Nama : Axl Maya Manopo

NIM : 0807134897

Kelas : Pra rancangan Pabrik dan Analisa Ekonomi –A

Jurusan Teknik Kimia

Universitas Riau

PROSES PRODUKSI ASETILEN

Asetilen adalah hidrokarbon sederhana yang memiliki sebuah ikatan rangkap tiga.

Sebelum minyak ditemukan dan dipergunakan secara meluas sebagai bahan baku untuk industri

kimia, asetilen merupakan blok bangunan utama untuk industri kimia organik. Pada tahun 1800-

an, asetilen mulai diproduksi dalam jumlah banyak dengan proses kalsium karbida, yakni dengan

mereaksikan kalsium karbida dengan air. Metode ini terus dipergunakan hingga tahun 1940,

proses thermal cracking menggunakan methane dan hidrokarbon lainnya mulai diperkenalkan.

Awalnya, proses thermal cracking menggunakan pancaran bunga api listrik, kemudian pada

tahun 1950-an mulai dikembangkan proses dengan metode oksidasi parsial dan regenerasi.

Saat ini, Amerika Serikat dan negara-negara Eropa barat adalah produsen asetilen dari

hidrokarbon terbesar, yakni lebih dari 80%. Negara lainnya, khususnya Eropa timur dan Jepang

masih memproduksi asetilen dari kalsium karbida.

Kegunaan asetilen sendiri sangat luas. Asetilen dapat digunakan dalam proses pembuatan

logam dan sebagai bahan baku untuk berbagai macam produksi bahan kimia.

Sampai saat ini asetilen memerankan peranan penting dalam industri kimia. Oleh sebab

itu, berbagai macam penemuan proses produksi asetilen telah banyak dilakukan dan

dikembangkan dari tahun ke tahun. Secara umum metode produksi asetilen dapat digolongkan ke

dalam chemical reaction process (bekerja pada temperatur normal) dan thermal cracking process

(berkerja pada temperatur tinggi). Proses produksi asetilen yang akan dibahas ada empat proses,

yakni produksi dari reaksi kalsium karbida-air, proses BASF (partial combustion), produksi

asetilen sebagai produk samping steam cracking, dan produksi asetilen dari batubara.

1. Asetilen dari Reaksi Kalsium Karbida-Air

Gambar 1. Diagram Blok Proses Produksi Asetilen dari Kalsium Karbida

Deskripsi proses:

Dua buah reaktor disusun dimana air dan kalsium karbida dicampur dan dialirkan. Reaksi

berlangsung dalam fasa liquid dengan residence time dan reaksi berjalan 60%-90% saat di

reaktor pertama. Aliran produk reaksi dan material umpan yang tak bereaksi yang terdiri dari

fasa padat menuju reaktor ke dua dengan tipe laminar plug-flow. Kalsium hidroksida yang

dihasilkan diendapkan dan dipisahkan dari bagian bawah reaktor. Air yang tak bereaksi

dipisahkan dari kalsium hidroksida dan kemudian di-recycled menuju reaktor pertama.

Namun ada beberapa masalah yang timbul dalam operasi ini, yakni:

1. Kontak antara karbida dengan air tidak terkendali. Jika tekanan asetilen lebih tinggi dari

27 lb/inch2 absolut, akan terjadi reaksi detonasi atau deflagarasi dalam asetilen yang

menyebabkan peningkatan tekanan yang semakin besar, pecahnya bejana, dan isi yang

bisa saja tumpah. Kondisi ini bisa menimbulkan api yang besar dan membahayakan.

Karena itu proses hanya bisa dilakukan dengan tekanan rendah.

2. Bejana didesain berpengaduk, baik CSTR ataupun plug-flow reaktor, yang bersifat

kurang mendukung karena bejana yang digunakan besar, menghasilkan rate control yang

lemah dan unsteady operation. Oleh karena itu dibutuhkan desain bejana yang sangat

tepat untuk proses.

3. Produk samping berupa kalsium hidroksida berkualitas rendah dan tidak memiliki nilai

jual. Masalah ini bisa diatasai dengan menambah unit neutralizer dimana kalsium

hidroksida akan bereaksi dengan hidrogen klorida membentuk kalsium klorida yang

memiliki nilai jual.

2. BASF proses

Gambar 2. Flow Diagram Proses Produksi Asetilen dengan Metode BASF

Deskripsi proses:

Pertama-tama umpan berupa natural gas (1) dan oksigen (2) dipanaskan terlebih dahulu di fire

preheaters secara terpisah (3). Kemudian keluaran dari fire preheaters (3), masuk dan dicampur

ke dalam zona pencampuran (4) kemudian reaksi pembakaran terjadi di dalam ruang

pembakaran (5). Kemudian pembakaran dipadamkan dari bawah ruang pembakaran dengan

menyemprotkan air proses (6). Gas yang dihasilkan (7) yakni asetilen dan pengotor masuk ke

kolom pendingin (8) kira-kira pada temperatur kolom pendingin yang terbatas dan uap jenih. Gas

yang masuk (7) didinginkan dengan tambahan air dingin proses (9) dan sebagian besar dari

steam dikondensasikan. (10) api dibutuhkan untuk proses startup dan rundown. Gas keluaran

kolom bagian atas (11) kemudian didinginkan pada suhu sekitar 40oC.(45000 m3 (S.T.P)/h dry),

yang kemudian dikompresikan dengan stwo-stage screw compressor (12). Pertama-tama dari 1.1

ke 4.2 dan kemudian ke 11 bar (abs), pengotor kemudian diendapkan. 7.5 m3/h air proses (13)

disemprotkan ke tiap stage komprosor. Untuk mengunci dari atmosfer, air demineralisasi (14)

yang disebut dengan sealing liquid, ditambah nitrogen, dengan hasil 4m3/h masuk ke sirkulasi air

proses. Keluaran dari stage pertama (15), bersuhu 85oC dan pengotor yang terkandung dalam air

sebesar 0.22% berat. Setelah dikompres di tiap stage kompresi, gas keluaran didinginkan ke suhu

40oC oleh air dingin proses (16) dari kolom pendingin (17). Setelah dikompresi, gas keluaran

dipisahkan menjadi unsur-unsurnya. Air yang dikondensasikan selama kompresi dan

pendinginan berikutnya dan air dari proses demineralisasi disirkulasikan dan kemudian

dikeluarkan (19).

Jelaga yang dihasilkan merupakan suatu masalah utama dalam proses ini karena dapat

mengurangi efektifitas proses, oleh karena itu harus dipisahkan terlebih dari gas keluaran kolom.

Selain itu, jelaga juga bisa merusak kinerja kompresor, oleh karena itu gas yang masuk

kompresor harus setidaknya bebas dari jelaga.

Normalnya, burner proses dapat menghasilkan 25 ton asetilen per hari dari natural gas.

3. Produksi asetilen sebagai produk samping steam cracking

Deskripsi Proses:

Berdasarkan Gambar 3. Di dalam steam cracking hidrokarbon jenuh dikonversi menjadi

produk olefin seperti ethylene dan propylene. Selain itu masih banyak produk yang dihasilkan

seperti asetilena sebagai produk samping. Konsentrasi asetilena tergantung pada jenis umpan,

waktu tinggal, dan temperature. .Konsentrasi acetylene dalam gas keluaran dari furnace antara

0,25 dan 1,2% wt. Pabrik etilen yang memproduksi 400 000 t / a etilena menghasilkan 4500-11

000 t / a asetilena. Pada produksi etilen, asetilen yang dihasilkan dipisahkan dengan hidrogenasi

katalitik yang selektif atau dengan ekstraksi.

Hidrogenasi asetilena.

Kebanyakan produksi etilen dilengkapi dengan unit hidrogenasi dengan bantuan katalis Pd.

Kondisi operasi meliputi suhu sekitar 40oC-120oC, tekanan 15 bar-40 bar, dan kecepatan 1000-

120000 kg/L.h. kondisi ini bergantung pada jenis umpan yang digunakan.

Acetylene recovery

Asetilen diekstrak dari fraksi C2 steam cracker dengan bantuan solven. Solven yang paling

sesuai untuk proes yaitu DMF.

Deskripsi proses :

Campuran gas C2 yang terdiri dari etilena, etana, dan asetilen, diumpankan ke absorber

acetylene, aliran gas dihubungkan dengan counterflowing DMF pada tekanan 0,8-3,0 MPa.

Seluruh asetilen dan beberapa etilena dan etana terlarut oleh pelarut. Fraksi C2 yang telah

dimurnikan, mengandung <1 ppm asetilen, diumpankan ke C2 splitter. Aliran yang kaya akan

pelarut dikirim ke stripper ethylene, yang beroperasi sedikit di atas tekanan atmosfer. Etilena dan

etana yang terpisah didaur ulang menuju kompresor tahap pertama untuk cracked gas. Asetilen

keluaran kemudian dicuci dengan pelarut dingin di bagian atas splitter. Dalam stripper asetilen,

asetilena murni terisolasi dari bagian atas kolom. Setelah pendinginan dan heat recovery,

asetilena bebas pelarut didaur ulang ke absorber dan etilen stripper. Produk asetilena memiliki

kemurnian> 99,8% dan kandungan DMF kurang dari 50 ppm dan tersedia pada tekanan 10 kPa

dan suhu ambien. Evaluasi ekonomi menunjukkan bahwa asetilena petrokimia tetap menarik

bahkan meskipun harga etilena dua kali lipat. Hal ini ekonomis untuk retrofit penyerapan

asetilena di pabrik olefin yang ada dilengkapi dengan hidrogenasi katalitik.

4. Produksi Asetilen dari Batu bara (arc coal process).

Banyak tes laboratorium konversi batubara menjadi asetilen menggunakan proses arc atau

plasma telah dilakukan sejak awal 1960-an. Secara ringkas proses yang didapat yaitu:

1. Acetylene yang dihasilkan mencapai 30%.

2. Karena pemanasan batubara yang cepat di jet plasma, total yield gas yang dihasilkan

lebih tinggi dibandingkan yang ditunjukkan oleh pengukuran volatil batubara dalam

kondisi standar.

3. Hidrogen (bukan argon) gas plasma dapat meningkatkan hasil asetilena.

Baru-baru ini, Corp AVCO di Amerika Serikat dan Chemische Werke Hüls di Jerman

membangun pabrik percontohan di pinggir sungai untuk pengembangan teknis dari proses.

AVCO arc furnace terdiri dari air-cooled tungsten-tip katoda dan air-cooled anoda. katoda.

Batubara kering dan halus disuntikkan melalui aliran gas hidrogen di sekitar katoda. Gas

tambahan tanpa batubara dimasukkan sekitar katoda dan anoda sebagai selubung. Saat melewati

zona pembakaran, partikel batubara dipanaskan dengan cepat. Volatil dilepaskan dan terpecah-

pecah menjadi asetilena dan produk berbagai sampingan, meninggalkan residu coke halus yang

tertutup jelaga. Setelah waktu tinggal beberapa milidetik, campuran gas-coke dipadamkan

dengan cepat dengan air atau gas. Tekanan sistem dapat bervariasi antara 0,2 dan 1,0 bar (20 dan

100 kPa). Pilot plant Hüls menggunakan tungku plasma yang sama untuk perengkahan minyak

mentah, tetapi dengan 500 kW. Batubara kering disuntikkan ke dalam jet plasma, dan batubara

yang terengkah menjadi asetilen dan produk sampingan dalam reaktor. Limbah reaktor dapat di-

prequenched dengan hidrokarbon untuk produksi ethylene atau langsung dipadamkan dengan air

atau minyak. Char dan komponen didih lebih tinggi masing-masing dipisahkan oleh cyclones

dan scrubber. Masalah utama dalam desain reaktor adalah pencapaian menyeluruh dan cepat

pencampuran batubara dengan jet plasma dan menghindari pembentukan deposit karbon di

dinding reactor. sejumlah kecil deposit dapat diatasi dengan pencucian dengan air secara

periodic.

Percobaan yang dilakukan oleh Hüls dan AVCO menunjukkan bahwa waktu tinggal optimal,

energy density jet plasma, daya spesifik, dan tekanan sangat mempengaruhi hasil asetilen.

Parameter lain yang mempengaruhi hasil adalah jumlah volatil di batubara dan ukuran partikel.

Keuntungan dari proses ini adalah, dengan cara pirolisis batu bara, produksi asetilen jauh

lebih mudah sehingga membutuhkan biaiya investasi yang lebih rendah dibandingkan untuk

produksi utama etilen. Yield gas yang dihasilkan berkisar 33% sampai 50%. Artinya, 50% dari

batubara tetap sebagai char. Namun, char yang terbentuk bisa pula bernilai ekonomis. Char yang

dihasilkan bisa diaplikasikan ke industri karet, untuk gasifikasi, atau sebagai bahan bakar.

Diagram blok proses pembuatan asetilen dari batu bara bisa dilihat di Gambar 4.

Dari empat proses produksi asetilen di atas, semua proses memiliki keunggulan dan

kekurangan tersendiri. Untuk bahan baku, proses BASF lebih bagus karena menggunakan gas

alam yang banyak tersedia bebas di alam dan penggunaanya saat ini masih kurang meluas. Untuk

proses, proses produksi asetilen dari batu bara memperlihatkan singkatnya dan mudahnya proses

sehingga meminimalkan modal. Untuk kualitas produk, proses produksi asetilen sebagai produk

samping sangat bagus, karena menghasilkan kemurnian mencapai 99,8%. Untuk kemudahan

kondisi opersi, proses produksi dari kalsium karbida memiliki keunggulan karena operasi

berjalan pada temperature normal.

REFERENSI

Bunger et al, 1992, Apparatus and Process For the Production of Acetylene, United States Patent

5,062,644.

Bachtles et al, 2009, Method For Producing Acetylene, US Patent 0023970 A1.

Wiley Interscience, 2002, Ullman’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 3rd edition,

Anonim, Acetylene Plant, from http://industrialgasplants.com, 12 Maret 2011