bab iii tinjauan umum proses

29
BAB II DISKRIPSI PROSES BAB IIi TINJAUAN UMUM PROSES 3.1. Konsep Proses 3.1.1. Dasar Reaksi Proses pembuatan Styrene monomer menggunakan bahan baku Ethylbenzene yang mendasarkan pada reaksi dehidrogenasi, dengan melepas dua atom hydrogen dari cabang ethyl. Reaksi ini merupakan reaksi endothermis dan bersifat reversibel. Panas yang dibutuhkan digunakan untuk memutus ikatan C-H. Untuk memenuhi kebutuhan panas agar temperatur optimum dapat dijaga kestabilannya digunakan pemanas fuel gas dari furnace yang masuk pada bagian shell dari reaktor. 1. Reaksi utama yang terjadi C 6 H 5 CH 2 CH 3 C 6 H 5 CH=CH 2 + H 2 ΔH = 28100 cal/gmol Ethylbenzene (g) Styrene (g) Hidrogen (g) 2. Reaksi samping yang terjadi : Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun 22

Upload: abuahnf

Post on 01-Dec-2015

117 views

Category:

Documents


9 download

DESCRIPTION

xaa

TRANSCRIPT

Page 1: Bab III Tinjauan Umum Proses

BAB II DISKRIPSI PROSES

BAB IIi

TINJAUAN UMUM PROSES

3.1. Konsep Proses

3.1.1. Dasar Reaksi

Proses pembuatan Styrene monomer menggunakan bahan baku

Ethylbenzene yang mendasarkan pada reaksi dehidrogenasi, dengan melepas dua

atom hydrogen dari cabang ethyl. Reaksi ini merupakan reaksi endothermis dan

bersifat reversibel. Panas yang dibutuhkan digunakan untuk memutus ikatan C-H.

Untuk memenuhi kebutuhan panas agar temperatur optimum dapat dijaga

kestabilannya digunakan pemanas fuel gas dari furnace yang masuk pada bagian

shell dari reaktor.

1. Reaksi utama yang terjadi

C6H5CH2CH3 ↔ C6H5CH=CH2 + H2 ΔH = 28100 cal/gmol

Ethylbenzene (g) Styrene (g) Hidrogen (g)

2. Reaksi samping yang terjadi :

a. Thermal cracking Ethylbenzene menghasilkan benzene, toluene, metana dan

etana.

Reaksi :

C6H5CH2CH3 (g) → C6H6 (g) + C2H4 (g)

C6H5CH2CH3 (g) + H2 (g) → C6H5CH3 (g) + CH4 (g)

b. Reaksi antara coke pada permukaan katalis dengan steam menghasilkan

oksida karbon dan hidrogen.

Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun

22

Page 2: Bab III Tinjauan Umum Proses

BAB II DISKRIPSI PROSES

Reaksi :

C2H6 (g) + 2H2O(g) → 2 CO (g) + 4 H2 (g)

CH4 (g) + H2O (g) → CO (g) + 3 H2 (g)

CO (g) + H2O (g) → CO2 (g) + H2 (g)

Thermal cracking terjadi pada temperatur di atas 6300C sehingga untuk

operasi digunakan temperatur optimum 590 – 6300C.

2.1.2. Mekanisme Reaksi

Mekanisme reaksi yang terjadi pada reaksi dehidrogenasi Ethylbenzene menjadi

styrene meliputi tahap-tahap sebagai berikut :

Misal : Katalis Shell 105 yang dipakai adalah S

Steam + S = S* (Katalis akut)

Adsorbsi Ethylbenzene (reaktan) pada permukaan katalis

C6H5C2H5 (g) + S* ↔ C6H5C2H3(S*)H2

Reaksi pada permukaan katalis

C6H5C2H5(S*)H2 ↔ C6H5C2H3(S*) + H2 (g)

Desorbsi Styrene (hasil reaksi)

C6H5C2H3(S*) ↔ C6H5C2H3 (g) + S*

Kondisi operasi :

Proses pembuatan styrene monomer dari ethylbenzene merupakan reaksi

endothermis.

Reaksi yang terjadi adalah :

C6H5CH2CH3 (g) ↔ C6H5CH=CH2 (g) + H2 (g)

Reaksi berlangsung di dalam reaktor bentuk fixed bed multi bed yang

dioperasikan pada suhu 600 - 660°C (Mc. Ketta, vol 13, 1980) dan tekanan 0,7 –

1,5 atm abs (Mc. Ketta, vol 14, 1980). Pada kondisi tersebut, konversi

Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun

23

Page 3: Bab III Tinjauan Umum Proses

BAB II DISKRIPSI PROSES

ethylbenzene menjadi styrene adalah 35 – 45% tiap satu bed reaktor (Mc. Ketta,

vol 14, 1980). Karenanya dalam perancangan ini untuk meningkatkan konversi

produk digunakan dua buah bed reaktor. Konversi ethylbenzene menjadi toluene

sebesar 1,65 – 2,3 % dan konversi ethylbenzene menjadi benzene 0,55 – 1,8% (%

massa). Selektivitas styrene adalah 85 – 95% (Mc. Ketta, vol 14, 1980), dan yield

sebesar 88 – 95 % (Ullman, vol A 25, 1994). Di sini, suhu reaksi yang digunakan

adalah 6000C dan tekanan 1,3 atm. Suhu dan tekanan tersebut dipilih dengan

pertimbangan sebagai berikut :

1. Pada kondisi operasi tersebut konversi Ethylbenzene menjadi Styrene

mencapai 65% dengan selektivitas Styrene sebesar 95%.

2. Reaksi dehidrogenasi Ethylbenzene menjadi Styrene merupakan reaksi

indothermis, semakin tinggi suhu kesetimbangan akan bergeser ke kanan

dan produk Styrene menjadi semakin besar pula. Namun bila suhu terlalu

tinggi diatas 630°C akan terjadi thermal cracking dari hidrocarbon.

Untuk memperoleh hasil reaksi utama yaitu Styrene monomer secara optimum dan

memperkecil kemungkinan terjadinya hasil reaksi samping digunakan katalis Shell

105 yang mempunyai komposisi :

- Besi : 84,3 % sebagai Fe2 O3

- Kromium : 2,4 % sebagai Cr2O3

- Potasium : 13,3 % sebagai K2CO3

sehingga dengan adanya katalis, maka reaksi utama yang paling berpengaruh

terhadap kondisi operasi.

Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun

24

Page 4: Bab III Tinjauan Umum Proses

BAB II DISKRIPSI PROSES

Tinjauan kinetika :

Reaksi dehidrogenasi ethylbenzene, jika ditinjau secara kinetika dengan

menggunakan persamaan Arrhenius :

k = A. E – E/RT

dimana :

k = konstanta kecepatan reaksi

A = faktor tumbukan

E = energy aktivasi

R = konstanta gas

T = suhu reaksi

Dari persamaan konstanta kecepatan reaksi tersebut di atas, untuk memperbesar

konstanta kecepatan reaksi maka dilakukan dengan cara menggunakan katalis

yaitu shell 105 untuk menurunkan energi aktivasi (E) dan menaikan suhu operasi,

sehingga ruas kanan dari persamaan tersebut dan konstanta kecepatan reaksi

semakin besar atau reaksi berlangsung semakin cepat.

Dari hasil percobaan, konstanta kecepatan reaksi (k) dari reaksi dehidrogenasi

ethylbenzene adalah sesuai dengan persamaan :

Log k = −4,770

T+4,10

T dalam 0K

Persamaan kecepatan reaksinya adalah :

- rA = k[CEB−

CS .CH 2

K ](Reff. J.M Smith, hal 506)

Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun

25

Page 5: Bab III Tinjauan Umum Proses

BAB II DISKRIPSI PROSES

dimana :

-rA = kecepatan reaksi dehidrogenasi

k = konstanta kecepatan reaksi

K = konstanta kesetimbangan

CEB = konsentrasi ethylbenzene

CS = konsentrasi styrene

CH2 = konsentrasi hidrogen

Pengaruh suhu terhadap dua persamaan di atas adalah jika suhu semakin

besar maka konstanta kecepatan reaksinya akan semakin besar pula, sehingga

kecepatan reaksinya juga semakin besar. Semakin besar suhu maka harga K

semakin besar, sehingga kecepatan reaksi (-rA) akan semakin besar. Sehingga

naiknya suhu operasi akan memperbesar kecepatan reaksi dehidrogenasi

ethylbenzene.

Tinjauan thermodinamika.

Reaksi dehidrogenasi ethylbenzene :

C6H5CH2CH3 ↔ C6H5CH=CH2 + H2

Ethylbenzene Styrene

Konstanta kecepatan reaksi :

K =

[C6 H5 C2 H 3] [ H2][C6 H5 C2 H5 ]

dan

d ln KdT

=−ΔHRT …………………Pers. 9-16. Smith Van-Ness

Dimana = -∆H0 = panas reaksi standart

Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun

26

Page 6: Bab III Tinjauan Umum Proses

BAB II DISKRIPSI PROSES

Untuk reaksi dehidrogenasi di atas, -∆H0 adalah positif karena reaksinya

endothermis maka semakin tinggi suhu, harga K akan semakin besar sehingga

konversinya semakin besar pula.

Pengaruh tekanan terhadap kesetimbangan dapat dilihat dari persamaan di bawah

ini :

[ a. ε .eap ]

T=[ Ky

Pd . ε .edKy ]

(−V )

……………….Pers. 9.27 Smith Van-Ness

Dimana : V = total bilangan stokiometri

єe = harga kesetimbangan

pada reaksi diatas harga V = (1+1) – 1

Karena harga V positif, maka hara ruas kanan menjadi negatif. Dengan naiknya

tekanan pada suhu konstan, menyebabkan turunnya harga єe dan reaksi akan

bergeser ke kiri. Maka untuk reaksi dehidrogenasi agar kesetimbangan bergeser ke

kanan maka reaksi dijalankan pada tekanan rendah.

Reaksi dehidrogenasi merupakan reaksi endothermis. Hal ini dapat dilihat dari

harga ∆H reaksi yang positif.

Data-data :

∆Hf0 H2 = 0

∆Hf0 Ethylbenzene = 29.920 Joule/mol K

∆Hf0 Styrene = 147.360 Joule/mol K

∆H reaksi = ∆Hf0produk - ∆Hf0reaktan

∆Hf0 styrene + ∆Hf0H2 - ∆Hf0 Ethylbenzene

= 147.360 + 0 – 29.920

= 117.440 Joule/mol K

= 28100 kal/gmol

Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun

27

Page 7: Bab III Tinjauan Umum Proses

BAB II DISKRIPSI PROSES

Reaksi dehidrogenasi merupakan reaksi kesetimbangan. Hal ini dapat dilihat dari

perhitungan konstanta kesetimbangan sebagai berikut :

Perubahan harga Energi Gibbs dapat dihitung dari persamaan :

∆G0 = -RT ln K ........................ Pers. 9 – 11. Smith Van Ness

data-data ∆G0 adalah sebagai berikut :

∆G0 H2 = 0

∆G0 Ethylbenzene = 130.890 Joule/mol K

∆G0 Styrene = 213.900 Joule/mol K

∆G0 = ∆G0produk - ∆G0reaktan

∆G0 styrene + ∆G0H2 - ∆G0 Ethylbenzene

= 213.900 + 0 – 130.890

= 83.010 Joule/mol K = 19890 kal/gmol

ln K = ∆G0 / RT

= 19890 / (1,987 x 298)

K = 2,58043 x 10-15

d ln KdT

=ΔH 0

RT 2…………………..Pers. 9-16. Smith van Ness

Apabila persamaan tersebut diintegrasikan dengan batas K’ sampai K dan T’

sampai T maka diperoleh persamaan :

ln KK '

= ΔH0

RT 2 [ 1T

− 1T ' ]

………………….Pers. 9-17. Smith Van-Ness

= -28100/1,987 x [1/858 – 1/298]

ln K/K’ = 30,97369

K/K’ = 2,62945 x 1013

K = (2,62945 x 1013) x (2,58043 x 10-15)

Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun

28

Page 8: Bab III Tinjauan Umum Proses

BAB II DISKRIPSI PROSES

= 0,07302

Dari perhitungan tersebut tampak bahwa harga K pada suhu 298 K sangat kecil,

demikian juga pada suhu operasi 873 K harga K juga relatif kecil, maka reaksi

dehidrogenasi merupakan reaksi kesetimbangan yang reversible. Dan untuk

memperbesar harga K dapat dilakukan dengan menaikkan suhu operasi.

Cara lain untuk memperbesar harga K adalah dengan penambahan inert untuk

menggeser kesetimbangan. Dalam proses ini inert yang digunakan adalah super

heated steam yang diinjeksikan ke dalam reaktor pada suhu sekitar 7100C (Mc.

Ketta, vol 13, 1980), karena steam juga digunakan dalam regenerasi katalis.

Panambahan steam adalah 1 lb steam tiap lb ethylbenzene atau 5,8933 mol steam /

mol ethylbenzene. Perbandingan ini dinotasikan sebagai n = 5,8933. dari reaksi

samping juga dihasilkan Hydrogen yang besarnya per mol styrene yang terbentuk

dinyatakan dengan a, dan besarnya a = 1,3 mol H2/mol styrene monomer.

Maka konstanta kesetimbangan (Kp) menjadi :

Kp =

∂ X2 P(1−X ) (1+n+∂ X )

Dimana :

Kp = konstanta kesetimbanagn

P = tekanan, atm

X = konversi

n = perbandingan m ol steam per mol ethylbenzene

a = perbandingan mol H2 terbentuk per mol styrene terbentuk

0.18 =

1,3x1,36xX2

(1−X ) (1+5,8933+1,3X )

Kp = 0,18

Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun

29

Page 9: Bab III Tinjauan Umum Proses

BAB II DISKRIPSI PROSES

0,18 =

1 , 3689 X2

6 ,8933−5 , 5933 X−1,3 X2

0 = 1,240794 – 1,006794 X – 2,002 X2

X = 0,575

Terlihat harga konversi kesetimbangan lebih besar dari konversi yang ditetapkan

dalam perancangan yaitu 0,40. jadi konversi perancangan secara teoritis dapat

tercapai.

3.2. Deskripsi Proses

Proses pembuatan Styrene monomer secara garis besar dibagi menjadi 3 tahap,

yaitu :

- Tahap Penyiapan Bahan Baku

- Tahap Pembentukan Produk

- Tahap Pemurnian Produk

3.2.1.Tahap Penyiapan Bahan Baku

Persiapan bahan baku selalu saja diperlukan dalam setiap pabrik, karena kondisi

operasi yang diinginkan tidak begitu saja tercapai sehingga bahan baku perlu

dikondisikan sedemikian rupa sehingga reaksi bisa berjalan dengan baik. Bahan

baku untuk pembuatan styrene adalah Ethylbenzene dengan komposisi 99,5%

berat ethylbenzene, 0,25% berat Benzene dan 0,25% berat Toluene.

Adapun beberapa tahap persiapan bahan baku yang perlu dilakukan adalah :

- Mencampur Ethylbenzen segar dengan Ethylbenzen recycle dari kolom

distilasi II dalam Mixer.

- Menguapkan Ethylbenzen dalam Vaporizer yang dioperasikan pada suhu

151°C dan tekanan 1,5 atm

Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun

30

Page 10: Bab III Tinjauan Umum Proses

BAB II DISKRIPSI PROSES

- Memanaskan uap Ethylbenzene dalam furnace dari suhu 151°C sampai

600°C pada tekanan tetap.

Sedangkan yang termasuk unit penyiapan bahan baku meliputi :

1. Tangki penyimpan Ethylbenzene

Ethylbenzene sebagai bahan baku utama setelah diperoleh disimpan di

dalam tangki, kapasitas tangki adalah sebanyak 15 hari operasi. Kondisi

operasinya diatur pada suhu 300C dan tekanan 1 atm.

2. Tangki pencampur ethylbenzene (mixer)

Tangki pencampur merupakan tempat pencampuran antara fresh feed

dari storage ethylbenzene dan arus recycle ethylbenzene dari kolom

destilasi II. Karena adanya pencampuran tersebut, suhu campuran yang

keluar dari dalam mixer menjadi sekitar 83,860C dan pada tekanan

sekitar 1,2 atm.

3. Pompa, heat exchanger, vaporizer dan furnace.

Reaksi dehidrogenasi Ethylbenzene menjadi Styrene berlangsung pada

tekanan 1,3 atm dan suhu sekitar 6000C. Pompa diperlukan untuk

menaikkan tekanan arus feed sampai dengan 1,5 atm. Vaporizer

berfungsi untuk menguapkan feed, karena reaksi yang akan berlangsung

adalah pada fase gas. Suhu keluar dari vaporizer adalah 1510C, masih

terlalu rendah jika dibandingkan dengan suhu reaksi dalam reaktor,

sehingga diperlukan alat pemanas yaitu berupa furnace untuk menaikkan

suhu feed sampai mendekati suhu operasi reaktor sebesar 6000C.

sebelum masuk ke dalam Vaporizer, umpan dilewatkan ke dalam heat

exchanger untuk dinaikkan suhunya sampai dengan 151 0C.

Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun

31

Page 11: Bab III Tinjauan Umum Proses

BAB II DISKRIPSI PROSES

Bahan baku tersebut dipompa dari tangki penyimpanan dialirkan ke mixer

dengan menggunakan pompa. Didalam Mixer Ethylbenzene dari tangki

penyimpanan dicampur dengan Ethylbenzene recycle hasil bawah kolom distilasi

II yang mempunyai komposisi 94 % berat Ethylbenzene dan 0,2 % berat Benzene,

0,3 % berat Toluene, dan 5,5 % berat Styrene. Selanjutnya dialirkan ke Vaporizer

untuk diuapkan pada suhu 151°C dan tekanan 1,5 atm. Campuran uap bersama–

sama steam yang digunakan sebagai diluent kemudian dipanaskan dalam furnace.

Uap ethylbenzene pada suhu 600°C dan superheated steam pada suhu 720°C

dimasukkan dalam reaktor fixed bed multy bed.

3.2.2. Tahap Pembuatan Produk

Tahap pembentukan produk dimaksudkan untuk mereaksikan Ethylbenzene

dengan bantuan katalis dan superheated steam dalam reaktor dengan perbandingan

berat antara ethylbenzene dan steam adalah 1 : 3 pada suhu 6000C dan tekanan 1,3

atm. Reaksi ini adalah reaksi endothermis sehingga suhu produk akan lebih rendah

daripada suhu reaktan pada kondisi biasa. Turunnya suhu akan bisa menurunkan

konversi ethylbenzene menjadi styrene, oleh karena itu diperlukan pemanas untuk

mempertahankan suhu reaktor agar sebisa mungkin tetap. Karenanya di dalam

reaktor steam yang digunakan dikontakan langsung, sehingga mengakibatkan

effisiensi panasnya menjadi lebih tinggi. Jenis reaktor yang digunakan adalah

fixed bed multy bed, dan digunakan dua buah bed agar konversi reaksi yang

dihasilkan mencapai 65%. Dalam reaktor Ethylbenzene akan terdehidrogenasi

membentuk Styrene dengan bantuan katalis Shell 105.

Reaksi dehidrogenasi didalam reaktor adalah sebagai berikut :

C6H5CH2CH3 ↔ C6H5CH = CH2 + H2

Ethylbenzene (g) styrene (g) gas (g)

Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun

32

Page 12: Bab III Tinjauan Umum Proses

BAB II DISKRIPSI PROSES

Selain terjadi reaksi dehidrogenasi juga terjadi reaksi samping yaitu :

C6H5CH2CH3 (g) → C6H6 (g) + C2H4 (g)

C6H5CH2CH3 (g) + H2 (g) → C6H5CH3 (g) + CH4 (g)

Konversi Ethylbenzene menjadi styrene dalam proses ini 65%, selektivitas

92,5%. Produk reaktor berupa campuran antara Styrene, sisa Ethylbenzene,

Benzene dan Toluene, air, CO2, dan H2 keluar dalam fase gas pada suhu 498°C.

Produk reaktor ini panasnya dimanfaatkan untuk menghasilkan steam pada Waste

Heat Boiler (WHB), sehingga suhunya turun sampai 250°C, dan dimanfaatkan

juga untuk menguapkan feed di dalam vaporizer sehingga suhunya menjadi 216

0C.

3.2.3. Tahap Pemurnian Produk

Tahap pemurnian produk dimaksudkan untuk :

- Mengkondensasikan campuran cairan dan gas-gas non condensable dalam

kondensor.

- Memisahkan gas-gas non condensable dari cairan yang terkondensasi

dalam Drum Separator dan memisahkan kondensat yang sebagian besar

terdiri dari H2O dan sedikit minyak yang terlarut dari crude styrene dalam

Decanter.

- Memisahkan Benzene, Toluene dari Ethylbenzene sebagai hasil atas dan

Styrene sebagai hasil bawah dalam Kolom Distilasi I.

- Memisahkan toluene dan benzene sebagai hasil atas dan Ethylbenzene

sebagai hasil bawah di dalam kolom destilasi II.

Memisahkan benzene sebagai hasil atas dan toluene sebagai hasil bawah

di dalam kolom destilasi III.

Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun

33

Page 13: Bab III Tinjauan Umum Proses

BAB II DISKRIPSI PROSES

Tahap pemurnian terdiri dari beberapa unit, yaitu :

1. Drum Separator.

Berfungsi sebagi pemisah campuran styrene, sisa ethylbenzene, toluene

dan benzene dari gas-gas non-condensable yang ada sebagai hasil reaksi

samping seperti CO2, H2, dan CH4.

2. Dekanter

Destilat yang keluar dari kondensor, terdiri dari styrene, ethylbenzene,

benzene, toluen dan air. Dekanter merupakan pemisah yang mendasarkan

pada perbedaan density, di sini dipisahkan komponen-komponen tersebut

dari air yang mempunyai density paling besar. Air akan keluar sebagai

hasil bawah, beserta sedikit styrene, ethylbenzene, benzene dan toluen

yang terlarut dalam air.

3. Kolom destilasi

Kolom destilasi berfungsi untuk memisahkan produk styrene dari

benzene, toluene, dan sisa ethylbenzene secara bertahap berdasarkan

pada perbedaan titik uap murninya. Di sini kolom destilasi yang

digunakan sebanyak tiga buah, yang dilengkapi dengan kondensor dan

reboiler parsial.

Produk dari reaktor dimasukkan dalam Kondensor berupa komponen

dengan tekanan uap rendah akan terkondensasi dan yang bertekanan uap tinggi

sebagai komponen non condensable (fase gas). Campuran gas dan cairan

dimasukkan kedalam Drum Separator sehingga diperoleh gas yang uncondesable

Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun

34

Page 14: Bab III Tinjauan Umum Proses

BAB II DISKRIPSI PROSES

antara lain : H2, CO2 dan CH4 sebagai vent gas. Sedangkan cairannya terdiri dari :

H2O, Ethylbenzene, Benzene, Toluene dan Styrene.

Cairan yang terkondensasi yang keluar dari Drum Separator dimasukkan

kedalam Decanter untuk dipisahkan dari kandungan H2O sedangkan Crude

Styrene yang dihasilkan dimasukkan kedalam Kolom Distilasi I yang bekerja pada

P atmosferik. Hasil atas terdiri dari Benzene, Toluene, dan Ethylbenzene

kemudian masuk ke dalam kolom destilasi II sebagai umpan. Sedangkan hasil

bawahnya berupa styrene monomer sebagai hasil akhir yang sesuai dengan

komposisi produk dan mempunyai kemurnian 99,7 % didinginkan dalam cooler

sampai suhu 450C dan ditambahkan inhibitor 4 Tert Butyl Cathecol (TBC)

sebanyak 20 ppm untuk menghindari terjadinya permentasi dan kemudian

disimpan dalam Tangki II dalam bentuk cair dan siap untuk dipasarkan.

Di dalam Kolom Distilasi II yang beroperasi pada kondisi P atmosferik,

dihasilkan campuran yang terdiri dari toluene dan benzene sebagai hasil atas

kemudian masuk ke dalam kolom destilasi III sebagai umpan. Pada bagian bawah

dihasilkan sebagian besar Ethylbenzene sisa dan sedikit Styrene, Benzene, dan

Toluene dan kemudian dikembalikan ke dalam reaktor sebagai recycle, dialirkan

ke Mixer Tank untuk dicampur dengan fresh feed yaitu ethylbenzene segar

sebagai feed reaktor. Produk atas dari kolom destilasi II berupa campuran toluene

dan benzene masuk ke dalam kolom destilasi III untuk dipisahkan sebagai hasil

produk samping yang bisa di jual dan disimpan dalam bentuk cair. Pada hasil atas

diperoleh benzene yang kemudian disimpan di dalam tangki II, sedangkan hasil

produk bawah berupa toluene dan disimpan di dalam tangki III.

3.3. Diagram Alir Proses

Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun

35

Page 15: Bab III Tinjauan Umum Proses

BAB II DISKRIPSI PROSES

3.4 SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.4.1. Tangki Penyimpanan Bahan Baku

Fungsi : Untuk menyimpan bahan baku Ethylbenzene

Tipe : Tangki Silinder Tegak , dasar datar , atap kerucut

Kapasitas : 182.458,818 ft3

Kondisi : Tekanan operasi 1 atm

Suhu operasi 40 °C

Bahan : Carbon Steel SA – 283 , Grade C

Diameter : 80 ft

Tinggi : 30 ft

Jumlah course : 5

Tebal : course 1 = 0,625 in

course 2 = 0,5625 in

course 3 = 0,4375 in

course 4 = 0,3125 in

course 5 = 0,25 in

Dimensi atap ( roof ) : Sudut kemiringan = 29,7439°

Tinggi head = 22,8562 ft

Tebal plate = 0,756 in

Dasar tangki : Dasar tangki datar

Pondasi beton bertulang

Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun

36

Page 16: Bab III Tinjauan Umum Proses

BAB II DISKRIPSI PROSES

3.4.2 POMPA

Fungsi : Mengalirkan Bahan Baku Ethylbenzene dari Tangki T-

01 ke Mixer M - 01

Tipe : Centrifugal Pump

Kapasitas : 63,1456 gal/menit

Daya Motor : 4 HP

Bahan : Cast Iron

Pipa hisap : Pada satu garis datar dengan as pompa

Pipa : Diameter nominal = 3 in

Inside Diameter (ID) = 3,068 in = 0,2567 ft

Outside Diameter (OD) = 3,5 in = 0,2917 ft

Luas Area (Am) = 0,0513 ft

3.4.3. VAPORIZER

Kode : V-01

Fungsi : Menguapkan ethylbenzene yang akan masuk reactor

Fluida dingin : Aliran keluar dari Mixer

Fluida panas : Aliran keluar dari WHB

Spesifikasi tube : OD : 1 ½ in

BWG : 16

ID : 1,37 in

a’t : 1,47 in2

Spesifikasi shell : ID : 25 in

B : 25 in

Pass : 1

Pitch : 1 7/8 in, triangular

Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun

37

Page 17: Bab III Tinjauan Umum Proses

BAB II DISKRIPSI PROSES

3.4.4. REAKTOR

Kode : R-01

Fungsi : Tempat reaksi pembentukan Styrene

Jenis : Fixed Bed Multi Bed

Type : Reactor Vertical Dengan Torispherical Dished

Head

Bahan : Low Alloy Steel SA 217

Jumlah : 1 buah

Waktu Tinggal : ± 10 menit

Suhu Operasi : 500-600oC

Tekanan Operasi : 1,2-1,5 atm

Tinggi Total : 7,7538 m

Diameter Inside : 2,5 m

Diameter Outside : 102 in = 2,57 m

Tebal shell perhitungan : 0,5511 in

Tebal shell desain : 0,75 in

Tebal head perhitungan : 0,8574 in

Tebal head desain : 1 in

3.4.5. DRUM SEPARATOR

Fungsi : Memisahkan komponen gas yang terkondensasi dengan gas

yang belum dan tidak terkondensasikan

Tipe : Vertikal drum settler dengan torispherical head

Jumlah : 1 buah

Ukuran drum :

Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun

38

Page 18: Bab III Tinjauan Umum Proses

BAB II DISKRIPSI PROSES

Volume = 3376,386 ft3

Outside diameter (OD) = 72 in

Inside diameter (ID) = 67,655 in

Tinggi/panjang = 432,3514 in

3.4.6. DECANTER

Fungsi : Memisahkan air dari crude styrene

Tipe : Continuous Gravity Decanter Silinder Horintal

Jumlah : 1 buah

Kapasitas : 96,48157 m3

Ukuran :

Volume : 736,19743 ft3

Outside Diameter (OD) : 72 in

Inside Diameter (ID) : 67,97892

Panjang : 230,59524 in

3.4.7 MENARA DESTILASI

Fungsi : Memisahkan Styrene dengan Ethylbenzene, Toluene

dan Benzene

Jenis : Bubble Cap Tray

Bahan Konstruksi : Carbon Stell SA 285 Grade C

Jumlah Plate : 12

Lokasi Umpan masuk : Antara plate ke 7 dan 8

Diameter Menara : Atas : 1,4514 m

: Bawah : 1,52708 m

Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun

39

Page 19: Bab III Tinjauan Umum Proses

BAB II DISKRIPSI PROSES

Tinggi menara : Tinggi Head Puncak : 10,4577 in

: Tinggi Head Dasar : 9,805 in

: Tinggi Menara Destilasi : 5,5947 m

Tebal Head : Tebal Head Atas : ¼ in

: Tebal Head Dasar : ¼ in

3.4.8 KONDENSOR

Kode : E-02

Fungsi : Mengembunkan hasil atas dari Kolom Destilasi I (KD-1)

Type : Shell and Tube

Spesifikasi tube : OD : 1 ½ in

BWG : 16

ID : 1,37 in

ao : 0,3925 ft/ft2

L : 16 ft

Spesifikasi shell : ID : 37 in

Pass : 1

Pitch : 1 7/8 in, square

3.5 REBOILER

Kode : RB-01

Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun

40

Page 20: Bab III Tinjauan Umum Proses

BAB II DISKRIPSI PROSES

Fungsi : Menguapkan kembali sebagian hasil bawah yang keluar

dari kolom destilasi I

Spesifikasi tube : OD : 1 in

BWG : 16

ID : 0,870 in

L : 16 ft

Spesifikasi shell : ID : 33 in

OD : 1 in

B : 5

Pass : 4

Pitch : 1,25 in, triangular

Prarancangan Pabrik Styrene Monomer Proses Dehidrogenasi Katalitik Kapasitas 80.000 Ton/Tahun

41