Pabrik Petrokimia
A.
Latar Belakang
Industri Petrokimia merupakan industri yang membuat berbagai macam produk yang berasal dari minyak bumi. Umumnya produk petrokimia berupa barang-barang atau bahanbahan yang dalam kehidupan kita sehari-hari banyak dipakai di rumah tangga seperti: plastikplastik untuk produk-produk elektronik, telekomunikasi, dan rumah tangga, peralatan plastik untuk industri mobil dan pesawat terbang. Laporan ini berisi tentang jalur-jalur pembuatan dalam pabrik petrokimia, manfaat, bahan baku industri petrokimia dan lain-lain.
B.
Pembahasan Pengertian 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. Bahan-bahan atau produk yang terbuat dari bahan dasarnya minyak dan gas bumi disebut petrokimia.
Jadi, pengertian Industri petrokimia adalah
industri yang berhubungan dengan minyak bumi yang mengkaitkan suatu produkproduk industri minyak bumi yang tersedia, dengan kebutuhan masyarakat akan bahan kimia atau bahan konsumsi dalam kehidupan sehari-hari. Contoh produkproduk industri petrokimia hulu antara lain Methanol, Ethylene, Propylene, Butadine, Benzene, Toluene, Xylenes, Fuel Coproducts, Pyrolisis Gasoline, Pyrolisis Fuel Oil, Raffinate dan Mixed C4.
Bahan baku industri petrokimia 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 :
1
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 lainlain. 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). 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: 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 minyakminyak dasa lainnya. Minyak mentah dengan dasar aspal sangat cocok unuk memproduksi gasoline yang berkualitas tinggi, minyak pelumas mesin dan aspal. Minyak dasar paraffin (paraffinic base) Mengandung sangat sedikit aspal, sehingga sangat baik untuk memprodksi lilin paraffin, mnyak pelumas motor, dan kerosene yang berkualitas tinggi. Minyak dasar campuran Mengandung sejumlah lilin dan aspal secara bersamaan. Klasifikasi minyak dapat juga didasarkan pada: Menurut sifat penguapan Minyak ringan (light oil), Mengandung komponen ringan > 50 % berat. Minyak sedang (medium oil), Mengandung komponen ringan 20 – 50 % berat.
2
Minyak berat (heavy oil), Mengandung komponen ringan < 20 % berat. Menurut kadar sulfur Minyak bumi kadar sulfur tinggi (high sulfur oil), Mengandung sulfur > 2 % berat. Minyak bumi kadar sulfur sedang (medium sulfur oil), Menagndung sulfur 0,1 – 2 % berat. Minyak bumi kadar sulfur rendah (low sulfur oil), Mengandung kaad sulfur < 0,1 % berat Berdasarkan berat jenis Minyak ringan : berat jenis < 0,835 Minyak sedang : berat jenis 0,835 s/d 0,865 Minyak berat : berat jenis > 0,865
Gambar 1. Proses sederhana destilasi bertingkat 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 nParafin yaitu bahan baku pembuatan sabun deterjen. “Gas-oil” (untuk bahan bakar minyak solar). 3
“Fuel oil” (minyak bakar). “Short-residue/Waxy-residue” (untuk bahan bakar minyak residu lain juga untuk bahan baku industri petrokimia “Coke” dan “Carbon black” ataupun untuk industri olefin). 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: 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. Etana (C2H6), dapat dijadikan bahan baku untuk industri olefin untuk menghasilkan bahan-bahan sintetik seperti plastik, sabun deterjen, bahan kosmetik, dll. Propane (C3H8), yang dalam industri olefin dapat dijadikan bahan baku untuk menghasilkan polipropilen, suatu bahan plastik sintetik. Butane yang merupakan bahan baku untuk pembuatan karet sintetik butadiene. 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 : Unsur-unsur kimia seperti mercury (Hg), Helium (He), Argon (Ar), Nitrogen (N2). Acid seperti : CO2, H2S Persenyawaan-persenyawaan sulphur disebut mercaptans. 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: Campuran methane dan ethane LPG (propane dan butane) 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. Senyawa-Senyawa Pengotor Sebagaimana diketahui bahwa senyawa-senyawa yang tidak diinginkan ada dalam 4
minyak dan gas bumi adalah senyawa-senyawa sulfur atau belerang yang terkandung di dalam minyak mentah maupun di dalam produk akhir dan fraksifraksinya. 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 : Hidrogen Sulfida : H – S – H Mercaptans : H – S – R Alkil Sulfida : R – S – R Disulfida : R – S – S – R Sulfida Siklik Alkil Sulfat Asam Sulfonat Sulfoksida Sulfon 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. Berdasarkan proses pembentukan dan pemanfaatannya, produk petrokimia dibagi menjadi empat jenis : 1. Produk Dasar : gas CO dan H2 sintetik, etilena, propilena, butadiene, benzene, toluene, xilena dan n-parafin. 2. Produk Antara : ammonia, methanol, carbon black, urea, etanol, etil klorida, cumene, propilen oksida, butyl alkohol, isobutilen, nitrobenzene, nitrotoluena, PTA (Purified Terepthalic Acid), TPA (Terepthalic Acid), DMT (Dimethyl terepthalate), kaprolaktam, LAB (Linear Alkyl Benzene). 3. Produk Akhir : urea, carbon black, formaldehida, asetilena, polietilena, polipropilena, poli vinil klorida, polistirena, TNT (Trinitrotoluena), polyester, nilon, poliuretan, LAB sulfonat. 4. Produk Jadi : barang-barang yang banyak dipakai sehari-hari di rumah tangga. Contoh-contoh produk hasil industri petrokimia a. plastik-plastik untuk produk elektronik dan telekomunikasi (radio, tv, film, alat-alat komputer, kabel telefon) b. plastik untuk rumah tangga (ember plastik, kantong/karung plastik, botol/kemasan plastik) 5
c. Plastik untuk industri mobil dan pesawat terbang (bemper mobil, jok/busa mobil dan pesawat, ban mobil dan pesawat) d. Baju dan kaus kaki, terbuat dari benang poliester dan nilon, ban mobil dari campuran karet dan carbon black e. sabun bubuk deterjen dibuat dari LAB-sulfonat , dll.
Jalur-jalur pembuatan industri petrokimia Jalur Gas Sintetik Dengan pembentukan gas CO dan H2 dari bahan baku gas bumi (CH4) untuk menghasilkan ammonia, methanol dan carbon black yang melalui 3 cara, yaitu: a. Reaksi steam reforming untuk membentuk amonia yang berlangsung dengan bantuan katalis Ni pada suhu 1.400 – 1.600oF, pada tekanan 400-500 psi. b. Reaksi stream reforming pada pembentukan methanol yang menggunakan 2 macam proses yaitu pada tekanan tinggi dan tekanan rendah. c. Reaksi oksidasi parsial pada pembentukan gas sintetik yang dilanjutkan dengan reaksi pirolisis pada suhu 1300-1500oC dan tekanan 100-150 atm. Jalur Olefin Jalur olefin yaitu untuk membentuk 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. Jalur Aromatik 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 C6C8 yang sangat reaktif sehingga akan mudah bereaksi atau berpolimerisasi antara satu dengan yang lainnya sehingga membentuk produk polimer. 1. Penggunaan dan pemanfaatan industri petrokimia 1. Penggunaan Dalam Industri Pupuk Dan Pestisida Contohnya : pupuk pertanian, dan adhesive urea formaldehida, senyawa carbamate, thiocarbamate, surfaktan organik, organoklorida, alkohol 2. Penggunaan dalam Industri Serat Sintetik
6
Contohnya : TPA (terepthalic acid), DMT (dimethyl terepthalate), PTA (purified terepthalic acid), dan kaprolaktam. 3. Penggunaan dalam Industri Bahan Plastik Contohnya : PE (polietilena), PP (polipropilena), PVC (poli vinil klorida), dan PS (polistirena). 4. Penggunaan Dalam Industri Adhesive Resin Contohnya
:
Urea
formaldehida,
melamin
formaldehida
dan
fenol
formaldehida. 5. Penggunaan dalam Industri Deterjen Contphnya : Alkil benzena, alkil benzene sulfonat (ABS), dan selulosa karboksi metil (CMC). 6. Penggunaan dalam Industri Elastomer Contohnya : Karet sintetik yang digunakan untuk industri ban adalah SBR dan karet butil sebesar 20%. 7. Penggunaan dalam industri Kimia, Khusus Industri Zat Pewarna (Dyestuff Industry) Contohnya : Phthalic anhydride (pewarna tekstil) dan carbon black
Sejarah pabrik petrokimia Tahun 1918 produk kimia organik melalui 3 jalur: •
Fermentasi bahan organik
•
Ekstraksi dari senyawa yang terdapat di alam terutama batu bara
•
Tranformasi/konversi dari minyak bumi dan lemak nabati 1920-an,
•
Iso propanol pertama kali dibuat dari kilang gas propilena. Jadi produk kimia organik sudah mulai dibuat melalui jalur proses petrokimia.
1939 – 1945 •
Kebutuhan untuk perlengkapan perang dikembangkan karet sintetis (Du Pont Company, USA), karena negara penghasil karet terbesar jatuh ke tangan Jepang
Faktor lain yang menunjang perkembangan industri petrokimia waktu itu – tahun 1970 karena harga minyak bumi relatif rendah/murah.
Industri petrokimia dapat dibagi atas 2 bagian besar, yaitu: 7
1.
Industri petrokimia hulu atau (upstream petrochemical industry), yaitu industri yang menghasilkan produk petrokimia yang masih berupa produk dasar atau produk primer dan produk antara atau produk setengah jadi (masih merupakan bahan baku untuk produk jadi). Pada daftar berikut disebelah kiri diurutkan beberapa bahan baku yang dapat dipakai untuk industri petrokimia hulu. Semuanya merupakan atau terdiri dari hidrokarbon yang merupakan produk-produk industri minyak dan gas bumi. Dari atas sampai kebawah (gas oil) konsistensinya semakin berat d.p.l. dari gas sampai kecairan. Disebelah kanan diurutkan beberapa produk-produk industri petrokimia hulu yang kadang-kadang disebut “first generation petrochemicals” atau juga “basic petrochemicals” atau “petrochemical building blocks”.
Feedstocks Petrochemical product Fuel Coproduct Methane Ethane Methanol Propane Ethylene Butane Pyrolysis Gasoline Propylene Condensate Pyrolysis Fuel Oil Butadiene Naphta Raffinate Benzene Gas Oil Mixed C4’s Toluene Reformate Xylenes Raffinate Pyrolysis Gasoline Perlu ditambahkan bahwa LPG dapat berasal dari alam dari perut bumi dan dapat pula berasal dari operasi pengilangan. LPG juga mengandung senyawasenyawa tak jenuh dari C3 dan C4, yakni propylene dan butene/butadiene. 2.
Industri petrokimia hilir atau (downstream petrochemical industry), yaitu industri yang menghasilkan produk petrokimia yang sudah berupa produk akhir dan/atau produk jadi. Bahan – Produk Petrokimia dan Polimer Bahan – Produk petrokimia adalah segala bahan atau produk kimia yang dibuat/dihasilkan secara sistetik dari bahan baku migas atau komponenkomponennya/fraksi-fraksi, seperti: 1. Pakaian, produk kosmetik dan parfum yang kita kenakan sehari-hari. 2. Kantong-kantong plastik, botol-botol plastik dan barang¬-barang plastik lainnya yang sering kita gunakan sehari-hari. 3. 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.
8
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: Produk polimer alamiah atau polimer alam, misalnya:
Polisakarida (pati dan bahan selulosa) Protein alam (serat sutera, serat otot dan enzim) Karel alam dan asam-asam nukleat
Produk polimer sintetik atau produk polimer buatan manusia, yang mencakup semua produk petrokimia yang dihasilkan secara sintetik dengan proses polimerisasi dari migas, misalnya:
Plastik-plastik sintetik Serat-serat sintetik 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.
9
