Tugas Pengantar Analisis Teknik Kimia
PEMODELAN PERSAMAAN PADA
SILINDER LAPIS-RANGKAP
Oleh
: Kelompok 10
Nama
: Dicky Setiawan
(120405016)
Fahmi Maulana
(120405056)
Ricky Kristian P
(120405084)
Joshua P. Tinambunan (120405102)
Fikri Naufal Anwari (120405128)
Departemen Teknik Kimia
Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara
2014
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pabrik PT Petrokimia Widada di Kelurahan Meduran, Kecamatan Manyar, Kabupaten Gresik, Jawa Timur, kembali meledak, Kamis (8/4/2004) malam, sekitar pukul 23.15 WIB. Untungnya, tak ada korban jiwa dalam ledakan yang terjadi karena tabung reaktor ini. Diduga, ledakan terjadi karena rupture disks pressure yang ada di reactor pecah.
Warga Kelurahan Meduran yang tempat tinggalnya bersebelahan dengan pabrik mengaku cemas dengan ledakan tersebut. Apalagi, suara ledakan sempat terdengar hingga radius satu kilometer. Kecemasan warga beralasan karena mereka masih trauma terhadap ledakan yang pernah terjadi pada 20 Januari silam.
Keterangan sementara yang disampaikan Joko Lelono, perwakilan manajemen, menyebutkan, ledakan terjadi karena sistem pengaman rupture disks pressure secara otomatis akan meledak apabila ada sesuatu yang tak beres untuk mematikan mesin.
Seperti diketahui, pada ledakan Januari silam, dua orang tewas dan sedikitnya 50 orang mengalami luka bakar antara sepuluh hingga 80 persen. Seorang lainnya meninggal di rumah sakit. Ketika ledakan terjadi, sebagian besar pekerja masih berada di dalam pabrik. Ledakan terdengar hingga radius tiga kilometer dan asapnya dapat terlihat dari jarak ratusan meter.
Sepekan setelah peristiwa tersebut, polisi menetapkan tiga orang karyawan level menengah sebagai tersangka. Saat itu polisi juga sempat menyatakan tak tertutup kemungkinan jajaran direksi PT Petrowidada menjadi tersangka. Namun, setelah beberapa bulan, kasus meledaknya pabrik PT Petrowidada tak lagi menjadi perhatian publik. Hingga akhirnya meledak lagi kemarin malam.
PT Petrowidada adalah perusahaan yang memproduksi bahan baku produk plastik phthalic anhydride (PA) dan maleic anhydride. Pabrik ini memiliki kapasitas produksi PA III 70 ribu metrik ton per tahun. Produk mereka digunakan
sekitar 300 pabrik lainnya. Petrowidada juga tercatat sebagai produsen PA yang menjadi bahan baku bagi industri plastik, cat, dan lem di Indonesia.
1.2 Identifikasi Masalah
Hubungan terjadinya ledakan dengan produk dihasilkan dan proses yang digunakan pada PT. Petrokimia Widada
1.3 Perumusan Masalah
1. Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya ledakan. 2. Proses, bahan baku, dan produk dari Petrokimia. 3. Proses produksi Phthalic anhydride (PA)
4. Proses produksi Maleic anhydride
5. Dampak industri petrokimia terhadap aspek proses, lingkungan, K3, dan ekonomi.
1.4 Manfaat Penulisan
1. Mampu memahami tentang faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya ledakan.
2. Mampu memahami mengenai proses-proses, bahan baku, dan produk dari Industri Petrokimia.
3. Mampu mengetahui proses-proses produksi dari Pthalic anhydride. 4. Mampu mengetahui proses-proses produksi dari Maleic anhydride.
5. Mengetahui dampak industri petrokimia terhadap aspek proses, lingkungan, K3, dan ekonomi.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Industri Petrokimia
Industri Petrokimia adalah industri yang berkembang berdasarkan suatu pola yang mengkaitkan suatu produk-produk industri minyak bumi yang tersedia, dengan kebutuhan masyarakat akan bahan kimia atau bahan konsumsi dalam kehidupan sehari-hari.
Maleic Anhydride merupakan senyawa berbahaya karena reaktifitasnya yang sangat tinggi dengan bermacam macam basa (kontak langsung akan menyebabkan reaksi yang luar biasa maupun amina (>66 oC) demikian pula kontak dengan oksidator kuat akan menyebabkan api dan ledakan. Sedangkan
Pthalic anhydride sangat cepat bereaksi dengan asam nitrat, sodium nitrat dan tembaga oksida dan tentu saja oksidator kuat. Melhem dan Shanley, menggolongkan kedua senyawa ini sebagai senyawa berbahaya karena entalpi reaksinya yang sangat exothermic (-2.43 (Maleic) dan -1.80 kJ/g (Pthalic) bandingkan dengan TNT yang 5.73 kJ/g) oleh karenanya menerapkan prinsip
Process Safety Management dengan benar akan sangat membantu mencegah
Catastrophic Incident seperti di PT PetroWidada.
Berdasarkan data dan uraian di atas Kemungkinan terjadinya ledakan di PT Petro Widada adalah sebagai berikut :
1. Terjadinya kebocoran atau lepasnya debu/partikel Maleic Anhydride dan
Pthalic Anhydride dan Maintenace Program tidak berjalan.
2. Kebocoran atau lepasnya partkel/sublimasi Maleic Anhydride dan Pthalic Anhydride membentuk vapor cloud.
3. Vapor cloud Maleic Anhydride dan Pthalic ini sangat reaktif jika mereka berkontak dengan Panas (notabene banyak sekali terdapat sumber panas di PT PetroWidada kaena reaksi pembentukan Maleic Anhydride /PAN bisa mencapai 480 oC), sumber pemanasan (kemungkinan karena sistim peralatan listrik di PT PetroWidada tidak mengikuti dengan aturan
yang kurang terprogram), Flame (kemungkinan saat terjadinya Vapor Cloud mungkin ada sumber-sumber flame (petir, rokok atau sumber flame
lainnya), dusting (sebagaimana diketahui batas minimum terjadinya ledakan akibat dusting ini adalah 0,015 ox/ft3), moisture (reaksi dengan kelembaban udara meskipun lambat adalah eksotermik yang bisa menimbulkan ledakan/api dan adanya ketidaksesuaian macam senyawa basa, nitrat, amines dan oksidator kuat (ozon) (hal ini dimungkinkan karena umum diketahui bahwa bahan bahan isolasi untuk steam piping
adalah (kebanyakan) terbuat dari Kaolin, dan jenis-jenis basa lain yang amat sangat reaktif dengan Maleic anhydride; lagi pula diketahui bahwa udara gresik dipenuhi oleh uap amoniak yang juga reaktif dengan Maleic Anhydride).
4. Kesalahan prosedur pemadaman kebakaran, sebagaimana di MSDS, untuk memadamkan api akibat Maleic Anhydride harus digunakan jenis pemadam Alcohol Foam dan CO2 dan jangan sekali kali menggunakan
Dry Chemical Extinguisher yang tentu saja akan mengakibatkan ledakan Kesalahan Prosedural; Penyiraman dengan air juga akan semakin memperparah keadaan, reaksi eksotermik (meski lambat).
5. Ledakan Pertama mengakibatkan temperatur naik dengan cepat dan memicu ledakan ledakan berikutnya karena : Maleic Anhydride yang memiliki melting point Cuma 53 oC bisa dengan amat sangat eksotermik menyebabkan BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosions) yang segera bisa meluluh lantakkan seisi plant PT PetroWidada, perubahan fasa dari pada menjadi gas yang perbandingannya dapat menghasilkan volume gas = 3000 kali volume padatan (flakes) merupakan akibat lain yang efeknya sangat dahsyat.
PROSES, BAHAN BAKU, PRODUK PADA INDUSTRI PETROKIMIA
Industri petrokimia pada dasarnya dikelompokkan menjadi dua, yaitu industri petrokimia hulu dan industri petrokimia hilir.Industri petrokimia hulu ialah industri yang menghasilkan produk petrokimia yang berupa produk utama, turunan (derivatif), atau produk setengah jadi (bahan dasar untuk membuat produk jadi). Sedangkan industri petrokimia hilir adalah industri yang yang menghasilkan produk petrokimia yang sudah berupa produk akhir atau produk jadi..
Produk petrokimia berdasarkan proses pembuatan dan pemanfaatannya terbagi menjadi empat, yaitu produk petrokimia utama, produk petrokimia turunan (derivatif), produk petrokimia akhir, dan produk petrokimia jadi. Produk petrokimia utama meliputi olefin (etilen, propilen, dan butadien), aromatik (benzena, toluen, dan silena), serta metanol. Produk petrokimia turunan umumnya dihasilkan oleh konversi kimia dari petrokimia utama membentuk produk derivatif yang lebih rumit seperti formaldehid dan asam asetat yang merupakan turunan dari metanol; etanol, etilen oksida, etilen diklorida, dan etil benzena yang merupakan turunan dari etilen; serta isopropanol dan propilen oksida yang merupakan turunan dari propilen. Produk petrokimia akhir meliputi urea, karbon, poli vinil klorida, poli stirena, TNT (tri nitro toluena), nilon, dan masih banyak lagi. Untuk produk petrokimia jadi pada umumnya berupa bahan atau barang yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari seperti plastik, styrofoam, baju, ban mobil, sabun bubuk deterjen, dan lain-lain.
Produk petrokimia utama dapat diproduksi secara petrokimia dengan menggunakan proses steam cracking. Steam cracking adalah suatu proses petrokimia yang berfungsi untuk memutus ikatan hidrokarbon jenuh berantai panjang menjadi hidrokarbon tak jenuh yang berantai lebih pendek. Proses ini dilakukan dengan cara memanaskan gas alam atau hidrokarbon cair yang telah dicampurkan dengan uap dalam keadaan vakum atau tanpa oksigen dan biasaya dengan menggunakan katalis zeolit. Pemanasan ini dilakukan pada suhu yang sangat tinggi yaitu berkisar antara 850 oC. Suhu ini dianggap sebagai suhu optimum yang dapat membuat hidrokarbon alifatik akan kehilangan hidogennya dan menghasilkan senyawa kompleks hidrokarbon tak jenuh. Selain itu reaksi ini juga berlangsung sangat cepat pada suhu sekitar 850 oC. Bahan dasar petrokimia
minyak bumi mentah seperti nafta akan memberikan produk petrokimia seperti olefin (alkena) seperti etilen, propilen, dan butadien. Senyawa hidrokarbon lain yang lebih besar (termasuk nafta dan berbagai produk penyulingan minyak bumi lainnya) dapat menghasilkan senyawa aromatik. Produk petrokimia yang terbentuk dari proses ini tergantung pada komposisi bahan dasarnya, rasio hidrokarbon dan uap yang direaksikan, suhu saat proses berlangsung, serta lamanya proses berlangsung. Setelah proses steam cracking, proses petrokimia dilanjutkan dengan proses pemisahan. Proses pemisahan ini dapat dilakukan dengan berbagai cara, seperti dengan menggunakan ekstraksi, destilasi fraksional, atau penyulingan kembali. Pemisahan ini dilakukan untuk memisahkan produk petrokimia yang satu dengan yang lainnya.
Produk petrokimia turunan (derivatif) dapat dibuat dengan beberapa cara. Salah satunya adalah dengan konversi kimia secara langsung dari produk petrokimia utamanya melalui senyawa intermediet yang mengandung karbon dan hidrogen serta atom-atom lainnya seperti klor, nitrogen, atau oksigen. Konversi kimia secara langsung dapat dilakukan dengan berbagai reaksi kimia seperti reaksi oksidasi-reduksi, karbonilasi, alkilasi, fermentasi, hidrogenasi, hingga dehidrogenasi. Untuk produk petrokimia akhir dapat dibuat dengan cara polimerisasi produk petrokimia turunan (derivatif). Hasil polimerisasinya jika disintesis dan dikembangkan lebih lanjut dapat digunakan untuk membuat produk petrokimia jadi. Beberapa contoh produk petrokimia turunan (derivatif) yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari setelah diolah menjadi produk petrokimia jadi antara lain vinil asetat untuk pelapisan cat, kertas, dan tekstil; vinil klorida sebagai monomer poli vinil klorida dalam pembuatan plastik; stiren sebagai monomer polistiren dalam pembuatan styrofoam; asetat selulosa, etilen glikol, dan nilon-66 sebagai pembuat serat; serta etanol dan metanol sebagai pelarut.
Proses kimia yang terjadi dalam industri petrokimia dan produk petrokimia yang dihasilkan harus diperhatikan keamanannya. Keamanan yang harus diperhatikan antara lain dari segi peralatan, proses, penyimpanan, hingga distribusi agar tidak menimbulkan kecelakaan kerja. Keamanan dari segi peralatan harus dilakukan dengan cara mengecek setiap kondisi peralatan setiap hari dan
melakukan servis secara berkala. Selain itu kebersihan alat pun harus selalu dikontrol agar produk petrokimia yang terbentuk tidak mengalami kontaminasi. Dari segi proses, keamanan yang harus diperhatikan ialah menjaga faktor-faktor eksternal seperti suhu, tekanan, kelembaban, dan radiasi. Keamanan dalam penyimpanan lebih ditujukan saat melakukan penyimpanan produk petrokimia yang dihasilkan serta bahan dasar baik dalam jangka waktu pendek maupun dalam jangka waktu panjang.Untuk penyimpanan, keamanan disesuaikan dengan sifat dari produk petrokimia atau bahan dasarnya itu sendiri. Untuk senyawa yang mudah terbakar disimpan pada tempat yang jauh dari sumber api. Untuk senyawa yang mudah menguap disimpan pada tempat bersuhu dan bertekanan rendah.Sedangkan untuk senyawa lainnya dan bahan dasar disimpan sesuai dengan prosedur yang sesuai.Keamanan dalam pendistribusian produk petrokimia juga merupakan hal penting dalam industri ini.Hal ini menyangkut kepuasan konsumen.Karena barang yang didistribusikan merupakan senyawa kimia yang berbahaya, perlu diadakan penyuluhan dan pelatihan bagi para karyawan yang bertindak dalam pengirim barang agar selamat.Hal ini meliputi perlakuan terhadap barang dan jangan merokok saat mendistribusikan barang.
Industri petrokimia pada khususnya dan industri lainnya pada umumnya pasti menghasilkan limbah industri yang dapat mempengaruhi kesetimbangan lingkungan.Adanya limbah minyak bumi yang dibuang ke laut dapat mengakibatkan air laut menjadi asam dan tercemar.Dampak yang dirasakan jika air laut menjadi asam dan tercemar ialah biota laut yang tidak dapat tumbuh sebagaimana mestinya akibat kekurangan oksigen dan tidak mampu menguraikan bahan makanan untuk dirinya sendiri. Salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk mengatasinya ialah dengan cara menyuntikkan dispersan pada air laut yang tercemar minyak bumi untuk menguraikan gumpalan besar minyak bumi menjadi lebih kecil dan menyebar sehingga mudah dicerna oleh mikroba laut. Namun, cara ini dinilai kurang efektif dalam mengatasi masalah air laut asam dan tercemar. Untuk mengurangi jumlah sisa minyak bumi yang dibuang ke lautan, beberapa industri melakukan pemanfaatan ulang sisa minyak bumi untuk dijadikan produk samping.Cara ini mungkin ampuh untuk mengurangi limbah minyak bumi. Adanya limbah gas alam atau asap yang dihasilkan dari industri juga dapat
membuat polusi udara yang berujung pada pemanasan global akibat banyaknya CO2 di udara. Hal ini dapat menyebabkan pula melelehnya gunung es di kutub
utara. Dampak negatif ini dapat diminimalkan dengan cara menyaring gas buang ke udara dari hasil samping proses industri. Limbah air juga dihasilkan dari industri petrokimia.Hal ini dikarenakan dalam industri ini air digunakan dalam kondensor untuk pendinginan saat steam cracking atau destilasi fraksional. Untuk mengurangi dampak negatif dari limbah air ini, dapat dilakukan dengan cara pemakaian berulang dan mendinginkan air sebelum dibuang ke laut.
Isu lingkungan yang sedang marak dibicarakan sedikit banyak mempengaruhi perkembangan industri petrokimia baik di Indonesia maupun di dunia.Hal ini karena dalam industri petrokimia, penggunaan bahan dasar yang merupakan sumber energi tak terbarukan dapat habis jika dilakukan pengeboran secara besar-besaran. Selain itu dalam setiap proses produksinya selalu dibutuhkan energi yang besar serta produk petrokimia yang dihasilkan pun dalam jumlah besar sehingga produk ini bisa dikonversi lebih banyak ke produk petrokimia jadi yang sering ditemukan di masyarakat seperti plastik, styrofoam, kertas, tekstil, karet, dan masih banyak lagi. Dalam beberapa kasus produk petrokimia jadi seperti plastik dan styrofoam yang dibuat dari poli vinil klorida dan polistirena, tidak ramah lingkungan karena sifatnya yang susah terdegradasi saat pembuangan keduanya. Walaupun saat ini telah banyak dibiakkan bakteri “pemakan” limbah plastik dan telah banyak disintesis senyawa turunan limonene
yang dapat mendegradasi styrofoam, namun menurut saya perlu dilakukan pengembangan produk petrokimia sehingga menjadi produk jadi petrokimia yang lebih ramah lingkungan dan mudah terdegradasi saat pembuangan limbahnya. Contohnya membuat plastik bio-degradable dari polimer-polimer bahan alam yang mungkin dikombinasikan dengan polimer-polimer produk petrokimia turunan (derivatif) atau akhir.
Selain pengembangan produk petrokimia, menurut saya juga harus dilakukan perancangan pembuatan produk petrokimia dengan menggunakan energi yang sehemat mungkin tetapi konversi bahan dasar sebanyak mungkin agar proses produksinya berlangsung efisien. Penghematan energi dapat dilakukan dengan cara memanfaatkan panas hasil reaksi untuk menghasilkan steam yang
selanjutnya digunakan sebagai sumber energi untuk penggerak dan pemanas. Pemanfaatan ini juga melibatkan heat exchanger untuk memindahkan panas hasil reaksi ke boiler feed water untuk memproduksi steam. Proses pendinginan gas juga berfungsi untuk mengatur suhu reaktor untuk mendapatkan reaksi konversi yang maksimal. Hal ini karena proses produksi melibatkan integrasi panas antara gas proses dangan aliran boiler feed water. Menurut Hendro Harmel dalam tesisnya yang berjudul “Simulasi Proses Produksi Amoniak PT. Petrokimia Gresik Menggunakan Program HYSYS”, optimalisasi produksi pada kasus penghematan energi dapat dilakukan dengan merubah kondisi operasi. Perubahan kondisi operasi ini harus dievaluasi terhadap proses produksi secara keseluruhan. Untuk mempermudah proses evaluasi diperlukan suatu program simulasi proses produksi dengan program seperti HYSYS yang pernah diujicobakan pada proses produksi amoniak di PT. Petrokimia Gresik. Pencarian kondisi operasi optimal juga dapat melalui optimasi proses produksi menggunakan metoda sequential quadratic programming (SQP) dengan fungsi objektif meminimalkan konsumsi energi. Optimasi proses juga dapat dilakukan dengan pengaturan variabel aliran gas proses dan boiler feed water dengan batasan temperatur minimum umpan reaktor. Optimalisasi ini terbukti dapat menurunkan konsumsi energi dengan produk petrokimia yang dihasilkan cukup tinggi.Dengan adanya optimalisasi dan perancangan ini sedikit banyak dapat mengurangi isu lingkungan yang terjadi.
Industri petrokimia di Indonesia menurut saya telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir ini walaupun belum menjadi penghasil terbaik di Asia Tenggara mengalahkan Singapura.Jika dilihat, Indonesia lebih memiliki potensi minyak bumi dan gas alam yang dapat digunakan sebagai bahan dasar dibandingkan Singapura.Namun, Indonesia masih melakukan impor nafta sebagai bahan dasarnya.Untuk ke depannya, jika minyak bumi dan gas alam persediannya kian menipis, perlu dilakukan pengembangan produk petrokimia dengan menggunakan bahan dasar alternatif misalnya menggunakan minyak kelapa sawit atau minyak hasil isolasi dari beberapa tumbuhan di Indonesia.Hal ini dikarenakan Indonesia memiliki keanekaragaman hayati tertinggi di dunia, yaitu mencapai 11% spesies tumbuhan yang terdapat di permukaan bumi (Cahyana dkk, 2004).Selain itu tumbuhan juga merupakan sumber daya alam yang dapat
diperbaharui. Minyak yang dihasilkan oleh tumbuhan menurut saya dapat dijadikan sebagai bahan dasar alternatif karena mengandung rantai hidrokarbon yang dapat diproses untuk membentuk senyawa dengan rantai hidrokarbon yang lebih pendek dan dapat menghasilkan produk-produk petrokimia yang sama. Apalagi sekarang telah banyak penggunaan bahan bakar biodiesel dari minyak jarak pagar atau tumbuhan lainnya sebagai alternatif penggunaan bahan bakar. Jika proses petrokimia dengan menggunakan bahan dasar alternatif ini terwujud, dimungkinkan produk petrokimia akan lebih ramah lingkungan dan limbahnya pun lebih bersahabat.
Jalur – Jalur Dalam pembuatan Produk Petrokimia.
Proses pembuatan produk petrokimia yang lebih ekonomis dapat ditempuh dengan 3 jalur/lintasan utama :
1. Jalur gas sintetik yaitu dengan pembentukan gas CO dan H2 dari bahan baku
gas bumi/(CH4) untuk menghasilkan ammonia, methanol dan crbon black. Dan
untuk memproduksi gas sintetik melalui 3 cara:
o Reaksi steam reforming untuk membentuk ammonia yang reaksinya berlangsung dengan bantuan katalis Ni pada suhu 1.400 – 1.600 °F, pada tekanan 400-500 psi.
o Reaksi stream reforming pada pembentukan methanol dan cara memproduksinya menggunakan 2 macam proses yaitu pada tekanan tinggi dan tekanan renadah.
o Reaksi oksidasi parsial pada pembentukan gas sintetik yang dilanjutkan dengan reaksi pirolisis pada suhu 1300-1500°C dan tekanan 100-150 atm.
2. Jalur olefin yaitu untuk membentu gas-olefin (gas etilena, propilena dan butena/butadiena) adalah suatu senyawa hidrokarbon tidak jenuh, yang mempunyai ikatan rangkap terbuka yang sangat reaktif , sehingga dengan mudah dapat berpolimerisasi antara satu dengan yang lainnya membentuk bahan/produk polimer. Gas olefin dapat dapat diproduksi dengan 2 cara yaitu olefin dengan bahan baku nafta dan dengan bahan baku etana.
3. Jalur aromatik yaitu dengan pembentukan fraksi-fraksi aromatik (benzena, toulena dan xilena). Senyawa aromatic adalah suatu senyawa hidrokarbon tidak
jenuh yang mempunyai rangkaian ikatan atom C secara siklis berupa ikatan atom antara C6-C8 yang sangat reaktif sehingga akan mudah bereaksi atau
berpolimerisasi antara satu dengan yang lainnya sehingga membentuk produk polimer.
Istilah dalam pengolahan minyak bumi:
Cracking: perengkahan, suatu proses perubahan molekul hidrokarbon yang panjang dan lurus dipotong-potong menjadi beberapa rantai yang lebih pendek.
Catalitic Cracking: Perengkahan molekul hidrokarbon dengan bantuan katalis.
Steam Cracking: perengkahan molekul hidrokarbon dengan panas/suhu yang sangat tinggi.
Steam Reforming: Perubahan rantai lupus hidrokarbon menjadi rantai cincin atau rantai cabang dengan menggunakan panas.
Ada 3 (tiga) bentuk/macam tools yang dipakai secara bersamaan sebagai pengaman dalam suatu bejana bertekanan :
1. Pressure Control Valve (PCV)
Alat ini berfungsi untuk mengontrol pressure yang ada di dalam vessel. Misal setting pressure 100 psig, maka jika ada excess pressure, misal 120 psig maka yang 20 psig akan release melalui PCV (releasenya masih di dalam sistem) dengan cara valve akan terbuka secara otomatis. Demikian pula sebaliknya PCV akan bergerak menutup jika pressure dalam vessel berkurang untuk menjaga balancing setting pressure tersebut.
2. Pressure Relief Valve (PRV)
Alat ini berfungsi sebagai back up atau pelengkap kinerja dari PCV. Maksudnya, bila di suatu vessel itu ada excess pressure yang cukup tinggi dan sudah tidak bisa dikendalikan lagi oleh PCV, maka dengan setting pressure tertentu (misal 200 psig) PRV akan otomatis terbuka dan me-release (keluar sistem, atmosfer) excess pressure tersebut ke udara. Alat ini biasanya setelah "terpakai" akan di reset/kalibrasi ulang sebelum digunakan lagi.
Alat ini merupakan pertahanan terakhir dari sistem pengaman di suatu bejana bertekanan.Bila di suatu sistem vessel terjadi lonjakan pressure yang sangat signifikan, dan PCV maupun PRV tidak kuat lagi untuk merelease pressure tersebut, maka Rupture Disc (misal dengan setting pressure 400 psig) akan terbuka ke atmosfer. Bentuknya seperti piringan tipis yang akan pecah begitu ada pressure yang melebihi setting pressurenya. Dan alat ini tidak bisa dipakai 2 kali. Perlu penggantian disc dan equipment lainnya dan harus dikalibrasi oleh tim yang ditunjuk bersama.
Bahan – Produk Petrokimia dan Polimer
1. Bahan – Produk petrokimia adalah segala bahan atau produk kimia yang dibuat/dihasilkan secara sistetik dari bahan baku migas atau komponen-komponennya/fraksi-fraksi, seperti:
o Pakaian, produk kosmetik dan parfum yang kita kenakan sehari-hari. o Kantong-kantong plastik, botol-botol plastik dan barang¬-barang plastik
lainnya yang sering kita gunakan sehari-hari.
o Jendela pesawat terbang, payung penerjun, interior dan cat dinding, lapisan teflon pada penggorengan, Sikat rambut, Sikat gigi, katup jantung untuk operasi, “container”, “fiber glass”, clan loin-lain yang sering kita
pakai sehari-hari.
Bahan – Produk Polimer adalah segala bahan atau produk kimia baik yang terbentuk secara proses alamiah di alam (yaitu yang disebut polimer alamiah atau polimer buatan alam) maupun yang terbentuk secara sintetik.
2. Dengan proses polimerisasi dari migas (yaitu yang disebut polimer sintetik atau polimer buatan manusia).
Pengertian polimer dalam arti sempit adalah suatu molekul raksasa (dengan berat molekul berkisar antara 104-107 yang terbentuk melalui proses polimerisasi. Molekul raksasa ini disebut juga makromolekul. Maka berdasarkan proses pemben¬tukannya, bahan/produk polimer dapat dibagi alas 2 bagian, Yaitu:
o Produk polimer alamiah atau polimer alam, misalnya: 1. Polisakarida (pati dan bahan selulosa)
2. Protein alam (serat sutera, serat otot dan enzim) 3. Karel alam dan asam-asam nukleat
o Produk polimer sintetik atau produk polimer buatan manusia, yang mencakup semua produk petrokimia yang dihasilkan secara sintetik dengan proses polimerisasi dari migas, misalnya:
1. Plastik-plastik sintetik 2. Serat-serat sintetik 3. Karet-karet sintetik, dll.
Manfaat Produk – Produk Petrokimia
1. Dalam industri kendaraan bermotor atau transportasi dimana bumper mobil yang terbuat dari logam diganti dengan plastik poliuretan, propeller pesawat terbang diganti dengan fiber glass.
2. Dalam industri kemasan, bahan logam tinplate dan alumunium diganti dengan plastik – plastik produk petrokimia.
Jenis Bahan Baku Petrokimia
1. Minyak Bumi
Minyak bumi merupakan senyawa kimia yang kompleks berupa cairan berwarna coklat kehitaman dengan komposisi terbesar senyawa hidrokarbon dan senyawa lain dalam jumlah relatif kecil seperti sulfur, logam-logam nikel, vanadium, arsenit, serta impuritis lainnya.
Baik senyawa hidrokarbon maupun bukan senyawa hidrokarbon keduanya akan berpengaruh dalam menentukan cara-cara pengolahan yang
dilakukan dalam kilang minyak.
Kelompok senyawa hidrokarbon yang ada didalam minyak dan gas bumi, dibagi dalam 5 kelompok :
o Paraffin
Paraffin yang merupakan senyawa alkana (CnH2n+2), kelompok
senyawa paraffin dikaarkteristik sebagai senyawa yang sangat stabil dan mempunyai rantai lurus seperti: methane, ethane, propane, butane, pentane dan lain-lain.
o Olefin
Olefin terdiri dari gugus alkena (CnH2n) dan siklo parapin, kelompok
senyawa olefin atau juga disebut etilen terdiri dari senyawa rantai lurus yang tak jenuh yang mempunyai ikatan rangkap menghubungkan dua atom karbon. kelompok senyawa olefin antara lain etena, propena, butena, pentena dan lain-lain. Olefin tidak terdapat dalam minyak mentah, tetapi terbentuk dalam distilasi minyak mentah atau dalam proses perengkahan, oleh karena itu dalam bensin rengkahan banyak mengandung senyawa olefin. Olefin merupakan bahan dasar utama dalam industri petrokimia, misalnya etilena (C2H4) dan propilena (C3H6).
o Napthena
Nafthena yang terdiri dari hidrokarbon cincin jenuh, mempunyai rumus umum (CnH2n) karena senyawa hidrokarbon ini mempunyai
sifat kimia seperti senyawa hidrokarbon parafin dan mempunyai struktur molekul siklis, maka senyawa ini juga disebut sikloparafin. Senyawa hidrokarbon nafthena yang terdapat dalam minyak bumi ialah siklopentan dan sikloheksan yang terdapat dalam fraksi naphtha dan fraksi minyak bumi dengan titik didih yan lebih tinggi. Klasifikasi Minyak dan Gas Bumi
Sekitar 85% dari semua minyak mentah (crude oil) didunia diklasifikasikan menjadi tiga golongan:
o Minyak dasar aspal (asphaltic base)
Mengandung sedikit lilin paraffin dengan aspal sebagai residu utama, minyak dasar aspal sangat dominan emngandung aromatic. Kandungan sulfur, oksigen, dan nitrogen relative lebih tingi disbanding dengan
minyak-minyak dasa lainnya.Minyak mentah dengan dasar aspal sangat cocok unuk memproduksi gasoline yang berkualitas tinggi, minyak pelumas mesin dan aspal.
o Minyak dasar paraffin (paraffinic base)
Mengandung sangat sedikit aspal, sehingga sangat baik untuk memprodksi lilin paraffin, mnyak pelumas motor, dan kerosene yang berkualitas tinggi.
o Minyak dasar campuran
Mengandung sejumlah lilin dan aspal secara bersamaan. Klasifikasi minyak dapat juga didasarkan pada:
o Menurut sifat penguapan
1. Minyak ringan (light oil), Mengandung komponen ringan > 50 % berat.
2. Minyak sedang (medium oil), Mengandung komponen ringan 20 – 50 % berat.
3. Minyak berat (heavy oil), Mengandung komponen ringan < 20 % berat.
o Menurut kadar sulfur
1. Minyak bumi kadar sulfur tinggi (high sulfur oil), Mengandung sulfur > 2 % berat.
2. Minyak bumi kadar sulfur sedang (medium sulfur oil), Menagndung sulfur 0,1 – 2 % berat.
3. Minyak bumi kadar sulfur rendah (low sulfur oil), Mengandung kaad sulfur < 0,1 % berat
o Berdasarkan berat jenis
1. Minyak ringan : berat jenis < 0,835
2. Minyak sedang : berat jenis 0,835 s/d 0,865 3. Minyak berat : berat jenis > 0,865
Gambar 1. Proses sederhana destilasi bertingkat o Berdasarkan gaya berat
Ukuran gaya berat oleh ahli kimia telah ditentukan untuk industri adalah suatu ukuran yang dinamakan gaya berat API.
Melalui proses pengolahan dalam kilang minyak berupa distilasi minyak bumi pada tekanan atmosfer biasa akan didapat hasil-hasil pengilangan minyak yang disebut “minyak interniediate”. Produk ini sangat cocok untuk dipakai sebagai bahan baku petrokimia, akan tetapi pemamfaatannya lebih diutamakan untuk mernenuhi kebutuhan bahan bakar minyak, seperti:
“Fuel gas” (bahan bakar gas untuk kilang).
Gas propane dan Gas butane (dicampurkan sebagai gas penyusun utama bahan bakar LPG).
“Mogas” (sebagai bahan bensin/premiun).
Nafta (C6H14-C12H26), bahan baku petrokimia ini baik untuk
industri olefin dan aromatic.
Kerosin atau minyak tanah, yang kalau diekstrasi akan mengha¬silkan n-Parafin yaitu bahan baku pembuatan sabun deterjen.
“Gas-oil” (untuk bahan bakar minyak solar).
“Short-residue/Waxy-residue” (untuk bahan bakar minyak residu lain juga untuk bahan baku industri petrokimia “Coke” dan “Carbon black” ataupun untuk industri olefin).
2. Gas Alam
Gas alam merupakan campuran gas hidrokarbon jenuh (CnH2n+2) yang
ditemukan dibawah permukaan bumi.Gas alam dapat ditemukan bersama-sama dengan minyak bumi (non associated gas).
Komponen-komponen gas alam yang dapat dipergunakan sebagai bahan baku petrokimia yang berasal lapangan gas bumi adalah:
o Metana (CH4) Gas ini sekitar 60%-80% volume gas bumi yang
dihasilkan sesuatu lapangan gas, dan dapat dipergunakan sebagai bahan baku gas sintetis CO dan H2, yang selanjutnya dapat
dipergunakan untuk pembuatan amonia/urea, metanol, “carbon black”, dll.
o Etana (C2H6), dapat dijadikan bahan baku untuk industri olefin untuk
menghasilkan bahan-bahan sintetik seperti plastik, sabun deterjen, bahan kosmetik, dll.
o Propane (C3H8), yang dalam industri olefin dapat dijadikan bahan
baku untuk menghasilkan polipropilen, suatu bahan plastik sintetik. o Butane yang merupakan bahan baku untuk pembuatan karet sintetik
butadiene.
o Kondesat yang disebut juga sebagai “natural gasoline” yang mempunyai sifat-sifat seperti minyak/nafta dan dapat dipergunakan untuk bahan baku dalam industri olefin atau industri aromatik.
Disamping gas hidrokarbon di gas alam, ditemukan juga senyawa-senyawa lain, yang disebut impurities (kotoran) berupa :
o Unsur-unsur kimia seperti mercury (Hg), Helium (He), Argon (Ar), Nitrogen (N2).
o Acid seperti : CO2, H2S
o Persenyawaan-persenyawaan sulphur disebut mercaptans. o Moisture (H2O)
Kotoran yang ada didalam gas ini umumnya tidak disenangi, oleh karena sifatnya korosif (Hg, acid, mercaptans, air) atau dapat juga oleh karena kotoran tersebut tidak memiliki nilai ekonomis, seperti gas CO2.
Oleh karena itu kotoran tersebut harus dipisahkan dari gas alam dengan mengunakan bermacam-macam teknologi yang ada. Campuran gas hidrokarbon yang sudah bersih inin kemudian dapat dipisahkankedalam tiga kelompok:
o Campuran methane dan ethane o LPG (propane dan butane) o Condensate (pentane plus)
Kondensat ini kemudian dicampurkan kedalam minyak bumi untuk kemudia dijual sebagai minyak bumi, sedangkan LPG dan campuran methane dan ethane dapat dijual sebagai bahan bakar atau dijual sebagai bahan baku industri petrokimia.
3. Senyawa-Senyawa Pengotor
Sebagaimana diketahui bahwa senyawa-senyawa yang tidak diinginkan ada dalam minyak dan gas bumi adalah senyawa-senyawa sulfur atau belerang yang terkandung di dalam minyak mentah maupun di dalam produk akhir dan fraksi-fraksinya. Tipe senyawa-senyawa sulfur yang sering dijumpai dalam minyak bumi adalah hydrogen sulfida (H2S), mercaptans yang terdiri dari metil
dan benzil mercaptans, metil sulfida, normal butil sulfida, metil disulfida, sulfida-sulfida siklis, alkil sulfat, asam sulfonat, sulfoksida, sulfon dan tiofena. Rumus molekul senyawa-senyawa sulfur tersebut adalah :
o Hidrogen Sulfida : H – S – H o Mercaptans : H – S – R o Alkil Sulfida : R – S – R o Disulfida : R – S – S – R o Sulfida Siklik o Alkil Sulfat o Asam Sulfonat o Sulfoksida o Sulfon
o Tiofena
Senyawa-senyawa sulfur tersebut dianggap pengotor dan pengganggu karena mempunyai sifat korosif, berbau tidak enak dan mempunyai karakter yang
mudah meledak.
Korosi karena adanya sulfur dalam jumlah yang sedikit pada produk akhir disebabkan karena produk-produk tersebut dipakai pada suhu rendah, dimana pada suhu tersebut terdapat beberapa senyawa yang korosi terhadap logam komersil
Fasilitas Infrastruktur
Dermaga
PT Petrokimia Gresik memiliki dermaga bongkar dengan panjang 625 meter dan lebar 36 meter. Dermaga dilengkapi dengan continuous ship unloader (CSU) berkapasitas 8.000 ton/hari, 2 unit cangaroo crane dengan kapasitas 7.000 ton/hari, 2 unit ship loader dengan kapasitas masing-masing 1.500 ton/hari, belt conveyor sepanjang 22 km, serta fasilitas pemipaan untuk untuk bahan cair. Pada sisi laut dermaga dapat disandari dengan 3 buah kapal berbobot mati 40.000 ton, dan pada sisi darat dapat disandari kapal dengan bobot mati 10.000 ton.
Pembangkit Tenaga Listrik
Untuk memenuhi kebutuhan dan menjamin keberlanjutan pasokan daya listrik demi kelancaran operasional pabrik, PT Petrokimia Gresik mengoperasikan gas turbine generator (GTG) dan steam turbine generator (STG) yang mampu menghasilkan daya listrik sebesar 53 MW.
Unit Penjernihan Air
PT Petrokimia Gresik memiliki 2 unit penjernihan air yang terletak di Gunungsari Surabaya, memanfaatkan air sungai Brantas, dan di Babat Lamongan , memanfaatkan air sungai Bengawan Solo. Kapasitas total air yang dialirkan ke Gresik dari 2 unit penjernihan air tersebut sebesar 3.200 m3/jam.
Unit Pengolahan Limbah
Sebagai perusahaan berwawasan lingkungan PT Petrokimia Gresik terus berupaya meminimalisir adanya limbah sebagai akibat dari proses produksi, sehingga tidak membahayakan lingkungan sekitarnya. PT Petrokimia Gresik melakukan pengelolaan limbah dengan menggunakan sistem reuse, recycle dan recovery (3R) dengan dukungan : unit pengolahan limbah cair berkapasitas 240 m3/jam, fasilitas pengendali emisi gas di setiap unit produksi, di antaranya bag filter, cyclonic separator, dust collector, electric precipitator (EP), dust scrubber, dll.
Sarana Distribusi
Untuk memperlancar distribusi pupuk ke petani, PT Petrokimia Gresik mempunyai gudang utama di Gresik, ratusan gudang penyangga dan distributor, serta ribuan kios resmi yang tersebar di semua provinsi di Indonesia.
Laboratorium
Laboratorium Produksi, Laboratorium Kalibrasi, Laboratorium Uji Kimia, Laboratorium Uji Mekanik, Laboratorium Uji Kelistrikan, Uji valve, Uji Permeabilitas Udara, dll.
Kebun Percobaan (Buncob)
Untuk menguji hasil riset dan formula yang diperoleh di laboratorium, PT Petrokimia memiliki kebun percobaan seluas 5 hektar yang dilengkapi dengan fasilitas laboratorium untuk tanah, tanaman dan kultur jaringan, rumah kaca, mini plant pupuk NPK, pabrik pupuk organik (Petroganik), pupuk hayati dan Petroseed (benih padi bersertifikat). Secara umum buncob berfungsi sebagai tempat pengujian produk komersil, percontohan pemeliharaan tanaman & ternak, indikator lingkungan, penelitian dan pengembangan produk inovatif, media belajar dan studi wisata bagi pelajar, mahasiswa, petani, dan masyarakat umum,
serta sarana pendidikan dan latihan.Di kebun percobaan ini setiap tahun diadakan Petro Agrifood Expo dalam rangka HUT PT Petrokimia Gresik.
Unit Utilitas Batubara
Memiliki kapasitas steam 2 x 150 ton/jam, serta tenaga listrik sebesar 32 MW. Unit ini dilengkapi dengan dermaga khusus batubara berkapasitas 10.000 DWT.
2.3 Tahapan Proses 2.3.1 Tahapan Proses
Tahapan proses pembuatan Phthalic Anhydride (PA) secara umum dapat dibedakan menjadi 3 tahap, yaitu:
1. Persiapan Bahan Baku
Bahan baku yang digunakan adalah larutan o-ylene dan udara. Pada tahap ini, bahan baku diperlakukan supaya memenuhi spesifikasi reaktor dan kondisi operasi reaktor. Spesifikasi yang diinginkan reaktor yaitu :
Reaksi dioperasikan pada suhu isotermal = 380oC
Pressure drop = 0,1 bar Fase reaksi = uap
Reaksi berjalan = eksotermal 2. Reaksi Oksidasi
Reaksi oksidasi terjadi pada reaktor equilibrium antara oksigen dan o-xylene. Pada tahap ini merupakan tahapan ini dari proses pembuatan Phthalic Anhydride (PA). Hasil reaksi berupa PA (Phthalic Anhydride), MA(Maleic Anhydride), karbon dioksida, karbon monoksida, air dan sisa reaktan selanjutnya akan diolah untuk memisahkan produk utama dari produk samping dan sisa reaktan.
3. Proses Separasi
Tahap separasi yang digunakan yaitu pemisahan menggunakan proses flashing, scrubbing dan stripping. Ketiga tahapan ini memiliki tujuan yang berbeda-beda, yaitu :
Flashing merupakan proses pemisahan campuran cair-uap untuk memisahkan hasil reaksi yang berupa fase cair dan hasil reaksi yang
berupa hasil uap.
· Scrubbing
Merupakan proses pemisahan secara absorpsi. Proses absorpsi merupakan pemisahan komponen dalam fase gas dalam campurannya (gas yang ingin dipisahkan memiliki konsentrasi yang kecil dalam campurannya). · Stripping
Merupakan proses pelucutan komponen cair dari campurannya berdasarkan titik didih larutan murninya.
DESKRIPSI PROSES 1. Persiapan Bahan Baku
Umpan berupa o-xylene cair dengan laju alir 1.905 kg/jam dipompa menggunakan P-01 pada suhu 20oC dan tekanan 1,013 bar absolut menuju mixer untuk dicampur dengan bahan baku udara. Umpan berupa udara (mengandung O2= 8995 kg/jam dan N2= 29622 kg/jam) masuk ke dalam kompressor C-01 pada suhu 20o C dan tekanan 4,013 bar untuk dinaikkan tekanannya. Umpan udara keluar dari kompressor C-01 dengan suhu 75,4327oC dan tekanan 1,6 bar masuk menuju pemanas udara E-01 untuk dinaikkan suhunya supaya sesuai dengan spesifikasi reaktor. Selanjutnya umpan udara dengan suhu 180oC dan tekanan 1,3 bar masuk ke dalam mixer. Hasil keluar mixer berupa campuran o-xylene dan udara dalam fasa uap dengan suhu 150,9201oC dan tekanan 1,3 bar.
2. Reaksi Oksidasi
Umpan berupa campuran o-xylene dan udara dari mixer masuk menuju reaktor oksidasi. Di dalam rekator ini terjadi reaksi oksidasi secara eksotermal dan proses dijaga pada keadaan isotermal pada suhu 380oC dan pressure drop sebesar 0,1. Hasil reaksi berupa campuran fasa uap yang terdiri dari PA (Phthalic Anhydride), MA(Maleic Anhydride), karbon dioksida, karbon monoksida, air dan sisa reaktan
(nitrogen, oksigen dan o-xylene). Hasil reaksi ini kemudian diturunkan suhunya menggunakan kondensor E-02 untuk mengkondensasi (mengubah fasa) hasil reaksi. Keluar dari kondensor E-02, hasil reaksi berupa campuran cair-uap pada suhu 130oC dan tekanan 1,15 bar dan memiliki konsentrasi uap sebesar 99,29792% berat.
3. Proses Separasi
Tahapan proses separasi ada 3, antara lain : 1) Flashing
Proses flashing dilakukan melalui 2 tahap yaitu dalam 01 dan F-02. Pada tahap ini, hasil reaksi yang masih mengandung uap sebesar 99,29792% berat dan cair sebesar 0,70208% berat dipisahkan menngunakan alat vertical flash 1 (F-01) supaya fase uap dapat terpisah dari fase cairnya. Hasilnya (suhu 130oC dan tekanan 1,15 bar) berupa, fase cair akan keluar sebagai hasil bawah dan fase uap keluar sebagai hasil atas. Fase cair sebagian besar berupa PA (Phthalic Anhydride) dan sedikit MA(Maleic Anhydride), karbon dioksida, karbon monoksida, air dan sisa reaktan (nitrogen, oksigen dan o-xylene). Sedangkan fase uap sebagian besar berupa MA(Maleic Anhydride), karbon dioksida, karbon monoksida, air dan sisa reaktan (nitrogen, oksigen dan o-xylene) dan sebagian kecil PA (Phthalic Anhydride). Karena hasil atas F-01 masih mengandung PA (Phthalic Anhydride), maka hasil atas ini perlu dilakukan proses flashing kembali yaitu dalam vertical flash 1 (F-02). Tetapi, sebelum masuk ke dalam F-02, campuran uap ini perlu dikondensasi dalam kondensor E-03. Keluar dari kondensor E-03, hasil reaksi berupa campuran cair-uap pada suhu 65oC dan tekanan 1,1 bar dan memiliki konsentrasi uap sebesar 99,71897% berat. Selanjutnya, campuran masuk ke dalam vertical flash 1 (F-02). Hasilnya (suhu 65oC dan tekanan 1,1 bar) berupa, fase cair akan keluar sebagai hasil bawah dan fase uap keluar sebagai hasil atas. Fase cair sebagian besar berupa PA
(Phthalic Anhydride) dan sedikit MA(Maleic Anhydride), karbon dioksida, karbon monoksida, air dan sisa reaktan (nitrogen, oksigen dan o-xylene). Sedangkan fase uap sebagian besar berupa MA(Maleic Anhydride), karbon dioksida, karbon monoksida, air dan sisa reaktan (nitrogen, oksigen dan o-xylene) dan sebagian kecil PA (Phthalic Anhydride). Hasil atas F-02 bersama dengan hasil atas Phthalic Anhydride Stripper (D-02) diumpankan menuju Maleic Anhydride Srcubber (D-01). Sedangkan hasil bawah F-01 dan hasil bawah F-02 masuk ke dalam mixer untuk dicampur dan selanjutnya akan diproses pada proses stripping. 2) Scrubbing
Hasil atas F-02 bersama dengan hasil atas Phthalic Anhydride Stripper (D-02) diumpankan menuju Maleic Anhydride Srcubber (D-01) dengan dicampur terlebih dahulu di dalam mixer. Campuran keluar mixer berupa uap pada suhu 65oC dan tekanan 1,1 bar, masuk menuju Maleic Anhydride Srcubber (D-01). Di dalam alat ini, fraksi berat dalam umpan diabsorpsi dengan air (laju alir 30.405 kg/jam) sehingga keluar sebagai hasil dasar scrubber dalam fase cair. Sedangkan fraksi ringan dalam umpan keluar sebagai hasil atas scrubber dalam fase uap (off gas). Hasil bawah scrubber berupa produk samping yaitu larutan Maleic Acid (larutan Maleic Anhydride dalam air). Sedangkan hasil atas scrubber berupa off gas (gas nitrogen, gas oksigen, gas o-xylene dan sedikit PA (Phthalic Anhydride) dan MA(Maleic Anhydride). 3) Stripping
Hasil bawah F-01 dan F-02 masuk ke dalam mixer untuk dicampur dan selanjutnya dipompa menggunakan pompa P-02 menuju Phthalic Anhydride Stripper (D-02). Umpan masuk ke dalam stripper berupa fasa cair pada suhu 112,2156oC dan tekanan 1,115 bar. Umpan ini sebagian besar berupa PA (Phthalic Anhydride) dan sedikit MA(Maleic Anhydride), karbon dioksida, karbon monoksida, air dan sisa reaktan (nitrogen, oksigen dan
o-xylene). Pada stripper ini, umpan dipisahkan berdasarkan titik didih masing – masing komponen murninya. Hasil atas kolom stripper keluar berupa fase uap pada suhu 207,0423oC dan tekanan 1,115 bar. Hasil atas berupa sebagian besar MA(Maleic Anhydride), karbon dioksida, karbon monoksida, air dan sisa reaktan (nitrogen, oksigen dan o-xylene) dan sedikit PA (Phthalic Anhydride). Hasil atas ini di-recycle menuju menuju Maleic Anhydride Srcubber (D-01). Sedangkan hasil bawah kolom Stripper keluar berupa fasa cair pada suhu 289,6841oC dan tekanan 1,165 bar. Hasil bawah berupa sebagian besar PA (Phthalic Anhydride) dan sedikit MA(Maleic Anhydride). Hasil bawah ini merupakan produk utama yaitu PA (Phthalic Anhydride) cair. Jika produk yang diinginkan berupa PA (Phthalic Anhydride) uap, maka hasil bawah ini dialirkan menuju heat exchanger E-04 untuk diuapkan sebagai produk PA (Phthalic Anhydride) uap pada suhu 295oC tekanan 0,865 bar.
Pthalic Anhydride
Phthalic Anhydride (PA) merupakan produk organik yang dapat diperoleh dari zat-zat seperti o-xilena atau naftalena, melalui oksidasi dengan adanya katalis, biasanya oksida vanadium / titanium.
PA adalah bahan kimia penting. Untuk produksi saat ini PA 50% digunakan untuk pembuatan plastik, 25% untuk alkyd resin, 20% untuk polyester resin tak jenuh, dan 5% untuk ekspor sementara aplikasi yang lebih kecil termasuk poliol poliester, pigmen, pewarna, pemanis dan retardants api.
Proses Pembuatan PA
Proses untuk memproduksi PA dengan o-xylene atau naphthalene adalah sama kecuali dalam penanagan katalis reaktor dan fasilitas recovery dalam fluid bed reaktor.
Dalam memproduksi PA menggunakan o-xylene sebagai basis umpan, udara yang telah disaring dipanaskan terlebih dahulu, dikompresi dan dicampur dengan o-xylen tervaporasi dan diumpankan ke dalam fixed-bed tubular reactor. Reaktor mengandung katalis vanadium pentoxida, dan dioperasikan pada 650 sampai 725
oF (340 sampai 385 oC. Sejumlah kecil dari sulfur dioxida ditambahkan ke
masukan reaktor untuk menjaga aktivitas katalis. Panas eksotermik dipindahkan dengan sirkulasi garam cair disekitar pipa reaktor dan ditransfer dengan sistem pembentukan steam.
Pembuatan berdasarkan umpan naphtalena dibuat dengan naftalena tervaporasi dan udara terkompresi, yang ditransfer ke dalam fluidized bed reaktor dan teroksidasi dengan adanya katalis vanadium pentoxida pada 650 sampai 725 oF (340 sampai 385 oC). Pipa pendingin dilokasikan dalam katalis bed memindahkan panas eksotermik, yang digunakan untuk memproduksi steam bertekanan tinggi. Keluaran reaktor mengandung PA vapor, entrained katalis, dan beberapa jenis product samping dan gas bukan reaktan. Katalis disaring dan dikembalikanke reaktor.
Reaksi kimia untuk oksidasi dari o-xylene dan naphtalene adalah sebagai berikut
Keluaran reaktor mengandung PA mentah ditambah produk dari reaksi samping dan oxygen melewati seri dari kondensor penukar dimana PA mentah didinginkan dan dikristalisasi. Kondesnsernya adalah kondensor alternatif yang dapat mendinginkan dan memanaskan sehingga menyebabkan PA membentuk kristal kemudian meleleh melalui sirip pipa kondensor
Cairan mentah ditransfer ke seksi pra penyiapan dimana Asam phthalic di dehidrasi menjadi anhydryde. Air, MA dan asam benzoat terevaporasi parsial. Cairan kemudian pergi menuju seksi destilasi vakum dimana PA murni (99,8 berat persen murni) di recovery. Produk kemudian di simpan sebagai cairan ataupun padatan. Tanki penyimpanan PA cair dijaga pada suhu 300 oF (150 oC) dan dikosongkan dengan nitrogen kering untuk menghindari masukan dari oxygen(api) atau uap air(hydrolisis untuk asam phthalic)
Reaksi (1) adalah reaksi utama dan diasumsikan selektivitas 70%. Reaksi (2) mengacu pada pembentukan MA oleh-produk dan selektivitas 10% dianggap. Reaksi (3) dan (4) merupakan combustions lengkap dan tidak lengkap dari o-xylene dengan 15% dan 5% selektivitas, masing-masing.
Salah satu jenis bahan kimia yang banyak dibutuhkan di Indonesia adalah
maleic anhydride. Maleic anhydride memiliki nama IUPAC 2,5 furandione
merupakan suatu senyawa turunan benzene yang berbentuk kristal, tidak berwarna, dapat larut di dalam air, aseton dan alkohol. Senyawa ini tersusun atas unsur-unsur C, H dan O dengan rumus C4H2O3.
Selama ini kebutuhan dalam negeri akan maleic anhydride menurut data Badan Pusat Statistik (BPS) dari tahun ke tahun semakin meningkat seiring dengan meningkatnya laju pertumbuhan industri di Indonesia yang membutuhkan
maleic anhydride sebagai bahan baku. Namun, peningkatan kebutuhan akan
maleic anhydride tidak diimbangi dengan kecukupan produksi dalam negeri karena itu untuk pemenuhan maleic anhydride diperoleh dari beberapa negara diantaranya Jepang, Korea, Taiwan dan China.
Benzene sebagai salah satu bahan baku pembuatan maleic anhydride telah dapat diproduksi oleh Pertamina UP-IV Cilacap sebagai produk samping dari Kilang
paraxylene.Kilang ini menghasilkan antara lain benzene (120.000 ton/th),
paraxylene (270.000 ton/th) dan LPG (17.000 ton/th). Benzene yang telah diproduksi di dalam negeri ini mempunyai harga yang jauh lebih rendah dibandingkan maleic anhydride.
Berdasarkan pertimbangan-pertimbangan di atas maka direncanakan didirikan pabrik maleic anhydride dengan bahan baku benzene, karena maleic anhydride mempunyai nilai ekonomis yang lebih tinggi dibandingkan benzene.
Untuk memenuhi kekurangan kebutuhan dalam negeri, membuka lapangan pekerjaan barudan sekaligus mengurangi ketergantungan industri dalam negeri terhadap impor, maka pabrik maleic anhydride direncanakan berdiri pada tahun 2016.
Maleic anhydride adalah bahan kimia serbaguna yang dibutuhkan hampir di seluruh bidang industri kimia. Struktur kimia ini dan reaktivitas yang tinggi dari turunan maleic anhydride memungkinkan untuk membuat beragam jenis resin dan juga merupakan pereaksi organik untuk berbagai transformasi kimia.
Penggunaan utama dari maleic anhydride antara lain:
Unsaturated polyesters (poliester tidak jenuh) adalah polimer kondensasi yang terbentuk dari reaksi antara poliols dan polycarbosxylic acid dengan ketidak jenuhan oletinik yang disebabkan oleh salah satu reaktan, biasanya poliols acid
dan apolycarbosxylic acid seperti pthialic dan maleic / fumaric. Selama ini maleic acid (dalam bentuk maleic anhydride) lebih sering digunakan untuk pembuatan
Unsaturated polyesters resin untuk tujuan umum.
2. Produksi Alkyd Resins
ASTM mendefinisikan alkyd sebagai resin sintetis terbuat dari polyhydric alcohol
dan polybasic acid yang dimodifikasi dengan minyak nabati atau asam lemak
alkyd resin banyak digunakan dalam industri cat, coating, serta pembentukan film.
Alkyd juga sangat penting untuk bahan pengikat tinta, kegunaan yang lain termasuk dempul, bahan perekat. Alkyd resin terbentuk dari reaksi poliesterifikasi yang merupakan salah satu jenis reaksi polimerisasi antara asam karboksilat dengan alkohol. Jika setiap molekul pereaksi mengandung dua gugus fungsional maka akan terbentuk polimer rantai linier. Polimer jaring (network) dapat terbentuk jika salah satu atau kedua pereaksi mempunyai lebih dari dua gugus fungsional.Dalam hal ini, poliesterifikasi gliserol dan maleic anhydride merupakan polimerisasi antara Reaksi esterifikasi antara maleic anhydride dan monogliserida membentuk alkyd resin (ester maleic) yang menghasilkan produk samping air (H2O) dalam jumlah kecil yang akan teruapkan.
Gambar 1 Reaksi esterifikasi maleic anhydryde menghasilkan alkyd resins
4. Produksi Fumaric acid
Fumaric acid yang merupakan trans-isomer dari maleic acid, dapat diperoleh dengan memberikan perlakukan panas terhadap maleic acid, dengan atau tanpa katalis. Diperoleh dengan cara isomerisasi dari maleic acid dan larutan murni maleic anhydride. Pada pemanasan keadaan vakum maleic acid yang kehilangan airnya disebut maleic anhydride.
Gambar 2 Perubahan Maleic Acid menjadi Maleic Anhydryde
Ketika fumaric acid dipanaskan di atas 200°C. fumaric acid sangat larut dalam air dingin, kristalnya tak berwarna dan kecil-kecil. Sedangkan maleic acid kristalnya besar tak berwarna dan kelarutannya besar dalam air dingin. Fumaric acid
Gambar 3 Proses Pemanasan Fumaric Acid
Fumaric acid ini aplikasinya untuk industri makanan sebagai bahan pemanis buatan, aditif pangan, aditif pakan ternak (terutama sebagai penambah sifat asam). 5. Produksi Alkenyl Succinic Anhydrides (ASA)
Zat yang paling umum untuk kertas halus yang dibuat dalam kondisi alkalin adalah alkenyl succinic anhydride (ASA) hal ini dikarenakan ASA mempunyai gugus fungsional yang dapat berikatan secara kovalen dengan serat selulosa, dan dapat mengarahkan hydrophobic tail yang memiliki sifat alami dapat menyebabkan serat kertas menolak air jauh dari serat. Selain digunakan sebagai
sizing agent, ASA digunakan juga sebagai aditif minyak pelumas mesin, bahan pemlastis, pelumas antibeku, pengatur kelembaban pada baran berbahan dasar kulit serta digunakan sebagai inhibitor korosi. Alkenyl succinic anhydrides yang berbentuk cairan berwarna kuning pada suhu kamar diperoleh dari reaksi isomerisasi olefin dengan maleic anhydride.
Gambar 4 Proses Isomerisasi Olefin dengan Maleic Anhydryde menghasilkan ASA (Alkenyl succinic anhydrides)
Proses Produksi Maleat Anhidrat (Maleic Anhydryde)
1. Proses Halcon
• Konsentrasi benzene dan udara pada rentang 1,2 – 1,3 % volum (batasan flammabilitas 1,4 – 7,1% volum).
• Katalis (V2O5.MoO3/Al2O3) ditempatkan secara fixed bed dalam reaktor
multi tube. Juga digunakan fosfor pentaoksida sebagai stabilisator katalis.
• Kondisi operasi : T pada 250 – 400oC & P = 0,1 – 0,2 . 106 Pa abs.
• Reaksi sangat eksotermis, sehingga pendinginan dilakukan dengan sirkulasi eksternal molten salt.
• Keluaran reaktor berupa anhidrida maleat 1% vol, didinginkan dengan Heat Exchanger. Suhu pendinginan akhir yaitu 60oC agar anhidrida maleat berwujud cair. Fase gas dialirkan ke tower absorbsi (anhidrida direcovery dengan water scrubbing). Larutan asam maleat dipekatkan dan didehidrasi dengan thin layer evaporator pada tekanan vakum (60 – 30 kPa abs) atau dengan distilasi hetero azeotropik menggunakan water stripping agent
(orto atau m-xylen). Kemudian di distilasi secara vakum (2 kolom).
2. Proses Veba
Keluaran reaktor dikondensasikan dengan udara kering dan pendinginan produk dilakukan pada temperatur di bawah titik leleh anhidrida.
Oksidasi N- Butan (fasa uap)
Katalis berupa fosfor, vanadium dan besi / SiO2-Al2O3 (fixed bed, reaktor multi tube). Fraksi-fraksi dalam gas keluaran reaktor direcovery dengan water scrubbing dan air dihilangkan dengan thin layer evaporator. Dapat juga dengan absorbsi menggunakan pelarut organik (dibutil heksahidroftalat). Pelarut diregenerasi dengan stripping. Anhidrida maleat dipurifikasi dengan distilasi vakum.
Gambar 6 Proses Produksi Maleic Anhydryde melalui Proses Oksidasi N-Butan Oksidasi N-Buten
Proses Petrotex Tahapan proses:
Steam cracking nafta menghasilkan 90% 1-buten dan cis & trans-2-buten, 10% butan)
Katalis : campuran Mo, V dan fosfor dioksida (fixed bed, reaktor multi tube).Produk samping berupa CO2, CO dan H2O (dari reaksi pembakaran), butirat
dan crotonat aldehid, propionate, asetat, asam akrilat. Reaksi berlangsung pada temperatur 260 – 440oC.
Proses Mitsubishi
Menggunakan reaktor fluidized bed dengan katalis yang sama dengan proses Petrotex
Co-production dari proses anhidrida ftalat
Oksdasi naftalen atau o-xylen menghasilkan anhidrida ftalat dan 5 – 6% anhidrida maleat yang dapat direcovery dari limbah. Limbah dipekatkan sampai kadar anhidrida maleat 10 – 20% dan 5% asam-asam lain (ftalat, benzoate, citraconat).
Gambar 6 Proses Produksi Maleic Anhydryde melalui Proses Oksidasi n-buten (Mitsubishi Process)
BAB III
PENUTUP
Industri petrokimia merupakan industri yang bergerak di bidang mengolah fraksi berat minyak bumi. Industri Petrokimia adalah industri yang berkembang berdasarkan suatu pola yang mengkaitkan suatu produk-produk industri minyak bumi yang tersedia, dengan kebutuhan masyarakat akan bahan kimia atau bahan konsumsi dalam kehidupan sehari-hari.
Maleic anhydride memiliki nama IUPAC 2,5 furandione merupakan suatu senyawa turunan benzene yang berbentuk kristal, tidak berwarna, dapat larut di dalam air, aseton dan alkohol. Senyawa ini tersusun atas unsur-unsur C, H dan O dengan rumus C4H2O3.
Phthalic Anhydride (PA) merupakan produk organik yang dapat diperoleh dari zat-zat seperti o-xilena atau naftalena, melalui oksidasi dengan adanya katalis, biasanya oksida vanadium / titanium.
DAFTAR PUSTAKA
Ariyanti, Dyah Arum. 2014. Asam Maleat. ml.scribd.com/doc/87129192/as-maleat. Diakses pada 1 Oktober 2014.
Mendes, Acacio. 2009. Design of Phthalic Anhydride Production Process.
Instituto Superior Técnico : Lisboa
ScienceLab. 2014a. Maleic Anhydride. http://www.sciencelab.com/msds. php?msdsId=9927565. Diakses pada 1 Oktober 2014.
ScienceLab. 2014a. Pthalic Anhydride www.sciencelab.com/msds.php? msdsId=9926546. Diakses pada 1 Oktober 2014.
Ismawati, Heni. 2014. Sintesa Anhidrida Maleat. https://www.scribd.com/doc/ 169826031/SINTESA-ANHIDRIDA-MALEAT. Diakses pada 1 Oktober 2014.
