INDUSTRI SENYAWA C4

4.       INDUSTRI BUTADIENA4.1.  PENDAHULUAN

          Butadiena adalah senyawa kimia dengan rumus C4H6. Butadiena berfase gas dan merupakan gas yang beracun,berwarna dan berbau tajam.Butadiena menghasilkan butane yang terkonjugasi sederhana. Salah satu alkadiena, yang melalui reaksi polomerisasi akan membentuk polibutadiena(karet sintetis). Butadiena digunakan untuk bahan kimia lain yang digunakan dalam memproduksi industry 4-vinylcloryhexene melalui reaksi dimerisasi dan cyclododecatriene melalui raksi trimerization. Butadiena juga berguna dalam sintetis sikloalkana dan cycloalkenes. Prinsip yang digunakan sebagai monomer dalam pembuatan karet sintetis, terutama Akrilonitril butadiene stirena dan polybutadiene.

4.2.  KLASIFIKASI PROSES4.2.1.     DEHIDROGENASI dari Butane(houdry)            Merupakan proses pembuatan yang menggunakan Butana (C4H10), sehingga pada reaksi yang         terjadi akan terbentuk Butadiene (C4H6) dan menghasilkan gas Hidrogen. Selain itu juga dapat              menghasilkan reaksi samping yakni C4H8.             C4H10                                           CH2=CHCH=CH2   +    2H2                (endoterm)        ∆H=+32.2 Kcal

            C4H10                                           C4H8  +  H2

            4.2.2.  DEHIDROGENASI dari Butylenes            Merupakan proses pembuatan dengan menambahkan gas Oksigen pada Butana yang merupakan                 feed utama dari pembuatan Butadiene.

            C4H10    +    O2                            C4H6   +    2H2O

4.2.3.  DEHIDROGENASI-DEHIDRASI ETANOL              Pembuatan Butadiene dari Etanol, dimana hasilnya acetaldehyde dapat digunakan untuk pembuatan Butadiene.

                     CH3CH2OH                                                        CH3CHO   +    H2

           CH3CH2OH    +    CH3CHO                                       CH2=CHCH=CH2   +   2H2O

           8CH3CH2OH +8CH3CHO                                         6CO+3CO2+H2+3,5 C2H4+C4H8+C2H5OC2H5+CH3CO2C2H5

                                                                                                  +C4H9OH

4.2.4. UAP CRACKING dari HIDROKARBON              Pembuatan butadiene dengan uap yang dialirkan pada temperature tinggi.           Pada Industri Pembuatan Butadiena,proses yang dipakai adalah proses Dehidrogenasi dari bahan     Butana.

4.3.  DATA KUANTITATIFa.       Basis: 1 ton butadiene(98 + %purity and 60% yield)

n-butana:1,80 tonBy-product:0,65 ton

b.      Kapasitas :100-200 ton/day

4.4. SIFAT FISIK KIMIA BAHAN BAKU dan PRODUK BAHAN BAKU:

  BUTANA- RUMUS MOLEKUL                  : C4H10 -BERAT MOLEKUL                      : 53 g/mol-TITIK LELEH                                  : -135oC-TITIK DIDIH                                  : -0,5oC-DENSITY                                       :0,573 gr/cm3

-FASE                                              : gas-Butana bereaksi dengan oksigen membentuk karbon dioksida dan uap air.-Asetaldehida yang digunakan dihasilkan melalui oksidasi butana atau nafta ringan-Butana bereaksi dengan oksigen membentuk karbon monoksida dan uap air.

  ISOPENTANA

-RUMUS MOLEKUL                   : C5H12                                                     -BERAT MOLEKUL                      : 72,15 g/mol-TITIK LELEH                                  : -159,9oC-TITIK DIDIH                                  :  27,7oC-DENSITY                                       : 0,616 gr/cm3

-FASE                                              : gas-Isopentana bereaksi dengan oksigen membentuk karbondioksida dan uap air.-Reaksi klorinasi antara Isopentana yang bereaksi dengan gas Klor membentuk amil-klorida dan asam  klorida.

Bahan tambahan  Water

-RUMUS MOLEKUL                   :H2O-BERAT MOLEKUL                      : 18.0153 g/mol-TITIK DIDIH                                  : 100OC-DENSITY                                       : 0.998 g/cm³ (cairan pada 20 °C)                                                            0.92    g/cm³ (padatan)-Oksida Asam Berupa Co2 Bereaksi Dengan Air Membentuk Asam Carbonat.-Tembaga bereaksi dengan air menhasilkan tembaga oksida.-Gas Cl2 bereaksi dengan Air membentuk Asam Klorida dan Oksigen.

  Amoniak-RUMUS MOLEKUL                   : NH3

-BERAT MOLEKUL                      : 17.03 gr/mol-TITIK DIDIH                                  : -33.34OC-TITIK LELEH                                  : -77.73OC-Fase                                               : gas-Amoniak bereaksi dengan air menghasilkan ammonium hidroksida.-Etanoat anhidrida bereaksi dengan ammonia menghasilkan etanamida dan asam asetat.-Asam asetat bereaksi dengan ammonia menghasilkan ammonium etanoat.

PRODUK        :  BUTADIENA

-RUMUS MOLEKUL                   : C4H6

-BERAT MOLEKUL                      : 54,09 g/mol-TITIK LELEH                                  : -108,9oC-TITIK DIDIH                                  :  -4,41oC-DENSITY                                       : 0,621 gr/cm3

-FASE                                              : gas-Reaksi polimerisasi dengan acrylonitrile dan styrene yang bereaksi dengan polibutadiena   membentuk Acrylonitril Butadiena Styrene.-Reaksi dimerisasi Butadiena menghasilkan 4-vinylcyclohexene.-Butadiena bereaksi dengan sulfur oksida membentuk Butadienasulfone.

PRODUK SAMPING

       BUTENA-RUMUS MOLEKUL                   : C4H8

-BERAT MOLEKUL                      : 56 g/mol-TITIK LELEH                                  : -185oC-TITIK DIDIH                                  :  -6oC-DENSITY                                                       : 0,6 gr/cm3

-FASE                                                              : Kelarutan dalam air -Pembuatan asam maleat dari proses oksidasi butena- Polimerisasi etilena dengan rantai pendek alfa-olefin 1-butena menghasilkan polietilena LLDPE

HIDROGEN-RUMUS MOLEKUL                   : H2

-BERAT MOLEKUL                      : 2 g/mol-TITIK LELEH                                  : -259oC-TITIK DIDIH                                  : -252,87oC-DENSITY                                       :0,08988 gr/cm3

-FASE                                               : gas-Gas Hidrogen bereaksi dengan Nitrogen menghasilkan NH3 (ammoniak)-Gas Hidrogen bereaksi dengan Oksigen memnetuk H2O (uap air)-Gas Hidrogen bereaksi dengan senyawa asam Nitrat menghasilkan asam Nitrat.

4.5.  REAKSI YANG TERJADIReaksi Utama       :C4H10                                                       CH2=CH-CH=CH2 + 2H2 (eksoterm)                      ∆H=+ 32.2 KcalReaksi Samping    :C4H10                                                       C4H8 + H2 (n.butylenes)

4.6.  URAIAN PROSES           Bahan baku berupa gas C4 (metana) dan C5 (pentane) yang banyak mengandung n-butana dan sedikit isopentana dicampur dengan gas recycle, bahan baku dipanaskan dahulu dengan flue gas di dalam preheater.Kemudian, bahan baku dialirkan ke preheater yang menggunakan steam dari udara  masuk untuk dipanaskan pada temperature 650OC. Hal ini bertujuan agar bereaksi dengan katalis yang dipakai yaitu Chromium Oxide di dalam reactor. Panas pada reactor yang berlebih berupa akan dialirkan menuju Boiler yang akan diubah menjadi steam dengan bantuan tambahan air. Terdapat sepasang atau dua buah reactor bersiklus adiabatic dengan panas reaksi awal adalah 650oC menurun menjadi 550oC selama 5-10 menit. Hal ini dilakukan pada saat menyuplai karbon pada pembakaran katalisator secara terus-menerus dan pada tekanan 120 mmHg-150 mmHg. Tekanan ini dijaga konstan oleh ejector sehingga reaksi akan berjalan sempurna. Adapun reaksi yang terjadi:

C4H10               CH2=CHCH=CH2   +    2H2                (endoterm)        ∆H=+32.2 KcalC4H10               C4H8  +  H2

Hasil reaksi berupa butadiene, butena dan hydrogen dipisahkan dari katalis Cromium Oxide di Quench Tower dengan proses pendinginan mendadak sehingga terpisah berupa hasil reaksi bottom berupa butadiene, butena dan hydrogen sedangkan di top berupa Cromium Oxide yang dipanaskan dan direcycle menuju Quench Tower. Pada bagian bawah yang berupa Butadiena, Butena dan Hidrogen ditekan dan didinginkan oleh Cooler sehingga berbentuk cairan. Cairan ini dialirkan menuju Absorber Kolom untuk diserap oleh absorben Naphta yang bertujuan memisahkan Hidrogen dengan cairan yang berupa butadiene dan butena. Kemudian, Butadiena dan butena yang masih mengandung Naptha dialirkan menuju Stripper untuk memisahkan kandungan Naptha dari Butadiena dan Butena. Pada bagian bottom Stripper menghasilkan Naptha yang akan didinginkan dan direcycle menuju Absorber,sedangkan bagian Top Stripper keluar  berupa Butadiena dan Butena dialirkan menuju Butadiena Tower. Di dalan Butadiena Tower dipisahkan menggunakan proses destilasi di mana titik didih Butadiena lebih kecil yaitu -4.41oC dibandingkan Butena yaitu -6oC. Butadiena didinginkan oleh Cooler sehingga terbentuk Butadiena Mentah dan dialirkan menuju Mixxer  Settler Di dalam Mixer Settler masih terdapat Butane yang terdapat di dalam Butadiena maka ditambahkan Ammoniak dan CAA(Cuprous Ammonium Acetate) yang befungsi untuk menyerap Butadiena dan diaduk sehingga pada bagian Top menghasilkan recycle gas yang digunakan kembali untuk pembuatan Butadiena,sedangkan bagian bottom menghasilkan Butadiena yang mengandung CAA dan Amoniak dialirkan menuju Stripper dimana di dalamnya CAA dipisahkan dan direcycle lagi menuju Mixer-Settler.Lalu, butadiene dalam NH3 masuk ke dalam kolom butadiene purifier, pada kolom ini akan terjadi pemisahan secara ekstraksi dengan bantuan air karena kedua komponen ini merupakan komponen yang apabila mendidih tidak dapat dilampaui titik didihnya atau bersifat azeotrop sehingga ditambahkan komponen lain di dalam campuran. Pada kolom butadiene purifier bagian Top berupa butadiene dengan kemurnian 98%-99% dan pada bagian bottom berupa NH3 dan

sedikit H2O yang akan masuk ke kolom NH3 still. Di dalam kolom NH3 still terjadi pemisahan destilasi fase ringan ke atas yaitu NH3 yang akan di recycle kembali untuk digunakan pada proses pemurnian butadiene pada mixer, sedangkan fase berat kebawah yaitu berupa air.

4.7. FLOWSHEET(Lihat Gambar 4.1.1 Industri Butadiena)

Gambar 4.1.1. Industri Butadiena4.8. KEGUNAAN BUTADIENA

          -Pada Industri Plastik adalah sebagai berikut:  untuk menambah fleksibilitas dari plastic

  sebagai bahan sintetis sulfolanil eter yang digunakan sebagai aditif cairan hidrolisis pada industry

plastik dimana butadienasulfone atau 3- sulfolen.

  Sebagai bahan baku untuk membuat bahan kimia lain yang digunakan dalam memproduksi

industri 4-vinylcyclohexene melalui reaksi dimerisasi dan cyclododecatriene melalui reaksi

trimerization.

  untuk sintesis Sikloalkana dan cycloalkenes.

  sebagai monomer dalam pembuatan karet sintesis, terutama Akrilonitril butadiene stirena dan

polybutadiene.

-Pada obat-obatan :

  Turunannya juga digunakan untuk pembuatan kosmetik (Kirk and Othmer, 1978).

4.9.  FUNGSI ALAT  PREHEATER

Berfungsi untuk memanaskan n-butana dan sedikit isopentana sebelum masuk reactor.  REAKTOR

Berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi yang bersifat adiabatic dengan menggunakan suhu yang bebeda untuk menyuplai pembakaran pada katalisator Cromium Oxide secara terus-menerus pada suhu 650oC.

  QUENCH TOWERQuench Tower berfungsi sebagai tempat pertukaran suhu panas menjadi dingin antara Butadiena,Butena dan Hiderogen dengan katalis berupa Cromium Oxide.

  ABSORBERBerfungsi sebagai tempat terjadinya penyerapan gas H2 dengan bantuan Naphta.

  BUTADIENA TOWERBerfungsi sebagai tempat pemisahan butadiene mentah dengan Butena bedasarkan proses destilasi

  BUTADIENA PURRIFIERBerfungsi sebagai tempat pemisahan butadiene murni dengan ammonia dengan bantuan air bedasarkan proses ekstraksi.

  NH3 STILLBerfungsi sebagai tempat pemisahan NH3 dengan air dan selanjutnya direcycle kembali.Bedasarkan proses destilasi.

4.10.    FUNGSI BAHAN  CAA (CUPROUS Ammonium Acetate) berfungsi sebagai pelarut Butadiena sehingga Butadiena

bisa dipisahkan dari Butena.  Naphtalena berfungsi untuk menyerap dan memisahkan gas Hidrogen dengan Butadiena-Butena.  Kromium Oxide berfungsi untuk mengkatalisi gas Butana di dalam reactor.  Water berfungsi untuk memisahkan Ammoniak dan Butadiena murni  Ammoniak berfungsi untuk mermurnikan Butadiena.

4.11.    KESIMPULAN  Butadiena merupakan senyawa Hidrokarbon yang mempunyai rumus C4H6

  Butadiena memiliki bentuk gas yang beracun,berwarna dan berbau tajam.  Butadiena dihasilkan dari butane yang terkonjugasi yang dilakukan melalui reaksi dehidrogenasi.  Butadiena digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan senyawa lain dan juga sebagai

monomer dalam pembuatan karet sintetis.