pabrik pembuatan etilbenzena

8/10/2019 pabrik pembuatan etilbenzena

1/75

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


2/75


3/75

P P r r a a r r a a n n c c a a n n g g a a n n P P a a b b r r i i k k E E t t i i l l b b e e n n z z e e n n a a D D a a r r i i E E t t i i l l e e n n d d a a n n B B e e n n z z e e n n a a d d e e n n g g a a n n P P r r o o s s e e s s M M o o b b i i l l - - B B a a d d g g e e r r K K a a p p a a s s i i t t a a s s P P r r o o d d u u k k s s i i 112 2 0 0 ..0 0 0 0 0 0 T T o o n n / / T T a a h h u u n n

K K a a t t a a P P e e n n g g a a n n t t a a r r

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 T on/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


4/75


D D a a f f t t a a r r I I s s i i

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 AlCl 3 ................................................... 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 (C 6H6) ......................... 12

1.4.3.2 Bahan Baku Etilen (C 2H2) .............................. 14

1.4.3.3 Produk Etilbenzena (C 8H10) ............................ 15

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


5/75



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


6/75



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


7/75



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


8/75



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


9/75



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


10/75


D D a a f f t t a a r r T T a a b b e e l l

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 2.3 Neraca Massa Tee-02 ....................................................................... 40

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


11/75


D D a a f f t t a a r r T T a a b b e e l l

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


12/75


D D a a f f t t a a r r G G a a m m b b a a r r

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


13/75


I I n n t t i i s s a a r r i i

xiii

INTISARI

Diah Kusumastuti dan Fhariest Chrissanto Putra, 2012, PrarancanganPabrik Etilbenzena dari Etilen dan Benzena dengan Proses M obil -Badger ,Kapasitas 120.000 Ton/Tahun, Program studi S1 Reguler, Jurusan TeknikKimia, 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 pabriketilbenzena kapasitas 120.000 ton/tahun dengan bahan baku benzena 88.926ton/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 prosesalkilasi dan transalkilasi fase gas-gas dengan katalis padat. Reaksi alkilasi

berlangsung di reaktor fixed bed pada suhu 350C ~ 449C dan tekanan 16,4 atm.Reaksi transalkilasi berlangsung di reaktor fixed bed pada suhu 420C ~ 452Cdan tekanan 6 atm. Produk yang dihasilkan adalah etilbenzena dengan kadaretilbenzena 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 , udaratekan, tenaga listrik dan bahan bakar. Pabrik juga didukung laboratorium yangmengontrol mutu bahan baku dan produk sesuai dengan spesifikasi yangdiharapkan. 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) sebesar18,36%. Jadi dari segi ekonomi pabrik tersebut layak untuk didirikan.


14/75


15/75

2P P r r a a r r a a n n c c a a n n g g a a n n P P a a b b r r i i k k E E t t i i l l b b e e n n z z e e n n a a D D a a r r i i E E t t i i l l e e n n d d a a n n B B e e n n z z e e n n a a d d e e n n g g a a n n P P r r o o s s e e s s M M o o b b i i l l - - B B a a d d g g e e r r K K a a p p a a s s i i t t a a s s P P r r o o d d u u k k s s i i 112 2 0 0 ..0 0 0 0 0 0 T T o o n n / / T T a a h h u u n n

B B A A B B I I P P e e n n d d a a h h u u l l u u a a n n

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 - 38.079.346R = 0,468

0

20000

4000060000

80000

100000

120000

2006 2007 2008 2009 2010

K e b u

t u h a n

( K g /

t a h u n

)

Tahun


16/75


17/75


18/75



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.


19/75



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

20092010

2.250

14

2.08614.115

(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.


20/75



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,


21/75



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

WadukKrakatau Steel

Jalan Raya Anyer


22/75



1.4.1.1. Proses AlCl 3

Proses ini merupakan proses alkilasi pertama yang dikembangkan untuk

memproduksi etilbenzena berdasarkan proses Fiedel-Crafts . Proses ini terjadi

pada fase cair-cair dengan katalis AlCl 3. 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 150 oC ~ 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 AlCl 3 yaitu

HCl. Yield yang diperoleh cukup besar yaitu sekitar 99,7%.

Reaksi: C 6H6 + (H 2C=CH 2) 3 AlCl C6H5C2H5 (1.1)

Benzena Etilen Etilbenzena

(McKetta, 1984)

1.4.1.2. Proses Alkar

Proses ini dikembangkan oleh UOP dengan katalis BF 3yang di support

menggunakan Al 2O3. Reaksi berlangsung pada fase cair serta tekanan tinggi

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

pada suhu operasi 95 oC ~ 150 oC dan tekanan mencapai 35 atm. Sedangkan untuk

reaksi transalkilasi dijalankan pada suhu operasi 180 oC ~ 230 oC dan tekanan

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


23/75



Reaksi : C 6H6 + (H 2C=CH 2) 3 BF C6H5C2H5 (1.2)


(McKetta, 1984)

Katalis BF 3 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 M obil -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+ (H 2C=CH 2) 5 ZSM

C6H5C2H5 (1.3)


Kondisi operasi suhu 350 oC ~ 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.


24/75



Tabel.1.4 Kelebihan dan kekurangan berbagai proses pembuatan etilbenzena

No. Proses Kelebihan Kekurangan

1. Proses AlCl 3 1. Suhu operasi rendah

antara 150 oC ~ 180 oC

1. Katalis AlCl 3 - HCl

bersifat korosif

2. Memerlukan proses

pemurnian katalis yang

kompleks

2. Proses Alkar 1. Suhu operasi rendah


1. Katalis BF 3 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 kembali3. Proses sederhana dan

tidak memerlukan

recovery katalis

4. Tidak menghasilkan

limbah yang berbahaya

bagi lingkungan.

5. Dietilbenzena yang

terbentuk sedikit

1. Suhu operasi tinggi



25/75



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 (C 6H 6)

a. Sifat Fisis :

Rumus Molekul = C 6H6

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

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


26/75



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

Densitas (pada 25 oC), [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 400 oC.

Reaksi : C 6H5Cl 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 BF 3 ataupun

AlCl 3.

2) Reaksi alkilasi benzena dengan etilena membentuk etilbenzena yang

berlangsung pada suhu diatas 370 oC dengan adanya katalis zeolit.

10% NaOH


27/75



C6H6 + (H 2C=CH 2) C 6H5 C2H5

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

(Kirk and Othmer, 1998)

1.4.3.2. Bahan Baku Etilen(C 2H 2)

a. Sifat Fisis :

Rumus Molekul = CH 2= CH 2


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

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

Densitas, (g/cm 3) = 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 (H 2C=CH 2) ( H 2C CH 2 )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


28/75



reagensia yang digunakan. Salah satu contohnya adalah reaksi oksidasi

etilen menjadi suatu gugus epoksi menggunakan oksigen.

CH 2 = CH 2 + O 2 CH 2 CH 2

O

Etilen Oksigen Etilen oksida

c. Alkilasi

Reaksi alkilasi oleh Friedel Craft sangat efektif untuk

mereaksikanetilen dengan benzena menggunakan katalis AlCl 3.

Reaksi : ( H 2C = CH 2 ) + C 6H6 C6H5C2H5

(Kirk and Othmer, 1998)

1.4.3.3. ProdukEtilbenzena (C 8H 10)

a. Sifat Fisik :

Rumus Molekul =(C 6H5) - C 2H5


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


29/75


30/75



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 420 oC ~ 460 oC dengan reaksi

sebagai berikut :

C6H6(g) + C 6H4(C2H5)2 (g) 5 ZSM

2 C 6H5C2H5 (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).


31/75


B B A A B B I I I I D D e e s s k k r r i i p p s s i i P P r r o o s s e e s s

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/m 3

Komposisi :

a. Benzena : minimal 99,9 % berat

b. Toluena : maksimal 0,1 % berat

(PT. Pertamina, 2011)

2. Etilen

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

Warna : tidak berwarna

Bau : khas

Komposisi :

a. Etilen : minimal 99,5 % mol

b. Metana : maksimal 0,3 % mol


32/75



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/m 3

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

(Ulmanns, 2005)


33/75



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) + C 2H4 (g) C6H5C2H5 (g)

Reaksi Samping :

C6H5C2H5 (g) + 2C 2H4(g) C6H4 (C2H5)2 (g)

Reaksi Transalkilasi :

C6H4 (C2H5)2 (g) + C 6H6 (g) 2 C 6H5C2H5 (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 AlCl 3 dan BF 3.

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

proses pemisahan katalis.

Zeolit AB-97

350-449 oC, 16,4 atm

Zeolit AB-97

420-452 oC, 6 atm

350-449 oC, 16,4 atm

Zeolit AB-97


34/75



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).


35/75



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) + C 6H6 (g) C6H5C2H5 (g)

C6H5C2H5(g) + C 2H4 (g) C6H4(C2H5)2 (g)

Reaksi transalkilasi :

C6H4(C2H5)2(g) + C 6H6 (g) 2C 6H5C2H5 (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 350 oC~449 oC menggunakan katalis

zeolit AB-97. Proses transalkilasi dietilbenzena menjadi etilbenzena dilakukan

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


36/75


37/75



Hor = Ho

f C6H5(C2H5)2- ( Ho

f C2H4 + Ho

f C6H5C2H5)

= -22,26 (17,24 + 52,23)

= -91,73 kJ/mol


C6H4(C2H5)2(g) + C 6H6 (g) 2C 6H5C2H5 (g)

Pada 298 0C, Hof C6H6 = 82,93 kJ/gmol

Hof C6H5(C2H5)2 = -22,26 kJ/gmol

Hof C6H5C2H5 = 17,24 kJ/gmol

(Yaws, 1999)

Hor = 2 x Ho

f C6H5C2H5- ( Ho

f C6H5(C2H5)2 + Ho

f 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

K d

Bila persamaan tersebut diturunkan menjadi :

'

0 11

'

ln

T T R

H

K

K

(Smith and Van Ness,2001)

Sifat reaksi yang reversibel atau irreversibel dapat diketahui dari harga konstanta

kestimbangan.


38/75



Reaksi alkilasi :

Pembentukan etilbenzena:

C2H4(g) + C 6H6 (g) C6H5C2H5 (g)

Pada 298 0C, Gof C2H4 = 68,12 kJ / gmol

Gof C6H6 = 129,66 kJ / gmol

Gof C6H5C2H5 = 120,58 kJ / gmol

(Yaws, 1999)

Go = Go

f C6H5C2H5 - ( Go

f C2H4 + Go

f 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 10 13

Harga konstanta kesetimbangan pada keadaan temperatur 723 K

lnK 723K

298

=-HR

0

R 1

T2

-1

T1

ln K 723 -K 298 =-(-117920)

8,3141

723-

1298

lnK 723 =-(-117920)

8,3141

723-

1298

+lnK 298

723 = 2,08 x 10 12

Pembentukan dietilbenzena:

C2H

4(g) + C

6H

5C

2H

5(g) C

6H

4(C

2H

5)

2 (g)


39/75



Pada 298 0C, Gof C2H4 = 68,12 kJ / gmol

Gof C6H5C2H5 = 120,58 kJ / gmol

Gof C6H4 (C2H5)2 = 137,86 kJ / gmol

(Yaws, 1999)

Go = Go

f C6H4 (C2H5) - ( Go

f C2H4 + Go

f 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 10 9

Harga konstanta kesetimbangan pada keadaan temperatur 723 K

lnK 723K 298

=HR

0

R 1

T2-

1T1

ln K 723 -K 298 =-(-9173 0 )

8,3141

723-

1298

lnK 723 =-(-9173 0 )

8,314

1

723-

1

298+lnK 298

723 = 9,26 x 10 8


Pembentukan etilbenzena :

C6H4(C2H5)2(g) + C 6H6 (g) 2C 6H5C2H5 (g)


40/75


41/75



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

pada pembuatan etilbenzena dari etilen dan benzena adalah sebagai berikut:

Reaktor Alkilasi:

C6H6(g) + C 2H4 (g) C6H5C2H5 (g)

B + E EB

1 =k 1 P B P E -k -1 P EB

1+K B P B+K E P E +K EB P EB+K DEB P DEB 2

C6H5C2H5 (g) + C 2H4 (g) C6H4(C2H5)2(g)

EB + E DEB

2 =k 2 P EB P E -k -2 P DEB

1+K B P B+K E P E +K EB P EB+K DEB P DEB 2

Dengan :

k 1 =245,3exp(- 48.396 RT ) K E =0,457exp( 7 .769 RT )

k -1 =5,13exp(- 69.641 RT ) K B= 6,77 10-3exp( 12 .436 RT )

k 2=52,41exp(- 45.237 RT ) K EB=3,19 10-3 exp( 10 .173 RT )

k -2 =2,667exp(- 73.491 RT ) K DEB =8,5810-4exp( 14 .059 RT )

Keterangan :

k i = konstanta kecepatan reaksi ke arah produk

k -i = konstanta kecepatan reaksi ke arah reaktan

K x = konstanta kesetimbangan adsorpsi

i = nomor reaksi

x = Etilen, Benzena, Etilbenzena, Dietilbenzena

(You and Pan, 2006)


42/75



Reaktor Transalkilasi:

C6H4(C2H5)2(g) + C 6H6 (g) 2C 6H5C2H5 (g)

DEB + B 2 EB

r=k.pDEB.pB

k=5,45 x 10 4e-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) + C 6H6 (g) C6H5C2H5 (g)

C6H5C2H5(g) + C 2H4 (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


43/75



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.


44/75



CH

CH

C

H

C

H

C

H

CH

CH

CH

RA

O

AKLA

MEN

DS

LA

1

RA

O

T

AKLA

K

N

PA

A

MEN

DS

LA

2

CH

CH

CH

CH

CH

CH

C CH CH CH CH CH CH

C CH

CH

CH

CH

CH

CH

CH

CH

CH

C CH

CH

CH

CH

CH

CH

CH

CH

CH

CH

TA

BN

N

E

LN

TA

E

L

N

N

P=1am

T=3C

P=68am

T=3C

C CH

CH

CH

CH

P=1

4am

T=3

C

P=19am

T=4

C

P=1am

T=5C

P=1am

T=5C

P=59am

T=4

C

CH

CH

CH

CH

P=12am

T=5C

P=13am

T=1

C

P=14am

T=1

C

P=1am

T=4C

P=1am

T=8C

P

=1am

T

=8C

Gmb

21Daam a

K

a

CH CH CH CH

P=6am

T=

4

C


45/75



RA

O

AKLA

MEN

DS

LA

1

RA

O

T

AKLA

K

N

PA

A

MEN

DS

LA

2

TA

BN

N

E

LN

TA

E

L

N

N

Gmb

22Da

am a

K

a

CH=1

8k

am

CH=

12k

am

C

=

86k

am

CH=3

7k

am

CH=

68k

amC

=

86k

am

CH

=

10k

am

CH

=

68k

am

CH

=6

5k

am

CH

=

19k

am

CH

=1

9k

am

C

H

=5

7k

am

C

=

86k

am

CH

=10k

am

CH

=

68k

am

CH

=65k

am

CH

=

00k

am

CH

=

18k

am

C

H

=

00k

am

CH

=6

0

k

am

CH

=

19

k

am

CH

=

4

1

k

am

C

H

=

1

6

k

am

CH

=4

7k

am

CH

=

00k

am

CH

=8

6k

am

CH

=4

7k

am

CH

=

00k

am

CH

=8

6k

am

CH

=40k

am

CH

=5

1k

am

CH

=

59k

am

CH

=

12k

am

CH

=1

7k

am

C

H

=

95k

am

C

H

=7

9k

am

C

H

=

00k

am

C

H

=

03k

am

CH

=6

8k

am

CH

=

66k

am

CH

=

27k

am


46/75




47/75



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 30o

C, tekanan 6,8 atm. Etilen dinaikkantekanannya terlebih dahulu menjadi 16,4 atm menggunakan kompresor (C-01).

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

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

Etilen siap diumpankan ke dalam reaktor alkilasi.

Benzena disimpan dalam tangki silinder (TT-01) pada suhu 30 oC 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 82 oC. 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 209 oCmenggunakan heat exchanger (E-01). Benzena kemudian


48/75



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

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

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 350 oC 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 449 oC 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 444 oC. 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


49/75



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

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

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

sebesar 173 oC.

Sedangkan padareaktor transalkilasi terjadi reaksi antara recycle benzena

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 420 oC - 452 oC dan

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

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

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

dari hasil campuran kedua umpan ini adalah sebesar 132 oC. 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 148 oC dan suhu keluaran

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

terlebih dahulu campuran ini dinaikkan suhunya menjadi 420 oC 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 452 oC 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


50/75



suhunya akan turun menjadi 450 oC. 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 450 oC dan suhu

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

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

103 oC 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 inert berupa 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 reaktoralkilasi (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 173 oC dan dikondensasikan hingga suhu keluarnya

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

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


51/75



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 58 oC 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 148 oC. 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 40 oC dan tekanan 1 atm, diturunkan dahulu

suhunya dengan cara dilewatkan pada heat 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


52/75



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

KomponenMasuk (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

Jumlah11.228,1 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

Jumlah97525,4 78.020,3 19505,1

97525,4 97525,4


53/75



Tabel 2.3 Neraca Massa Tee-02



C2H4 3.998,8 0,0 3.998,8

C2H6 8,6 0,0 8,6

CH 4 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

Jumlah4.014,3 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

CH 4 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


54/75

41P P r r a a r r a a n n c c a a n n g g a a n n P P a a b b r r i i k k E E t t i i l l b b e e n n z z e e n n a a D D a a r r i i E E t t i i l l e e n n d d a a n n B B e e n n z z e e n n a a d d e e n n g g a a n n P P r r o o s s e e s s M M o o b b i i l l - - B B a a d d g g e e r

pabrik pembuatan etilbenzena

Documents