun ini adalah 10.940 ton/tahun dan kebutuhan

belerang adalah 73.066 ton/tahun. Belerang diperoleh dari supplier

y = 5566.x + 17525R² = 0.949

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

0 1 2 3

Keb

utuh

an (T

on/T

ahun

)

Tahun ke-

2009 2010 2011


5

Nimitta Trading PVT LTD, India yang dapat menyuplai belerang sebesar

600.000 ton/tahun dan metana diperoleh dari PGN (region 1) Medan,

Sumatera Utara yang berkapasitas 52.583.221 MSCF.

4. Kapasitas produksi minimum

Data kapasitas pabrik penghasil karbon disulfida telah beroperasi di dunia

dapat dilihat pada Tabel 1.3.

Tabel 1.3 Pabrik penghasil karbon disulfida

Perusahaan Lokasi Kapasitas (ton / tahun)

Shanghai Baijin China 220.000

Shanghai Baijin India 50.000

Indo Baijin Chemical Indonesia 35.000

Dari Tabel 1.3 diketahui bahwa kapasitas minimum pabrik karbon

disulfida yang sudah berdiri dan dapat memberikan keuntungan yaitu

35.000 ton/tahun. Sedangkan kapasitas maksimum pabrik karbon

disulfida yang telah berdiri adalah 220.000 ton/tahun yang berlokasi di

China.

Dengan mempertimbangkan keempat hal tersebut, maka dapat

ditentukan kapasitas produksi pabrik sebesar 40.000 ton/tahun dengan tujuan

untuk memenuhi 60% kebutuhan ekspor ke Negara Australia, Malaysia,

Korea, dan India sehingga dapat menambah devisa negara.


6

1.3. Penentuan Lokasi Pabrik

Letak geografis suatu pabrik berpengaruh terhadap kelangsungan

pabrik tersebut. Pabrik karbon disulfida akan didirikan di Palembang,

Sumatera Selatan. Dengan pertimbangan sebagai berikut :

a. Penyediaan Bahan Baku

Penyediaan bahan baku pendirian pabrik karbon disulfida yaitu metana

dipasok dari PGN. Letak antara pabrik dan penyediaan bahan baku yang

dekat diharapkan dapat menekan biaya transportasi bahan baku.

b. Pemasaran Produk

Produk ditargetkan untuk dipasarkan baik di dalam negeri maupun

diekspor ke luar negeri. Untuk kebutuhan dalam negeri produk akan

dipasarkan ke beberapa industri tekstil yang berada di Indonesia. Untuk

ekspor ditujukan ke negara Australia, Malaysia, Korea dan India.

c. Sarana Transportasi

Sarana dan prasarana transportasi sangat diperlukan untuk proses

penyediaan bahan baku dan pemasaran produk. Pengangkutan bahan baku

dan produk menggunakan jalur darat, dimana memberi kemudahan dalam

pengoperasian melalui fasilitas jalan raya.

d. Utilitas

Kebutuhan air dapat diambil dari air sungai Musi. Sedangkan untuk

kebutuhan listrik di pabrik karbon disulfida ini dipenuhi oleh generator AC

dan PLN. Kebutuhan bahan bakar Industrial Diesel Oil berasal dari

Pertamina dan batu bara berasal dari Kaltim Prima Coal.


7

e. Tenaga Kerja

Tersedianya tenaga kerja yang diperlukan baik untuk proses produksi,

pemasaran, dan administrasi. Tenaga kerja didapatkan dengan cara

memanfaatkan sumber daya manusia yang berada di daerah Sumatera

Selatan dan sekitarnya.

Berikut adalah lokasi pendirian pabrik :

PT PUSRI

PERTAMINA Refinery Unit III, Plaju

PERTAMINA Refinery Unit III, Sungaigerong

LOKASI PABRIK

Sungai Musi


8

Gambar 1.2 Lokasi pabrik karbon disulfida

1.4. Tinjauan Pustaka

1.4.1. Macam – macam proses pembuatan karbon disulfida

Proses pembuatan karbon disulfida adalah :

a. Charcoal-Sulfur Process

Uap sulfur bereaksi dengan charcoal pada suhu 750 – 900°C untuk

membentuk karbon disulfida dengan reaksi :

C(g) + S2(g) CS2(g)

Reaksi keseluruhan adalah endotermis dan secara teoritis

membutuhkan panas 1950 kJ/kg CS2 jika reaktan masuk pada suhu

25°C dan produk keluar pada suhu 750°C. Persamaan reaksi di atas

sedikit eksotermis ketika reaktan berada pada temperatur konstan

LOKASI PABRIK

Sungai Musi


9

750°C. Pada pabrik pembuatan CS2 charcoal dikalsinasi terlebih

dahulu untuk mengurangi kadar air, hidrogen residual dan komponen

oksigen. Langkah prekalsinasi ini bertujuan untuk meminimalisasi

pembentukan hydrogen sulfide dan carbonyl sulfide yang tidak

diinginkan. Meskipun wood charcoal lebih disukai, sumber karbon

lain dapat digunakan termasuk coal, lignite chars dan coke.

Spesifikasi sulfur juga perlu diperhatikan dimana kandungan abu yang

rendah dapat mengurangi terjadinya kerak/fouling pada peralatan

proses (Kirk & Othmer, 1992).

b. Retort Process

Retort (tabung) untuk pembuatan karbon disulfida biasanya berupa

tangki silinder atau oval dengan diameter sekitar 1 meter dan tinggi 3

meter terbuat dari baja paduan krom atau cast iron. Satu sampai empat

tabung dipasang pada single furnace dengan bahan bakar coal, gas

atau minyak. Charcoal yang telah diprekalsinasi diumpankan secara

bertahap ke bagian atas retort melalui kran khusus. Sulfur

ditambahkan secara kontinyu melalui bagian bawah retort. Mula-mula

sulfur diuapkan dan dipanaskan sampai sekitar 700°C pada pipe-coil

heat exchanger yang berada di dalam furnace. Karbon disulfida

terbentuk ketika uap sulfur naik melalui charcoal panas pada suhu 850

– 900°C. Karbon disulfida, sisa sulfur dan uap yang lain keluar

melalui bagian atas retort. Abu yang tidak reaktif bergabung dengan

debu charcoal turun kebagian bawah retort dimana residu ini secara


10

periodik dibuang. Penggunaan bahan baku dan energi per kilogram

karbon disulfida sekitar 0,92 – 0,95 kg sulfur, 0,22 – 0,25 kg charcoal

dan 8,4 – 10 MJ (2000 – 2400 kcal) bahan bakar (Kirk &

Othmer, 1992).

c. Electric Furnace Process

Pada proses ini, charcoal dan sulfur bereaksi secara kontinyu di dalam

electric furnace. Salah satu furnace yang digunakan adalah tangki

refraktori silinder dengan diameter 5 meter dan tinggi 10 meter. Lamp

charcoal diumpankan ke bagian atas tangki, sedangkan aliran listrik

disuplai ke dua atau empat elektroda yang terdapat dibagian dasar

furnace yang membangkitkan panas melalui bed charcoal diantara

elektroda. Sulfur cair masuk ke furnace melalui berbagai lokasi di

dinding dekat dengan dasar dimana sulfur akan menguap dengan cepat

dan dipanaskan sampai 800 – 1000°C. Karbon disulfida terbentuk di

bagian bawah furnace. Uap akan bergerak naik dan panas dari uap ini

akan ditransfer ke charcoal yang berada di bagian atas. Electric

furnace pertama kali digunakan pada tahun 1900 tetapi tidak diterima

lagi secara luas pada tahun 1940 (Kirk & Othmer, 1992).

d. Hydrocarbon-Sulfur Process

Metana bereaksi dengan sulfur tanpa reaksi samping.

CH4(g) + 2 S2(g) CS2(g) + 2 H2S(g)

Reaksi berlangsung pada suhu 400 -700°C dengan kesetimbangan

lebih dari 99,9%. Sekitar 5 – 10% sulfur berlebih biasanya dijaga pada


11

campuran reaksi untuk meningkatkan konversi metana dan

meminimalisasi terbentuknya hasil samping. Karbon disulfida juga

dibentuk melalui reaksi berikut dengan 80% kesetimbangan terjadi

pada suhu 700°C.

Penelitian lebih luas telah dilakukan dengan menggunakan katalis

yang dapat mempercepat reaksi metana dengan sulfur menjadi karbon

disulfida. Katalis yang digunakan antara lain silica gel, alumina,

magnesia, charcoal, berbagai macam komponen logam, garam logam,

oksida atau sulfida. Reaksi pada suhu 500 – 700°C dengan tekanan

250 – 500 kPa pada adiabatic catalytic reactor menggunakan silica

gel menghasilkan konversi sebesar 90%. Karena prosesnya katalitik,

kecepatan reaksi dan konversinya sangat tinggi yaitu sekitar 90%.

Proses ini dapat digunakan untuk kapasitas lebih besar (Kirk &

Othmer, 1992).

e. Potential Processes

Uap sulfur bereaksi dengan gas hidrokarbon lain seperti acetylene atau

ethylene untuk membentuk karbon disulfida. Hidrokarbon tinggi dapat

menghasilkan mercaptan, sulfide, dan sejumlah intermediet yang

meningkat jika sulfur ditambahkan. Pada reaksi hidrokarbon atau

karbon, pyrite dapat digunakan sebagai sumber sulfur. Dengan metana

dan iron pryte, produk reaksi adalah CS2, H2S, dan besi atau besi

sulfide. Pyrite dapat dikurangi dengan CO untuk menghasilkan CS2.


12

Reaksi H2S dan metana telah dihitung pada kesetimbangan 67% pada

suhu 1100°C dan 86,5% pada 1288°C :

CH4(g) + 2 H2S(g) CS2(g) + 4 H2(g)

H2S dan karbon bereaksi pada 900°C menghasilkan yield CS2 sebesar

70%. H2S membentuk CS2 dengan cara bereaksi dengan CO pada

suhu 600 – 1125°C atau bereaksi dengan CO pada 350 – 450°C

dengan adanya katalis. SO2 dan metana bereaksi membentuk CS2

dengan yield 84% pada 850°C dengan adanya katalis (Kirk & Othmer,

1992).

Tabel 1.4 Kelebihan dan kelemahan proses pembuatan karbon disulfida

Proses Kelebihan Kelemahan

Charcoal-Sulfur

Process

Pembentukan produk

samping berupa hydrogen

sulfide (H2S) sedikit dan

pembentukan carbonyl

sulfide yang menyebabkan

korosi dapat dihindari.

Suhu operasi tinggi antara

750 – 900°C

Retort Process

Tidak adanya produk

samping karena produk

samping di-recovery untuk

diubah menjadi sulfur.


850 – 900°C, bahan baku

berupa charcoal banyak

mengandung abu yang dapat

menimbulkan korosi.

Electric Dapat digunakan untuk Energi listrik yang


13

Proses Kelebihan Kelemahan

Furnace

Process

kapasitas besar. dibutuhkan besar antara 1,1

– 1,3 kWh per kilogram

karbon disulfida.

Hydrocarbon-

Sulfur Process

Suhu operasi rendah antara

550 – 700°C, konversi

tinggi sebesar 90%

Terbentuknya 1 mol H2S

sebagai hasil samping untuk

setiap 2 atom hydrogen

dalam hidrokarbon.

Potential

Processes

Bahan baku yang digunakan

berupa pyrite yang dapat

menghasilkan produk

berupa besi sulfide yang

dapat bereaksi membentuk

karbon disulfida sehingga

dapat mengurangi

pembentukan produk

samping.


1100 – 1288°C

Berdasarkan beberapa proses pembuatan karbon disulfida maka dipilih

hydrocarbon – sulfur processes karena memiliki beberapa kelebihan diantaranya :

1. Suhu operasi rendah antara 550 – 700°C

2. Bahan baku karbon berasal dari metana atau gas alam yang mudah didapat

3. Konversi sebesar 90%

4. Tidak ada reaksi samping


14

1.4.2. Kegunaan Produk

Kegunaan karbon disulfida yaitu :

1. Sebagai bahan baku dalam industri rayon

Karbon disulfida digunakan dalam industri rayon untuk

meregenerasi serat selulosa. Cotton linters atau wood pulp direndam

dengan larutan soda kaustik menghasilkan alkali cellulose kemudian

direaksikan dengan CS2 membentuk xanthate dengan reaksi sebagai

berikut :

CH2OH + NaOH -CH2ONa + H2O

-CH2ONa + CS2 CH2OCSSNa

Xanthate

Xanthate kemudian dilarutkan dengan larutan NaOH untuk

membentuk koloidal viscose kemudian disaring. Hasil saringan ini

kemudian dimasukkan ke dalam acid bath (asam sulfat dan natrium

sulfat) untuk membentuk regenerated cellulose sebagai filamen atau

lembaran. (www.fibersource.com , diakses pada tanggal 5 November

2012)

2. Sebagai pelarut

Karbon disulfida digunakan sebagai pelarut fosfor, selenium,

bromine, iodine,dan lemak. (www.inchem.org , diakses pada tanggal 7

November 2012)


15

3. Sebagai bahan baku pembuatan fungisida

Karbon disulfida digunakan sebagai bahan baku pembuatan

fungisida organik. CS2 bereaksi dengan amine menghasilkan

dithiocarbamic acid. Asam ini kemudian direaksikan dengan logam

alkali hidroksida akan membentuk garam yang stabil dengan reaksi :

H2NCH2CH2NH2 + 2 CS2 HSCSNH(CH2)2NHCSSH

HSCSNH(CH2)2NHCSSH + 2NaOH NaSCSNH(CH2)2NHCSSNa +

2H2O

Jika garam tersebut ditambahkan dengan zinc sulfate dan lime akan

terbentuk zinc salt yang dapat melawan hama sayuran khususnya kentang

dan tomat. (www.inchem.org , diakses pada tanggal 7 November 2012)

1.4.3. Sifat Fisis dan Kimia Bahan

1. Metana( CH4 )

Sifat Fisik :

- Bentuk : gas

- Berat molekul : 16,04 g/mol

- Titik beku : -182,6°C

- Titik didih : -161,4°C

(Perry, 1997)

Sifat Kimia :

- Merupakan senyawa kovalen nonpolar

- Mudah terbakar

(Perry, 1997)


16

2. Belerang (S)

Sifat Fisik :

- Bentuk : padat

- Berat molekul : 32,066 gram/mol

- Titik beku : 388,36 K

- Titik didih : 717,82 K

(Perry, 1997)

Sifat Kimia :

- Dengan udara membentuk sulfur dioksida

S + O2 SO2

- Dengan asam klorida dan katalis Fe akan menghasilkan

hidrogensulfida

(Perry, 1997)

3. Karbon disulfida (CS2)

Sifat Fisik :

- Bentuk : Cair

- Berat molekul : 76,14 kg/kmol

- Melting point : - 108,6°C

- Normal boiling point : 46,3°C

(Perry, 1997)

Sifat Kimia :

- Oksidasi CS2 menghasilkan sulfur oksida dan karbon dioksida

CS2 + 3 O2 2 SO2 + CO2


17

- CS2 tidak bereaksi dengan air pada suhu kamar tetapi diatas suhu

150°C pada fase gas beberapa reaksi terjadi membentuk carbonyl

sulfide (carbon oxysulfide) dan hydrogen sulfide. Carbonyl sulfide

adalah hasil tengah pada reaksi hidrolisis

CS2 + H2O COS + H2S

COS + H2O CO2 + H2S

- CS2 sedikit bereaksi dengan alkali hidroksida untuk membentuk

trithiocarbonat dan alkali karbonat

3 CS2 + 6 KOH 2 K2CS3 + K2CO3 + 3 H2O

- Hasil industri yang penting seperti dithiocarbonat (xanthate)

dibentuk dari reaksi dengan berbagai alcoholic alkalies

CS2 + NaOH + C2H5OH C2H5OC(S)SNa + H2O

(Perry, 1997)

4. Hydrogen sulfide (H2S)

Sifat Fisik :

- Bentuk : Gas (1 atm, 25°C)

- Berat molekul : 34 kg/kmol

- Titik leleh : -82,9°C

- Titik didih : -59,6°C

- Spesific gravity : 1,1895

(Perry, 1997)

Sifat Kimia :

- Bereaksi dengan oksigen menghasilkan sulfur dioksida


18

H2S + 3/2 O2 SO2 + H2O

SO2 + H2S 3 S + H2O

(Perry, 1997)

1.4.4. Konsep Proses

Karbon disulfida dapat dihasilkan dari reaksi antara metana dan

sulfur menurut persamaan berikut :

CH4(g) + 2 S2(g) CS2(g) + 2 H2S(g) R°= -109,416

kJ/kmol

Pada kondisi operasi :

Tekanan : 2 – 5 atm

Temperatur : 500 – 700°C

Konversi : 90%

Katalis : silica gel

Reaktor : multibed catalytic interstage cooling

Fase reaksi : gas

(Nabor and Smith, 1953)

Tahap pembuatan karbon disulfida secara garis besar adalah :

1. Penyiapan bahan baku

Merupakan tahap penyiapan bahan baku belerang yang berupa

padatan untuk diubah menjadi bentuk cair dalam melter kemudian

diubah ke bentuk uap menggunakan vaporizer. Metana yang sudah

dipanaskan dalam furnace hingga 533°C kemudian dicapur dengan

uap belerang untuk umpan reaktor.


19

2. Pembentukan CS2 pada reaktor

Merupakan tahap reaksi antara CH4 dan S2 untuk membentuk CS2

dalam reaktor multibed catalytic interstage cooling dengan katalis

silica gel.

3. Pemisahan dan pemurnian produk

Merupakan tahap pemisahan antara produk dengan sisa bahan baku

dan hasil samping.

4. Penyimpanan produk

Merupakan tahap penyimpanan produk baik CS2 maupun H2S yang

disesuaikan dengan kondisi produk dan fasenya.

bab 1

Documents