Laporan simulasi PA
description
Transcript of Laporan simulasi PA
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 1
201
Disusun Oleh :
Dyah Aysha Puspita -12210005
Anggi Sagitha Putri - 12210010
Fadlianor - 12210017
Luxman Hakim - 12210018
Zulfikar Ali Saydi - 12210022
Khusnan Aji Priya K - 12210023
Rhamadhani Putra -12210024
Sekolah Tinggi Teknologi
Indocement
Simulasi Proses Anhydride Menggunakan Software Chemcad
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 2
ABSTRAK
Indonesia sebagai negara berkembang dalam era globalisasi ini semakin banyak
melakukan pembangunan di segala bidang, salah satunya adalah pembangunan di berbagai
bidang industri termasuk di dalamnya industri kimia.Salah satunya adalah phthalic anhydride.
Penggunaan utama dari phthalic anhydride adalah sebagai zat intermediate dalam produksi
plastik dan vinyl chloride. Phthalic anhydridedigunakan sebagai bahan baku pembuatan
DOP (dioctyl phthalate) yang lazim digunakan sebagai zat pelunak atau plasticizer yang
dipakai pada proses pembuatan PVC, kulit sintetis dan sebagainya. Selain itu, phthalic
anhydridememiliki kegunaan yang besar dalam pembuatan UPR (Unsaturated Polyester
Resin).ChemCad merupakan salah satu program aplikasi dalam teknik kimia yang paling
lengkap dan canggih saat ini. Dengan menggunakan Chemcad akan dapat merancang,
membuat dan menghitung sebuah proses dalam pabrik kimia. Tujuan dari makalah ini adalah
mengetahui Proses pembuatan phthalic Anhidride secara efesien dengan menggunakan
software Chemcad. Metode yang digunakan yaitu menggunakan software chemcad dan
memasukkan reaktor dan reaksi kimia. Hasil dari makalah ini mengetahui Efesiensi
Pembuatan phthalic Anhydride. Diharapkan dengan mengetahui Efesiensi tersebut dapat
meningkatkan produktifitas dan sebagai input informasi.
Kata Kunci : Phthalic anhydride, Proses, Aplikasi chemcad
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 3
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr. Wb
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas semua rizki, rahmat dan karunia-Nya sehingga
penulis dapat menyelesaikan karya tulis yang berbentuk laporan hasil penelitian sesuai waktu
yang telah direncanakan. Shalawat serta salam senantiasa tercurahkan kepada baginda Nabi
Muhammad SAW beserta seluruh keluarga dan sahabatnya yang selalu membantu perjuangan
beliau dalam menegakkan Dinullah di muka bumi ini.
Laporan hasil penelitian ini disusun sebagai salah satu syarat dalam memperoleh
kelulusan dalam mata pelajaran Teknik Reaksi Kimia. Judul laporan penelitian ini adalah
The Phthalic Anhydride Process (PA).
Dalam penulisan Laporan penelitian ini, tentuanya banyak pihak yang telah memberikan
bantuan baik moril maupun materil. Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan ucapan
terimakasih yang tiada hingganya kepada :
1. Bapak Pujiyanto S.Si, M.T, selaku dosen pembimbing dalam mata pelajaran Teknik Reaksi
Kimia.
2. Bapak Wiwid Murdany, S.T, selaku asisten dosen dalam mata pelajaran Teknik Reaksi
Kimia.
3. Teman-teman sekalian yang telah membantu memberikan masukan dalam menyelesaikan
masalah pada proses analisa.
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 4
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................. ........... i
ABSTRACT ......................................................................................................................... ii
KATA PENGANTAR ....................................................................................................... iii
DAFTAR ISI ...................................................................................................................... iv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ........................................................................................................ 1
1.2 Permasalahan ................................................................................ ......................... 1
1.2.1 Perumusan Masalah ................................................................................ 1
1.2.2 Pembatasan Masalah .............................................................................. 2
1.2.3 Kegunaan Masalah .................................................................................. 2
1.3 Tujuan Penelitian .................................................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Phthalic Acid Anhydride (1,2-benzenedicarboxylic anhydride)............................. .... 5
2.2 Ortho Xylene (1,2-Dimethylbenzene)................................................................. .... 7
2.3 Proses Pembuatan Phthalic Acid Anhydride....................................................... .... 9
2.4 Pemilihan Proses............................................................................................ .... 11
2.5 Deskripsi Proses.............................................................................................. .... 12
2.6 Proses Deskripsi dari Gambar............................................................................. .... 14
2.7 Bahan Baku....................................................................................................... .... 16
2.8 Produk............................................................................ ......................................... 16
2.9 Sintesis dan Produksi................................................................................................ 16
2.10 Penggunaan....................................................................... ....................................... 17
2.11 Aplikasi........................................................................................................... ......... 17
2.12 Persiapan Ester Ftalat....................................................................................... ..... 18
2.13 Sintesis Organik.............................................................................................. ..... 18
2.14 Persiapan Nitroalkenes Alifatik................................................................................ 18
2.15 Prekursor untuk zat warna...................................................................................... 18
2.16 Keamanan............................................................................................................... 18
2.17 Chemcad Software................................................................................................. 19
2.18 Alat-Alat yang digunakan pada Proses pembuatan phtalic anhydride................... 20
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Waktu Penelitian...................................................................................................... 21
3.2 Teknik Pengumpulan Data....................................................................................... 21
3.3 Sumber Data............................................................................................................. 21
3.4 Instrumen Penelitian................................................................................................. 21
3.5 Metode Analisis........................................................................................................ 21
BAB IV HASIL ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1 Tabel Perubahan pada Feed dan Temperatur........................................................... 22
4.2 Neraca Massa........................................................................................................... 28
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ............................................................................................................. 44
5.2 Saran-saran .............................................................................................................. 44
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................. 45
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 5
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Indonesia sebagai negara berkembang dalam era globalisasi ini semakin banyak
melakukan pembangunan di segala bidang, salah satunya adalah pembangunan di berbagai
bidang industri termasuk di dalamnya industri kimia. Salah satunya adalah phthalic
anhydride. Penggunaan utama dari phthalic anhydride adalah sebagai zat intermediate
dalam produksi plastik dan vinyl chloride. Phthalic anhydride digunakan sebagai bahan
baku pembuatan DOP (dioctyl phthalate) yang lazim digunakan sebagai zat pelunak atau
plasticizer yang dipakai pada proses pembuatan PVC, kulit sintetis dan sebagainya. Selain
itu, phthalic anhydride memiliki kegunaan yang besar dalam pembuatan UPR (Unsaturated
Polyester Resin). Phthalic anhydride memiliki penggunaan yang lebih kecil dalam
memproduksi alkyd resin yang digunakan dalam cat dan pernis, pewarna tertentu
(anthraquinon, phtalein, rhodamin, phthalasionin, fluorescein), penolak serangga dan
urethane polyester polyol, diallyl phthalatesdan isotonic anhydride.
Anhidrida ftalat (Phthalic anhydride) adalah senyawa organik dengan rumus C6H4
(CO) 2O. Ini adalah anhidrida asam ftalat. Anhidrida ftalat adalah bentuk komersial utama
asam ftalat. Itu anhidrida pertama asam dikarboksilat yang akan digunakan secara komersial.
Ini tidak berwarna padat merupakan bahan kimia industri yang penting, terutama untuk
produksi skala besar plasticizer untuk plastik. Pada tahun 2000, volume produksi di seluruh
dunia diperkirakan sekitar 3 juta ton per tahun.
1.2 Permasalahan
1.2.1 Rumusan Masalah
Permasalahan dalam simulasi ini adalah bagaimana untuk mengetahui proses yang terjadi
dalam proses pembuatan Ahidrida Ftalat, maka yang perlu dilakukan adalah :
1. Bagaimana proses pembuatan phtalic anhydride ?
2. Bagaimana proses pembuatan Phtalic Anhydride menggunakan software Chemcad ?
3. Parameter dan properties apa saja yang perlu diperhatikan pada proses pembuatan
Phtalic Anhydride ?
4. Apa bahan baku dan produk yang dihasilkan oleh proses simulasi?
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 6
5. Apa Mekanisme Reaksi yang terjadi pada proses simulasi?
6. Bagaimana proses yang terjadi pada simulasi?
7. Gambarkan Blok diagramnya dan bagaimana Neraca Massanya ?
8. Jelaskan fungsi dari unit-unit yang ada pada proses simulasi?
9. Bagaimana Pengaruh perubahan Temperatur,dan Laju Umpan (feed O-xylene)
terhadap produk pada simulasi dan tampilkan Grafiknya dan analisa?
1.2.2 Batasan Masalah
Mengingat begitu luasnya ruang lingkup pada simulasi ini, maka penulis membatasi
permasalahan tersebut pada :
1. Mengingat banyaknya jumlah proses simulasi kimia, maka penulis dalam laporan ini hanya
menggunakan simulasi proses dalam proses pembuatan Anhidrida Ftalat
2. Data simulasi yang digunakan adalah data yang diuji menggunakan simulasi software
Chemcad.
1.2.3 Kegunaan Masalah
Simulasi yang penulis lakukan ini mudah-mudahan dapat bermanfaat bagi penulis sendiri,
maupun bagi para pembaca atau pihak-pihak lain yang berkepentingan.
1. Manfaat akademis
Simulasi ini erat hubungannya dengan mata kuliah Teknik Reaksi Kimia, sehingga
dengan melakukan simulasi ini diharapkan penulis dan semua pihak yang berkepentingan
dapat lebih memahaminya.
2. Manfaat dalam implementasi atau praktik.
Simulasi ini memfokuskan kepada Anhidrida Ftalat. sebagai objek simulasi, sehingga
diharapkan para pengambil kebijakan dalam produksi Anhidrida Ftalat. maupun pihak-
pihak lain yang berkepentingan dapat menggunakan hasil simulasi ini sebagai bahan
pertimbangan dalam pengambilan keputusan.
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 7
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui proses pembuatan phtalic anhydride dan analisisnya
2. Mengetahui jawaban dari soal yang diberikan dosen pengampu
3. Mengetahui dan memahami proses pembuatan Phtalic Anhydride menggunakan
software Chemcad.
4. Mengetahui parameter dan properties yang perlu diperhatikan pada proses pembuatan
Phtalic Anhydride.
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 8
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Proses produksi anhidrida ftalat adalah proses yang sangat rumit, yang melibatkan
beberapa reaksi samping dan produk. Untuk alasan ini, sifat dan kuantitas katalis yang
digunakan dan kontrol suhu di reaktor muncul sebagai faktor yang relevan untuk
dipertimbangkan dalam rangka untuk mencapai selektivitas yang diperlukan terhadap
produk akhir: anhidrida ftalat. Penjelasan ketat dari reaksi kimia di atas menyiratkan
pengetahuan tentang mekanisme dan persamaan kinetik sama.
2.1 Proses Pembuatan Phthalic Acid Anhydride
Proses pembuatan phthalic acid anhydride yang dikenal pada saat ini ada dua jenis,
yaitu :
Pembuatan phthalic acid anhydride dengan proses oksidasi naphthalene
Pada proses ini, umpan berupa naphthalene cair dipompa dan diinjeksikan ke
furnace untuk menguapkan dan menaikkan suhu sampai pada kondisi operasi. Kondisi
operasi reaktor yang diinginkan yaitu pada kisaran suhu 340oC sampai 380
oC dengan
tekanan 2 atm. Umpan berupa udara dikompresi dan kemudian dinaikkan suhunya untuk
memenuhi kondisi operasi. Rasio massa udara dengan naphthalene yang digunakan
antara 10:1 sampai 12:1.
Reaksi oksidasi naphthalene mengikuti reaksi dibawah ini :
Gambar 3.1. Reaksi Oksidasi Naphthalene
Reaksi oksidasi naphthalene bersifat eksotermis sehingga dibutuhkan pendinginan
untuk menjaga selalu pada kondisi operasi. Pendinginan menggunakan heat exchanger
dengan molten salt sebagai fluida pendingin. Molten salt mengalir ditube, sedangkan
boiling water mengalir di shell. Pada reaksi ini katalis yang digunakan adalah vanadium
oksida (V2O5) dengan menggunakan fluidized bed reactor.
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 9
Naphthalene yang terkonversi mencapai 100% sehingga setiap kilogram
naphthalene menghasilkan yield 0,97 kg phthalic anhydride. Karena udara yang berlebih,
terjadi reaksi pembentukan maleic anhydride. Selain itu, oksidasi naphthalene yang
kurang sempurna menghasilkan naphthoquinone.
Crude phthalic anhydride masuk ke kondenser dan keluar dalam fase cair. Pada
kondenser juga terjadi pemisahan antara crude phthalic anhydride dari noncondensable
gas ( N2, O2, CO2 dan CO). Kemudian arus cair tersebut masuk ke menara distilasi untuk
memisahkan phthalic anhydride sebagai hasil bawah dan sebagai hasil atas yaitu maleic
anhydride. Maleic anhydride merupakan hasil darireaksi oksidasi phthalic anhydride
sebagai akibat penggunaan udara berlebih.Pembentukan maleic anhydride mengikuti
reaksi dibawah ini :
Gambar 3.2. Oksidasi Phthalic Anhydride menjadi Maleic Anhydride
Phthalic anhydride hasil bawah menara distilasi kemudian iumpankan ke dalam
menara distilasi untuk memisahkannya dari naphthoquinone, dengan phthalic anhydride
sebagai hasil atas. Naphthoquinone merupakan hasil oksidasi naphthalene yang tidak
sempurna. Pembentukan naphthoquinone (C10H6O2) terbentuk berdasarkan reaksi di
bawah ini:
C10 H8 +
O2 C10 H6 O2 + H2 O
Pembuatan phthalic anhydride dengan oksidasi dari o-xylene
Pada proses ini, umpan cairan o-xylene 95% (sisanya m-xylene dan p-xylene)
dipanaskan dan diuapkan dengan injeksi langsung dengan udara panas sehingga dapat
menaikkan suhu pada kondisi operasi. Udara yang telah disaring, dikompresi hingga 48,2
sampai 55,2 kPa gauge lalu dipanaskan hingga suhu 149C. Untuk memelihara aktivitas
katalis, sulfur oksida sejumlah 0,5-2,5% berat ditambahkan pada umpan.
Perbandingan udara terhadap o-xylene pada umpan reaktor ialah 25:1. Udara
berlebih ini mampu menekan campuran umpan berada di bawah low explosion limit
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 10
(LEL 1,5% mol o-xylene). Umpan berupa uap o-xylene dan udara panas dimasukkan ke
reaktor fixed bed pada suhu operasi reaktor yaitu 380C.
Gambar 3.3. Reaksi Oksidasi O-xylene
Reaksi bersifat eksotermis sehingga diperlukan pendingin reaktor berupa molten salt
(natrium-kalium nitrat-nitrit eutektik) yang disirkulasi di dalam shell. Panas yangdiambil
molten salt kemudian ditukar di heat exchanger sebagai pembangkit steam. Xylene (o-
xylene, m-xylene, dan p-xylene) yang terkonversi mencapai 100%sehingga setiap
kilogram 95% o-xylene menghasilkan yield 1,03 kg phthalic anhydride. Karena udara
yang berlebih, terjadi reaksi pembentukan maleic anhydride.Selain itu, oksidasi m-xylene
dan p-xylene tidak dapat menghasilkan phthalic anhydride tetapi menghasilkan COx dan
H2O.
Karena udara berlebih di dalam reaktor, keluaran phthalic anhydride berada dibawah
suhu leburnya (130,8C) sehingga produk menyublim menjadi padat. Oleh karena itu,
untuk mentransfer produk, digunakan switch condenser. Switch condenser ialah
kondenser tabung parallel yang mana beberapa tabung mengalami proses pemanasan
sedangkan yang lain mengalami proses pendinginan. Switch condenser tersebut
dipanaskan dan didinginkan menggunakan arus minyak heat exchanger. Selama
pendinginan, phthalic anhydride memadat. Sebaliknya, selama pemanasan, phthalic
anhydride meleleh dan tertransfer ke tangki penyimpan produk. Gas residual bersuhu
66C dan 26kPa gauge dikirim ke water scrubber atau ke incinerator.
Phthalic anhydride yang didapat berkadar 99-99,5% dan disimpan dalam bentuk
asam ftalat pada suhu 149C dan tekanan atmosferis. Karena produk disimpan dalam
bentuk asam ftalat, dibutuhkan pemurnian produk yang terdiri dari dua tahap, yaitu
pemanasan dilanjutkan distilasi vakum selama 8-12 jam sehingga terbentuk anhidrida
sedangkan senyawa yang memiliki titik didih rendah akan menguap dan terpisah melalui
vacuum jet ejector. Produk phthalic anhydride kemudian dimasukkan ke dalam
evaporator, rectifier, dan terakhir di tangki phthalic anhydride.
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 11
2.2 Pemilihan Proses
Berikut ini perbandingan proses dari bahan naphthalene dan o-xylene
Proses Oksidasi Naphthalene Proses Oksidasi o-xylene
Bahan baku setiap kilogram naphthalene
menghasilkan yield 0,97 kg
phthalic anhydride
setiap kilogram 95% oxylene
menghasilkan yield
1,03 kg phthalic anhydride.
(yield teoritis 1,39 kg/ kg
100% o-xylene)
Rasio umpan
Reactor
udara:naphthalene = (10-12):1 udara :o-xylene = 25:1
Kondisi
operasi
Suhu 360oC dan tekanan 2 atm Suhu 350oC dan tekanan 2,2
Bar
Finishing
produk
Pemisahan produk dari maleic
anhydride dilanjutkan
pemisahan naphthoquinone
Pemisahan produk dari
maleic anhydride
Emisi Karbondioksida Tidak ada karbondioksida
Produk akhir Kemurnian produk : 85 % Kemurnian produk : 99,8 %
Harga bahan
baku
US $800 - 1200 /ton US $ 1488-1680/ton
Tabel Perbandingan Proses dari Bahan Naphthalene dan o-xylene
Berdasarkan data pada tabel 2-1 di atas maka pada pra perancangan pabrik
pembuatan phthalic acid anhydride dipilih proses oksidasi ortho xylene. Proses ini
didasarkan atas beberapa pertimbangan, sebagai berikut :
a. Konversi dan kemurnian produk yang dihasilkan lebih tinggi dibandingkan proses
oksidasi naphthalene.
b. Proses tidak menghasilkan karbondioksida.
c. Nilai jual produk lebih ekonomis karena kemurniannya lebih tinggi.
2.3 Deskripsi Proses
Pra rancangan pabrik pembuatan phthalic acid anhydride dengan proses oksidasi ortho
xylene secara garis besar dapat dikelompokkan dalam empat tahapan proses, yaitu :
1. Proses persiapan bahan baku
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 12
2. Proses reaksi pembentukan phthalic acid
3. Proses pemisahan phthalic acid
4. Proses pengeringan phthalic acid
Proses Persiapan Bahan Baku
Bahan baku ortho xylene (C8H
10) dengan kondisi temperatur 30
0
C dan tekanan
1,013 bar disimpan pada tangki bahan baku (T-701). Selanjutnya ortho xylene
dipompakan ke vapuorizer (E-701) untuk diuapkan hingga temperatur 150 0
C dan
tekanan 1,4 bar yang kemudian dipompakan ke furnace (H-701) untuk dipanaskan
hingga temperatur 350 0
C dan tekanan 2,2 bar. Bahan bakar yang dipergunakan pada
furnace adalah liquid natural gas. Selanjutnya gas buang pembakaran pada furnace
dipergunakan untuk memanaskan air untuk menghasilkan steam pada unit waste heat
boiler.
Udara pada temperatur 30 0
C dan tekanan 1,013 bar dari blower (B-701) dialirkan
dengan kompresor (CP-701) ke furnace (H-701) untuk dipanaskan hingga temperatur
350C dan tekanan 2,2 bar.
Proses Reaksi Pembentukan Phthalic Acid
Uap ortho xylene dan udara yang berasal dai furnace (H-701) diumpankan ke
reaktor (R-701) dengan kondisi operasi temperatur 350 0
C dan tekanan 2,2 bar di
mana reaktor dalam kondisi isothermic. Pada proses ini dipergunakan katalis
vanadium pentoxide untuk mempercepat reaksi dan menghasilkan konversi produk
sebesar 99 % dengan reaksi sebagai berikut
C8H
10 + 3 O
2 V2O5
C
8H
4O
3 + 3 H
2O
Pada reaksi ini produk reaktor berupa campuran antara phthalic acid, oksigen
sisa, nitrogen dan air pada temperatur 350 0
C dan tekanan 2,2 bar. Reaksi pada reaktor
merupakan reaksi exothermic di mana reaksi pembentukan phthalic acid dari oksidasi
ortho xylene menghasilkan panas yang cukup tinggi. Agar panas reaksi dapat
dikendalikan dengan sempurna sesuai dengan kondisi operasi maka diperlukan media
pendingin, yaitu dowterm. Dalam proses ini dowterm yang dipakai adalah air
pendingin. Panas reaksi yang dihasilkan dari reaktor diserap oleh media pendingin
(dowterm).
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 13
Proses pemisahan Phthalic Acid
Produk dari reaktor (R-701) berupa phthalic acid, ortho xylene sisa, oksigen sisa,
nitrogen dan air dialirkan ke kondersor parsial (E-703) untuk mengubah sebagian fasa
produk dari uap menjadi cairan dengan menurunkan temperatur hingga 150 0
C dan
tekanan 1,7 bar. Campuran uap (ortho xylene sisa, oksigen sisa, nitrogen dan air) dan
cairan (phthalic acid) selanjutnya dialirkan ke tangki knock out drum (SC-701) untuk
memisahkan uap dari cairan.
Proses Pengeringan Phthalic Acid
Cairan Phthalic Acid dari knock out drum (SC-701) diumpankan ke spray dryer
(DE-701) untuk dikeringkan sekaligus membentuk butiran kristal phthalic acid
anhydride. Kristal phthalic acid anhydride yang telah kering selanjutnya dialirkan
menggunakan screw conveyor (CS-701) menuju silo. Produk phthalic acid anhydride
yang memiliki kemurnian 99,8 % ini selanjutnya disimpan dalam silo (S-701).
2.4 Proses Deskripsi dari Gambar
Unit X menghasilkan anhidrida ftalat (PA) melalui oksidasi parsial o-xilena
menggunakan udara. Proses saat diilustrasikan pada Gambar.
Udara dikompresi menjadi sekitar 220 kPa dalam satu tahap kompresor sentrifugal
(pada nomor 1) dan dipanaskan sampai 245 C dengan menggunakan tekanan tinggi uap
penukar panas (pada nomor 3). Udara panas ini dikompresi kemudian dicampur dengan
pakan o-xylene yang telah dipompa ke sekitar 290 kPa menggunakan gambar nomor 2.
Gabungan o-xylene dan udara bertemu pada gambar nomor 4 lalu aliran memasuki fixed-
bed reaktor katalitik, gambar 5, pada 245 C dan 200 kPa. Untuk alasan keamanan,
konsentrasi o-xylene disimpan pada atau di bawah batas ledakan bawah 1% mol. Rasio o-
xilena udara diatur dengan menggunakan kontroler rasio antara kompresor dan katup
kontrol pada pompa.
Dalam reaktor, o-xilena tunduk pada berbagai reaksi oksidasi untuk menghasilkan
produk yang diinginkan dari PA, sampingan anhidrida maleat (MA), produk pembakaran,
dan sejumlah kecil asam benzoat. Semua reaksi ini sangat eksotermis, dan suhu reaktor
dikontrol oleh pertukaran panas dengan aliran media pendingin (DOWTHERM A )
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 14
yang mengalir bersamaan melalui shell-sisi reaktor. The DOWTHERM A disirkulasikan
melalui reaktor dalam sebuah loop tertutup oleh pompa. Panas akan dihapus dari
DOWTHERM A dengan penguapan air umpan boiler (BFW) untuk menghasilkan uap
bertekanan tinggi (HPS).
Efluen reaktor (Aliran 7) meninggalkan reaktor pada suhu 353 C dan tekanan 130
kPa. Penurunan tekanan pada reaktor disebabkan oleh aliran gas reaktan melalui tabung
katalis penuh. Aliran ini didinginkan dalam serangkaian penukar panas (gambar 6-9), di
mana suhu aliran proses dikurangi menjadi 45 C dan tekanan tinggi (HPS) dan tekanan
rendah uap (LPS) yang dihasilkan, dan jika ada air pendingin (cw) digunakan untuk
pendinginan produk akhir. Efluen reaktor didinginkan (Aliran 7) adalah campuran dua
fase pada saat ini, dan kemudian dikirim ke satu set beralih kondensor (Condenser #1 dan
Condenser #2) untuk memulihkan PA. Hal ini dicapai dengan pendinginan dan
desublimating PA sebagai solid dalam satu kondensor menggunakan minyak dingin.
Bersamaan, padat PA dilebur menggunakan minyak panas di kondensor kedua, dan jika
ada kondensor ketiga adalah kondensor siaga. Baku PA selanjutnya dimurnikan dengan
mengirimkan cairan stream dari saklar kondensor melalui katup dengan tekanan yang
tinggi dan melalui Aliran 10, dimana suhu meningkat menjadi 230 C sebelum ke
menara PA (Gambar 10). Di menara 99,9% mol PA diproduksi sebagai produk bawah
dan MA kemurnian> 95% mol diproduksi di atas bagian menara. MA-produk akhirnya
dikombinasikan dengan MA pulih dari saklar kondensor off gas, Aliran 15, dan dijual.
Peralatan untuk memulihkan MA dari Aliran 7 dan rincian saklar kondensor tidak
ditunjukkan pada Gambar dan dioperasikan terpisah oleh kontraktor. Mereka telah
menentukan bahwa mereka dapat memproses sampai dengan 20% pakan tambahan untuk
kondensor saklar asalkan disampaikan pada tekanan minimal 100 kPa tekanan dan pada
suhu maksimum 50 C. Hasil lainnya yang dihasilkan adalah minyak mentah yang
biasanya berupa Maleat Anhidrida dihasilkan dari kondensor 1 dan 2 yang dialirkan
melalui Aliran 17-19. Hasil Anhidrida Ftalat ditunjukan oleh aliran 16.
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 15
2.5 Bahan Baku
Bahan baku yang diperlukan untuk membuat Anhidrida Ftalat antara lain :
1. O-xylene : Merupakan bahan utama untuk membentuk Anhidrida Ftalat
2. Udara : Merupakan bahan yang digunakan untuk mixing dengan oxylene agar
mendapatkan anhidrida Ftalat dalam bentuk fase gas yang kemudian akan diolah ke
proses selanjutnya.
3. Water : Merupakan bahan baku yang berfungsi untuk mendinginkan Anhidrida Ftalat
pada menara yang terdapat pada proses di akhir.
2.6 Produk
1. Off-gas : yaitu gas hasil produksi dalam pembuatan Anhidrida Ftalat yang diakibatkan
oleh pendenginan Anhidrida Ftalat dalam menara sehingga terjadi pemisahan antara
fase gas dan fase liquid.
2. MA Soln : Merupakan hasil yang diinginkan dari proses yaitu Anhidrida Ftalat.
3. Crude PA : Merupakan minyak mentah yang dihasilkan dari kondensor 1 dan 2 yang
kemudaian disatukan dan dapat diolah atau digunakan untuk hal-hal lain.
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 16
2.7 Sintesis dan produksi
Ftalat anhidrida pertama kali dilaporkan pada tahun 1836 oleh Auguste Laurent. Lebih rute
kontemporer meliputi oksidasi katalitik orto-xilena dan naftalena ("Gibbs proses anhidrida
ftalat"), meskipun penggunaan naftalena telah menurun. Mulai dari o-xylene, oksidasi
mengikuti stoikiometri berikut:
C6H4(CH3)2 + 3 O2 C6H4(CO)2O + 3 H2O
Reaksi hasil dengan sekitar 70% selektivitas. Sekitar 10% dari anhidrida maleat juga
diproduksi:
C6H4(CH3)2 + 7.5 O2 C4H2O3 +4 H2O + 4 CO2
Sebuah vanadium pentoksida dimodifikasi (V2O5) berfungsi sebagai katalis, yang aktif
dalam kisaran 320-400 C. Anhidrida ftalat dipisahkan dari produk sampingan oleh
serangkaian "beralih kondensor". Anhidrida ftalat dan anhidrida maleat yang ditemukan oleh
distilasi. Ftalat anhidrida juga dapat dibuat dari asam ftalat: [1]
Produksi industri skala besar anhidrida maleat dicapai dengan penyatuan berikut unit proses:
Catalyst dikemas reaktor unggun
Beralih Kondensor
Kolom Distilasi
Aliran reaktan o-xylene dan campuran udara memasuki reaktor tidur dikemas pada suhu 300-
420 C dan tekanan sedikit kurang dari 1 atm. Arus produk ini kemudian diproses dalam
switch kondensor untuk pemisahan terkondensasi dari non-terkondensasi. Menyublim
andhydride ftalat pada kondensasi, sehingga setelah kondensasi cairan panas digunakan untuk
melelehkan ftalat anhidrida dan sekaligus kondensor lain dalam seri digunakan untuk proses
kondensasi yang diinginkan, beralih kondensor bolak-balik. Untuk sublimasi efisien
anhidrida ftalat mentah, tekanan parsial anhidrida ftalat harus lebih dari titik tripel anhidrida
ftalat. Jadi, meningkatkan tekanan reaksi akan mendukung pemisahan lebih efisien dalam
switch kondensor. Sekarang-a-hari, tanaman modern yang memiliki kondensor cair, pra-
kondensor untuk beralih kondensor. Sangat hati-hati harus diambil, bahwa suhu operasi
kondensor cair di atas titik tripel. Kondensat dari rangkaian kondensor dikirim ke serangkaian
kolom distilasi untuk pemisahan efektif anhidrida ftalat dari air dan anhidrida maleat.
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 17
2.8 Penggunaan
Penggunaan utama dari anhidrida ftalat adalah sebagai perantara kimia dalam produksi
plastik dari vinil klorida. Ester ftalat, yang berfungsi sebagai plasticizer, yang berasal dari
Ftalat Anhydride. Plasticizer phthalate digunakan untuk produksi produk PVC yang fleksibel
seperti kabel, pipa dan selang, kain kulit, sepatu, film untuk kemasan dll Ftalat anhidrida
memiliki penggunaan utama dalam produksi resin poliester dan penggunaan kecil lainnya
dalam produksi alkid resin digunakan dalam cat dan lak; pewarna tertentu (antrakuinon,
phthalein, rhodamin, ftalosianin, fluorescin, dan xanthene pewarna); penolak serangga; dan
poliol poliester untuk poliuretan. Hal ini juga digunakan sebagai inhibitor hangus karet dan
retarder.
2.9 Aplikasi
Anhidrida ftalat adalah serbaguna menengah dalam kimia organik, sebagian karena
bifunctional dan murah tersedia. Hidrolisis dengan air panas membentuk asam orto-ftalat.
Hidrolisis anhidrida tidak biasanya proses reversibel. Asam ftalat Namun mudah mengalami
dehidrasi membentuk anhidrida ftalat atas 180 C, ftalat anhidrida ulang bentuk.
2.10 Persiapan Ester Ftalat
Seperti anhidrida lain, reaksi alkoholisis adalah dasar dari pembuatan ester ftalat, yang secara
luas digunakan (dan kontroversial - lihat endocrine disruptor). Plasticizer Pada 1980-an,
sekitar 6,5 109 kg ester ini diproduksi setiap tahun , dan skala produksi meningkat setiap
tahun, semua dari anhidrida ftalat. Proses ini dimulai dengan reaksi anhidrida ftalat dengan
alkohol, memberikan monoesters:
3. C6H4(CO)2O + ROH C6H4(CO2H)CO2R
Esterifikasi kedua lebih sulit dan membutuhkan penghapusan air:
4. C6H4(CO2H)CO2R + ROH C6H4(CO2R)2 + H2O
Diester yang paling penting adalah bis (2-ethylhexyl) phthalate ("DEHP"), yang digunakan
dalam pembuatan polivinil klorida.
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 18
2.13 Sintesis Organik
Anhidrida ftalat adalah prekursor berbagai reagen yang berguna dalam sintesis organik.
Derivatif yang penting termasuk ftalimida dan banyak turunannya. Alkohol kiral membentuk
setengah-ester (lihat di atas), dan derivatif ini sering diatasi karena mereka membentuk garam
diastereomer dengan amina kiral seperti brucine A terkait reaksi pembukaan cincin
melibatkan peroksida untuk memberikan asam peroksi berguna.
C6H4 (CO) 2O + H2O2 C6H4 (CO3H) CO2H
2.14 Persiapan Nitroalkenes Alifatik
Anhidrida ftalat digunakan untuk dehidrasi rantai pendek nitro-alkohol untuk
menghasilkan nitroalkenes, senyawa dengan kecenderungan tinggi untuk polimerisasi.
2.15 Prekursor untuk zat warna
Anhidrida ftalat banyak digunakan dalam industri untuk produksi pewarna tertentu.
Sebuah aplikasi terkenal reaktivitas ini adalah persiapan anthroquinone yang mewarnai
quinizarin oleh reaksi dengan para-klorofenol diikuti dengan hidrolisis klorida.
2.16 Keamanan
Yang paling mungkin paparan anhidrida ftalat adalah melalui kontak kulit atau inhalasi
selama pembuatan atau penggunaan. Studi menunjukkan bahwa paparan anhidrida ftalat
dapat menyebabkan rhinitis, bronkitis kronis, dan asma. Anhydride reaksi ftalat terhadap
kesehatan manusia umumnya sindrom asma-rhinitis-konjungtivitis atau reaksi dan
influenza seperti gejala tertunda dan dengan peningkatan Immunoglobulin
(Immunoglobulin E, Immunoglobulin G) tingkat dalam darah.
2.17 Chemcad Software
ChemCad merupakan salah satu program aplikasi dalam teknik kimia yang paling
lengkap dan canggih saat ini. Dengan menggunakan Chemcad akan dapat merancang,
membuat dan menghitung sebuah proses dalam pabrik kimia.
Fungsi dari chemcad :
Peningkatan produktivitas dengan perhitungan kinerja teknik kimia sehari-hari
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 19
Memaksimalkan penghasilan dengan pembuatan desain yang labih efisien pada
proses baru dan alat yang baru
Penurunan biaya dengan optimasi proses teknik kimia
Ada 10 tahap dasar untuk mempersiapkan, menjalankan dan dokumentasi pada sebuah proses
simulasi dalam CHEMCAD, yaitu :
1. Memulai pekerjaan baru
2. Memilih engineering unit (satuan yang digunakan)
3. Membuat Flowsheet
4. Memilih Komponen
5. Memilih model Thermodinaka
6. Memasukkan data stream
7. Spesifikasi unit operasi
8. Menjalankan simulasi
9. Menampilkan hasil perhitungan
10. Membuat Laporan dan Flow Diagram Proses (FDP)
2.18 Alat-Alat yang digunakan pada Proses pembuatan phtalic anhydride :
1. Air compressor
2. O-xylene feed Pumps
3. Air heater
4. O-xylene heater
5. Reactor
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 20
6. Downtherms pumps
7. Downtherms cooler
8. High and Medium Pressure
9. Reboiler
10. Condenser
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 21
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu Simulasi
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan software yang digunakan untuk
menganalisis proses yang terjadi. Dalam pelaksanaan simulasi, penulis mengumpulkan data
secara langsung dengan mengolah dan merubah parameter-parameter yang ada. Sedangkan
waktu simulasi yang dimulai pada tanggal 9-23 Desember 2014.
3.2 Teknik Pengumpulan Data
Teknik pengumpulan data dilakukan melalui :
a. Mengambil data yang diberikan oleh dosen pengampu
b. Studi dokumen, mengumpulkan data dan informasi dari buku-buku dan internet yang
berkaitan dengan penelitian.
c. Pengukuran dengan merubah parameter yang sudah ada dan di simpan
3.3 Sumber Data
Sumber data penelitian meliputi :
Data yang diperoleh dari dosen pengampu secara langsung. Berdasarkan simulasi ini
data yang diperoleh secara langsung adalah temperatur, tekanan, umpan masuk, alat
yang digunakan, alur proses anhidrida ftalat, dan hasil (produk).
3.4 Instrumen Penelitian
Instrument yang diperlukan untuk penelitian ini adalah :
a. Kertas untuk mencatat hasil perubahan parameter-parameter yang ada.
b. Software Chemcad 6.3.1.4168
3.5 Metode Analisis
Untuk memecahkan permasalahan penelitian ini, maka digunakan metode analisis sebagai berikut
:
Metode yang digunakan dalam pembuatan tugas ini adalah menggunakan software
chemcad. Metode ini merupakan metode yang tepat digunakan, karena akan mendapatkan
hasil yang lebih spesifik.
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 22
BAB IV
HASIL DAN ANALISA
1. Apa bahan baku dan produk yang dihasilkan oleh proses simulasi kelompok anda?
Jawab :
Bahan baku yang diperlukan untuk membuat Anhidrida Ftalat antara lain :
O-xylene : Merupakan bahan utama untuk membentuk Anhidrida Ftalat
Udara : Merupakan bahan yang digunakan untuk mixing dengan oxylene
agar mendapatkan anhidrida Ftalat dalam bentuk fase gas yang kemudian
akan diolah ke proses selanjutnya.
Water : Merupakan bahan baku yang berfungsi untuk mendinginkan
Anhidrida Ftalat pada menara yang terdapat pada proses di akhir.
Produk yang dihasilkan dari proses simulasi antara lain :
Off-gas : yaitu gas hasil produksi dalam pembuatan Anhidrida Ftalat yang
diakibatkan oleh pendinginan Anhidrida Ftalat dalam menara sehingga
terjadi pemisahan antara fase gas dan fase liquid.
MA Soln : Merupakan hasil yang diinginkan dari proses yaitu Anhidrida
Ftalat.
Crude PA : Merupakan minyak mentah yang dihasilkan dari kondensor 1
dan 2 yang kemudaian disatukan dan dapat diolah atau digunakan untuk
hal-hal lain.
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 23
2. Apa Mekanisme Reaksi yang terjadi pada proses simulasi?
Jawab :
Studi Proses secara umum
Proses produksi anhidrida ftalat adalah proses yang sangat rumit, yang
melibatkan beberapa reaksi samping dan produk. Untuk alasan ini, sifat dan kuantitas
katalis yang digunakan dan kontrol suhu di reaktor muncul sebagai faktor yang
relevan untuk dipertimbangkan dalam rangka untuk mencapai selektivitas yang
diperlukan terhadap produk akhir: anhidrida ftalat. Penjelasan ketat dari reaksi kimia
di atas menyiratkan pengetahuan tentang mekanisme dan persamaan kinetik sama.
Beberapa oleh-produk yang telah diidentifikasi karena reaksi samping dalam
persaingan dengan salah satu yang diinginkan. Selain itu, tiga pra-produk yang
terbentuk dalam reaksi seri sebelumnya mengarah pada sintesis produk (PA, C8H10).
Produk-produk ini (lihat Gambar 1) diidentifikasi sebagai asam benzoat (BAC,
C7H6O2), metil-maleat anhidrida (MMA, C5H4O3), anhidrida maleat (MA, C4H2O3),
R-tolualdehyde (-TAL, C8H8O), R-toluic asam (-TAC, C8H8O2) dan phthalide
(PH, C8H6O2). Jika kondisi oksidasi menjadi lebih agresif, sebagian atau total
pembakaran reaktan terjadi, sehingga produk reaksi adalah karbon monoksida (ketika
beroperasi dengan oksigen rendah untuk reaktan ratio), karbon dioksida
(oxygensurplus stoikiometri dalam aliran umpan) dan air.
Tata letak umum pabrik produksi anhidrida ftalat memungkinkan kita untuk
membedakan tiga bagian yang berbeda, yang ditetapkan di bawah ini.
I. Bagian reaksi
Bagian awal dari produksi anhidrida diagram alir proses ftalat adalah bagian
reaksi, di mana reaktan awalnya tertutup dan menyebabkan tekanan inlet dan kondisi
Gambar 1
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 24
suhu reaktor katalitik, yang memegang reaksi di dalam tabung tipis diisi dengan
catalytic vanadia pelet -titania atau cincin. Di dalam shell reaktor, aliran kontinu
garam cair memungkinkan kontrol suhu.
II. Bagian kondensasi
Setelah bagian reaksi, pendinginan dan kondensasi dari gas reaksi yang
diperlukan dalam rangka untuk memulihkan produk. Operasi pertukaran panas
(termasuk panas laten dan sensitif) yang terlibat, memainkan peran utama dalam
integrasi panas dari proses akhir. Pencairan sebagian dari aliran gas outlet reaktor
dilakukan dalam penukar panas yang disebut after-cooler, mendapatkan aliran cairan
kaya anhidrida ftalat. Setelah itu, aliran gas masih mengandung sejumlah produk
penting dari alternatif desublimed dalam beberapa saklar kondensor. Sebuah tangki
penyangga diaduk dipanaskan memungkinkan kita untuk mendapatkan aliran kontinu
produk.
III. Bagian pemurnian
Akhirnya, kemurnian diperlukan produk dicapai dengan menggunakan kereta
pemurnian yang terdiri dari kolom pemisahan, berfokus pada penghapusan senyawa
yang lebih stabil daripada anhidrida ftalat. Tergantung pada kemurniannya, mereka
mungkin akan merevaluasi. Setelah itu, kolom rektifikasi mengarah ke pemulihan
ftalat anhidrida yang diinginkan dari atas kolom sedangkan limbah berat pulih dari
bawah.
Proses Deskripsi dari Gambar
Unit X menghasilkan anhidrida ftalat (PA) melalui oksidasi parsial o-xilena
menggunakan udara. Proses saat diilustrasikan pada Gambar.
Udara dikompresi menjadi sekitar 220 kPa dalam satu tahap kompresor
sentrifugal (pada nomor 1) dan dipanaskan sampai 245 C dengan menggunakan
tekanan tinggi uap penukar panas (pada nomor 3). Udara panas ini dikompresi
kemudian dicampur dengan pakan o-xylene yang telah dipompa ke sekitar 290 kPa
menggunakan gambar nomor 2. Gabungan o-xylene dan udara bertemu pada gambar
nomor 4 lalu aliran memasuki fixed-bed reaktor katalitik, gambar 5, pada 245 C dan
200 kPa. Untuk alasan keamanan, konsentrasi o-xylene disimpan pada atau di bawah
batas ledakan bawah 1% mol. Rasio o-xilena udara diatur dengan menggunakan
kontroler rasio antara kompresor dan katup kontrol pada pompa.
Dalam reaktor, o-xilena tunduk pada berbagai reaksi oksidasi untuk menghasilkan
produk yang diinginkan dari PA, sampingan anhidrida maleat (MA), produk
pembakaran, dan sejumlah kecil asam benzoat. Semua reaksi ini sangat eksotermis,
dan suhu reaktor dikontrol oleh pertukaran panas dengan aliran media pendingin
(DOWTHERM A ) yang mengalir bersamaan melalui shell-sisi reaktor. The
DOWTHERM A disirkulasikan melalui reaktor dalam sebuah loop tertutup oleh
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 25
pompa. Panas akan dihapus dari DOWTHERM A dengan penguapan air umpan boiler
(BFW) untuk menghasilkan uap bertekanan tinggi (HPS).
Efluen reaktor (Aliran 7) meninggalkan reaktor pada suhu 353 C dan tekanan
130 kPa. Penurunan tekanan pada reaktor disebabkan oleh aliran gas reaktan melalui
tabung katalis penuh. Aliran ini didinginkan dalam serangkaian penukar panas
(gambar 6-9), di mana suhu aliran proses dikurangi menjadi 45 C dan tekanan tinggi
(HPS) dan tekanan rendah uap (LPS) yang dihasilkan, dan jika ada air pendingin (cw)
digunakan untuk pendinginan produk akhir. Efluen reaktor didinginkan (Aliran 7)
adalah campuran dua fase pada saat ini, dan kemudian dikirim ke satu set beralih
kondensor (Condenser #1 dan Condenser #2) untuk memulihkan PA. Hal ini dicapai
dengan pendinginan dan desublimating PA sebagai solid dalam satu kondensor
menggunakan minyak dingin. Bersamaan, padat PA dilebur menggunakan minyak
panas di kondensor kedua, dan jika ada kondensor ketiga adalah kondensor siaga.
Baku PA selanjutnya dimurnikan dengan mengirimkan cairan stream dari saklar
kondensor melalui katup dengan tekanan yang tinggi dan melalui Aliran 10, dimana
suhu meningkat menjadi 230 C sebelum ke menara PA (Gambar 10). Di menara
99,9% mol PA diproduksi sebagai produk bawah dan MA kemurnian> 95% mol
diproduksi di atas bagian menara. MA-produk akhirnya dikombinasikan dengan MA
pulih dari saklar kondensor off gas, Aliran 15, dan dijual. Peralatan untuk
memulihkan MA dari Aliran 7 dan rincian saklar kondensor tidak ditunjukkan pada
Gambar dan dioperasikan terpisah oleh kontraktor. Mereka telah menentukan bahwa
mereka dapat memproses sampai dengan 20% pakan tambahan untuk kondensor
saklar asalkan disampaikan pada tekanan minimal 100 kPa tekanan dan pada suhu
maksimum 50 C. Hasil lainnya yang dihasilkan adalah minyak mentah yang
biasanya berupa Maleat Anhidrida dihasilkan dari kondensor 1 dan 2 yang dialirkan
melalui Aliran 17-19. Hasil Anhidrida Ftalat ditunjukan oleh aliran 16.
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 26
3. Bagaimana proses yang terjadi pada simulasi?
Jawab :
Reaksi Kimia dan kinetika
Dalam rangka untuk beroperasi dengan aman, campuran reaksi (Aliran 3)
harus dijaga di bawah batas ledakan bawah 1% mol o-xylene di udara. Oksidasi
o-xylene terjadi pada katalis diisi tabung yang didinginkan menggunakan aliran
beredar Dowtherm A. Reaksi yang terjadi sangat eksotermis, dan suhu di mana-
mana dalam reaktor harus dikontrol sangat hati-hati. Katalis, vanadium
pentoksida (V2O5), Sinter atas suhu 400 C. Reaksi yang terjadi adalah :
C6H4(CH3) + 3O2 C6H4(CO)2O + 3H2O o-xylene Ftalat Anhidrida
C6H4(CO)2O + 15/2 O2 8CO2 + 2H2O Ftalat Anhidrida
C6H4 (CH3)2 + 21/2 O2 8CO2 +5H2O o-xylene
C6H4(CH3)2 + 15/2 O2 C2H2 (CO)2O + 4 CO2 + 4 H2O o-xylene maleat anhidrida
C2H2(CO)2O + 3O2 4 CO2 + H2O maleat anhidrida
C6H4(CH3)2 + 3O2 C6H5(COOH) + CO2 + 2 H2O o-xylene Asam Benzoat
C6H5(COOH) + 15/2 O2 7 CO2 + 3 H2O Asam Benzoat
Ekspresi kinetik untuk reaksi-reaksi ini semua memiliki bentuk :
di mana ko memiliki unit kmol/m3-reaktor/jam, Ea memiliki satuan kkal/kmol,
dan pi adalah tekanan parsial di atm.
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 27
4. Gambarkan Blok diagramnya dan bagaimana Neraca Massanya ?
Blog Diagram PHTHALIC ANHYDRIDE
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 28
Neraca Massa pada PHTHALIC ANHYDRIDE
CHEMCAD 6.0.1 Page 1
Job Name: The Phthalic Anhydride Process (PA) Date: 12/20/2014
Time: 11:48:48
Stream No. 1 2 3 4
Stream Name AIR O-XYLENE
Temp C 20.0000 75.4327 20.0000 20.1594
Pres bar 1.0130 1.6000 1.0130 6.5000
Enth kcal/h -48984. 4.6986E+005 -73276. -73022.
Vapor mole fraction 1.0000 1.0000 0.00000 0.00000
Total kmol/h 1338.4707 1338.4707 12.0094 12.0094
Total kg/h 38616.0159 38616.0159 1275.0000 1275.0000
Total std L m3/h 44.6333 44.6333 1.4410 1.4410
Total std V m3/h 30000.01 30000.01 269.17 269.17
Flowrates in kg/h
O-Xylene 0.0000 0.0000 1275.0000 1275.0000
Phthalandione 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Maleic Anhydride 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
o-Tolualdehyde 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Phthalide 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Oxygen 8994.2379 8994.2379 0.0000 0.0000
Nitrogen 29621.7771 29621.7771 0.0000 0.0000
Carbon Monoxide 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Carbon Dioxide 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Water 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Phthalic Acid 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Maleic Acid 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Stream No. 5 6 7 8
Stream Name
Temp C 180.0000 160.0451 380.0000 134.0000
Pres bar 1.3000 1.3000 1.2000 1.2000
Enth kcal/h 1.4570E+006 1.3839E+006 -1.9703E+006 -4.5674E+006
Vapor mole fraction 1.0000 1.0000 1.0000 0.99653
Total kmol/h 1338.4707 1350.4800 1354.9518 1354.9518
Total kg/h 38616.0159 39891.0144 39891.0038 39891.0038
Total std L m3/h 44.6333 46.0743 46.0240 46.0240
Total std V m3/h 30000.01 30269.18 30369.41 30369.41
Flowrates in kg/h
O-Xylene 0.0000 1275.0000 0.0000 0.0000
Phthalandione 0.0000 0.0000 1255.4809 1255.4809
Maleic Anhydride 0.0000 0.0000 77.1338 77.1338
o-Tolualdehyde 0.0000 0.0000 11.3992 11.3992
Phthalide 0.0000 0.0000 2.7385 2.7385
Oxygen 8994.2379 8994.2379 7107.5581 7107.5581
Nitrogen 29621.7771 29621.7771 29621.7771 29621.7771
Carbon Monoxide 0.0000 0.0000 7.3701 7.3701
Carbon Dioxide 0.0000 0.0000 1053.3078 1053.3078
Water 0.0000 0.0000 754.2359 754.2359
Phthalic Acid 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Maleic Acid 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 29
CHEMCAD 6.0.1 Page 2
Job Name: The Phthalic Anhydride Process (PA) Date: 12/20/2014
Time: 11:48:48
Stream No. 9 10 11 14
Stream Name WATER
Temp C 134.0000 80.0000 80.0000 30.0000
Pres bar 1.2000 1.1500 1.1500 4.0130
Enth kcal/h -4.0567E+006 -4.2017E+006 -4.6604E+006 -1.1361E+008
Vapor mole fraction 1.0000 1.0000 0.99691 0.00000
Total kmol/h 1350.2511 1346.0855 1350.2511 1665.2790
Total kg/h 39200.6256 38613.4396 39200.6256 30000.0005
Total std L m3/h 45.4972 45.0493 45.4972 30.0000
Total std V m3/h 30264.05 30170.69 30264.05 37324.98
Flowrates in kg/h
O-Xylene 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Phthalandione 570.2481 14.8087 570.2481 0.0000
Maleic Anhydride 73.8070 46.7911 73.8070 0.0000
o-Tolualdehyde 11.2308 10.2156 11.2308 0.0000
Phthalide 1.6757 0.1418 1.6757 0.0000
Oxygen 7107.5431 7107.5315 7107.5431 0.0000
Nitrogen 29621.7523 29621.7363 29621.7523 0.0000
Carbon Monoxide 7.3701 7.3701 7.3701 0.0000
Carbon Dioxide 1053.2957 1053.2795 1053.2957 0.0000
Water 753.7046 751.5618 753.7046 30000.0005
Phthalic Acid 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Maleic Acid 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Stream No. 15 16 17 18
Stream Name OFF-GAS MA SOLN.
Temp C 35.4992 38.7401 134.0000 80.0000
Pres bar 1.0130 1.0130 1.2000 1.1500
Enth kcal/h -5.5517E+006 -1.1226E+008 -5.1069E+005 -4.5874E+005
Vapor mole fraction 1.0000 0.00000 0.00000 0.00000
Total kmol/h 1362.4875 1648.3003 4.7007 4.1656
Total kg/h 38857.6495 29755.7906 690.3748 587.1848
Total std L m3/h 45.3098 29.7287 0.5268 0.4478
Total std V m3/h 30538.31 36944.42 105.36 93.37
Flowrates in kg/h
O-Xylene 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Phthalandione 0.0000 0.0112 685.2313 555.4325
Maleic Anhydride 0.0000 0.0354 3.3268 27.0156
o-Tolualdehyde 10.2156 0.0000 0.1685 1.0151
Phthalide 0.1315 0.0103 1.0628 1.5338
Oxygen 7107.5103 0.0213 0.0152 0.0118
Nitrogen 29621.7346 0.0038 0.0269 0.0169
Carbon Monoxide 7.3701 0.0000 0.0000 0.0000
Carbon Dioxide 1053.1951 0.0843 0.0121 0.0163
Water 1057.4908 29683.6818 0.5313 2.1427
Phthalic Acid 0.0001 16.5973 0.0000 0.0000
Maleic Acid 0.0000 55.3455 0.0000 0.0000
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 30
CHEMCAD 6.0.1 Page 3
Job Name: The Phthalic Anhydride Process (PA) Date: 12/20/2014
Time: 11:48:48
Stream No. 19
Stream Name CRUDE PA
Temp C 109.3639
Pres bar 1.1500
Enth kcal/h -9.6943E+005
Vapor mole fraction 1.1392E-005
Total kmol/h 8.8663
Total kg/h 1277.5595
Total std L m3/h 0.9746
Total std V m3/h 198.73
Flowrates in kg/h
O-Xylene 0.0000
Phthalandione 1240.6636
Maleic Anhydride 30.3424
o-Tolualdehyde 1.1836
Phthalide 2.5966
Oxygen 0.0270
Nitrogen 0.0438
Carbon Monoxide 0.0000
Carbon Dioxide 0.0284
Water 2.6740
Phthalic Acid 0.0000
Maleic Acid 0.0000
5. Jelaskan fungsi dari unit-unit yang ada pada proses simulasi? Jawab :
Pompa Pada Proses Anhidrida Ftalat
1. Nama alat : O-xylene feed pump
Kode : P-1701 A/B
Fungsi : Memompa o-xylene sehingga bercampur dengan udara ke
reaktor
Power : 1.10 KW
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 31
Bahan : Baja karbon
Efisiensi : 65 %
2. Nama alat : Dowtherm pump
Kode : P -1702 A/B
Fungsi : Mensirkulasikan downtherm A melalui reaktor dalam sebuah
aliran tertutup
Power : 36,0 KW
Bahan : Baja karbon
Efisiensi : 75 %
3. Nama alat : PA tower reflux pumps
Kode : P -1703 A/B
Fungsi : Memompakan reflux untuk ke proses distilasi maupun
dikembalikan ke puncak menara PA
Power : 0,50 KW
Bahan : Baja karbon
Efisiensi : 65 %
Kompressor Pada Proses Anhidrida Ftalat
1. Nama alat : Air compressor
Kode : C -1701
Fungsi : Menyediakan udara dengan tekanan tinggi
Tipe : Centrifugal pump.
Power pompa : 8,25 MW
Power motor : 9,0 MW
Bahan : baja karbon
Efisiensi : 80 %
Alat Penukar Panas (Heat Exchangers)
1. Nama alat : Air heater
Kode : E -1701
Fungsi : Memanaskan udara dengan menggunakan tekanan tinggi uap
penukar panas
Q : 11,34 MW
Tekanan maks. : 300 Kpa
Luas : 3.309 m2
Bahan : Baja karbon
2. Nama alat : O xylene heater
Kode : E -1702
Fungsi : Memanaskan dan menguapkan fluida dengan tekanan uap
tinggi
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 32
Q : 2,445 MW
Tekanan maks. : 300 Kpa
Luas : 301 m2
Bahan : Baja karbon
3. Nama alat : Dowtherm cooler
Kode : E -1703
Fungsi : Pendinginan dowtherm
Q : 54,012 MW
Tekanan maks. : 800 Kpa
Luas : 2.376 m2
Bahan : Baja karbon
4. Nama alat : High prressure
Kode : E -1704
Fungsi : Menurunkan suhu output reaktor dengan tekanan tinggi
Q : 9,226 MW
Tekanan maks. : 250 Kpa
Luas : 3.771 m2
Bahan : Baja karbon
5. Nama alat : Medium pressure
Kode : E -1705
Fungsi : Menurunkan suhu output reaktor dengan tekanan sedang
Q : 9,189 MW
Tekanan maks. : 250 Kpa
Luas : 3.690 m2
Bahan : Baja karbon
6. Nama alat : Reactor effluent
Kode : E -1706
Fungsi : Memisahkan campuran uap dan cairan
Q : 13,634 MW
Tekanan maks. : 250 Kpa
Luas : 4,028 m2
Bahan : Baja karbon
7. Nama alat : Tower feed heater
Kode : E -1707
Fungsi : Memanaskan effluent reactor untuk umpan ke reaktor
Q : 0,810 MW
Tekanan maks. : 120 Kpa
Luas : 128 m2
Bahan : Baja karbon
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 33
8. Nama alat : PA tower reboiler
Kode : E -1708
Fungsi : Memanaskan kembali cairan yang keluar dari tower menjadi
uap.
Q : 0,320 MW
Tekanan maks. : 120 Kpa
Luas : 80.0 m2
Bahan : Baja karbon
9. Nama alat : PA tower condenser
Kode : E -1709
Fungsi : menurunkan temperatur refrigeran dan mengubah fase dari
gas menjadi cair
Q : 0,256 MW
Tekanan maks. : 120 Kpa
Luas : 5.3 m2
Bahan : Baja karbon
Reaktor
1. Nama alat : Reactor
Kode : R -1701
Fungsi : tempat berlangsungnya reaksi antara udara dan o-xylene
menjadi Phtalic anhydride
Q : 53,967 KW
Tekanan maks. : 300 Kpa
Penurunan tekanan : 70 Kpa
Koef. Perpindahan panas : 95 W/m2K
Aliran : Co-current
Diameter reaktor : 10 m
Panjang reaktor : 12
Bahan : baja karbon
Tower dan Vesel
1. Nama alat : PA tower
Kode : T-1701
Fungsi : Tempat distilasi PA
Tray type : Sieve
Tekanan maks. : 150 Kpa
Penurunan tekanan : 15,6 Kpa
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 34
Diameter : 0.86 m
Tinggi : 14.3 m
Weir height : 1 (0.0254 m)
Tray spacing : 1 ft (0.3048 m)
Tray efficiency : 0.33( oconnell)
Bahan : Baja karbon
2. Nama alat : PA tower reflux drum
Kode : V -1701
Fungsi : Tempat pencampur reflux yang dikembalikan ke proses
distilasi.
Diameter : 1 m
Panjang : 2.5 m
Tekanan maks. : 150 Kpa
Bahan : Baja karbon
Flash Tank
Fungsi : Fungsi dari flash tank adalah untuk menurunkan tekanan
kondensat maupun uap air secara cepat. Penggunaan flash tank paling banyak adalah
untuk pembuangan uap air yang tidak terpakai, sehingga lebih aman jika dibuang ke
lingkungan sekitar.
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 35
6. Bagaimana Pengaruh perubahan Temperatur,dan Laju Umpan (feed O-xylene)
terhadap produk pada simulasi dan tampilkan Grafiknya dan analisa?
Jawab :
Tabel Perubahan pada Feed ( Laju Umpan O-xylene)
No Variabel sensitifitas basic (%) Feed Produk
Perubahan Feed Temp c
1 100 40 1705,305 50,65069
2 90 38 1702,202 49,82523
3 80 36 1699,026 48,97477
4 70 34 1695,773 48,09766
5 60 32 1692,439 47,19238
6 50 30 1689,022 46,25759
7 40 28 1685,518 45,29184
8 30 26 1681,925 44,29354
9 20 24 1678,239 43,26094
10 10 22 1674,457 42,19258
11 (Basic) 0 20 1670,581 41,0873
12 -10 18 1666,599 39,94248
13 -20 16 1662,514 38,7563
14 -30 14 1658,325 37,5279
15 -40 12 1654,029 36,25549
16 -50 10 1649,624 34,93767
17 -60 8 1645,111 33,57082
18 -70 6 1640,487 32,15677
19 -80 4 1639,734 30,69922
20 -90 2 1630,878 29,18687
1620
1630
1640
1650
1660
1670
1680
1690
1700
1710
-100 -50 0 50 100 150
FEED
FEED
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 36
Tabel Perubahan pada Temperatur pada Alat Condenser #2
No Variabel sensitifitas basic
(%) TempC Produk Perubahan Temp Temperatur
AkhirC
1 100 120 1641,194 48,81994
2 90 114 1645,221 47,98061
3 80 108 1648,926 47,16291
4 70 102 1652,39 46,35453
5 60 96 1655,665 45,5437
6 50 90 1658,792 44,72649
7 40 84 1661,794 43,89101
8 30 78 1664,198 43,03445
9 20 72 1667,478 42,15144
10 10 66 1670,146 41,2423
11 (Basic) 0 60 1672,681 40,30486
12 -10 54 1675,063 39,3398
13 -20 48 1677,262 38,3378
14 -30 42 1679,211 37,27864
15 -40 36 1680,687 36,09499
16 -50 30 1674,359 32,66801
17 -60 24 1658,122 26,2359
18 -70 18 1651,516 22,58354
19 -80 12 1647,424 19,67267
20 -90 6 1644,897 17,23445
1635
1640
1645
1650
1655
1660
1665
1670
1675
1680
1685
-100 -50 0 50 100 150
Temperatur
temperatur
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 37
Tabel Perubahan pada Tekanan pada alat SCDS DISTILLATION COLOMN
No Variabel sensitifitas basic (%) Tekanan (atm) Produk Perubahan Tekanan
1 100 1 1653,583
2 90 0,95 1651,727
3 80 0,9 1649,741
4 70 0,85 1647,618
5 60 0,8 1645,332
6 50 0,75 1642,854
7 40 0,7 1640,178
8 30 0,65 1637,265
9 20 0,6 1634,077
10 10 0,55 1630,569
11 (Basic) 0 0,5 1626,628
12 -10 0,45 1622,336
13 -20 0,4 1617,429
14 -30 0,35 1611,816
15 -40 0,3 1605,289
16 -50 0,25 1597,521
17 -60 0,2 1587,993
18 -70 0,15 1575,71
19 -80 0,1 1558,575
20 -90 0,05 1530,204
1520
1540
1560
1580
1600
1620
1640
1660
-100 -50 0 50 100 150
TEKANAN
TEKANAN
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 38
Tabel Perubahan pada Feed ( Laju Umpan O-xylene), Temperatur, dan tekanan.
No Variabel sensitifitas
basic (%) Produk Perubahan
Feed (kmol/h)
Produk Perubahan Temp
(kmol/h) Produk Perubahan Tekanan
(kmol/h)
1 100 1705,305 1641,194 1653,583
2 90 1702,202 1645,221 1651,727
3 80 1699,026 1648,926 1649,741
4 70 1695,773 1652,39 1647,618
5 60 1692,439 1655,665 1645,332
6 50 1689,022 1658,792 1642,854
7 40 1685,518 1661,794 1640,178
8 30 1681,925 1664,198 1637,265
9 20 1678,239 1667,478 1634,077
10 10 1674,457 1670,146 1630,569
11 (Basic) 0 1670,581 1672,681 1626,628
12 -10 1666,599 1675,063 1622,336
13 -20 1662,514 1677,262 1617,429
14 -30 1658,325 1679,211 1611,816
15 -40 1654,029 1680,687 1605,289
16 -50 1649,624 1674,359 1597,521
17 -60 1645,111 1658,122 1587,993
18 -70 1640,487 1651,516 1575,71
19 -80 1639,734 1647,424 1558,575
20 -90 1630,878 1644,897 1530,204
1520
1540
1560
1580
1600
1620
1640
1660
1680
1700
1720
-100 -50 0 50 100 150
PR
OD
UK
(km
ol/
h)
VARIABEL SENSITIFITAS BASIC (%)
ANALISA GRAFIK SENSITIFITAS
TEMPERATUR
FEED
TEKANAN
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 39
Analisa :
Produk perubahan feed dari variable sensitivitas basis -90 sampai 100 % terjadi kenaikan produk perubahan feed dari 1630,878 sampai 1705,305. Hal ini disebabkan
karena adanya penambahan nilai feed. Jadi, jika feed bertambah maka produk juga
bertambah. Penambahan nilai feed setiap 10 % dari basis yang berbeda, produk yang
dihasilkan jumlahnya berbeda pula.
Saat temperatur 60 C atau basis 0% produk yang dihasilkan 1626,628. Saat temperatur pada Compressor #2 dinaikan dengan basis 10 % sampai 100 % maka
produk yang dihasilkan akan menurun, hal ini disebabkan karena temperatur yang
tinggi mengakibatkan terjadi adanya penguapan dari feeding.
Saat tekanan 0,5 atm atau basis 0% produk yang dihasilkan 1672,681. Saat tekanan pada alat SCDS DISTILLATION COLOMN dinaikan dengan basis 10 % sampai 100
% maka produk yang dihasilkan akan cendrung naik secara stabil , hal ini disebabkan
karena tekanan yang tinggi mengakibatkan terjadi adanya percepatan reaksi yang
bekerja antar molekul sehingga mengakibatkan produk cendrung naik.
Jika dilihat dari grafik, maka temperatur yang menghasilkan feeding besar adalah temperatur dengan basis sensitivitas -40 %.
Jika variabel sensitivitas diturunkan mulai dari -40 sampai -90 % akan mengakibatkan
penurunan jumlah produk. Hal ini disebabkan produk bisa tercapai karena adanya
temperatur yang cukup. Tidak boleh terlalu rendah.
Dari grafik, adanya perpotongan antara feed dan temperatur, ini merupakan karena
dititik tersebut menghasilkan produk yang sama dari kenaikan feed dan temperatur.
Maka, dari tabel diatas dapat disimpilkan variabel yang paling berpengaruh untuk
bertambahnya produk adalah perubahan feed (umpan bahan baku) terhadap suatu
sistem. Hal ini, terbukti dari percobaan yang telah dilakukan pada simulasi ChemCad.
Sehingga, apabila ingin menaikkan efesiensi pabrik PHTHALIC ANHYDRIDE
dapat dilakukan dengan cara memaksimalkan feed(umpan) O-xylen sehingga produk
yang dihasilkan akan memaksilmalkan kinerja suatu sistem.
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 40
Blog Diagram PHTHALIC ANHYDRIDE
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 41
Neraca Massa pada PHTHALIC ANHYDRIDE
CHEMCAD 6.0.1 Page 1
Job Name: The Phthalic Anhydride Process (PA) Date: 12/20/2014
Time: 11:48:48
Stream No. 1 2 3 4
Stream Name AIR O-XYLENE
Temp C 20.0000 75.4327 20.0000 20.1594
Pres bar 1.0130 1.6000 1.0130 6.5000
Enth kcal/h -48984. 4.6986E+005 -73276. -73022.
Vapor mole fraction 1.0000 1.0000 0.00000 0.00000
Total kmol/h 1338.4707 1338.4707 12.0094 12.0094
Total kg/h 38616.0159 38616.0159 1275.0000 1275.0000
Total std L m3/h 44.6333 44.6333 1.4410 1.4410
Total std V m3/h 30000.01 30000.01 269.17 269.17
Flowrates in kg/h
O-Xylene 0.0000 0.0000 1275.0000 1275.0000
Phthalandione 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Maleic Anhydride 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
o-Tolualdehyde 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Phthalide 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Oxygen 8994.2379 8994.2379 0.0000 0.0000
Nitrogen 29621.7771 29621.7771 0.0000 0.0000
Carbon Monoxide 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Carbon Dioxide 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Water 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Phthalic Acid 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Maleic Acid 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Stream No. 5 6 7 8
Stream Name
Temp C 180.0000 160.0451 380.0000 134.0000
Pres bar 1.3000 1.3000 1.2000 1.2000
Enth kcal/h 1.4570E+006 1.3839E+006 -1.9703E+006 -4.5674E+006
Vapor mole fraction 1.0000 1.0000 1.0000 0.99653
Total kmol/h 1338.4707 1350.4800 1354.9518 1354.9518
Total kg/h 38616.0159 39891.0144 39891.0038 39891.0038
Total std L m3/h 44.6333 46.0743 46.0240 46.0240
Total std V m3/h 30000.01 30269.18 30369.41 30369.41
Flowrates in kg/h
O-Xylene 0.0000 1275.0000 0.0000 0.0000
Phthalandione 0.0000 0.0000 1255.4809 1255.4809
Maleic Anhydride 0.0000 0.0000 77.1338 77.1338
o-Tolualdehyde 0.0000 0.0000 11.3992 11.3992
Phthalide 0.0000 0.0000 2.7385 2.7385
Oxygen 8994.2379 8994.2379 7107.5581 7107.5581
Nitrogen 29621.7771 29621.7771 29621.7771 29621.7771
Carbon Monoxide 0.0000 0.0000 7.3701 7.3701
Carbon Dioxide 0.0000 0.0000 1053.3078 1053.3078
Water 0.0000 0.0000 754.2359 754.2359
Phthalic Acid 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Maleic Acid 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
CHEMCAD 6.0.1 Page 2
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 42
Job Name: The Phthalic Anhydride Process (PA) Date: 12/20/2014
Time: 11:48:48
Stream No. 9 10 11 14
Stream Name WATER
Temp C 134.0000 80.0000 80.0000 30.0000
Pres bar 1.2000 1.1500 1.1500 4.0130
Enth kcal/h -4.0567E+006 -4.2017E+006 -4.6604E+006 -1.1361E+008
Vapor mole fraction 1.0000 1.0000 0.99691 0.00000
Total kmol/h 1350.2511 1346.0855 1350.2511 1665.2790
Total kg/h 39200.6256 38613.4396 39200.6256 30000.0005
Total std L m3/h 45.4972 45.0493 45.4972 30.0000
Total std V m3/h 30264.05 30170.69 30264.05 37324.98
Flowrates in kg/h
O-Xylene 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Phthalandione 570.2481 14.8087 570.2481 0.0000
Maleic Anhydride 73.8070 46.7911 73.8070 0.0000
o-Tolualdehyde 11.2308 10.2156 11.2308 0.0000
Phthalide 1.6757 0.1418 1.6757 0.0000
Oxygen 7107.5431 7107.5315 7107.5431 0.0000
Nitrogen 29621.7523 29621.7363 29621.7523 0.0000
Carbon Monoxide 7.3701 7.3701 7.3701 0.0000
Carbon Dioxide 1053.2957 1053.2795 1053.2957 0.0000
Water 753.7046 751.5618 753.7046 30000.0005
Phthalic Acid 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Maleic Acid 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Stream No. 15 16 17 18
Stream Name OFF-GAS MA SOLN.
Temp C 35.4992 38.7401 134.0000 80.0000
Pres bar 1.0130 1.0130 1.2000 1.1500
Enth kcal/h -5.5517E+006 -1.1226E+008 -5.1069E+005 -4.5874E+005
Vapor mole fraction 1.0000 0.00000 0.00000 0.00000
Total kmol/h 1362.4875 1648.3003 4.7007 4.1656
Total kg/h 38857.6495 29755.7906 690.3748 587.1848
Total std L m3/h 45.3098 29.7287 0.5268 0.4478
Total std V m3/h 30538.31 36944.42 105.36 93.37
Flowrates in kg/h
O-Xylene 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Phthalandione 0.0000 0.0112 685.2313 555.4325
Maleic Anhydride 0.0000 0.0354 3.3268 27.0156
o-Tolualdehyde 10.2156 0.0000 0.1685 1.0151
Phthalide 0.1315 0.0103 1.0628 1.5338
Oxygen 7107.5103 0.0213 0.0152 0.0118
Nitrogen 29621.7346 0.0038 0.0269 0.0169
Carbon Monoxide 7.3701 0.0000 0.0000 0.0000
Carbon Dioxide 1053.1951 0.0843 0.0121 0.0163
Water 1057.4908 29683.6818 0.5313 2.1427
Phthalic Acid 0.0001 16.5973 0.0000 0.0000
Maleic Acid 0.0000 55.3455 0.0000 0.0000
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 43
CHEMCAD 6.0.1 Page 3
Job Name: The Phthalic Anhydride Process (PA) Date: 12/20/2014
Time: 11:48:48
Stream No. 19
Stream Name CRUDE PA
Temp C 109.3639
Pres bar 1.1500
Enth kcal/h -9.6943E+005
Vapor mole fraction 1.1392E-005
Total kmol/h 8.8663
Total kg/h 1277.5595
Total std L m3/h 0.9746
Total std V m3/h 198.73
Flowrates in kg/h
O-Xylene 0.0000
Phthalandione 1240.6636
Maleic Anhydride 30.3424
o-Tolualdehyde 1.1836
Phthalide 2.5966
Oxygen 0.0270
Nitrogen 0.0438
Carbon Monoxide 0.0000
Carbon Dioxide 0.0284
Water 2.6740
Phthalic Acid 0.0000
Maleic Acid 0.0000
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 44
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan yang telah diuraikan sebelumnya, maka
dapat ditarik beberapa kesimpulan dari keseluruhan hasil penelitian yaitu sebagai berikut :
1. Produk perubahan feed dari variable sensitivitas basis -90 sampai 100 % terjadi kenaikan produk perubahan feed dari 1630,878 sampai 1705,305. Hal ini disebabkan
karena adanya penambahan nilai feed. Jadi, jika feed bertambah maka produk juga
bertambah. Penambahan nilai feed setiap 10 % dari basis yang berbeda, produk yang
dihasilkan jumlahnya berbeda pula.
2. Saat temperatur 60 C atau basis 0% produk yang dihasilkan 1626,628. Saat temperatur pada Compressor #2 dinaikan dengan basis 10 % sampai 100 % maka produk yang
dihasilkan akan menurun, hal ini disebabkan karena temperatur yang tinggi
mengakibatkan terjadi adanya penguapan dari feeding.
3. Saat tekanan 0,5 atm atau basis 0% produk yang dihasilkan 1672,681. Saat tekanan pada alat SCDS DISTILLATION COLOMN dinaikan dengan basis 10 % sampai 100
% maka produk yang dihasilkan akan cendrung naik secara stabil , hal ini disebabkan
karena tekanan yang tinggi mengakibatkan terjadi adanya percepatan reaksi yang
bekerja antar molekul sehingga mengakibatkan produk cendrung naik.
4. Maka, dari tabel diatas dapat disimpilkan variabel yang paling berpengaruh untuk
bertambahnya produk adalah perubahan feed (umpan bahan baku) terhadap suatu
sistem. Hal ini, terbukti dari percobaan yang telah dilakukan pada simulasi ChemCad.
5.2 Saran
Berdasarkan hasil kesimpulan yang telah diuraikan, maka dapat diberikan saran-saran yang
dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan bagi yang memproduksi
1. Sehingga, apabila ingin menaikkan efesiensi pabrik PHTHALIC ANHYDRIDE
dapat dilakukan dengan cara memaksimalkan feed(umpan) O-xylen sehingga produk
yang dihasilkan akan memaksilmalkan kinerja suatu sistem
-
TEKNIK REAKSI KIMIA- PHTHALIC ANHYDRIDE Page 45
Daftar Pustaka
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Phthalic_anhydride
2. Prof. Dr. Ulrich Schlottmann, 19 April 2005, Phthalic anhydride
3. J. A. Jara, A. Garea* and J. A. Irabien, 2005, Simulation of O-Xylene Oxidation into
Phthalic Anhydride: Rigorous Multitubular Catalytic Reactor Modelling and
Exportation into the Process Flowsheet
4. Shabrina Firda Amalia, Eka Setyowati, Minta Yuwana, dan Heru Setyawan, 2013, Pra
Desain Pabrik Phthalic Anhydride dari ortho-Xylene
5. http://tekim.undip.ac.id/staf/suherman/files/2010/07/knock-out-drum-compatibility-
mode.pdf