Industri Xylena

UNIVERSITAS INDONESIA

INDUSTRI XYLENE

KELOMPOK 10

ANGGOTA KELOMPOK:

FARIS RAZANAH Z. (1106005225)

LIDYA AYU PRATIWI (1006679724)

MUTIARA KARTINI (1106000275)

RIA KUSUMA DEWI (1106005396)

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2014

ii

Universitas Indonesia

DAFTAR ISI

Daftar Isi ........................................................................................................ ii

Daftar Gambar ............................................................................................... iii

Daftar Tabel ................................................................................................... iv

BAB I - PENDAHULUAN ........................................................................... 1

BAB II – TINJAUAN PUSTAKA XYLENE ............................................... 2

2.1 Pengertian Xylene ......................................................................... 2

2.2 Sifat Fisika dan Kimia Xylene ...................................................... 2

2.3 Manfaat Xylene ............................................................................ 5

2.4 Bahan Baku Xylene ...................................................................... 7

2.5 Produsen Xylene ............................................................................ 11

2.6 Kebutuhan Nasional Xylene........................................................... 20

BAB III – PROSES PEMBUATAN XYLENE ........................................... 24

3.1 Skema Proses ................................................................................ 24

3.2 Parameter Proses ........................................................................... 36

3.3 Limbah Proses .............................................................................. 38

BAB IV - KESIMPULAN ............................................................................ 41

Daftar Pustaka ..................................................................................................... 42

iii


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Isomer xylene (o-xylene, m-xylene dan p-xylene).............…. 2

Gambar 2.2. Perbandingan Sifat Fisika dan Kimia Xylene dan Isomernya 4

Gambar 2.3. Pohon Petrokimia yang Menunjukkan Manfaat Xylena......... 3

Gambar 2.4. Feed dan produk dari Produksi Xylene................................... 7

Gambar 2.5. Kegunaan dan Isomer Xylene................................................. 8

Gambar 2.6. Skema Produk Pertamina........................................................ 11

Gambar 2.7. Blok Diagram KPC................................................................ 15

Gambar 2.8. Skema Produk PT. TPPI........................................................ 18

Gambar 2.9. Kebutuhan Dunia akan Xylene.............................................. 21

Gambar 2.10. Kebutuhan Xylene dibandingkan yang Lain....................... 21

Gambar 2.11. Kebutuhan Paraxylene di Dunia tahun 1999-2010............. 22

Gambar 3.1. Reaksi Hydrotreating Gugus-Gugus Tertentu...................... 25

Gambar 3.2. Process Flow Diagram Hydrotreating.................................. 25

Gambar 3.3. Unit Catalytic Reforming..................................................... 27

Gambar 3.4. Solven Senyawa Aromatik................................................... 28

Gambar 3.5. Pemisahan Senyawa Aromatik Lain Dari Xylena................ 29

Gambar 3.6. BFD dari Integrated Pyrolysis Gasoline Treatment Process 31

Gambar 3.7. Proses Hidrogenasi dan Ekstraksi......................................... 32

Gambar 3.8. Reaksi Disproporsionasi Toluena......................................... 33

Gambar 3.9. Reaksi Trans-Alkilasi Toluena............................................. 34

Gambar 4.0. Proses produksi Xylene dan Disproporsionasi Toluena....... 35

Gambar 4.1. Proses produksi Xylene dari Coal-Derived.......................... 36

Gambar 4.2. Skema Proses Pengolahan Limbah Industri Xylena............. 39

iv


DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Data Fisik C8-Aromatis.....................................................…. 9

Tabel 2.2. Thermodinamika C8 Aromatis............................................... 10

Tabel 2.3. Kapasitas terpasang Kilang Paraxylene................................. 11

Tabel 2.4. Spesifikasi Paraxylene........................................................... 13

Tabel 2.5. kapasitas Disain tiap Unit di Kilang Paraxylene................... 14

Tabel 2.6. Kapasitas Produksi di TPPI.................................................. 19

Tabel 2.7. Supply and demand Produk Petrokimia Aromatik................ 23

1


BAB I

PENDAHULUAN

Industri petrokimia adalah industri yang menghasilkan produk-produk

dimana bahan bakunya adalah minyak dan gas. Dengan melakukan suatu proses

dan reaksi kimia, minyak dan gas dapat diolah menghasilkan produk tertentu.

Produk petrokimia mempunyai harga jual yang lebih tinggi dibandingkan minyak

dan gas itu sendiri. Di Indonesia, industri petrokimia sudah mulai berkembang.

Banyak berbagai pabrik petrokimia didirikan untuk memproduksi produk

petrokimia. Produk petrokimia diklasifikasikan menjadi produk dasar, produk

antara, produk akhir, dan produk jadi. Salah satu yang menarik untuk dibahas

adalah produk antara. Produk antara mempunyai banyak fungsi karena biasanya

produk antara dapat direaksikan kembali menghasilkan banyak produk tertentu

jika kita arahkan menggunakan katalis tertentu.

Salah satu produk antara yang sangat populer adalah xylene. Xylene

merupakan cairan tak berwarna, mudah terbakar, dan beracun, namun berguna

sebagai bahan lanjutan untuk mengahasilkan produk – produk petrokimia seperti

serat – serat sintetik, bahan plastik sintetik, bahan sabun deterjen, bahan pewarna

cat, dan kain- lain. Xylene umumnya secara luas diaplikasikan sebagai bahan

baku pada industri kimia dan sebagai solvent dalam proses manufaktur industri,

namun pemanfaatan xylene pada industri kimia paling utama adalah pada industri

sandang atau pakaian. Untuk menghasilkan xylene ada banyak cara yang bisa

digunakan seperti catalytic reforming, pirolisis gasoline, dan reaksi

disproporsionasi toluena. Produsen xylene di Indonesia sendiri sebagian besar

dihasilkan oleh Pertamina Unit Pengolahan Cilacap, namun ada beberapa

perusahaan lain yang juga memproduksi xylene seperti PT TPPI. Dengan melihat

potensi xylene sebagai produk antara yang cukup besar, diharapkan Indonesia

mampu menghasilkan pabrik xylene dalam jumlah yang lebih banyak.

2


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA XYLENE

2.1. Pengertian Xylene

Xylene merupakan bahan kimia kelompok hidrokarbon aromatik dengan

rumus kimia C6H4(CH3)2. Nama lain dari xylene antara lain dimetilbenzene, xylol

dan methyltoluene. Xylene memiliki berat molekul 106,168 gram/mol dengan

komposisi karbon (C) sebesar 90,5% dan hidrogen (H) 9,5%. Xylene memiliki

tiga isomer yaitu ortho-xylene, meta-xylene dan para-xylene yang dibedakan dari

posisi cabang metil (CH3) pada cincin aromatiknya seperti ditunjukkan pada

Gambar 1.

Gambar 2.1. Isomer xylene (o-xylene, m-xylene dan p-xylene)

Sumber : Anonim (2014) http://en.wikipedia.org/wiki/Xylene Diakses 18 Maret 2014 (17:57)

Xylene merupakan cairan tidak berwarna yang dihasilkan dari nafta melalui

proses reforming atau aspal cair, yang sering digunakan sebagai pelarut (solvent)

dalam industri (G.A.Jacobson dan S. McLean, 2003). Xylene pada aspal cair

pertama kali ditemukan pada pertengahan abad ke 19. Nama dari xylene berasal

dari bahasa latin ”wood xulon” karena xylene dapat diperoleh dari hasil destilasi

kayu tanpa kehadiran oksigen (Richard L. Myers, 2007).

2.2. Sifat Fisika dan Kimia Xylene

Xylene merupakan hidrokarbon aromatik yang secara luas digunakan dalam

industri dan teknologi medis sebagai pelarut (Langman JM, 1994.). Namun

demikian, xylene amat berbahaya dan bersifat racun apabila terpapar atau masuk

dalam tubuh manusia. Beberapa lembaga internasional telah menentukan nilai

3


ukuran toksisitas untuk xylene. ACGIH menentukan nilai 100 ppm selama 8 jam

untuk batas TWA dan 150 ppm selama 15 menit untuk STEL; NIOSH

menetapkan batas TWA 100 ppm atau sekitar 435 mg/m3 dan 150 ppm atau

sekitar 655 mg/m3 untuk STEL; OSHA menetapkan TWA 100 ppm atau sekitar

435 mg/m3, sementara Kementrian Tenaga Kerja menetapkan nilai ambang batas

yang sama ACGIH sebesar 435 mg/m³ selama 8 jam. Nilai ambang batas (NAB)

merupakan konsentrasi dari zat, uap, atau gas dalam udara yang dapat dihirup

selama 8 jam per hari selama 5 hari/minggu, tanpa menimbulkan gangguan

kesehatan yang berarti (Soemanto Imamkhasani, 1990). Xylene dapat masuk ke

dalam tubuh manusia melalui beberapa jalur, seperti oral, inhalasi maupun

dermal.

Pemaparan melalui oral merupakan hal yang jarang terjadi untuk kasus bahan

xylene. Pemaparan via oral untuk kasus xylene lebih dikarenakan kurang higienis

para pekerja setelah menggunakan atau setelah terpapar xylene, seperti makan

tanpa cuci tangan. Pemaparan via oral ini dapat langsung masuk ke dalam saluran

pencernaan dan kemudian mengiritasinya. Namun sebagian besar akan bergerak

menuju hati untuk dimetabolisis dan diekresikan.

Pemaparan melalui inhalasi cukup sering terjadi, hal ini dikarenakan xylene

memiliki karakteristik mudah menguap dan uap xylene dapat terabsorbsi dengan

cepat melalui paru-paru (G.A.Jacobson dan S. McLean, 2003). Pemaparan via

inhalasi ini akan mengiritasi saluran pernafasan. Seperti yang telah dijelaskan

sebelumnya pada dosis akut, xylene akan mengiritasi hidung, tenggorokan hingga

paru-paru.

Pemaparan melalui dermal menyebabkan kulit mengalami kerusakan berupa

larutnya lemak oleh xylene. Hal tersebut dikarenakan karakteristik dari xylene

yang mudah larut dalam lemak. Pemaparan xylene via dermal tidak sebanyak

pemaparan via inhalasi hal tersebut dikarenakan xylene cair dan uap terabsorbsi

lambat melalui kulit (G.A.Jacobson dan S. McLean, 2003). Xylene yang

terabsorbsi kemudian diangkut oleh darah menuju hati untuk dimetabolisis dan

diekresikan.

Selain beracun bagi manusia, sifat fisika dan kimia dari xylene adalah sebagai

berikut :

4


Bentuk fisik : Cairan

Warna : Tidak berwarna

Berat Molekul : 106,168 gram/mol

Bau : Berbau manis

Titik didih : 138,50C (281,3

0F)

Titik nyala : 21 – 270 C

Titik leleh : – 47,40C (–53

0F)

Auto Ignition Temperature : 432 – 5300C

Specific Gravity : 0,864 (Air = 1)

Vapour Pressure : 0,9 kPa (pada temperatur 200C)

Vapour Density : 3,7 (Air = 1)

Volatile Volume : 100 %

Viskositas Kinematik : < 0.9 mm2/s (pada temperature 20

0C)

Kelarutan dalam air : 0,175 kg/m3

Laju evaporasi : 0.76

(Sumber : Xylene Material Safety Data Sheet (MSDS), sumber dijabarkan pada halaman

referensi)

Perbandingan sifat fisika dan kimia antara xylene dan ketiga isomernya (o-

xylene, m-xylene dan p-xylena) dapat dilihat dalam Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Perbandingan Sifat Fisik dan Kimia Xylene dan Isomernya

Sumber : Anonim (2014) http://en.wikipedia.org/wiki/Xylene Diakses 18 Maret 2014 (17:57)

5


2.3. Manfaat Xylene

Xylene merupakan hidrokarbon aromatik yang dihasilkan dari kilang aromatik

pada pengolahan nafta melalui proses reforming. Xylene umumnya secara luas

diaplikasikan sebagai bahan baku pada industri kimia dan sebagai solvent dalam

proses manufaktur industri, namun pemanfaatan xylene pada industri kimia paling

utama adalah pada industri sandang atau pakaian. Sebagai bahan baku pada

industri kimia, xylene dapat teroksidasi dimana gugus metil berubah menjadi

gugus karboksilat, ortho-xylene akan membentuk phthalic acid sedangkan para-

xylene akan membentuk purified terephthalic acid (TPA). TPA dapat bereaksi

dengan ethylene glycol membentuk ester polyethylene terephthalate (PET). Bahan

PET merupakan bahan plastik yang digunakan sebagai botol minuman maupun

wadah makanan. Selain itu purified terephthalic acid atau TPA merupakan salah

satu bahan dalam pembuatan polyesters. PTA yang berbentuk seperti tepung

detergen ini direaksikan dengan metanol menjadi serat poliester. Serat poliester

inilah yang akan diproduksi menjadi benang sintetis. Hampir semua pakaian

terbuat dari serat poliester. Harga pakaian yang terbuat dari benang sintetis

poliester biasanya relatif lebih murah dibandingkan pakaian yang terbuat dari

bahan dasar katun, sutra atau serat alam lainnya. Kehalusan bahan yang terbuat

dari serat poliester dipengaruhi oleh zat penambah (aditif) dalam proses

pembuatan benang (saat mereaksikan PTA dengan metanol). Pada 2007 saja

perkiraan penggunaan xylene diseluruh dunia mencapai 30 juta ton pertahun

(Richard L. Myers, 2007). Pengembangan xylene menjadi bahan baku industri

hingga menjadi bahan jadi digambarkan pada Gambar 2.3.

6


Gambar 2.3. Pohon Petrokimia yang Menunjukkan Manfaat Xylene

(Sumber : Presentasi Bapak Ir. Yuliusman, M. Eng)

7


2.4. Bahan Baku Xylene

Xylene dapat diproduksi oleh berbagai macam feed atau bahan baku yang

akan diproduksi menjadi mixed xylene dan diubah menjadi isomer-isomernya

untuk pemanfaatan lebih lanjut. Berikut adalah feed dan produk dari proses

produksi xylene:

Gambar 2.4. Feed dan produk dari proses produksi xylene

Xylene ini dapat diisomerisasi menjadi isomer-isomernya yang memiliki

kegunaan bermacam-macam, salah satu yang paling banyak diproduksi adalah p-

xylene karena merupakan bahan baku pembuatan polyester fiber yang banyak

digunakan dalam industry plastic. Berikut ini adalah macam-macam kegunaan

dari isomer xylene:

8


Gambar 2.5. Kegunaan dari isomer xylene

Bahan Baku dan Produk dalam Produksi P-Xylene dengan reaksi disproporsionasi

toluene dengan katalis ZSM-5

Bahan Baku Toluene

Fasa : cair

Kenampakan : jernih

Kemurnian : min 99,0 % wt

Impuritas

- p-xylene : max 0,50 % wt

- m-xylene : max 0,30 % wt

- o-xylene : max 0,20 % wt

Bahan Baku Hidrogen

Fasa : gas

Kenampakan : tidak berwarna

Tekanan : 1 atm


Impuritas

CH4 : max 0,1 % wt

Bahan Pembantu Katalis Zeolite ZSM-5

Fasa : padat

Bentuk : pellet

Diameter : 2 mm

Ukuran pori –pori : 2 – 4,3 Ả

9


Bulk density : 1,79 g/cm3

Carrier : Alumina Silikat dengan ratio

Produk Utama Paraxylene

Fasa : cair

Kenampakan : jernih

Kemurnian : min 99,5 %wt

Impuritas

- m-xylene : max 0,30 % wt

- o-xylene : max 0,15 % wt

- toluene : max 0,05 % wt

Produk Samping Benzene

Fasa : Cair

Kenampakan : jernih kekuningan


Impuritas

- Toluene : max 2,0 % wt

Tabel 2.1 Data Fisik C8 Aromatis

10


Tabel 2.2 Thermodinamika C8 Aromatis

Proses pembuatan p-xylene melalui reaksi disproporsionasi toluene

dengan katalis ZSM-5 pada prinsipnya adalah pemindahan gugus metyl dari suatu

molekul toluene ke molekul toluene lainnya. Dengan jalan 2 mol toluene masuk

berdifusi ke dalam permukaan katalis melalui pori-porinya, difusi dapat berjalan

dengan cepat. Senyawa toluene yang kehilangan gugus metilnya akan menjadi

benzene dan senyawa toluene yang lain akan menerima gugus metylnya

membentuk mixed xylenes (orto, meta dan para-xylene). Orto dan metaxylene

yang terbentuk kemudian akan berisomerisasi dengan cepat dalam pori-pori

katalis ZSM-5 membentuk p-xylene. Benzene yang terbentuk dari reaksi

disproporsionasi toluene dapat dengan cepat meninggalkan permukaan katalis,

kemudian diikuti dengan paraxylene yang terbentuk sedangkan o-xylene dan m-

xylene lebih lama waktu tinggalnya dalam katalis (difusivitasnya lebih rendah

daripada difusivitas p-xylene) dan lebih jauh akan mengalami reaksi isomerisasi

menjadi p-xylene sebelum keduanya meninggalkan permukaan katalis dengan

gerakan difusi yang lambat. Jadi dalam reaksi dengan proses disproposionasi

toluene ini, 2 mol toluene akan pecah menjadi 1 mol benzene dan 1 mol xylene.

11


2.5. Produsen Xylene

Di Indonesia, jenis xylene yang diproduksi adalah paraxylene dan

orthoxylene. Industri yang memproduksinya adalah PT. Pertamina (Persero) Unit

Pengolahan VI Cilacap dan PT. Trans Pacific Petrochemical Indotama (TPPI).

1. PT Pertamina (Persero) Unit Pengolahan VI Cilacap

Gambar 2.6.. Skema Produk Pertamina

(Sumber: http://www.cmtevents.com/eventdatas/070523/pdf/Pertamina.pdf)

Pada perusahan ini hanya memproduksi jenis paraxylene saja.

Paraxylene diproduksi di kilang Paraxylene. Kilang ini dibangun pada tahun

1988 dan sebagai kontraktor pelaksananya adalah Japan Gasoline

Coorporation (JGC). Kilang ini mulai beroperasi pada 20 Desember 1990

dengan mengolah naptha 590.000 ton/tahun menjadi produk utama

paraxylene, benzene, dan produk samping lainnya yaitu LPG, raffinate, heavy

aromate dan fuel oil/excess.

Tabel 2.3. Kapasitas Terapasang Kilang Paraxylene

Unit Proses Kapasitas (ton/hari)

Naphta Hydrotreater 1.791

CCR Platformer 1.791

Sulfolane 1.100

Tatoray 1.730

Xylene Fractionator 4.985

http://www.cmtevents.com/eventdatas/070523/pdf/Pertamina.pdf

12


Parex 4.440

Isomar 3.590

Untuk paraxylene sendiri berada pada xylene Fractionator dengan

kapasitas produksi sebesar 270.000 ton/tahun. Produk paraxylene sebagian

untuk memenuhi kebutuhsn ke pusat aromat di Plaju sebagai bahan baku

Purified Terepthalic Acid (PTA) dan sebagian lagi diekspor.

Langkah-Langkah Proses Pembuatan xylene di Pertamina

a. Proses Persiapan Umpan

Dimaksudkan untuk:

1.) Mencampurkan umpan yang berupa toluene dan trimethyl benzene

dengan perbandingan 1:1 dalam alat Feed Surge Drum (86-V-201)

2.) Menguapkan campuran toluene dan trimethyl benzene dalam alat

Combined Feed Exchanger (86-E-201)

3.) Memanaskan uap campuran toluene dan trimethyl benzene sampai

mencapai suhu reaksi (482 oC) dalam alat Charge Heater (86-F-201)

Umpan masuk ke dalam Feed surge drum, alat ini berfungsi

sebagai tempat pencampuran umpan untuk unit tatoray. Tekanan surge

drum diatur oleh “push pull” control system. Pada tekanan rendah, gas dari

stripper accumulator akan masuk. Pada tekanan tinggi,gas keluar ke flare.

Campuran umpan ini kemudian dipompa dan diatur jumlah alirannya oleh

flow control masuk ke combined feed exchanger (86-E-201) bersama

campuran recycle gas dan make up hydrogen pada sisi tube nya.

Combined feed akan diuapkan oleh effluent reactor. Temperatur

combined feed sebesar 438 oC pada outlet combined feed exchanger diatur

oleh (86-TIC-215) dengan jalan mengatur jumlah aliran feed yang lewat

by pass exchanger. Temperatur combined feed akan dinaikkan oleh charge

heater (86-F-201) sampai mencapai suhu reaksi yaitu 482 oC.

b. Proses Pembentukan Produk

Dimaksudkan untuk mereaksikan toluene dan trimethyl benzene

hingga dihasilkan xylene dan benzene sebanyak mungkin dengan proses

transalkylasi dalam reaktor (86-R-201). Combined feed dari heater masuk

13


ke reaktor (86-R-201) pada suhu 482 oC dan tekanan 34,12 Kg/Cm

2.G.

Reaktor ini merupakan fixed catalyst bed reactor dengan type “Down

Flow”. Reaktor dioperasikan pada tekanan 31-32 Kg/Cm2 dan temperatur

482 oC. Di dalam reaktor ini, dalam bentuk sederhananya, toluene dan

campuran C9 aromat (tri methyl benzene) akan dikonversi menjadi C6, C8,

dan C10 aromat dengan mendasarkan pada reaksi trans alkylasi. Reaksi

yang terjadi adalah sebagai berikut

CH3

(g)

+

(CH3)3

(g)

H2

Katalis

(CH3)2

(g)

2

atau

CH3

(g)

+

(CH3)3

(g)

H2

Katalis

+

(g)

Heavier

Aromatic(g)

c. Proses Pemisahan Produk

Dimaksudkan untuk: Memisahkan benzene (pure benzene) dari

toluene dan aromatik berat (heavier aromatic) lainnya dalam alat Tatoray

Benzene Column (86-C-202). C8 + dari reaktor pada proses pembentukan

produk dikirim ke unit xylene fractionation. Disini akan dipisahkan

menjadi fraksi C8, C9, dan C10 + . C9 dialirkan ke surge drum unit Tatoray

bersama Overhead kolom toluene. Hasil yang didapatkan memiliki

karateristik sebagai berikut

Tabel 2.4. Spesifikasi Paraxylene

Spesifikasi Keterangan

Wujud Cair

Kenampakan Jernih dan terang tanpa sedimen

Bau Berbau khas aromatik

Purity 99,65% berat

Bromine index 200 (max)

14


Kilang Paraxylene Cilacap

Berdasarkan pertimbangan adanya bahan baku naphtha dan sarana pendukung

seperti tangki, dermaga dan utilities maka pada tahun 1988 dibangunlah Kilang

Paraxylene Cilacap (KPC) guna memenuhi kebutuhan bahan baku Pusat Aromatik

di Plaju, sekaligus sebagai usaha meningkatkan nilai tambah produk kilang BBM.

Kilang paraxylene dibangun pada tahun 1988 dan sebagai kontraktornya ialah

Japan Gasoline Corporation (JGC). Kilang mulai beroperasi, setelah diresmikan

oleh presiden RI tanggal 20 Desember 1990. Kilang ini dibangun berdasarkan

adanya pertimbangan bahan baku naphtha dan sarana pendukung seperti tangki,

dermaga dan utilitas. Pertamina RU IV Cilacap semakin penting dengan adanya

kilang paraxylene, karena dengan mengolah 590.000 ton/tahun naphta menkadi

produk utama paraxylene, benzene, dan produk samping lainnya. Jenis produk

kilang paraxylene; paraxylene, benzene, LPG, raffinate, heavy aromate dan fuel

gas/excess. Produksi kilang paraxylene Cilacap selain untuk memnuhi kebutuhan

pusat aromatik dari RU III Plaju dan sebagian lagi diekspor. Sedangkan produk

benzene keseluruhannya diekspor, produk – produk lainnya dimanfaatkan untuk

keperluan dalam negeri serta kebutuhan sendiri. Berikut tabel yang menjelaskan

kapasitas unit di kilang KPC

Tabel 2.5. Kapasitas Disain tiap Unit di Kilang Paraxylene

15


Kilang Paraxylene pada Gambar 1.7 yang terletak di area 80 terdiri dari

unit–unit proses sebagai berikut :

Gambar 2.7. Blok Diagram KPC

Unit 82 : Naptha Hydrotreater

Fungsi utama unit ini adalah mempersiapkan heavy naptha yang

terbebas dari kontaminasi berbagai impurities seperti sulfur,

oksigen, nitrogen, logamlogam organik dan sebagainya, oleh

karena senyawa tersebut dapat meracuni katalis pada Unit

Platforming. Pemurnian ini dilakukan dengan menginjeksikan gas

hidrogen dalam suatu rektor katalis yaitu Ni-Mo Alumina.

Unit 84 : CCR Platforming Unit

Unit ini mengolah senyawa parafinik dan naphtenik yang terdapat

pada Treated Naptha menjadi senyawa aromatik untuk dijadikan

paraxylene dan benzene pada unit berikutnya. Untuk CCR

platforming catalist, umpan naptha harus kurang dari 0,5 weight

ppm, untuk mengoptimalkan selektivitas dan stabilitas

karakteristik katalis. Untuk tipikal kandungan sulfur dalam umpan

pada deaktivasi, suhu reaktor perlu dinaikkan untuk mencapai

tingkat removal yang sama. H2S yang dihasilkan kemudian

dipisahkan pada stripper column, dan dikeluarkan sebagai

overhead off gas.

16


Hasil utama dari unit ini kemudian akan dipisahkan antara

light platformate dan heavy platformate. Light platformate

banyak mengandung benzene dan toluene yang kemudian

dikirim ke Sulfolane Unit.

Unit 85 : Sulfolane Unit

Umpan untuk unit ini adalah light platformate. Unit ini berfungsi

untuk memisahkan gugus aromat dari gugus non aromat secara

ekstraksi dengan menggunakan pelarut sulfolane. Rafinat

mengandung komponen-komponen non aromat (parafin, olefin dan

naphta) yang disebut mogas dan ekstrak mengandung komponen

aromat. Selanjutnya senyawa-senyawa tersebut dipisahkan di

Sulfonate Benzene Column (SBC). Hasil atas berupa benzene dan

produk bawahnya adalah toluene dan C8-+. Produk bawah ini

kemudian dipisahkan pada Sulfolane Toluene Column (STC).

Produk toluene kemudian diumpankan ke Tatoray Unit dan produk

bawah ke Xylene Fractionation Unit.

Unit 86 : Tarotoray Process Unit

Proses tatoray adalah suatu proses katalitik untuk trans-alkilasi

aromat. Dalam bentuk sederhananya, toluene dikonversi menjadi

benzene dan campuran xylene. Toluene dan campuran C9

aromatik dikonversi menjadi C6, dan C8 aromat. Katalis yang

digunakan adalah TA-4 dengan basis silika alumina. Benzene

yang dihasilkan direcycle ke unit sulfolane, sedangkan xylene

dan toluene ke toluene column untuk memisahkan toluene dan

xylene.

Unit 87 : Xylene Fractionation Unit

Suatu aspek unik dari unit ini adalah pada desain splitter column.

Dengan mengoperasikan splitter column pada tekanan yang tinggi,

suhu uap overhead menjadi begitu tinggi, sehingga dapat

dimanfaatkan sebagai pemanas untuk reboiler di beberapa kolom

pada Parex Unit dan Isomar Unit. Hal ini merupakan suatu

penghematan biaya operasi dan biaya pokok yang tidak kecil.

17


Unit ini berfungsi untuk memisahkan campuran antara xylene

dengan C9 aromat dan lainnya. Produk atas berupa xylene yang

diumpankan ke Parex Unit dan hasil bawah dipisahkan dalam

Heavy Aromatic Column. Produk atasnya berupa C9 aromat

diumpankan ke Tatoray Unit dan hasil bawah adalah heavy aromat.

Unit 88 : Paraxylene Extraction (Parex) Process Unit

Proses Parex adalah suatu proses pemisahan yang kontinyu untuk

adsorbsi selektif paraxylene dari campuran isomernya (ortho

dan meta xylene), ethyl benzene dan hidrocarbon non aromatik.

Unit ini menggunakan solid adsorbent (zeolit), desorbent, Para

Diethyl Benzene (PDB) dan suatu flow directing device yang

disebut rotary valve.

Produk rafinat menjadi umpan Isomar Unit sedangkan ekstrak

berupa campuran paraxylene dan desorbent dipisahkan lagi.

Produk paraxylene yang dihasilkan mempunyai kemurnian yang

tinggi yaitu sebesar 99,65%.

Unit 89 : Isomar Process Unit

Isomar yaitu proses isomerisasi katalis yang mengubah C8 aromat

menjadi campuran yang seimbang dengan menggunakan noble

metal catalyst dwifungsi. Umpan rafinat dari parex dicampur

dengan recycled gas yang kaya hidrogen, diuapkan dan dialirkan

melalui fixed bed radial flow reactor. Effluentnya

dikondensasikan untuk memisahkan liquid dan gasnya. Hasil atas

berupa komponen hasil cracking yang diumpankan ke Unit 84

untuk memisahkan LPG sedangkan hasil bawah berupa campuran

ortho, meta, para xylene sebagai umpan Xylene Fractionation Unit.

Unit Nitrogen Plant

Nitrogen pada kilang ini diperlukan untuk CCR sistem dan tangki

tailing. Kapasitas Nitrogen plant ini adalah :

N2 gas : 800 Nm3/jam

N2 liquid : 130 Nm3/jam

18


Udara dilewatkan melalui suction filter untuk menghilangkan

debu-debu, selanjutnya ditekan dan dimasukkan ke dalam

absorber, kemudian didinginkan sampai kira-kira 5°C pada chiller

unit.

2. PT. Trans Pacific Petrochemical Indotama (TPPI)

Gambar 2.8 Skema Produk PT. TPPI

(Sumber: http://www.cmtevents.com/eventdatas/070523/pdf/Pertamina.pdf)

PT. Trans Pacific Petrochemical Indotama memiliki tujuan untuk

memproduksi produk-produk petrokimia aromatik hulu dan antara. TPPI

berdiri pada tahun 1996 dan mendirikan pabriknya di Tuban. PT. Trans

Pacific Petrochemical Indotama merupakan perusahan asing yang berdiri di

Indonesia. TPPI merupakan pabrik yang mempunyai core business yang

menghasilkan produksi Chemical seperti benzena, toluena dan xylen dan

memiliki produk samping seperti Light Naptha, Kerosene, Reformate dan

Gas Oil. Oleh karena itu TPPI dapat disebut sebagai Refinery Plant.

Kapasitas Produksi dari TPPI adalah sebagai berikut

http://www.cmtevents.com/eventdatas/070523/pdf/Pertamina.pdf

19


Tabel 2.6. Kapasitas Produksi di TPPI

Produk Kapasitas (ton/tahun)

Light Naptha 1.065.000

Paraxylene 500.000

Benzene 207.000

Toluene 100.000

Orthoxylene 120.000

Reformate 335.000

Kerosene 1.100.000

Diesel Oil 189.000

Produk yang dihasilkan seperti Light Naphta dapat dijadikan sebagai

bahan baku untuk proses Olefin, produk yang dihasilkan antara lain adalah

polypropelene. Produk Kerosene digunakan sebagai bahan bakar minyak,

mengingat nilai oktan dari Kerosene itu sendiri cukup tinggi. Produk Diesel

Oil atau yang dikenal dengan solar digunakan sebagai bahan bakar untuk

proses seperti Boiler. Yang terakhir produk Reformate juga digunakan

sebagai bahan bakar minyak, yaitu sebagai campuran untuk bensin.

Orthoxylene dapat dimanfaatkan dalam industri plastik dan glass

reinforcement. Paraxylene dimanfaatkan dalam industri plastik, botol dan

elektronika. Benzene dimanfaatkan untuk pembuatan phenol/aceton, nylon,

fibers, mainan, industri pengepakan dan elektronik. Toluene dimanfaatkan

sebagai pelarut dan Gasoline.

Sejak 1998, Industri Purified Terephthalic Acid (PTA) mengalami

perkembangan yang sangat pesat. Di Indonesia ada lima fasilitas produksi

PTA yang beroperasi, yakni: Pertamina Plaju Aromatic (225.000 ton/tahun),

Bakrie Kasei PTA (640.000 ton/tahun), Amoco Mitsui PTA Indonesia

(420,000 ton/tahun), Polysindo Eka Perkasa (340,000 ton/tahun) dan

Polyprima Karya Reksa (350,000 ton/tahun). Total produksi kelima produsen

PTA ini mencapai 1,98 juta ton/tahun. PTA sendiri diproduksi dari

paraxylene sebagai bahan baku. (SNI Penguat Daya Saing Bangsa, hal.101)

20


Perkembangan industri PTA ini berdampak pada tingkat konsumsi paraxylene

yang juga meningkat.

Saat ini kebutuhan paraxylene nasional mencapai 1.5 juta ton per

tahunnya, dimana hanya terdapat 2 produsen paraxylene di Indonesia, yaitu

PT. TPPI (kapasitas 550.000 ton/tahun) dan PT. Pertamina (kapasitas 270.000

ton/tahun), dengan total kapasitas 820.000 ton/tahun. Sehingga, Indonesia

masih mengandalkan impor untuk menutupi kekurangan suplai paraxylene

dalam negeri. Biaya impor sangat dipengaruhi oleh kurs nilai rupiah terhadap

mata uang asing terutama dollar amerika sehingga diharapkan dapat

mengurangi impor paraxylene dari luar negeri dengan dibangunnya pabrik

paraxylene baru di Indonesia. Paraxylene dengan struktur C8H10 atau yang

disebut 1,4 dimetilbenzene adalah senyawa aromatik dengan kenampakan

cairan jernih yang banyak digunakan dalam industri kimia bila dibandingkan

dengan isomer-ismoer lainnya (ortho dan meta), dimana bahan ini dapat

diolah menjadi beberapa produk akhir diantaranya Purified Terephtalic Acid

(PTA), Dimethyl Terephthalate (DMT), dan polyester yang digunakan

sebagai bahan industri plastik dan tekstil. Bentuk fisik PTA ialah

bubuk/kristal putih yang tidak larut dalam air, chloroform, ether, dan asam

asetat. PTA larut dalam alkohol dan alkali (NaOH, KOH),memiiki berat

molekul 166.10, dan mudah terbakar. KegunaanPTA antara lain ialah

sebagai bahan baku utama pembuatan serat benang polyester untuk industri

tekstil, bahan baku polyester chip, dan bahan baku polyester fibre yang

kemudiandigunakan sebagai bahan baku tekstil, ban, seatbelts, reinforcement,

dan jaket tahan panas.PTA dapat juga digunakan untuk pembuatan botol PET

( polyethylene terephthalate), PETfilm, dan juga polyester filament untuk

bahan baku benang polyester.

2.6 Kebutuhan Xylene

Xylene memiliki banyak macam ada paraxylene, othoxylene dan

metaxylene. Saat ini paraxylene lebih dominan dibandingkan dengan yang lain hal

ini dikarenakan paraxylene merupakan kunci untuk sintesis PTA (Purified

Tetraphthalic acid) dan DMT (Dimethyl Terephthalate). Keduanya digunakan

21


dalam industri plastik dan polyester untuk baju. Hal ini dapat dilihat pada gambar

berikut

Gambar 2.9. Kebutuhan Dunia akan xylene

Pada gambar tersebut dapat dilihat bahwa di tahun 2009, paraxylene

memiliki konsumsi terbesar di dunia sekitar 82% dibandingkan dengan

orthoxylene, metaxylene dan campuran dari jenis xylene. Jika dibandingkan

dengan produk lain, konsumsi paraxylene (xylene) berada pada peringkat kedua

setelah benzena yaitu sekitar 27,6%

Gambar 2.10. Kebutuhan Xylene dibandingkan dengan yang lain

82%

7%

10 %

(1%)

22


Sejak tahun 1999, kebutuhan adakan paraxylene meningkat. Hal ini

disebabkan karena meningkatnya kebutuhan akan PTA dan DMT. Peningkatan

kebutuhan akan paraxylene akan ditunjukan pada grafik berikut.

Gambar 2.11. Kebutuhan paraxylene di Dunia pada tahun 1999-2010

Kebutuhan akan paraxylene di dunia semakin tahun semakin bertambah.

Dapat dilihat pada tahun 2010 kebutuhan paraxylene mencapai 30.000 kilometric

tons. Di Indonesia sendiri kebutuhan akan paraxylene semakin lama semakin

meningkat pula. Pertumbuhan permintaan lokal akan paraxylene mencapai 32,43

% per tahun antara tahun 2004 sampai pada tahun 2009. Permintaan lokal pada

tahun 2004 mencapai 1.013.000 ton sedangkan pada tahun 2009 permintaan lokal

mencapai 1.455.000 ton. Sedangkan pertumbuhan kapasitas lokal untuk

paraxylene sendiri mencapai 31,84% per tahun antara tahun 2004 sampai dengan

tahun 2009. Produksi lokal pada tahun 2004 mencapai 235.00 ton sedangkan pada

tahun 2009 mencapai 609.000 ton. Dapat dilihat kebutuhan jauh lebih besar

dibandingkan dengan hasil produksinya. Maka dari itu untuk memenuhi

kebutuhan, Indonesia melakukan impor ke negara-negara penghasil paraxylene.

Pertumbuhan impor juga mengalami peningkatan pada tahun 2004, Indonesia

23


mengimpor sebanyak 778.000 ton dan untuk ditahun 2009 meningkat menjadi

845.000 ton. Produk lokal dihasilkan dari dua perusahan di Indonesia, yaitu

perusahan PT. Pertamina (Persero) Unit Pengolahan VI Cilacap dan PT. Trans

Pacific Petrochemical Indotama (TPPI).

KEBUTUHAN NASIONAL

Tabel 2.7. Supply dan Demand Produk Petrokima Aromatik

Pasar potensial untuk industri petrokimia masih cukup besar baik untuk

pasar domestik maupun ekspor. Investasi industri petrokimia di Indonesia

membutuhkan dana sekitar 1 – 2 milyar dollar US, sedangkan industri turunan

petrokimia mencapai 100 – 400 juta dollar US per pabrik.

24


BAB III

PROSES PEMBUATAN XYLENE

3.1. Skema Proses

3.1.1 Skema Proses Untuk Bahan Baku Nafta

1. Hydrotreating

Dari semua p-xylena yang diproduksi di seluruh dunia, 95% nya

diproduksi dengan bahan baku nafta. Sebelum memproduksi xylene, feed akan

memasuki proses hydrotreating terlebih dahulu. Hydrotreating adalah proses

untuk menghilangkan zat-zat pengotor (impurities) pada feed yang berpotensi

menganggu jalannya proses, reaksi kimia, dan akan mengurangi konversi xylene.

Cara menghilangkan impurities tersebut adalah dengan mereaksikan feed dengan

gas hidrogen. Gas hidrogen mempunyai kemampuan bereaksi dengan gugus-

gugus pengotor pada feed sehingga dihasilkan feed yang bersih yang siap untuk

direaksikan menghasilkan xylene. Tujuan utama proses hydrotreating adalah

menjenuhkan senyawa olefin yang terdapat dalam nafta, karena nafta tidak

diinginkan mengingat sifatnya yang menyebabkan coke. Coke (pembentukan

karbon) akan menurunkan keaktifan katalis, karena deposit karbon akan mengisi

permukaan katalis sehingga mengurangi ruang untuk terjadinya reaksi. Berikut

adalah reaksi dalam proses hydrotreating :

25


Gambar 3.1. Reaksi Hydrotreating Gugus-Gugus Tertentu

Gambar 3.2. Process Flow Diagram Hydrotreating

Proses hydrotreating melalui beberapa tahap. Tahap pertama adalah

pemanasan awal campuran feed (nafta + H2). Nafta adalah campuran senyawa

hidrokarbon C6 – C12. Pemanasan dibutuhkan karena reaksi antara nafta dan H2

adalah reaksi endotermis. Tahap kedua adalah pemanasan tahap lanjutan di

furnace. Furnace adalah tempat menampung panas. Tahap ketiga adalah

campuran tersebut akan masuk ke dalam reaktor berisi katalis bed dan

berlangsunglah reaksi hidrogenasi pada reaktor tersebut. Tahap keempat adalah

pendinginan produk dengan menggunakan cooler, lalu masuk ke separator untuk

26


memisahkan H2 sisa dan feed berupa cairan. Tahap kelima, feed akan masuk ke

dalam stripper untuk menghilangkan pengotor H2S, ammonia, H2, dan uap air.

Berikut adalah detail yang terjadi pada proses hydrotreating mulai dari jenis

reaktor, katalis, dan kondisi operasi.

Jenis Reaktor : Fixed Bed

Temperatur : 260 – 425oC

Tekanan : 100 – 3000 psi

Katalis : Ni-Mo disupport Alumina

Feed yang telah melalui proses hydrotreating akan masuk ke tahap kedua

yaitu produksi xylene menggunakan reaksi catalytic reforming.

2. Catalytic Reforming

Catalytic reforming adalah reaksi yang menjadi sumber utama

memproduksi xylene, dengan presentase mencapai 95% dari produksi xylene.

Pada catalytic reforming terjadi proses dehidrogenasi katalitik nafta ringan rantai

lurus yang memiliki hidrogen sehingga dapat menghasilkan hidrokarbon aromatik

(benzena, toluena, xylene).

Reaksi sederhana pada catalytic reforming (untuk C8 saja) :

C6H10(CH3)2 (g) C6H4(CH3)2 (g) + 3H2 (g)

Dimetilsikloheksane (Naphta) Xylene Hidrogen

27


Gambar 3.3. Unit Catalytic Reforming

Proses katalitik reforming ini berlangsung pada fase gas dan terjadi pada

reformer (fixed-bed reaktor). Reaksi ini terjadi pada suhu 500-525oC, dan pada

tekanan 100-300 psig. Katalis yang digunakan adalah katalis bimetal seperti Pt

sehingga menghasilkan konversi 80%. Reaksi yang keluar dari reformer ini

diperoleh campuran xylene yang mengandung etil benzene, p- , m-, dan o- xylene.

Campuran xylene yang diperoleh ini mengandung p-xylene sebanyak 17-20,3%.

Hal ini disebabkan keterbatasan termodinamika karena reaksi catalytic reforming

yang berlangsung merupakan reaksi kesetimbangan. Sehingga untuk mendapatkan

p-xylene dengan kemurnian diatas 90% di perlukan proses lagi, yaitu tahap ketiga

yang merupakan tahap pemisahan.

3. Separation (Pemisahan)

Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, output tahap catalytic

reforming adalah campuran senyawa non-aromatik dan senyawa aromatik

(benzena, toluena, dan xylena). Untuk memisahkan senyawa non-aromatik dan

senyawa aromatik, kita dapat menggunakan mekanisme ekstraksi. Solven yang

digunakan akan mengekstrak/melarutkan senyawa aromatik namun tidak dapat

melarutkan senyawa non-aromatik. Kriteria solven yang dipilih untuk proses

ekstraksi ini diantaranya adalah mempunyai titik didih tinggi, non korosif, non

reaktif, dan stabil secara termal. Solven yang paling banyak dipakai untuk

28


ekstraksi senyawa aromatik adalah tetraetilen glikol dan sulfolan. Berikut adalah

solven-solven yang bisa digunakan untuk ekstraksi senyawa aromatik.

Gambar 3.4. Solven Ekstraksi Senyawa Aromatik

Berikutnya kita harus memisahkan senyawa-senyawa yang ada dalam

senyawa aromatik itu sendiri yaitu benzena, toluena, dan xylena. Benzena dan

Toluena dapat dipisahkan dari Xylena menggunakan metode distilasi ekstraktif.

Awalnya campuran senyawa aromatik akan dicampurkan dengan solven tertentu

yang akan meningkatkan volatilitas dari benzena dan toluena, selanjutnya

dilakukan proses distilasi sehingga benzena dan toluena terpisah dari xylena.

Solven yang biasa digunakan yaitu fenol (untuk distilasi ekstraktif benzena) dan

dimetilformaldid (untuk distilasi ekstraktif toluena).

29


Gambar 3.5. Pemisahan Senyawa Aromatik Lain Dari Xylena

Langkah selanjutnya yang harus dilakukan adalah memisahkan p-xylena

dari m-xylena dan o-xylena, karena p-xylena lah yang paling banyak dibutuhkan

dan paling banyak demand-nya untuk menghasilkan pakaian. Secara sederhana,

pemisahan yang dapat digunakan adalah menggunakan distilasi namun karena

titik didih o-, m-, dan p-xylena sangat dekat proses pemisahan distilasi tidak

mungkin dilakukan. Maka ada dua cara lain yang dapat dilakukan untuk

pemisahan p-xylena yaitu kristalisasi dan adsorpsi selektif.

Kristalisasi

Campuran xylene yang didapat awalnya dikeringkan dengan

menggunakan alumina aktif kemudian didinginkan dalam dua stage dengan

menggunakan heat exchanger dan pendingin. Pada pendinginan pertama

digunakan ethylene (C2H4). Slurry yang terbentuk dari proses pendinginan ini

mengandung kristal p-xylene. Kemudian kristal dan larutan yang tidak

mengkristal ini dipisahkan dalam unit centrifuge yang pertama. Pada pemisahan

yang pertama ini diperoleh cairan yang kaya akan o- dan m- xylene, sedangkan

kristal yang sudah dipisahkan ini dikirim ke unit melter. Kemudian dari unit

melter, akan dikirim ke unit pendinginan kedua. Unit pendingin ini menggunakan

propane (C3H8) sebagai pendinginnya. Dari pendinginan yang kedua diperoleh

slurry, kemudian dipisahkan dalam unit sentrifuge yang kedua, sehingga diproleh

p-xylene dengan kemurnian yang lebih tinggi yaitu 95% (Faith, 1975).

30


Namun teknik pemisahan melalui kristalisasi memiliki beberapa

kekurangan yaitu yang utama selektivitasnya tidak begitu tinggi yaitu 60-75%.

Kekurangan lain yaitu hanya dapat dilakukan pada skala yang kecil dan

reliabilitas alat-alat yang digunakan rendah. Teknik pemisahan lain yang

berkembang ialah adsorpsi selektif.

Adsorpsi selektif

Pada proses adsorpsi, p-xylene dan isomer-isomernya dialirkan ke bejana

unggun tetap yang berisi molecular sieves yang secara selektif hanya

mengadsorpsi p-xylene, sedangkan isomer-isomer lainnya tidak teradsorp dan

dialirkan keluar dari bejana adsorpsi. Mekanisme molecular sieves ini

menggunakan adsorbent zeolit HZSM-5. Zeolit tipe ini mempunyai distribusi

ukuran yang sangat seragam sehingga cocok untuk mekanisme molecular sieves.

P-xylena yang mempunyai struktur lurus (tidak seperti m- dan o-xylena yang

strukturnya tidak lurus dan besar) akan mudah masuk ke pori permukaan zeolit

sehingga dapat diadsorb. Selanjutnya Pelarut yang dapat diregenerasi dialirkan ke

bejana adsorpsi dan berfungsi untuk melarutkan p-xylene yang telah teradsorp

pada molecular sieves. Setelah proses adsorpsi, pelarut dipisahkan dari p-xylene

dengan cara distilasi. Rafinat yang terdiri dari m-xylene dan o-xylene

diisomerisasi untuk menghasilkan lebih banyak p-xylene.

3.1.2 Skema Proses Untuk Bahan Baku Gasoline

Secondary Hydrogenation (Untuk Gasoline pirolisis)

Gasoline pirolisis, produk samping dari proses produksi etilena dan

propilena, mempunyai presentase 4% menghasilkan xylene. Gasoline pirolisis

adalah bahan bakar yang rentangnya sesuai rentang nafta (C6-C12, boiling point

range: 97°-450°F) diperoleh baik sebagai produk maupun produk sampingan dari

proses perengkahan termal petroleum Karena gasoline pirolisis mengandung

komponen reaktif (seperti diolefin dan stirena) yang akan terpolimerisasi jika

masuk ke reaktor dengan kondisi tertentu yang dapat menjenuhkan olefin dan

menghilangkan komponen senyawa sulfur, maka ia harus masuk ke tahap

hidrogenasi awal untuk menghilangkan senyawa reaktif tersebut. Katalis yang

31


digunakan adalah cobalt, nickel, palladium tunggal atau dikombinasikan dengan

molybdenum atau tungsten dengan support alumina, silica-alumina, titania-

zirconia.

Setelah hidrogenasi awal, gasoline pirolisis akan masuk ke hidrogenasi

tahap dua dimana olefin sudah jenuh, organik sulfur membentuk H2S, nitrogen

diubah menjadi ammonia, dan senyawa-senyawa teroksigenasi akan direduksi

menjadi hidrokarbon dan air. Setelah reaksi paralel tersebut selesai, fase gas dan

cair akan dipisahkan. Cairan selanjutnya masuk ke stripper untuk menghilangkan

impurities gas, seperti hidrogen sulfida, dan hidrokarbon ringan tersisa sebelum

dipindahkan ke unit recovery xylene.

Gambar 3.6. Block flow diagram dari integrated pyrolysis gasoline treatment process

32


Gambar 3.7. Proses hidrogenasi dan ekstraksi

33


Gambar 3.7 adalah block flow diagram dari integrated pyrolysis gasoline

treatment process. Langkah pertama raw gas masuk pada unit

depentanizer/hydrogenation dimana pada unit ini pemisahan fraksi komponen dan

reaksi hidrogenasi dilakukan dalam satu kolom seperti pada gambar 5. Kemudian

produk berupa C5 dan fraksi yang lebih ringan di ambil di kolom bagian atas

sedangkan fraksi yang lebih berat masuk ke unit dehexanizer atau deoctanizer

yang bertujuan untuk memisahkan gasoline (C9) yang berguna, dengan

komponen fraksi yang lebih rendah (C6-C8). Komponen fraksi (C9) kemudian

masuk ke tower yang terintegrasi dengan unit hidrogenasi untuk dihilangkan

kandungan mercaptannya. Di sisi lain, komponen C6-C8 masuk ke unit aromatic

extraction yang terintegrasi dengan proses hidrodesulfurisasi. Dalam unit ini

kandungan H2S dan komponen fraksi yang lebih ringan (C4-C5) dihilangkan dari

bagian atas kolom, sedangkan bagian bawah merupakan aliran BTX yang

terkonsentrasi. Selanjutnya BTX yang terkonsentrasi ini masuk ke unit benzene

tower/treated. Di unit ini terjadi reaksi hidrogenasi pada bagian atas kolom yang

berisi bed katalis dan pemisahan juga terjadi di bawahnya seperti pada gambar 6.

Benzena kemudian diperoleh dari bagian atas kolom, sedangkan xylene dan

toluen dari bawah.

3.1.3 Skema Proses Untuk Bahan Baku Toluena

Produksi Xylena Menggunakan Disproporsionasi atau Trans-alkilasi Toluena

Kurang dari 1% xylene yang diproduksi berasal dari disproporsionasi atau

trans-alkilasi toluena. Pada proses disproporsionasi, toluena dikonversi menjadi

benzena dan xylene, sesuai reaksi berikut.

Gambar 3.8. Reaksi Disproporsionasi Toluena

34


Dalam trans-alkilasi, reaksinya sebagai berikut.

Gambar 3.9. Reaksi Trans-Alkilasi Toluena

Pada proses ini tidak hanya dihasilkan xylene sebagai produk utama tetapi

juga benzena sebagai produk sampingan. Berdasarkan Plancard 1964, reaksi ini

berlangsung pada fase gas dan terjadi pada suhu 350 oC dan tekanan 20 atm ,

dengan waktu reaksi 15 detik, konversi 40 % dalam suatu reaktor fixed bed.

Selain itu, reaksi ini juga memerlukan penambahan hidrogen untuk mengurangi

terbentuknya deposit coke yang biasa disebut reaksi dealkilasi toluene.

Dari reaksi yang terjadi lalu dipisahkan dalam separator, yang mana di

separator ini dipisahkan methan dan sisa hidrogen dan sebagian benzene yang

terikut ke hasil atas separator dan sebagian benezene, toluene serta xylene.Setelah

itu, hasil bawah separator dimurnikan dua kali di dalam menara destilasi.Menara

destilasi yang pertama menghasilkan benzene sebagai hasil atasnya dan sekaligus

sebagai hasil samping yang laku dijual, sedangkan hasil bawah dari menara

destilasi pertma ini yaitu xylene dan toluene.Selanjutnya xylene dan toluene ini

masuk ke menara destilasi ke dua, yang mana xylene sebagai hasil bawahnya

dengan kemurnian 99,8 % ,sedangkan hasil atas menara destilasi kedua yaitu

berupa toluene yang mana akan dijadikan recycle feed.

Proses pembuatan p-xylene melalui reaksi disproporsionasi toluene biasanya

mensggunakan katalis ZSM dengan prinsip berupa pemindahan gugus metil dari

suatu molekul toluene ke molekul toluene lainnya. Dua mol toluena berdifusi ke

dalam permukaan katalis melalui pori-porinya dengan kecepatan reaksi yang

cepat. Senyawa toluene yang kehilangan gugus metilnya akan menjadi benzene

dan senyawa toluene yang lain akan menerima gugus metilnya membentuk mixed

xylene (orto, meta, dan para-xylene). Orto dan meta-xylene yang terbentuk

35


kemudian akan berisomerisasi dengan cepat dalam pori-pori katalis ZSM-5 untuk

membentuk p-xylene. Benzena yang terbentuk dari reaksi diproporsional toluena

dapat dengan cepat meninggalkan permukaan katalis, kemudian diikuti dengan

para-xylene yang terbentuk, sedangkan o-xylene dan m-xylene lebih lama waktu

tinggalnya dalam katalis (difusivitasnya lebih rendah dari difusivitas p-xylene)

dan lebih jauh lagi, akan mengalami reaksi isomerisasi menjadi p-xylene sebelum

keduanya meninggalkan permukaan katalis dengan gerakan difusi yang lambat,

sebagaimana digambarkan pada reaksi di atas.

Proses disproposionasi toluene secara teoritis campuran yang terjadi adalah

equimolar yaitu berupa 50% benzene dan 50% xylene. Tetapi pada kenyataannya,

yang diperoleh dari hasil reaksi adalah 37% benzene dan 55% xylene (Mc Ketta).

Xylene yang terjadi pada reaksi ini adalah merupakan campuran antara isomer-

isomer xylene (mixed xylenes). Paraselectivity merupakan jumlah proporsi p-

xylene dalam campuran total xylene yang terbentuk dari reaksi. Kenaikannya

disebabkan oleh adanay kontrol difusi secara selektif dari pori-pori katalis. Dalam

proses ini, juga terjadi reaksi sekunder yaitu reaksi isomerisasi o-xylene dan m-

xylene hingga menghasilkan p-xylene.

Gambar 4.0. Proses produksi xylene dari disproposionasi toluena

36


Coal Derived Mixed Xylena

Kurang dari 1% xylene yang diproduksi berasal dari turunan batubara.

Ketika batubara dikarbonasi pada oven, untuk setiap 1 ton batubara, akan

dihasilkan 2-3 gallon minyak mentah ringan dimana 3-6%volume-nya adalah

xylene campuran. Minyak ringan dapat dapat dijual ke pengilangan minyak

sebagai sumber senyawa aromatik, atau digunakan sebagai bahan bakar langsung.

Xylene campuran yang terdapat dalam minyak ringan biasanya dalam jumlah

sedikit. Prosesnya adalah sebagai berikut :

Gambar 4.1. Proses produksi xylene dari coal-derived

3.2. Parameter Proses dan Reaksi Terkait

Kondisi Operasi dan Reaktor

Untuk bahan baku nafta dan gasoline, kondisi operasi, reaktor, dan katalis yang

digunakan sudah dijelaskan secara jelas di bagian skema proses. Untuk bahan

baku toluena, reaksi disproporsionasi toluene berlangsung pada suhu 390 – 4000C,

tekanan 28 – 30 atm, dan 0,5 H2/HC. Sedangkan dalam perancangan ini dipilih

suhu reaktan masuk reaktor adalah 4000C dan tekanan 30 atm. Reaktor yang

dipilih adalah fixed bed (multitube) katalitik.

Tinjauan Kinetik dan Termodinamika

a. Tinjauan Kinetika

Reaksi disproporsionasi toluene merupakan reaksi orde dua dengan

persamaan kecepatan reaksi sebagai berikut :

-rA = k CA2.......... (1)

37


dimana :

CA : konsentrasi reaktan

k : konstanta kecepatan reaksi

Menurut persamaan Arhennius :

k = A e –E / RT

.........(2)

Keterangan:

k : konstanta kecepatan reaksi

A : faktor frekuensi tumbukan

E : energi aktifasi (kal/gmol)

R : konstanta gas ideal (kal/gmol K)

T : temperatur mutlak (K)

Berdasarkan persamaan Arrhenius diatas, maka akan didapatkan rumus

sebagai berikut :

k = 2,51887 . e17 (-30928.16/T)

.........(3)

Dari persamaan Arhennius diatas, konstanta kecepatan reaksi (k)

merupakan fungsi suhu ( T ), sehingga semakin besar temperatur maka

harga k akan semakin besar. Oleh karena itu dari tinjauan kinetika, reaksi

dipilih pada suhu yang tinggi. Tetapi pemakaian suhu yang tinggi harus

dibatasi, tidak boleh terlalu tinggi, sebab bila suhu reaksi terlalu tinggi,

maka akan terjadi reaksi samping yang merugikan yaitu, reaksi

hydrodealkilasi toluene menjadi benzene dan metana, seperti dapat

ditunjukkan pada reaksi berikut :

C6H5CH3 + H2 C6H6 + CH4

b. Tinjauan Termodinamika

Tujuan tinjauan termodinamika untuk mengetahui sifat reaksi yang terjadi

ditinjau dari panas pembentukan (ΔHf0) serta untuk mengetahui apakah

reaksi yang terjadi searah atau tidak ditinjau dari energi bebas Gibbs

(ΔGf0). Reaksi yang terjadi yaitu :

2 C6H5CH3 C6H6 + C6H4(CH3)2

ditinjau dari panas pembentukan ( Δ Hf o ) :

38


∆Hfo = ∆Hfo produk - ∆Hfo reaktan

= ( 65,723 + ( - 9,4343 )) - 2 ( 28,6896 )

= - 1,0902 KJ / mol

Dari perhitungan diatas tampak bahwa reaksi tersebut tergolong reaksi

eksotermis (mengeluarkan panas). Reaksi bersifat dapat balik (reversible)

atau searah (irreversible) dapat ditentukan secara thermodinamika, yaitu

berdasarkan persamaan Van’t Hoff :

𝒅(∆𝑮𝒐

𝑹𝑻 )

𝒅𝑻= −

∆𝑯𝒐

𝑹𝑻 (𝟒)

Dengan ∆𝐺0 = −𝑅𝑇 ln𝐾

Sehingga didapatkan rumus sebagai berikut:

𝒍𝒏𝑲

𝑲𝟎= −

∆𝑯

𝑹 𝟏

𝑻−

𝟏

𝑻𝒐 (𝟓)

∆𝐻0 diatas merupakan entalpi standar (panas reaksi) dan dapat

diasumsikan konstan terhadap temperatur. Jika harga konstanta

kesetimbangan yang didapatkan kecil, berarti reaksi berlangsung secara

reversible.

3.3 Limbah Proses

Limbah proses yang dihasilkan dari xylene dapat berupa limbah B3

(Bahan Berbahaya dan Beracun). Limbah tersebut dapat dikelola melalui

rangkaian kegiatan yang mencakup reduksi, penyimpanan, pengumpulan,

pengangkutan, pemanfaatan, pengolahan, dan penimbunan limbah B3.

Limbah B3 yang dihasilkan oleh setiap proses produksi yang dihasilkan,

dikumpulkan di tempat penyimpanan limbah sementara di Liquid Waste

Storage (LWS). Kemudian setelah disimpan selama kurang dari sama dengan

90 hari di Liquid Waste Storage, limbah tersebut dikirim ke tempat

pengumpul atau pengolahan limbah yang berizin.

Limbah cair yang dihasilkan unit-unit proses dan buangan air dari area

tangki mengandung minyak olahan dan akan dipisahkan pada effluent water

treatment Plant (EWTP). Terdapat dua proses pengolahan limbah di EWTP

yaitu Refinery Process Waste Treatment dan Storm Water.

39


Gambar 4.2. Skema Proses Pengolahan Limbah Industri Xylena

Refinery Process Waste Treatment

• Air buangan yang mengandung minyak dari kilang dipompakan masuk ke

Refinery Waste Stilling Zone (RWSZ)

• Air keluaran RWSZ dimasukkan ke dalam Gravity Separator (GS). Sludge

akan berada pada bagian bawah GS dan minyak pada bagian atas

• Minyak akan dibawa ke Oil Skimmer sedangkan sludge akan ditampung

pada Sludge Hopper Bottom

• Skimmed oil akan dialirkan ke Recovered Slop Sump. Air dari GS dialirkan

ke dalam Equalization Basin (EB)

• Keluaran dari EB akan masuk ke Coagulation Tank (CG)

• Selanjutnya adalah Dissolved Air Flotator (DAF). Keluaran akan dialirkan

secara gravitasi ke Bio-Aeration Basin (BAB) dimana terjadi proses

pengolahan limbah secara biologis

• Air limbah kemudian masuk ke Biological Sludge Clarifier dimana

lumpur yang terbentuk selama proses Bio-Aeration diendapkan dan

kemudian dapat diambil untuk dialirkan ke BAB

• Air jernih yang dihasilkan kemudian secara over flow dialirkan ke Gravity

Head Discharge Chamber

40


Storm Water

• Air hujan dimasukkan ke Storm Water Stilling Zone (SWSZ) untuk

memisahkan minyak dengan lumpurnya, lalu airnya dialirkan ke Storm

Water Basin (SWB)

• Setelah itu, air dialirkan ke Tilted Plate Interceptor Separator untuk

memisahkan minyak yang biasanya berdiameter cukup kecil (<60μ)

• Butiran-butiran minyak yang sudah terpisahkan ditangkap oleh skimmer

dan dimasukkan ke Recovered Slop Sump II, dan dipompakan

• Air dialirkan menuju Gravity Head Discharge Chamber dan bergabung

dengan air dari Clarifier

• Sludge akan dialirkan ke Sludge Coagulator untuk mengendapkan sludge.

Pada unit ini, sludge mengalir gravitasi ke Sludge Dewatering Centrifuges.

Pada SDC, sludge yang tak berair akan berada pada bagian bawah dan

dialirkan ke Centrifuge Cake Hooper

41


BAB IV

KESIMPULAN

Xylene merupakan cairan tak berwarna, mudah terbakar, dan beracun,

berguna sebagai bahan lanjutan untuk menghasilkan produk – produk

petrokimia seperti serat – serat sintetik (pakaian) dengan presentase 65%

dan sisanya sebagai solven industri kimia

Reformasi katalitik naphta menghasilkan campuran xylene yang terdiri

dari paraxylene (p-xylene), ortoxylene (o-xylene), metaxylene (m-xylene),

dan ethyl benzene.

Produsen yang memproduksi xylene di Indonesia antara lain PT. Trans

Pacific Petrochemical Indotama dan PT. Pertamina UP VI Cilacap.

Proses pembuatan xylene dapat melalui proses catalytic reforming,

pirolisis gasoline, atau reaksi disproporsionasi toluena

Pada proses catalytic reforming bahan baku yang digunakan adalah nafta

dan tahapan proses yang dilakukan yaitu hydrotreating, catalytic

reforming, separasi, dan isomerisasi.

Proses katalitik reforming berlangsung pada fase gas dan terjadi pada

reformer (fixed-bed reaktor), berlangsung pada suhu 500-525oC, dan pada

tekanan 100-300 psig. Katalis yang digunakan adalah katalis bimetal

seperti Pt dengan konversi 80%.

Proses pemisahan (separasi) yang dilakukan dapat menggunakan dua cara

yaitu kristalisasi atau adsorpsi selektif. Adsorpsi selektif mempunyai

selektivitas lebih tinggi yaitu 95% dibandingkan kristalisasi yang hanya

75%.

Dalam produksi isomerisasi xylene, bahan baku yang digunakan adalah

toluena dan hidrogen menggunakan katalis zeolite ZSM-5, menghasilkan

produk utama berupa p-xylene dan produk sampingan berupa benzena.

Proses disproporsianasi toluena berlangsung pada suhu 3500C dan tekanan

20 atm, merupakan reaksi yang menghasilkan benzena dan xylene dan

memerlukan penambahan hidrogen untuk mengurangi terbentuknya

deposit coke.

42


DAFTAR PUSTAKA

Anonim. “Xylene Material Data Sheet” http://www.paintdocs.com/

webmsds/webPDF.jsp?SITEID=STORECAT&doctype=MSDS&lang=E&p

rodno=154-2398

Anonim (2012). “Manfaat Hidrokarbon di Berbagai Bidang Kehidupan”.

http://mylifechoice.wordpress.com/2012/03/10/manfaat-senyawa-

hidrokarbon-di-berbagai-bidang-kehidupan/, Diakses 18 Maret 2014,

(17:25)

Anonim (2014). “Xylene” http://en.wikipedia.org/wiki/Xylene. Diakses 18 Maret

2014 (17:57)

Arif Fadholi (2009). “Kegunaan Hidrokarbon”.

http://ariffadholi.blogspot.com/2009/10/kegunaan-hidrokarbon.html,

Diakses 18 Maret 2014, (17:52)

Sri Rachmawati Hidayah Siregar (2011). “Xylene”.

http://envist2.blogspot.com/2011/06/xylene.html, Diakses 18 Maret 2014,

(18:02)

Industri Xylena

Documents

Transcript of Industri Xylena