Teknologi Rancangan Pabrik (Ethylene Glycol)

(1)

Click to edit Master subtitle style

6/15/12

ETILEN GLIKOL

OLEH :

1. Lianasari

(2)

6/15/12

Latar Belakang

Etilen glikol digunakan hampir di seluruh dunia, termasuk Indonesia. Pada tahun 2010 konsumsi nasional etilen glikol sebesar 545.526 ton/tahun.

Kebutuhan etilen glikol di Indonesia, baru terpenuhi sekitar 50% oleh PT Gajah tunggal petrochem Tbk yang memproduksi 216.000 ton/tahun, sedangkan sisanya dipenuhi dengan melakukan impor dari beberapa negara, yaitu Jepang, Arab Saudi, Kanada, Singapura, Amerika Serikat, Hongkong, Korea dan lain-lain.

(3)

6/15/12

Berikut beberapa kegunaan dari produk utama (Mono Etilen Glikol) dalam industri:

 Anti beku; Campuran etilena glikol 60% dan

air 40% tidak membeku sampai suhu di bawah -45 ° C (-49 ° F).

_{Penghambat Hidrat; Karena titik didih tinggi}

dan afinitas untuk air, etilen glikol adalah berguna pengering.

_{Aplikasi Niche; Kegunaan kecil dari etilena}

glikol termasuk pembuatan kapasitor, sebagai perantara bahan kimia dalam pembuatan 1,4

dioxane dan sebagai aditif untuk

mencegah korosi pada sistem pendingin cair untuk komputer pribadi

(4)

6/15/12

Spesifikasi Bahan Baku

Bahan baku utama

 (Etilen, C2H4 )

Sifat fisis

BM : 28,054

_{Titik didih} _{: - 103, 71 0C}

Temperatur kritis : 283,06 0K Tekanan kritis : 50,497 atm

_{Volume kritis} _{: 129 ml/grmol} Density cairan : 568 kg/liter

Viskositas : 1,61 . 10-4 Pa.s

Panas pembakaran : 1,411 kJ/mol _{Kompresibilitas kritis : 0,276}

( Encyclopedia, Third

(5)

6/15/12

Etilen oksida

Etilen oksida dengan rumus kimia

C2H4O bersifat reaktif dan merupakan bahan yang sangat banyak kegunaannya. Etilen oksida dapat digunakan untuk membuat berbagai macam produk (Ullman’s, 1989). Sifat fisis (McKetta, 1984)

Sifat Fisik

_{Berat molekul} _{: 44,05 g/mol} Bentuk : Cair Warna : jernih,

tak berwarna

Kemurnian : 99,97%

(0,03% air)

Titik didih(1 atm) : 10,4oC

_{Titik beku (1 atm)} _{: -112,6oC} Viskositas (20oC) : 0,28 cP Densitas (20oC ) : 0,8697

g/mL

_{Panas spesifik (20oC) : 0,44}

_{Panas penguapan (1 atm) : 6,1}

kkal/gmol

Panas peleburan ( 1 atm) : 1,236

(6)

6/15/12

Sifat Fisis dan Kimia

Produk

. Monoetilen glikol

Monoetilen glikol merupakan

cairan yang jernih, tidak berwarna tidak berbau dengan rasa manis, dapat menyerap air dan dapat dicampur dengan beberapa pelarut polar seperti air, alkohol, glikol eter dan aseton. Kelarutan dalam larutan nonpolar rendah seperti benzen, toluen, dikloroetan, dan kloroform (Ullma’s, 1989 )

_{. Sifat fisis (McKetta, 1984)} _{Berat molekul : 62,07 g/mol}

 Bentuk : Cair Warna : Jernih, tak

bewarna

Kemurnian : 99,8%

Titik didih (1 atm) : 197,60oC _{Titk beku (1 atm ) : - 13oC} Viskositas (20oC ) : 19,83 cP

 Densitas ( 20oC ) : 1,11336 g/mL  Panas spesifik ( 20oC ) : 0,561

kkal/kg

Panas peleburan (1 atm) : 44,7

kkal /g

 Panas penguapan (1 atm) : 202

kkal/kg

Panas pembentukan (20oC ) :

-108,1 kkal/mol

_{Panas pembakaran (20oC) :}

(7)

6/15/12

Produk samping

a. Dietilen glikol

_{Sifat Fisis (McKetta, 1984)}

Berat molekul : 106,12 g/mol

Bentuk : cair Warna : jernih, tak

bewarna

_{Impuritas : (0,3% TEG, 0,1 EG)} _{Kemurnian : 99,6%}

Titik didih (1 atm) : 245,8oC Titik beku (1 atm) : -6,5oC

_{Viskositas (20oC ) : 36 cP}

_{Densitas (20oC) : 1,1169 g/mL} Panas spesifik (20oC) : 0,561

kkal/kg

 Panas penguapan (1 atm) : 129

kkal/kg

b. Trietilen glikol

Sifat Fisis (McKetta, 1984)

Berat molekul : 150,175 g/mol _{Bentuk : cair Warna : jernih, tak}

bewarna

_{Impuritas : 0,5%}

 Kemurnian : 99,5%

Titik didih (1 atm) : 288,35oC _{Titik beku (1 atm ) : -7,36oC}

Viskositas (20oC) : 35,2127 cP Densitas (20oC) : 1,1175 g/mL

(8)

6/15/12

Teknologi

Parameter

Durenlau Lefort Kawabe

Bahan baku Etilen

karbonat dan methanol

Etilen oksida

dan air Etilen oksia, CO2, air, dan larutan

adsorben

Katalis Resin ion

exchange gugus fungsi ammonium Tri phenil metal phosphonium iodide Konversi 90 % 95 % 99% Suhu 100˚C 120˚C 200˚C

Tekanan 50 Psig 25 atm 10 kg/cm²

Produk samping Dietilen glikol, trietilen glikol

Dietilen glikol,

(9)

6/15/12

(10)

6/15/12

Proses Durenlau memproduksi ethylene glycol dan dimethyl carbonate dengan mereaksikan ethylene carbonate dan methanol dengan tambahan beberapa persen katalis yang dipilih dalam ion exchange resins dengan gugus fungsional ammonium terkandung didalamnya, resin ion exchange sulfonic, dan grup fungsional asam, resin ion exchange dengan grup fungsional carboxylic acid,alkali dan alkaline tanah silicates, pada temperatur dari 0o-150o C. Perbandingan rasio mol antara methanol dan ethylene carbonate adalah antara 2-5. Operasi proses adalah dari tekanan 0-5000 psig.

(11)

6/15/12

Deskripsi Proses

Methanol dan ethylene carbonate dimasukkan kedalam reaktor transesterification dalam laju alir yang dipertahankan dalam mol rasio methanol ke ethylene carbonate antara 2:1 dan 5:1, dalam reaktor dipertahankan suhu 60-120 C. Dan tekanan setidaknya 50 psig, efluentnya terdiri dari methanol, dimethyl carbonate, ethylene glycol dan ethylene carbonate. Lalu masuk kedalam tower destilasi fraksinasi prduknya terdapat dalam over head, proses destilasi ini dilakukan 3 tahap. Tahap pertama adalah memisahkan methanol dan dimethyl carbonate pada over headnya. Setelah itu dilanjutkan destilasi kedua dari overhead destilasi yang pertama dilakukan pemisahan dimetil karbonat pada bottom dan methanol pada overhead tekanan operasinya 10 atm. Aliran methanol dilanjutkan kedalam storage methanol sebagai aliran rectcle sedangkan aliran bahan bottom pada destilasi tahap pertama terkandung ethylene karbonat dan etilen glikol. Aliran ini dipisahkan dengan destilasi azeotropik etilen sebagai influen terdapat pada bottom sedangkan etilen karbonat sebagian besar direcycle kedalam reaktor kembali. Setelah itu dilanjutkan dengan proses dalam reaktor yang direaksikan dengan air dengan bantuan katalis sehingga konversi yang didapat mencapai 90%.

(12)

6/15/12

(13)

6/15/12

Deskripsi Proses

Etilen oksida dibawa kedalam kolom absorbsi dimana menggunakan larutan absorben. Larutan absorben tersebut mengandung etilen karbonat dan etilen glikol dengan komposisi 50% berat dari larutan absorben tersebut. Sebelum etilen oksida dibawa kedalam kolom absorbsi dilakukan pendinginan menggunaan alat penukar panas yang biasanya pada temperatur 10-80 C. Kemudian produk dari kolom absorbsi direaksikan dengan CO2 yang kemudian dibawa menuju reaktor etilen karbonat. Digunakan tekanan tinggi untuk kondisi reksi tersebut sekitar 1-50 kg/cm2 dan pada temperatur 50-200 C, waktu reksi 12-120 menit. Produk dari reaktor dibawa kedalam pemisah CO2 dimana CO2 yang terpisah direcycle sehingga menjadi CO2 tambahan.

Kandungan produk dari kolom pemisah tersebut berupa EC dan EG yang dibaea ke hidrolitik reaktor besama air dengan suhu 100-250 C dan tekanan 0-10 Kg/cm2. Kemudian produk dari reaktor tersebut dibawa ke separator untuk memisahkan CO2 dan EG. Produknya air dan EG dipisahkan pada alat separator kedua. Air yang terpisah direcycle sebagai air tambahan. Produk EG direcovery dimana pada bagian atas kolom dihasilkan EG murni sementara hasil bagian bawah direcycle ke kolom absorbsi sebagai larutan absorben. Konversi yang dihasilkan sekitar 99%.

(14)

6/15/12

(15)

6/15/12

Deskripsi Proses

Bhan baku EO dan air direaksikan pada suhu 120-250 C dan dengan tekana 14-25 atm, reaksi yang terjadi adalah reaksi eksotermis pada pH netral, pada reaksi ini terjadi reaksi hidrolisa dimana EO menjadi EG. Produk utamanya merupakan MEG dan produk sampingnya berupa DEG,TEG dan PEG. Pembentukan produk samping bereaksi karena EO bereaksi lebih cepat dengan EG dibandingkan dengan air. Pada aplikasinya hampir 90% EO berubah menjadi MEG dan 10% berubah menjadi DEG,TEG dan PEG.

Reaksi ini terjadi pada reaktor CSTR. Setelah meninggalkan reaktor air dipisahkan secara evaporasi melalui alat multi efek evaporator. Campuran produk dipisahkan dengan serangkaian alat destilasi pada tekana vakum.

(16)

6/15/12

Durenlau Kawabe Lefort

Kelebihan - Suhu proses lebih _{rendah 60-120 C} - Konversi yang _{dihasilkan 99%}

- Tidak memerlukan

katalis sehingga mengurangi biaya bahan baku dan tidak memerlukan unit pemisah katalis

- Hanya menggunakan satu reaktor Kekuranga n - Konversinya hanya 90% - Membutuhkan banyak katalis - Membutuhkan destilasi azeotrop - Membutuhkan ethanol yang diproduksi dariinluar pulau Jawa sehinnga butuh biaya transportasi - Membutuhkan katalis Triphenil metal phosponium iodida - Membutuhkan larutan absorben dan karbondioksida - Membutuhkan dua reaktor

-Konversi lebih kecil dari Kawabe yaitu 95 %

Keteranga

(17)

6/15/12

Proses Pengolahan

Limbah

Dari ketiga proses tersebut, bahan baku dapat di recycle kembali untuk dijadikan umpan kembali. Karena sisa bahan baku yang tidak terkonversi dapat dibentukmenjadi Dietilen Glikol (DEG) dan Monoetilen Glikol (MEG), maka limbah yang diperolehpun menjadi sedikit.

Limbah yang terbentuk biasanya berfasa cair, sehingga

pengolahannya dapat

menggunakan waste treatment, yakni dapat menggunakan proses evaporasi dan destilasi kembali untuk menjadi produk samping, sedangkan residu dapat dijadikan bahan bakar.

(18)

6/15/12

KESIMPULAN

Dari ketiga teknologi produksi mono ethylen glikol maka yang dipilih adalah metode Lefort karena hanya membutuhkan bahan baku etilen oxide dan air serta tidak memerlukan katalis sehingga membutuhkan biaya untuk bahan baku yang lebih sedikit dan tidak memerlukan unit pemisah katalis.