Proses Industri KimiaProses Pembuatan Polypropylene di Kilang Pertamina RU III Plaju Sumatera Selatan.

Oleh :Akhmad Ade Sucitro (03111003087)

Dosen Pengasuh :

Dr. Ir. Hj. Sri Haryati, DEA

Teknik KimiaFakultas TeknikUniversitas SriwijayaApril 2013Diagram Alir Unit PolypropilenePertamina RU III Plaju

Tangki penyimpanUnit EkstraksiPENGERINGAN

Tangki LPGDEPROPANIZERTangki PropyleneUnit PurifikasiUnit PolimerisasiPengeringanPencetakanPackingGudang

propane

propylene

propylene

polypropylenepowderpolypropylenepelletpowderpolypropylene

package25 kg

Terdapat beberapa unit pada Kilang Polypropylene, yaitu :a. Unit Propylene Purificationb. Unit Polypropylene Polimerizationc. Unit Finishing (Pelletizer)d. Unit Bagging (Packaging Product)

I. Unit Ekstraksi

Unit ekstraksi dibagi menjadi dua tahap yaitu ekstraksi dengan menggunakan Diethanol Amin (DEA) dan ekstraksi dengan menggunakan Natrium Hidroksida (NaOH).

I.a. Ekstraksi dengan menggunakan Diethil Amin (DEA).

Fungsi dari ekstraksi dengan DEA ini ialah menghilangkan kadar carbonyl sulfide (COS) dalam RAW PP hingga menjadi 5 ppm mol maksimum. Dan sebagian hydrogen sulfide (H2S) dari 6000 ppm menjadi 10 ppm, dan carbon dioxide (CO2) dengan menggunakan larutan diethanolamine (dea) pada konsentrasi 20% berat.Pada ekstraksi ini, terjadi dua kali proses ekstraksi, yang pertama ialah primary dea ekstraktor dan secondary dea ekstraktor. Ektraksi dilakukan sebanyak dua kali dikarenakan untuk menghilangkan atau melepaskan beberapa zat yang tidak diinginkan seperti Carbonyl Sulfide (COS), Hydrogen Sulfide (H2S), dan Carbon Dioxide (CO2) yang ada didalam RAW propane propylene. Pelepasan gas-gas yang tidak diinginkan tersebut terjadi didalam sebuah alat yang dinamakan dea regenerator dengan larutan dea pada temperatur 120oC dan tekanan 0,5 kg/cm2g. Beberapa reaksi yang terjadi pada proses ekstraksi dengan dea adalah ;

Reaksi Diethanol Amin dengan Carbonyl Sulfide (COS).R2NH + 2 COS (CH2CH2OCOSH)2NH

Reaksi Diethanol Amin dengan Hydrogen Sulfide (H2S)2 R2NH + H2S (R2NH2)2S(R2NH2)2S + H2S 2R2NH2HS

Reaksi Diethanol Amin dengan Carbon Dioxide (CO2)2 R2NH + H2O + CO2 (R2NH2)2CO32 (R2NH2)2CO3+ H2O + CO2 2 R2NH2HCO32 R2NH + CO2 2 RNHCOONH2R

Dari proses tersebut maka yang dihasilkan dari proses ekstraksi dengan menggunakan dea ialah propane propylene yang murni, tanpa adanya zat pengotor.

I.b. ekstraksi dengan menggunakan Natrium Hidroksida (NaOH)Ekstraksi dengan menggunakan natrium hidroksida dibagi menjadi 2 yaitu ekstraksi non generatif dan ekstraksi generatif. Fungsi ekstraksi non generatif dengan menggunakan Natrium Hidroksida (NaOH) ialah untuk menghilangkan hidrogen sulfida (H2S) hingga 1 ppm berat dan carbon dioksida hingga 5 ppm berat dalam raw propane propilene. Proses ekstraksi non generatif terjadi didalam primary NaOH extractor. Adapun reaksi yang terjadi didalam primary NaOH extractor ialah:2 NaOH + H2S Na2S + H2ONa2S + H2S 2 NaHSNaOH + CO2 NaHCO3

Dengan terbentuknya Na2S , H2O, dan NaHCO3 maka konsentrasi NaOH pada kolom non regeneratif NaOH extractor semakin lama akan semakin menurun, dan bila konsentrasi mencapai < 4% berat maka NaOH akan diganti dengan NaOH 10 % berat yang baru.Pada proses ekstraksi NaOH generatif berfungsi untuk menghilangkan methyl mercaptan (RSH) dari 150 ppm mol menjadi 5 ppm mol maksimal. Penghilangan methyl mercaptan selain untuk memperbaiki kualitas propilene ialah untuk mencegah terjadinya korosi pada peralatan yang akan dilalui oleh bahan baku. Didalam kolom generatif extractor terjadi ekstraksi antara liquid-liquid antara methyl mercaptan dengan NaOH. Dan pada kolom NaOH regenerator terjadi proses pelucutan methyl mercaptan dalam naoh dengan temperatur 120 Cdan tekanan 0,5 kg/cm2g.Adapun reaksi pada alat-alat tersebut adalah :Reaksi pada extractor : NaOH + RSH RSNa + H2OReaksi pada regenerator : RSNa + H2O NaOH + RSH

II. Unit Pengeringan

Unit pengeringan terbagi menjadi dua tahap diantaranya adalah Filtrasi dan Pengeringan. Dalam proses filtrasi terdapat beberapa komponen diantaranya adalah Sand filter yang berfungsi untuk memisahkan NaOH, air, dan partikel-partikel yang terikut dalam treated Propane Propilen. Sand filter berisikan pasir kuarsa yang dapat dicuci dengan air.Peralatan selanjutnya adalah DEA filter yang berfungsi untuk memisahkan partikel-partikel terutama iron sulphide yang terdapat dalam larutan dea. Selanjutnya propane propylene melewati Water coalescer yang berisikan cartridge filter yang dipasang secara seri (two stage filter) yang berfungsi untuk memisahkan air dalam treated propane propylene sebelum ke dryer. Pada 1st filter terdiri dari 3 buah cartridge dengan bahan fiber glass, cotton dan paper. Sedangkan pada 2nd filter terdiri dari 2 buah cartridge dari bahan resin.Setelah tahap filtrasi propane propylene menuju ke dryer atau alat pengering. Fungsi dryer disini ialah untuk menghilangkan saturated water yang ada didalam RAW propane propylene hingga kelembaban air 7 ppm berat maksimal.

III. Unit DepropanizerUnit depropanizer berfungsi untuk memisahkan propilene dari propane hingga didapatkan kemurnian propilene mencapai 99,6 mol minimal dengan cara distilasi bertekanan.Spesifikasi propilene yang diinginkan adalah :Propilene >99,6% MOL Methane, Ethane, Propane< 0,4% MOL Ethilene< 100 MOL PPMAcetylene< 5 MOL PPMPropadiene< 5 MOL PPMM. Acetylene< 5 MOL PPM1.3-Butadiena< 5 MOL PPMTotal Butane< 10 MOL PPMCarbonil Sulfide< 0,05 MOL PPMCarbon Monoxide< 0,2 MOL PPMCarbon Dioxide< 4 MOL PPMWater< 1 WT PPMOksigen< 5 MOL PPMTotal sulfur< 1 WT PPMHidrogen< 5 MOL PPMMethanol< 5 MOL PPM

IV. Unit Purifikasi

Dalam unit purifikasi ini terjadi proses peghilangan impurities atau pengotor didalam propilene dengan metode stripping dan absorbsi. Didalam unit ini terdiri dari beberapa peralatan didalamnya diantara lain adalah. Lights End Stripper yang berfumgsi untuk methana, ethana, carbon dioxide dan carbon monoxide yang terkandung didalam propilene. Setelah melalui Lights End Stripper, kemudian propilene menuju Dehydrator yaitu alat yang berfungsi untuk menghilangkan kelembaban air (H2O). Setelah itu propilene menuju ke COS absorber, fungsi COS absorber ialah untuk menghilangkan kadar carbonyl sulfida (COS) yang terdapat didalam propilene. Kemudian propilene menuju ke Arsine removal yaitu alat yang digunakan untuk menghilangkan kadar arsine yang terdapat didalam propilene. Semua alat menggunakan proses stripping dan absorbsi.

V. Unit Polimerisasi

Dalam proses polimerisasi, polimerisasi dibantu dengan bantuan 3 katalyst sehingga pada akhirnya menghasilkan powder homopolymer polypropilene.Kondisi operasi reaktor polimerisasi: Kondisi Operasi1st reactor2nd Reactor

Tipe PolimerisasiFase liquidFase gas

Pressure, kg/cm2g29 -3817 19

Temperature, Oc70 -7280

Konsentrasi Slurry, Kg/M3120 -200-

Produksi PolyPropilene, Kg/hari33662334

Blend Ratio, % WT6040

Dalam hal ini, propilene, katalis dan gas hidrogen diinjeksikan ke dalam rektor pertama.

Unit Polypropylene PolimerizationT-102/3/4

PROPYLENEBAGGINGPLANTSILO

PP POWDERDRYINGPOLYMERIZATION(REACTOR)IMPURITISREMOVAL

PELLETIZING

PELLET PPWARE HOUSE/GUDANG

HYDROGEN MAIN-CAT AT-CAT DISTRIBUSI POLYTAM OF-CAT N-HEXANE ADDITIVES/STABILIZER

V.1. Pengontrolan Aktivitas KatalisSuhu Reaksi: Pada reaktor fase cair, jumlah Polymerisasi akan naik secara eksponensial apabila suhu reaksi naik. Naiknya suhu juga berakibat mengembangkan slury, sehingga suhu harus diatur pada titik yang optimal untuk semua grade.

Tekanan Parsial Monomer : Tekanan parsial monomer ditentukan oleh suhu reaktor, sehingga merupakan variabel yang saling bergantungan. Jika banyak komponen yang tidak ikut bereaksi tinggal dalam reaktor, maka tekanan parsial monomer akan turun yang menyebabkan menurunnya jumlah reaksi polymerisasi.

Recident Time: Naiknya recident time katalis akan menaikan jumlah polymerisasi di kedua reaktor cair dan gas. Dapat diatur dengan perubahan volume dalam reaktor, yaitu dengan mengubah level cairan slury dan tepung di reaktor. Makin tinggi konsentrasi slury maka residence time akan makin meningkat.

Konsentrasi Hidrogen: Untuk reaktor cair, konsentrasi hidrogen yang lebih tinggi membuat Polymerisasi lebih besar. Jumlah polymerisasi dihitung atas dasar hubungan antara MFR dan komponen H2/C3=.

V.2. Proses pengontrolan reaktor Reactor Temperatur Control Liquid phase reactor D-2201Temperatur reactor harus dikontrol konstan variasi temperatur mengakibatkan fluktuasi terhadap aktifitas polymerisasi dan tekanan di dalam reactor, sehingga sulit untuk mengontrol kualitas produksi.Panas reaksi polymerisasi dalam reactor fasa cair dipindahkan dengan menggunakan kombinasi sistem pendingin di Jacket Reactor dan dengan sirkulasi gas.Variabel variabel kontrol yang digunakan untuk mengatasi panas reaksi polymerisasi adalah laju alir sistem pendingin sirkulasi gas.Reactor Pressure Control Liquid phase reactor D-2201Tekanan reaktor fase cair tidak dikontrol secara langsung. Secara otomatis tergantung pada temperatur operasi dan kandungan inert gas, terutama hidrogen. Gas Phase Reactor D-2203Pada keadaan normal, tekanan reaktor dikontrol bersamaan dengan sistem yang ada, yakni dengan mengatur laju alir CW berdasarkan pada tekanan di D-2208. Tekanan di set normalnya pada 16.5 kg/cm2g.Untuk menjaga tekanan reaktor konstan, maka kelebihan uap propylene dialirkan keluar dari D-2203 dan dikondensasikan di E-2208, untuk selanjutnya di kembalikan menuju reaktor fasa cair.

VI. Drying (pengeringan)

Fungsi dari drying atau pengeringan ialah untuk menghilangakan N-Hexane dengan cara mengeringkan powder polypropilene hingga kadar N-Hexane mencapai 100 200 ppm mol . dengan menggunakan media pemanasan adalah Nitrogen 5 Normal. Selain itu juga menggunakan steam 3S dengan temperatur 110oC dan tekanan 0,8 Kg/cm2g.

VII. Unit Pencetakan (pelletizing)

Pada unit pencetakan atau pelletizing ini polypropilene yang sudah berbentuk powder kemudian diubah menjadi pellet dengan cara mencampur powder polimer dan additive , kemudian diextrude pada temperatur 236-241oC dan memotong menjadi butiran-butiran polypropylene (pellet). Sebagai alat pemotongnya digunakan alat pemotong atau cutter dengan bahan titanium atau stainless stell.Adapun jenis additive yang digunakan adalah:PelletizingJenis Additive / Stabilizeryang digunakan :AE-Stabilizer : primary heat stabilizer (anti oxidant)AI-Stabilizer: secondary heat stabilizer (anti oxidant)AH-Stabilizer:heat stabilizer(tape& injection grade)HA-Stabilizer:neutralizerdan lubricant.HD-Stabilizer: whitening agent.SB-StAbilizer: slip agent.SC-Stabilizer : anti blocking agent.

VIII. Packing (bagging plant)Bagging Plant atau unit Packing berfungsi untuk mengantongi produk politam (polypropylene) dalam karung yang setiap karungnya terdiri dari 25Kg. Kapasitas pengantongan 25Kg ialah 800 karung per jam. Disamping itu ada 2 gudang tempat penyimpanan polytam (polypropilene dengan kapasitas masing-masing ialah 1500 ton.BLOCK FLOW DIAGRAM MAIN PROCESSOF Catalyst

AT CatalystPacking

Silo Pelletizing ADDITIVES: AE;AH;AI;HA;HD;SA;SB;SCSteam, NitrogenVent Gas to Flare & AtmosfirDrying &SteamingPropylene RecoveryPowder Separation1ST ReactorLiquid Phase Polymerization2nd ReactorGas Phase PolymerizationPropylene RecoveryHydrogenPROPYLENEBatch Pre-PolymerizationMAIN CATDillution with HexaneN-Hexane