Prancangan Pabrik Styrene dari Ethylbenzen Kapasitas 310.000 ton/tahun
BAB I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG
Sytrene (dengan rumus kimia C6H5Ch=CH2) merupakan senyawa organic dan termasuk kedalam golongan senyawa hidrokarbon aromatis. Sytrene yang juga dikenal dengan nama vinyl benzene ini berwarna bening dan pada kondisi normal berada dalam fase liquid. Sytrene merupakan bahan dasar dari produk-produk plastic. Grup vinyl dalam senyawa ini memungkinkan sytrene untuk terpolimerisasi. Beberapa produk hasil polimerisasi yang diproduksi secara komersial diantaranya: 1. Polystyrene (PS) Hamper 65% dari sytrene yang diproduksi digunakan untuk memproduksi poliystyrene. Terdapat dua jenis poliystyrene yang diproduksi yaitu General Purpose Polystyrene (GPPS) dan High Impact Polystyrene (HIPS). Penggunaan terbesar dari polystyrene yaitu pada kemasan makanan dan minuman. 2. Arcylonitrile Butadiene Styrene (ABS) Karena sifatnya yang relatif keras dan tahan terhadap benturan, ABS digunakan sebagai bahan baku produk plastik keras bagi komponen mobil, ganggang telefon, pipa plastik dan sebagainya. Industri ABS mengkonsumsi sekitar 8% dari total suplai styrene. 3. Styrene Butadiene Rubber (SBR) Sekitar 5-10% suplai styrene digunakan untuk memproduksi SBR yang digunakan dalam industri ban, radiator, karet seal dan sebagainya. Styrene Butadiena Latex (SBL) 4. Styrene Butadiena Latex (SBL) SBL merupakan bahan baku bagi produk seperti pelapis kertas, pelapis karet dan busa kasur dimana produksinya mengkonsumsi sekitar 6% dari suplai styrene. Yacop Ardi Prabowo
09/280477/TK/34727
1
Prancangan Pabrik Styrene dari Ethylbenzen Kapasitas 310.000 ton/tahun
Produksi styrene mulai meningkat pesat pada masa Perang Dunia II demi memenuhi kebutuhan karet sintesis yang sangat tinggi. Tinjauan jangka panjang menunjukkan kenaikan permintaan styrene di pasar dunia sebesar 4% setiap tahunnya. Namun permintaan ini menurun drastis pada tahun 2008. Sepanjang rentang tahun 2003-2008, permintaan styrene di seluruh dunia naik hanya sekitar 0.4% setiap tahunnya. Hingga saat ini, di Indonesia baru terdapat satu buah pabrik yang memproduksi ethylbenzene sebagai bahan baku styrene monomer yaitu PT Styrene Monomer Indonesia (SMI) yang sekaligus memproduksi styrene monomer dengan kapasitas produksi sebesar 340.000 ton/tahun. Berikut disajikan tabel yang menunjukkan peningkatan kebutuhan styrene monomer di Indonesia pada rentang tahun 2003-2006 serta prediksi kebutuhan styrene pada tahun 2011 dan 2015.
Tabel 1. Perkembangan Kebutuhan Styrene Monomer di Indonesia Tahun
Kebutuhan Styrene Monomer, ton
2003
220.000
2004
242.000
2005
265.000
2006
302.000
2011
443.000
2015
581.000
Sumber ( Ministry of Industry Republic of Indonesia, 2007)
Pada skala global, China, Timur Tengah, Eropa, serta negara-negara di Amerika
Tengah
dan
Selatan
menunjukkan
perkembangan
tingkat
permintaaan styrene yang cukup signifikan. Di China sendiri, pada rentang tahun 2003-2004, terjadi peningkatan impor styrene monomer sebesar 8.6%. Dengan pertimbangan kebutuhan lokal dan dunia yang terus meningkat tersebut, maka pendirian pabrik styrene monomer menjadi rencana yang cukup menarik untuk dipertimbangkan. Kapasitas pabrik styrene yang akan Yacop Ardi Prabowo
09/280477/TK/34727
2
Prancangan Pabrik Styrene dari Ethylbenzen Kapasitas 310.000 ton/tahun
didirikan sebesar 310.000 ton/tahun dan ditujukan untuk memenuhi kebutuhan pasar lokal (78%) dan diimpor ke pasar internasional (22%).
B. TINJAUAN PUSTAKA
Produksi styrene pertama kali dilakukan pada abad ke-19 dengan melakukan distilasi terhadap storax. Walaupun telah diketahui bahwa styrene dapat terpolimerisasi, namun pada saat itu proses ini tidak dilakukan secara komersial karena polimer yang dihasilkan bersifat getas dan rapuh. Pengembangan terhadap proses dehidrogenasi ethylbenzene untuk menghasilkan styrene terus dilakukan secara simultan oleh The Dow Chemical Company dan Badische Anilin-und-Soda Fabrik A.G (BASF) hingga akhirnya pada tahun 1937 kedua perusahaan ini berhasil memproduksi styrene monomer dengan kemurnian tinggi dan menghasilkan polimer plastik yang bersifat stabil dan jeraih (Kirk Othmer, voi.21, 1980). Berbagai metode yang dapat digunakan untuk memproduksi styrene monomer telah banyak dikembangkan. Berikut ini merupakan metode-metode yang telah dilakukan untuk memproduksi styrene monomer secara komersial (Kirk and Othmer, 1952): 1.
Dehidrogenasi ethylbenzene.
2.
Oksidasi ethylbenzene menjadi ethylbenzene hydro peroxide, yang akan bereaksi dengan propylene oxide dan kemudian alkohol nya didehidrasi menjadi styrene.
3.
Konversi oksidatif ethylbenzene menjadi phenyl alcohol melalui acetophenon yang dilanjutkan dengan tahap dehidrasi alkohol.
4.
Klorinasi rantai samping (side chain) dari ethylbenzene yang dilanjutkan dengan proses deklorinasi.
5.
Klorinasi rantai samping ethylbenzene, hidrolisis terhadap rantai alcohol yang bersangkutan dan dilanjutkan dengan dehidrasi.
6.
Pirolisis terhadap recovery petroleum.
Yacop Ardi Prabowo
09/280477/TK/34727
3
Prarancangan Pabrik Styrene dari Ethylbenzene Kapasitas 300.000 ton/tahun
Dari keenam metode yang ada, hanya 2 metode pertama yang benar-benar dapat digunakan dalam produksi komersial styrene monomer. Pada kedua metode tersebut, styrene diproduksi dari ethylbenzene yang diperoleh dengan proses alkilasi benzene dan ethylene. Di dunia sendiri, hampir 90% styrene yang diproduksi menggunakan metode dehidrohenasi ethylbenzene. Pada perancangan pabrik ini, juga digunakan metode dehidrogenasi ethylbenzene untuk menghasilkan styrene monomer. Reaksi dehidrogenasi ethyl benzene merupakan reaksi kesetimbangan yang bersifat endotermik. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: C6H5CH2CH3 Reaksi
terjadi
pada
fase
laju
reaksi
dan
mempercepat kesetimbangan dijalankan
C6H5CH = CH2 + H2
reaksi
baik
ke
secara
arah
uap
..... (1)
dengan
menggunakan
memanfaatkan produk.
adiabatis
Reaksi
maupun
steam
katalis
untuk
dehidrogenasi
isotermal.
untuk
menggeser ini
dapat
Pendekatan
yang
digunakan dalam perancangan ini adalah reaksi terjadi secara adiabatis. Pada reaksi adiabatis, superheated steam dicampur dengan uap ethylbenzene, yang telah dipanaskan sebelumnya, sebelum berkontak dengan katalis. Superheated steam ini merupakan penyuplai panas yang dibutuhkan oleh reaksi. Pada reaksi dehidrogenasi ethylbenzene menjadi styrene ini, setiap mol reaktan akan menghasilkan 2 mol produk. Steam yang dicampurkan dengan reaktan juga berfungsi untuk menurunkan tekanan parsial produk sehingga reaksi kesetimbangan akan bergeser ke arah produk. Selain itu, steam juga berperan untuk mencegah penimbunan coke dalam katalis. Reaksi dehidrogenasi berlangsung pada temperatur tinggi (reaksi endotermis). Semakin tinggi temperatur, laju reaksi akan semakin cepat mmun sekaligus meningkatkan terjadinya cracking ethylbenzene menjadi toluene dan benzene sehingga dapat menurunkan selektivitas ethylbenzene menjadi styrene. Pada kasus seperti ini, katalis berperan untuk menjaga laju reaksi dehidrogenasi cukup cepat pada temperatur yang lebih rendah, sehingga terjadinya cracking dapat diminimalisir.
Reaksi cracking yang terjadi yaitu: C6H5CH2CH3 Yacop Ardi Prabowo
C6H6 + C2H4 09/280477/TK/34727
..... (2) 4
Prarancangan Pabrik Styrene dari Ethylbenzene Kapasitas 300.000 ton/tahun
C6H5CH2CH3 + H2
C6H5CH3 + CH4
..... (3)
Pada proses ini, reaksi dijalankan pada tekanan 3 atm dan temperatur 600°C dengan memanfaatkan katalis shell 105 (87.9% Fe2O3, 2.5% Cr2O3, 9.6%K2C03).
Yacop Ardi Prabowo
09/280477/TK/34727
5
