perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id tugas akhir ...... · perpustakaan.uns.ac.id...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK ETILBENZENA DARI ETILEN DAN

BENZENA DENGAN PROSES MOBIL-BADGER

KAPASITAS 120.000 TON/TAHUN

Oleh :

Diah Kusumastuti I 0508005

Fhariest Chrissanto Putra I 0508043

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012


commit to user


commit to user

PPrraarraannccaannggaann PPaabbrriikk EEttiillbbeennzzeennaa DDaarrii EEttiilleenn ddaann BBeennzzeennaa ddeennggaann PPrroosseess MMoobbiill--BBaaddggeerr KKaappaassiittaass PPrroodduukkssii 112200..000000 TToonn//TTaahhuunn

KKaattaa PPeennggaannttaarr

iii

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur kepada Allah SWT, hanya karena rahmat dan ridho-Nya,

penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan

judul ”Prarancangan Pabrik Etilbenzena dari Etilen dan Benzena dengan Proses

Mobil-Badger Kapasitas 120.000 Ton/Tahun”.

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan

baik berupa dukungan moral maupun spiritual dari berbagai pihak. Oleh karena

itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Dr. Sunu Herwi Pranolo selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret

2. Endang Kwartiningsih, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I dan Bregas

S. T. Sembodo, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II, atas bimbingan

dan bantuannya dalam penulisan tugas akhir

3. Inayati S.T., M.T., Ph.D. selaku Pembimbing Akademik

4. Kedua Orang tua dan keluarga atas dukungan doa, materi dan semangat

yang senantiasa diberikan tanpa kenal lelah

5. Teman - teman mahasiswa Teknik Kimia FT UNS khususnya angkatan

2008

Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna. Oleh

karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga

laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian.

Surakarta, Juli 2012

Penulis


commit to user


DDaaffttaarr IIssii

iv

DAFTAR ISI

Halaman Judul .................................................................................................. i

Lembar Pengesahan ........................................................................................... ii

Kata Pengantar ................................................................................................... iii

Daftar Isi .......................................................................................................... iv

Daftar Tabel ...................................................................................................... x

Daftar Gambar ................................................................................................... xii

Intisari ............................................................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN .............................................................................. 1

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ............................................... 1

1.2 Kapasitas Perancangan .............................................................. 2

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik ........................................................... 6

1.4 Tinjauan Pustaka ....................................................................... 8

1.4.1 Macam-macam Proses Pembuatan Etilbenzena ............ 8

1.4.1.1 Proses AlCl3 ................................................... 9

1.4.1.2 Proses Alkar ................................................... 9

1.4.1.3 Proses Mobil/Badger ...................................... 10

1.4.2 Kegunaan Produk ........................................................... . 12

1.4.3 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk .............. . 12

1.4.3.1 Bahan Baku Benzena (C6H6) ......................... 12

1.4.3.2 Bahan Baku Etilen (C2H2) .............................. 14

1.4.3.3 Produk Etilbenzena (C8H10) ............................ 15

1.4.4 Tinjauan Proses ............................................................. . 16


commit to user


DDaaffttaarr IIssii

v

BAB II DESKRIPSI PROSES ...................................................................... 18

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ....................................... 18

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku ............................................... 18

2.1.2 Spesifikasi Katalis ....................................................... 19

2.1.3 Spesifikasi Produk ....................................................... 19

2.2 Konsep Dasar Proses ............................................................... 20

2.2.1 Dasar Reaksi ............................................................... 20

2.2.2 Pemakaian Katalis ....................................................... 20

2.2.3 Mekanisme Reaksi ....................................................... 21

2.2.4 Fase Reaksi .................................................................. 22

2.2.5 Kondisi Operasi ........................................................... 22

2.2.6 Tinjauan Termodinamika ............................................ 23

2.2.7 Tinjauan Kinetika ........................................................ 27

2.2.8 Perbandingan Mol Reaktan ......................................... 29

2.2.9 Reaksi Samping ........................................................... 29

2.3 Diagram Alir Proses ................................................................. 30

2.3.1 Diagram Alir Kualitatif ............................................... 30

2.3.2 Diagram Alir Kuantitatif ............................................ 30

2.3.3 Diagram Alir Proses .................................................... 30

2.3.4 Langkah Proses ............................................................. 34

2.3.4.1. Tahap Persiapan Bahan Baku ...................... 34

2.3.4.2. Tahap Pembentukan Etilbenzena ................. 35

2.3.4.3. Tahap Pemisahan dan Pemurnian Hasil ....... 37


commit to user


DDaaffttaarr IIssii

vi

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas ............................................. 38

2.4.1 Neraca Massa ............................................................... 39

2.4.2 Neraca Panas ................................................................ 44

2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses ....................................... 47

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ........................................... 51

3.1 Tangki Penyimpanan Benzena ................................................... 51

3.2 Tangki Penyimpanan Etilbenzena .............................................. 52

3.3 Reaktor Alkilasi .......................................................................... 53

3.4 Reaktor Transalkilasi ................................................................. 54

3.5 Menara Distilasi-01 .................................................................... 55

3.6 Menara Distilasi-02 ..................................................................... 56

3.7 Heater-01 .................................................................................... 57

3.8 Vaporizer-01 ............................................................................... 58

3.9 Heater-02 .................................................................................... 59

3.10 Heater-03 .................................................................................... 60

3.11 Kondenser Parsial ....................................................................... 61

3.12 Kondenser-01 .............................................................................. 62

3.13 Reboiler-01 ................................................................................. 63

3.14 Kondenser-02 .............................................................................. 64

3.15 Reboiler-02 ................................................................................. 65

3.16 Vaporizer-02 ............................................................................... 66

3.17 Heater-04 .................................................................................... 67

3.18 Kondenser-03 .............................................................................. 68


commit to user


DDaaffttaarr IIssii

vii

3.19 Cooler ........................................................................................ 69

3.20 Accumulator-01 .......................................................................... 70

3.21 Accumulator-02 .......................................................................... 71

3.22 Pompa-01 ................................................................................... 71

3.23 Pompa-02 ................................................................................... 72

3.24 Pompa-03 ................................................................................... 73

3.25 Pompa-04 ................................................................................... 74

3.26 Pompa-05 ................................................................................... 74

3.27 Pompa-06 ................................................................................... 75

3.28 Pompa-07 ................................................................................... 76

3.29 Kompresor .................................................................................. 77

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM ............ . 78

4.1 Unit Pendukung Proses ........................................................... 78

4.1.1 Unit Pengadaan Air ..................................................... 79

4.1.1.1 Air Pendingin ................................................. 81

4.1.1.2 Air Umpan Boiler ........................................... 82

4.1.1.3 Air Konsumsi Umum dan Sanitasi ................. 86

4.1.2 Unit Pengadaan Steam .................................................. 87

4.1.3 Unit Pengadaan Udara Tekan ....................................... 88

4.1.4 Unit Pengadaan Listrik ................................................. 89

4.1.4.1 Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas .. 89

4.1.4.2 Listrik untuk Penerangan ............................... 91

4.1.4.3 Listrik untuk AC ............................................ 93


commit to user


DDaaffttaarr IIssii

viii

4.1.4.4 Listrik untuk Laboratorium dan Instrumentasi 93

4.1.5 Unit Pengadaan Bahan Bakar ....................................... 94

4.1.6 Unit Pengadaan Nitrogen.............................................. 95

4.2 Laboratorium ........................................................................... 95

4.2.1 Laboratorium Fisik dan Analitik ................................. 97

4.2.2 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan ............. 97

4.2.3 Analisa Air .................................................................. 98

4.3 Unit Pengolahan Limbah ......................................................... 99

4.4 Keselamatan dan Kesehatan Kerja .......................................... 100

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ...................................................... 102

5.1 Bentuk Perusahaan .................................................................. 102

5.2 Struktur Organisasi .................................................................. 102

5.3 Tugas dan Wewenang ............................................................. 105

5.3.1. Pemegang Saham ......................................................... 105

5.3.2. Dewan Komiaris .......................................................... 105

5.3.3. Dewan Direksi ............................................................ 106

5.3.4. Staf Ahli ...................................................................... 107

5.3.5. Penelitian dan Pengembangan (LITBANG) ............... 108

5.3.6. Kepala Bagian ............................................................. 108

5.3.7. Kepala Seksi ................................................................ 112

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................ 112

5.4.1. Karyawan Non Shift/Harian ........................................ 112

5.4.2. Karyawan Shift ............................................................ 113


commit to user


DDaaffttaarr IIssii

ix

5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ......................................... 114

5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji .............. 115

5.6.1. Penggolongan Jabatan ................................................. 115

5.6.2. Jumlah Karyawan dan Gaji ......................................... 116

5.7 Kesejahteraan Sosial Karyawan .............................................. 118

5.8 Manajemen Perusahaan ........................................................... 119

5.8.1. Perencanaan Produksi ................................................. 120

5.8.2. Pengendalian Produksi ................................................ 122

BAB IV ANALISA EKONOMI ...................................................................... 123

6.1 Dasar Perhitungan .................................................................... 123

6.2 Penafsiran Harga Alat .............................................................. 124

6.3 Penentuan Total Capital Investment (TCI) ............................. 126

6.4 Penentuan Manufacturing Cost (TCI) ...................................... 128

6.4.1. Direct Manufacturing Cost (DMC) ............................. 128

6.4.2. Indirect Manufacturing Cost (IMC) ............................ 129

6.4.3. Fixed Manufacturing Cost (FMC) ............................... 129

6.5 Penentuan Total Poduction Cost (TPC) ................................. 130

6.5.1. General Expense (GE) ................................................ 130

6.5.2. Total Production Cost (TPC) ....................................... 131

6.6 Keuntungan .............................................................................. 131

6.7 Analisa Kelayakan .................................................................... 132

Daftar Pustaka ................................................................................................ 137

Lampiran


commit to user


DDaaffttaarr TTaabbeell

x

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Perkembangan Import Etilbenzena Tahun 2006-2010 ..................... 2

Tabel 1.2 Pabrik Penghasil Etilbenzena ........................................................... 4

Tabel 1.3 Data Impor Etilbenzena di Negara Polandia dan China................... 6

Tabel 1.4 Kelebihan dan kekurangan berbagai proses pembuatan etilbenzena 11

Tabel 2.1 Neraca Massa Tee-01 ....................................................................... 39

Tabel 2.2 Neraca Massa Vaporizer-01 ............................................................. 39


Tabel 2.4 Neraca Massa ReaktorAlkilasi ......................................................... 40

Tabel 2.5 Neraca Massa Kondenser Parsial .................................................... 41


Tabel 2.7 Neraca Massa Menara Distilasi-01 ................................................. 42

Tabel 2.8 Neraca Massa Menara Distilasi-02 ................................................. 42


Tabel 2.10 Neraca Massa Vaporizer-02 ............................................................. 43

Tabel 2.11 Neraca Massa Reaktor Transalkilasi ............................................... 43

Tabel 2.12 Neraca Massa Total .......................................................................... 43

Tabel 2.13 Neraca Panas Reaktor Alkilasi ........................................................ 44

Tabel 2.14 Neraca Panas Reaktor Transalkilasi ................................................ 44

Tabel 2.15 Neraca Panas Menara Distilasi-01 .................................................. 45

Tabel 2.16 Neraca Panas Menara Distilasi-02 .................................................. 45

Tabel 2.17 Neraca Panas Kondenser Parsial ..................................................... 46

Tabel 2.18 Neraca Panas Overall ....................................................................... 46


commit to user


DDaaffttaarr TTaabbeell

xi

Tabel 4.1 Kebutuhan Air Pendingin ................................................................. 82

Tabel 4.2 Kebutuhan Air untuk Steam ............................................................ 83

Tabel 4.3 Jumlah Kebutuhan Air ..................................................................... 87

Tabel 4.4 Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas .................. 90

Tabel 4.5 Jumlah Lumen Berdasarkan Luas Bangunan ................................... 92

Tabel 4.6 Total Kebutuhan Listrik Pabrik ........................................................ 93

Tabel 5.1 Jadwal Pembagian Kelompok Shift .................................................. 114

Tabel 5.2 Jumlah Karyawan Menurut Jabatan ................................................. 116

Tabel 5.3 Perincian Golongan dan Gaji Karyawan .......................................... 118

Tabel 6.1 Indeks Harga Alat ............................................................................ 124

Tabel 6.2 Fixed Capital Investment ................................................................ 127

Tabel 6.3 Working Capital Investment ............................................................ 128

Tabel 6.4 Total Capital Investment ................................................................. 128

Tabel 6.5 Direct Manufacturing Cost .............................................................. 129

Tabel 6.6 Indirect Manufacturing Cost ............................................................ 129

Tabel 6.7 Fixed Manufacturing Cost ............................................................... 130

Tabel 6.8 Manufacturing Cost ......................................................................... 130

Tabel 6.9 General Expense .............................................................................. 131

Tabel 6.10 Total Production Cost ...................................................................... 131

Tabel 6.11 Variable Cost ................................................................................... 133

Tabel 6.12 Regulated Cost ................................................................................. 134

Tabel 6.13 Analisa Kelayakan ........................................................................... 136


commit to user


DDaaffttaarr GGaammbbaarr

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Grafik Impor Etilbenzena di Indonesia ....................................... 2

Gambar 1.2 Pemilihan Lokasi Pabrik ............................................................. 8

Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif ............................................................... 31

Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif ............................................................. 32

Gambar 2.3 Diagram Alir Proses .................................................................... 33

Gambar 2.4 Layout Pabrik .............................................................................. 49

Gambar 2.5 Layout Peralatan Proses .............................................................. 50

Gambar 4.1 Diagram Alir Pengolahan Air...................................................... 80

Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Etilbenzena ...................................... 105

Gambar 6.1 Chemical Engineering Cost Index ............................................... 125

Gambar 6.2 Grafik Analisa Kelayakan .......................................................... 135


commit to user


IInnttiissaarrii

xiii

INTISARI

Diah Kusumastuti dan Fhariest Chrissanto Putra, 2012, Prarancangan

Pabrik Etilbenzena dari Etilen dan Benzena dengan Proses Mobil-Badger,

Kapasitas 120.000 Ton/Tahun, Program studi S1 Reguler, Jurusan Teknik

Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta

Etilbenzena merupakan bahan intermediate yang digunakan untuk proses

pembuatan Styrene Monomer. Proses pembuatan etilbenzena dengan proses

Mobil-Badger adalah proses pembuatan etilbenzena menggunakan bahan baku

benzena dan etilen dengan katalis zeolit tipe AB-97. Prarancangan pabrik

etilbenzena kapasitas 120.000 ton/tahun dengan bahan baku benzena 88.926

ton/tahun dan etilen 31.793 ton/tahun. Pabrik direncanakan berdiri di Cilegon,

Jawa Barat pada tahun 2016 dan beroperasi pada tahun 2017.

Reaksi pembentukan etilbenzena dari benzena dan etilen melalui proses

alkilasi dan transalkilasi fase gas-gas dengan katalis padat. Reaksi alkilasi

berlangsung di reaktor fixed bed pada suhu 350°C ~ 449°C dan tekanan 16,4 atm.

Reaksi transalkilasi berlangsung di reaktor fixed bed pada suhu 420°C ~ 452°C

dan tekanan 6 atm. Produk yang dihasilkan adalah etilbenzena dengan kadar

etilbenzena sebesar 99,5%. Tahapan proses meliputi persiapan bahan baku,

pembentukan etilbenzena di dalam reaktor, dan pemurnian produk. Pemurnian

produk dilakukan di dalam menara distilasi.

Unit pendukung proses pabrik meliputi unit kebutuhan air, steam, udara

tekan, tenaga listrik dan bahan bakar. Pabrik juga didukung laboratorium yang

mengontrol mutu bahan baku dan produk sesuai dengan spesifikasi yang

diharapkan. Selain itu terdapat unit pengolahan limbah yang menangani limbah

baik padat, cair, maupun gas yang dihasilkan dari proses produksi.

Bentuk perusahaan adalah Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur

organisasi line and staff. Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian jam kerja

yang terdiri dari karyawan shift dan non-shift .

Dari hasil analisis ekonomi diperoleh, ROI (Return on Investment)

sebelum dan sesudah pajak sebesar 40,84% dan 32,67%, POT (Pay Out Time)

sebelum dan sesudah pajak selama 1,97 dan 2,34 tahun, BEP (Break Event Point)

58,54% dan SDP 44,33%. Sedangkan DCF (Discounted Cash Flow) sebesar

18,36%. Jadi dari segi ekonomi pabrik tersebut layak untuk didirikan.


commit to user


BBAABB II PPeennddaahhuulluuaann

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Industri petrokimia di Indonesia dewasa ini terus berkembang secara

meluas dan terintegrasi. Perkembangan industri dan juga bahan setengah jadi yang

pesat selama ini merupakan faktor pendorong dibangunnya unit-unit industri.

Dengan demikian, baik penyediaan maupun kebutuhan akan bahan baku di dalam

industri petrokimia akan selalu saling berkaitan.

Etilbenzena dengan rumus kimia (C6H5) – C2H5 merupakan cairan yang

jernih dan tidak berwarna serta memiliki bau yang khas. Etilbenzena merupakan

senyawa intermediate pada proses pembuatan styrene monomer. Sekitar 85%

konsumsi etilbenzena dunia adalah untuk pembuatan styrene monomer. Styrene

Monomer sendiri merupakan bahan baku Polystyrene, Styrene Butadiene

Rubber,Unsaturated Poliester Resin (UPR) dan Styrene Acrylonitril Polimer

(SAP) yang banyak digunakan untuk industri plastik dan industri otomotif.

Kebutuhan Etilbenzena dalam negeri dan luar negeri terus meningkat

setiap tahunnya. Kebutuhan etilbenzena dunia meningkat 2,9% per tahun.

Pemenuhan kebutuhan dalam negeri saat ini dipenuhi dari PT Styrindo Mono

Indonesia dan sebagian kecil dengan cara impor. Oleh karena itu pabrik

etilbenzena ini perlu didirikan di Indonesia untuk memenuhi kebutuhan dalam

negeri maupun diekspor untuk meningkatkan devisa negara, membuka lapangan

kerja baru untuk penduduk di sekitar wilayah yang didirikan, serta mendorong

berdirinya industri-industri yang menggunakan bahan baku etilbenzena.


commit to user

2 PPrraarraannccaannggaann PPaabbrriikk EEttiillbbeennzzeennaa DDaarrii EEttiilleenn ddaann BBeennzzeennaa ddeennggaann PPrroosseess MMoobbiill--BBaaddggeerr KKaappaassiittaass PPrroodduukkssii 112200..000000 TToonn//TTaahhuunn


1.2 Kapasitas Perancangan

Pemilihan kapasitas pabrik etilbenzena ini didasarkan dari beberapa

pertimbangan, yaitu:

1. Proyeksi Kebutuhan Etilbenzena di Indonesia

Berdasarkan data yang diperoleh dari UNdata record view, kebutuhan

etilbenzena di Indonesia dari tahun 2006 sampai dengan tahun 2010 adalah

sebagai berikut :

Tabel 1.1 Perkembangan ImporEtilbenzenaTahun 2006-2010

No. Tahun Impor (Kg/Tahun)

1. 2006 8.433

2. 2007 7

3. 2008 2.865

4. 2009 101.626

5. 2010 52.235

(United Nations Statistics Division, 2011)

Gambar 1.1 Grafik ImporEtilbenzena di Indonesia

y = 18.980x - 38.079.346

R² = 0,468

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

2006 2007 2008 2009 2010

Keb

utu

ha

n (

Kg

/ta

hu

n)

Tahun


commit to user



Dari Tabel 1.1 di atas dapat dilihat bahwa secara umum permintaan

etilbenzena di Indonesia masih cenderung fluktuatif. Kebutuhan utama

etilbenzena dalam negeri saat ini disuplai oleh PT. Styrindo Mono Indonesia

dengan kapasitas produksi 340.000 ton/tahun.

Untuk mengetahui kebutuhan pada tahun 2017, dilakukan regresi dari data

yang ada pada Tabel 1.1, didapatkan persamaan seperti pada Gambar 1.1 :

y = 18.980x –38.079.346

dengan y = jumlah impor etilbenzena

x = tahun ke-n

Pada perancangan pabrik etilbenzena yang direncanakan akan didirikan

dan berproduksi di Indonesia pada tahun 2017, maka dari persamaan empiris

hubungan antara kapasitas dan tahun diperoleh kebutuhan etilbenzena pada tahun

2017 adalah sebesar 203.314 kg (≈ 203,314 ton).

2. Kebutuhan Etilbenzena Dunia

Berdasarkan data yang diperoleh dari Chemical Economics Handbook –

SRI Consulting, kebutuhan global etilbenzena terus berkembang mencapai 2,9%

per tahun. Kebutuhan etilbenzena pada 2013diperkirakan sejumlah 31.700.000

ton. Dengan kenaikan yang dianggap konstan, kebutuhan etilbenzena dunia pada

tahun 2017 akan mencapai 35.540.000 ton.

Di Eropa, kebutuhan akan terus berkembang mencapai 3%~4% per tahun.

Untuk kebutuhan Asia, diperkirakan akan meningkat hingga 3,5% per tahun

mencapai 15.880.000 ton (Davis, 2009).


commit to user



3. Ketersediaan Bahan Baku

Bahan baku untuk memproduksi etilbenzena adalah benzena dan etilen.

Benzena didapatkan dari Pertamina UP IV Cilacap yang memproduksi benzena

sebesar 110.000 ton/tahun dan PT Trans-Pasific Petrochemical Indotama

Tubansebesar 300.000 ton/tahun. Bahan baku etilen didapatkan dari PT. Chandra

Asri yang memproduksi etilen sebesar 600.000 ton/tahun. Dari kapasitas produksi

tersebut, kebutuhan bahan baku pabrik etilbenzena berupa benzena dan etilen

dapat terpenuhi.

4. Kapasitas Produksi Minimum

Data kapasitas pabrik penghasiletilbenzena telah beroperasi di Dunia dapat

dilihat pada tabel 1.2.

Tabel 1.2 Pabrik Penghasil Etilbenzena

No Pabrik Lokasi Kapasitas

(ton/tahun)

1. Pars Petrochemical Iran 645.000

2. Chevron Phillips Saudi Arabia 850.000

3. Petrochina Daqing Petrochemical Co. China 105.000

4. Chevron Phillips Chemical USA 131.000

5. PT Styrindo Mono Indonesia Indonesia Plant 1 = 100.000

Plant 2 = 240.000

6. Idemitsu SM Malaysia 228.000

(Davis, 2009)


commit to user



Pabrik direncanakan akan beroperasi pada tahun 2017 dengan kapasitas

120.000 ton/tahun. Kapasitas ini ditentukan sesuai dengan kapasitas minimal

pabrik yang sudah berdiri menggunakan proses Mobil-Badger dan dapat

memberikan keuntungan yaitu 105.000 ton/tahun.

Selain itu pada tahun 2007, PKN Orlen dan SYNTHOS mengadakan kerja

sama untuk mendirikan pabrik etilbenzena di Polandia dengan kapasitas 120.000

ton/tahun. Penentuan kapasitas ini didasarkan pada kebutuhan etilbenzena di

Polandia. Namun pada Maret 2009 terjadi pembatalan perjanjian pembangunan

antara kedua belah pihak dikarenakan masalah ekonomi. Hal ini membuat

Polandia masih terus bergantung pada impor untuk memenuhi kebutuhan

etilbenzenanya.

Oleh karena itu diharapkan dengan kapasitas 120.000 ton/tahun, pabrik

akan dapat memenuhi kekurangan dari total kebutuhan etilbenzena di Indonesia

dan memenuhi kebutuhan etilbenzena di Polandia.

Hasil produksi direncanakan akan di ekspor ke Negara Polandia dan China

sehingga dapat menambah devisa negara. Kebutuhan etilbenzena di Negara

Polandia dan China dapat dilihat pada tabel 1.3.


commit to user



Tabel 1.3 Data Impor Etilbenzena di Negara Polandia dan China

Negara Tahun Impor (Ton)

Polandia 2007

2008

2009

2010

112.033

114.730

135.545

128.970

China 2007

2008

2009

2010

2.250

14

2.086

14.115

(United Nations Statistics Division, 2011)

1.3. Pemilihan Lokasi Pabrik

Lokasi suatu pabrik akan menentukan kedudukan pabrik dalam persaingan

maupun penentuan kelangsungan produksinya. Dalam perancangan pabrik

etilbenzena ini dipilih lokasi Kawasan Industri Cilegon, Banten. Adapun faktor-

faktor yang harus diperhatikan, adalah :

1. Faktor Primer

a. Keberadaan Bahan Baku

Bahan baku etilbenzena adalah etilen yang diperoleh dari PT.

Chandra Asri yang berlokasi di Cilegon. Benzena yang diperoleh dari

Pertamina UP IV Cilacapdan PT Trans-Pasific Petrochemical Indotama

Tuban.Letak antara pabrik dan sumber bahan baku yang dekat diharapkan

dapat memperlancar proses penyediaan bahan baku.


commit to user



b. Pemasaran Produk dan Sarana Transportasi

Produk ditargetkan untuk dipasarkan baik di dalam negeri maupun

diekspor ke luar negeri. Untuk kebutuhan dalam negeri produk akan

dipasarkan ke beberapa industri cat, antara lain PT. Internasional Paint

Indonesia dan PT. Jotun Indonesia. Untuk ekspor ditujukan ke negara

China dan Polandia.

Sarana transportasi untuk penyediaan bahan baku dan pemasaran

produk dapat dilakukan lewat jalur darat maupun jalur laut. Untuk jalur laut,

digunakan Pelabuhan Krakatau Steel Bandar Samudera Cigading, Banten

yang jaraknya sekitar ± 10 km dari lokasi pabrik yang direncanakan.

c. Utilitas

Dalam hal penyediaan air sudah tersedia di dalam kawasan Industri

Cilegon, Banten yang diproduksi oleh PT Krakatau Tirta Industri.

Sedangkan untuk kebutuhan energi listrik akan dipenuhi oleh generator

listrik milik pabrik dengan daya sebesar 1000 kW.

d. Tenaga Kerja

Tersedianya tenaga kerja yang diperlukan baik untuk proses

produksi, pemasaran, dan administrasi. Tenaga kerja didapatkan dengan

cara memanfaatkan sumber daya manusia yang berada di daerah Jawa

Barat dan sekitarnya.

2. Faktor Sekunder

a. Karakteristik Lokasi

Karakteristik lokasi adalah menyangkut iklim di daerah tersebut,


commit to user



kemungkinan terjadinya banjir, serta kondisi sosial masyarakat. Kondisi

iklim di Cilegon seperti iklim di Indonesia pada umumnya dan tidak

membawa pengaruh besar pada proses produksi.

b. Sarana Penunjang Lain

Cilegon sebagai kawasan industri yang telah ditetapkan oleh

pemerintah sehingga hal-hal yang sangat dibutuhkan dalam kelangsungan

proses produksi suatu pabrik telah tersedia dengan baik seperti sarana

transportasi, keamanan lingkungan, energi, faktor sosial, serta perluasan

pabrik.

Gambar 1.2Pemilihan Lokasi Pabrik

1.4. TINJAUAN PUSTAKA

1.4.1. Macam – macam Proses Pembuatan Etilbenzena

Ada beberapa macam proses utama yang digunakan dalam proses

pembuatan etilbenzena, yaitu:

Lokasi Pabrik

Waduk

Krakatau Steel

Jalan Raya Anyer


commit to user



1.4.1.1. Proses AlCl3

Proses ini merupakan proses alkilasi pertama yang dikembangkan untuk

memproduksi etilbenzena berdasarkan proses Fiedel-Crafts. Proses ini terjadi

pada fase cair-cair dengan katalis AlCl3. Pada proses alkilasi terbentuk hasil

samping berupa dietilbenzena yang nantinya akan direaksikan kembali menjadi

etilbenzena melalui reaksi transalkilasi. Reaksi alkilasi lebih cepat dibandingkan

dengan transalkilasi sehingga untuk mencapai kondisi optimum keduanya

dilakukan dalam dua buah reaktor yang terpisah. Reaksi alkilasi dan transalkilasi

dijalankan pada 150oC ~ 180

oC dan 6 ~ 11 atm. Komposisi aliran utama berupa

aromatik cair, gas etilen dan fase cair dari katalis komplek yang mengandung

faktor korosif tinggi, sehingga diperlukan pemilihan konstruksi alat yang benar-

benar tepat. Kekorosifan disebabkan oleh promotor dari katalis AlCl3 yaitu

HCl.Yieldyang diperoleh cukup besar yaitu sekitar 99,7%.

Reaksi: C6H6 + (H2C=CH2) 3AlCl C6H5C2H5 (1.1)

Benzena Etilen Etilbenzena

(McKetta, 1984)

1.4.1.2. Proses Alkar

Proses ini dikembangkan oleh UOP dengan katalis BF3yang disupport

menggunakan Al2O3. Reaksi berlangsung pada fase cair serta tekanan tinggi

mengggunakan reaktor fixed bed. Pada proses Alkar, reaksi alkilasi dijalankan

pada suhu operasi 95oC ~ 150

oC dan tekanan mencapai 35 atm. Sedangkan untuk

reaksi transalkilasi dijalankan pada suhu operasi 180oC ~ 230

oC dan tekanan

mencapai 28 atm. Yield yang diperoleh bisa lebih dari 99 %.


commit to user



Reaksi : C6H6 + (H2C=CH2) 3BF C6H5C2H5 (1.2)


(McKetta, 1984)

Katalis BF3 yang digunakan merupakan katalis yang bersifat asam,

sangat beracun, korosif, dan sulit dalam penanganan serta transportasinya

(Gerzeliev et al., 2011).

1.4.1.3. Proses Mobil-Badger

Proses ini dikembangkan oleh Mobil Oil Corporation dengan katalis

zeolit (ZSM-5) dan berlangsung pada fase gas. Katalis yang dipakai bersifat non

korosif, inert terhadap lingkungan, dan memiliki masa aktif yang cukup lama

antara 2 ~ 3 tahun. Reaksi pada proses Mobil-Badger adalah sebagai berikut :

C6H6+ (H2C=CH2) 5ZSMC6H5C2H5 (1.3)


Kondisi operasi suhu 350oC ~ 450

oC dan tekanan berkisar antara 8 ~ 28

atm. Benzena dan etilen direaksikan pada reaktor fixed bed. Yield yang dihasilkan

mencapai lebih dari 99,5 %. Panas yang dihasilkan dari reaksi cukup besar karena

berlangsung pada suhu tinggi sehingga dapat dimanfaatkan kembali untuk

pemanas maupun pembuatan steam. Pada proses ini, perbandingan antara etilen

dan benzena mencapai 1:7. Hal ini memberikan keuntungan tersendiri karena

dapat mengurangi presentase pembentukan dietilbenzena (Kirk and Othmer,

1998).

Kelebihan dan kekurangan dari masing-masing proses pembuatan

etilbenzena dapat dilihat pada tabel 1.4.


commit to user



Tabel.1.4 Kelebihan dan kekurangan berbagai proses pembuatan etilbenzena

No. Proses Kelebihan Kekurangan

1. Proses AlCl3 1. Suhu operasi rendah

antara 150oC ~ 180

oC

1. Katalis AlCl3 - HCl

bersifat korosif

2. Memerlukan proses

pemurnian katalis yang

kompleks

2. Proses Alkar 1. Suhu operasi rendah

antara 95oC ~ 150

oC

1. Katalis BF3 bersifat

asam, beracun, korosif.

2. Memerlukan proses

pemurnian katalis yang

kompleks

3. Tidak dapat digunakan

untuk bahan baku

dengan impuritas tinggi

karena dapat meracuni

katalis

3. Proses Mobil-Badger 1. Katalis yang digunakan

adalah zeolit yang

merupakan zat yang

tidak beracun dan tidak

korosif

2. Energi panas yang

dihasilkan dapat

digunakan kembali

3. Proses sederhana dan

tidak memerlukan

recovery katalis

4. Tidak menghasilkan

limbah yang berbahaya

bagi lingkungan.

5. Dietilbenzena yang

terbentuk sedikit

1. Suhu operasi tinggi

antara 350 oC ~ 450

oC


commit to user



Pada pendirian pabrik etilbenzena ini dipilih proses Mobil-Badger

dengan pertimbangan sebagai berikut :

1. Katalis yang digunakan tidak beracun dan tidak korosif.

2. Panas yang dihasilkan dari reaksi dapat dimanfaatkan kembali untuk

pemanasan umpan awal maupun pembuatan steam.

3. Proses sederhana dan tidak memerlukan seleksi recovery katalis.

4. Tidak menghasilkan limbah yang berbahaya bagi lingkungan.

5. Dietilbenzena yang terbentuk sedikit

1.4.2. Kegunaan produk

Etilbenzena merupakan bahan intermediate yang sebagian besarnya

digunakan untuk proses produksi Styrene Monomer. Styrene Monomer sendiri

merupakan bahan baku dari Polystyrene, Styrene Butadiene Rubber, Styrene

Acrylonitril Polymer (SAP), Unsaturated Polyester Resin (UPR) yang banyak

digunakan untuk industri polimer dan industri otomotif.

Selain itu sebagian kecil produk etilbenzena digunakan sebagai solvent

pada industri cat dan industri karet.

1.4.3. SifatFisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk

1.4.3.1. Bahan baku Benzena (C6H6)

a. Sifat Fisis :

Rumus Molekul = C6H6

Berat molekul, (g/mol) = 78,115

Titik leleh, (pada 1 atm), [oC] = 5,530


commit to user



Titik didih (pada 1 atm), [oC] = 80,094

Densitas (pada 25oC), [g/cm

3] = 0,8736

Tekanan kritis, (atm) = 48,351

Temperatur kritis, (oC) = 289,01

b. Sifat Kimia :

Ada tiga (3) tipe reaksi benzena yang terpenting yaitu :

a. Reaksi subtitusi

Reaksi substitusi benzena biasanya terjadi pada cincin aromatik

benzena. Contoh reaksi substitusi yaitu pada konversi klorobenzena

menjadi fenol dengan bantuan NaOH pada 400oC.

Reaksi : C6H5Cl C6H5OH

b. Oksidasi

Reaksi yang paling penting adalah oksidasi katalitik Benzena

menjadi maleic anhidrid. Sedangkan oksidasi pada fase gas menjadi fenol

pada suhu 450-800 oC tanpa adanya katalis.

c. Alkilasi

Beberapa reaksi alkilasi benzena yang dijumpai dalam industri

kimia diantaranya:

1) Reaksi alkilasi benzena dengan propilena membentuk cumene baik

pada fase gas maupun cair dengan menggunakan katalis BF3 ataupun

AlCl3.

2) Reaksi alkilasi benzena dengan etilena membentuk etilbenzena yang

berlangsung pada suhu diatas 370oC dengan adanya katalis zeolit.

10% NaOH


commit to user



C6H6 + (H2C=CH2) C6H5 C2H5

Benzena(g) Etilen (g) Etilbenzena(g)

(Kirk and Othmer, 1998)

1.4.3.2. Bahan Baku Etilen(C2H2)

a. Sifat Fisis :

Rumus Molekul = CH2= CH2


Titik didih (pada 1 atm), (oC) = -103.71

Titik leleh (pada 1 atm), (oC) = -169,15

Densitas, (g/cm3) = 0,214

Tekanan kritis, (atm) = 49,74

Temperatur kritis, (oC) = 9,194

b. Sifat Kimia :

a. Polimerisasi

Etilen dapat bergabung dengan etilen yang lain membentuk

molekul yang lebih besar (polimer) dengan cara memutuskan ikatan

rangkapnya.

Reaksi : n (H2C=CH2) ( H2C – CH2 )n

b. Oksidasi

Etilen merupakan bagian dari gugus Alkena, dimana gugus ini

dapat dioksidsi menjadi beraneka ragam produk tergantung pada

Zeolit

>370oC, 13 - 27 atm


commit to user



reagensia yang digunakan. Salah satu contohnya adalah reaksi oksidasi

etilen menjadi suatu gugus epoksi menggunakan oksigen.

CH2 = CH2 + O2 CH2 CH2

O

Etilen Oksigen Etilen oksida

c. Alkilasi

Reaksi alkilasi oleh Friedel Craft sangat efektif untuk

mereaksikanetilen dengan benzena menggunakan katalis AlCl3.

Reaksi : ( H2C = CH2 ) + C6H6 C6H5C2H5


1.4.3.3. ProdukEtilbenzena (C8H10)

a. Sifat Fisik :

Rumus Molekul =(C6H5) - C2H5


Titik didih (pada 1 atm), [oC] = 136,19

Titik leleh (pada 1 atm), [oC] = - 94,975

Densitas ( pada 25 oC), [g/cm

3] = 0,8671

Temperatur kritis (oC) = 343,05

Tekanan kritis (atm) = 36,54

Sifat Kimia :

Reaksi yang paling utama dari etilbenzena adalah reaksi

dehidrogenasi menghasilkan styrene. Pada reaksi ini digunakan bahan


commit to user



baku etilbenzena dengan kemurnian tinggi. Reaksi etilbenzena menjadi

styrene terjadi pada suhu 550oC~ 680

oC dengan katalis Fe2O3.

C6H5CH2CH3 C6H5CH = CH2 + H2

Etilbenzena Styrene Hidrogen


1.4.4 Tinjauan Proses

Proses pembuatan etilbenzena dari etilen dan benzena termasuk dalam

reaksi alkilasi. Reaksi alkilasi adalah penggabungan satu atau lebih gugus alkil ke

dalam senyawa hidrokarbon. Proses alkilasi benzena menjadi etilbenzena terdiri

dari tiga tahapan, yaitu :

1. Tahap alkilasi, yaitu reaksi alkilasi antara benzena dan etilen

2. Tahap transalkilasi, yaitu konversi dietilbenzena menjadi etilbenzena

yang direaksikan kembali dengan benzena melalui reaksi transalkilasi.

3. Tahap pemisahan, yaitu proses pemisahan benzena yang tidak

bereaksi, dietilbenzena dan komponen lain dari produk etilbenzena

sehingga menghasilkan kemurnian yang diinginkan (Ganji et al.,

2004).

Reaksi alkilasi berlangsung pada suhu 350 o

C ~ 450oCdan tekanan 8-28

atm . Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

C6H6 (g)+ (H2C=CH2)(g) 5ZSM C6H5C2H5 (g) (1.4)



commit to user



Pada reaksi ini terdapat juga reaksi samping berupa pembentukan

dietilbenzena. Dietilbenzena kemudian akan direaksikan kembali menjadi

etilbenzena melalui reaksi transalkilasi (Kirk and Othmer, 1998).

Reaksi transalkilasi berlangsung pada suhu 420oC ~ 460

oC dengan reaksi

sebagai berikut :

C6H6(g) + C6H4(C2H5)2 (g) 5ZSM2 C6H5C2H5 (g) (1.5)

Benzena Dietilbenzena Etilbenzena

(Lim,1999)

Gas keluaran reaktor alkilasi dan transalkilasi kemudian dikondensasikan

dan diumpankan ke menara distilasi pertama untuk memisahkan benzena yang

tidak bereaksi. Sebelumnya, fraksi hidrokarbon ringan berupa etana dan metana

yang merupakan impuritas bahan baku etilen dipisahkan terlebih dahulu dan dapat

digunakan sebagai bahan bakar. Hasil atas menara distilasi pertama berupa

benzena dialirkan kembali menuju reaktor alkilasi dan transalkilasi untuk

direaksikan kembali. Hasil bawah kemudian diumpankan ke menara distilasi

kedua untuk pemurnian produk etilbenzena dari dietilbenzena hingga mencapai

kadar 99,5% berat. Hasil bawah menara distilasi kedua berupa dietilbenzena

kemudian diumpankan ke reaktor transalkilasi untuk direaksikan kembali menjadi

etilbenzena (Kirk and Othmer, 1998).


commit to user


BBAABB IIII DDeesskkrriippssii PPrroosseess

1188

BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.1.1. Spesifikasi Bahan Baku

1. Benzena

Wujud : Cairan

Warna : tidak berwarna

Bau : khas benzena

Titik didih, [oC] : 80,1

Densitas : 873,7 kg/m3

Komposisi :

a. Benzena : minimal 99,9 % berat

b. Toluena : maksimal 0,1 % berat

(PT. Pertamina, 2011)

2. Etilen

Wujud : Gas (6,8 atm, 30oC)

Warna : tidak berwarna

Bau : khas

Komposisi :

a. Etilen : minimal 99,5 % mol

b. Metana : maksimal 0,3 % mol


commit to user



c. Etana : maksimal 0,2 % mol

(PT. Chandra Asri Petro Chemical, 2009)

2.1.2. Spesifikasi Katalis

Jenis : Zeolit AB-97

Bentuk : Bola

Warna : Abu-abu

Wujud : Padat

Ukuran (diameter) : 1,5 mm

Bulk density : 0,6 g/mL

(Sinopec Petrochemical, 2008)

2.1.3. Spesifikasi Produk

Etilbenzena

Wujud : cairan

Bau : khas

Titik didih,[oC] : 136,9

Densitas : 862,6 kg/m3

Komposisi :

a. Etilbenzena : minimal 99,5 % berat

b. Benzena : 0,1%-0,4 % berat

c. Toluena : 0,1%-0,3 % berat

d. Dietilbenzena : 200 mg/kg

(Ulmann’s, 2005)


commit to user



2.2. Konsep Proses

2.2.1. Dasar Reaksi

Proses pembuatan etilbenzena dari benzena dan etilen merupakan proses

alkilasi benzena pada fase gas yang dilakukan di dalam reaktor fixed bed sehingga

menghasilkan produk etilbenzena dengan katalis Zeolit AB-97. Reaksi yang

terjadi adalah sebagai berikut :

Reaksi Alkilasi :

C6H6 (g) + C2H4 (g) C6H5C2H5 (g)

Reaksi Samping :

C6H5C2H5 (g) + 2C2H4(g) C6H4 (C2H5)2 (g)

Reaksi Transalkilasi :

C6H4 (C2H5)2 (g) + C6H6 (g) 2 C6H5C2H5 (g)

2.2.2. Pemakaian Katalis

Katalis yang digunakan adalah zeolit AB-97 yang dapat membantu dalam

reaksi alkilasi dan transalkilasi. Alasan penggunaan katalis zeolit AB-97 adalah

karena katalis ini lebih ramah lingkungan dibandingkan katalis AlCl3 dan BF3.

Selain itu, katalis ini tidak terlarut di dalam produk sehingga tidak memerlukan

proses pemisahan katalis.

Zeolit AB-97

350-449oC, 16,4 atm

Zeolit AB-97

420-452oC, 6 atm

350-449oC, 16,4 atm

Zeolit AB-97


commit to user



2.2.3. Mekanisme Reaksi

Reaksi pembentukan etilbenzena dengan proses Mobil-Badger adalah

termasuk reaksi heterogen yang melibatkan dua fase yaitu reaktan dalam fase gas

dan katalis dalam fase padat.

Mekanisme reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

1. Transfer massa reaktan dari badan utama fluida ke permukaan luar katalis

(external diffusion)

2. Transfer massa reaktan dari permukaan luar ke permukaan dalam pori – pori

katalis (internal diffusion).

3. Adsorbsi reaktan pada permukaan katalis (chemisorbsion).

4. Reaksi pada permukaan katalis.

5. Desorbsi produk reaksi dari permukaan dalam katalis.

6. Transfer massa produk dari permukaan dalam ke permukaan luar katalis.

7. Transfer massa produk dari permukaan luar ke badan utama fluida.

Langkah proses nomor 1, 2, 6, 7 sangat cepat dibandingkan langkah nomor 3, 4, 5

sehingga kecepatan reaksi tidak dipengaruhi oleh transfer massa. Jadi langkah

yang menentukan adalah reaksi pada permukaan katalis (Fogler, 1999).

Kondisi reaksi pada proses alkilasi benzena dengan suhu tinggi dan katalis

AB-97 adalah bahwa etilen yang teradsorbsi akan bereaksi dengan benzena yang

teradsorbsi dan etilbenzena yang terbentuk. Reaksi pada permukaan katalis

merupakan pengendali reaksi pada proses ini (You and Pan, 2006).


commit to user



2.2.4. Fase Reaksi

Kondisi umpan sebelum masuk reaktor alkilasi maupun reaktor

transalkilasi dalam fase gas – gas dengan katalis padat.

Reaksi Alkilasi :

C2H4 (g) + C6H6 (g) C6H5C2H5 (g)

C6H5C2H5(g) + C2H4 (g) C6H4(C2H5)2 (g)

Reaksi transalkilasi :

C6H4(C2H5)2(g) + C6H6 (g) 2C6H5C2H5 (g)

2.2.5. Kondisi Operasi

Proses pembuatan etilbenzena terdiri dari reaksi alkilasi dan transalkilasi

yang dilakukan dalam dua reaktor fixed bed yang terpisah. Kondisi operasi dalam

pembuatan etilbenzena ini dipengaruhi oleh perbandingan mol benzena dan etilen,

temperatur, tekanan, dan jenis katalis yang digunakan.

Proses alkilasi benzena menjadi etilbenzena dilakukan pada fase gas

dengan tekanan 16,4 atm dan suhu reaksi 350oC~449

oC menggunakan katalis

zeolit AB-97. Proses transalkilasi dietilbenzena menjadi etilbenzena dilakukan

pada fase gas dengan tekanan 6 atm dan suhu reaksi 420oC~452

oC menggunakan

katalis zeolit AB-97. Hal ini dilakukan dengan melihat pertimbangan pengaruh

kondisi suhu dan tekanan yang tinggi di dalam tahapan reaksi heterogen katalitik

gas-padat agar reaksi berjalan sempurna. Semakin tinggi tekanan dan temperatur

akan menyebabkan kecepatan reaksi bertambah cepat. Selain itu, katalis zeolit

AB-97 digunakan agar lebih cepat mengarahkan reaksi bergeser ke kanan dengan


commit to user



konstanta kecepatan reaksi yang tinggi dimana katalis ini aktif pada kondisi suhu

dan tekanan tinggi.

2.2.6. Tinjauan Termodinamika

Pada reaksi dipermukaan katalis, terjadi reaksi alkilasi antara etilen

dengan benzena menghasilkan etilbenzena. Dengan tinjauan termodinamika,

untuk mengetahui reaksi tersebut eksotermis atau endotermis dapat diketahui dari

perhitungan ∆H298.

Reaksi alkilasi :

Pembentukan etilbenzena:

C2H4 (g) + C6H6 (g) C6H5C2H5 (g)

Pada 298 0C, ∆H

of C2H4 = 52,23 kJ/mol

∆Hof C6H6 = 82,93kJ/mol

∆Hof C6H5C2H5 = 17,24 kJ/mol

(Yaws, 1999)

∆Hor = ∆H

of C6H5C2H5 - ( ∆H

of C2H4 + ∆H

of C6H6 )

= 17,24 - ( 82,93+ 52,23 )

= -117,92 kJ/mol

Pembentukan dietilbenzena:

C6H5C2H5 (g) + C2H4 (g) C6H4(C2H5)2 (g)

Pada 298 0C, ∆H

of C2H4 = 52,23 kJ/mol

∆Hof C6H5C2H5 = 17,24 kJ/mol

∆Hof C6H5(C2H5)2 = -22,26 kJ/mol

(Yaws, 1999)


commit to user



∆Hor = ∆H

of C6H5(C2H5)2- ( ∆H

of C2H4 + ∆H

of C6H5C2H5)

= -22,26 – (17,24 + 52,23)

= -91,73 kJ/mol


C6H4(C2H5)2(g) + C6H6 (g) 2C6H5C2H5 (g)

Pada 298 0C, ∆H

of C6H6 = 82,93 kJ/gmol

∆Hof C6H5(C2H5)2 = -22,26 kJ/gmol

∆Hof C6H5C2H5 = 17,24 kJ/gmol

(Yaws, 1999)

∆Hor = 2 x ∆H

of C6H5C2H5- (∆H

of C6H5(C2H5)2 + ∆H

of C6H6)

= 2x (17,24) – (-22,26 + 82,93)

= -26,19 kJ/gmol

Karena ∆H yang dihasilkan negatif maka reaksi di atas merupakan reaksi

eksotermis.

Dalam tinjauan termodinamika, hubungan antar panas reaksi, suhu dan

konstanta kesetimbangan adalah sebagai berikut :

2

0ln

RT

H

dT

Kd

Bila persamaan tersebut diturunkan menjadi :

'

0 11

'

ln

TTR

H

K

K

(Smith and Van Ness,2001)

Sifat reaksi yang reversibel atau irreversibel dapat diketahui dari harga konstanta

kestimbangan.


commit to user



Reaksi alkilasi :

Pembentukan etilbenzena:

C2H4(g) + C6H6 (g) C6H5C2H5 (g)

Pada 298 0C, ∆G

of C2H4 = 68,12 kJ / gmol

∆Gof C6H6 = 129,66 kJ / gmol

∆Gof C6H5C2H5 = 120,58 kJ / gmol

(Yaws, 1999)

∆Go

= ∆Go

f C6H5C2H5 - ( ∆Gof C2H4 + ∆G

of C6H6 )

= 120,58 - ( 68,12 + 129,66 )

= - 77,2 kJ / gmol

Harga konstanta kesetimbangan pada keadaan standar (T=298 K)

∆G = - RT ln K

K = e - ∆G / RT

= e – ( -77200 / 8,314 x 298 )

= 3,41x 1013

Harga konstanta kesetimbangan pada keadaan temperatur 723 K

ln K723

K298

=-∆HR

0

R

1

T2

-1

T1

ln K723-K298 =-(-117920)

8,314

1

723-

1

298

lnK723= -(-117920)

8,314

1

723-

1

298 +lnK298

𝐾723= 2,08 x 1012

Pembentukan dietilbenzena:

C2H4(g) + C6H5C2H5(g) C6H4 (C2H5)2 (g)


commit to user



Pada 298 0C, ∆G

of C2H4 = 68,12 kJ / gmol


∆Gof C6H4 (C2H5)2 = 137,86 kJ / gmol

(Yaws, 1999)

∆Go

= ∆Go

f C6H4 (C2H5) - ( ∆Gof C2H4 + ∆G

of C6H5C2H5 )

= 137,86 - ( 68,12 + 120,58)

= - 50,84 kJ / gmol

Harga konstanta kesetimbangan pada keadaan standar (T=298 K)

∆G = - RT ln K

K = e - ∆G / RT

= e – ( -50840 / 8,314 x 298 )

= 8,16 x 109


ln K723

K298

=∆HR

0

R

1

T2

-1

T1

ln K723-K298 =-(-91730)

8,314

1

723-

1

298

lnK723=-(-91730)

8,314

1

723-

1

298 +lnK298

𝐾723= 9,26 x 108


Pembentukan etilbenzena :

C6H4(C2H5)2(g) + C6H6 (g) 2C6H5C2H5 (g)


commit to user



Pada 298 0C, ∆G

of C6H6 = 129,66 kJ / gmol


∆Gof C6H4 (C2H5)2 = 137,86 kJ / gmol

(Yaws, 1999)

∆Go

= 2 x ∆Gof C6H5C2H5- (∆G

of C6H5(C2H5)2 + ∆G

of C6H6)

= 2x (120,58) –(137,86+129,66)

= -26,36 kJ/gmol

∆G = - RT ln K298

K298 = 4,18 x 104


ln K743

K298

=-∆HR

0

R

1

T2

-1

T1

ln K743-K298 =-(-26190)

8,314

1

743-

1

298

lnK743=-(-26190)

8,314

1

743-

1

298 +lnK298

𝐾743= 2,22 x 104

Dari perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa reaksi alkilasi dan transalkilasi

yang terjadi adalah reaksi searah ke kanan.

2.2.7. Tinjauan Kinetika

Reaksi alkilasi pembuatan etilbenzena merupakan reaksi eksotermis

sehingga selama reaksi berlangsung akan terjadi pelepasan panas dan ini akan


commit to user



mempengaruhi kecepatan reaksi. Adapun harga k (konstanta kecepatan reaksi)

pada pembuatan etilbenzena dari etilen dan benzena adalah sebagai berikut:

Reaktor Alkilasi:

C6H6(g) + C2H4 (g) C6H5C2H5 (g)

B + E EB

𝑟1=k1PBPE-k-1PEB

1+KBPB+KEPE+KEBPEB+KDEBPDEB 2

C6H5C2H5 (g) + C2H4 (g) C6H4(C2H5)2(g)

EB + E DEB

𝑟2=k2PEBPE-k-2PDEB

1+KBPB+KEPE+KEBPEB+KDEBPDEB 2

Dengan :

k1 =245,3exp(- 48.396 RT) KE=0,457exp( 7.769 RT)

k-1=5,13exp(- 69.641 RT) KB=6,77 ×10-3

exp( 12.436 RT)

k2=52,41exp(- 45.237 RT) KEB=3,19 ×10-3

exp( 10.173 RT)

k-2=2,667exp(- 73.491 RT) KDEB=8,58×10-4

exp( 14.059 RT)

Keterangan :

ki = konstanta kecepatan reaksi ke arah produk

k-i = konstanta kecepatan reaksi ke arah reaktan

Kx = konstanta kesetimbangan adsorpsi

i = nomor reaksi

x = Etilen, Benzena, Etilbenzena, Dietilbenzena

(You and Pan, 2006)


commit to user



Reaktor Transalkilasi:

C6H4(C2H5)2(g) + C6H6 (g) 2C6H5C2H5 (g)

DEB + B 2 EB

r=k.pDEB.pB

k=5,45 x 104e

-24.000 x 4,12

RT

(Lim, 1999)

2.2.8. Perbandingan Mol Reaktan

Pada reaksi alkilasi pembentukan etilbenzena digunakan perbandingan

reaktan antara benzena dan etilen adalah sebesar 7 : 1. Umpan benzena dibuat

berlebih karena dengan perbandingan tersebut dapat meminimalisir terjadinya

reaksi samping yaitu, reaksi pembentukan dietilbenzena.

2.2.9. Reaksi Samping

Reaksi samping yang terjadi pada proses pembentukan etilbenzena adalah

reaksi antara umpan etilen dengan etilbenzena yang terbentuk membentuk

dietilbenzena :

Reaksi Alkilasi :

C2H4 (g) + C6H6 (g) C6H5C2H5 (g)

C6H5C2H5(g) + C2H4 (g) C6H4(C2H5)2 (g)

Konversi total etilen pada reaksi ini adalah sebesar 99,7%. Sebanyak 97%

etilen bereaksi membentuk etilbenzena dan sisanya, 2,7% bereaksi membentuk

dietilbenzena. Untuk meminimalisir pembentukan dietilbenzena, maka digunakan


commit to user



perbandingan umpan benzena yang berlebih sehingga umpan etilen akan lebih

cenderung bereaksi dengan umpan benzena daripada etilbenzena yang terbentuk

(U.S. Patent 6,252,126 B1).

2.3. Diagram Alir Proses

2.3.1. Diagram Alir Kualitatif

Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada gambar 2.1.

2.3.2. Diagram alir Kuantitatif

Diagram alir kuantitatif dapat dilihat pada gambar 2.2.

2.3.3. Diagram alir Proses

Diagram alir proses dapat dilihat pada gambar 2.3.


commit to user



C6H

6

C7H

8

C6H

6

C7H

8

C8H

10

C6H

6

C7H

8

C8H

10

RE

AK

TO

R

AL

KIL

AS

I

ME

NA

RA

DIS

TIL

AS

I

1

RE

AK

TO

R

TR

AN

SA

LK

ILA

SI

KO

ND

EN

SE

R

PA

RS

IAL

ME

NA

RA

DIS

TIL

AS

I

2

C6H

6

C7H

8

C8H

10

C1

0H

14

C8H

10

C1

0H

14

CH

4

C2H

4

C2H

6

C6H

6

C7H

8

C8H

10

C1

0H

14

CH

4

C2H

4

C2H

6

C6H

6

C7H

8

C8H

10

C6H

6

C7H

8

C8H

10

C1

0H

14

CH

4

C2H

4

C2H

6

C6H

6

C7H

8

C8H

10

C1

0H

14

C6H

6

C7H

8

C8H

10

C1

0H

14

TA

NG

KI

BE

NZ

EN

A

ET

ILE

NA

TA

NG

KI

ET

ILB

EN

ZE

NA

P =

1 a

tm

T =

30

oC

P =

6,8

atm

T =

30

oC

CH

4

C2H

4

C2H

6

C6H

6

C7H

8

P =

16,4

atm

T =

350

oC

P =

15,9

atm

T =

449

oC

P =

1 a

tm

T =

57

oC

P =

1 a

tm

T =

57

oC

P =

5,9

atm

T =

452

oC

C6H

6

C7H

8

C8H

10

C1

0H

14

P =

1,2

atm

T =

58

oC

P =

1,3

atm

T =

148

oC

P =

1,4

atm

T =

192

oC

P =

1 a

tm

T =

40

oC

P =

1 a

tm

T =

82

oC

P =

1 a

tm

T =

82

oC

Gam

bar

2.1

D

iagra

m a

lir

Kuali

tati

f

C6H

6

C7H

8

C8H

10

C1

0H

14

P =

6 a

tm

T =

420

oC


commit to user



RE

AK

TO

R

AL

KIL

AS

I

ME

NA

RA

DIS

TIL

AS

I

1

RE

AK

TO

R

TR

AN

SA

LK

ILA

SI

KO

ND

EN

SE

R

PA

RS

IAL

ME

NA

RA

DIS

TIL

AS

I

2

TA

NG

KI

BE

NZ

EN

A

ET

ILE

NA

TA

NG

KI

ET

ILB

EN

ZE

NA

Gam

bar

2.2

D

iagra

m a

lir

Kuanit

ati

f

C6H

6 =

11216,8

7 k

g/j

am

C7H

8 =

1

1,2

3 k

g/j

am

CH

4

= 8

,61 k

g/j

am

C2H

4 =

3998,7

5 k

g/j

am

C2H

6 =

6

,89 k

g/j

am C

H4

= 8

,61 k

g/j

am

C2H

4

=

1

2,0

0 k

g/j

am

C2H

6

=

6

,89 k

g/j

am

C6H

6

=

67170,5

0 k

g/j

am

C7H

8

=

1

7,9

1 k

g/j

am

C8H

10

= 1

4301,9

8 k

g/j

am

C10H

14 =

5

16,7

0 k

g/j

am

CH

4

= 8

,61 k

g/j

am

C2H

4

=

12,0

0 k

g/j

am

C2H

6

=

6

,89 k

g/j

am

C6H

6

=

61,5

0 k

g/j

am

C7H

8

=

0

,01 k

g/j

am

C8H

10

= 1

,82 k

g/j

am

C10H

14 =

0

,01 k

g/j

am

C6H

6

=

67109,0

0 k

g/j

am

C7H

8

=

1

7,9

0 k

g/j

am

C8H

10

= 4

300,1

6 k

g/j

am

C10H

14 =

1

516,6

9 k

g/j

am

C6H

6

= 4

42,7

9 k

g/j

am

C7H

8

= 0

,07 k

g/j

am

C8H

10 =

850,6

3 k

g/j

am

C6H

6

= 4

42,7

9 k

g/j

am

C7H

8

= 0

,07 k

g/j

am

C8H

10 =

850,6

3 k

g/j

am

C8H

10 =

4

8,0

2 k

g/j

am

C10H

14=

507,1

2 k

g/j

am

C6H

6

=

5

4,9

7 k

g/j

am

C7H

8

=

1

1,2

2 k

g/j

am

C8H

10

= 1

5075,7

6 k

g/j

am

C10H

14 =

9

,56 k

g/j

am

C6H

6

= 7

37,9

8 k

g/j

am

C7H

8

= 0

,07 k

g/j

am

C8H

10 =

0

,30 k

g/j

am

C6H

6

= 6

6758,8

4 k

g/j

am

C7H

8

= 6

,68 k

g/j

am

C8H

10 =

2

6,7

2 k

g/j

am


commit to user




commit to user



2.3.4. Langkah Proses

Langkah proses pembuatan etilbenzena dapat dikelompokan dalam tiga

tahapan proses :

1. Tahap persiapan bahan baku

2. Tahap pembentukan etilbenzena

3. Tahap pemisahan dan pemurnian hasil

2.3.4.1. Tahap Persiapan Bahan Baku

Tahap persiapan bahan baku ini bertujuan untuk mengkondisikan

keadaan bahan baku benzena dan gas etilen sehingga siap untuk diumpankan ke

dalam reaktor alkilasi.

Bahan baku etilen diperoleh dari PT. Chandra Asri Petro Chemical yang

dialirkan langsung pada kondisi 30oC, tekanan 6,8 atm. Etilen dinaikkan

tekanannya terlebih dahulu menjadi 16,4 atm menggunakan kompresor (C-01).

Setelah dinaikkan tekanannya, suhu etilen akan naik menjadi 85oC, setelah itu

suhunya dinaikkan lagi menjadi 171oC menggunakan heat exchanger (E-04).

Etilen siap diumpankan ke dalam reaktor alkilasi.

Benzena disimpan dalam tangki silinder (TT-01) pada suhu 30oC dan

tekanan 1 atm dengan kapasitas penyimpanan 30 hari. Umpan segar benzena

dicampur dengan recycle benzena dari hasil atas menara distilasi 1 (T-01) yang

bersuhu 82oC. Campuran benzena ini mempunyai suhu akhir sebesar 74

oC.

Kemudian menggunakan pompa (J-01) benzena akan dinaikan tekanannya

menjadi 16,4 atm. Benzena kemudian dinaikkan suhunnya hingga suhu bubble

point, yaitu 209oCmenggunakan heat exchanger (E-01). Benzena kemudian


commit to user



diuapkan menggunakan vaporizer 1 (E-02). Uap benzena yang dihasilkan

dinaikkan suhunya lagi menggunakan heat exchanger (E-03) hingga suhu 360oC.

Benzena siap diumpankan ke dalam reaktor alkilasi.

2.3.4.2. Tahap Pembentukan Etilbenzena

Tahap pembentukan produk ini bertujuan untuk :

a. Mereaksikan benzena dengan etilen membentuk produk utama etilbenzena dan

produk samping dietilbenzena.

b. Mereaksikan dietilbenzena dengan benzena membentuk etilbenzena

c. Memanfaatkan panas keluaran dari tahap pembentukan produk sebagai

pemanas benzena di dalam heat exchanger.

Benzena dan etilen diumpankan dari tahap persiapan bahan baku menuju

bagian puncak reaktor secara kontinyu. Di dalam reaktor alkilasi (R-01) jenis

fixed bed yang dioperasikan pada suhu 350oC dan tekanan 16,4 atm, reaksi terjadi

antara benzenadengan etilen membentuk etilbenzenadan reaksi antara etilen sisa

dengan etilbenzena membentuk dietilbenzena.

Reaksi alkilasi pada reaktor alkilasi (R-01) bersifat eksotermis sehingga

suhu keluaran reaktor akan naik menjadi 449oC dan tekanannya akan turun

menjadi 15,9 atm. Sebelum diproses lebih lanjut, produk keluaran reaktor alkilasi

(R-01) akan diturunkan tekanannya terlebih dahulu menggunakan throttling valve

hingga tekanan keluaran menjadi 1 atm dan suhunya turun menjadi 444oC. Panas

keluaran reaktor yang tinggi dimanfaatkan sebagai media pemanas bahan baku

benzena pada heat exchanger (E-01), (E-03). Setelah melewati throttling valve,

produk keluaran reaktor alkilasi (R-01) kemudian dilewatkan melalui heat


commit to user



exchanger (E-03), suhu keluarannya turun menjadi sebesar 318oC.Dari heat

exchanger (E-03), keluaran reaktor kemudian dilewatkan heat exchanger (E-01).

Suhu awal masuk media pemanas adalah sebesar 318oC dan suhu keluarannya

sebesar 173oC.

Sedangkan padareaktor transalkilasi terjadi reaksi antara recyclebenzena

dari hasil atas menara distilasi 1 (T-01) dan dietilbenzenadari hasil bawah menara

distilasi 2 (T-02) membentuk etilbenzena. Pada reaktor transalkilasi, jenis reaktor

yang digunakan adalah fixed bed yang dioperasikan pada suhu 420oC - 452

oC dan

tekanan 6 atm. Sebelum masuk ke reaktor transalkilasi, umpan dietilbenzena dari

hasil bawah menara distilasi 2 (T-02) yang bersuhu 192oC dicampur dengan

recycle benzena dari hasil atas menara distilasi 1 (T-01) yang bersuhu 82oC. Suhu

dari hasil campuran kedua umpan ini adalah sebesar 132oC. Kemudian campuran

umpan inidinaikkan tekanannya dari 1 atm menjadi 6 atm menggunakan pompa

sentrifugal (J-07). Kemudian campuran umpan ini akan diuapkan menggunakan

vaporizer 2 (E-10), dengan suhu masuk sebesar 148oC dan suhu keluaran

vaporizer 2 (E-10) sebesar 227oC. Sebelum masuk ke reaktor transalkilasi (R-02),

terlebih dahulu campuran ini dinaikkan suhunya menjadi 420oC menggunakan

heat exchanger (E-11). Campuran uap siap diumpankan masuk reaktor

transalkilasi (R-02). Reaksi transalkilasi bersifat eksotermis sehingga pada

keluaran reaktor transalkilasi (R-02) suhu produk keluaran reaktor akan naik

menjadi 452oC dan tekanannya akan turun menjadi 5,9 atm. Seperti halnya pada

reaktor alkilasi (R-01), sebelum diproses lebih lanjut produk keluaran reaktor

akan diturunkan tekanannya terlebih dahulu dari 5,9 atm menjadi 1 atm dan


commit to user



suhunya akan turun menjadi 450oC. Setelah diturunkan tekanannya, panas produk

keluaran reaktor transalkilasi dimanfaatkan sebagai media pemanasumpan masuk

reaktor transalkilasi (R-02). Pemanasan awalumpan masuk reaktor transalkilasi

menggunakan heat exchanger (E-11) dengan suhu masuk 450oC dan suhu

keluarnya sebesar 264oC. Dari heat exchanger (E-11), produk kemudian

dilewatkan melalui heat exchanger (E-12) untuk dikondensasi menjadi suhu

103oC sehingga dapat dicampur dengan keluaran kondenser parsial (E-05).

2.3.4.3. Tahap Pemisahan dan Pemurnian Hasil

Tahap pemurnian produk ini bertujuan untuk :

a. Memisahkan inertberupa metana, etana dan sisa etilen pada kondenser parsial.

b. Memisahkan sisa benzena dan etilbenzena serta dietilbenzena pada menara

distilasi I (T-01). Benzena ini digunakan sebagai recycle pada umpan reaktor

alkilasi (R-01) dan umpan pada reaktor transalkilasi (R-02).

c. Memisahkan etilbenzena sebagai hasil atas, dari dietilbenzena pada menara

distilasi 2. Dietilbenzena ini digunakan sebagai umpan pada reaktor

transalkilasi (R-02).

Produk keluaran reaktor alkilasi (R-01) yang telah dimanfaatkan

panasnya sebagai media pemanas umpan, kemudian akan dikondensasikan

menggunakan kondenser parsial (E-05)untuk memisahkan inert yang

berupametana, etana dan sisa etilen yang tidak bereaksi. Suhu masuk kondenser

parsial (E-05) adalah sebesar 173oC dan dikondensasikan hingga suhu keluarnya

mencapai 57oC. Gas metana, etana dan etilen yang tidak terkondensasi

dikeluarkan melalui vent yang terdapat pada kondensar parsial (E-05). Sedangkan


commit to user



cairan hasil keluaran dari kondenser parsial (E-05) dicampur dengan cairan hasil

keluaran dari keluaran kondenser (E-12) untuk diumpankan menuju menara

distilasi 1 (T-01).

Umpan masuk pada menara distilasi 1 (T-01) dalam kondisi subcooled

yaitu pada suhu 58oC dan tekanan 1,2 atm. Hasil atas menara distilasi 1 (T-01)

adalah berupa benzena yang akan digunakan kembalisebagai umpan reaktor

alkilasi (R-01) dan sebagai umpan reaktor transalkilasi (R-02). Sedangkan hasil

bawah berupa produk etilbenzena dan produk samping dietilbenzena.

Umpan masuk menara distilasi 2 (T-02) dalam kondisi cair jenuh yaitu

pada suhu 148oC. Hasil atas menara distilasi berupa produk etilbenzena.

Sedangkan hasil bawah berupa produk samping berupa dietilbenzena yang

nantinya digunakan sebagai umpan pada reaktor transalkilasi (R-02). Produk

etilbenzena dari hasil atas menara distilasi 2 (T-02) sebelum disimpan pada tangki

penyimpanan (TT-02) pada suhu 40oC dan tekanan 1 atm, diturunkan dahulu

suhunya dengan cara dilewatkan padaheat exchanger (E-13).

2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas

Produk : Etilbenzena 99,5% berat

Kapasitas perancangan : 120.000 ton/tahun

Waktu operasi selama 1 tahun : 330 hari

Waktu operasi selama 1 hari : 24 jam


commit to user



2.4.1. Neraca massa

Diagram alir neraca massa sistem tabel merujuk pada gambar 2.3.3

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan : kg

Tabel 2.1 Neraca Massa Tee-01

Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam)

Arus 1 Arus 13 Arus 3

C6H6 11.216,9 66.758,8 77.975,7

C7H8 11,2 6,7 17,9

C8H10 0,0 26,7 26,7

Jumlah 11.228,1 66.792,2 78.020,3

78.020,3 78.020,3

Tabel 2.2 Neraca Massa Vaporizer-01



C6H6 97.457,6 77.975,7 19481,9

C7H8 25,1 17,9 7,2

C8H10 42,7 26,7 16,0

Jumlah 97525,4 78.020,3 19505,1

97525,4 97525,4


commit to user






C2H4 3.998,8 0,0 3.998,8

C2H6 8,6 0,0 8,6

CH4 6,9 0,0 6,9

C6H6 0,0 77.975,7 77.975,7

C7H8 0,0 17,9 17,9

C8H10 0,0 26,7 26,7

Jumlah 4.014,3 78.020,3 82.034,6

82.034,6 82.034,6

Tabel 2.4 Neraca Massa Reaktor Alkilasi


Arus 7 Arus 8

C2H4 3.998,8 12,0

C2H6 8,6 8,6

CH4 6,9 6,9

C6H6 77.975,7 67.170,5

C7H8 17,9 17,9

C8H10 26,7 14.302,0

C10H14 0,0 516,7

Jumlah 82.034,6 82.034,6


commit to user



Tabel 2.5 Neraca Massa Kondenser Parsial



C2H4 12,0 12,0 0,0

C2H6 8,6 8,6 0,0

CH4 6,9 6,9 0,0

C6H6 67.170,5 61,5 67.109,0

C7H8 17,9 0,0 17,9

C8H10 14.302,0 1,8 14.300,2

C10H14 516,7 0,0 516,7

Jumlah 82.034,6 90,8 81.943,8

82.034,6 82.034,6




C6H6 67.109,0 442,8 67.551,8

C7H8 17,9 0,1 18,0

C8H10 14.300,2 850,6 15.150,8

C10H14 516,7 0,0 516,7

Jumlah 81.943,8 1.293,5 83.237,3

83.237,3 83.237,3


commit to user



Tabel 2.7 Neraca Massa Menara Distilasi-01



C6H6 67.551,8 67.496,8 55,0

C7H8 18,0 6,8 11,2

C8H10 15.150,8 27,0 15.123,8

C10H14 516,7 0,0 516,7

Jumlah 83.237,3 67.530,6 15.706,7

83.237,3 83.237,3

Tabel 2.8 Neraca Massa Menara Distilasi-02



C6H6 55,0 55,0 0,0

C7H8 11,2 11,2 0,0

C8H10 15.123,8 15075,8 48,0

C10H14 516,7 9,6 507,1

Jumlah 15.706,7 15151,6 555,1

15.706,7 15.706,7




C6H6 738,0 0,0 738,0

C7H8 0,1 0,0 0,1

C8H10 0,3 48,0 48,3

C10H14 0,0 507,1 507,1

Jumlah 738,4 555,1 1.293,5

1.293,5 1.293,5


commit to user



Tabel 2.10 Neraca Massa Vaporizer-02



C6H6 808,1 738,0 70,1

C7H8 0,1 0,1 0,0

C8H10 58,9 48,3 10,6

C10H14 749,7 507,1 242,6

Jumlah 1.616,8 1.293,5 323,3

1.616,8 1.616,8

Tabel 2.11 Neraca Massa Reaktor Transalkilasi


Arus 20 Arus 22

C6H6 738,0 442,8

C7H8 0,1 0,1

C8H10 48,3 850,6

C10H14 507,1 0,0

Jumlah 1293,5 1.293,5

Tabel 2.12 Neraca Massa Total


Arus 1 Arus 2 Arus 9 Arus 16

C2H4 0,00 3.998,8 12,0 0,00

C2H6 0,00 8,6 8,6 0,00

CH4 0,00 6,9 6,9 0,00

C6H6 11.216,9 0,00 61,5 55,0

C7H8 11,2 0,00 0,0 11,2

C8H10 0,00 0,00 1,8 15075,8

C10H14 0,00 0,00 0,0 9,6

Jumlah 11.228,1 4.014,3 90,8 15151,6

15242,4 15242,4


commit to user



2.4.2. Neraca Panas

Diagram alir neraca panas sistem tabel

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Satuan : kJ

Tabel 2.13 Neraca Panas Reaktor Alkilasi

Komponen Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam)

Arus 7 QR Arus 8

C2H4 2.678.214,0 11.263,5

C2H6 6.722,9 9.461,2

CH4 6.202,4 8.614,8

C6H6 41.421.703,3 50.393.335,7

C7H8 9.940,7 14.020,1

C8H10 15.588,9 11.751.505,9

C10H14 0,0 447.096,3

Jumlah 44.138.372,2 18.496.925,3 62.635.297,5

62.635.297,5 62.635.297,5

Tabel 2.14 Neraca Panas Reaktor Transalkilasi


Arus 7 Qreaksi Arus 8

C6H6 504.200,9 334.953,7

C7H8 52,7 58,3

C8H10 36.178,1 704.707,2

C10H14 400.171,2 0,00

Jumlah 940.602,9 99116,3 1.039.719,2

1.039.719,2 1.039.719,2


commit to user



Tabel 2.15 Neraca Panas Menara Distilasi-01


Arus 11 QR Arus 12 Arus 15 QC

C6H6 4.016.611,5 6.990.281,9 12.938,0

C7H8 1.031,5 673,9 2.537,7

C8H10 873.881,9 2.706,6 3.419.945,7

C10H14 33.259,6 0,0 129.811,5

Jumlah 4.924.784,5 46.902.943,9 6.993.662,4 3.565.232,9 41.268.832,9

51.827.728,4 51.827.728,4

Tabel 2.16 Neraca Panas Menara Distilasi-02


Arus 15 QR Arus 16 Arus 17 QC

C6H6 12.938,0 12.102,8 0,0

C7H8 2.537,7 2.374,7 0,0

C8H10 3.419.945,7 3.191.758,4 15.224,7

C10H14 129.811,5 2.250,4 177.885,0

Jumlah 3.565.232,9 7.697.371,7 3.208.486,3 193.109,7 7.861.008,6

11.262.604,6 11.262.604,6


commit to user



Tabel 2.17 Neraca Panas Kondenser Parsial


QC Arus 8 Qkondensasi

C2H4 1704,98

C2H6 1.420,8

CH4 1.334,1

C6H6 7.498.559,4

C7H8 2.093,4

C8H10 1.760.765,1

C10H14 67.447,0

Jumlah 44.901.233,4 9.333.324,8 35.567.908,6

44.901.233,4 44.901.233,4

Tabel 2.18 Neraca Panas Overall

Masuk Keluar

Komponen kJ/jam Komponen kJ/jam

Arus Masuk 1 195.643,9 Arus keluar 9 4.003,5

Arus Masuk 2 31.645,9 Arus keluar 16 394.239,3

E-04 652.244,8 Kondenser 1 41.268.833,0

Reboiler 1 46.902.943,9 Kondenser 2 7.697.371,6

Reboiler 2 7.697.371,6 Kondenser parsial 44.901.233,4

Vaporizer 1 25.015.774,0 E-12 921.476,5

Vaporizer 2 699.501,3 E-13 2.814.246,9

Qreaksi 18.596.041,6 Qloss 1.789.762,7

Total 99.791.167,0 Total 99.791.167,0


commit to user



2.5. Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses

Lay Out merupakan tempat kedudukan keseluruhan bagian dari

perusahaan yang meliputi tempat kerja alat, tempat kerja orang, tempat

penimbunan bahan dan hasil, tempat utilitas, perluasan, dan lain-lain.

Lay Outpabrik merupakan suatu pengaturan yang optimal dari seperangkat

fasilitas-fasilitas dalam pabrik. Tata letak yang tepat sangat penting untuk

mendapatkan efisiensi, keselamatan, dan kelancaran kerja para pekerja serta

keselamatan proses.

Untuk mencapai kondisi yang optimal, maka hal-hal yang harus

diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik adalah :

1. Kemungkinan perluasan pabrik sebagai pengembangan pabrik di masa depan.

2. Sistem kontruksi yang direncanakan adalah outdoor untuk menekan biaya

bangunan dan gedung.

3. Letak masing-masing alat produksi sedemikian rupa sehingga memberikan

kelancaran dan keamanan bagi tenaga kerja.

4. Alat-alat yang berisiko tinggi harus diberi jarak yang cukup sehingga aman

dan mudah mengadakan penyelamatan jika terjadi kecelakaan, kebakaran dan

sebagainya.

5. Jalan-jalan dalam pabrik harus cukup lebar dan memperhatikan faktor

keselamatan manusia, sehingga lalu lintas dalam pabrik dapat berjalan dengan

baik.

6. Letak kantor dan gudang mudah dijangkau dari jalan utama (Vilbrandt and

Dryden, 1959).


commit to user



Secara garis besar lay out dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu:

a. Daerah perkantoran, laboratorium dan ruang kontrol

Daerah ini merupakan pusat kegiatan administrasi pabrik yang mengatur

kelancaran operasi. Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat

pengendalian proses, kualitas dan kuantitas bahan yang akan diproses serta

produk yang dijual.

b. Daerah proses

Daerah proses merupakan daerah dimana alat proses diletakkan dan proses

berlangsung.

c. Daerah penyimpanan bahan baku dan produk.

Daerah ini merupakan daerah untuk tangki bahan baku dan produk.

d. Daerah gudang, bengkel dan garasi.

Daerah ini merupakan daerah untuk penampung bahan-bahan yang

diperlukan oleh pabrik dan untuk keperluan perawatan peralatan proses.

e. Daerah utilitas

Daerah ini merupakan daerah untuk kegiatan penyediaan bahan pendukung

proses berlangsung dipusatkan (Vilbrandt and Dryden, 1959).


commit to user



12

13

17

16

15

18

11

9

4

4

6

85

7

1

3

14

2

10

Ket

eran

gan

:

1. P

os

Kea

man

an

2. P

os

Kea

man

an

3. K

anto

r K

eam

anan

4. P

arkir

5. M

asji

d

6. K

anti

n

7. K

anto

r

8. P

erpust

akaa

n

9. P

oli

kli

nik

10. R

uan

g K

ontr

ol

11. L

abora

tori

um

12. P

rose

s

13. U

tili

tas

14. R

uan

g G

ener

ator

15. B

engkel

16. G

aras

i

17. G

udan

g

18. P

emad

am

Are

a P

erlu

asan

Tam

an

Jalu

r M

asuk

Kan

tor

Jalu

r M

asuk

Pab

rik

Skal

a :1

:200 U

Gam

bar

2.4

T

ata

leta

k p

abri

k E

tilb

enze

na


commit to user



2

3

2

22

11

11

5 6

74

Gambaar 2.5 Tata letak peralatan

Keterangan :

1. Tangki Benzena 5. Menara Distilasi 1

2. Tangki Etilbenzena 6. Menara Distilasi 2

3. Reaktor Alkilasi 7. Reaktor Transalkilasi

4. Kondenser Parsial

Skala: 1:200


commit to user


BBAABB IIIIII SSppeessiiffiikkaassii PPeerraallaattaann PPrroosseess

51

BAB III

SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.1. Tangki Penyimpanan Benzena

Kode : TT-01

Fungsi : Menyimpan bahan baku benzena selama 30 hari

Jenis : Tangki silinder tegak dengan alas datar (flat bottom)

dengan bagian atas berbentuk conical roof

Jumlah : 4 buah

Volume : 2.669,316 m3

Bahan : Carbon steel SA 283 grade C

Kondisi penyimpanan

Tekanan : 1 atm

Suhu : 30 oC

Dimensi

Diameter tangki : 15,24 m

Tinggi tangki : 14,63 m

Tebal tangki : Course 1 = 0,022 m

Course 2 = 0,019 m

Course 3 = 0,019 m

Course 4 = 0,019 m

Course 5 = 0,019 m

Course 6 = 0,019 m


commit to user



Course 7 = 0,019 m

Course 8 = 0,016 m

Tebal head : 0,009 m

Tinggi head : 1,443 m


3.2. Tangki Penyimpanan Etilbenzena

Kode : TT-02

Fungsi : Menyimpan produk etilbenzena selama 30 hari

Jenis : Tangki silinder tegak dengan alas datar (flat bottom)

dengan bagian atas berbentuk conical roof

Jumlah : 4 buah

Volume : 3.842,607 m3

Bahan : Carbon steelSA 283 grade C

Kondisi penyimpanan

Tekanan : 1 atm

Suhu : 40 oC

Dimensi p

Diameter tangki : 18,29 m


Tebal tangki : Course 1 : 0,0254 m

Course 2 : 0,022 m

Course 3 : 0,022 m

Course 4 : 0,022 m


commit to user



Course 5 : 0,022 m

Course 6 : 0,022 m

Course 7 : 0,019 m

Course 8 : 0,019 m



Tinggi total : 16,362 m

3.3. Reaktor Alkilasi

Kode : R-01

Fungsi : Mereaksikan etilen dan benzena dengan katalis

zeolit tipe AB-97

Tipe : Fixed bed catalytic reactor

Jumlah : 1 buah

Volume : 3,523 m3

Bahan : Carbon Steel SA 285 grade C

Kondisi

Tekanan : 16,4 atm

Suhu : 350oC – 449

oC

Dimensi

Diameter kolom : 1,048 m

Tinggi kolom : 1,950 m

Tebal kolom :0,016 m


commit to user



Dimensi head

Bentuk : elliptical dished head




3.4. Reaktor Transalkilasi

Kode : R-02

Fungsi : Mereaksikan dietilbenzena dan benzena dengan

katalis zeolit tipe AB-97

Tipe : Fixed bed catalytic reactor

Jumlah : 1 buah

Volume : 7,124 m3

Bahan : Carbon Steel SA 285 grade C

Kondisi

Tekanan : 6 atm

Suhu : 420oC – 452

oC

Dimensi

Diameter kolom : 1,321 m

Tinggi kolom : 4,714 m

Tebal kolom :0,0522 m

Dimensi head

Bentuk : torispherical dished head



commit to user





3.5. Menara Distilasi-01

Kode : T-01

Fungsi : Memisahkan benzene yang tidak bereaksi dari sisa

reaktan

Tipe : Tray Tower dengan jumlah plate 28 buah

Bahan konstruksi : Stainless steel SA 283 Grade C

Tekanan : 1,2 atm

Kondisi operasi

Atas : 87 oC

Bawah : 143 oC

Plate

Jarak Plate : 0,7 m

Tebal Plate : 0,005 m

Kolom

Diameter : 3,962 m

Tinggi : 36,323 m

Tebal shell : 0,011 m

Head

Tipe : Torispherical dished head

Tebal Head : 0,011 m



commit to user



3.6. Menara Distilasi-02

Kode : T-02

Fungsi : memisahkan produk berupa etilbenzena hingga

mencapai kemurnian 99,5% berat

Tipe : Tray Tower dengan jumlah plate 40 buah

Bahan konstruksi : Stainless steel SA 283 Grade C

Tekanan : 1,35 atm

Kondisi operasi

Atas : 147 oC

Bawah : 188oC

Plate

Jarak Plate : 0,5 m

Tebal Plate : 0,005 m

Kolom

Diameter : 1,829 m

Tinggi : 29,100 m

Tebal shell : 0,009 m

Head

Tipe : Torispherical dished head

Tebal Head : 0,007 m



commit to user



3.7. Heater - 01

Kode : E-01

Fungsi : Memanaskan benzena sebelum memasuki E-02

Jenis : Shell and tube heat exchanger

Luas transfer panas : 204,138 m2

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 Grade C

Spesifikasi :

Tube side (umpan benzena)

OD : 0,019 m

ID : 0,017 in

BWG : 16

Susunan : Triangular Pitch, Pt = 0,025 m

Jumlah pipa : 938 buah

Passes : 2

Panjang pipa : 3,658 m

Shell side (output R-01)

ID ` : 0,889 m

Baffle spacing : 0,667 m

Passes : 1

Uc : 65 Btu/jam.°F.ft2

Ud : 60 Btu/jam.°F.ft2

Rd required : 0,001 jam.°F.ft2/Btu

Rd calculated : 0,0013 jam.°F.ft2/Btu


commit to user



3.8. Vaporizer - 01

Kode : E-02

Fungsi : Menguapkan benzene sebelum memasuki R-01



Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283 Grade C

Spesifikasi :

Tube side (steam)

OD : 0,019 m

ID : 0,017 m

BWG : 16



Passes : 2



ID : 0,991 m


Passes : 1






commit to user



3.9. Heater - 02

Kode : E-03

Fungsi : Memanaskan benzene sebelum memasuki R-01



Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 283 Grade C

Spesifikasi :

Tube side (umpan benzene)

OD : 0,019 m

ID : 0,017 m

BWG : 16



Passes : 2



ID : 0,689 m


Passes : 1






commit to user



3.10. Heater - 03

Kode : E-04

Fungsi : Memanaskan etilen sebelum memasuki R-01




Spesifikasi :

Tube side (umpan etilen)

OD : 0,019 m

ID : 0,017 m

BWG : 16



Passes : 2


Shell side (steam)

ID : 0,337 m


Passes : 1






commit to user



3.11. Kondenser Parsial

Kode : E-05

Fungsi : Menkondensasikan sebagian output R-01 untuk

memisahkan uncondensable gas




Spesifikasi :

Tube side (air)

OD : 0,019 m

ID : 0,017 m

BWG : 16

Susunan : Triangular Pitch, Pt = 1 in


Passes : 2



ID : 0,889 m


Passes : 1





commit to user




3.12. Kondenser - 01

Kode : E-06

Fungsi : Mengkondensasikan hasil atas T-01




Spesifikasi :

Tube side (air)

OD : 0,019 m

ID : 0,017 m

BWG : 16



Passes : 2


Shell side (hasil atas T-01)

ID : 0,991 m


Passes : 1




perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id tugas akhir ...... · perpustakaan.uns.ac.id...

Documents