PROPOSAL PRARANCANGAN PABRIK POLIPROPILEN PROSES EL PASO FASE LIQUID BULK KAPASIT KAPASITAS AS 250.000 TON/TAHUN
BAB II DESKRIPSI PROSES 2.1 2.1
Spes Sp esif ifik ikas asii Baha Bahan n Baku Baku,, Baha Bahan n Pend Penduk ukun ung, g, dan dan Pro Produ duk k
2.1. 2.1.1 1
Spes Sp esif ifik ikas asii Baha Bahan n Baku Baku 1. Propilen
Rumus molekul
: C3H6
b.
Berat molekul
: 42,08 kg / kmol
c.
Wujud ! atm, 2"oC# : gas
d.
$e%am&aka%
: t'dak ber(ar%a
e.
Bau
: )romat's
*.
$emur%'a%
: ++,8" &ol'mer grade#
g.
-m&ur'tas
: ro&a%a 0,!"
a.
(((.ca%draasr'.com# 2. Hidrogen
Rumus molekul
: H2
b.
Berat molekul
: 2,0!6 kg / kmol
c.
Wujud
: gas 3! atm, 30oC#
d.
't'k d'd' %ormal
: 12"2,6 0C
e.
't'k ebur
: 12"+,2 0C
*.
e%s'tas
: 8,+8 5 !01" g/ cm3
g.
$e%am&aka%
: 'dak ber(ar%a
.
Bau
: 'dak berbau
'.
$emur%'a%
: m'%'mal +"
j.
-m&ur'tas
: eta%a maks'mum !
a.
(((.a'rl'7u'de.com (((.a'rl'7u'de.com## 2.1.2 2.1.2
Spesi Sp esifik fikas asii Bahan Bahan Penduk Pendukun ung g Ka!al Ka!alis" is" 1. Ka! Ka!alis alis #i$l%
a.
Berat molekul
: !34,48 kg / kmol
b.
Wujud
: lurr9
c.
$e%am&aka%
: Be%'%g
Bab II Deskr!s Pr"ses
PROPOSAL PRARANCANGAN PABRIK POLIPROPILEN PROSES EL PASO FASE LIQUID BULK KAPASITAS 250.000 TON/TAHUN d.
u&&ort katal's
: gCl2 (((.sellcem'calcor&orat'o%.com#
2. Koka!alis #EAl
a.
Rumus olekul
: )lC2H"#3
b.
Berat olekul
: !!4,! kg / kmol
c.
Wujud
: Ca'r
d.
$e%am&aka%
: Be%'%g (((.sellcem'calcor&orat'o%.com#
2.1.&
Spesifikasi produk 1. Polipropilen
a. e%'s
: Homopolimer Biaxially Oriented Polipropilen Film B;#
b.
Rumus molekul
c. Melt flow
: <1C3H61=% : 2,0 g/!0 me%'t
d. B rata1rata
: 38".000 g/mol
e. Wujud
: adata%
*. Be%tuk
: ellet gra%ular #
g. $e%am&aka%
: Be%'%g
. Bau
: 'dak berbau (((.&ol9tama&ro&'%do.com#
2.2
Konsep Proses
2.2.1
Dasar reaksi
ecara umum dasar reaks' &ol'mer'sas' &ol'&ro&'le% adala : ro&'le%
ol'mer'sas'
ol'&ro&'le%
Reaks' molekuler%9a da&at d'tul's sebaga' ber'kut :
ΔH2+8# sebesar 16+,! k/mol $'rk1;tmer, !++#
Bab II Deskr!s Pr"ses
PROPOSAL PRARANCANGAN PABRIK POLIPROPILEN PROSES EL PASO FASE LIQUID BULK KAPASITAS 250.000 TON/TAHUN 2.2.2
Sis!e' Ka!alis
$atal's 9a%g d'gu%aka% adala katal's >'egler1?atta ge%eras' keem&at beru&a 'Cl4 de%ga% su&&ort katal's gCl2. gCl2 ber*u%gs' u%tuk me%u%ja%g 'Cl4 su&a9a leb' kuat da% t'dak &eca ket'ka terjad' reaks' &ol'mer'sas'. $atal's terd's&ers' dalam mineral oil 9a%g ber*u%gs' mel'%du%g' kom&leks 'Cl4/gCl2 dar' ko%tak de%ga% udara lembab atau ua& a'r, kare%a 'Cl4/gCl2 sa%gat reakt'* terada& a'r. Wujud%9a beru&a slurry &adata% tersus&e%s' dalam m'%9ak# 9a%g ber(ar%a kecoklata%. Wujud slurry '%' memu%gk'%ka% katal's da&at d'al'rka% ke dalam reaktor. $okatal's 9a%g d'gu%aka% adala @)l Tri Ethyl Alumunium, )lC2H"#3#. $okatal's ber*u%gs' sebaga' &embe%tuk kom&leks katal's akt'* 9a%g da&at mem&ermuda terjad'%9a &ol'mer'sas'. $okatal's '%' sa%gat mem&e%garu' &rodukt'A'tas katal's. @)l bersama katal's membe%tuk logam akt'* 9a%g memu%gk'%ka% terjad'%9a &ol'mer'sas'. aju al'r @)l terga%tu%g dar' ras'o @)l terada& jumla t'ta%'um katal's# dalam reaktor Ras'o @)l/'#. 2.2.&
(ekanis'e Reaksi
ol'mer'sas' &ol'&ro&'le% adala reaks' &ol'mer'sas' ad's' koord'%as' kom&leks. Reaks' '%' terbag' atas dua bag'a%, 9a'tu &embe%tuka% kom&leks koord'%as' katal's kokatal's d'la%jutka% de%ga% &ol'mer'sas' &ertumbua% ra%ta' ad's'#. Reaks' terd'r' dar' 3 taa&a%, 9a'tu : 2.2.3.! Reaks' -%'s'as' aa& '%' de%ga% &roses &e%gakt'*a% katal's ole kokatal's membe%tuk suatu se%9a(a kom&leks logam tra%s's' 9a%g mem&u%9a' 'kata% koord'%as' de%ga% satu s's' akt'*. $atal's 9a%g d'gu%aka% adala 'Cl4 da% kokatal's )lC2H"#3
Bab II Deskr!s Pr"ses
PROPOSAL PRARANCANGAN PABRIK POLIPROPILEN PROSES EL PASO FASE LIQUID BULK KAPASITAS 250.000 TON/TAHUN etela katal's d'akt'*ka% ole kokatal's, mo%omer aka% me%9era%g bag'a% akt'* '%' da% berkoord'%as' de%ga% logam tra%s's', sela%jut%9a me%9's'& a%tara met'l da% gru& alk'l, membe%tuk rad'kal bebas baru. Reaks' '%' terus berla%gsu%g me%gas'lka% rad'kal bebas selama &ol'mer'sas'. eka%'sme mo%ologam dar' kom&leks >'egler1?atta :
2.2.3.2 Reaks' ro&agas' Rad'kal bebas &ro&'le% terbe%tuk aka% me%9era%g mo%omer &ro&'le% la'%%9a terus me%erus da% membe%tuk rad'kal &ol'mer 9a%g &a%ja%g. ada taa& '%' t'dak terjad' &e%gak'ra%, &ol'mer'sas' terus berla%gsu%g sam&a' t'dak ada lag' gugus *u%gs' 9a%g tersed'a u%tuk bereaks'.
2.2.3.3 Reaks' erm'%as' Cara &e%ge%t'a% reaks' 9a%g b'asa d'ke%al adala de%ga% &e%ge%t'a% uju%g atau de%ga% me%ggu%aka% sala satu mo%omer secara berleb'a%. ada &e%ge%t'a% uju%g, terjad' reaks' 'droge%as'. H'droge% sebaga' term'%ator aka% bergabu%g de%ga% s's' akt'* katal's se'%gga terjad' &emoto%ga% rad'kal &ol'mer me%jad' se%9a(a &ol'mer da% se%9a(a 'dr'd. e%9a(a 'dr'd aka% bergabu%g kembal' de%ga% mo%omer &ro&'le% la'%%9a u%tuk membe%tuk ra%ta' &ol'mer 9a%g baru.
Bab II Deskr!s Pr"ses
PROPOSAL PRARANCANGAN PABRIK POLIPROPILEN PROSES EL PASO FASE LIQUID BULK KAPASITAS 250.000 TON/TAHUN
2.2.%
)ase Reaksi dan Kondisi Reaksi
Reaks' berla%gsu%g dalam *ase ca'r. ro&'le% masuk reaktor ber(ujud ca'r. $atal's da% kokatal's masuk reaktor ber(ujud slurry. H'droge% masuk reaktor ber(ujud gas. Reaktor bero&eras' &ada teka%a% 30 atm de%ga% tem&eratur 0oC. )lasa% &em'l'a% ko%d's' o&eras' adala.: a. %tuk me%jaga &ro&'le% agar teta& dalam *ase ca'r. b. %tuk me%g'la%gka% kebutua% aka% &elarut. )da%9a &elarut me%9ebabka% d'butuka%%9a &roses &em'saa% &elarut dar' &roduk. c. $atal's da% kokatal's bekerja secara o&t'mal &ada suu 0oC. Reaks' &ol'mer'sas' &embe%tuka% &ol'&ro&'le% meru&aka% reaks' 9a%g bers'*at 'rreAers'bel da% eksoterm's, kare%a 'tu reaktor d'le%gka&' de%ga% jaket &e%d'%g'% u%tuk me%jaga suu o&eras'. a%as reaks' &ada keadaaa% sta%dar ΔH2+8# sebesar 18+,! k/mol $'rk ;tmer, !++#. 2.2.*
#in+auan Kine!ika Reaksi
eka%'sme reaks' &ol'mer'sas' ad's' koord'%as' se%d'r' sa%gat kom&leks da% sul't u%tuk d'ketau' de%ga% &ast'. $are%a rum't%9a &ol'mer'sas' >'egler1 ?atta, t'dak ada skema k'%et'k ter&adu atau kom&ree%s'* 9a%g mu%cul, 9a%g mem&erat'ka% de%ga% cuku& sera&a% &ermukaa%, '%teraks' katal's1kokatal's, &e%uru%a% akt'*'tas katal's, mor*olog' katal's, ukura% &art'kel da% la'%1la'% se'%gga kece&ata% tra%s*er massa a%tar mo%omer da% katal's da&at d'aba'ka% terada& laju reaks' teAe%s,!+++#. Reaks' '%'s'as' da% reaks' term'%as' berla%gsu%g s&o%ta% atau sa%gat ce&at se'%gga laju reaks' '%'s'as' da% term'%as' da&at d'aba'ka% terada& laju reaks' &ro&agas'. Reaks' &ro&agas' berla%gsu%g leb' lambat se'%gga me%go%trol laju reaks' keselurua%.
Bab II Deskr!s Pr"ses
PROPOSAL PRARANCANGAN PABRIK POLIPROPILEN PROSES EL PASO FASE LIQUID BULK KAPASITAS 250.000 TON/TAHUN 'ka reaks' a%9a d'l'at sebaga' reaks' &ertumbua% ra%ta' &ol'mer reaks' &ro&agas'# maka laju reaks' &ol'mer'sas' overall da&at d'tul's de%ga% &ersamaa% : R& D k& CE# # de%ga% D R&
: aju kece&ata% &ol'mer'sas' overall
k&
: $o%sta%ta kece&ata% laju &ro&agas'
CE#
: $o%se%tras' bag'a% akt'* katal's
#
: $o%se%tras' mo%omer
%tuk s'stem katal's : $atal's
: 'Cl4, gCl2
$okatal's
: )lC2H"#3
em&eratur reaks' : 0 oC k&
: 800 dm3/mol s
CE
: 42 mmol/mol ' $'rk ;tmer, !++#
$o%Aers' 9a%g da&at d'ca&a' dalam s'stem reaks' *ase ca'r sebesar "0160 . e%ga% ko%Aers' sebesar '%', maka ko%trol &a%as leb' ba'k da% d'str'bus' berat molekul 9a%g leb' merata err9, !+++#. 2.2.
#in+auan #er'odina'ika roses &embuata% &ol'&ro&'le% dar' &ro&'le% meru&aka% reaks' eksoterm's
atau e%doterm's da&at d'l'at dar' e%erg' &ol'mer'sas' # HR #: Reaks' :
&ro&'le%
&ol'&ro&'le%
%tuk mo%omer &ro&'le% 9a%g bereaks' mem&u%9a' %'la' :
#HR c
: 1 8+,! $j / mol 18+.!00 /mol# : 300 oC "3 $#
er%9ata #H &
Fr'ed, !++"# me%u%juka% arga %egat'*, maka reaks'%9a bers'*at
eksoterm's.
Bab II Deskr!s Pr"ses
PROPOSAL PRARANCANGAN PABRIK POLIPROPILEN PROSES EL PASO FASE LIQUID BULK KAPASITAS 250.000 TON/TAHUN er'tu%ga% arga teta&a% keset'mba%ga% $# da&at d't'%jau dar' rumus ber'kut : Tc =
∆ H R T C
∆ S=
¿
∆ H R T C
−69100 J / mol 573 K
D 1!20,6 /mol$ ada suu 2+8 $ : ∆ G= ∆ H R − T . ∆ S
D 16+!00 / mol#12+8 $# !20,6 / mol.$# D 1!0"038,8 /mol ∆ G =− RT ln K
ln K =
¿
∆ G
0
− RT
−105038,8 J / mol −8,314 J / mol . K x 298 K D 42,3+"+ 18
K 298=2,584 x 10
ada suu o&eras' 00C 343 $# ln
ln
K K 298
=
−∆ H R
K
= 18
2,584 x 10 ln
1
1
T
T 1
( −
)
−69100 8,314
K 18
2,584 x 10
18
ln K − ln 2,584 x 10
(
1 1 − ) 343 298
=−3,659
=−3,659
Bab II Deskr!s Pr"ses
PROPOSAL PRARANCANGAN PABRIK POLIPROPILEN PROSES EL PASO FASE LIQUID BULK KAPASITAS 250.000 TON/TAHUN ln K 42,396 −
3,659
=−
ln K =38,737 16
K =6,66 x 10
erl'at ba(a arga $ u%tuk reaks' tersebut sa%gat besar se'%gga reaks' aka% berjala% ke ka%a% irreversible#.
2.2.-
Perandingan (ol Reak!an
erba%d'%ga% mol reakta% 9a%g masuk terga%tu%g &ada je%'s atau rade &ol'&ro&'le% 9a%g d''%g'%ka%. arameter &erba%d'%ga% mol reakta% 9a%g d''%g'%ka% mel'&ut' : 2.2.8.! Ras'o H'droge%/ro&'le% H'droge% ber*u%gs' sebaga' &e%gatur melt flow 9a%g me%e%tuka% &a%ja%g ra%ta' atau berat molekul &ol'&ro&'le%. 'ka d''%g'%ka% melt flow t'%gg', berat molekul re%da ra%ta' &e%dek# maka d'butuka% leb' ba%9ak 'droge%. et'a& &roses &ol'mer'sas' &ol'&ro&'le% da&at me%gas'lka% je%'s &roduk de%ga% beragam rade / je%'s ta%&a memod'*'kas' &eralata% &roses. arameter &e%gatur je%'s &roduk / rade adala berat molekul 9a%g d'atur ole ras'o 'droge% berba%d'%g &ro&'le%. 2.2.8.2 Ras'o @)l/'Cl4 emak'% t'%gg' ras'o '%', semak'% besar &ula &rodukt'A'tas katal's. %tuk mela(a% kemu%gk'%a% ada%9a racu% katal's 9a%g terba(a masuk ke reaktor, ras'o 9a%g d'gu%aka% sek'tar 40 1 "0.
Bab II Deskr!s Pr"ses
PROPOSAL PRARANCANGAN PABRIK POLIPROPILEN PROSES EL PASO FASE LIQUID BULK KAPASITAS 250.000 TON/TAHUN 2.& Diagra' Alir Proses 2.&.1
/a'ar Diagra' Alir Proses
Gambar 2.! 'agram )l'r roses 2.&.2
Deskripsi Proses
roses &roduks' &ol'&ro&'le% melalu' bebera&a u%'t &roses : 1
%'t &e%9'a&a% baa% baku
1
%'t reaks'
1
%'t &emur%'a% &roduk
Bab II Deskr!s Pr"ses
PROPOSAL PRARANCANGAN PABRIK POLIPROPILEN PROSES EL PASO FASE LIQUID BULK KAPASITAS 250.000 TON/TAHUN 2.&.2.1 0ni! Peniapan Bahan Baku a. 0ni! Peniapan Propilen
ro&'le% ca'r d'al'rka% dar' ta%gk' &e%9'm&a% 10! 30C, !3 atm# kemud'a% d'&om&a 10!# sam&a' teka%a% 30 atm me%uju reaktor. ro&'le% d'&a%aska% de%ga% eater H@10!# sam&a' suu%9a 0C. ro&'le% tersebut kemud'a% d'cam&ur de%ga% &ro&'le% re!y!le. . 0ni! Peniapan Catalyst System
ar' ta%gk' &e%9'm&a% 102#, katal's 'Cl41gCl2 d'al'rka% de%ga% &om&a 103# ke m'5er #. ar' ta%gk' &e%9'm&a% 103# kokatal's @)l d'al'rka% de%ga% &om&a 102# ke m'5er #. $atal's da% kokatal's d'cam&ur d' m'5er &ada suu 30C da% teka%a% ! atm. Has'l cam&ura% m'5er kemud'a% d'&om&a 104# sam&a' 30 atm me%uju reaktor. . 0ni! Peniapan Hidrogen
ar' ta%gk' &e%9'm&a% 104#, 'droge% d'kom&res' $10!# sam&a' teka%a% 30 atm me%uju ke &'&a &ro&'le% um&a% reaktor.
2.&.2.2 0ni! Reaksi
Reaks' &ol'mer'sas' &ol'&ro&'le% d'lakuka% d' dalam "ontinuous #tirred Tan$ %ea!tor R# &ada teka%a% 30 atm da% suu 0 oC. Reaks' 9a%g terjad' terd'r' dar' t'ga taa&a% reaks' 9a'tu taa& '%'s'as', taa& &ro&agas' da% taa& term'%as'. Reaks' berjala% secara eksoterm's da% u%tuk me%jaga agar suu reaktor teta& ko%sta% maka reaktor d'le%gka&' de%ga% jaket &e%d'%g'%.
2.&.2.& 0ni! Pe'urnian Produk
roduk reaktor terd'r' dar' fla$e &ol'&ro&'le% da% mo%omer &ro&'le% s'sa reaks'. ela%jut%9a d'lakuka% &erolea% kembal' mo%omer &ro&'le% s'sa reaks' de%ga% cara me%gua&ka% mo%omer &ro&'le% s'sa reaks' se&a%ja%g flashline F# me%uju ke s'klo%. Hal '%' da&at d'lakuka% kare%a res'% &ol'&ro&'le% ber(ujud fla$e. em'saa% mo%omer gas da% fla$e d'lakuka% d' s'klo% CI# &ada teka%a% !2 atm. Has'l atas s'klo% beru&a gas mo%omer &ro&'le% da% as'l ba(a beru&a
Bab II Deskr!s Pr"ses
PROPOSAL PRARANCANGAN PABRIK POLIPROPILEN PROSES EL PASO FASE LIQUID BULK KAPASITAS 250.000 TON/TAHUN res'% &ol'&ro&'le%. Gas mo%omer d'ca'rka% kembal' de%ga% ko%de%sor C10!# sam&a' suu 30oC lalu d'&om&a da% d'&a%aska% sam&a' ko%d's' teka%a% 30 atm , suu 0oC da% d'cam&ur de%ga% &ro&'le% fresh feed . Res'% &ol'&ro&'le% kemud'a% d'buat be%tuk &ellet de%ga% alat @5truder1 ellet'Jer @K10!#. ellet &ol'&ro&'le% kemud'a% d'tra%*er ke s'lo 10!# de%ga% pneumati! !onveyor C#.
Bab II Deskr!s Pr"ses
