Prarancangan Pabrik Dodekilbenzena dari Dodeken dan Benzena Dengan Kapasitas 200.000 Ton/Tahun
Naskah Pendadaran
BAB I PENGANTAR A.
Latar Belakang Peningkatan
jumlah penduduk dari tahun ke tahun
memiliki dampak yang
sangat besar terhadap berbagai aspek dalam kehidupan. Salah satu dampak yang dapat dirasakan adalah meningkatnya kebutuhan-kebutuhan hidup manusia di seluruh dunia. Kebutuhan tersebut diantaranya adalah kebutuhan pokok seperti sandang, pangan, papan dan tak terkecuali kebutuhan manusia terhadap masalah kebersihan. Sangat esensialnya masalah kebersihan di kehidupan sekarang ini, menimbulkan banyaknya kebutuhan masyarakat terhadap suatu produk pembersih. Berdasarkan data dari Transparancy Market Research tahun 2013 disebutkan bahwa kebutuhan dunia akan dodekilbenzena dari tahun 2009 terus meningkat hingga mencapai 2,7 %. Hal ini turut menunjukkan bahwa kebutuhan akan bahan baku dalam suatu industri produk pembersih juga meningkat.
Bahan baku produk pembersih membutuhkan suatu
surfaktan yang berupa dodekilbenzena. Dodekilbenzena merupakan salah satu jenis Linear Alkyl Benzene (LAB) yang dapat dibuat dari bahan baku dodeken dan benzena. LAB sendiri adalah senyawa organik dengan rumus molekul C 6 H5 Cn H2n+1 . Bahan baku dari dodekilbenzena sendiri adalah dodeken yang didapatkan ekspor dari China dan juga benzena yang dibeli langsung dari Pertamina Cilacap. LAB telah digunakan sejak tahun 1960 sebagai bahan baku
utama
dalam
pembuatan
biodegradable
deterjen
dalam
hal
ini yaitu
dodekilbenzena. Namun, disamping sebagai bahan baku utama pembuatan deterjen, LAB juga dapat diolah menjadi agricultural herbicides, emulsion polymerization, wetting agents, electric cable oil, pelarut tinta, dan cat. Impor dodekilbenzena di Indonesia sendiri
mengalami kenaikan pada awal tahun 2009 hingga 2010 kemudian
cenderung stabil hingga tahun 2015. Salah satu faktor yang menyebabkan masih adanya impor LAB tersebut dikarenakan di Indonesia hanya ada satu pabrik yang memproduksi LAB yaitu PT. Unggul Indah Cahaya yang berlokasi di Cilegon, Banten dengan kapasitas 180.000 ton/tahun. Sedangkan, kebutuhan akan LAB indonesia mencapai 380.000 ton per tahun dan akan terus meningkat setiap tahunnya. Pabrik ini akan didirikan dengan kapasitas Zata Lini Shabrina
(12/330381/TK/39555)
Muhammad Falah Saputra (12/333685/TK/40028)
Prarancangan Pabrik Dodekilbenzena dari Dodeken dan Benzena Dengan Kapasitas 200.000 Ton/Tahun
Naskah Pendadaran
200.000 ton/tahun. Pertimbangan ini di ambil karena dengan kapasitas tersebut, pabrik mampu bersaing dengan pabrik-pabrik lain yang sudah ada baik di Indonesia maupun di seluruh dunia dengan memiliki kapasitas yang jauh lebih besar. Selain itu, dengan kapasitas 200.000
ton/tahun diharapkan mampu memenuhi kebutuhan LAB di
Indonesia dan juga dunia, sehingga mampu meningkatkan nilai ekspor dan menambah devisa negara. B.
Tinjauan Pustaka Bahan baku yang digunakan pada pabrik ini adalah dodeken dan benzena yang memiliki spesifikasi sebagai berikut: 1). Benzena Benzena dengan rumus kimia C 6 H6 merupakan senyawa organik berbentuk cairan tak berwarna yang mudah terbakar. Benzena tersebut diperoleh dari pengolahan minyak bumi sehingga dapat digunakan sebagai pelarut utama dalam dunia industri serta sebagai bahan dasar produksi obat-obatan, plastik, karet buatan, dan pewarna. Karena bersifat karsinogenik, maka pemakaiannya di bidang nonindustri menjadi sangat terbatas. Struktur molekul benzena ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1.1. Struktur Molekul Benzena
2). Dodeken Dodeken adalah alkena dengan 1 ikatan rangkap yang memiliki rumus molekul C12 H24 dan mempunyai banyak isomer, tergantung letak ikatan rangkapnya. Dodeken kebanyakan berbentuk alfa-olefin (ikatan rangkap di awal), dimana ikatan rangkap pada
alpha dapat meningkatkan reaktivitas dari senyawa dan berguna
dalam beberapa aplikasi terutama dalam pembuatan deterjen. Zata Lini Shabrina
(12/330381/TK/39555)
Muhammad Falah Saputra (12/333685/TK/40028)
Prarancangan Pabrik Dodekilbenzena dari Dodeken dan Benzena Dengan Kapasitas 200.000 Ton/Tahun
Naskah Pendadaran
Gambar 1.2. Struktur Molekul dari Dodeken Produk
utama
dari
pabrik
ini
adalah
dodekilbenzena,
dimana
dodekilbenzena adalah suatu senyawa organik dengan rumus molekul C 18 H30 yang memiliki struktur kimia sebagai berikut :
Gambar 1.3. Struktur Molekul dari Dodekilbenzena Proses pembuatan dodekilbenzena dari dodeken dan benzena merupakan proses reaksi alkilasi benzena menggunakan Friedel-Crafts Mechanism. Reaksi ini yang paling umum digunakan sejak tahun 1960. Reaksinya sebagai berikut:
Gambar 1.4. Reaksi Alkilasi Friedel-Crafts dimana pada reaksi di atas, untuk pembuatan dodekil benzena, R merupakan dekil (C10 H21 ) dan X merupakan CH=CH2 . Proses pembuatan dodekilbenzena dari dodeken dan benzena dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu thermal reaction dan catalytic reaction. Thermal reaction dilakukan pada kondisi operasi yang cukup ekstrim, yaitu pada suhu 950 o F dan tekanan 3500 psi. Kelebihan dari proses ini adalah tidak dihasilkannya limbah berbahaya, hanya saja kekurangannya adalah membutuhkan banyak energi dan material yang mampu menahan tekanan tinggi sehingga membutuhkan biaya yang sangat besar. Hal ini membuat proses pembuatan dodekilbenzena dengan thermal reaction menjadi tidak feasible jika dilakukan pada skala industri. Proses lainnya adalah catalytic reaction yang dilakukan dengan bantuan katalis dalam proses pembuatan dodekilbenzena (Anantaneni, 2000).
Zata Lini Shabrina
(12/330381/TK/39555)
Muhammad Falah Saputra (12/333685/TK/40028)
Prarancangan Pabrik Dodekilbenzena dari Dodeken dan Benzena Dengan Kapasitas 200.000 Ton/Tahun
Naskah Pendadaran
Untuk skala industri, proses catalytic reaction sudah digunakan sejak tahun 1960an. Katalis yang sering digunakan pada reaksi pembuatan dodekilbenzena pada saat itu adalah katalis cair yang bersifat asam, seperti hydrogen fluoride (HF) dan alumunium klorida (AlCl3 ). Akan tetapi, katalis HF dan AlCl3 pada saat prosesnya sendiri akan memberikan resiko korosif yang cukup besar pada alat-alat proses, selain itu pada akhir proses akan menghasilkan limbah beracun ke lingkungan yang sukar dipisahkan, sehingga perlu dilakukan banyak pengembangan untuk menanggulangi masalah ini. Salah satunya adalah menggunakan katalis padat, sehingga tidak menghasilkan limbah beracun ke lingkungan dan tidak memerlukan pemisahan dengan produk utama. (Fellow et.al, 1992) Dengan demikian, terdapat dua cara reaksi alkilasi benzena untuk memproduksi dodekilbenzena dari dodeken dan benzena dengan menggunakan katalis, yaitu: 1. Reaksi cair-cair dengan katalis asam kuat (cair) Proses reaksi homogen ini dilakukan dalam reaktor tangki berpengaduk (RATB). Katalis asam kuat yang dapat digunakan antara lain: hydrogen fluoride (HF) dan alumunium klorida (AlCl3 ). Reaksi dijalankan pada kisaran suhu 50 0 C pada tekanan 1 atm. Proses ini memberikan konversi mencapai 95%, akan teteapi menghasilkan limbah beracun ke lingkungan. (F.H.Lewis,1981).
2. Proses cair-cair dengan katalis padat Proses reaksi ini dilakukan dalam reaktor fixed bed. Ada dua macam katalis padat yang dapat digunakan, yaitu katalis mordenite dan katalis tungsten oksida dengan penyangga silika alumina. Untuk katalis mordenite, dibutuhkan perbandingan mol benzena dan dodeken 9:1 (US Patent 6133492). Sedangkan perbandingan massa benzena dan dodeken untuk katalis tungsten oksida dengan penyangga silika alumina yakni 10:1 (US Patent 4358628). Reaksi dilakukan pada kisaran suhu 150-1800 C dan tekanan 10 atm. Sehingga dapat dilakukan berbagai pertimbangan untuk memilih katalis yang digunakan, yaitu sebagai berikut:
Zata Lini Shabrina
(12/330381/TK/39555)
Muhammad Falah Saputra (12/333685/TK/40028)
Prarancangan Pabrik Dodekilbenzena dari Dodeken dan Benzena Dengan Kapasitas 200.000 Ton/Tahun
Naskah Pendadaran
Tabel 1.1. Pertimbangan Pemilihan Proses Faktor
Proses 1
Proses 2
Pertimbangan
(Reaksi Cair-Cair dengan Katalis
(Reaksi Cair-Cair dengan
Asam Kuat)
Katalis Padat)
Kondisi
Kondisi operasi pada suhu 50 0 C dan Pada
150-1900 C
Operasi
tekanan 1 atm, sehingga energi, alat tekanan 10 atm. Perlu energi,
suhu
dan
penukar panas, dan pompa tidak alat penukar panas, dan pompa begitu banyak. Konversi
yang cukup banyak.
Dapat mencapai konversi maksimum Dapat sebesar 95%.(F.H.Lewis,1981).
mencapai
maksimum
konversi
sebesar
95-99%.
(US Patent 6133492) Produk
Menghasilkan limbah beracun yang Tidak
samping
dapat
membahayakan
lingkungan yang
yang berasal dari katalis asam. memurnikan
menghasilkan berbahaya
Untuk
produk
(dodekilbenzena)
produk Tidak
membutuhkan
dodekilbenzena
serangkaian proses pemisahan, antara kompleks.
memerlukan pemurnian
lain :
unit
larutan
unit
produk Hanya
separasi
yang diperlukan
produk
dari
reaktan yang tidak bereaksi dan
a. Tahap pemisahan katalis asam netralisasi
dikarenakan
menggunakan katalis padat
Pemurnian
b. Unit
limbah
katalis
impurities.
asam c. Pemisahan produk
dari larutan
garam hasil penetralan d. Pemisahan produk dari reaktan yang
tidak
berekasi
dan
impurities Material Alat
Penggunaan merupakan menyebabkan
Zata Lini Shabrina
katalis asam korosi
cair kuat pada
(12/330381/TK/39555)
Muhammad Falah Saputra (12/333685/TK/40028)
yang Proses tidak melibatkan bahan dapat yang alat, perlu
korosif
sehingga
menggunakan
tidak
material
Prarancangan Pabrik Dodekilbenzena dari Dodeken dan Benzena Dengan Kapasitas 200.000 Ton/Tahun
Naskah Pendadaran
sehingga diperlukan alat yang anti yang memiliki nilai corrosion korosi.
allowance yang tinggi.
Dari data pertimbangan pada berbagai macam proses di atas, dapat disimpulkan bahwa proses pembuatan dodekilbenzena dilakukan dengan mereaksikan dodeken dan benzena pada fixed bed catalyst dengan menggunakan katalis padat, dikarenakan proses ini memiliki lebih banyak kelebihan dibandingkan dengan reaksi cair-cair. Kekurangan proses dengan menggunakan katalis padat adalah kondisi operasi pada suhu 150-1900 C dan tekanan 10 atm. Hal ini dapat di atasi dengan menggunakan material tebal yang mampu menahan tekanan tinggi. Katalis padat yang dapat digunakan yaitu katalis mordenite dan katalis tungsten oksida dengan penyangga silika alumina. Proses dengan katalis mordenite tidak dilakukan karena dalam proses pembuatan dodekilbenzena membutuhkan gas hidrogen untuk aktivasi katalis, sedangkan bahan baku hidrogen tidak dapat disimpan dan suplai di Indonesia sangat terbatas. Sehingga pada pabrik ini dipilih proses menggunakan fixed bed reactor dengan katalis padat berupa tungsten oksida berpenyangga silika alumina. Berbeda dengan proses menggunakan katalis cair, proses ini tidak menimbulkan zat beracun, sehingga teknologi inilah yang terus dikembangkan hingga saat ini.
Zata Lini Shabrina
(12/330381/TK/39555)
Muhammad Falah Saputra (12/333685/TK/40028)
Prarancangan Pabrik Dodekilbenzena dari Dodeken dan Benzena Dengan Kapasitas 200.000 Ton/Tahun
Zata Lini Shabrina
(12/330381/TK/39555)
Muhammad Falah Saputra (12/333685/TK/40028)
Naskah Pendadaran
