BAB I PENDAHULUAN 1.1 Sejarah Proses
Polietilena pertama kali disintesis oleh ahli kimiaJerman bernama Hans von Pechmann yang melakukannya secara tidak sengaja pada tahun 1989 ketika sedang memanaskan diazometana. Ketika koleganya, Eugen Bamberger dan Friedrich Tschirner mencari tahu tentang substansi putih, berlilin, mereka mengetahui bahwa yang ia buat mengandung rantai panjang -CH2- dan menamakannya polimetilena. Kegiatan sintesis polietilena secara industri pertama kali dilakukan, lagi-lagi, secara tidak sengaja, ole olehEric Fawcett dan Reginald Gibson pada tahun 1933 di fasilitas ICI diNorthwich, Inggris. Ketika memperlakukan campuran etilena dan benzaldehida pada tekanan yang sangat tinggi, mereka mendapatkan substansi yang sama seperti yang didapatkan oleh Pechmann. Reaksi diinisiasi oleh keberadaan oksigen dalam reaksi sehingga sulit mereproduksinya pada saat itu. Namun, Michael Perrin, ahli kimia ICI lainnya, berhasil mensintesisnya sesuai harapan pada tahun 1935, dan pada tahun 1939 industri LDPE pertama dimulai.
1.2 Spesifikasi Bahan Baku
Polietilen adalah suatu bahan yang termasuk dalam golongan polimer, dalam bahasa komersial lebih dikenal dengan nama plastik, karena bahan tersebut bersifat termoplastik.
Polietilena terdiri dari berbagai jenis berdasarkan kepadatan dan percabangan molekul. Sifatmekanis dari polietilena bergantung pada tipe percabangan, struktur kristal, dan beratmolekulnya. Polietilen terdiri dari : a.Bahan baku Utama : Ethylene
Ethylene ini diperoleh dari hasil produksi Ethylene plant . Sifat Fisik Ethylene (CH2=CH2) Berat Molekul : 28,05 g/mol Spesific gravity : 0,57-102/4 Fase : gas Titik didih : -103,9 oC Titik leleh : -169 oC Temperatur kritis : 9,15 oC Tekanan kritis : 50,4 bar
Proses Industri Kimia
Page 1
Volume kritis : 131 cm3/mol Comonomer
Comonomer yang digunakan yaitu 1-butene. Sifat-sifat fisik dari comonomer tersebut yaitu: Sifat Fisik Butene-1 (CH2 = CHCH2CH3) Berat Molekul : 56,10 g/mol Spesific gravity : 0,6013 Fase : cair Titik didih : -5 °C Titik leleh : -130 °C Temperatur kritis : 146,85 °C Tekanan kritis : 40,43 bar Volume kritis : 293,3 cm3/mol Larut dalam pelarut organik tetapi tidak dapat larut larut dalam air
Nitrogen
Sifat fisik dari nitrogen yaitu : Berat Molekul : 28,02 g/mol Spesific gravity : 0,8081 Fase : gas Titik didih : -195,8 oC Titik leleh : -209,86 oC Temperatur kritis : -147 oC Tekanan kritis : 34 bar (abs)
Hidrogen
Sifat Fisik Hidrogen (H2) adalah sebagai berikut : Berat Molekul : 2,016 g/mol Spesific gravity : 0,0709-252,7 Fase : gas Titik didih : -252,7 oC Titik leleh : -259,1 oC Temperatur kritis : -1240 oC Tekanan kritis : 13 bar (abs)
Proses Industri Kimia
Page 2
b.Bahan baku Penunjang : Katalis
Katalis yang digunakan terdiri dari tiga jenis, tergantung pada spesifikasi produk yang diinginkan. Ketiga jenis katalis tersebut yaitu : 1. Katalis M-1 Katalis M-1 terdiri dari metal aktif Titanium yang di-support dengan silika dan aluminium. Berdiameter 700-900m. 700-900m. μ Karaktristik : a. Memiliki distribusi berat molekul (MWD) terbatas, b. Harga Melt Index tinggi dan densitas yang cukup luas, c. Aktivitas yang baik (2-4 ppm Ti), d. Produktivitas Katalis 3000-5000 kg resin/kg katalis, Penggunaan : untuk m memproduksi emproduksi LLDPE.
2. Katalis S-2 Katalis S-2 terdiri dari chrome aktif yang di-support dengan silika dan aluminium. Berdiameter 500-600m. μ Karaktristik: a. Memiliki distribusi berat molekul (MWD) (MWD) sangat luas, b. Harga Melt Indekx rendah dan densitas tinggi, c. Aktivitas yang baik (kurang dari1ppm Cr), d. Produktivitas Katalis 6000-8000 kg resin/kg katalis, e. Polimerisasi baik, sturtur molekul produk yang lebih luas. Penggunaan : untuk memproduksi HDPE, tipe blow molding, film, pipa, geomembran.
3. Katalis F-3 Katalis F-3 merupakan katalis yang tergolong katalis chrome. Berdiameter 500-600m. 500-600m. μ Karaktristik: a. Memiliki distribusi berat molekul (MWD) ( MWD) produk yang luas, b. Produktivitas Katalis 15000 kg resin/kg katalis. Penggunaan : untuk memproduksi HDPE.
Proses Industri Kimia
Page 3
Co-catalyst Sifat Fisik Fisik TEAL (Al(C2H (Al(C2H5) 5)3) 3) yaitu : Berat Molekul : 114,17 g/mol Densitas : 0,834 g/ml Viskositas : 2,6 mPa.sg
1.3 Spesifikasi dan Penggunaan Produk
Polietilena
bermassa
molekul
sangat
tinggi
(Ultra
high
molecular
weight
polyethylene)(UHMWPE) UHMWPE adalah polietilena dengan massa molekul sangat tinggi, hingga jutaan. Biasanya berkisar antara 3.1 hingga 5.67 juta. Tingginya massa molekul membuat plastik ini sangat kuat, namun mengakibatkan pembentukan rantai panjang menjadi struktur kristal tidak tidak efisien dan memiliki kepadatan lebih rendah dari pada HDPE. UHMWPE bisadibuat dengan teknologi katalis, dan katalis Ziegler adalah yang paling umum. Karena ketahanannya terhadap penyobekan dan pemotongan serta bahan kimia, jenis plastik ini memiliki aplikasi yang luas. UHMWPE digunakan sebagai onderdil mesin pembawa kaleng dan botol, bagian yang bergerak dari mesin pemutar, roda gigi, penyambung, pelindung sisi luar, bahan anti peluru, dan sebagai implan pengganti bagian pinggang dan lutut dalam operasi.
Poli Poliet etil ilen enaa berdensitas berdensit as tinggi t inggi (High Density Densit y Polyethylene) Pol yethylene) (HDPE) HDPE dicirikan dengan densitas yang melebihi atau sama dengan 0.941 g/cm3. HDPE memiliki
derajat rendah dalam percabangannya dan memiliki kekuatan antarmolekul yang sangat tinggi dan kekuatan tensil. HDPE bisa diproduksi dengan kataliskromium/silika, Katalis Ziegler-Natta, atau katalis metallocene. HDPE digunakan sebagai bahan pembuat botol susu, botol/kemasan deterjen, kemasan margarin, pipa air, dan tempat sampah.
Polie Polietil tilen enaa cross-l cro ss-linke inked d (Cross(Cr oss-lin linked ked polyeth pol yethylen ylene) e) (PEX (PEX atau atau XLPE XLPE)) PEX atau XLPE adalah polietilena dengan kepadatan menengah hingga tinggi yang memiliki
sambungan cross-link pada struktur polimernya. Sifat ketahanan terhadap temperatur tingi meningkat seperti juga ketahanan terhadap bahan kimia.
Proses Industri Kimia
Page 4
Poliet Polietile ilena na berd berdens ensita itass menen menenga gah h (Medium (Medi um densit den sity y pol p olyet yethyl hylen ene) e) (MDPE) (MDPE) MDPE dicirikan dengan densitas antara 0.926 – 0.926 – 0.940 0.940 g/cm3. MDPE bisa diproduksi dengan
katalis kromium/silika, katalis Ziegler-Natta, atau katalis metallocene. MDPE memiliki ketahanan yang baik terhadap tekanan dan kejatuhan. MDPE biasa digunakan pada pipa gas.
Polietilena berdensitas rendah (Low density polyethylene) (LDPE) ( LDPE) LDPE dicirikan dengan densitas 0.910 – 0.910 – 0.940 0.940 g/cm3. LDPE memiliki derajat tinggi terhadap
percabangan rantai panjang dan pendek, yang berarti tidak akan berubah menjadi struktur kristal. Ini juga mengindikasikan bahwa LDPE memiliki kekuatan antar molekul yang rendah. Ini mengakibatkan LDPE memiliki kekuatan tensil yang rendah. LDPE diproduksi dengan polimerisasi radikal bebas.
Poliet Polietile ilena na linie linierr berde berdensi nsitas tas rendah rendah (Linear (Line ar low lo w densit den sity y polyet pol yethyl hylen ene) e) (LLDPE) (LLDPE) LLDPE dicirikan dengan densitas antara 0.915 – 0.915 – 0.925 0.925 g/cm3. LLDPE adalah polimer linier
dengan percabangan rantai pendek dengan jumlah yang cukup signifikan. Umumnya dibuat dengan kopolimerisasi etilena dengan rantai pendek alfa-olefin( pendek alfa-olefin(1 1-butena,1 -butena,1-heksena,1-oktena,d -heksena,1-oktena,dan an sebagainya). LLDPE memiliki kekuatan tensil yanglebih tinggi dari LDPE, dan memiliki ketahanan yang lebih tinggi terhadap tekanan.
Poliet Polietile ilena na berde berdensi nsitas tas sanga sangatt rendah rendah (Ver (Very y low lo w densi den sity ty polyeth pol yethyle ylene ne)) (VLDPE (VLDPE)) VLDPE dcirikan dengan densitas 0.880 – 0.880 – 0.915 0.915 g/cm3. VLDPE adalah polimer linier dengan
tingkat percabangan rantai pendek yang sangat tinggi. Umumnya dibuat dengan kopolimerisasi etilena dengan rantai pendek alfa-olefin.
Proses Industri Kimia
Page 5
BAB II RANCANGAN PROSES Umpan berupa C2H4, C2H4, C4H8, H2, dan N2 dialirkan dialirkan menuju ke m mix ix poin po intt (S-201) (S-201) untuk selanjutnya dialirkan dialirkan ke reaktor flu f luid idiz ized ed bed bed (R-201). Pada N2, aliranny alirannyaa dibagi menjadi menjadi 2produk yaitu yaitu nitrogen bertekanan tinggi (NBT) dan nitrogen bertekanan rendah (NBR). NBT digunakan sebagai carrier gas pada reaktor fluidized bed (R-201) yang beroperasi pada 85 oC dan 12 bar sedangkan NBR digunakan sebagai purger gas untuk Product Purge Bin (V-301). Umpan yang dialirkan pada R-201 akan mengalami reaksi polimerisasi yang akan menghasilkan resin LLDPE dengan tingkat konversi 10% setiap pass-nya. Umpan yang tidak terkonversi disesuaikan kembali tekanannya agar sesuai dengan tekanan operasi yang dibutuhkan untuk fluidisasi dalam R-201. Setelah itu, untuk mempertahankan suhu operasi di dalam reaktor dipergunakan cycle gas cooler (E201). Untuk menurunkan energi aktivasi reaksi, maka ditambahkan katalis TiCl3 dan co-katalis Al(C2H5)3 (TEAL). Setelah terbentuk produk berupa resin LLDPE (500 - 900 μm), maka secara periodik dialirkan ke product chamber (V-201), lalu diumpankan ke product blow tank (V-202) secara gravitasi. Kemudian, produk dari V-202 dibawa ke product purge bin (R-301) yang beroperasi pada 100 oC dan 1 atm. Pada R-301,impuritis yang terbawa akan disingkirkan dengan N2 yang dialirkan pada coneI dan katalis serta co-katalis dideaktivasi dengan hidrolisis menggunakan steam yang dialirkan pada cone II,menurut reaksi : 2TiCl3 + 4H2O → 2TiO2 + 6HCl + H2 Al(C2H5)3 + 3H2O → Al(OH)3 + 3C2H6 Setelah itu, resin LLDPE dialirkan ke mixer (M-301) yang bersuhu 160 oC. Dengan suhu ini resin LLDPE akan meleleh. Lelehan ini akan dialirkan ke pel pellletiz et izer er (PE-301). Pada PE-301, lelehan ini akan dibentuk menjadi pellet LLDPE, lalu disalurkan ke gudang produk (V304).Impur 304).Impuritis itis yang berupa berupa gas akan ter purg purgin ing g keluar dari R-301 melalui melalui filt fi lter er.. Gas yang lolos lolos melalui filter akan dialirkan ke scrubber (V-301) yang beroperasi pada 100 oC dan 1 atm. PadaV-301 akan terjadi pelarutan HCl yang yang terdapat di dalam gas. Oup Ouput ut dari V-301 berupa larutan HCl akan ditampung di tangki HCl (V-303). Ouput dari scrubber yang lainnya akan dialirkan ke flash drum (V302) yang beroperasi pada 40 oC dan 85 bar. Untuk selanjutnya, senyawa yang terkondensasi di V-302 akan dipergunakan sebagai fuel boiler pada unit utilitas.
Proses Industri Kimia
Page 6
BAB III KESIMPULAN/PENUTUP Kesimpulan Dengan temperatur dan tekanan rendah bisa dihasilkan polyethylene resin dengan densitas yang tinggi.
BAB IV DAFTAR PUSTAKA Wikipedia polyethylene
Proses Industri Kimia
Page 7
