BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik
Indonesia merupakan sebuah negara yang sedang berkembang, baik dalam bidang ekonomi dan industri. Sehingga semakin banyak perusahaan yang tertarik untuk membangun pabrik karena kesempatan bersaing yang masih cukup tinggi. Pembangunan sektor industri di Indonesia mengalami peningkatan, salah belakang satunya pada sub sektor industri kimia. Hal ini sangat dibutuhkan karena ketergantungan Indonesia terhadap barang impor dari luar negeri masih sangat besar. Indonesia masih banyak mengimpor bahan baku maupun produk kimia daripada memproduksi sendiri untuk kebutuhan dalam negeri ataupun untuk ekspor ke luar negeri. Dari besarnya impor bahan kimia tersebut mengakibatkan pengeluaran (output ) negara yang semakin besar. Oleh karena itu perlu dilakukan usaha untuk mencukupi kebutuhan produk industri kimia dalam negeri dan untuk mengurangi ketergantungan barang impor. Misalnya kebutuhan akan Vinyl chloride monomer (VCM).
Dalam perkembangannya, VCM diproduksi sebagai produk antara dan digunakan untuk bahan baku pembuatan polimer terutama polivinyl chloride (PVC). PVC memiliki kegunaan yang sangat luas, antara lain sebagai bahan pembentuk bermacam-macam plastik, lapisan pelindung, dan lapisan perekat. Dari kegunaan yang beragam tersebut, tidak heran jika kebutuhan PVC semakin bertambah. Sehingga kebutuhan VCM juga terus meningkat.
Menurut data ekpor-impor dari Badan Pusat Statistik Indonesia tahun 2009-2013, jumlah impor VCM selalu mengalami fluktuasi tetapi cenderung naik dari tahun ke tahun tahun 2009 nilai impor 110x 10 3 ton /tahun dan pada tahun 2013 nilai impor sebesar 230 x 10 3 ton /tahun. Maka merupakan suatu kesempatan untuk membangun pabrik tersebut, guna mengurangi impor dan menambah lapangan kerja di Indonesia. Untuk itu, pendirian pabrik diethanolamine ini pada tahun 2017 dapat memenuhi kebutuhan akan VCM dalam negeri.
1.2 Maksud dan Tujuan Pendirian Pabrik
Dengan mempertimbangkan nilai manfaat, nilai jual produk, dan tingkat kebutuhan di dalam negeri, maka pendirian pabrik Vinyl chloride monomer (VCM). di Indonesia bertujuan untuk:
a. Mengurangi ketergantungan impor VCM b. Menambah devisa negara
c. Memenuhi kebutuhan VCM dalam negeri
d. Menciptakan lapangan pekerjaan Dilihat dari segi ekonomi diharapkan dengan adanya pabrik ini dapat membuka lapangan kerja baru yang secara tidak langsung dapat meningkatkan kesejahteraan ekonomi masyarakat. e. Mengembangkan potensi daerah sehingga mendukung pembangunan daerah. f. Mengetahui lebih rinci mengenai proses produksi, alat-alat produksi, tata letak pabrik, utilitas dan analisa ekonomi dari prancangan suatu pabrik kimia khususnya pabrik VCM
1.3 Analisa Pasar dan Perencanaan Kapasitas Produksi 1.3.1 Analisa Pasar
Kebutuhan vinyl chloride monomer di Indonesia termasuk besar dan diperkirakan akan terus meningkat seiring perkembangan industri hulu dan hilir yang semakin pesat, hal tersebut ditujuntukan pada Tabel 1.1 yang diperoleh dari data produksi, konsumsi, impor dan ekspor dari Badan Pusat Statistik (BPS) tahun 2009-2013. Berdasarkan persen pertumbuhan, produksi vinyl chloride
monomer di Indonesia tidak mampu memenuhi kebutuhan dalam negeri sehingga
harus dilakukan impor vinyl chloride monomer dari beberapa negara lain.
Semakin meningkatnya produksi industri hilir yang menggunakan vinyl
chloride monomer sebagai bahan baku, daya konsumsi masyarakat untuk
memenuhi kebutuhan serta dalam upaya mengurangi ketergantungan impor, menjadi alasan perlunya didirikan pabrik baru untuk produksi vinyl chloride
monomer.
Tabel 1.1. Data Impor dan Ekspor Vinyl Chloride Monomer di Indonesia Tahun 2009-2013
Tahun Ekspor Perkembangan Impor Perkembangan
(103 ton) (%) (103 ton) (%)
-2010 62 -6,07 106 -3,36
2011 38 -38,18 135 27,36
2012 36 -5,05 198 46,67
2013 23 -37,56 230 16,16
Rata-rata -21,72 21,71
Sumber: Badan Pusat Statistik (BPS) 2014
Perkembangan ekspor Vinyl Chloride Monomer dari tahun 2009-2013 ditunjukkan pada Grafik 1.1 di bawah ini.
Gambar 1.1. Grafik perkembangan Ekspor VCM tahun 2009-2013
Perkembangan Impor Vinyl Chloride Monomer dari tahun 2009-2013 ditunjukkan pada Grafik 1.2 di bawah ini
Gambar 1.2. Grafik perkembangan Impor VCM tahun 2009-2013
Pada grafik diatas diperoleh ekspor VCM dari tahun 2009 sampai tahun 2013 mengalami penurunan, sedangkan impor terus mengalami kenaikan. Oleh karena itu kebutuhan impor VCM harus ditekan dengan cara memenuhi kebutuhan tersebut melalui adanya produksi dalam negri. Hal ini menunjukkan adanya peluang bagi produsen untuk pengisian pasar dalam negri menggantikan impor, sehingga biaya yang dikeluarkan untuk impor dapat ditekan serendah mungkin.
1.3.2 Perencanaan Kapasitas Produksi
Kapasitas produksi harus ditentukan berdasarkan perencanaan yang baik, karena besarnya kapasitas produksi bisa menimbulkan biaya yang cukup besar, ada beberapa pertimbangan yang penting untuk menentukan kapasitas produksi VCM antara lain sebagai berikut :
A.Ketersediaan Bahan Baku
Bahan baku dari pembuatan vinyl chloride monomer adalah Ethylene
Dichloride (EDC) yang diperoleh dari PT Asahimas Chemical dengan kapasitas
produksi EDC sebesar 400.000 ton/tahun yang terletak di kawasan industri Cilegon – Banten dan PT Sulfindo Adiusaha dengan kapasitas produksi EDC sebesar 295.000 ton/tahun yang juga berlokasi di kawasan industri Merak.
B.Kebutuhan Pasar Lokal
Kebutuhan akan bahan kimia di Indonesia dari tahun ke tahun semakin meningkat, sejalan dengan berkembangnya industri PVC khususnya industri Vinil Chloride Monomer dimana produk ini dapat dipakai sebagai bahan baku industri lain sehingga dengan berdirinya pabrik pembuatan industri Vinil Chloride Monomer ini dapat mendorong pendirian industri lainnya.
C. Konsumsi dan Produksi Vinil Chloride Monomer
Di Indonesia tepatnya di PT Asahimas Chemical papbrik terbesar yang memproduksi Vinil Chloride Monomer dengan kapasitas 400.000 ton/tahun , sementara kebutuhan akan Vinil Chloride Monomer dari tahun ke tahun semakin meningkat terutama disektor industri plastik.
Pada tabel 1.2 dapat terlihat data kapasitas produksi dari pabrik PVC yang ada di Indonesia.
Vinyl chloride monomer merupakan barang setengah jadi yang digunakan
sebagai bahan baku utama untuk pabrik PVC. Pabrik-pabrik PVC yang terdapat di Indonesia dapat di lihat pada tabel 1.2
Tabel 1.2 Pabrik PVC di Indonesia
No Pabrik PVC Kapasitas Produksi (10 3 ton/tahun) 1 PT Asahimas Chemical 285 2 PT TPC Indoplastic and Chemical 100
3 PT Standard Toyo Polymer 87
4 PT Sulfindo Adiusaha 80
5 PT Eastern Polymer 36
Tabel 1.3 Nama-Nama Pabrik Vinil Chloride Monomer di Indonesia
No Nama Pabrik Kapasitas
(ton/tahun)
1 Asahimas Chemical 400.000
2 Sulfindo Adiusaha 100.000
Jumlah 500.000
Berdasarkan data-data diatas kebutuhan Vinil Chloride Monomer di Indonesia adalah sebagai berikut
Tabel 1.4 Data kebutuhan Vinil Chloride Monomer di Indonesia
No Tahun(x) Impor (103ton /tahun) Kapasitas yang ada di Indonesia (103 ton /tahun) Ekspor (103ton /tahun) Kebutuhan VCM di Indonesia (103 ton /tahun) (y) 1 2009 110 500 66 544 2 2010 106 500 62 544 3 2011 135 500 38 597 4 2012 198 500 36 662 5 2013 230 500 23 707
Berdasarkan tabel 1.4 maka kebutuhan VCM beberapa tahun mendatang dapat diprediksi. Besar kebutuhan mendatang dapat dicari dengan menggunakan metode Least Square : y = a + b (x – x)
Dimana : b =
2 ) ( ) ( ) ( x x y y x x
(xx)(yy) =
n y x y x
2 ) (x x =
n x x 2 2 ( )Keterangan : x= tahun ke
y = kebutuhan VCM
x = rata-rata x
y = rata-rata y
n = jumlah data yang diobservasi
Berikut adalah perhitungan kapasitas produksinya:
Tabel 1.5 Perhitungan persamaan kebutuhan Vinil Chloride Monomer di Indonesia No. x y x2 y2 xy 1 1 544,00 1 295.936,00 544,00 2 2 544,00 4 295.936, 00 1.088, 00 3 3 597,00 9 356.409, 00 1.791, 00 4 4 662,00 16 438.244,00 2.648,00 5 5 707,00 25 499.849,00 3.535,00 Σ 15 3.054,00 55 1.886.374, 00 9.606,0 0 3 5 15 x 80 , 610 5 3.054,00 y a = 610,80 4 , 44 10 444 5 (15) -55 5 3.054 * 15 -9606 b 2 Maka, y = 610,80 +44,4 (x - 3) = 44,4x+477,6
y = 44,4x + 477,6 Misal x = 6 ;
Maka y = 44,4 (6) + 477,6= 744 x 103 ton /tahun
Sehingga proyeksi kebutuhan Vinil Chloride Monomer di Indonesia pada tahun 2014-2019 tercantum pada tabel berikut:
Tabel 1.6 Proyeksi kebutuhan Vinil Chloride Monomer di Indonesia
Tahun (x) VCM di Indonesia (10Proyeksi Kebutuhan
3ton/tahun) (y) 2014 6 744,00 2015 7 788,40 2016 8 832,80 2017 9 877,20 2018 10 921,60 2019 11 966,00
Berdasarkan data proyeksi Kebutuhan Vinil Chloride Monomer pada tahun 2016 yaitu sebesar 832,8 x10 3 ton /tahun sedangkan total kapasitas yang sudah ada saat ini sebesar 500 x 10 3 ton /tahun maka kekurangan suplay sebesar 332,8 x 10 3 ton /tahun. Dengan pendirian pabrik sebesar 100.000 ton /tahun (sama dengan kapasitas minimum pabrik yang sudah ada sekarang ) diharapkan dapat memenuhi ± 30% dari kekurangan tersebut.
1.4 Pemilihan Lokasi Pabrik
Secara geografis penentuan lokasi pabrik sangat menentukan kemajuan pabrik tersebut pada saat produksi dan di massa yang akan datang. Dengan penentuan lokasi pabrik yang tepat akan menghasilkan biaya produksi dan distribusi yang minimal sehingga pabrik tersebut dapat berjalan efisien dan ekonomis serta menguntungkan.
Disamping pertimbang teknis dan ekonomis diperlukan pula petimbangan sosiologis, yaitu pertimbangan dalam mempelajari sifat dan sikap masyarakat di
sekitar daerah yang dipilih sebagai lokasi pabrik, sehingga jika ada hambatan sosiologis yang timbul dari luar dapat diperhitungkan sebelumnya.
Berdasarkan beberapa pertimbangan di atas maka direncanakan pendirian pabrik pembuatan Vinyl Chloride Monomer (VCM) berlokasi di daerah Cilegon, Banten. Alasan pemilihan daerah ini sebagai lokasi disebabkan oleh beberapa faktor sebagai berikut :
1. Ketersediaan Bahan Baku Utama
Karena VCM bersifat weight loss, oleh karena itu kriteria lokasi pendirian pabrik di titik beratkan pada kemudahan dalam mendapatkan bahan baku. Dengan pertimbangan tersebut maka Cilegon merupakan kawasan yang dekat dengan sumber bahan baku EDC yang diperoleh dari PT Asahimas Chemical dan PT Sufindo Adiusaha yang masih berada di daerah Cilegon – Banten.
2. Keadaan Iklim
Lokasi rencana pabrik merupakan daerah yang stabil, baik ditinjau dari meteorologi maupun geografisnya dengan temperatur rata-rata 30oC. Bencana alam dan gangguan lain yang berarti belum pernah terjadi di daerah tersebut, sehingga diperkirakan operasi pabrik akan berjalan dengan lancar.
3. Persediaan Utilitas
Penggunaan air pada industri sangatlah banyak jumlahnya. Oleh karena itu, sebagai alternatif sumur atau mata air dapat dipakai sebagai supply. Namun karena jumlah air dari sumur atau mata air sangat terbatas, maka pabrik dapat membeli air dari perusahaan air bersih setempat. Untuk mengatasi pengaruh musim, maka reservoir harus dipasang. Begitupun juga bahan bakar dan listrik dipakai dalam jumlah besar dalam proses-proses kimia, maka guna menekan biaya operasi, lokasi pabrik haruslah dekat dengan sumber bahan bakar dan listrik atau dengan kata lain energi untuk bahan bakar dan listrik haruslah selalu tersedia khusus untuk pemakaian listrik. Listrik dapat disuplai dari PLN Suralaya yang letaknya tidak jauh dari pabrik atau pembangkit listrik menggunakan generator. 4. Pemasaran Produk
Untuk pemasaran produk, perlu diperhatikan letak pabrik dengan pasar yang membutuhkan vinyl chloride monomer. Hal ini untuk menekan biaya pendistribusian produk ke lokasi pasar dan waktu pengiriman. Pemilihan lokasi terletak di kawasan industri Cilegon mengingat karena sebagian besar pemasarannya meliputi Pulau Jawa secara umum. Produksi VCM diperlukan untuk bahan baku industri khususnya industri plastik. Daerah Cilegon, Serang, Merak dan Jabotabek sebagai daerah industri merupakan lahan potensial bagi pemasaran produk.
5. Transportasi dan Telekomunikasi
Secara transportasi diperlukan untuk mengangkut bahan baku, memasarkan produk dan lain-lain. Oleh karena itu, fasilitas jalan raya, rel kereta api atau pelabuhan, maupun bandara mutlak sangat dibutuhkan. Di sekitar Cilegon banyak terdapat kawasan industri yang telah memiliki sarana transportasi yang memadai, baik itu jalur darat (dekat dengan jalan tol) maupun jalur laut dengan adanya pelabuhan di kawasan Merak yaitu pelabuhan Merak sehingga menjadikan proses pengkapalan dan pemasaran produk menjadi lebih cepat dan efisien. Dan juga adanya jalur kereta api sehingga transportasi bahan baku dan produk lancar. Begitu pula jaringan telekomunikasi seperti jaringan telepon, faximile dan telex sudah tersedia dengan lengkap.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Bahan Baku Utama dan Tambahan Pembuatan Vinyl Klorida Monomer (VCM)
Dalam membuat suatu pabrik, hal utama yang perlu diperhatikan adalah kemudahan dalam mendapatkan bahan baku. Dalam hal ini bahan baku untuk membuat pabrik vinyl klorida monomer sangat mudah di dapatkan. Bahan baku utama pada pembuatan pabrik ini adalah etilen diklorida dan asam klorida yang sudah banyak diproduksi di dalam negeri. 2.1.1. Etilen Diklorida
Senyawa Etilen diklorida atau dengan nama IUPAC 1,2-dikhloroetana (DCE) adalah senyawa hidrokarbon diklorinasi yabg biasa digunakan untuk memproduksi vinyl chloride monomer (VCM) dan bahan utama untuk produksi Polivinyl Klorida (PVC).
Pada 1794, Jan Rudolph Deiman, pedagang Adriaan van Paets Troostwijk, kimiawan Anthoni Lauwerenburg, dan ahli botani Nicolaas Bondt, di bawah nama Gezelschap der Hollandsche Scheikundigen (Masyarakat Belanda Kimiawan), adalah yang pertama untuk memproduksi 1,2-dikhloroetana dari gas dan gas klorin.
A. Sifat-sifat Fisika
Bentuk fisik : Cairan tidak berwarna Berat molekul : 98.96 g mol -1 Densitas : 1,253 g / cm 3,
Titik lebur : -35 ° C (-31 ° F, 238 K) Titik didih : 84 ° C (183 ° F, 357 K) Kelarutan : 0,87 g/100 mL (20 ° C) B. Sifat-sifat Kimia
Reaksi dengan Etilen diklorida kemudian di-“cracking” (dipanaskan tanpa paparan oksigen) untuk menghasilkan vinil klorida (CH2=CHCl) dan asam klorida (HCl)
CH2Cl-CH2Cl → CH2=CHCl + HCl
Reaksi cracking 1,2-dichloroethane dapat dikerjakan dalam fase cair dehydrochlorination atas 1,2-dichloroethane chlorine yang
akan hilang sebagai garam ketika 1,2-dichloroethane ditreatmen dengan larutan alkali.
CH2Cl-CH2Cl + NaOH ===> CH2=CHCl + NaCl + H2O 2.1.2. Asam Klorida
Asam klorida pertama kali ditemukan sekitar tahun 800 sesudah masehi oleh ahli kimia Jabir bin Hayyan (Geber) dengan mencampurkan natrium klorida dengan asam sulfat (“vitriol”). Jabir menemukan banyak senyawa-senyawa kimia penting lainnya, dan mencatat penemuannya ke dalam lebih dari dua puluh buku. Penemuan Jabir atas air raja yang dapat melarutkan emas mengandung asam klorida dan asam nitrat.
Pada Abad Pertengahan, asam klorida dikenal oleh ahli kimia Eropa sebagai spirits of salt atau acidum salis (asam garam). Istilah asam garam ini pun masih digunakan di beberapa bahasa dunia, misalnya dalam bahasa Jerman Salzsäure, bahasa Belanda Zoutzuur, bahasa Mandarin (yansuan), dan bahasa Jepang (ensan). Gas HCl disebut sebagai udara asam laut. Produksi asam klorida secara signifikan dicatat oleh Basilius Valentinus pada abad ke-15. Pada abad ke-17, Johann Rudolf Glauber dari Karlstadt am Main, Jerman menggunakan natrium klorida dan asam sulfat untuk membuat natrium sulfat melalui proses Mannheim. Proses ini akan melepaskan gas hidrogen klorida sebagai produk sampingannya. Joseph Priestley dari Leeds berhasil menghasilkan hidrogen klorida murni pada tahun 1772, dan pada tahun 1818, Humphry Davy dari Penzance, Inggris, membuktikan bahwa komposisi kimia zat tersebut terdiri dari hidrogen dan klorin]Jabir bin Hayyan dalam gambar abad pertengahan.
A. Sifat-sifat fisika
Bentuk fisik : Cairan Warna : Tak berwarna
Bau : berbau tajam
Berat atom : 36,45 gr/mol Massa jenis : 3,21 gr/cm3 Titik leleh : -1010C Energi ionisasi : 1250 Kj/mol
Kalor jenis : 0,115 kal/gr0C B.Sifat-sifat kimia
Dapat larut dalam alkali hidroksida, kloroform dan eter HCl + NaOH NaCl + H2O
Merupakan oksidator kuat
Hidrogen klorida (HCl) adalah asam monoprotik, yang berarti bahwa ia dapat berdisosiasi melepaskan satu H+ hanya sekali. Dalam larutan asam klorida, H+ ini bergabung dengan molekul air membentuk ion hidronium, H3O+.
HCl + H2O → H3O+ + Cl 2.2. Vinyl Klorida Monomer (VCM)
Vinyl chloride adalah senyawa organochloride dengan rumus H2C=CHCl yang juga disebut vinyl chloride monomer (VCM atau kloroetana). Senyawa ini tak berwarna dan merupakan senyawa kimia penting dalam industry terutama digunakan untuk menghasilkan polymerpoly vinyl chloride (PVC). Kira-kira 13 juta ton diproduksi setiap tahun. VCM masuk dua puluh bahan petrokimia terbesar produksi dunia. China adalah pembuat terbesar dan juga pemakai terbesar dari VCM.
Vinyl chloride adalah gas dengan bau manis, sangat beracun, mudah terbakar, dan karsinogenik. Vinil klorida yang dilepaskan oleh industri atau dibentuk oleh kerusakan bahan kimia yang terklorinasi bisa masuk ke udara dan pasokan air minum. Vinyl chloride adalah kontaminan yang umum ditemukan di dekat tempat pembuangan sampah. Pada massa lalu VCM digunakan sebagai refrigeran.
Pentingnya vinil klorida hasil dari meluasnya penggunaan poli (vinil klorida), salah satu polimer yang paling penting. Sintesis pertama dari vinil klorida pada tahun 1830-1834 ketika V.Rernault memperolehnya dengan
dehydrochlorinating 1,2-dikhloroetana dengan kalium beralkohol. Pada tahun
1902, diperoleh oleh Bilitz dengan thermal cracking dari senyawa yang sama. Namun, pada saat itu, ilmu dan teknologi polimer belum canggih, sehingga penemuan ini tidak mengakibatkan konsekuensi industri atau komersial. Kerja dasar dari F.Klatte atas polimerisasi senyawa vinylic memunculkan produksi industri vinil klorida pada 1930-an.
Vinyl chloride yang diperoleh oleh F.Klatte pada 1912 melalui
hydrochlorination katalitik acetylene. Rute ini hampir secara eksklusif
digunakan selama hampir 30 tahun. Karena tingginya kebutuhan energi untuk produksi asetilena, penggantian dengan pengganti yang lebih murah adalah tantangan untuk waktu yang lama.
Pada 1940-1950, acetylene dapat digantikan sebagian oleh ethylene, dimana vinil klorida diproduksi oleh klorinasi langsung ke 1,2-dikhloroetana dan berikutnya thermal cracking. Unit produksi pertama yang besar untuk rute ini dilakukan oleh Dow Chemical Co., Monsanto Chemical Co. dan Shell
Oil Co. Pergantian lengkap untuk penggunaan eksklusif etilena sebagai bahan
baku menjadi mungkin ketika oxychlorination skala besar etilena dengan 1,2-dikhloroetana telah terbukti secara teknis layak (Dow Chemical, 1955 – 1958).
A.Sifat-sifat fisika
Bentuk fisik : Pada kondisi tekanan normal berbentuk gas. Tapi pada kondisi tekanan dibawah normal berbentuk cairan.
Warna : Tidak berwarna Berat molekul : 62.5 gr/mol
Kelarutan : 0,1 gr/100 ml air pada 250C Density relatif : 0,9 gr/ml
Titik lebur : -1540C Titik didih : -130C
Tekanan uap : 346 Kpa pada suhu 250C
Bau : bau manis
Titik nyala : gas mudah menyala ( Perry , 1984 ) B.Sifat-sifat kimia
Dapat membentuk polivinil klorida (PVC)
Oksidator kuat dengan Tembaga dan Alumunium
Dapat bereaksi dengan besi dan baja pada keadaan lembab
2.1.3. Reaksi Acetylene dengan Hydrogen Chloride (HCl)
Menurut Nexant’s ChemSystem Process Evaluation/ Research Planning (2007), metode pembuatan VCM dengan mereaksikan acetylene dengan HCl merupakan metode yang pertama kali digunakan dalam memproduksi vinyl chloride monomer (VCM). Metode ini dilakukan dengan mereaksikan acetylene yang berada pada fasa uapnya dengan HCl. Reaksi ini berjalan dengan bantuan mercury chloride (HgCl2) dan karbon aktif sebagai katalis. Karbon aktif yang digunakan sebagai carrier mercury chloride ini dapat diperoleh dari batu bara atau coke petroleum. Pada proses ini, HCl bebas air dihasilkan dari reaksi antara gas H2 dan gas Cl2, sedangkan asetilen dikeringkan terlebih dahulu kemudian dilewatkan tumpukan karbon dengan tujuan untuk menghilangkan zat-zat yang dapat merusak katalis seperti sulfida. Acetylene dan HCl dicampur dengan menggunakan mixer untuk kemudian dipanaskan terlebih dahulu sebelum masuk ke dalam reaktor. Reaksi yang terjadi pada proes ini cukup sederhana dan dinilai cukup efektif karena menghasilkan konversi yang cukup tinggi. Adapun reaksi yang terjadi pada proses ini adalah sebagai berikut :
Reaksi di atas merupakan reaksi eksotermis dengan panas reaksi pada 250C dan tekanan 1 atm adalah sebesar -22.451.77 Kkal/Kgmol, sehingga panas yang timbul akibat reaksi harus diserap agar reaktor tetap bekerja secara isothermal. Reaksi ini berjalan pada temperature 90-140 0C dan tekanan 1,5 atm sampai 1,6 atm. Pada kondisi operasi tersebut, konversi reaktan adalah sebesar 80-85%. Reaktor yang dipakai pada proses ini adalah
fixed bed reactor dengan katalis yang diletakkan di dalam pipa-pipanya.
2.1.4. Proses Cracking Autothermal Ethane dan OHC
Proses ini menggunakan Ethane, Chlorine dan Oksigen sebagai bahan baku. Reaksi yang terjadi:
C2H6 + 41 O2 + 21 Cl2 C2H4 + HCl + 21 H2O (Reaksi 1) C2H4 + 2 1 O2 + 2 HCl C2H4Cl2 + H2O (Reaksi 2) C2H4Cl2 C2H3Cl + HCl (Reaksi 3) Reaksi Overall : C2H6 + 43 O2 + 21 Cl2 C2H3Cl + 23 H2O
Chlorine terlebih dahulu dipanaskan sampai suhu dibawah 400C, dicampur dengan oksigen yang sebelumnya juga telah dipanaskan. Rasio molar chlorine terhadap ethane adalah 0,4-0,6 : 1 dan rasio oksigen terhadap ethane adalah 0,1-0,4 : 1. Campuran gas panas ini dialirkan ke dalam reaktor pertama yang berupa multi tubular reaktor dan bereaksi dengan ethane yang sebelum masuk reaktor dipanaskan hingga suhu dibawah 600 C. Reaktor beroperasi pada suhu antara 700 C sampai 1000 C dan waktu retensi 0,1 sampai 10 detik. Pada reaktor ini terjadi reaksi seperti pada reaksi 1.
Produk reaktor yang bersuhu tinggi ini terdiri dari sejumlah besar ethylen dan HCl serta by-produk seperti air, CO, H2, C2H2,CO2 dan karbon, diquenching dengan air yang tidak bereaksi dengan produk reaktor. Pada quench tower ini partikel-partikel padat berupa karbon diserap dengan air yang sekaligus menurunkan temperatur produk.
Produk keluaran quench tower ini berupa gas yang masih mengandung acethylene dialirkan ke hidrogenator untuk mereaksikan acethylene dengan hidrogen sehingga terbentuk lagi ethylen.
C2H2 + H2 C2H4
Produk keluaran hidrogenator dialirkan ke reaktor OHC untuk mereaksikan ethylen, HCl, dan oksigen yang menghasilkan 1,2-dichloroethane (EDC) dan air seperti terlihat pada reaksi 2. Reaktor ini berupa fixed bed atau fluid bed reaktor dengan katalis cooper chloride dengan temperatur operasi 200 – 250 C. Produk reaktor OHC dipurifikasi dan
hasilnya berupa EDC dialirkan ke tubular furnace untuk dicracking menjadi vinyl chloride monomer (produk akhir) dan HCl seperti terlihat pada reaksi 3. Hasil cracking ini kemudian difurifikasi dan HCl yang terbentuk direcycle kembali ke reaktor OHC. Sedangkan EDC yang tidak bereaksi dikirim kembali ke furnace.
2.1.5. Proses Kombinasi Ethylene
Proses lain dari pembuatan vinyl chloride monomer adalah proses seimbang (balance process). Proses ini merupakan kombinasi antara proses klorinasi langsung dan oxyhydrochlorinasi. Klorinasi langsung merupakan proses yang menghasikan lebih sedikit produk daripada proses oxyhydrochlorinasi serta menghasikan hasil samping HCl dari proses pirolisis. HCl yang dihasilkan dari proses klorinasi langsung dapat digunakan kembali pada proses selanjutnya, yaitu proses oxyhydrochlorinasi. Reaksi dari proses ini adalah :
Reaksi overall :
2.1.5.1. Proses Klorinasi Langsung (Cracking Thermal Dichloroethane dari Klorinasi Etilen)
Vinyl Chloride Monomer (VCM) dapat juga diproduksi melalui proses cracking etilen diklorida (EDC). Proses klorinasi ethylene ini menggunakan ethylen dan klorin sebagai bahan baku. Proses ini beroperasi pada temperature 480-550 oC dan tekanan 3-30 atm dengan menggunakan katalis Friedel-Crafts seperti FeCl3. Proses cracking ini dapat mendekomposisi etilen diklorida (EDC) menjadi vinyl chloride
monomer (VCM) dan asam klorida (HCl).
C2H4 + Cl2 C2H4Cl2 C2H4 + 2HCl + ½ O2 o2 OOooo ½O OO C2H4Cl + H2O 2C2H4Cl2 2C 2H3Cl + 2HCl 2C2H4 + Cl2 + ½O2 2C2H3Cl + H2O
Reaksi keseluruhan dari proses ini adalah :
2.1.5.2. Proses Oxyhydrochlorinasi Ethylene (OHC)
Proses oxychlorinasi ini menggunakan Ethylen, HCl dan O2 yang diambil langsung dari udara sebagai bahan bakunya. Pada proses ini, Ethylen, HCl dan O2 direaksikan di dalam Reaktor Fixed Bed pada temperatur 210oC – 300oC dengan tekanan 1,5 – 14 atm dengan katalis CuCl2. Gas–gas hasil reaksi di reaktor dipisahkan di separator dan ethylen dichloride yang masih mengandung 1,2 trichloroethane dipisahkan dari H2O dengan decanter kemudian dimurnikan di EDC tower. Ethylen dichloride dicracking di furnace untuk mendapatkan Vinyl Chloride monomer. HCl dari hasil pemisahan dengan VCM tower di recycle kembali ke reaktor kemudian VCM dimurnikan untuk mendapatkan produk yang diinginkan. Reaksi proses ini adalah :
Reaksi keseluruhan dari proses ini adalah :
2.1.6. Cracking Ethylene Dichloride (EDC)
Vinyl chloride monomer (VCM) dapat diproduksi melalui proses
cracking etilen dikhlorida (EDC). EDC sendiri diperoleh melalui dua metode,
yakni direct chlorination (mereaksikan etilen dengan asam klorida) dan metode oxychloronation (mereaksikan etilen, oksigen dan asam khlorida). Proses cracking etilen ini beroperasi pada temperature 450-550 0C dan tekanan 14-36 bar. Proses cracking ini dapat mendekomposisi etilen
C2H4 + Cl2 C2H4Cl2 C2H4Cl2 C2H3Cl + HCl C 2H4 + Cl2 C2H3Cl + HCl C2H4 + ½ O2 + HCl C2H3Cl + H2O C2H4 + ½ O2 + HCl C2H4Cl2 + H2O C2H4Cl2 C2H3Cl + HCl
dikhlorida (EDC) menjadi vinyl chloride monomer (VCM) dan asam klorida (HCl) sesuai dengan reaksi berikut :
Reaktor yang digunakan pada proses ini adalah long tubular coil yang berada di dalam furnace. Reaktor ini terdiri dari dua bagian, yaitu pre-heat
zone dan reaction zone. Pada pre-heat zone dilakukan penyesuaian suhu
hingga mencapai 450 – 550 oC dimana reaksi pirolisis dapat berlangsung secara optimum, kemudian pada reaction zone terjadi reaksi pemecahan EDC menjadi VCM. Diameter koil reaktor dirancang sedemikian rupa sehingga kecepatan gas yang mengalir didalamnya berkisar antara 10-20 m/s dan panjang koil dirancang hingga memungkinkan waktu tinggal selama 5-30 sekon. Pada proses ini ada banyak impurities yang terdeteksi dalam hasil pirolisis, sehingga EDC harus dimurnikan terlebih dahulu sebelum masuk reaktor. Pada proses ini pembentukan coke akan sangat menganggu reaksi. Untuk mencegah terbentuknya coke, suhu reaksi harus dijaga berada di bawah 500 0C, namun pada temperatur di bawah 5000C kecepatan reaksi akan rendah, karena reaksi ini merupakan reaksi endotermis. Hal ini dapat diatasi dengan penambahan aditif seperti nitromethane chloroform atau carbon
tetrachloride (Dimian and Bildea, 2008).
2.4. Pemilihan Proses Pembuatan Vinyl Klorida Monomer (VCM)
Berdasarkan empat proses komersial yang ada, maka dapat dilihat pada tabel perbandingan proses dari setiap prosesnya sebagai berikut :
Proses Parameter Proses Reaksi Acetylene dengan Hydrogen Chloride (HCl) Proses Cracking Autothermal Ethane dan OHC Proses Kombinasi Ethylene Cracking Ethylene Dichloride (EDC) Bahan Baku Acetylene dan HCl Ethane, chlorine dan oksigen Ethylene, chlorine, HCl, O2 Etilen diklorida dan asam klorida
Khlorida (HgCl2) dengan karbon aktif sebagai pembawa
CuCl2 berupa Carbon Tetrachloride Kondisi Operasi Temperatur : 90 - 140 0C dan Tekanan : 1,5 - 1,6 atm Temperatur : reaktor 1 = 700 -1000 0C ; reaktor 2 = 200 - 250 0C Temperatur : reaktor 1 = 480 - 550 0C ; reaktor 2 = 210 - 300 0C Temperatur : 450 - 550 0C dan tekanan : 14 - 35 atm Bentuk Reaktor fixed bed reactor Reaktor 1 : multi tubular reaktor reaktor 2 : fixed bed atau fluid bed reaktor fixed bed reactor long tubular coil Konversi 80-85% 60% Yield 96% Kemurnian Produk Alat Utama fixed bed reactor Reaktor 1 : multi tubular reaktor reaktor 2 : fixed bed atau fluid bed reaktor fixed bed reactor long tubular coil Hasil Sampingan - - - Asam klorida
Hasil Utama Vinyl Klorida
Monomer Vinyl Klorida Monomer Vinyl Klorida Monomer Vinyl Klorida Monomer
Kelebihan Reaksi relatif
mudah dan Hasil samping berupa HCl Hasil samping berupa HCl Ekonomis, scale up industri sudah
menghasilkan yield yang cukup besar, 80 - 85% dapat direcycle kembali dapat direcycle kembali
ada dan terbukti menguntungkan Kekurangan Pemakaian katalis (HgCl2) yang membahayakan lingkungan dan besarnya kebutuhan energi proses ini
Bahan baku sulit dan mahal serta biaya proses tinggi Biaya proses tinggi Banyaknya impurities yang dihasilkan pada proses cracking EDC sehingga perlu unit pemurnian EDC
Berdasarkan perbandingan di atas maka dipilih proses cracking EDC karena memiliki banyak kelebihan diantaranya, bahan baku mudah diperoleh, biaya operasi lebih ekonomis serta proses lebih sederhana dibandingkan dengan ketiga proses lainnya.
BAB III
KONSEPSI PRARANCANGAN
3.1 Deskripsi Proses Pembuatan Vinil Chlorida Monomer
Dalam proses pembuatan vinil chlorida monomer ini terdiri dari 3 tahapan yaitu :
1. Tahap penguapan cairan EDC dengan proses pengrekahan
