PETROKIMIA

Anggota Kelompok

• Syukri Rofi’ati 10/300141/PA/13152• Ika Ambarsari 10/300350/PA/13219• Ayu Permatasari 10/300384/PA/13237• Ika Oktapiany 10/300826/PA/13375• Fita Prasetyani 10/305199/PA/13455• Haryanti Hutabarat 10/305219/PA/13459

Pengertian Petrokimia

Industri petrokimia memiliki pengertian sebagai berikut : Industri yang berbahan baku utama produk migas (naphta, kondensat yang merupakan produk samping eksploitasi gas bumi, gas alam), batu bara, gas metana batubara, serta biomassa yang mengandung senyawa-senyawa olefin, aromatik, n paraffin, gas sintesa, asetilena dan menghasilkan beragam senyawa organik yang dapat diturunkan dari bahan-bahan baku utama tersebut, untuk menghasilkan produk-produk yang memiliki nilai tambah lebih tinggi daripada bahan bakunya. (Roadmap Industri Petrokimia, Kementerian Perindustrian, 2009)

Klasifikasi Industri Petrokimia

Berdasarkan proses produksi dan tingkatan jenis produknya1. Penggolongan secara horisontal

Didasarkan pada proses produksi dan jenis/karakteristik output yang dihasilkan dalam industri petrokimia atau lebih dikenal sebagai basis produksi

Klasifikasi Industri Petrokimia

2. Penggolongan secara vertikalPenggolongan industri berdasarkan tingkatan

sifat produknya. Apakah berfungsi sebagai produk jadi (final produk), produk antara (produk setengah jadi) ataupun produk mentah (bahan baku dari industri lanjutannya )

Klasifikasi Industri Petrokimia

Klasifikasi industri petrokimia secara vertikal dan horisontal seperti yang telah dijelaskan di atas dapat dijabarkan secara lengkap dalam suatu pohon industri. Sehingga diperoleh gambaran peta industri petrokimia dan keterkaitannya baik secara basis produksi maupun sifat dari produk/output yang dihasilkan

Pemanfaatan Petrokimia

1. Petroleum CokesGreen coke Merupakan produk samping dari proses pengolahan residu untuk bahan dasar minyak. Green coke bermanfaat sebagai bahan baku Calcined coke,yang berfungsi sebagai reduktor dalam proses peleburantimah,bahan bakar padat atau bahan penambahan kadar karbon.

Pemanfaatan PetrokimiaCalcined coke Berguna sebagai elektroda dalam proses pengolahan aluminium pada industri Kalsium Karbida (CaC2), bahan baku industri elektroda grafit, bahan bakar padat atau bahan penambah kadar karbon pada industri modern, dan sebagai unsur pengisi pada industri baja (sebagai karbon).

2. MethanolMethanol dapat digunakan sebagai lem untuk industri plywood , bahan bakar kendaraan bermotor sebagai methytertiary buthylether, bahan bakar pesawat, bahan bakar jenis methyl fuel, bahan pelarut jenis nitro cellulose, dyes, resin, insektisida,dehidrator gas alam.

Pemanfaatan Petrokimia3. SolventLow Aromatic White Spirit (LAWS)sebagai pengencer cat dan vernis, pelarut untuk warna cetakan, industri tekstil (printing), bahan pembersih (dry cleaning solvent), bahan baku pestisida.

Special Boiling Point (SBP-XX) Sebagai adhesive dan pelarut karet, pelarut pada industri (cat dan tinner,tinta cetak,industri farmasi seperti perekat pada salonpas), industri kosmetika.

Special Gas Oildigunakan pada industri farmasi, khususnya pembuatan pil kina, sebagai solvent dalam proses ekstraksi kulit kina.

JALUR GAS SINTETIK (CO & H2)

Metanol merupakan produk petrokimia dari jalus gas sintetik, berbahan dasar gas alam.

1. METANOL

Selain melalui jalur ini, metanol juga dapat diperoleh dari beberapa bahan lain seperti halnya dari biomassa.

Reaksi umum pembentukan metanol

CH4 + H2O 3 H2 + COCO + 2 H2 CH3OHCO2 + 3 H2 CH3OH + H2O

Diagram Pembentukan Metanol

2. AMONIAK

• Amoniak merupakan salah satu produk petrokimia yaang cukup umum di masyarakat. Amoniak ini banyak digunakan sebagai bahan baku pembuatan pupuk urea yang digunakan dalam pertanian di Indonesia

• Proses pembuatan amoniak dikenal dengan istilah proses Haber Bosch yang pertama kali di temukan pleh Fritz Haber 1908) sedangakan proses produksi skala pabrik ditemukan oleh Carl Bosch

Tahap pembuatan amoniak

Feed treating dan Desulfurisasi

Reforming

Gas Purification

Synthesis

Feed treating dan Desulfurisasi

Desulfurisasi Fe Menangkap H2SReaksiFe2O3.6H2O + H2S Fe2S3.6H2O + 3H2O

Penghilangan CO2

Desulfurisasi Co-Mo/ZnO

Memisahkan komponen sulfur organik

ReaksiRSH + H2 H2S + RHH2S + ZnO ZnS + H2O

Reforming

PrimerMengubah feed gas menjadi gas sintetik.Katalisnya berupa Ni

ReaksiCH4 + H2O CO + 3H2CO2 + H2O CO2 + H2

Second Mengubah CH4 menjadi H2.Katalisnya berupa Ni

ReaksiCH4 + H2O 3H2 + CO

Gas Purification

High Temperature Shift Converter ( HTS )

Low Temperature Shift Converter ( LTS )

Penghilangan CO2

Konversi CO mjd CO2

ReaksiCO + H2O CO2 + H2

Konversi CO mjd CO2

ReaksiK2CO3 + H2O + CO2 2KHCO3

Metanasi

ReaksiCO2 + 3H2 CH4 + H2OCO + 4H2 CH4 + 2H2O

Synthesis

Synthesis

Reaksi 3H2 + N2 2NH3

Amoniak Refrigerat Memisahkan amoniak dari gas – gas inert

3. PUPUK UREA

• Urea adalah suatu senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon, hidrogen, oksigen, dan nitrogen dengan rumus (NH2)2CO

• Senyawa ini adalah senyawa organik sintesis pertama yang berhasil dibuat dari senyawa anorganik

• Saat ini pembuatan urea pada umumnya menggunakan proses dehidrasi yang ditemukan oleh Bassarow pada tahun 1870

Proses pembentukan urea

Amonia dan karbondioksida dialirkan dengan menggunakan masing-masing blower dan diteruskan ke heater untuk mendapatkan temperatur sebesar 182oC dan tekanan sebesar 150 atm dengan menggunakan kompressor nitrogen dan hidrogen. Produk masing-masing selanjutnya masuk ke dalam reaktor urea, reaksi ini berlangsung selama 30 menit. Reaksi:2NH3 + CO2 NH2COONH4 NH2CONH2 + H2O

4. FORMALDEHIDA

• Formaldehid merupakan bahan yang sering digunakan dalam industri kimia sehingga produksi formaldehid berkembang pesat sejak sekade pertama abad 20. Perkembangan ini salah satunya karena formaldehid dapat dibuat dengan proses yang relatif sederhana dan dengan biaya yang relatif murah.

• Sifat–sifat yang membuat formaldehid bernilai disebabkan oleh reaktifitas kimianya yang tinggi, warna, kestabilan dan kemurniannya. Sebagian besar formaldehid digunakan dalam industri adhesive sintesis, diantaranya adalah sebagai bahan baku utama untuk produksi adhesive yang digunakan untuk plywood.

b. Proses Reaksi• Udara, steam dan metanol gas bercampur rata di mix gas pada

suhu 140 oC lalu masuk ke reaktor (RE) dengan melewati mix gas filter (MGF) untuk menjaga agar tidak ada tetes-tetes cairan (kondensat) masuk ke reaktor.

• Pada saat start operation, temperatur katalis dinaikkan oleh heater sebagai pemanas awal sampai suhu 400–450°C, setelah itu heater dimatikan sehingga suhu katalis naik dengan sendirinya sampai suhu operasi yang diinginkan karena adanya reaksi eksoterm. Di dalam reaktor terjadi reaksi pembuatan gas formaldehid dengan bantuan katalis perak pada suhu operasi 650–700°C. Reaksi yang terjadi sebagai berikut:1. Reaksi oksidasi metanolCH3OH + ½ O2 CH2O + H2O -37 kcal/mol

2.Dehidrogenasi metanolCH3OH CH2O + H2 +21 kcal/mol

• Gas formaldehide yang terbentuk kemudian di-spray dengan larutan crude formalin 44% dengan temperature 80 oC untuk menurunkan suhu gas formaldehid sampai dibawah 250 oC. Spray crude formalin ini juga dapat menyebabkan terjadinya reaksi samping yaitu terbentuknya paraform dan asam format (formic acid).

c. Proses Absorbsi• Gas formaldehide dari reaktor (RE) dialirkan ke bagian bawah

packed tower . Gas ini dikontakkan dengan larutan formalin 44% suhu 40 oC yang dialirkan dari atas menara dengan bantuan distributor cairan agar larutan formalin yang digunakan tersebar secara merata didalam packed tower dan membasahi seluruh permukaan raschig ring sehingga penyerapan maksimal.

• Hasil penyerapan di packed tower berupa formalin cair masuk ke control tank (CT). Sisa gas yang belum terserap di packed tower masuk ke dalam bubble cap tower yang akan diserap oleh pure water dari atas menara. Sisa dari penyerapan itu yang masih lolos nantinya dibakar di flare stack yang sebelumnya melewati demister. Hasil penyerapan dari bubble cap tower masuk ke control tank (CT).

d. Proses pendinginan• Larutan crude formalin pada control tank (CT) temperaturnya ±

80°C, karena temperaturnya masih relatif tinggi maka didinginkan lagi dengan dilewatkan cooler (CO). Cooler yang digunakan yaitu frame and plate dengan temperatur keluar 40°C. Selain itu agar formalin yang terbentuk sempurna, setelah melewati cooler larutan tersebut masuk ke crude formalin filter (CF) baru masuk ke crude formalin tank . Kadar formalin di crude formalin tank (T-03) sekitar 43-44%.

e.Proses pengenceran• Untuk memperoleh formalin dengan kondisi standar yaitu

formalin dengan kadar 37,3% maka formalin dari crude formalin tank diencerkan dengan menggunakan pure water di mixing tank . Setelah terbentuk larutan formalin 37,3% disimpan dalam tangki penyimpanan.

Jalur Olefin

• Jalur olefin yaitu jalur untuk membentuk gas-olefin (gas etilena, propilena dan butena/butadiena) adalah suatu senyawa hidrokarbon tidak jenuh, yang mempunyai ikatan rangkap terbuka yang sangat reaktif , sehingga dengan mudah dapat berpolimerisasi antara satu dengan yang lainnya membentuk bahan/produk polimer.

• Olefin tidak terdapat dalam minyak mentah, tetapi terbentuk dalam distilasi minyak mentah atau dalam proses perengkahan. Olefin merupakan bahan dasar utama dalam industri petrokimia, misalnya etilena (C2H4) dan propilena (C3H6).

• Gas olefin dapat diproduksi dengan 2 cara yaitu olefin dengan bahan baku etana dan dengan bahan baku nafta.

Olefin dengan Bahan Baku Etana

Parafin (alkana) paling sederhana dan yang paling luas digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan etilena adalah etana. Etana didapat dari cairan gas alam. Perengkahan etana dapat digambarkan sebagai suatu reaksi dehidrogenasi radikal bebas, dengan hidrogen sebagai produk-bersamanya:

• Reaksi ini sangat endotermik, sehingga lebih baik dilakukan pada temperatur tinggi dan tekanan rendah. Kukus lewat-jenuh dipakai untuk mengurangi tekanan parsial dari hidrokarbon yang direaksikan . Kukus lewat-jenuh juga akan mengurangi endapan karbon yang terbentuk oleh pirolisa hidrokarbon pada temperatur tinggi. Sebagai contoh, pirolisa etana akan menghasilkan karbon dan hidrogen:

• Etilena dapat juga terpirolisa dengan cara yang sama. Tambahan, adanya kukus sebagai pengencer akan mengurangi kesempatan hidrokarbon bersinggungan dengan dinding-buluh reaktor. Endapan akan menurunkan perpindahan panas melewati buluh-buluh reaktor, tetapi kukus juga mengurangi pengaruh tersebut karena reaksinya dengan endapan karbon (reaksi reforming kukus).

Banyak reaksi samping terjadi ketika etana direngkahkan. Kemungkinan rangkaian reaksi antara etilena dan satu metil atau satu radikal bebas etil yang terbentuk bisa digambarkan sebagai berikut:

Olefin dengan Bahan Baku Nafta

Bila hidrokarbon cair seperti fraksi nafta atau solar digunakan untuk memproduksi olefin, maka makin banyak reaksi lain terjadi. Reaksi utamanya, reaksi perengkahan,

terjadi melalui satu radikal bebas dan pengguntingan beta ikatan C---C. Ini dapat dituliskan sebagai:

• Radikal yang baru terbentuk ini mungkin diakhiri dengan pengambilan satu atom hidrogen, atau mungkin terus terengkahkan untuk menghasilkan etilena dan satu radikal bebas. Radikal bebas yang dihasilkan terengkahkan lebih lanjut untuk menghasilkan lebih banyak olefin.

1. Butadiena (CH2=CH—CH=CH2 )

• Butadiena adalah bahan mentah yang paling luas digunakan untuk industri karet buatan dan plastik.

• Butadiena didapat sebagai produk-samping dari produksi etilena. Butadiena ini kemudian dipisahkan dari fraksi C4 dengan distilasi ekstraksi memakai furfural.

• Butadiena dapat juga diproduksi dari dehidrogenasi katalitik campuran butana atau campuran butana/butena.

CH3CH2CH2CH3 CH2=CH—CH=CH2 + 2H2

Tahap pertamanya melibatkan dehidrogenasi butana

menjadi campuran butena yang kemudian dipisahkan,

didaur ulang, dan dikonversi menjadi butadiena.

Butadiena dapat juga dihasilkan dari reaksi asetilena dan formaldehida pada fasa-uap dengan katalis asetelida tembaga. 1,4-Butanadiol yang dihasilkan dihidrogenasi menjadi 1,4-butanadiol. Dehidrasi 1,4-butanadiol menghasilkan butadiena

2. PVC

• Secara garis besar proses produksi PVC dilakukan melalui tiga tahapan reaksi. Tahapan pembuatan PVC :1. Klor-Alkali 2. Pirolisis (thermal cracking) EDC membentuk VCM3. Polimerisasi

a. Klor-Alkali

• Garam natrium klorida (NaCl) dilarutkan dalam air dan dimurnikan serta dikonsentrasikan. Larutan garam yang murni dan terkonsentrasi ini kemudian dielektrolisa menghasilkan NaOH, gas klorin dan gas hydrogen.2NaCl + 2H2O → Cl2 + H2 + 2NaOH

• Natrium hipoklorit dan asam klorida merupakan produk turunan yang didapat dengan mereaksikan natrium hidroksida dan gas klorin.NaOH + Cl2 → NaOCl + HCl

Gas klorin (Cl2) merupakan produk utama yang dihasilkan pada tahapan ini. Produk-produk sampingnya (NaOH), gas hydrogen (H2) dan natrium hipoklorit (NaOCl).

b. Pirolisis (thermal cracking) EDC membentuk VCM

• Proses EDC/VCM yang menghasilkan vinyl chloride monomer. Proses produksi VCM dilakukan dengan dua langkah secara bersamaan, yaitu Direct Chlorination (DC) dan proses Oxy-Chlorination (OC).

• Proses Direct Chlorination, gas klorin yang dihasilkan dari Proses Klor-Alkali direaksikan dengan ethylene untuk menghasilkan ethylene dichloride (EDC) dimana penggunaan utamanya adalah sebagai bahan baku pembuatan VCM. Reaksinya adalah: CH2=CH2 + Cl2 → ClCH2CH2Cl

• Dalam Proses Oxy-Chlorination, ethylene direaksikan dengan asam klorida (HCl) dan oksigen (O2) menghasilkan ethylene dichloride (EDC). Reaksi pada proses ini adalah: CH2=CH2 + 2 HCl + ½ O2 → ClCH2CH2Cl + H2O

• Ethylene dichloride yang dihasilkan melalui kedua langkah diatas kemudian dilakukan proses cracking menjadi vinil klorida (VCM) sebagai produk utama dan asam klorida (HCl) sebagai produk sampingan. Sebagian dari asam klorida yang dihasilkan dari proses cracking EDC kemudian digunakan kembali dalam Proses Oxy-Chlorination untuk menghasilkan EDC.

Proses Pembuatan VCM

c. Polimerisasi

• Dalam proses yang ketiga, yaitu proses polimerisasi PVC, vinil klorida (VCM) dipolimerisasi menjadi polivinil klorida (PVC) dalam reactor tank. Reaksi polimerisasi PVC adalah sebagai berikut:

• Mekanisme polimerisasi yang dilakukan adalah dengan metode radikal bebas yang terdiri dari tiga tahap:1. Inisiasi2. Propagasi3. Terminasi

3. POLISTIRENA

• Polistirena merupakan plastik yang kuat dan murah, yang merupakan salah satu polimer golongan vinil (Storbl 2007). Polistirena biasanya bersifat termoplastik padat pada suhu ruang, dan mencair pada suhu yang lebih tinggi. Secara struktur, polistirena merupakan rantai panjang hidrokarbon dengan gugus fenil yang berdekatan dengan setiap atom karbon (Storbl 2007).

Proses Pembuatan Monomer Stirena

Proses Pembuatan Polistirena

• Proses pembuatan :– Reaksi Alkilasi Etilena dengan

Benzena membentuk etil benzena

– Dehidrogenasi dengan steam terhadap etil benzena sehingga terbentuk monomer stirena

– Reaksi polimerisasi atas monomer stirena

Pembuatan Polistirena

• Pembuatan High Impact Polystirene (HIP) ada 3 macam proses produksi yaitu :

1. Polimerisasi Bulk terdiri dari polimerisasi bulk batch dan bulk continuous

2. Polimerisasi suspensi3. Polimerisasi emulsi

melihat dari kelebihan dan kekurangannya maka bulk continuous yang digunakan.

Polimerisasi Stirena

Proses produksi High Impact Polystirene secara bulk continuous

• Ada 3 tahapan : tahap persiapan bahan baku, tahap reaksi dan tahap akhir.

1. Tahap persiapan bahan baku - Stirena : disimpan dalam bentuk cair dalam tangki penyimpanan ada suhu 30o C tekanan 1 atm dalam mixer dan dicampur dgn arus recycle dengan pompa sentrifugal dan selanjutnya dialirkan ke mixer 2 yg sebelumnya dipanaskan terlebih dahulu oleh pemanas.

- Etil Benzena : pelarut ini disimpan dalam bentuk cair dalam tangki penyimpanan suhu 30o C tek 1 atm, dialirkan ke mixer dengan pompa sentrifugal dan selanjutnya bersama stirena dan arus recycle dialirkan ke mixer 2 yg sebelumnya dipanaskan terlebih dahulu oleh pemanas.

- cis-1,4 polibutadiena : disimpan dl bentuk padat dalam gudang pd suhu 30o C tek 1 atm diangkut dengan bucket elevator menuju Hammer Hill untuk direduksi menjadi 10 mikrometer dimixer dgn belt conveyor. Semua diaduk pada suhu 105o C agar polibutadiena larut dgn tek 1 atm selama 4,5 jam.

2. Tahap reaksiCampuran monomer stirena, etil benzena, polibutadiena dan inisiator benzoil peroksida dimasukkan dalam reaktor yg berupa tangki pengaduk. Reaksi yang terjadi adalah eksotermis sehingga perlu pendingin, air digunakan sebagai pendingin, air masuk pada suhu 30o C dan keluar pada suhu 45o C . Kondisi operasi dalam reaktor dipertahankan pada suhu 137o C dengan tekana 1 atm selama 7,6 jam untuk mencapai konversi sebesar 85 %.

3. Tahap AkhirProduk yang keluar dari reaktor berbentuk slurry dengan pompa sentrifugal dialirkan ke devolatilizer yang dioperasikan pada suhu 150o C dengan tekanan vaccum 0,5 atm untuk memisahkan sisa pereaktan dengan produk HIP berdasar titik didihnya. Sisa pereaktan berupa monomer stirena dan etil benzena dikondensasikan ke kondensor dan direcylcle menjadi bahan baku. Produk HIP yang telah terpisah didinginkan di cooler sampai suhu 30o C. Kemudian dimasukkan ke Rotary Dryer (RD) dikeringkan dengan efisiensi 72 %. Kemudian dalam pellet mill ( PM) strand dipotong menjadi bentuk pellet, kemudian HIP diteruskan ke screner untuk mendapatkan keseragaman ukuran dan selanjutnya HIP akan dimasukkan dalam unit pengantongan.

JALUR AROMATIK

• Aromatik : Senyawa hidrokarbon tak jenuh yang mempunyai ikatan atom C siklis berupa ikatan atom antara C6 – C8, seperti benzena, toluena, xilena, dll.

• Sangat reaktif sehingga mudah bereaksi dan terpolimerisasi.

• Produk primer (produk hulu) terpenting dari jalur aromatik : benzena, toluena dan xilena (BTX) sebagai hasil utama, serta sikloheksana (CHX) sebagai produk samping.

• Hidrokarbon aromatik (BTX) dihasilkan melalui proses catalytic reforming, dengan nafta sebagai bahan baku dan katalis platina, pada suhu 450-500oC

• Produk hilir yang dihasilkan melalui jalur aromatik:1. Benzena → maleic anhydride, polistirena, deterjen, fenol, akrilonitril, sikloheksana, kloro benzena, dll2. Toluena → toluen diisosianat dan poliuretan3. O, m, p Xilena → anhidrida ftalat, asam terepthalat, dimetil terepthalat, polietilen terepthalat dan asam isopthalat.

1. Fenol

• Fenol merupakan senyawa yang digunakan sebagai bahan pembuat resin fenolik, bisfenol A, antiseptik, kaprolaktam (bahan dasar pembuat nylon-6 dan karet sintetik), disinfektan, dll.

• Fenol dapat diperoleh secara alami maupun sintesis. Secara alami, fenol didapat dari hasil recovery aspal cair , dekomposisi senyawa organik, limbah (ekskresi) manusia dan hewan, serta banyak terkandung dalam makanan.

• Metode sintesis fenol yang paling banyak digunakan yaitu proses cumene-fenol (proses Hock). Cumene diproduksi dari benzena dan propena. Proses ini juga menghasilkan produk samping aseton.

• Tahapan reaksi pembuatan fenol:a. Benzena direaksikan dengan propena pada suhu 200- 250oC dan tekanan 1 atmosfir dengan katalis AlCl3

atau H3PO4 menghasilkan 1-metiletilbenzena (cumene).

b. Oksidasi 1-metiletilbenzena (cumene) menggunakan O2 (udara) pada suhu 90-130oC dan tekanan 1-10 atmosfer menghasilkan cumene hydroperoxide.

c. Dekomposisi cumene hydroperoxide pada suhu 60- 70oC dengan katalis H2SO4 encer menghasilkan fenol dan propanon (aseton).

• Penggunaan katalis AlCl3 dan H3PO4 menghasilkan limbah yang bersifat korosif dan tidak mudah diregenerasi. Saat ini, katalis yang sering digunakan adalah zeolit.

Diagram alir proses dari

Cumene menjadi Fenol

2. Asam Tereftalat

• Asam tereftalat merupakan senyawa yang digunakan sebagai prekursor dalam memproduksi polietilen tereftalat (botol PET), kerangka pada sintesis organologam, serat sintetik, dll.

• Asam tereftalat diproduksi dari oksidasi p-xilena menggunakan pelarut asam asetat

• Tahapan reaksi pembuatan asam tereftalat:a. p-Xylene dioksidasi pada suhu 140-170oC dan pada

tekanan 4-8 bar, dengan bantuan katalis Co/Mn menghasilkan p-asam toluat. Dihasilkan pula sejumlah kecil asam tereftalat.b. Esterifikasi p-asam toluat dengan metanol pada suhu 140-240oC dan pada tekanan hingga 40 bar menghasilkan asam tereftalat.

TERIMA KASIH