STUDI KASUS PPK NATRIUM STIRENA SULFONAT

NAMA KELOMPOK :SABIQUL HUDAY

TITUS DWI PEKA SEPTYANA

BAB IPENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG PENDIRIAN PABRIKKEBUTUHAN NATRIUM STIRENA SULFONAT DAPAT DIKETAHUI DARI JUMLAH PRODUKSI

DITAMBAH IMPOR, KEMUDIAN DIKURANGI EKSPORNYA. BERDASARKAN ASUMSI INI, MAKA DALAM KURUN WAKTU LIMA TAHUN TERAKHIR, KEBUTUHAN NATRIUM STIRENA SULFONAT DI INDONESIA TUMBUH 31,52 % PER TAHUN (BIRO PUSAT STATISTIK DATA IMPOR, 2015).

• 1.2 KAPASITAS PABRIKDIDASARKAN PADA :1.2.1 PREDIKSI KEBUTUHAN NATRIUM STIRENA SULFONAT.DI INDONESIA KEBUTUHAN NATRIUM STIRENA SULFONAT DALAM TAHUN

1998–2000 BERKISAR ANTARA 85,943–2.583,38 TON PER TAHUN.

• SUMBER : (BADAN PUSAT STATISTIK DATA IMPOR TAHUN 1998-2000)

Tahun Import (Ton) Value (US $)

1998 85,943 139.0141999 2.231,32 2.054.942000 2.583,38 3.115.81

1.2.2 KAPASITAS PABRIK YANG TELAH BERDIRIPABRIK NATRIUM STIRENA SULFONAT YANG SUDAH BERDIRI YAITU PT.

ETERNAL BUANA CHEMICAL INDUSTRIES MEMPRODUKSI NATRIUM STIRENA SULFONAT 15.000 TON PER TAHUN.

DENGAN MELIHAT FAKTOR–FAKTOR DI ATAS, MAKA DIRENCANAKAN KAPASITAS PEMBUATAN NATRIUM STIRENA SULFONAT ADALAH 30.000 TON PER TAHUN, DENGAN PERTIMBANGAN :

1. DAPAT MEMENUHI KEBUTUHAN NATRIUM STIRENA SULFONAT DALAM NEGERI DAN MENGURANGI KETERGANTUNGAN IMPORT DARI LUAR NEGERI.

2. DAPAT MEMACU PERKEMBANGAN INDUSTRI DENGAN BAHAN BAKU NATRIUM STIRENA SULFONAT DI INDONESIA.

3. DAPAT MEMBERIKAN KEUNTUNGAN SECARA EKONOMIS KARENA KAPASITAS PRODUKSI MASIH BERADA DALAM BATAS KAPASITAS YANG MENGUNTUNGKAN.

1.3 LOKASI PABRIKLOKASI PABRIK NATRIUM STIRENA SULFONAT DIRENCANAKAN DI

CILEGON, BANTEN. PEMILIHAN PABRIK INI DIDASARKAN ATAS PERTIMBANGAN SEBAGAI BERIKUT :1. PENYEDIAAN BAHAN BAKUBAHAN BAKU YANG DIGUNAKAN UNTUK PEMBUATAN NATRIUM STIRENA SULFONAT YAITU DIBROMO ETILBENZENE DARI PT UNGGUL INDAH COORPORATION KAPASITAS 30.000 TON PER TAHUN DAN SULFUR TRIOKSIDA DARI PT. TIMUR RAYA INDAH KAPASITAS 24.060 TON PER TAHUN SERTA NATRIUM HIDROKSIDA DAPAT DIPEROLEH PT. INDO CHLOR PRAKARSA INDUSTRIES KAPASITAS 120.000 TON PER TAHUN. KARENA DAERAH CILEGON TERDAPAT PABRIK DIBROMO ETILBENZENE, SULFUR TRIOKSIDA DAN NATRIUM HIDROKSIDA, SEHINGGA PABRIK NATRIUM STIRENA SULFONAT TEPAT UNTUK DIDIRIKAN DI CILEGON BANTEN.

2. UTILITASSARANA UTILITAS UTAMA YANG DIPERLUKAN BAGI KELANCARAN PROSES PRODUKSI ADALAH AIR DAN ENERGI LISTRIK. UNTUK KEBUTUHAN LISTRIK DAPAT DIPENUHI DENGAN ADANYA JARINGAN PLN DAN GENERATOR. SEDANGKAN AIR DAPAT DIPEROLEH DARI AIR LAUT.3. TRANSPORTASISISTEM TRANSPORTASI YANG ADA PADA PABRIK INI SANGATLAH TEPAT, KARENA LOKASI DAPAT DI JANGKAU DENGAN BERBAGAI JENIS TRANSPORTASI, DARAT, LAUT, MAUPUN UDARA.

4. TENAGA KERJADARI DATA DEPARTEMEN TENAGA KERJA PROPINSI BANTEN, CILEGON MENYEBUTKAN PADA TAHUN 2006 JUMLAH PENCARI SEBESAR 200.000 ORANG.5. PRASARANAPRASARANA DAN FASILITAS SOSIAL LAINNYA DI SEKITAR LOKASI PABRIK SUDAH BERKEMBANG. INI JUGA DAPAT DI LIHAT DARI KONDISI CILEGON YANG MERUPAKAN SALAH SATU KAWASAN INDUSTRI YANG ADA DI BANTEN.

6. PERLUASAN LAHANFAKTOR INI BERKAITAN DENGAN RENCANA PENGEMBANGAN PABRIK LEBIH LANJUT. PULAU BUNYU MERUPAKAN KAWASAN INDUSTRI SEHINGGA LAHAN DI DAERAH TERSEBUT TELAH DISIAPKAN UNTUK PENDIRIAN DAN PENGEMBANGAN SUATU PABRIK.

1.4 TINJAUAN PUSTAKA

1.4.1 MACAM-MACAM PROSES

1. CONTINUOUS PREPARATIONPADA PROSES CONTINUOUS PREPARATION INI 2-BROMO ETIL BENZENA (C8H9SO3BR), SULFUR TRIOKSIDA (SO3) DAN METIL KLORIDA (CH2CL2) DIPOMPA MASUK KE DALAM REAKTOR ALIR TANGKI BERPENGADUK (RATB) UNTUK DIREAKSIKAN. BAHAN BAKU METIL KLORIDA (CH2CL2) PADA REAKTOR DIFUNGSIKAN SEBAGAI PELARUT, DALAM RATB TERJADI REAKSI SULFONASI. PROSES SULFONASI BERLANGSUNG PADA KISARAN SUHU –20-80C, SETELAH ITU LARUTAN DIMASUKKAN KE DALAM REAKTOR HIDROLISER YANG KEDUA TEMPAT TERJADINYA REAKSI HIDROLISIS. DITAMBAHKAN JUGA AIR UNTUK MERUBAH PRODUK SAMPING DENGAN PENAMBAHAN LARUTAN NATRIUM HIDROKSIDA DALAM NETRALISER.

PRODUK KELUAR EVAPORATOR DIALIRKAN MENUJU SETTLER UNTUK MEMISAHKAN PRODUK SAMPING ASAM SULFAT DENGAN PRODUK LARUTAN NATRIUM STIRENA SULFONAT. PRODUK KELUAR SETTLER BERUPA NATRIUM STIRENA SULFONAT DIUMPANKAN MENUJU SPRAY DRYER YANG BERFUNGSI UNTUK MEMBENTUK PRODUK CAIR MENJADI PADATAN DENGAN PROSES PENGUAPAN (U.S PATENT, 1963 ).

2. BATCH PREPARATION2-BROMO ETIL BENZENA, METIL KLORIDA DIMASUKKAN DALAM LABU

LEHER TIGA BERPENGADUK, PENGADUKAN DILAKUKAN SELAMA 5 MENIT. KEMUDIAN DIMASUKKAN SULFUR TRIOKSIDA YANG BEBAS BORON SAMBIL PENGADUKAN TERUS BERLANGSUNG. TAMBAHAN WAKTU PENGADUKAN SETELAH PENAMBAHAN SULFUR TRIOKSIDA SELAMA 10 MENIT. SUHU BERKISAR 20 C – 40 C. HASIL DARI REAKSI SULFONASI DI ATAS DIPINDAHKAN KE LABU LEHER TIGA BERPENGADUK YANG KEDUA, YANG DI DALAMNYA TELAH DIMASUKKAN NATRIUM HIDROKSIDA DAN AIR.METIL KLORIDA DIDESTILASI DARI CAMPURAN TERSEBUT PADA TEKANAN ATMOSFER DAN KISARAN SUHU 80 C – 97 C, DENGAN WAKTU PEMANASAN ½ JAM. SELAMA PROSES DEHIDROGENASI DIMASUKKAN JUGA UDARA. HASIL PROSES TERSEBUT DIATAS DIANALISIS MENGANDUNG 8,66 % NATRIUM STIRENA SULFONAT (YIELD 92,1 %) (U.S PATENT, 1963 ).

• DARI KEDUA PROSES TERSEBUT DIPILIH PROSES CONTINUOUS PREPARATION DENGAN ALASAN:

1. PROSES KONTINYU DAPAT DIGUNAKAN UNTUK SKALA PRODUKSI BESAR.2. PROSES PABRIK KOMERSIAL YANG SERING DIPAKAI.3. MENDAPATKAN PRODUK SAMPING BERUPA ASAM SULFAT SEHIGGA MENAMBAH HASIL PRODUK SAMPING. (KIRK & OTHMER, 1992) 

1.4.2 KEGUNAAN PRODUKNATRIUM SRIRENA SULFONAT ADALAH SUATU CO-MONOMER POLYMERS

TERUTAMA UNTUK SERABUT ACRYLIC DAN DAPAT DIGUNAKAN SEBAGAI RESIN PENUKAR ION, BAHAN PENOLONG DALAM PRODUKSI POLYESTER FIBER SERTA BAHAN PENOLONG UNTUK MENINGKATKAN KUALITAS WARNA UNTUK ACRYLIC.

1.4.3 SIFAT KIMIA DAN SIFAT FISIKA BAHAN BAKU DAN PRODUK

A. DIBROMO ETILBENZEN (C8H9BR)SIFAT FISIK:• FASE : CAIR• BERAT MOLEKUL, KG/KGMOL : 185• TITIK DIDIH, C : 203• VISKOSITAS, PASCAL-SEC : -12,385 +2467,1T• CP RATA-RATA, (25-100) C, KKAL/KGC : 0,223• VISKOSITAS, : 0,6044

• DENSITAS, GR/ML, 25 OC : 1,36 • PANAS PEMBENTUKAN, 25 C, KKAL/GMOL : 13,11• PANAS LATEN PENGUAPAN, 25 C, KKAL/KG : 44,3827 • KONDUKTIVITAS PANAS, W/M-K : 0,17945-0,00015865TSIFAT KIMIA :• BEREAKSI DENGAN SULFUR TRIOKSIDA MEMBENTUK ASAM SULFONIK

ANHIDRID

B. NATRIUM HIDROKSIDA (NAOH) • FASE : PADAT• BERAT MOLEKUL, G/GMOL : 40• TITIK DIDIH, C : 1557• TITIK BEKU, C : 318,4• DENSITAS, G/ML : 2,12 • KELARUTAN, G/100 GR AIR, PADA 25 C : 119• SIFAT KIMIA :• DALAM PROSES INI FUNGSI NAOH SEBAGAI BASA DAPAT

DIJADIKAN SEBGAI ZAT PENETRAL ASAM.• HNO3 + NAOH NANO3 + H2O

C. SULFUR TRIOKSIDA (SO3)• SIFAT FISIK• FASE : CAIR• KEMURNIAN, % : 95• IMPURITAS, % : 5 (B2O3) • BERAT MOLEKUL, KG/KGMOL: 80• TITIK DIDIH, C : 44,8• VISKOSITAS, PASCAL-SEC : -88,794 + 6400,7T + 10,709T2

• DENSITAS, KMOL/M3 : 1,5425 + 0,1960T + 490,85T2 • CP RATA-RATA, (20-60) C, KKAL/KGC : 0,77• PANAS PEMBENTUKAN, 25 C, KKAL/GROL : -94,534• KONDUKTIVITAS PANAS, W/M-K : 0,92882 – 0,003080T + 2,66. 10-6 T2

• (SANDER, 1983)

D. METILEN KLORID (CH2CL2)• SIFAT FISIK :• FASE : CAIR• BERAT MOLEKUL, KG/KGMOL: 84• TITIK DIDIH, C : 39,9• VISKOSITAS, PASCAL-SEC : -13,071 + 940,03T +0,3733T2

• DENSITAS, KMOL/M3 : 1,3897 + 0,25678T + 510T2 • KAPASITAS PANAS, J/KMOL OK : 153260 – 467,2T + 0,981T2 PANAS LATEN

PENGUAPAN, 25 C, KKAL/KG: 78,7 • KONDUKTIVITAS PANAS, W/M-K : 0,2384 – 0,00003366T

E. AIR (H2O)• SIFAT FISIK• FASE : CAIR• BERAT MOLEKUL, G/GMOL : 18• TITIK DIDIH, C : 100• TITIK BEKU, C: 0• VISKOSITAS, PASCAL-SEC : -51,964 +3670,6T +5,7331T2

• DENSITAS, KMOL/M3 : 5,459 + 0,30542T + 647,13T2

SPESIFIKASI BAHAN BAKU2BROMO ETHYL BENZENE

• FASE : CAIR• KEMURNIAN : 98 %• IMPURITAS : 2 %

SO3• FASE : CAIR• BERAT MOLEKUL : 80

KG/KGMOL• TITIK DIDIH :45 ºC• DENSITY : 1,92

G/CM3

LANJUTAN SPESIFIKASI BAHAN BAKUMETHYLENE CLORIDE (CH2CL2)

• FASE : CAIR• KEMURNIAN : 98,5%• IMPURITAS : 1,5% (C6H4CL2)• BERAT MOLEKUL : 85 KG/KGMOL• TITIK DIDIH : 39,9 ⁰C• VISKOSITAS : -13,071 + 940,03T +0,3733T2 PASCAL-SEC

• DENSITAS : 1,3897 + 0,25678T + 510T2 KMOL/M3

• KAPASITAS PANAS: 153260 – 467,2T + 0,981T2 J/KMOLOK PANAS LATEN PENGUAPAN, 25C: 78,7 KKAL/KG

• KONDUKTIVITAS PANAS : 0,2384 – 0,00003366T W/M-K

LANJUTAN SPESIFIKASI BAHAN BAKU

NAOH

• FASE : PADAT• BERAT MOLEKUL : 40

KG/KGMOL• TITIK DIDIH :1557⁰ C• TITIK BEKU :318,4⁰• DENSITAS : 2,12 GR/ML• KELARUTAN PADA 25 C: 119

GR/100 GR AIR,

NAOH 50%

• FASE : CAIR• KEMURNIAN : 50 %• IMPURITAS : 50% (H2O)• BERAT MOLEKUL : 40 KG/KGMOL• TITIK DIDIH, ⁰C : 170• VISKOSITAS : -46,121 + 5927T +

4,8301T2 PASCAL-SEC• DENSITAS : 0,4895 + 0,09793T +

2820T2 KMOL/M3

• KONDUKTIVITAS PANAS : 0,881 BTU/J FT2F

PRODUKNATRIUM STIRENA SULFONAT (C8H7SO3NA)

• FASE : CAIR• KEMURNIAN : 95 %• IMPURITAS : 5 % (C8H9SO3BR) • BERAT MOLEKUL : 206 KG/KGMOL• TITIKDIDIH : 309,4 ⁰C• TITIKBEKU : 49,6 ⁰C• DENSITAS : 0,5597 + 0,2406T + 825T2 KMOL/M3

• KAPASITAS PANAS : 4,549 + 494,27 T J/KMOLOK• PANAS PEMBENTUKAN, 25 ⁰C : 13,11 KKAL/GROL• PANAS LATEN PENGUAPAN, 25 ⁰C : 51,1079 KKAL/KG• KELARUTAN : TIDA KLARUT DALAM AIR DAN LARUTAN BASA.

BEBERAPA TAHAPAN-TAHAPAN DALAM PEMBUATAN NATRIUM STIRENA SULFONAT,

ANTARA LAIN:1. PROSES PERSIAPAN BAHAN BAKU.2. PROSES REAKSI PRODUK3. PROSES HIDROLISIS.4. PROSES NETRALISASI.5. PROSES PEMISAHAN PRODUK.6. PROSES PENGERINGAN PRODUK.

1. PROSES PERSIAPAN BAHAN BAKU.

BAHAN BAKU DIBROMO ETIL BENZEN DISIMPAN DALAM TANGKI PENYIMPAN (T-01) DAN DISIMPAN DENGAN FASE CAIR PADA SUHU 32⁰C DAN TEKANAN 1 ATM. BAHAN BAKU DIBROMO ETIL BENZEN DAR ITANGKI (T-01) DIALIRKAN MENUJU HE-01 YANG BERFUNGSI UNTUK MENAIKKAN SUHU DARI SUHU 32⁰C MENJADI 80⁰C DAN KEMUDIAN DIUMPANKAN MENUJU REAKTOR (R-01). SULFUR TRIOKSIDA YANG DISIMPAN DALAM TANGKI (T-02) DENGAN KAPASITAS PENYIMPANAN SELAMA 2 MINGGU DAN DIKONDISIKAN PADA FASE CAIR (T = 32 ⁰C, P = 1 ATM) DIALIRKAN DENGAN POMPA (P-05) MENUJU HE-02, YANG BERFUNGSI UNTUK MENAIKKAN SUHU DARI 32⁰C MENJADI 80⁰C. BERSAMAAN DENGAN ITU PULA DIALIRKAN SOLVEN METILEN KLORIDA DARI TANGKI PENAMPUNG (T-03) SEBAGAIRECYCLE.

2. PROSES REAKSI.BAHAN BAKU DIBROMO ETHIL BENZEN DIREAKSIKAN DENGAN SULFUR TRIOKSIDA MENJADI ASAM SULFONIK ANHIDRID DIKONDISIKAN PADA SUHU 80⁰C DAN TEKANAN 4 ATM. PADA REAKSI INI, FASENYACAIR-CAIR SEHINGGA DAPAT DIGUNAKAN JENIS REAKTOR CSTR/RATB. SIFAT REAKSI PEMBENTUKAN IN IBERSIFA TEKSOTERMIS IRREVERSIBLE. UNTUK MEMPERTAHANKAN SUHU AGAR ISOTERMAL, DIBUTUHKAN MEDIA PENDINGIN YAITU AIR YANG DILEWATKAN DALAM COIL. REAKSI YANG TERJADI:C6H5(CH)2BR +SO3 C8H9SO3BR

  DARI HASIL OPTIMASI DIPEROLEH HASIL 3 BUAH REAKTOR YANG DIPASANG SECARA SERI AGAR DIPEROLEH HARGA YANG MINIMAL.

 

3. PROSES HIDROLISIS.PRODUK YANG KELUAR DARI REAKTOR (R-03) PADA SUHU 80⁰C DAN TEKANAN 4 ATM DIREAKSIKAN DENGAN AIR DARI UNIT PENGOLAHAN AIR UTILITAS YANG DIALIRKAN MELALUI HE-03 YANG BERFUNGSI MENAIKKAN SUHU DARI 32⁰C MENJADI 80⁰C DAN DIUMPANKAN MENUJU HIDROLISER. PADA PROSES HIDROLISIS, HIDROLISER BERFUNGSI UNTUK MEREAKSIKAN PRODUK REAKTOR (R-03) DENGAN AIR. PRODUK BAWAH DARI HIDROLISER YANG BERUPA CAIRAN PADA SUHU 80⁰C DAN TEKANAN 4 ATM AKAN DILAIRKAN MENUJU NETRALIZER (NT-01).

4. PROSES NETRALISASIHASIL PRODUK DARI HEIDROLISER PADA SUHU 80⁰C DAN TEKANAN 4 ATM, TEKANANNYA DITURUNKAN DENGAN EXPANDER MENJADI 1ATM LALU DIUMPANKAN MENUJU NETRALISER (NT-01). NAOH YANG BERUPA PADATAN YANG DITAMPUNG PADA SILO-01 DIUMPANKAN KEDALAM MIXER UNTUK DILARUTKAN DENGAN AIR. KONDISI OPERASI PADA MIXER DENGAN SUHU 80⁰C DAN TEKANAN 1 ATM. SELAMA PROSES PELARUTAN BERLANGSUNG TIMBUL PANAS SEHINGGA DIPERLUKAN PENDINGIN DENGAN MEDIUM PENDINGINNYA ADALAH AIR. SETELAH TERLARUT SEMPURNA AKAN DIUMPANKAN MENUJU NETRALIZER. NETRALISER BERFUNGSI UNTUK MENETRALKAN ASAM DENGAN PENAMBAHAN BASA YAITU NAOH. REAKSI YANG TERJADI :C8H9SO3BR + 2 NAOH C8H7NA SO3 + 2 H2O + NABRH2SO4 + 2 NAOH NA2SO4 + 2 H2OC8H9BR + NAOH C8H10SO4 + NABR

 PADA REKASI NETRALISASI INI UNTUK MENGONTROL SUHU DIGUNAKAN JAKET PENDINGIN DENGAN MEDIA PENDINGIN YAITU AIR.

5. PROSES PEMISAHAN PRODUKPRODUK LUAR NETRALISER DIALIRKAN DENGAN POMPA (P-10) MENUJU EVAPORATOR YANG BERFUNGSI MENGUAPKAN SOLVEN CH2CL2 DIMANA SOLVEN YANG TERUAPKAN AKAN DIKONDENSASIKAN DENGAN KONDENSER (CD-01) SELANJUTNYA DIALIRKAN DENGAN POMPA (P-11) UNTUK DIGUNAKAN KEMBALIS EBAGAI SOLVEN DI REAKTOR (R-01). HASIL PEMEKATAN DIALIRKAN DENGAN POMPA (P-12) MENUJU SETTLER YANG BERFUNGSI UNTUK MEMISAHKAN PADATAN GARAM NACL DENGAN PRODUK NATRIUM STIRENA SULFONAT YANG DIKONDISIKAN PADA SUHU 80⁰C DAN TEKANAN 1 ATM. PRODUK BAWAH PADA SETTLER YANG BERUPA NA BR AKAN DIALIRKAN DENGANP OMPA (P-13) MENUJU UNIT PENGOLAHAN LANJUT SEDANGKAN HASIL ATAS SETTLER YANG BERUPA NATRIUM STIRENA DIALIRKAN DENGAN POMPA (P-14) MENUJU DRYER.

6. PROSES PENGERINGAN PRODUKSPRAY DRYER INI BERFUNGSI UNTUK MERUBAH NATRIUM STIRENA SULFONAT DARI CAIR MENJAD IPADAT. PADA SPRAY DRYER DIGUNAKAN MEDIA PEMANAS YAITU UDARA YANG DIAMBIL DARI LINGKUNGAN YANG DILEWATKAN FILTER SELANJUTKAN DIALIRKAN MENGGUNAKAN BLOWER. UDARA DIPANASKAN MENGGUNAKAN HE-04 DARI SUHU 32⁰C MENJADI 120⁰C DAN DIGUNAKAN SEBAGAI MEDIA PEMANA SPADA SPRAY DRYER. PROSES PEMANASAN PADA SPRAY DYER DIGUNAKAN METODE DIRECT HEAT CONTACT. SEIRING DENGAN PROSES KONTAK, AKAN TERJADI PROSES PENGUAPAN SEHINGGA AKAN MEMBENTUK PADATAN KERING PRODUK SPRAY DRYER BERUPA PADA NATRIUM STIRENA SULFONAT AKAN DIANGKU TDENGAN BELT CONVEYER DAN BUCKET ELEVATOR MENUJU SILO-02 DAN SELANJUTNYA PRODUK DIPACKING DAN SIAP DIPASARKAN.