INDUSTRI BUTADIENA

INDUSTRI SENYAWA C4

4.       INDUSTRI BUTADIENA

4.1.  PENDAHULUAN

          Butadiena adalah senyawa kimia dengan rumus C₄H₆. Butadiena berfase gas dan merupakan gas yang beracun,berwarna dan berbau tajam.Butadiena menghasilkan butane yang terkonjugasi sederhana. Salah satu alkadiena, yang melalui reaksi polomerisasi akan membentuk polibutadiena(karet sintetis). Butadiena digunakan untuk bahan kimia lain yang digunakan dalam memproduksi industry 4-vinylcloryhexene melalui reaksi dimerisasi dan cyclododecatriene melalui raksi trimerization. Butadiena juga berguna dalam sintetis sikloalkana dan cycloalkenes. Prinsip yang digunakan sebagai monomer dalam pembuatan karet sintetis, terutama Akrilonitril butadiene stirena dan polybutadiene.

4.2.  KLASIFIKASI PROSES

4.2.1.     DEHIDROGENASI dari Butane(houdry)

            Merupakan proses pembuatan yang menggunakan Butana (C₄H₁₀), sehingga pada reaksi yang         terjadi akan terbentuk Butadiene (C₄H₆) dan menghasilkan gas Hidrogen. Selain itu juga dapat              menghasilkan reaksi samping yakni C₄H₈.

            C₄H₁₀                                           CH₂=CHCH=CH₂   +    2H₂                (endoterm)        ∆H=+32.2 Kcal

            C₄H₁₀                                           C₄H₈  +  H₂

           

4.2.2.  DEHIDROGENASI dari Butylenes

            Merupakan proses pembuatan dengan menambahkan gas Oksigen pada Butana yang merupakan                 feed utama dari pembuatan Butadiene.

            C₄H₁₀    +    O₂                            C₄H₆   +    2H₂O

4.2.3.  DEHIDROGENASI-DEHIDRASI ETANOL

              Pembuatan Butadiene dari Etanol, dimana hasilnya acetaldehyde dapat digunakan untuk                                 pembuatan Butadiene.

                     CH₃CH₂OH                                                        CH₃CHO   +    H₂

           CH₃CH₂OH    +    CH₃CHO                                       CH₂=CHCH=CH₂   +   2H₂O

           8CH₃CH₂OH +8CH₃CHO                                         6CO+3CO₂+H₂+3,5 C₂H₄+C₄H₈+C₂H₅OC₂H₅+CH₃CO₂C₂H₅

                                                                                                  +C₄H₉OH

4.2.4. UAP CRACKING dari HIDROKARBON

              Pembuatan butadiene dengan uap yang dialirkan pada temperature tinggi.

           Pada Industri Pembuatan Butadiena,proses yang dipakai adalah proses Dehidrogenasi dari bahan     Butana.

4.3.  DATA KUANTITATIF

a.       Basis: 1 ton butadiene(98 + %purity and 60% yield)

n-butana:1,80 ton

By-product:0,65 ton

b.      Kapasitas :100-200 ton/day

4.4. SIFAT FISIK KIMIA BAHAN BAKU dan PRODUK

BAHAN BAKU:

Ø  BUTANA

- RUMUS MOLEKUL                  : C4H10

-BERAT MOLEKUL                      : 53 g/mol

-TITIK LELEH                                  : -135^oC

-TITIK DIDIH                                  : -0,5^oC

-DENSITY                                       :0,573 gr/cm³

-FASE                                              : gas

-Butana bereaksi dengan oksigen membentuk karbon dioksida dan uap air.

-Asetaldehida yang digunakan dihasilkan melalui oksidasi butana atau nafta ringan

-Butana bereaksi dengan oksigen membentuk karbon monoksida dan uap air.

Ø  ISOPENTANA

-RUMUS MOLEKUL                   : C₅H₁₂                                                    

-BERAT MOLEKUL                      : 72,15 g/mol

-TITIK LELEH                                  : -159,9^oC

-TITIK DIDIH                                  :  27,7^oC

-DENSITY                                       : 0,616 gr/cm³

-FASE                                              : gas

-Isopentana bereaksi dengan oksigen membentuk karbondioksida dan uap air.

-Reaksi klorinasi antara Isopentana yang bereaksi dengan gas Klor membentuk amil-klorida dan asam  klorida.

Bahan tambahan

Ø  Water

-RUMUS MOLEKUL                   :H₂O

-BERAT MOLEKUL                      : 18.0153 g/mol

-TITIK DIDIH                                  : 100^OC

-DENSITY                                       : 0.998 g/cm³ (cairan pada 20 °C)

                                                            0.92    g/cm³ (padatan)

-Oksida Asam Berupa Co₂ Bereaksi Dengan Air Membentuk Asam Carbonat.

-Tembaga bereaksi dengan air menhasilkan tembaga oksida.

-Gas Cl₂ bereaksi dengan Air membentuk Asam Klorida dan Oksigen.

Ø  Amoniak

-RUMUS MOLEKUL                   : NH₃

-BERAT MOLEKUL                      : 17.03 gr/mol

-TITIK DIDIH                                  : -33.34^OC

-TITIK LELEH                                  : -77.73^OC

-Fase                                               : gas

-Amoniak bereaksi dengan air menghasilkan ammonium hidroksida.

-Etanoat anhidrida bereaksi dengan ammonia menghasilkan etanamida dan asam asetat.

-Asam asetat bereaksi dengan ammonia menghasilkan ammonium etanoat.

tilen Oksida

 KIMIA

50 tons/day

n

PRODUK        :

Ø  BUTADIENA

-RUMUS MOLEKUL                   : C₄H₆

-BERAT MOLEKUL                      : 54,09 g/mol

-TITIK LELEH                                  : -108,9^oC

-TITIK DIDIH                                  :  -4,41^oC

-DENSITY                                       : 0,621 gr/cm³

-FASE                                              : gas

-Reaksi polimerisasi dengan acrylonitrile dan styrene yang bereaksi dengan polibutadiena   membentuk Acrylonitril Butadiena Styrene.

-Reaksi dimerisasi Butadiena menghasilkan 4-vinylcyclohexene.

-Butadiena bereaksi dengan sulfur oksida membentuk Butadienasulfone.

PRODUK SAMPING

       BUTENA

-RUMUS MOLEKUL                   : C₄H₈

-BERAT MOLEKUL                      : 56 g/mol

-TITIK LELEH                                  : -185^oC

-TITIK DIDIH                                  :  -6^oC

-DENSITY                                                       : 0,6 gr/cm³

-FASE                                                              : Kelarutan dalam air

-Pembuatan asam maleat dari proses oksidasi butena

- Polimerisasi etilena dengan rantai pendek alfa-olefin 1-butena menghasilkan polietilena LLDPE

HIDROGEN

-RUMUS MOLEKUL                   : H₂

-BERAT MOLEKUL                      : 2 g/mol

-TITIK LELEH                                  : -259^oC

-TITIK DIDIH                                  : -252,87^oC

-DENSITY                                       :0,08988 gr/cm³

-FASE                                               : gas

-Gas Hidrogen bereaksi dengan Nitrogen menghasilkan NH₃ (ammoniak)

-Gas Hidrogen bereaksi dengan Oksigen memnetuk H₂O (uap air)

-Gas Hidrogen bereaksi dengan senyawa asam Nitrat menghasilkan asam Nitrat.

4.5.  REAKSI YANG TERJADI

Reaksi Utama       :

C₄H₁₀                                                       CH₂=CH-CH=CH₂ + 2H₂ (eksoterm)                      ∆H=+ 32.2 Kcal

Reaksi Samping    :

C₄H₁₀                                                       C₄H₈ + H₂ (n.butylenes)

4.6.  URAIAN PROSES

           Bahan baku berupa gas C₄ (metana) dan C₅ (pentane) yang banyak mengandung n-butana dan sedikit isopentana dicampur dengan gas recycle, bahan baku dipanaskan dahulu dengan flue gas di dalam preheater.Kemudian, bahan baku dialirkan ke preheater yang menggunakan steam dari udara  masuk untuk dipanaskan pada temperature 650^OC. Hal ini bertujuan agar bereaksi dengan katalis yang dipakai yaitu Chromium Oxide di dalam reactor. Panas pada reactor yang berlebih berupa akan dialirkan menuju Boiler yang akan diubah menjadi steam dengan bantuan tambahan air. Terdapat sepasang atau dua buah reactor bersiklus adiabatic dengan panas reaksi awal adalah 650^oC menurun menjadi 550^oC selama 5-10 menit. Hal ini dilakukan pada saat menyuplai karbon pada pembakaran katalisator secara terus-menerus dan pada tekanan 120 mmHg-150 mmHg. Tekanan ini dijaga konstan oleh ejector sehingga reaksi akan berjalan sempurna.

Adapun reaksi yang terjadi:

C₄H₁₀               CH₂=CHCH=CH₂   +    2H₂                (endoterm)        ∆H=+32.2 Kcal

C₄H₁₀               C₄H₈  +  H₂

Hasil reaksi berupa butadiene, butena dan hydrogen dipisahkan dari katalis Cromium Oxide di Quench Tower dengan proses pendinginan mendadak sehingga terpisah berupa hasil reaksi bottom berupa butadiene, butena dan hydrogen sedangkan di top berupa Cromium Oxide yang dipanaskan dan direcycle menuju Quench Tower. Pada bagian bawah yang berupa Butadiena, Butena dan Hidrogen ditekan dan didinginkan oleh Cooler sehingga berbentuk cairan. Cairan ini dialirkan menuju Absorber Kolom untuk diserap oleh absorben Naphta yang bertujuan memisahkan Hidrogen dengan cairan yang berupa butadiene dan butena. Kemudian, Butadiena dan butena yang masih mengandung Naptha dialirkan menuju Stripper untuk memisahkan kandungan Naptha dari Butadiena dan Butena. Pada bagian bottom Stripper menghasilkan Naptha yang akan didinginkan dan direcycle menuju Absorber,sedangkan bagian Top Stripper keluar  berupa Butadiena dan Butena dialirkan menuju Butadiena Tower. Di dalan Butadiena Tower dipisahkan menggunakan proses destilasi di mana titik didih Butadiena lebih kecil yaitu -4.41^oC dibandingkan Butena yaitu -6^oC. Butadiena didinginkan oleh Cooler sehingga terbentuk Butadiena Mentah dan dialirkan menuju Mixxer  Settler Di dalam Mixer Settler masih terdapat Butane yang terdapat di dalam Butadiena maka ditambahkan Ammoniak dan CAA(Cuprous Ammonium Acetate) yang befungsi untuk menyerap Butadiena dan diaduk sehingga pada bagian Top menghasilkan recycle gas yang digunakan kembali untuk pembuatan Butadiena,sedangkan bagian bottom menghasilkan Butadiena yang mengandung CAA dan Amoniak dialirkan menuju Stripper dimana di dalamnya CAA dipisahkan dan direcycle lagi menuju Mixer-Settler.Lalu, butadiene dalam NH₃ masuk ke dalam kolom butadiene purifier, pada kolom ini akan terjadi pemisahan secara ekstraksi dengan bantuan air karena kedua komponen ini merupakan komponen yang apabila mendidih tidak dapat dilampaui titik didihnya atau bersifat azeotrop sehingga ditambahkan komponen lain di dalam campuran. Pada kolom butadiene purifier bagian Top berupa butadiene dengan kemurnian 98%-99% dan pada bagian bottom berupa NH₃ dan sedikit H­₂O yang akan masuk ke kolom NH₃ still. Di dalam kolom NH₃ still terjadi pemisahan destilasi fase ringan ke atas yaitu NH₃ yang akan di recycle kembali untuk digunakan pada proses pemurnian butadiene pada mixer, sedangkan fase berat kebawah yaitu berupa air.

4.7. FLOWSHEET(Lihat Gambar 4.1.1 Industri Butadiena)

Gambar 4.1.1. Industri Butadiena

4.8. KEGUNAAN BUTADIENA

          -Pada Industri Plastik adalah sebagai berikut:

Ø  untuk menambah fleksibilitas dari plastic

Ø  sebagai bahan sintetis sulfolanil eter yang digunakan sebagai aditif cairan hidrolisis pada industry plastik dimana butadienasulfone atau 3- sulfolen.

Ø  Sebagai bahan baku untuk membuat bahan kimia lain yang digunakan dalam memproduksi industri 4-vinylcyclohexene melalui reaksi dimerisasi dan cyclododecatriene melalui reaksi trimerization.

Ø  untuk sintesis Sikloalkana dan cycloalkenes.

Ø  sebagai monomer dalam pembuatan karet sintesis, terutama Akrilonitril butadiene stirena dan polybutadiene.

-Pada obat-obatan :

Ø  Turunannya juga digunakan untuk pembuatan kosmetik (Kirk and Othmer, 1978).

4.9.  FUNGSI ALAT

Ø  PREHEATER

Berfungsi untuk memanaskan n-butana dan sedikit isopentana sebelum masuk reactor.

Ø  REAKTOR

Berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi yang bersifat adiabatic dengan menggunakan suhu yang bebeda untuk menyuplai pembakaran pada katalisator Cromium Oxide secara terus-menerus pada suhu 650^oC.

Ø  QUENCH TOWER

Quench Tower berfungsi sebagai tempat pertukaran suhu panas menjadi dingin antara Butadiena,Butena dan Hiderogen dengan katalis berupa Cromium Oxide.

Ø  ABSORBER

Berfungsi sebagai tempat terjadinya penyerapan gas H₂ dengan bantuan Naphta.

Ø  BUTADIENA TOWER

Berfungsi sebagai tempat pemisahan butadiene mentah dengan Butena bedasarkan proses destilasi

Ø  BUTADIENA PURRIFIER

Berfungsi sebagai tempat pemisahan butadiene murni dengan ammonia dengan bantuan air bedasarkan proses ekstraksi.

Ø  NH₃ STILL

Berfungsi sebagai tempat pemisahan NH₃ dengan air dan selanjutnya direcycle kembali.

Bedasarkan proses destilasi.

4.10.    FUNGSI BAHAN

ü  CAA (CUPROUS Ammonium Acetate) berfungsi sebagai pelarut Butadiena sehingga Butadiena bisa dipisahkan dari Butena.

ü  Naphtalena berfungsi untuk menyerap dan memisahkan gas Hidrogen dengan Butadiena-Butena.

ü  Kromium Oxide berfungsi untuk mengkatalisi gas Butana di dalam reactor.

ü  Water berfungsi untuk memisahkan Ammoniak dan Butadiena murni

ü  Ammoniak berfungsi untuk mermurnikan Butadiena.

4.11.    KESIMPULAN

Ø  Butadiena merupakan senyawa Hidrokarbon yang mempunyai rumus C₄H₆

Ø  Butadiena memiliki bentuk gas yang beracun,berwarna dan berbau tajam.

Ø  Butadiena dihasilkan dari butane yang terkonjugasi yang dilakukan melalui reaksi dehidrogenasi.

Ø  Butadiena digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan senyawa lain dan juga sebagai monomer dalam pembuatan karet sintetis.

4.12.    DAFTAR PUSTAKA

                Charles,Dryden.Outline Chemical of Technologhy 2^nd edition.1968. 447-451

                http://www.sabic.com/me/en/productsandservices/chemicals/butene1.aspx

                www. Wikipedia.org

                http://www.jtbaker.com/msds/englishhtml/b5860.htm