proposal bismillah ^^

29
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan industri sebagai bagian dari usaha ekonomi jangka panjang diarahkan untuk menciptakan struktur ekonomi yang lebih baik dan seimbang yaitu struktur ekonomi dengan dititikberatkan pada industri maju yang didukung oleh ekonomi yang tangguh. Indonesia saat ini tengah memasuki era globalisasi dalam segala bidang yang menuntut tangguhnya sektor industri dan bidang–bidang lain yang saling menunjang. Hal ini tentunya memacu kita untuk lebih meningkatkan dalam melakukan terobosan-terobosan baru sehingga produk yang dihasilkan mempunyai daya saing, efisien dan efektif, disamping itu haruslah tetap akrab dan ramah terhadap lingkungan. Menanggapi situasi tersebut dan dalam upaya untuk mengurangi ketergantungan import produk petrokimia, pemerintah menetapkan peraturan yang mendorong perkembangan industri tersebut. Sejalan dengan itu industri petrokimia di Indonesia seperti industri styrene monomer, juga turut berkembang. Hal ini terutama disebabkan oleh makin meningkatnya permintaan produk–produk plastik yang menggunakan bahan dasar styrene monomer. Kegunaan utamanya adalah sebagai zat antara untuk pembuatan senyawa kimia lainnya dan untuk memperkuat industri hilir seperti : Polystyrene (PS), industri ini merupakan konsumen terbesar styrene monomer karena untuk menghasilkan 1 ton Polystyrene 1

Upload: riskaismayanti

Post on 27-Dec-2015

201 views

Category:

Documents


11 download

TRANSCRIPT

Page 1: Proposal bismillah ^^

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan industri sebagai bagian dari usaha ekonomi jangka panjang

diarahkan untuk menciptakan struktur ekonomi yang lebih baik dan seimbang yaitu

struktur ekonomi dengan dititikberatkan pada industri maju yang didukung oleh

ekonomi yang tangguh. Indonesia saat ini tengah memasuki era globalisasi dalam segala

bidang yang menuntut tangguhnya sektor industri dan bidang–bidang lain yang

saling menunjang. Hal ini tentunya memacu kita untuk lebih meningkatkan dalam

melakukan terobosan-terobosan baru sehingga produk yang dihasilkan mempunyai daya

saing, efisien dan efektif, disamping itu haruslah tetap akrab dan ramah terhadap

lingkungan.

Menanggapi situasi tersebut dan dalam upaya untuk mengurangi ketergantungan

import produk petrokimia, pemerintah menetapkan peraturan yang mendorong

perkembangan industri tersebut. Sejalan dengan itu industri petrokimia di Indonesia

seperti industri styrene monomer, juga turut berkembang. Hal ini terutama disebabkan

oleh makin meningkatnya permintaan produk–produk plastik yang menggunakan bahan

dasar styrene monomer. Kegunaan utamanya adalah sebagai zat antara untuk pembuatan

senyawa kimia lainnya dan untuk memperkuat industri hilir seperti :

Polystyrene (PS), industri ini merupakan konsumen terbesar styrene monomer

karena untuk menghasilkan 1 ton Polystyrene diperlukan 950 kg styrene monomer.

Kegunaannya untuk membuat general purpose polystyrene (HIPS).

Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS), industri ini mengkonsumsi 600 kg styrene

monomer untuk menghasilkan 1 ton ABS. Kegunaannya untuk pembuatan plastik keras

bagi komponen mobil, gagang telepon, pipa plastik, dll

Styrene Butadiena Latex (SBL), industri ini mengkonsumsi 550 kg styrene

monomer untuk menghasilkan 1 ton SBL .Kegunaannya untuk pembuatan pelapis

kertas dan pelapis karet.

Impact Polystyrene Rubber (IPR), digunakan pada industri auto mobil. Styrene

Butadiene Rubber (SBR), digunakan dalam industri ban, radiator, heater, dan

sebagainya.

1

Page 2: Proposal bismillah ^^

Sejak perang dunia II, styrene monomer menjadi sangat penting karena kebutuhan

akan karet sintetis semakin meningkat, sehingga dibuatlah produk styrene monomer

secara komersial dalam skala besar. Sejak itu produksi styrene monomer menunjukkan

peningkatan yang pesat dan karena kebutuhan akan styrene monomer terus meningkat,

maka dewasa ini semakin dikembangkan proses pembuatannya yang lebih efisien dan

modern.

Dari tahun ketahun kebutuhan styrene di Indonesia makin meningkat, hal ini

terlihat dengan meningkatnya impor styrene di Indonesia. Diperkirakan kebutuhan

tersebut akan meningkat pada tahun-tahun mendatang dengan makin berkembangnya

industri pengolahan styrene.

Dengan berkembangnya pasar otomotif dunia dan peningkatan jumlah penduduk

dunia yang berakibat semakin meningkatnya penggunaan plastik yang berbahan baku

styrene. Hal ini dapat menjadi peluang yang bagus untuk perkembangan styrene di

Indonesia.

Pada umumnya pabrik ethylbenzena dan styrene monomer terintegrasi sehingga

memudahkan transportasi bahan baku dan produknya. Berikut adalah tabel teknologi yang

digunakan pada pembuatan ethylebenzene dan styrene monomer:

Tabel 1.1 Pabrik styrene monomer di Amerika Serikat dan teknologi yang digunakan

tahun 1995

Pabrik dan LokasinyaKapasitas

(103 ton/tahun)Teknologi yang digunakan

Ethylbenzene StyreneAmoco

( Texas City, Texas )364 AlCl3 Dehydro

Arco( Channeview, Texas )

511 Monsanto AlCl3 ARCO PO/SM

636Mobil-Badger ZSM-

5ARCO PO/SM

Chevron( St. James, La )

682Mobil-Badger ZSM-

5Fina-Badger

DehydroCos-Mar ( Carville,

La )864

Mobil-Badger ZSM-5

Fina-Badger Dehydro

Dow ( Freeport, Tex ) 636 Dow AlCl3 Dow DehydroHunstman

( Bayport, Tex )568

Mobil-Badger ZSM-5

Fina-Badger Dehydro

Resene ( Odessa, Tex ) 145 UOP Alkar UOP DehydroSteding

( Texas City, Tex )727 Monsanto AlCl3 Monsanto Dehydro

Wesdake( Lake Charles, La )

159Mobil-Badger ZSM-

5Fina-Badger

Dehydro( Othmer, Vol 22, 1998 )

2

Page 3: Proposal bismillah ^^

Di Indonesia sendiri hanya ada satu perusahaan yang menghasilkan styrene

monomer, yaitu PT Styrindo Mono Indonesia. Perusahaan ini merupakan anak dari

PT Chandra Asri sebagai penghasil naphta cracker yang digunakan sebagai bahan baku

pembuatan ethyl benzene. PT Styrindo Mono Indonesia (SMI) merupakan satu-satunya

produsen Styrene Monomer di Indonesia yang melayani baik industri hilir domestik dan

pasar ekspor regional, Pabrik SMI memproduksi Styrene Monomer dengan kapasitas

340,000 MT per tahun. Dua unit pabrik Ethyl Benzene dirancang dengan lisensi dari

Mobil/Badger dan teknologi-teknologi Lummus. Kedua unit Ethyl Benzene tersebut

terintegrasi dengan dua unit pabrik Styrene Monomer yang direkayasa menggunakan

teknologi Lummus/UOP (anonim1, 2014). Pada saat ini PT Styrindo Mono Indonesia

menguasai 80% pangsa pasar styrene monomer di Indonesia dan menjadi salah satu

produsen penting di kawasan Asia Tenggara dan China (anonim2, 2014).

Berdasarkan data dari Biro Pusat Statistik, data ekspor, impor, dan kebutuhan

dalam negeri di Indonesia dapat dilihat dalam Tabel 1.2 berikut:

Tabel 1.2 Data ekspor, impor, dan kebutuhan styrene monomer di Indonesia

TahunEkspor (ton)

Impor (ton)Kebutuhan dalam negeri (ton)

2006 12.439 2.558 9.8812007 21.281 2.674 18.6062008 82.265 1.037 81.2282009 101.469 16.903 84.5662010 90.318 2.948 87.3702011 139.611 6.655 132.9562012 123.275 5.355 117.920

(Badan Pusat Statistik, 2013)

Berdasarkan tabel tersebut dapat diketahui bahwa kebutuhan dalam negeri untuk

styrene monomer dari tahun ke tahun cenderung terus meningkat. Jumlah ekspor yang

sedemikian besar juga dapat dijadikan pangsa pasar yang sangat bagus untuk kedepannya.

Pabrik yang direncanakan ini nantinya akan berusaha memenuhi dan menjadi key player

dalam industri styrene monomer di dunia. Pada tabel dapat dilihat bahwa jumlah styrene

monomer yang diekspor setiap tahun cenderung naik, hal ini menunjukkan adanya pangsa

pasar yang sangat besar di kawasan asia tenggara dan asia timur. Hal ini juga dapat

3

Page 4: Proposal bismillah ^^

diketahui karena pertumbuhan ekonomi yang tinggi di wilayah asia, termasuk Indonesia

sehingga daya beli terhadap barang-barang yang menggunakan bahan baku styrene

monomer terus bertambah.

Berdasarkan deskripsi di atas akan sangat menguntungkan apabila saat ini

mendirikan pabrik styrene monomer, karena pangsa pasar yang sangat besar styrene

monomer yang dihasilkan dapat dijual di dalam dan di luar negeri sehingga dapat

menambah devisa negara dan memperkuat industri kimia di Indonesia. Dilihat dari

perbandingan harga bahan baku dan hasil produknya, pendirian pabrik styrene monomer

ini juga sangat menguntungkan. Menurut data diperoleh data harga bahan baku

(etilbenzen) yaitu US$ 1375/ton sedangkan harga produk yang dihasilkan (styrene

monomer) yaitu US$ 1686/ton.

1.2 Maksud dan Tujuan Prarancangan Pabrik

Kebutuhan styrene di Indonesia belum dapat terpenuhi, dan di Indonesia

belum banyak berdiri pabrik yang memproduksi styrene, sehingga untuk memenuhi

kebutuhan styrene di dalam negeri maka dirasa perlu untuk mendirikan suatu pabrik

pembuatan styrene.

Tujuan prarancangan pabrik styrene dengan proses dehidrogenasi katalitik adalah

sebagai berikut :

1. Mengaplikasikan ilmu teknik kimia khususnya di bidang perancangan, analisa proses

dan operasi teknik kimia sehingga memberikan gambaran kelayakan perancangan

pabrik pembuatan styrene.

2. Memenuhi kebutuhan dalam negeri dan mengurangi impor styrene di Indonesia.

3. Memproduksi styrene dengan nilai ekonomis yang tinggi dengan biaya rendah.

4. Menunjang program pemerintah yaitu menyediakan lapangan pekerjaan dan menekan

jumlah pengangguran di Indonesia.

1.3 Analisa Pasar dan Perencanaan Kapasitas Produksi

1.3.1 Analisa Pasar

Dalam menentukan kapasitas produksi yang menguntungkan, digunakan beberapa

pertimbangan yaitu :

Industri yang bergerak dalam produk yang sama

Satu-satunya industri yang menghasilkan styrene monomer di Indonesia adalah PT

Styrindo Mono Indonesia (PT SMI) yang saat ini merupakan anak perusahaan PT Chandra

4

Page 5: Proposal bismillah ^^

Asri Petrochemical dengan kapasitas 340.000 ton/tahun. Sebagai satu-satunya pabrik yang

menghasilkan styrene monomer PT SMI dapat menguasai pasar Indonesia, tentu saja hal

ini kurang baik bagi pertumbuhan iklim industri yang ada, sehingga diperlukan pabrik

yang menjadi saingannya. PT SMI didirikan pada tahun 1992 oleh Barito Putra group.

Dengan kondisi seperti itu, maka yang dapat dijadikan sasaran awal dalam penjualan nanti

adalah mengambil alih pangsa pasar impor, sehingga Indonesia dapat menjadi satu-

satunya negara yang mengekspor styrene monomer.

Pabrik Styrene monomer kapasitas minimum pabrik styrene monomer yang pernah

dibangun adalah Santide Refining Co, Corpus City, Texas, USA dengan kapasitas sebesar

27.220 ton/tahun sedangkan kapasitas terbesar pabrik Styrene Monomer adalah Cos-Mar

Co dengan kapasitas 1.000.000 ton/tahun (yudistira dkk, 2012)

1.3.2 Perencanaan kapasitas produksi

Proyeksi kebutuhan styrene di Indonesia

Berdasarkan penjelasan sebelumnya, yang akan menjadi target marketing pabrik

ini nantinya adalah mengambil alih pangsa pasar styrene monomer yang menjadi

kebutuhan dalam negeri dan melakukan kegiatan ekspor karena pangsa pasar yang sangat

besar, berdasarkan tabel 1.2 kita dapat menentukan jumlah kebutuhan styrene monomer di

indonesia pada tahun 2018 dengan metoda Least Square : y = a + b (x – x )

Dimana :

a = y

b = Σ ( x−x )( y− y)

Σ ( x−x )2

Σ (x−x )( y− y )=Σ xy−Σx . Σyn

Σ (x−x )2=Σ x2−¿¿Keterangan :

x = rata-rata x

y = rata-rata y

n = jumlah data yang diobservasi

Tabel 1.3 Perhitungan persamaan kebutuhan styrene monomer di Indonesia

Tahun x y x2 y2 xy2006 1 9.881 1 97.632.580,05 9.880,922007 2 18.606 4 346.185.878,06 37.212,142008 3 81.228 9 6.597.918.453,02 243.682,722009 4 84.566 16 7.151.474.994,16 338.265,58

5

Page 6: Proposal bismillah ^^

2010 5 87.370 25 7.633.482.825,74 436.849,03

2011 6 132.956 3617.677.416.798,8

6797.738,68

2012 7 117.920 4913.905.199.746,3

4825.442,18

2013 8 120.651 6414.556.558.110,9

2965.204,50

Jumlah 36 653.178 20467.965.869.387,1

43.654.275,7

3

Rata-rata 4,581.647,2

6 25,5 8.495.733.673,39 456.784,47

x = 4,5

y = 81.647,26

a = 81.647,26

b = 18143,43

Dari perhitungan, maka diperoleh persamaan sebagai berikut:

y = 18143,43x – 0,02

Dari persamaan tersebut maka dapat diketahui proyeksi kebutuhan styrene monomer di

Indonesia tahun 2014 – 2020 (tabel 1.4).

Tabel 1.4 Proyeksi kebutuhan styrene monomer di Indonesia tahun 2014 - 2020

Tahun Jumlah (ton)2014 163.295 2015 181.438 2016 199.582 2017 217.726 2018 235.870 2019 254.014 2020 272.158

Berdasarkan data tersebut, dapat diasumsikan jika kebutuhan styrene monomer

pada tahun 2018 adalah 235.870 ton. Berdasarkan pertimbangan tersebut, maka ditetapkan

kapasitas pabrik styrene monomer yang akan didirikan pada tahun 2018 adalah sebesar

150.000 ton/tahun dengan alasan sebagai berikut:

1. Ketersediaan bahan baku berupa ethylbenzena yang dapat disediakan oleh PT SMI

adalah 380.000 ton/tahun.

2. Produksi styrene monomer nasional saat ini hanya dilakukan oleh PT SMI dengan

kapasitas 340.000 ton/tahun, namun masih belum mencukupi kebutuhan styrene

monomer dalam negeri.

6

Page 7: Proposal bismillah ^^

3. Kebutuhan styrene monomer dalam negeri pada tahun 2018 adalah 235.870 ton,

sehingga dengan kapasitas 150.000 ton/tahun dapat memenuhi ± 64% kebutuhan

styrene monomer dalam negeri.

4. Kapasitas pabrik styrene monomer yang pernah ada adalah 36.000 ton/tahun sehingga

dengan pabrik styrene monomer dengan kapasitas 150.000 ton/tahun mempunyai nilai

ekonomis yang baik.

1.4 Pemilihan Lokasi Pabrik

Pemilihan lokasi pabrik merupakan hal yang sangat penting dalam setiap

perancangan suatu pabrik, karena menyangkut kelangsungan dan keberhasilannya, baik

dari segi ekonomi, maupun teknisnya. Orientasi perusahaan dalam menentukan lokasi

pabrik pada prinsipnya ditentukan berdasarkan pertimbangan pada letak geografis, teknis,

ekonomis dan lingkungan. Dari pertimbangan tersebut lokasi pabrik dari prarancangan

pabrik Styrene monomer ini dipilih di daerah Cilegon, Banten dengan pertimbangan

sebagai berikut :

1. Bahan baku

Bahan baku ethylbenzene dari dalam negeri tersedia di daerah Cilegon, sehingga jarak

yang dekat dengan sumber bahan baku akan menekan biaya transportasi dan akan

memudahkan dalam penyediaanya.

2. Pasar

Pabrik-pabrik polimer yang mempergunakan styrene monomer sebagai bahan baku

atau bahan pembantu banyak terdapat di daerah Cilegon, Jakarta, dan sekitarnya atau

masih di dalam Pulau Jawa sehingga akan lebih mudah memasarkan produk styrene

monomer tersebut.

3. Transportasi

Daerah Cilegon mempunyai sarana transportasi darat dan laut yang cukup memadai,

yaitu jalan tol yang menghubungkan Merak-Jakarta-Cikampek dan pelabuhan laut

yang mampu untuk berlabuhnya kapal–kapal besar sehingga memudahkan pengiriman

produk styrene monomer.

4. Kebutuhan Utilitas

Cilegon merupakan kawasan industri yang cukup besar sehingga sebagian besar

kebutuhan utilitas seperti tenaga listrik dari PLN, dan air mudah terpenuhi. Karena

7

Page 8: Proposal bismillah ^^

dekat dengan laut kebutuhan air untuk proses produksi dimungkinkan menggunakan

air laut dengan proses treatment.

5. Tenaga Kerja

Karena banyak terdapat pabrik-pabrik besar, di daerah Cilegon dan sekitarnya banyak

terdapat tenaga kerja yang sudah terlatih dan berpengalaman.

6. Sifat Bahan

Produk Styrene yang dihasilkan akan dipasarkan dalam bentuk cair, sehingga dari

Cilegon produk akan mudah diangkut melalui jalan darat maupun melalui laut untuk

dieksport. Selain itu, Styrene monomer mudah terpolimerisasi namun karena Cilegon

dekat dengan pasar maka akan mengurangi resiko kerusakan bahan.

7. Proses Produksi

Dalam proses produksi Styrene monomer terjadi kehilangan berat bahan tetapi

jumlahnya relatif kecil. Secara ekonomi hal tersebut akan merugikan, tetapi karena

dekat dengan sumber bahan baku dan pasar maka pendirian pabrik di daerah Cilegon

masih menguntungkan.

8. Pengolahan limbah dan pengembangan Pabrik

Lokasi pabrik yang tidak berada di kota besar akan memudahkan dalam pengolahan

limbahnya maupun dalam usaha perluasan pabrik khususnya dalam penyediaan lahan

baru untuk perluasan pabrik.

9. Pemerintah dan Politik

Kebijaksanaan pemerintah untuk menjadikan daerah Cilegon, Merak dan sekitarnya

sebagai kawasan industri akan memudahkan dalam hal perijinan dan pengembangan

pabrik.

8

Page 9: Proposal bismillah ^^

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bahan Baku dan Bahan Pembantu Pembuatan Styrene monomer

Salah satu faktor yang menentukan dalam prarancangan suatu pabrik adalah dengan

mengetahui sifat-sifat fisika dan kimia dari zat yang ikut berperan di dalamnya. Karena

dengan mengetahui sifat-sifat tersebut maka dapat ditentukan peralatan yang digunakan

dan kondisi operasi yang memungkinkan agar perancangan dapat berjalan dengan baik.

2.1.1 Etil Benzena

Etil benzena merupakan senyawa kimia organik yang merupakan hidrokarbon

aromatik. Penggunaan utama adalah dalam industri petrokimia sebagai senyawa

intermediate untuk produksi stirena, yang pada gilirannya digunakan untuk membuat

polistiren, bahan plastik yang umum digunakan. Meskipun sering hadir dalam jumlah

kecil dalam minyak mentah, etil benzena diproduksi dalam jumlah massal dengan

menggabungkan benzena petrokimia dan ethylene dalam asam katalis reaksi kimia.

Hidrogenasi katalitik dari etil benzena kemudian diberi gas hidrogen dan stirena, yang

menghasilkan vinil benzena. Etil benzena juga merupakan bahan dalam cat.

Etil Benzena pertama kali diproduksi secara skala komersial pada tahun 1930

oleh Dow Chemical di US dan oleh BASF di Republik Federal Jerman. Hingga

tahun 1980, hampir semua etil benzena diproduksi dengan katalis Alumunium Klorida

menggunakan mekanisme reaksi Fridal – Crafts. Beberapa etil benzena diproduksi dengan

katalis Boron Trifluorida. Sedikitnya etil benzena diproduksi dari campuran xylene dengan

menggunakan proses distilasi sangat intensif. Pada tahun 1980, fasilitas pertama

menggunakan proses berbasis zeolit yang didasarkan pada reaktor fasa uap pada suhu

9

Page 10: Proposal bismillah ^^

lebih dari 400oC, pada suhu ini reaksi seperti isomerisasi dan transfer hydrogen

mencemari produk etil benzena. Upaya mengurangi pencemaran produk dengan

mengubah kondisi operasi pada temperature lebih rendah dari 270oC didapat etil benzena

kemurnian tinggi. Zeolit kemurnian tinggi pertama berbasis teknologi dikembangkan oleh

UOP dan ABB Lummus Global dimulai pada tahun 1990.

Etil benzena sering disebut peniletana atau etil benzoate dengan rumus molekul

C6H5C2H5 adalah salah satu senyawa kimia berupa cairan tidak berwarna, berbau khas

dan mudah mengiritasi kulit dengan titik didih 13oC yang mempunyai peranan penting

dalam industri kimia seperti dalam stiren monomer, etil antraquinon, asam

benzoate, dan industri pembuatan cat.

Adapun ketiga jenis produk tersebut masing – masing styrene monomer untuk

bahan baku pembuatan polystyrene, styrene butadiene rubber (SBR), unsaturated

polyester resin (UPR), dan styrene acrilonitril polimer (SAP). Sedangkan etil

antraquinon digunakan untuk bahan baku pemutih dan pelumas. Kemudian benzoate

digunakan untuk bahan baku pembuatan parfum, phenol dan barang – barang dari plastic.

Konsumsi etil benzene yang potensial adalah untuk bahan baku industri styrene

monomer. Sedikitnya 90% produk etil benzene digunakan untuk industri tersebut.

Sehingga kebutuhan etil benzene berkaitan langsung dengan kebutuhan styrene monomer.

Bahan baku pembuat etil benzene adalah benzene yang mengalami proses alkilasi dengan

menggunakan etilen, AlCl3 , atau BF3 dipakai sebagai katalisator, sedangkan senyawa

dari klorida, biasanyadari HCl atau HF dapat digunakan sebagai promoter reaksi

( Othmer, Vol 22, 1998 ).

A. Sifat Fisis dan Kimia ethylbenzena

Sifat Fisis:

Wujud

Berat Molekul

Density pada 25 °C

Titik beku

Titik didih

Kelarutan

Kapasitas panas

:

:

:

:

:

:

:

Cair

106,167 gr / mol

0,8671 gr / ml

- 94,94 °C

136,185 °C

larut dalam ethanol, 0,001% dalam air

untuk gas ideal = 1169 J/kg•K

untuk cairan = 1752 J/kg•K

10

Page 11: Proposal bismillah ^^

Tekanan kritis

Volume kritis

Suhu kritis

Indek reaksi

Faktor aksentrik

Kompresibilitas kritis

Flash point

Panas latent fusi

Refraktif indeks

Surface tension

Viskositas pada 250C

Panas penguapan pada 250C

Panas pembentukan pada 250C

Entropy pembentukan

Specific heat pada 250C

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

38,1 atm

374,0 cm/mol

346,4 °C

pada 25 °C = 1,4932

0,3011

0,264

15 °C

9,164 J/mol•K

1,4959

31,50 dyne/cm

0,64 cp

42,226 J/mol•K

-12,456 J/mol•K

255,2 J/mol•K

185,06 J/mol•K

Sifat Kimia

1. Reaksi Dehidrogenasi

Proses ini dilakukan pada fase gas dengan katalis Fe2O3. Reaksi berlangsung secara

seimbang dan membutuhkan panas.

Reaksi yang terjadi :

C6H5CH2CH3 →C6H5 = CH2 + H2 ∆H (600 °C) = 124,9 kJ/mol

Ethylbenzene Styrene Hidrogen

(Ullman, vol A 10, 1994)

2. Reaksi Oksidasi

Reaksi oksidasi menghasilkan Ethyl benzene Hidroperokside

Reaksi yang terjadi :

C6H5CH2CH3 + O2 → C6H5CH(OOH)CH3

Reaksi fase cair dengan bubbling udara melalui cairan terhadap katalis. Akan tetapi

karena Hidroperokside merupakan senyawa yang tidak stabil, maka kemungkinan

kenaikan temperatur harus dihindari karena akan terjadi dekomposisi.

Polyethylbenzene merupakan produk samping dari pembuatan Ethylbenzene.

3. Reaksi Hidrogenasi

Dapat terjadi dengan bantuan katalis Ni, Pt, atau Pd menghasilkan Ethylcyclohexane.

11

Page 12: Proposal bismillah ^^

Reaksi yang terjadi :

C6H5CH2CH3 + 3H2 → C6H11C2H5

Ethylbenzene Ethylcyclohexane

4. Reaksi Halogenasi

Dapat terjadi dengan adanya bantuan panas atau cahaya.

Reaksi yang terjadi :

2C6H5CH2CH3 + Cl2 → C6H5CH-ClCH3 + C6H5CH2Cl

Ethylbenzene 1-chloro-2phenilethan 2-chloro phenilethan

B. Kegunaan Etil Benzena

Etil benzena merupakan senyawa kimia yang mempunyai peranan penting dalam

industri monomer stirena, dimana selanjutnya stirena monomer digunakan sebagai bahan

baku pembuatan plastik (polistirena) hampir 90% etil benzena yang dihasilkan digunakan

sebagai bahan baku pembuatan styrene monomer. Selain itu, etil benzena juga

dimanfaatkan untuk pembuatan bahan pewarna dan deterjen. Etil benzena juga banyak

digunakan sebagai pelarut (solvent) dalam berbagai industri.

2.1.2 Bahan Pembantu : Katalis Shell 105

Wujud

Bentuk

Komposisi

Bulk density

Diameter

Porositas

:

:

:

:

:

:

Padat

Pellet

84,3 % Fe2O3, 2,4%Cr2O3, 13,3% K2CO3

2146,27 kg/cm3

4,7 mm

0,35

2.2 Styrene Monomer

A. Sifat Fisis dan Kimia

Sifat Fisis :

Wujud

Berat molekul

Density

Density kritis

Volume kritis

:

:

:

:

:

:

Cair

104,1036 gr / mol

pada 30 °C = 0,8970 gr / ml

pada 40 °C = 0,888 gr / ml

0,279 gr / ml

3,55 cm3/mol

12

Page 13: Proposal bismillah ^^

Tekanan kritis

Suhu kritis

Flash point

Indek refraksi

Kelarutan

Viscositas

Panas spesifik

Surface tension (200C)

Panas pembentukan (250C)

Factor accentric

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

37,6 atm

346,4 °C

31 °C

pada 20 °C = 1,546

larut dalam ethanol dan ether, 0,032 %

dalam air

pada 20 °C = 0,703 cp

pada 40 °C = 0,586 cp

pada gas (25 °C) = 0,2818 Kal / g °C

pada cairan (40 °C) = 0,4178 Kal/g °C

30,86 dyne/cm

-12,456 KJ/mol•K

0,257

Sifat Kimia

1. Polimerisasi Styrene menjadi Polyvinylbenzene

Reaksi yang terjadi :

n (C6H5CH = CH2) + O2 → (CHCH2 )n -C6H5

2. Styrene ditambah Ozon menjadi Benzaldehyde

Reaksi yang terjadi :

C6H5CH = CH2 + O3 → C6H5CHO

3. Alkilasi Styrene dengan Methanol menjadi Methylether

Reaksi yang terjadi :

C6H5CH = CH2 + CH3OH → C6H5-CH(OCH3)CH3

B. Kegunaan Styrene Monomer

Styrene monomer dapat digunakan antara lain dalam bentuk :

Polystyrene

Digunakan dalam industri pengemasan, alat-alat rumah tangga, mobil, elektronik.

Acrylonitrile Butadiena Styrene

Digunakan dalam industri pipa, interior mobil dan refrigerator.

Styrene Butadiena Rubber

Digunakan dalam industri ban, radiator dan heater.

Styrene Butadiena Latex

13

Page 14: Proposal bismillah ^^

Digunakan dalam industri pelapis kertas dan. pelapis karet.

2.3 Pembuatan Styrene Monomer

Styrene monomer pertama kali diperoleh dengan cara isolasi dari destilasi storaks

pada abad ke-19. Saat itu Styrene monomer sudah dapat dijadikan polimer tetapi polimer

yang dihasilkan masih getas dan mudah patah, sehingga belum ada yang tertarik untuk

menjadikan Styrene monomer dalam skala industri, dan hanya skala laboratorium saja.

Tahun 1925, Naugatuck Chemical Co. mencoba memproduksi Styrene monomer

dalam skala besar untuk komersial, tetapi gagal. Baru pada saat perang dunia II teknologi

pembuatan Styrene monomer berhasil dikembangkan oleh Badische Anilin Soda Fabrics

(BASF) dengan cara Dehidrogenasi Ethylbenzene. Dalam produksi secara komersial

pada umumnya menggunakan proses Dehidrogenasi Katalitik (85%) dan Oksidasi

Ethylbenzene (15 %).

(Kirk Othmer, vol 21, 1980)

Macam–macam proses pembuatan Styrene monomer

1. Dehidrogenasi Katalitik

Dehidrogenasi katalitik adalah reaksi langsung dari ethylbenzene menjadi Styrene,

cara tersebut adalah proses pembuatan Styrene monomer yang banyak dikembangkan

dalam produksi komersial. Reaksi terjadi pada fase uap dimana steam melewati katalis

padat. Katalis yang digunakan adalah Shell 105, yang terdiri dari campuran Besi sebagai

Fe2O3, Kromium sebagai Cr2O3 dan Potasium sebagai K2CO3. Reaksi bersifat endothermis

dan merupakan reaksi kesetimbangan. Sedangkan reaktornya dapat bekerja secara adiabatis

dan isothermal.

Reaksi yang terjadi :

C6H5CH2CH3 → C6H5CH = CH2 + H2

Yield rendah jika reaksi ini tanpa menggunakan katalis. Temperatur reaktor

600–6500C pada tekanan atmosfer. Pada saat kesetimbangan konversi Ethylbenzene

berkisar antara 50–70% dengan yield 88–89 %.

(Ullman, vol A25, 1994)

2. Oksidasi Ethylbenzene

Proses ini ada 2 macam yaitu dari Union Carbide dan Halogen Internasional. Proses

dari Union Carbide mempunyai 2 produk yaitu Styrene dan Acetophenon. Menggunakan

katalis Acetate diikuti dengan reaksi reduksi menggunakan katalis Chrome-Besi-Tembaga

14

Page 15: Proposal bismillah ^^

kemudian dilanjutkan dengan reaksi hidrasi alkohol menjadi Styrene dengan katalis Titania

pada suhu 250 0C.

Reaksi yang terjadi berturut – turut adalah sebagai berikut :

C6H5CH2CH3 + O2 → C6H5COCH3 + H2O

C6H5COCH3 + H2O → C6H5CH (OH )CH3

C6H5CH(OH)CH3 → C6H5CH = CH2 + H2O

Kehilangan proses ini adalah terjadinya korosi pada tahap oksidasi dan produk yang

dihasilkan 10% lebih kecil dibandingkan reaksi dehidrogenasi. Proses Halogen

Internasional menghasilkan Styrene dan Propyleneoxide. Yaitu proses mengoksidasi

Ethylbenzene menjadi Ethyl benzene Hidroperoxide kemudian direaksikan dengan

propylene membentuk propyleneoxide dan α-phenil-ethylalkohol kemudian didehidrasi

menjadi Styrene.

Dari beberapa uraian proses pembuatan Styrene tersebut diatas, maka akan dirancang

pabrik Styrene monomer dengan proses Dehidrogenasi Katalitik dengan menggunakan

katalis Shell 105 dengan alasan sebagai berikut :

1. Proses dehidrogenasi adalah proses yang paling sederhana.

2. Proses dehidrogenasi katalitik yang paling banyak dipakai secara komersial.

3. Tidak menimbulkan korosi.

4. Hasil samping berupa Toluen dan Benzene bisa dijual sehingga dapat menambah

keuntungan.

Tabel 2.1 Perbandingan proses Dehidrogenasi katalitik dan oksidasi Ethylbenzene

ParameterProses Dehidrogenasi

katalitik

Proses oksidasi

Ethylbenzene

Bahan Baku

Bahan Pembantu

Kondisi Operasi

Suhu reaksi

Tekanan

Hasil konversi

Yield

Ethyl Benzene

Steam dan katalis

580 – 6500C

0,7 – 1,5 atm

35 – 45 %

88 – 95 %

Ethyl Benzene

Propilen, oksigen,

hidrogen, dan

bermacam-macam

katalis

135 – 1600C

120 – 220 psi

25 – 30 %

80 – 85 %

15

Page 16: Proposal bismillah ^^

Selektivitas

Katalis yang digunakan

Jenis reaktor

Alat utama

95 %

Fe2O3, Cr2O3, K2CO3

Reaktor tunggal

1 Reaktor dan 2 menara

destilasi

70 %

Acetone, krom, besi,

tembaga, dan titania

Reaktor seri

3 Reaktor dan 3 Menara

Destilasi

Gambar 1. Diagram alir proses oksidasi ( PO-SM)

16

Page 17: Proposal bismillah ^^

Gambar 2. Diagram alir proses dehidrogenasi ethylbenzene

BAB III

TINJAUAN PROSES DEHIDROGENASI SECARA UMUM

Dehidrogenasi adalah salah satu reaksi yang penting dalam industri kimia meskipun

penggunaannya relatif sedikit bila dibandingkan dengan proses Hidrogenasi. Reaksi

dehidrogenasi adalah reaksi yang menghasilkan komponen yang berkurang kejenuhannya

tetapi lebih reaktif. Pada prinsipnya semua senyawa yang mengandung atom hidrogen

dapat dihidrogenasi, tetapi umumnya yang dibicarakan adalah senyawa yang mengandung

Carbon seperti Hidrocarbon dan Alkohol. Proses dehidrogenasi kebanyakan berlangsung

secara Endothermis yaitu membutuhkan panas.

Reaksi dapat didefinisikan sebagai berikut :

Reaksi pembentukan Aldehyde dari Alkohol primer.

C2H5OH + O2 → CH2CHO + H2O

Reaksi pembentukan Keton dari Alkohol Sekunder.

CH2CHOH + O2 → CH2COCH2 + H2O

17

Page 18: Proposal bismillah ^^

Dehidrogenasi adalah reaksi yang bersifat endothermis yaitu membutuhkan panas

untuk terjadinya reaksi dan suhu yang tinggi diperlukan untuk mencapai konversi yang

tinggi pula. Reaksi dehidrogenasi yang sering digunakan dalam skala besar adalah

dehidrogenasi Ethylbenzene menjadi Styrene.

Reaksi dehidrogenasi berperan pula dalam pirolitis, cracking, gasifikasi oleh

pembakaran sebagian karbonisasi dan reforming yang semuanya terjadi dalam industri

refining dan petrokimia.

Diharapkan reaksi dehidrogenasi sebagai berikut :

CH2CH3 CH = CH2

+ H2 … .( 1 )

Reaksi bilangan tambahan untuk kepentingan identifikasi.

Maksud dan tujuan reaksi dan akibatnya harus dipertimbangkan untuk pemilihan

reaktor waktu dioperasikan.

Didalam pembahasan ini diasumsikan bahwa reaktor dioperasikan pada temperatur

lebih 600°C dan tekanan atmosfer dan jika reaksi terjadi pada temperatur 650°C atau lebih

dapat dipastikan konversi Ethylbenzene menjadi Styrene berada pada kondisi

kesetimbangan.

Beberapa macam kemungkinan percepatan atau reaksi paralel dan akibatnya.

Reaksi pertama adalah pembentukan Ethylbenzene dari dehidrogenasi Styrene.

CH2CH3 CH ≡ CH2

+ H2 ………( 2 )

Konstanta kesetimbangan reaksi untuk menghitung kesetimbangan

thermodinamika pembentukan yang tidak diinginkan dari produk, dan dapat

digambarkan bahwa pembentukan Ethylbenzene dapat dikontrol secara efektif

dari operasi reaktor pada temperatur di bawah 700°C.

Dua reaksi tambahan untuk pembentukan Benzene dan Toluene dari

Ethylbenzene adalah sebagai berikut :

CH2CH3

+ C2H4 ………..(3)

18

Page 19: Proposal bismillah ^^

dan

CH2CH3 CH3

+ H2 + CH4 ………..(4)

Reaksi ketiga adalah kebalikan dari reaksi Alkilasi Benzene.

Jadi jika hanya mempertimbangkan faktor thermodinamika saja maka seperti

kasus sintesa Methanol, pemilihan katalis memberikan hasil yang lebih tinggi

dalam dehidrogenasi dan meningkatkan angka reaksi seperti yang diinginkan

untuk perbandingan reaksi. Tetapi bagaimanapun juga perlu dipertimbangkan

analisa Kinetik.

Dari tinjauan Thermodinamika, pembuatan Styrene dari bahan Ethylbenzene dapat

ditentukan berdasarkan prinsip–prinsip yang penting :

o Jika reaktor dioperasikan pada temperatur lebih dari 5000C maka kelayakan konversi

Ethylbenzene menjadi Styrene lebih terjamin.

o Dari konsep konversi kesetimbangan, sebaiknya temperatur reaktor dioperasikan pada

temperatur lebih dari 6000C, tetapi hal-hal seperti angka percepatan reaksi, terjadinya

cracking dari Ethylbenzene menjadi Benzene, pembentukan Toluene dari

Ethylbenzene, Hidrogen yang merupakan reaksi pemanasan dari konversi pada semua

temperatur harus menjadi pertimbangan.

o Pemakaian katalis untuk pembentukan Styrene dengan Dehidrogenasi adalah penting,

pada temperatur lebih dari 6000C dapat menyebabkan percepatan Dehidrogenasi

Ethylbenzene menjadi Styrene.

o Temperatur operasi reaktor diatur pada temperatur 6000C < T < 6500C dengan

katalis pada proses dehidrogenasi yang mungkin menghasilkan gas inert.

19

Page 20: Proposal bismillah ^^

20