proses produksi carbon black

12
Pengertian umum Carbon Black Carbon black adalah istilah yang sering digunakan untuk menamakan beberapa bahan yang digunkan sebagai penguat bahan karet, sebagai pigment hitam, dank arena konduktivitasnya digunakan dalam beberapa alat elektrik. Carbon black adalah sebuah serbuk yang sangat halus dengan luas permukaan sangat besar dan terdiri hanya dari atom carbon. Carbon black merupakan salah satu bahan kimia paling stabil yang ada. Carbon black merupakan material nano yang paling banyak digunakan dan agregat nya berukuran dari belasan sampai ratusan nanometer, ukuran tertentu akan memberikan sifat tertentu pada komposit dimana carbon black digunakan. Carbon black adalah sebuah bentuk dari unsur karbon yang diproduksi dengan pembakaran parsial atau pirolisis terkontrol dari hidrokarbon. Dalam pembuatannya terdapat beberapa proses yang telah berkembang, diantaranya oil-furnace, lampblack, thermal black, acetylene black, dan chanel black. Carbon black berbeda dengan jelaga. Perbedaan paling mendasar antara keduanya adalah jelaga umumnya banyak mengandung bahan dengan komposisi tidak diketahui dan merupakan produk samping yang tidak diinginkan dari pembakaran tidak sempurna minyak bumi atau bahan lainnya. Jelaga memiliki kadar karbon yang rendah dan luas permukaan yang kecil serta ukuran partikel yang lebih besar. Proses Produksi Carbon Black

Upload: irfan-sp

Post on 31-Jul-2015

145 views

Category:

Documents


11 download

TRANSCRIPT

Page 1: Proses Produksi Carbon Black

Pengertian umum Carbon Black

Carbon black adalah istilah yang sering digunakan untuk menamakan beberapa bahan

yang digunkan sebagai penguat bahan karet, sebagai pigment hitam, dank arena

konduktivitasnya digunakan dalam beberapa alat elektrik. Carbon black adalah sebuah serbuk

yang sangat halus dengan luas permukaan sangat besar dan terdiri hanya dari atom carbon.

Carbon black merupakan salah satu bahan kimia paling stabil yang ada. Carbon black merupakan

material nano yang paling banyak digunakan dan agregat nya berukuran dari belasan sampai

ratusan nanometer, ukuran tertentu akan memberikan sifat tertentu pada komposit dimana carbon

black digunakan.

Carbon black adalah sebuah bentuk dari unsur karbon yang diproduksi dengan

pembakaran parsial atau pirolisis terkontrol dari hidrokarbon. Dalam pembuatannya terdapat

beberapa proses yang telah berkembang, diantaranya oil-furnace, lampblack, thermal black,

acetylene black, dan chanel black. Carbon black berbeda dengan jelaga. Perbedaan paling

mendasar antara keduanya adalah jelaga umumnya banyak mengandung bahan dengan

komposisi tidak diketahui dan merupakan produk samping yang tidak diinginkan dari

pembakaran tidak sempurna minyak bumi atau bahan lainnya. Jelaga memiliki kadar karbon

yang rendah dan luas permukaan yang kecil serta ukuran partikel yang lebih besar.

Proses Produksi Carbon Black

Carbon black dapat diproduksi melalui reaksi oksidasi parsial dan dekomposisi thermal

dari hidrokarbon cair maupun gas. Reaksi yang terjadi pada oksidasi parsial meliputi tiga

langkah sebagai berikut :

Seiring dengan jaman, proses produksi carbon black telah berkembang sehingga

menghasilkan carbon black dengan berbagai ukuran, sifat, struktur, kemurnian, dan proses

Page 2: Proses Produksi Carbon Black

pembuatan. Proses yang telah ada sampai saat ini diantaranya : furnace black, thermal black,

lampblack, acetylene black, dan chanel black. 95 % dari jumlah total produksi carbon black

diproduksi dengan proses furnace black. 70 % total produksi carbon black digunakan dalam

industri ban, 20 % dalam industri karet lain seperti selang, alas kaki, dan karet kebutuhan untuk

mesin, sedangkan 10% dalam industry plastic, tinta, kertas, dan lainnya.

Furnace Black/ Oil-Furnace

Proses ini sering disebut juga proses oil-furnace. Proses ini digunakan untuk

memproduksi >95% total carbon black di dunia. Oil-furnace process dikembangkan pada tahun

1943 dan dengan cepat menggantikan proses-proses yang telah ada sebelumnya karena yieldnya

yang tinggi dan variasi yang lebih luas dari carbon black yang dihasilkan. Proses ini juga dapat

meminimalisir pelepasan carbon black ke lingkungan sekitar pabrik. Proses ini didasari oleh

pembakaran tidak sempurna dari residu minyak bumi aromatic. Plant untuk proses ini umunya

terletak didekat industri karet ban karena densitas carbon black yang rendah, sehingga lebih

murah mentransport feed (minyak bumi aromatic residual) daripada carbon black.

Proses ini terdiri dari atomisasi minyak yang telah dipanaskan dalam aliran gas hasil

pembakaran yang dibentuk dengan membakar bahan bakar dengan udara secara sempurna.

Sebagian dari feed yang teratomisasi terbakar dengan oksidant berlebih dalam gas pembakaran.

Rentang suhu dimana carbon black akan terbentuk adalah antara 1400oC dan 1800oC. Gas yang

telah mengandung carbonblack dipadamkan dengan menyemprotkan air kedalam aliran gas

sementara aliran melalui heat exchanger menuju kantong filter. Kantong filter akan memisahkan

carbonblack dengan tail gas yang umunya mengandung N2 dan uap air. Carbon black yang

terkumpul dicampur dengan air kemudian dikeringkan dalam rotary drier dan kemudian dibuat

dalam bentuk pellet.

Feedstock untuk proses oil-furnace ini umumnya dalah minyak bumi fraksi berat seperti

residu dari perekahan katalitik, residu perekahan etilen, dan fraksi berat (aspal dan batubara)

hasil distilasi. Feedstock juga harus memiliki kadar sulfur dan logam alkali yang rendah. Skema

proses oil-furnace adalah sebagai berikut :

Page 3: Proses Produksi Carbon Black

Gambar…. Skema proes oil-furnace

Page 4: Proses Produksi Carbon Black

Karakteristik dari carbon black yang terbentuk dapat berbeda-beda, tertama dipengaruhi

oleh suhu furnace dan laju alir feed. Berikut adalah tabel yang menunjukan ukuran-ukuran

partikel pada suhu reaktor yang berbeda-beda :

Oil rate, kg/h Reaction temp (oC) Primary particle size, nm

4060 1450 44

3660 1500 35

3170 1570 26

3060 1580 24

2740 1630 21

2370 1680 19

Fem ini bisa dimasukin abis penjelasan mengenai proses lain, lmyan buat perbandingan

Page 5: Proses Produksi Carbon Black

Fem ini beberapa sifat dan penggunaan terkait ukuran partikel, katanya pak yul suruh cari kan,

gw dapet beberapa. Bisa jadi sumber buat jawaban juga nih fem :

Buat karet :

Page 6: Proses Produksi Carbon Black

Berbagai aplikasi berdasarkan proses dan ukuran partikel

Page 7: Proses Produksi Carbon Black

Buat pigment dan pewarna plastik

Kalo ini terlanjur gw ketik tadi malem fem, ihkhihhkih

Thermal black

Dalam proses ini, carbon black diproduksi dari dekomposisi gas alam, coke-oven gas,

atau hidrokarbon cair tanpa udara atau api. Saat ini, carbon black dari proses thermal black

memiliki harga termahal dibandingkan prose lain, namun tetap digunakan untuk keperluan

tertentu seperti O-rings dan sekat, selang, V-belts, alat-alat mekanik, dan dalam cross-linked

polyethylene untuk kabel elektrik karena sifat fisiknya yang unik

Proses ini menggunakan furnace silinder dengan dua jalur refraktori. Saat satu furnace

dipanaskan pada suhu 1300oC dengan membakar campuran udara dan gas hidrogen, furnace

lainnya diumpankan dengan gas alam dimana gas ala mini akan direkah menjadi carbonblack

Page 8: Proses Produksi Carbon Black

dan gas hydrogen. Gas effluent (90% H2) membawa carbon black yang terbentuk menuju tower

pemadaman dimana air disemprotkan untuk mendinginkan sebelum memasuki kantong filter.

Carbon black yang terbentuk kemudian dibuat pellet.

Pertanyaan & JawabanEko:

Adakah treatment khusus untuk sulfur pada feed ?

Feed pada proses oil-furnace membutuhkan kadar sulfur yang rendah untuk mengurangi

kemungkinan terbentuknya gas H2S yang berbahaya bagi lingkungan. Proses yang

digunakan untuk mengurangi kadar sulfur adalah dengan hydrotreating feed stock.

Dengan hydrotreating tidak hanya mengurangi kadar sulfur tapi juga kadar unsur logam.

Apa perbedaan Carbon Black dengan SBR untuk ban ?

Ban modern adalah sebuah bahan komposit, yaitu bahan yang umumnya terdiri dari 2

komponen yaitu matriks dan reinforment. Seiring berkembangannya teknologi material,

komposit sering ditambahkan filler agar memiliki sifat yang lebih sesuai dengan

kebutuhan, filler dapat membuat komposit jadi lebih kuat atau memberikan konduktivitas

pada bahan dielektrik. Dalam kasus ini SBR berperan sebagai matriks yang mengikat

serat (benang atau kawat dalam ban) sedangkan carbon black berfungsi sebagai filler

yang merupakan aditif pada ban agar lebih tahan terhadap abrasi.

Bagaimana penelitian tentang penggunaan sebagai bahan bakar alternatif ?

INI GW GAK TAU FEM, IKIHKHIHKHI

Fakhrian: Seberapa besar ukuran terbaik Carbon Black dan kenapa?

Tidak ada sebuah parameter untuk ukuran partikel carbon balck untuk menyatakan

ukuran mana yang paling baik. Setiap ukuran partikel dan agregat akan memberikan

sifat yag berbeda pada produk. Oleh karena itu ukuran tertentu hanya dipakai untuk

beberapa produk tertentu. Tabel mengenai ukuran variasi penggunaan carbon black

pada beberapa ukuran partikel dapat dilihat pada tabel 1.5 dan 1.3 (tabelnya diatas

fem)

Page 9: Proses Produksi Carbon Black

Wisnu : apa parameter perbedaan kualitas pada carbon black ?

Seperti telah dijelaskan dalam jawaban pertanyaan saudara Fakhrian, tidak ada

parameter untuk kualitas carbon black. Akan tetapi parameter yang sering digunakan

untuk menentukan penggunaan carbon black diantaranya adalah ukuran partikel, luas

permukaan, ukuran agregat, dan oksidasi permukaan.

Iqbal :

Feed pakai C brapa ?

Feed untuk proses oil-furance adalah fraksi berat dari hasil distilasi atmosferik minyak

mentah, dimana memiliki variasi jumlah rantai karbon antara C20-C70

Perbedaan hasil produk berdasarkan C ?

Bedasarkan reaksi yang terjadi, tidak ada perbedaan produk berdasarkan perbedaan

jumlah atom karbon feed.

Andry :

bahan baku pensil apa bukan ?

bahan baku pensil adalah grafit yang mana merupakan allotrope lain dari carbon. Carbon

black juga merupakan allotrope dari karbon tapi memiliki struktur agregat yang berbeda.

Contoh allotrope lain dari karbon adalah berlian dan carbon nanotube

perbandingan adsorbsi dengan zeolit ?

carbon black lebih dapat men-adsorpsi bahan organic dibandingkan dengan zeolit karena

berasal dari minyak bumi (ini jawabannya pak yul, gw gak yakin si fem tapi gak nemu2

bahannya gw)