bab 1 baru

PRA RENCANA PABRIK

ETHYLBENZENE DARI ETHYLENE DAN BENZENE DENGAN PROSES

KAPASITAS PRODUKSI TON/TAHUN

PROPOSAL SKRIPSI

Disusun Oleh:

RERI ARINGGA 1314902MUCHAMMAD MUCHLIS 1314908

JURUSAN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG2015

LEMBAR PERSETUJUAN

PRA RENCANA PABRIK

ETHYLBENZENE DARI ETHYLENE DAN BENZENE DENGAN PROSES

KAPASITAS PRODUKSI TON/TAHUN

PROPOSAL SKRIPSI

DiajukansebagaiSyaratMemenuhiWisudaSarjanaPadaJenjang Strata Satu (S-1)Di InstitutTeknologiNasional Malang

Disusun Oleh:

RERI ARINGGA 1314902MUCHAMMAD MUCHLIS 1314908

Malang, 31 Maret 2015

Menyetujui,

KetuaJurusanTeknik Kimia

Jimmy, ST. MT.

NIP Y 1039900330

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Etilbenzene atau sering juga disebut phenylethane dan ethylbenzol merupakan

senyawa alkylaromatik dengan rumus kimia C6H5CH2CH3 dan berat molekul 106,168.

Lebih dari 99% digunakan untuk pembuatan styrene, ethylantraquinon dan benzoic acid.

Styrene merupakan produk yang dibutuhkan industri kimia dengan skala besar, yang mana

menggunakan etilbenzene sebagai bahan baku utama. Etilbenzene diproduksi dengan

proses alkylasi benzene dan ethylene.

Etilbenzene dikomersialkan pertama kali pada tahun 1930 oleh Dow Chemical di

Amerika dan BASF di Jerman. Pada tahun 1965, 10% dari produksi etilbenzene di amerika

adalah superfraksinasi campuran xylene, pada tahun 1986 sejumlah turunan etilbenzene

yang dihasilkan tidak layak untuk diproduksi karena peningkatan biaya energi.

Prosess alkilasi aromatic hidrokarbon dengan olefin menggunakan katalis

alumuniumklorida pertama kali dikemukakan oleh M.Balshon pada tahun 1879

bagaimanapun juga Charles friedel dan James M.Chraft adalah perintis dan penemu awal

dengan katalis alumunium klorida. Beberapa tahun kemudian proses yang dikerjakan

Friedel-Chraft dengan reaksi kimia yang dominan digunakan dalam etilbenzene.

Secara umum etilbenzene diproduksi dengan menggunakan fasa cair dengan katalis

alumunium klorida dan zeolit sedangkan pada fasa uap salah satunya dengan menggunakan

katalis zeolit. Etilbenzene digunakan sebagai bahan baku dalam industri styrene, etil

antraquinon, benzoic acid dan industri pembuatan cat.

(Ullmann’s, 2005)

1.2. Bahan Baku dan Produk

1.2.1. Bahan Baku

1. Benzena

Rumus molekul : C6H6

Sifat fisika dan kimia

- Berat molekul : 78,11

- Titik didih : 80,1 OC

- Titik beku : 5,5 OC

- Densitas : 54,55 lb/ft3

- Viskositas : 0,6468 cp

- Spesifik gravity : 0,879

- Kemurnian : 99 % mol

- Larutan tak berwarna, dapat bercampur dengan alcohol, eter, aseton, CCl4,

karbon disulfit, asam asetat dan sedikit larut dalam air.

(Othmer, 1950)

2. Etilena

Rumus molekul : C2H4




- Densitas : 0,56674 g/cm3


- Kemurnian : 99,5 % mol

- Larutan tak berwarna dan berbau harum, mudah menguap dan mudah

terbakar

(Othmer, 1950)

1.2.2. Bahan Pembantu

Katalisator

Jenis : Zeolit

Bentuk : bola

Diameter : 3 mm

Porositas : 0,34 mm

Unsur – unsur : Silika dan Alumunium

Rasio : 80% berat

Temperatur : 110 -200 OC

Bulk density : 990 kg/m3

1.2.3. Produk

Ethylbenzene

Rumus molekul : C6H5CH2CH3




- Viskositas : 7,635 mol/L

- Density : 0,86262 g/cm3


- Kemurnian : 99 % mol

- Larutan tak berwarna dan berbau harum, larut dengan alkohol, eter, karbon

tetraklorida dan mudah terbakar.

(Othmer, 1950)

1.3. Analisis Pasar

Pemasaran produk ethylbenzene untuk memenuhi kebutuhan industri dalam

negeri yang tersebar di seluruh Indonesia. Berikut analisa pasar untuk mengetahui

potensi produk terhadap pasar.

Tabel 1.1. Analisis Pasar

No Reaktan /

produk

Rumus

molekul

Berat

molekul

Harga

(US$ / MT)

1 Benzene C6H6 78,11 1391

2 Ethylene C2H4 28,05 1291

3 Ethylbenzene C6H5CH2CH3 106,17 1999

Reaksi:

C6H6 + C2H4 → C6H5CH2CH3

EP = Produk – Reaktan

=[106,17 x 1999]-[(78,11x1391)+(28,05x1291)]

=67370,27 US$ / MT

Dari hasil perhitungan diketahui bahwa pabrik ethylbenzene dapat didirikan di

tahun 2019

1.4. Menentukan Kapasitas

Untuk memenuhi kebutuhan ethylbenzene, Indonesia masih harus

mengimpor dari Negara lain. Oleh karena itu perlu didirikan pabrik ethylbenzene

untuk memenuhi kebutuhan industri di Indonesia.

Tabel 1.2.

TahunImpor

(Kg/Tahun)% kenaikan

2006 1,365,894.00 -

2007 1,988,765.00 0.456017

2008 2,598,076.00 0.306377

2009 3,847,890.00 0.481054

2010 5,538,655.00 0.439401

2011 6,988,943.00 0.261848

Rata – rata 0.388939258

1.5. Lokasi Perusahaan

Letak geografi suatu pabrik memberikan pengaruh yang besar terhadap

suksesnya usaha suatu industri. Oleh karena itu, penentuan letak/lokasi pabrik harus

didasarkan atas pertimbangan – pertimbangan baik secara teknis maupun ekonomis,

yang meliputi : biaya produksi, distribusi bahan baku dan produk, disamping tidak

mengabaikan kelestarian lingkungan hidup.

1.5.1. Faktor –faktor utama

Lokasi pabrik ethylbenzene yang direncanakan akan ditempatkan di cilegon,

Banten dengan beberapa pertimbangan:

a. Bahan baku

Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan ethylbenzene yaitu ethylene dan

benzene. Ethylene dibeli dari PT. Candra Asri Cilegon, Banten. Sedangkan

benzene dibeli dari PT. Pertamina UP IV Cilacap, oleh karena itu dengan lokasi

pabrik yang dekat dengan pengambilan bahan baku maka akan mempermudah

dan menghemat biaya pengiriman.

b. Pemasaran

Lokasi pemasaran sangat mempengaruhi harga produk dan biaya transportasi.

Dengan letak pasar yang sangat berdekatan dengan lokasi pabrik maka akan

mengurangi biaya transportasi dan harga produk.

c. Tenaga kerja

Tenaga kerja yang dibutuhkan dapat direkrut dari tenaga ahli dan

berpengalaman dibidangnya dan tenaga kerja local yang berasal dari lingkungan

masyarakat sekitar pabrik

d. Utilitas

Kebutuhan air proses dapat dipenuhi dari pengolahan air sungai Cidanau,

Cilegon, Banten. Sedangkan sumber listrik dapat dipenuhi dari PLN.

e. Sarana dan prasarana

Sebagai kawasan industri yang cukup besar di Indonesia, sarana transportasi,

telekomunikasi dan prasarana penunjang lainnya, cilegon merupakan daerah

industri.

f. Karakteristik lokasi

Karakteristik lokasi yang dimaksud adalah sikap masyarakat setempat yang

sangat mendukung bagi sebuah kawasan industri terpadu di Merak, Cilegon,

Banten.

g. Kebijaksanaan pemerintah

Sesuai dengan kebijaksanaan pengembangan industri, pemerintah telah

menetapkan daerah Cilegon sebagai kawasan industri yang terbuka bagi investor

asing. Pemerintah sebagai fasilitator telah memberikan kemudahan dalam

perizinan, pajak dan hal-hal lain yang menyangkut teknis pelaksanaan pendirian

suatu pabrik.

1.5.2. Peta lokasi

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

2.1. Macam – Macam Proses

Ada beberapa proses dalam produksi Ethylbenzene, antara lain:

1. Proses fase liquid dengan katalis alumunium klorida

2. Proses fase vapor dengan katalis zeolit

3. Proses fase liquid dengan katalis zeolit

4. Proses campuran fase liquid-vapor dengan katalis zeolit

(Ullmann’s, 2005)

2.1.1. Proses fase liquid dengan katalis alumunium chloride

Proses fase liquid dengan katalis alumunium chloride banyak dilakukan pada tahun

1930 sampai 1980. Alkilasi benzene dalam katalis alumunium klorida bersifat eksotermis

(∆H=-114 kj/mol). Umumnya proses alumunium klorida ada tiga fase dalam reaktor.

Aromatic liquid, gas ethylene dan katalis liquid fase sempurna (material berwarna coklat

kemerahan yang disebut “red oil”).

Campuran katalis, benzene kering dan recycle polyalkylbenzene secara kontinyu

diumpankan ke dalam reaktor dan diaduk sampai larut sempurna.ethylene dan katalis

dimasukkan kedalam reaksi campuran melalui sprayer dan 100% ethylene dikonversi.

Rasio Ethylene kadar rendah : benzene digunakan untuk menentukan yield optimum

produk ethylbenzene. Karena rasio ditingkatkan, terjadi reaksi samping seperti mengatur

ulang isomer dan transalkilasi. Selanjutnya alkilasi ethylbenzene pasti kembali ke bentuk

polialkilbenzene.kehilangan dalam yield mengakibatkan diminimalkannya recycle material

ke reaktor. karena reaksi yang terjadi menutup kesetimbangan termodinamik.

Buangan dari reaktor didinginkan dan dikeluarkan menuju settler, dimana katalis

yang fase berat dari organic fase liquid dan recycle.organik dicuci dengan air dan kaustik

untuk menghilangkan AlCl3 terlarut dan pengotor lain. Fase cair dari tahap persiapan di

netralkan dan dihilangkan sebagai larutan alumunium klorida dan endapan alumunium

hidroksida.

Benzene yang tak bereaksi dihilangkan pada kolom pertama distilasi. Kolom kedua

memisahkan produk dari komponen polialkil. Produk bawah kolom kedua diumpankan ke

kolom terakhir dimana recycle polialkibenzena di pisahkan dari yang tidak bisa direcycle

yaitu campuran residu. Residu mengandung polycyclic aromatic kemudian dibakar sebagai

bahan bakar.

Flow sheet:

Keterangan:

a : reaktor

b : flash drum

c : kolom benzene

d : kolom EB

e : kolom PEB

f : dryer

Gambar 2.1. Proses fase liquid dengan katalis alumunium klorida

2.1.2. Proses fase vapor dengan katalis zeolit

Proses ini telah dilakukan sejak tahun 1940. Tetapi waktu itu proses ini tidak

mampu menyaingi proses fase liquid dengan katalis alumunium chloride. Proses Alkar

dikembangkan oleh UOP, berdasarkan katalis boron trifluoride. Cara tersebut berhasil pada

tahun 1960. Proses mobil badger dikembangkan pada tahun 1970an.

Proses fase vapor dengan katalis zeolit memiliki reaktor yang beroperasi pada suhu

400-450 OC dan 2-3 Mpa (20-30 bar). Pada suhu >99% dari ketetapan panas proses dan

reaksi panas eksotermik dapat dijadikan sebagai steam. Tahap reaksi ini termasuk dalam

reaktor 2 pararel multibed, pemanas dan pealatan pemanfaatan panas. Kerja katalis adalah

termasuk transalkilasi dan alkilasi yang terjadi dalam single reaktor.

Katalis diaktifkan kembali dengan hasil yang berbentuk seeperti arang dan

dibutuhkan regenerasi secara periodic. Regenerasi dilakukan selama 36 jam dan

membutuhkan 6-8 minggu operasi. Katalis kurang sensitive terhadap air, sulfur dan zat

beracun lainnya seperti katalis asam.

Buangan reaktor melewati tahap pemurnian sebagai vapor panas. Aliran panas

tersebut dimanfaatkan sebagai sumber panas untuk kolom distilasi, yang mengolah kembali

benzene yang tidak bereaksi untuk recycle dalam reaktor. Proses ini dilakukan pada kolom

kedua distilasi. Produk ethylbenzene mempunyai kelebihan panas pada kolom ketiga.

Produk bawah dari kolom dikirimkan pada kolom terakhir, dimana alkylbenzene dapat di

recycle dan polyalkilbenzene dapat dipisahkan dari residu yang tidak dapat di recycle.

Flow sheet:

Keterangan

a : reaktor alkilasi

b : reaktor kedua

c : benzene recovery

d : EB recovery

e : PEB recovery

f : stabilizer

Gambar 2.2. Proses fase vapor dengan katalis zeolit

2.1.3. Proses fase liquid dengan katalis zeolit

Reaktor alkilasi pada fase liquid dan menggunakan katalis pada semua bed masukan

ethylene. Konversi ethylene adalah 100% dalam reaktor alkilasi dan reaktor beroperasi

secara adiabatic. Reaksi panas eksotermis dimanfaatkan lagi untuk produksi steam sebagai

sumber panas kolom destilasi.

Reaktor transalkilasi dalam plant EBmax dapat menjadi fase vapour maupun fase

liquid. Reaktor transalkilasi dirancang sebagai fase liquid karena menghemat energy.

Reaksi transalkilasi dibuat dalam fase liquid menggunakan katalis mobil trans-4.

Reaktor alkilasi dan transalkilasi memiliki buangan yang dialirkan ke tahap destilasi

yang memiliki tiga kolom. Kolom pertama adalah kolom benzene dan memisahkan benzene

yang tak terkonversi dari panas yang berlebih untuk direcyle ke reaktor. Kolom benzene

bawah yaitu kolom EB yang mengolah kembali produk EB yang kelebihan panas dan

diumpankan ke kolom PEB dimana PEB difraksinasi dan direcycle ke reaktor transalkilasi.

Aliran bawah kolom PEB dihilangkan sebagai residu dan umumnya digunakan sebagai

bahan bakar.

Flow sheet:

Keterangan;

a : kolom benzene

b : kolom PEB

c : kolom EB

d : vent gas

Gambar 2.3. Proses fase liquid dengan katalis zeolit

2.1.4. Proses campuran fase liquid-vapor dengan katalis zeolit

Reaktor alkilasi terdiri dari dua bagian yaitu destilasi berkatalis dan destilasi

standard. Benzene diumpankan pada atas reaktor alkilasi dan ethylene diumpankan sebgai

vapor pada bagian bawah bagian destilasi berkatalis dengan aliran berlawanan, aliran

reaktan alkilasi dalam destilasi berkatalis membentuk kesetimbangan vapor liquid. Ethylene

yang terlarut bereaksi dengan katalis memproduksi ethylbenzene. Reaksi panas eksotermis

dibuat sebagai uap untuk kebutuhan destilasi produk reaksi alkilasi, ethylbenzene,

diethylbenzene dan yang dihasilkan sebagai produk lainnya, kemudian diteruskan fraksinasi

dan dikeluarkan dari destilasi berkatalis. Pada tahap paling bawah reaktor alkilasi terjadi

pada destilasi standard dan aliran bawah berisi ethylbenzene, polyethylbenzene, dan produk

lain.

Flow sheet:

Keterangan :

a : alkilator

b : reaktor akhir

c : transalkilator

d : kolom benzene

e : kolom EB

f ; PEB kolom

g : light kolom

Gambar 2.4. Proses campuran fase liquid-vapor dengan katalis zeolit

2.2. Seleksi Proses

Dari 4 macam proses ethylbenzene, dilakukan perbandingan sebagai berikut:

Tabel 2.1. Macam – macam proses pembuatan ethylbenzene

NO Parameter Proses

Fase liquid (AlCl3)

Fase vapor (zeolit)

Fase liquid (zeolit)

Fase campuran liquid- vapor

(zeolit)

1.Bahan Baku Benzene dan

ethylene

Benzene dan

ethylene

Benzene dan

ethylene

Benzene dan

ethylene

2. Aspek Teknis

- suhu

- tekanan

- Katalis

- Yield

180–230 OC

2,5-3,5 MPa

AlCl3

99 %

350-450 OC

1-3 MPa

Zeolit

99 %

289 OC

4 MPa

Zeolit

99 %

150-195 OC

1,6 – 2,1 MPa

Zeolit

99 %

3. Aspek

ekonomi

besar besar besar sedang

Berdasarkan uraian diatas dipilih fase campuran liquid vapor dengan katalis zeolit,

karena kondisi operasi yang rendah, maka biaya produksi lebih rendah daripada proses

yang lain.

DAFTAR PUSTAKA

Badan Pusat Statistik Indonesia. 2014. Data: Ekspor Menurut Komoditi 2009-2014 (ethylbenzene), diakses tanggal 20 maret 2015.

Othmer, D.F., Kirk, R.E. 1998. Encyclopedia of Chemical Tecnologi, vol 22, 4th edition, Jhon Willey and Sons Ibc, New York.

Ullmann’s. 2005. Encyclopedia of Industrial Chemistry, 4th edition, Jhon Willey and Sons Ibc, New York.

bab 1 baru

Documents

Transcript of bab 1 baru