MATA KULIAH PROSES INDUSTRI KIMIA SENYAWA ETIL BENZENA
Disusun Oleh : Prana Mahisa
: 21030113120008
Erdita Aprillia Yuga Pamujo
: 2 1030113120018
Susilowati
: 21030113120031
Shelma Karami
: 21030113140127
Rizky Adhi Prabowo
: 21030113130113
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2014
BAB I PENDAHULUAN
I.1. Sejarah Etil Benzene 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 etilena dalam asam katalis reaksi kimia. Hidrogenasi katalitik dari etil benzena kemudian diberi gas hidrogen dan stirena, yang menghasilkanvinil 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 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 temperatur 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. Hingga saat ini di Indonesia baru terdapat satu industry yang memproduksi etil benzena yaitu PT. Styrindo Mono Indonesia (PT. SMI) yang sudah mulai berproduksi secara komersial sejak awal tahun 1996 dengan
2
kapasitas produksi 110.000 ton per tahun. Pertumbuhan industry hilir yang menggunakan etil benzena sebagai bahan baku menunjukkan permintaan akan etil benzena semakin meningkat dari tahun ke tahun sehingga pendirian pabrik etil benzene ini perlu didukung dan dipercepat agar kapasitas produksi dan kapasitas konsumsi dapat berjalan secara bahkan kalau perlu dapat melakukan ekspor. Etil benzene 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 industry kimia seperti dalam stiren monomer, etil antraquinon, asam benzoate, dan industry 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 industry styrene monomer. Sedikitnya 90% produk etil benzene digunakan untuk industry 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. I.2. Spesifikasi Bahan Baku a. Benzena
3
Bentuk (30 ºC, 1 atm)
: Cairan
Warna
: Tidak berwarna
Bau
: Khas
Densitas (25 ºC), kg/m3
: 0,8737
Titik didih (1 atm), ºC
: 80,100 ºC
Kemurnian, min
: 99 % (mol)
Impuritas, maks
: Toluen 1 % (mol)
b. Etilen (Etena)
Bentuk (-99 ºC, 3 atm)
: Cairan
Warna
: Tidak berwarna
Bau
: Khas
Densitas (25 ºC), kg/m3
: 20,270
Titik didih (1 atm), ºC
: -103,71 ºC
Kemurnian, min
: 99,5 % (mol)
Impuritas, maks
: Etana 0,20 % (mol) Metana 0,30 % (mol)
c. Spesifikasi Bahan Pembantu/Katalis Jenis
: Zeolit
Bentuk
: Spherical
Diameter, mm
:3
Bulk Densitas, kg/m3
: 990
Porositas
: 0,34
Umur, tahun
:2
I.3. Spesifikasi Produk Etilbenzena
4
Bentuk (30 ºC, 1 atm)
: Cairan
Warna
: Tidak berwarna
Bau
: Khas
Densitas (25 ºC), kg/m3
: 0,8626
Kemurnian, min
: 99,90 % (berat)
Impuritas, maks
: Benzen 0,01 % (berat) Toluen 0,09 % (berat)
I.4. Penggunaan Produk Etil benzena merupakan senyawa kimia yang mempunyai peranan penting dalam industri monomer stirena, dimana selanjutnya stirena monomer digunakan sebagai bahan baku pembuatan plastik (polistirena). Selain itu, etil benzena juga dimanfaatkan untuk pembuatan bahan pewarna dan deterjen. Etil benzena juga banyak digunakan sebagai pelarut (solvent) dalam berbagai industri.
5
BAB II RANCANGAN PROSES II. 1. Macam – Macam Proses Pembuatan Etilbenzena a. Proses Pembuatan Etilbenzena dengan Fase Cair Proses pembuatan Etilbenzena fase cair telah dikembangkan oleh perusahaan-perusahaan Badger Company, Dow Chemical, BASF, Shell Chemical, Monsanto, Societe Chimique Des Cahrbonnages,Cosden Oil and Gas Company, and Union Carbide. Union Carbide beroperasi pada tekanan diatas 125 psig dan temperature 80 sampai 1300C. Tetapi proses Monsanto merupakan proses yang paling komersial dan paling modern. Katalis yang digunakan dapat berupa AlCl3, Etilchloride atau HCl. Tetapi yang paling umum digunakan adalah AlCl3, pada suhu 40 sampai 1000C. Alkilasi benzena dengan katalis AlCl3 merupakan reaksi eksotermis ( H = -114 kJ/mol ) dan berlangsung sangat cepat. Katalis promoter yang berupa Etilchloride atau HCl akan dapat mengurangi konsumsi AlCl3. Reaksi yang terjadi pada proses fase cair menurut Kirk Othmer (1981) sebagai berikut : C6H6 + C2H4C6H5CH2CH3 Pada proses Monsanto yang telah dikembangkan menggunakan dua reaktor. Pada reaktor pertama terjadi reaksi alkilasi antara benzena dengan Etilen pada tekanan lebih rendah dibandingkan pada proses fase gas, yaitu 70-150 psig dan temperature 300-3500F. Perbandingan mol benzena dan Etilen dalam reaktor adalah 3:1 sampai 5:1. Perbandingan AlCl3 dan C2H4 adalah 0,001-0,0025 : 1. (Speight, James G. 2002) Pada reaktor transalkilasi terjadi reaksi antara benzena sisa dan polyEtillbenzena yang direcycle. Produk keluar reaktor transalkilasi selanjutnya dikirim ke neutralizer untuk menghilangkan HCl dan katalis yang terdapat didalam produk reaktor. Setelah produk yang keluar bebas dari impuritas, produk dipisahkan dengan tiga menara distilasi. Pada kolom pertama benzena di recycle untuk dikembalikan ke reaktor alkilasi. Pada kolom kedua menghasilkan produk Etilbenzena. Produk atas dari kolom ketiga adalah
6
polyEtillbenzena dan tars, yang dapat digunakan sebagai bahan bakar. Karena kebutuhan katalis sangat sedikit, maka tidak dibutuhkan regenerasi katalis. Jadi garam-garam yang dihasilkan dari neutralizer sistem bisa langsung dibuang dan dikirim ke sistem pengolahan limbah. Produk keluar kolom distilasi kemurniannya minimum 99,7% berat. (Srivastava, Rahul. 2009)
b. Proses Pembuatan Etilbenzena dengan Fase Gas Proses ini menggunakan bahan baku benzena yang dialkilasi dengan Etilen menggunakan katalis BF3, ZMS-5 atau bisa juga menggunakan silika alumina. Tekanan dalam rektor sangat tinggi, yaitu sekitar 6000 kPa (870 psi) dan temperatur lebih dari 3000C. Dengan menggunakan rasio benzena terhadap Etilen yang cukup besar dapat meminimumkan terbentuknya polyEtilbenzena. Konversi terhadap Etilen di reaktor alkilasi antara 98-99%. Pembuatan Etilbenzena pada fase gas mulai dikenal sejak tahun 1940. Sampai saat ini dikenal dua macam proses dalam alkilasi fase gas, yaitu : 1) Proses Alkar Proses Alkar merupakan proses yang dikembangkan oleh Universal Oil Product ( UOP ) pada tahun 1958. Proses ini dapat
7
menghasilkan Etilbenzena dengan kemurnian tinggi. Katalis yang digunakan adalah BF3 (boron trifluoride). Katalis ini sangat sensitif terhadap air, senyawa sulfur dan oksigen. Bahkan dengan adanya jumlah air kurang dari 1 mg/kg reaktan akan menghidrolisa BF3. Karena itu, baik Etilen maupun benzena yang masuk reaktor harus dengan kondisi anhidrous. Reaksi alkylasi terjadi pada tekanan tinggi (2,5-3,5 MPa : 25-35 bar) dan temperatur rendah (100-1500C). Umpan masuk
reaktor
biasanya
menggunakan
rasio
molar
antara
Etilen:benzena adalah 0,15 : 0,2. Suhu masuk reaktor dikontrol oleh recycle masuk reaktor. Produk dari reaktor tersebut dipisahkan dengan separator.Hasil
bawah
dimasukkan
ke
benzenacolumn
untuk
memisahkan benzena dan produk Etilbenzena.Hasil atas direcycle dan dicampur dengan umpan benzena.Hasil bawah diumpankan kedalam Etilbenzena column.Cairan jenuh dari benzena column dipisahkan di Etilbenzena column menjadi Etilbenzena sebagai hasil atas dan diEtilbenzena
sebagai
hasil
bawah.PoliEtilbenzena
selanjutnya
dipurging untuk mengurangi tumpukan atau impurities. Keuntungan dari proses ini adalah sedikit menimbulkan korosi dari pada proses fase cair dan kemurniannya bisa mencapai 99,9%. Proses alkar dapat dioperasikan dengan konsentrasi Etilen pada umpan sebesar 8-10% mol Etilen, tetapi karena katalisnya sangat sensitif, maka perlu dilakukan pemurnian bahan baku terlebih dahulu sebelum masuk reaktor untuk menghilangkan senyawa sulfur, oksigen dan air. Reaksi yang terjadi pada proses Alkar menurut Kirk Othmer (1981) sebagai berikut : C6H6 + C2H4C6H5C2H5 ½ C6H6 + C2H4½ C6H4 ( C2H5)2
8
2) Proses Mobil Badger Proses ini dikembangkan sejak tahun 1970-an oleh Mobile Oil Corporation dengan menggunakan katalis zeolit sintetis (ZMS-5). Sama seperti proses alkar, proses ini terdiri dari dua proses utama yaitu reaksi dan distilasi. Pada bagian reaksi, fresh dan recycle benzena dipreheater dan kemudian diuapkan untuk selanjutnya bersama-sama dengan recycle alkyl aromatis dan Etilen segar dimasukkan ke dalam reactor fixed bed. Produk reaktor selanjutnya dikirim ke bagian distilasi. Pada bagian distilasi prosesnya hampir sama dengan proses fase cair, yaitu terdiri dari kolom recovery benzena dan kolom pemurnian Etilbenzena. Benzena yang tidak bereaksi dan diEtilbenzena yang terbentuk dikembalikan lagi ke reaktor. Katalis ZMS-5 berisi silica-alumina bersifat tidak korosif dan tidak
mencemari
lingkungan
karena
silica-alumina
inert
di
lingkungan. Reaksi yang terjadi pada proses Mobil Badger adalah sebagai berikut : C6H6 + C2H4C6H5CH2CH3 C6H5CH2CH3 + C2H4C6H4(C2H5)2
9
C6H4(C2H5)2 + C6H6 2C6H5CH2CH3 Proses reaksi berjalan pada tekanan 20-30 bar, temperatur 3005000C dan rasio antara benzena dan Etilen sebesar 8:1.Konversinya bisa mencapai 85-90%. (Nunulasa : 2011)
c. Proses Lumnus/UOP/Unical Proses ini merupakan proses baru yang dikembangkan oleh Lumnus/Unical/UOP dan merupakan modifikasi dari proses AlCl3. Proses ini tidak memerlukan sistem recovery katalis yang sangat aman bagi lingkungan. Proses alkilasi berlangsung pada reaktor dengan suhu100 – 200oC dan tekanan 35 atm. Umur katalis yang digunakan dapat mencapai 12 – 24 bulan. Produk yang dihasilkan mempunyai kemurnian yang cukup tinggi yaitu 99,2% dan merupakan bahan baku yang sangat baik untuk produksi styrene. d. Proses CD – Tech Proses ini adalah yang paling baru, CD – Tech dikembangkan oleh Chemical Research and Licensing Company. Proses Alkilasi dan transalkilasi berlangsung pada reactor fixed bed dengan kondisi reactor 50 – 30 oC dan tekanan 0,5 – 50 atm. Produk dari proses ini mempunyai kemurnian yang tinggi (99.9)%, merupakan bahan baku yang sangat baik untuk pabrik Styrene. Yield yang didapatkan 99,5 %. II.2. Reaksi Pada Etilbenzena a. Reaksi Hidrogenasi
Reaksi paling penting dari alkilbenzena diuraikan di bawah ini, dengan toluena dan etilbenzena sebagai contoh-contoh spesifik. Pada dasarnya hasil yang sama ditunjukkan oleh bantalan senyawa pada rantai sisi yang lain. Kecuali untuk
10
hidrogenasi dan oksidasi, reaksi-reaksi ini melibatkan substitusi elektrofilik dalam cincin aromatik atau substitusi radikal bebas dalam alifatik rantai samping. b. Reaksi Oksidasi
Meskipun benzena dan alkana tidak cukup reaktif terhadap oksidator yang umum seperti KMnO4, K2Cr2O7, dll, tetapi cincin benzena membuat rantai sisi alifatik cukup reaktif terhadap oksidasi.Rantai sisi teroksidasi ke ring, dengan hanya gugus karboksil (COOH) yang tersisa untuk menunjukkan posisi rantai samping asli. c. Reaksi dengan Bromin
Perlakuan dengan bromin dengan adanya cahaya membuat atom bromin menjadi berada pada rantai sisi.Dikarenakan oleh cincin, brominasi berlangsung lebih mudah daripada dengan etana, dan terjadi secara eksklusif pada atom karbon yang berada lebih dekat dengan cincin. (http://chemstone.net/O_Chem/Arenes_1.htm) II. 3. Mekanisme Reaksi Proses pembuatan Etilbenzena merupakan proses alkilasi benzena pada fase cair atau gas dengan bahan baku benzena dan Etilene. Proses pembuatan
11
yang dipilih adalah proses Mobil Badger yang menghasilkan konversi antara 85% - 90%. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : Reaksi utama : C2H4 + C6H6
C6H5C2H5
Reaksi samping : 2 C2H4 + C6H6
C6H4(C2H5)2
Selain reaksi samping di atas juga terjadi reaksi samping membentuk polyEtilbenzena lainnya, namun polyEtilbenzena yang dominan dihasilkan pada reaksi samping adalah diEtilbenzena. Reaksi transalkilasi : C6H6 + C6H4(C2H5)2
2 C6H5C2H5
Apabila reaksi alkilasi benzena menggunakan katalis zeolite, maka Etilene yang diadsorbsi diprotonasi pada letak asam Bronstead pada permukaan katalis sehingga membentuk ion Etil carbonium. Ion Etil carbonium selanjutnya menumbuk / menempel pada cincin
benzena sehingga
menghasilkan Etilbenzena, sedangkan proton ditangkap kembali oleh zeolite. Mekanisme reaksinya adalah sebagai berikut : Zeol–O–H+ + CH2=CH2
CH3–CH2+ + Zeol–O–
CH3–CH2+ + Zeol–O– + C6H6
C6H5–C2H5 + Zeol–O–H+ (Narwastu : 2010)
II. 4. Tinjauan Termodinamika Pada reaktor alkilasi, terjadi reaksi antara etilen dengan benzena menghasilkan etil benzena. Untuk mengetahui reaksi tersebut ekotermis atau endotermis dapat diketahui dari perhitungan ΔH298. Reaksi Alkilasi : C2H4(g) + C6H6(g)→ C6H5C2H5(g) Pada 298⁰C,
ΔHf C2H4(g)
= 52,283 kJ/gmol
ΔHf C6H6(g)
= 82,927 kJ/gmol
ΔHf C6H5C2H5(g)= 29,790 kJ/gmol ΔH298
= ΔHfC6H5C2H5 – (ΔHfC6H6 + ΔHfC2H4) = 29,790 – (82,927 + 52,283) = - 105,42 kJ/gmol
Karena ΔH yang dihasilkan negatif, maka reaksi diatas merupakan reaksi eksotermis
12
Sifat reaksi yang reversible atau irreversible dapat dikethui dari harga konstanta keseimbangan Pada 298⁰K, ΔGf C2H4(g)
= 68,125 kJ/gmol
ΔGf C6H6(g)
= 129,451 kJ/gmol
ΔGf C6H5C2H5(g)
= 130,577 kJ/gmol
ΔG298 = ΔGf C6H5C2H5 – (ΔGf C6H6 + ΔGf C2H4) = 130,577 – (129,451 + 68,125) = - 66,999 kJ/gmol = - 16.063 kal/gmol ΔG = -R T ln K K
= e-ΔG/RT = e-(-16.063/1,987x298) = 6,045 . 1011
Karena harga konstanta keseimbangan >>1, maka reaksi antara etilen dengan benzena bersifat irreversible. Perhitungan Konversi vs Suhu Tinjauan Termodinamika (
) (Levenspiel :
1957)
Pada Suhu 100 K Menentukan Konstanta Kesetimbangan (K) (
Menentukan Konversi
)
( 2.53971
13
)
Pada Suhu 200 K Menentukan Konstanta Kesetimbangan (K) (
Menentukan Konversi
)
(
)
7.20862
Pada Suhu 300 K Menentukan Konstanta Kesetimbangan (K) (
Menentukan Konversi
)
(
)
4.73742
Pada Suhu 400 K Menentukan Konstanta Kesetimbangan (K) (
Menentukan Konversi
)
( 12144680.25
Pada Suhu 500 K
14
) 0.999999918
Menentukan Konstanta Kesetimbangan (K) (
Menentukan Konversi
)
(
) 0.999953196
21364.50606
Pada Suhu 600 K Menentukan Konstanta Kesetimbangan (K) (
Menentukan Konversi
)
(
)
0.99679833
311.3369768
Pada Suhu 700 K Menentukan Konstanta Kesetimbangan (K) (
Menentukan Konversi
)
( 15.18700107
Pada Suhu 800 K
15
)
0.938222034
Menentukan Konstanta Kesetimbangan (K) (
Menentukan Konversi
)
(
)
0.611854178
1.576351315
Pada Suhu 900 K Menentukan Konstanta Kesetimbangan (K) (
Menentukan Konversi
)
(
0.213021453
) 0.270682669
Pada Suhu 1000 K Menentukan Konstanta Kesetimbangan (K) (
Menentukan Konversi
)
( ) 0.066115974
Pada Suhu 1100 K
16
0.062015743
Menentukan Konstanta Kesetimbangan (K) (
Menentukan Konversi
)
(
0.020440149
) 0.020866667
Pada Suhu 1200 K Menentukan Konstanta Kesetimbangan (K) (
Menentukan Konversi
)
( ) 0.007981331
Tabel Konversi vs Suhu Tinjauan Thermodinamika Suhu (K)
Konversi (%)
100
100
200
100
300
100
400
99.9999918
17
0.007918134
500
99.9953196
600
99.679833
700
93.8222034
800
61.1854178
900
21.3021453
1000
6.2015743
1100
2.0440149
1200
0.7918134
Grafik Konversi vs Suhu Tinjauan Thermodinamika
Tinjauan Termodinamika 1.2 1 konversi
0.8 0.6 0.4 0.2 0 0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Suhu (K)
II. 5. Tinjauan Kinetika Reaksi pembentukan etil benzena merupakan reaksi eksotermis sehingga selama reaksi berlangsung reaksi akan terjadi pelepasan panas dan ini akan mempengaruhi kecepatan reaksi.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi adalah: - Temperature
18
Jika temperature operasi dalam reaktor naik maka harga k (konstanta kecepatan reaksi) akan semakin besar sehingga reaksi berjalan semakin cepat.
- Katalis Adanya katalis di dalam reaksi maka akan menurunkan energy aktifasi. Dengan turunnya harga energi aktifasi (Ea) maka harga k (konstanta kecepatan reaksi) akan naik sehingga reaksi bertambah cepat dan untuk mengarahkan reaksi terbentuknya etil benzena. (Levenspiel : 1957)
Perhitungan Konversi vs Suhu
k = A e –Ea/RT k = 5160,7724
m3/ kmol.kg katalis.jam
Persamaan diatas dapat disederhanakan menjadi dengan asumsi waktu 1 jam (3600 detik)
(Levenspiel : 1957) Pada Suhu 100 K Menentukan Konstanta Kecepatan Reaksi (k)
Penentuan Konversi
k = 5160,7724 k = 5160,7724 k = 7.88079 7.88079
19
Pada Suhu 200 K Menentukan Konstanta Kecepatan Reaksi (k)
Penentuan Konversi
k = 5160,7724 k = 5160,7724 k = 0.000637738 0.000637331
Pada Suhu 300 K Menentukan Konstanta Kecepatan Reaksi (k)
Penentuan Konversi
k = 5160,7724 k = 5160,7724 k = 0.128036257 0.113503672
Pada Suhu 400 K Menentukan Konstanta Kecepatan Reaksi (k)
Penentuan Konversi
k = 5160,7724 k = 5160,7724 k = 1.814171768 0.644655663
Pada Suhu 500 K
20
Menentukan Konstanta Kecepatan Reaksi (k)
Penentuan Konversi
k = 5160,7724 k = 5160,7724 k = 8.901960535 0.899009898
Pada Suhu 600 K Menentukan Konstanta Kecepatan Reaksi (k)
Penentuan Konversi
k = 5160,7724 k = 5160,7724 k = 25.70536874 0.962554346
Pada Suhu 700 K Menentukan Konstanta Kecepatan Reaksi (k)
Penentuan Konversi
k = 5160,7724 k = 5160,7724 k = 54.8251308 0.982086921
Pada Suhu 800 K
21
Menentukan Konstanta Kecepatan Reaksi (k)
Penentuan Konversi
k = 5160,7724 k = 5160,7724 k = 96.76015496 0.989770884
Pada Suhu 900 K Menentukan Konstanta Kecepatan Reaksi (k)
Penentuan Konversi
k = 5160,7724 k = 5160,7724 k = 150.517661 0.993400109 Pada Suhu 1000 K Menentukan Konstanta Kecepatan Reaksi (k)
Penentuan Konversi
k = 5160,7724 k = 5160,7724 k = 214.3384992 0.995356149
Pada Suhu 1100 K Menentukan Konstanta Kecepatan Reaksi (k)
Penentuan Konversi
k = 5160,7724 k = 5160,7724 k = 286.2210071 0.996518361
22
Pada Suhu 1200 K Menentukan Konstanta Kecepatan Reaksi (k)
Penentuan Konversi
k = 5160,7724 k = 5160,7724 k = 364.2245977 0.997261959
Tabel Konversi vs Suhu Tinjauan Kinetika Suhu (K) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
Konversi (%) 7.88079 0.0637331 11.3503672 64.4655663 89.9009898 96.2554346 98.2086921 98.9770884 99.3400109 99.5356149 99.6518361 99.7261959
Grafik Konversi vs Suhu Tinjauan Kinetika
Tinjauan Kinetika 1.2 1 konversi
0.8 0.6 0.4 0.2 0 0
200
400
600
800
Suhu (K)
23
1000
1200
1400
Suhu Optimum dapat didapatkan dari perpotongan grafik tinjauan termodinamika dan kinetika
konversi Vs Suhu 1.2 1 tinjauan termodina mika
konversi
0.8 0.6 0.4
tinjauan kinetika
0.2 0 0
200
400
600
-0.2
800
1000
1200
1400
Suhu (K)
Persen error Suhu teoritis : 623 – 643 K 633 K Suhu Praktis : 630 – 650 K 640 K
Konversi teoritis : 0,8 – 0,9 Konversi Praktis : 0,95
Pada perhitungan tinjauan kinetika, didapatkan konversi yang lebih besar daripada konversi teoritis yang diperoleh dari referensi. II. 6. Kondisi Operasi
24
Proses alkilasi benzena menjadi etil benzena dilakukan pada fase gas dengan tekanan 4 atm dan suhu reaksi dijaga pada 350-370 oC atau sekitar 623K – 643K. dengan pertimbangan bahwa semakin tinggi temperatur akan menyebabkan kecepatan reaksi bertambah cepat, namun pada temperature lebih besar akan meningkatkan terjadinya reaksi samping. Dengan melihat kondisi operasi tersebut maka dipilih jenis reaktor fixed bed multi tube yang dilengkapi dengan pendingin untuk pencegah kenaikan temperature yang terlalu tinggi dan untuk menekan terjadinya reaksi samping. Sedangkan proses transalkilasi dijalankan pada fase cair dengan suhu 170225.3 oC atau 443 K – 498,3 K dan tekanan 23 atm. Alasan pemilihan kondisi operasi ini adalah didasrkan pada pertimbangan bahwa pada suhu rendah akan mencegah terjadinya reaksi samping. Melihat kondisi operasi yang terjadi dalam reaktor, maka digunakan reaktor jenis fixed bed single bed untuk menjalankan reaksi di atas. (Narwastu : 2010) II. 7. Diagram Alir .
25
26
BAB III PENUTUP
Kesimpulan Kesimpulan 1. Etil benzena dimanfaatkan dalam industrimonomer stirena, dimana selanjutnya stirena monomer digunakan sebagai bahan baku pembuatan plastik
(polistirena),
dimanfaatkan
bahan
pewarna
dan
deterjen,
sertasebagai pelarut (solvent) dalam berbagai industri. 2. Proses pembuatan etil benzena dibedakan berdasarkan dua fase yakni fase cair dan fase gas (Proses Alkar, Proses Mobil Badger, Proses Lumnus/ UOP, serta Proses CD-Tech. 3.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi pada proses pembuatan etil benzena adalah temperature dan katalis.
27
DAFTAR PUSTAKA
Asriningsih dan Khoirun Nisa Dwi Atmani. “Prarancangan Pabrik Etilbenzen dengan Proses Alkar Kapasitas : 150.000 Ton/Tahun”. Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang. Levenspiel, O. 1957. Chemical Reaction Engineering. New York: Mc Graw Hill Book Co. Lim, Noni. 1999. “Production Of Etilbenzena From Benzena And Etilene By Liquid-Phase Alkylation Using Zeolite Catalysts : Aspen Model Documentation”. PEP Process Module, SRI Consulting. Luyben, William L. 2011. Principles and Case Studies of Simultaneous Design. John Wiley & Sons, Inc. Sahoo, Prasanna Kumar. 2011. “Production of Etilbenzena by Liquid-Phase Benzena Alkylation”. Department of Chemical Engineering National Institute of Technology Rourkela. Smith, J.M and M. Vannes. 2001.
Introduction to Chemical Engineering
Thermodynamics sixth ed. Mc-GrawHill Book Companies,Inc Speight, James G. 2002. Chemical and Process Design Handbook. The McGrawHill Companies, Inc. Srivastava, Rahul. 2009. “Etil Benzena Project Report” http:// www.scribd.com /doc/ 24119 003/Etil-Benzena-Project-Report, diakses pada 16 Oktober 2014
28
