Polistirena Dan Stirena

Proses Petrokimia

Styrene dan Polistyrene

KELOMPOK 5 AFDHAL HANAFI 1306370751 NURUL HIDAYAH 1306371060 VINA DAMAYANTI

1306370865DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA_{FAKULTAS TEKNIK}

UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK, 2016

Sejarah Styrene dan Polystyrene

Sejarah Styrene dan Polystyrene

Sifat dan Karakteristik

Sifat dan Karakteristik

Kegunaan

Kegunaan

Proses Produksi

Proses Produksi

Pengolahan Limbah

Pengolahan Limbah

OUTLINE

Letak

Polistirena

D a l a m P o h o n

Latar Belakang

meningkatny a permintaan produk – produk plastik yang menggunaka n bahan dasar stirena produksi stirena di dalam dunia belum memenuhi konsumsi dunia akibat keterbatasan kapasitas pabrik yang

telah berdiri. kesempatan _lapangan

kerja baru Mendukung pabrik industri lain yang menggunaka n stirena sebagai bahan bahan baku.

1831 Styrene pertama kali diisolasi sebagai produk distilasi dari senyawa aromatik 1845 Hoffman dan Blythe : styrene dapat diubah ke dalam bentuk padat 1911 Krosein mempatenkan proses reaksi katalisis dan termal polimerisasi styrene menjadi material keras 1925, Naugatuck Chemical Co., pertama kali membangun sebuah pabrik styrene-polistyrene Dow dan I.G.

Farben mulai melakukan perkembangan secara komersial pada proses dehidrogenasi untuk menghasilkan styrene monomer. Perusahaan Monsato dan Bakelite mulai memasarkan produk Dow j. Jumlah keseluruhan polystyrene yang diproduksi oleh Amerika Serikat pada tahun 1938 mencapai 190.000 pound (85 ton). 1940, kebutuhan karet sintesis dalam Perang Dunia II menyebabkan pertambahan permintaan yang besar akan styrene monomer. Pada tahun 1950, beberapa perusahaan memproduksi styrene monomer karena terjadi perkembangan yang pesat pada

produk yang menggunakan polystryrene.

Sejarah Stirena

(C₈H₈) n

Sifat-sifat dan

Karakteristik

Polistirena merupakan senyawa dengan sifat elektris kurang baik, derajat kekerasan yang cukup tinggi, tahan terhadap panas, mudah dalam pewarnaan, permukaan yang halus dan

low toxicity.

(C

₈

H

₈

)

_n

Rumus Molekul

Sifat Kimia

Memiliki daya serap air yang rendah

Fleksibel dan mudah dibentuk padatan karena kekuatan Van

der Waal yang kuat, yang ada antara rantai hidrokarbon

yang panjang.

Pada oksidasi sempurna, hanya menghasilkan karbon

dioksida dan uap air.

Sangat mudah

terbakar dengan bara api berwarna kuning

Larut dalam beberapa pelarut organik

terutama yang mengandung aseton

Inert atau tidak bereaksi dengan kebanyakan substans

Jenis-jenis Polystyrene

•

_GPPS

•

HIPS

•

EP

Polystyre

ne

Polystyre

ne

General Purpose

Polystyrene

- Merupakan jenis polystyrene yang pertama kali dijual

- Mempunyai sifat mirip dengan HIPS namun sifat

mekaniknya masih di bawah HIPS. Penampakannya

bening seperti gelas, keras, dan mudah diproses.

Jenis plasitk ini dipergunakan untuk pembuatan

berbagai mainan anak-anak dan perlengkapan di

dapur.

(Sumber :

Expendable Polystyrene

- Dapat dibentuk menjadi busa setelah mengalami

pemanasan terlebih dahulu menggunakan uap air.

- Mempunyai sifat konduktivitas panas yang rendah

sehingga banyak digunakan pada bahan elektronik

seperti radio, TV, dan refrigerator.

(Sumber :

High Impact

Polystyrene

• Bahan ini mempunyai sifat mekanis yang sangat

baik. Banyak diproses dengan moulding untuk

pembuatan alat rumah tangga, bahan otomotif,

conteiner, wadah makanan, dan lain-lain.

(Sumber : kharisma-perdana.com

Perbandingan sifat fisis

GPPS EP HIPS Densitas (g/cm3) 1.05 0.9 1.04 Dielectric strength (kV/mm) 20 24 18 Elongation (%) 2 3-4 40 Thermal Conductivity (W/mK) 0.14 0.08 0.22 Ultimate Tensile Strength (MPa) 32 46-60 46 Vicat Temperature (oC) 100 90 105 Specific Heat (J/kg oK) 1250 1300 1400

Produksi dan

Konsumsi

Produksi Polistirena di Indonesia

• PT. Royal Chemical

BANTEN – Kapasitas : 21.500 ton/tahun

• PT. Polychem

BANTEN – Kapasitas : 29.000 ton/tahun

• PT. Pacific Indomas Plastic Indonesia

MERAK – Kapasitas : 30.000 ton/year

Tahun Kapasitas (Ton) 2003 121072

2004 133607

2005 148554

PRODUKSI

MANCANEGARA

No Perusahaan Lokasi Kapasitas(Ton/th)

1. American Polymer USA 48.081

2. Chevron USA 21.724

3. Dow Chemical USA 171.458

4. Huntsman Chemical USA 181.437

5. BASF China 572.000

6. NOVA chemical China 413.000

7. BP China 150.000

8. Eni Chemical China 126.000

Daftar Pabrik

Stirena di Dunia

Industri Stirena di Indonesia

PT. Styrindo Mono

Indonesia (SMI)

Pabrik Indonesia yang memproduksi Styrena dari

etylbenzena

anak perusahaan dari PT Chandra Asri Petrochemical Tbk.

Kapasitas produksi styrena

monomer sebesar 340,000 MT per tahun

Terletak di kawasan industri

Puloampel, Serang Utara, Banten, Indonesia.

KEBUTUHAN INDONESIA

No Produk 2003 2004 2005 2006 2011 2015 1. Ethylene 1197 1314 1432 1561 2147 2609 2. Propylene 750 818 892 972 1337 1625 3. Styrene Monomer 220 242 265 302 443 581 4. VinylChlorideMonomer 348 376 406 438 572 722 5. Polyethylene 783 861 947 1023 1421 1795 6. Polypropylene 720 792 871 958 1378 1703 7. Polystyrene 128 141 155 170 246 305

8. Poly Vinyl Chloride 375 413 454 499 745 1024 KEBUTUHAN INDONESIA

Kebutuhan

Nasional

Data Ekspor di Negara Tujuan

Tahun Import (ton)

Malaysia Filipina Thailand 2004 43,019 66,853 27,988 2005 37,468 87,866 27,167 2006 44,781 107,026 30,167 2007 48,198 98,563 28,843

Tahun Kapasitas (Ton)

2002 6.182,44 2003 6.928,98 2004 7.393,503 2005 6.446,801 2006 5.532,667

(Sumber: BPS Import tahun 2002-2006)

Data Impor di Indonesia

PROSES PRODUKSI

Proses Petrokimia Styrene dan

Polystyrene secara garis besar:

Minyak bumi Nafta Benzana Etil benzena Stirena monomer Polystirena

Proses pembuatan :

• Reaksi Alkilasi Etilena dengan Benzena membentuk etil benzena • Dehidrogenasi dengan steam

terhadap etil benzena sehingga terbentuk monomer stirena

• Reaksi polimerisasi atas monomer stirena

Proses Petrokimia Styrene dan

Polystyrene secara garis besar:

Minyak bumi Nafta Benzana Etil benzena Stirena monomer Polystirena

Proses Petrokimia Styrene dan

Polystyrene secara garis besar:

Minyak bumi Nafta Benzena Etil benzena Stirena monomer Polystirena

Hydrotreati

ng ReformingCatalytic Separation

Tahapan Proses:

Proses Pembuatan

Benzena

Definisi

Proses penghilangan zat pengotor (impurities) pada umpan.

Cara

Penjenuhan olefin dan hidrodesulfurisasi dan hidrodenitrogenasi senyawa sulfur dan nitrogen.

Tujuan

Pretreating stream untuk mencegah keracunan katalis di downstream process, berpotensi menghambat jalannya proses, reaksi kimia, dan akan mengurangi konversi.

HYDROTREATING

HYDROTREATING

#1

Jenis Reaktor : Fixed Bed T. Operasi : 285-385o_C

Tekanan : 100 – 3000 psi Katalis : Ni-Mo/Alumina Variabel Proses : T dan PH2

Definisi

Mereaksikan nafta pada katalis menghasilkan senyawa-senyawa non-aromatik dan aromatik dalam reaktor tertentu

Tujuan

Mengkonversi hidrokarbon menjadi aromatik yang reaksi utamanya adalah dehidrogenasi nafta.

CATALYTIC REFORMING

#2

Treated

Naphth

a

Catalyt

ic

Reform

er

Non Aromatik dan Aromatik

CATALYTIC REFORMING

#2

Reaktor : Fixed Bed Temperatur : 495-525o_C

Tekanan : 100-300 psia Katalis : Pt/Alumina ->

Metal/Asam

Var. Proses : P, T, Katalis & SV

AROMATIC EXTRACTION

#3

1. Proses Sulfolan -> Sulfolan/ Etilen Glikol

Ekstraksi liquid-liquid -> benzene 99,9 % dan toluene 99,5 % ( Pemisahan aromatik dengan non aromatik)

2. Distilasi Fraksionasi

Memisahkan benzena, toluena dan xylena dengan C aromatik lain.

Proses Petrokimia Styrene dan

Polystyrene secara garis besar:

Minyak bumi Nafta Benzena Etil benzena Stirena monomer Polystirena

Proses dengan AlCl

₃

•

Dikembangkan oleh Dow Chemical, Mobil Badger

dan Mosanto

•

Reaksi alkilasi dan transalkilasi dilakukan dalam

dua reaktor yang terpisah

•

Kondisi Operasi  T = 300 – 350

o

F, P = 70 – 150

psig

•

Aromatik cair, etilena, dan fase cair dari katalis

kompleks mengandung faktor korosi tinggi 

diperlukan pemilihan alat yang baik dan tahan

karat

Proses Alkar

•

_{Proses ini dikenalkan oleh UOP dengan katalis}

BF

₃

.

•

_{Proses ini sangat peka terhadap adanya air,}

karena akan menyebabkan adanya reaksi

dengan BF

₃

sehingga mengurangi

aktivitas katalis.

•

Kondisi Operasi  T = 200 – 450

o

F, P = 400 -

Proses Mobil-Badger

•

_{Dikembangkan oleh UOP / Mobil Badger/ Mosanto.}

•

_{Tidak memerlukan system recoveri katalis dan}

sangat aman untuk lingkungan.

•

_{Berlangsung dengan menggunakan bahan baku}

Etilena berkadar rendah.

•

_{Proses alkilasi dan transalkilasi berlangsung pada}

reaktor fixed bed (FBR).

•

_{Kondisi operasi reaktor  T = 750 – 850}

o

F, P = 200 –

400 psig

•

_{Kemurnian produk = 99,9 %; Yield > 99 %.}

ZMS-5 (Zeolite Socony Mobil-5) adalah sebuah zeolite silica alumina yang merupakan keluarga pentasil dari zeolite.

PT. Styrindo Mono

Indonesia (SMI)

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.

Metode produksi dalam fase cair menggunakan katalis zeolite pada suhu dibawah 270°C yang mampu meningkatkan kemurnian ethyl benzene. Teknologi berbasis zeolite ini dikembangkan oleh UOP dan ABB Lummus Global pada awal 1990-an.

PT. Styrindo Mono

Indonesia (SMI)

Proses Pembuatan Etil Benzena

terjadi reaksi alkilasi antara benzen dengan etilen

Benzen : etilen = 3:1 sampai 6:1 (Kirk Othmer)

Proses Pembuatan Etil Benzena

Terjadi reaksi

antara benzen sisa dan polietilbenzen

Proses Pembuatan Etil Benzena

Neutrilizer

menghilangkan katalis

Proses Pembuatan Etil Benzena

benzene di recycle untuk

dikembalikan ke reaktor alkilasi

Proses Pembuatan Etil Benzena

Kemurnian  99,7%

Bahan Baku : Ethylbenzene

Sifat Fisik Ethylbenzene

• Berat molekul = 106.167 • Density pada 25°C (gr/cm3) = 0,8671 • Titik didih (°C) = 136,19 • Titik beku (°C) = -94,975 • Temperatur kritis (°C) = 343,05 • Surface tension (dyne/cm) =

31,50

• Viskositas pada 25°C (cP) = 0,64 • Panas laten fusi (J/mol.°K) = 9,164 • Hf (25°C) (J/mol.°K) = -12,456

• Entropi pembentukan (J/mol.°K) = 255,2

• Specific heat pada 25ºC (J/mol.°K) = 185,06

Sifat Kimia Ethylbenzene

• Reaksi Dehidrogenasi C6H5CH2CH3 → C6H5 = CH2 + H2 • Reaksi Oksidasi C6H5CH2CH3 + O2 → C6H5CH(OOH)CH3 • Reaksi Hidrogenasi C6H5CH2CH3 + 3H2 → C6H11C2H5

Bahan Pendukung : Katalis Shell 105

• Wujud : Padat

• Bentuk : Pellet

• Komposisi : Fe2O3, K2O ± 35%

• Bulk Density : 2146.27 kg/cm3

• Diameter : 4.77 mm

Proses Pembuatan Stirena

90% 10%

_{Dehidrogenasi}

etilbenzena

(EB) dengan

bantuan

steam dan

basis katalis

besi oksida

Oksidasi

Etilbenzena, Dll

Oksidasi Ethylbenzene

Union

Carbide

Halcon

internation

al

C₆H₅CH₂CH₃ + O₂ → C₆H₅COCH₃ + H₂O C₆H₅COCH₃ + H₂O → C₆H₅CH (OH )CH₃ C₆H₅CH(OH)CH₃ → C₆H₅CH = CH₂ + H₂O katalis Acetate katalis Chrome- Besi-Tembaga katalis Titania pada suhu 250 ° C.

Kekurangan : korosi pada tahap oksidasi dan produk

yang dihasilkan 10% lebih kecil dibandingkan reaksi

Halcon international

Produk

Stirena Propyleneox_ide

C6H5CH2CH3 + O2  C6H5CH(OOH)CH3

C6H5CH(OOH)CH3 + CH3CH=CH2  C6H5CH(OH) CH3 +CH3CH(O)CH2

C6H5CH(OH) CH3  C6H5CH=CH2 + H2O

Tidak membutuhkan katalis 135-1600_C

800-1500 kPa

Katalis dg metals ( molybdenum, tungsten, vanadium)

at 100-1300_C

Dehidrogenasi Katalitik

Reaksi dehidrogenasi dari etilbenzena menjadi stirena

merupakan reaksi endotermis (ΔH = 129,4 kJ/mol)

Reaksi dehidrogenasi adalah reaksi yang menghasilkan komponen yang berkurang kejenuhannya dengan cara mengeliminasi atom

hidrogen dari suatu senyawa menghasilkan suatu senyawa yang

lebih reaktif.

katalis

Besi sebagai Fe2O3 Kromium sebagai Cr2O3

Potasium sebagai K2CO3

Perbandingan Proses Dehidrogenasi

dan Oksidasi Etilbenzena

Parameter Proses Dehidrogenasi_{Katalitik Etilbenzena} Proses Oksidasi_Etilbenzena Suhu reaksi 537 – 6650C 250 – 2800C

Tekanan 0,27 – 1,3 atm 8,16 – 15 atm

Hasil konversi 97 % 25 – 30 %

Selektivitas 93 – 97 % 70 %

Katalis Fe2O3 _{tembaga, dan titania}Acetat, krom, besi, Kebutuhan bahan

pembantu Katalis Propilena, oksigen, hidrogen, danbermacam-macam Katalis Keuntungan tinggi, Selektivitas tinggi, Kebutuhan Tekanan rendah, Konversi lebih

bahan, pembantu sedikit Suhu reaksi rendah

Kekurangan Suhu reaksi tinggi Tekanan tinggi, Konversi lebih, Rendah, Selektivitas rendah, Kebutuhan bahan, pembantu lebih, Banyak

Proses Pembuatan

Polistirena

Reaksi Polimerisasi

1. Tahap Inisiasi : Proses pembentukan radikal bebas (Billmayer, 1970). Dipicu oleh Benzoyl peroxide (dipanaskan pada suhu 900)  radikal

carboxyl yang segera terdekomposisi menjadi radikal phenyl

Radikal Phenyl akan masuk pada

Styrene lalu membentuk radikal Benzylic. Reaksi ini

menginisiasi pembentukan rantai

Reaksi Polimerisasi

2. Tahap Propagasi :

Proses propagasi adalah proses pertumbuhan

polimer sebagai akibat dari penggabungan monomer-monomer ke

dalam rantai radikal aktif (Billmayer, 1970).

3. Tahap Terminasi : Proses propagasi dilanjutkan dengan proses terminasi yang merupakan proses penghentian propagasi (Billmayer, 1970). Rantai ini akan terus memanjang dengan adisi ratusan hingga puluhan ribu unit styrene. Reaksi berantai iniakan berhenti ketika monomer habis

.

Produksi Polistirena

Polimerisasi Suspensi Batch

Produksi kristal dan High Impact Polystirene Polimerisasi Emulsi Jarang digunakan Untuk produksi kristal / HIP Polimerisasi Bulk (larutan)

Polimerisasi

massa yang umum digunakan

Proses Umum

Monomer stirena cair, etil benzena pada T=30˚C dan P=1 atm bercampur dengan

arus recycle

Ditambahkan polibutadiena dan benzoil peroksida sebagai inisiator, CSTR eksotermis

dengan jaket pendingin konversi 85%

T=150˚C, tekanan vacuum 0,5 atm, untuk memisahkan sisa pereaktan berdasarkan titik

didihnya Dikeringkan dan dipotong menjadi pellet

Limbah yang Dihasilkan dari Proses

dan Penanganannya

Limbah yang Dihasilkan dari Proses

dan Penanganannya (Cont’d)

•

_{Dikondensasikan dan}

di-recycle sebagai

bahan baku

Sisa

pereaktan :

stirena, etil

benzena

•

_{Dibuang melalui}

vacuum sistem

Uap dari

kondensor

Penanganan Limbah

Polistirena

Penanganan Limbah

Polistirena

Daftar pustaka

• PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk, 2014, Rangkuman Pengawasan Produk ͠ : Stirena, Research & Development – PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk. Diakses dari laman

http://www.chandra-asri.com/UserFiles/File/10_%20Stirena%20PSS%20(Bhs).pdf pada 2 Maret 2016.

• PT. Chandra Asri Petrochemical Tbk, 2014, Kapasitas Produksi PT Chandra Asr Petrochemical. http://www.chandra-asri.com/production_capacity.php

• Anonim. Pabrik Styrene Monomer dari Ethylbenzene Menggunakan Proses Dehidrogenasi

Katalitik. Institut Teknologi Sepuluh November. Diakses pada laman

http://digilib.its.ac.id/public/ITS-NonDegree-16873-2308030084-Chapter1.pdf pada 2 Maret 2016

• Sari, Arum., C, Mellyza, 2010, Perancangan Pabrik Stirena dengan Proses Dehidrogenasi Etilbenzena Kapasitas 60.000 Ton/tahun. Universitas Negeri Sebelas Maret. Diakses pada laman

https://digilib.uns.ac.id/dokumen/download/16008/MzExMDI=/Prarancangan- pabrik-stirena-dengan-proses-dehidrogenasi-etilbenzena-kapasitas-60000-tontahun-abstrak.pdf. pada 2 Maret 2016

Daftar pustaka

• Anonim. Bab I. Pendahuluan. [online] terdapat pada

http://digilib.unimed.ac.id/public/UNIMED-Undergraduate-31518-9.NIM.409210005.BAB%20I.pdf diunduh pada 14 April 2015, 12.00 WIB. • Anonim.Bab II. Tinjauan Pustaka. [online] terdapat pada

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/19835/4/Chapter%20II.pdf diunduh pada 14 April 2015, 13.00 WIB.

• Listyadevi, Yuniar Luthfia. (2013). Tugas Proses Industri Kimia Polistirena. [online] terdapat pada http://www.scribd.com/doc/172553212/Polystyrene#scribd diunduh pada 15 April 2015, 16.00 WIB.

• Melati, Rina. (2008). Sintesis Dan Karakterisasi Polistirena Dengan Benzoil

Peroksida Sebagai Inisiator. [online] terdapat pada

http://digilib.itb.ac.id/files/disk1/627/jbptitbpp-gdl-rinamelati-31339-3-2008ts-2.pdf diunduh pada 15 April 2015, 16.30 WIB.

• Pambudi, Tulus. (2009). Perarancangan Pabrik Polistirena Dari Stirena Monomer

Proses Suspensi Polimerisasi Kapasitas 25.150 Ton/Tahun. [online] terdapat pada

http://etd.eprints.ums.ac.id/3464/1/D500040028.pdf diunduh pada 15 April 2015, 17.00 WIB.