Makalah Petrokimia

PEMBUATAN HIGH IMPACT POLISTIRENA DARI STIRENADISUSUN OLEH :Kelompok

Tjut Ataya

(1204103010053)

Imtihan Komahate (1204103010055)

Dicky Rahmadi (1204103010056)

Arief Rahman

(1204103010057)

Jurusan Teknik KimiaUniversitas Syiah Kuala

Banda Aceh1. Sejarah PolistirenaPolistirena pertama kali diperkenalkan oleh Ostromislensky dari Naugatuck Chemical Company pada tahun 1925. Pada saat yang hampir bersamaan I.C. Farbenindustrie juga mengembangkan polistirena yang berhasil dikomersialkan di Eropa. Pengembangan produk dan proses polistirena juga dikembangkan oleh Dow Chemical Company dan pertama kali dikomersialkan di Amerika Serikat pada tahun 1944.Produk polistirena yang pertama kali diproduksi untuk dikomersialkan adalah homopolimer stirena yang juga dikenal sebagai polistirena kristal. Polistirena kristal ini juga dikenal sebagai General Purpose Polystyrene (GPP), yang lebih tahan panas daripada produk polimer thermoplastik lainnya. Perkembangan lebih lanjut dari polistirena ini adalah Expanable Polystyrene (EP). Produk polistirena lain yang tak kalah pentingnya adalah polistirena dengan modifikasi karet atau High Impact Polystyrene (HIP). Produk HIP ini bersifat tidak tembus cahaya, lebih keras dan lebih mudah dalam pembuatannya dibandingkan dengan produk polimer thermoplastik lainnya.Kegunaan dari HIP ini cukup luas, antara lain untuk isolasi atau bahan pelapis pada kawat/kabel, peralatan rumah tangga dari plastik, botol, furniture, mainan anak-anak, bagian dari refrigerasi, radio, televisi, AC, bahan pembuat kontainer, tempat baterai dan sebagainya. ( U.S. Patent, 1983)

1. Macam-macam Proses Produksi High Impact PolystyreneSecara umum, High Impact Polystyrene dapat diproduksi dengan tiga macam proses, yaitu :1. Polimerisasi bulk (larutan)Dalam industri umunya, polimerisasi bulk (larutan) disebut polimerisasi massa. Sebagian besar polistirena yang diproduksi sekarang ini menggunakan proses ini. Pada proses ini menggunakan sejumlah solvent yang biasanya adalah monomer stirena itu sendiri dan Etil Benzena. Ada 2 jenis polimerisasi bulk, yaitu : Polimerisasi bulk batch Beberapa produsen polistirena masih menggunakan proses ini, dimana proses ini terdiri dari unit polimerisasi yang didalamnya terdapat tangki polimerisasi berpengaduk dengan konversi di atas 80%. Larutan polimer kemudian dipompa ke bagian finishing untuk devolatilisasi ataupun proses polimerisasi akhir dan grinding. ( U.S. Patent, 1983) Polimerisasi bulk continuous Proses ini merupakan proses pembuatan polistirena yang paling banyak digunakan. Ada beberapa jenis desain dimana beberapa diantaranya sudah mendapatkan lisensi. Secara umum proses ini terdiri dari satu atau lebih reaktor tangki berpengaduk (CSTR). CSTR ini biasanya diikuti oleh satu atau lebih reaktor yang didesain untuk menangani larutan yang kental (viskositas tinggi). Reaktor ini didesain untuk memindahkan panas baik secaralangsung melalui koil maupun pendingin uap. Dengan menggunakan proses ini, konversi monomer stirena menjadi polistirena dapat mencapai lebih dari 85% berat.Polimerisasi diikuti terjadinya devolatilisasi yang terus menerus. Devolatilisasi ini dapat terjadi melalui preheating dan vacuum flash chambers, devoitizing extruders atau peralatan yang sesuai. Tingkat volatilitas dari 500 ppm stirena atau kurang dapat tercapai dengan peralatan khusus, meskipun polistirena yang umum dikomersialkan mempunyai tingkat volatilitas sekitar 2000 ppm stirena. ( U.S. Patent, 1983)2. Polimerisasi SuspensiPolimerisasi suspensi adalah sistem batch yang sangat popular untuk tahapan khusus pembuatan polistirena. Proses ini dapat digunakan untuk memproduksi kristal maupun HIP. Untuk memperoduksi HIP, stirena dan larutan karet diolah dengan bulk polymerized melalui fase inverse. Kemudian disuspensikan ke dalam air untuk mendapatkan suspense air dan minyak dengan menggunakan sabun atau zat pesuspensi. Kemudian butiran suspense ini dipolimerisasi lagi sampai selesai dengan menggunakan inisiator dan pemanasan bertahap. Fase air digunakan sebagai heat sink dan media perpindahan panas terhadap jaket yang dikontrol suhunya.3. Polimerisasi EmulsiPolimerisasi emulsi biasanya digunakan pada proses kopolimerisasi stirena dengan monomer atau polimer lain. Proses ini merupakan metode komersial yang jarang digunakan untuk memproduksi polistirena kristal atau HIP. Proses ini mempunyai persamaan dengan proses polimerisasi suspense kecuali bahwa butiran monomer yang digunakan dalam polimerisasi emulsi ini dalam ukuran mikroskopis. Air digunakan sebagai carrier dengan agen pengemulsi untuk memberikan partikel yang sangat kecil dan aktalis untuk mempercepat kecepatan reaksi (Meyer,1984).2. Dasar ReaksiHigh Impact Polystyrene terbentuk dengan suatu reaksi polimerisasi adisi terhadap molekul stirena sebagai monomer dengan melibatkan partikel cis 1-4 polibutadiena, melalui suatu mekanisme yang disebut grafting. Grafting adalah mekanisme dimana rantai polistirena terikat secara kimia terhadap rangka polibutadiena.Polimer yang dihasilkan berwujud padatan yang berwarna putih dan bersifat thermoplastik.Reaksi :CH=CHCH-CH2

nStirenaPolistirena3. Sifat-sifat Bahan Baku, Bahan Pembantu dan Produk3.1 Sifat-sifat Bahan Baku 1. Stirena Bentuk: Cair

Warna: Jernih

Impuritas: Minimal 0,4% Ethyl Benzene

Kemurnian: Minimal 99,6%

Densitas (30oC): 0,906 gr/cm3

Rumus molekul: NC6H5CH7CH2

Berat molekul: 104,14

Titik didih (1 atm): 145,2 oC

Titik lebur (1 atm): -30,6oC

Temperatur kritis: 369,0oC

Tekanan kritis: 37,6 atm

Volume kritis: 3,55 cm3/gr

Kelarutan dalam 100 bagian di: -Air: Sangat sedikit

-Alkohol: -

-Eter: -

(Sumber : Immergut, 1975)3.2 Sifat-sifat Bahan Pembantu Etil Benzena Warna: Jernih

Kemurnian: Minimal 98%

Impuritas: Maksimal 2% benzene

Densitas (30oC): 0,867 gr/cm3

(Sumber : Kirk Othmer, 1987)

1. Cis 1-4 Polibutadiena

Bentuk: Padat

Warna: Putih

Kemurnian: Minimal 80%

Impuritas: Maksimal 7% benzene

Densitas: 890 Kg/m3

Titik Nyala: 260oC

(Sumber : Immergut,1975)

2. Benzoil Peroksida

Bentuk: Padat

Warna: Putih

Kemurnian: Minimal 10%

Rumus Molekul: (C6H5CO)2 O2 atau C14H10O4

Berat Molekul: 242,23

Densitas: 1344 Kg/m3

Tingkat Kelarutan: Rendah

Titik lebur: 103-105oC

Bentuk : Cair 2.4.3. Sifat-sifat Produk

1. High Impact Polystyrene Bentuk: Padat

Warna: Putih

Kemurnian: Minimal 98%

Impuritas: Maksimal 2% zat volatile

Berat molekul: 100.000- 200.000 gram/mol

Indeks refraksi: 1,58

Densitas: 1050 Kg/m3

Spesific gravity: 1,05

Tensile strength: 4000 psi

Elongation, %: 10

Modulus elasticity: 20000 psi

Compressive strength : 6000 psi (Sumber : Immergut,1975)

2.5. Deskripsi ProsesKelebihan dan kekurangan berbagai proses produksi High Impact Polystyrene yaitu:

Jenis Proses ProduksiKelebihanKekurangan

1. Polimerisasi Bulk :

- Bulk batch- Prosesnya mudah.- Sangat eksotermis.

- Kemurnian Produk.- Waktu pengerjaan lama.

Jenis Proses ProduksiKelebihanKekurangan

tinggi.

- Alat-alat sederhana.

- Bulk continuous- Produk yang dihasilkan- Membutuhkan

lebih seragam.pengadukan dan alat

- Kemurnian produkrecycle.

tinggi.

- Pengontrolan suhu lebih

mudah.

2. Polimerisasi suspensi- Tidak ada kesulitan- Dimungkinkan adanya

dengan panaskontaminasi dari air

polimerisasi.dengan agen penstabil.

- Ketel untuk proses

polimerisasi sederhana.

- Volatilitas dapat

dikurangi sampai pada

tingkat yang rendah

dengan pemilihan

katalis dan suhu yang

tepat.

3. Polimerisasi emulsi- Prosesnya cepat dan- Dimungkinkan

tidak ada kesulitanterjadinya kontaminasi

dengan panaspolimer dengan air dan

polimeriasi.agen pengemulsi.

Jenis Proses ProduksiKelebihanKekurangan

- Beberapa proses- Berat molekul polimer

polimerisasi yang tidaktinggi untuk proses

mungkin dilakukanpembentukan yang cepat

dengan teknik lain tapidengan menggunakan

dengan mudahinjeksi.

dilakukan dengan proses

ini.

- Dapat diterapkan untuk

polimeriasi secara

kontinyu.

Berdasarkan hasil pengamatan kelebihan dan kekurangan proses pembuatan High Impact Polystyrene diatas, maka pada pra rancangan pembuatan

High Impact Polystyrene ini digunakan proses bulk continuous.

Proses pembuatan High Impact Polystyrene secara berkelanjutan dilakukan dengan beberapa tahap proses, yaitu :

1. Tahap penyiapan bahan baku

2. Tahap reaksi

3. Tahap akhir

1. Tahap penyiapan bahan baku

a. Stirena

Stirena monomer sebagai bahan baku utama disimpan dalam bentuk cair

dalam tangki penyimpan (T-01) pada suhu 30oC dan tekanan 1 atm, dialirkan ke dalam mixer 1 (M-01) untuk dicampur dengan arus recycle

dengan menggunakan pompa sentrifugal P-01 dan selanjutnya dialirkan ke mixer 2 (M-02) yang sebelumnya dipanaskan terlebih dahulu oleh pemanas HE-01.

b. Etil Benzena

Etil Benzena sebagai pelarut disimpan dalam bentuk cair dalam tangki

penyimpan (T-02) pada suhu 30oC dan tekanan 1 atm, dialirkan ke mixer 1(M-01) dengan menggunakan pompa sentrifugal P-02 dan selanjutnya bersama stirena dan arus recycle dialirkan ke mixer 2 (M-02) yang sebelumnya dipanaskan terlebih dahulu oleh pemanas HE-01.

c. Cis 1-4 polibutadiena

Cis 1-4 polibutadiena yang disimpan dalam bentuk padat dalam gudang

(G-01) pada suhu 30oC dan 1 atm, diangkut dengan menggunakan bucket elevator BE-01 menuju Hammer mill HM-01 untuk direduksi ukurannya dari 2,5 cm menjadi 10 m, kemudian polibutadiena yang tidak memenuhi syarat dan yang melebihi ukuran dipisahkan di screner SC-01. Polibutadiena yang memenuhi syarat dikirim ke mixer 2 (M-02) dengan

menggunakan belt conveyor BC-01, sedangkan yang melebihi ukuran akan menjadi limbah.

Di mixer 2 (M-02) yang dilengkapi dengan pengaduk, polibutadiena dicampur dengan bahan baku lainnya. Supaya polibutadiena terlarut sempurna, maka mixer 2 (M-02) dioperasikan pada suhu 105oC dan tekanan 1 atm dengan waktu tinggal 4,5 jam. (US Patent,1983)

2. Tahap Reaksi

Campuran stirena monomer, Etil Benzena, Polibutadiena dan inisiator Benzoil Peroksida dimasukkan ke dalam reaktor (R-01) yang berupa tangki berpengaduk. Reaksi yang terjadi adalah reaksi eksotermis sehingga diperlukan pendingin dengan menggunakan jaket pendingin. Sebagai pendingin digunakan air yang masuk pada suhu 30oC dan keluar pada suhu 45oC. Kondisi operasi dalam reaktor dipertahankan pada suhu 137oC dan tekanan 1 atm selama 7,6 jam untuk mencapai konversi sebesar 85% (US Patent,1976).

3. Tahap Akhir

Produk yang keluar dari reaktor berbentuk slurry dengan menggunakan pompa sentrifugal P-05 dialirkan ke devolatilizer yang dioperasikan pada suhu 150oC dan tekanan vacuum 0,5 atm untuk memisahkan sisa pereaktan dengan produk High Impact Polystyrene berdasarkan titik didihnya. Sisa pereaktan yang berupa Stirena monomer,

Etil Benzena dikondensasikan di kondensor (C-01) dan hasil kondensasi direcycle kembali sebagai bahan baku. Produk High Impact Polystyrene yang telah terpisah dari sisa pereaktan dengan suhu 150oC didinginkan terlebih dahulu di cooler (C-02) sampai suhu 30oC. Kemudian dimasukkan ke Rotary Dryer (RD) untuk dikeringkan dengan efisiensi 72%. Selanjutnya dalam pellet mill (PM) strand dipotong menjadi bentuk pellet, kemudian HIP akan di teruskan ke screner (SC-02) untuk mendapatkan keseragaman ukuran dan selanjutnya HIP akan dimasukkan ke dalam unit pengantongan pada gudang (G03).

Flow sheet

Perusahaan yang memproduksi HIPS UD. Prima PlastindoJenis Produksi dan Kapasitas produksinya :1. HIPS Natural Vacum/ Sheet ( warna Natural - giling kering ex-original Pabrik) , 25ton/ bln2. HIPS Natural Tebal ( warna Natural, giling kering ex-original Pabrik) , 15ton/ bln3. HIPS Putih Vacum/ Sheet ( warna Putih bersih giling kering ex-original Pabrik),20ton/ bln4. HIPS Putih dari produk Kulkas ( Warna putih bersih, giling kering dari Kulkas),50ton/ bln5. Karesin bening, qty rutin 20ton/ bln

Shenzhen Ren He Plastics Co.,LtdBerdiri sejak 2002, produk yang dihasilkan adalah APET, PETE, PETG, GAG, PS, HIPS, PP and PVC. Kapasitas produksi 300 ton/bulan tiap produk, dimana 50% produksinya di ekspor ke Eropa,Amerika Utara,dan Australia.