Makalah Industri Petrokimia [PDF]

Citation preview

INDUSTRI PETROKIMIA PEMBUATAN TRINITROTOLUENA Makalah Proses Industri Kimia II Disusun untuk Memenuhi Tugas Kelompok dalam Bidang Studi Di Institut Teknologi Indonesia



Dosen : Dr.Ir. Enjarlis, MT



Disusun Oleh : 1. Galu Kandigora



NIM : 1141500059



2. Amelia



NIM : 1141500061



3. Pratiwi Erlitna



NIM : 1141500065



PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA SERPONG 2017



KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat, karunia, serta taufik dan hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan makalah tentang Industri Petrokimia Pembuatan Trinitrotoluene ini dengan baik meskipun banyak kekurangan didalamnya. Dan juga kami berterima kasih pada Ibu Enjarlia selaku Dosen mata kuliah Proses Industri Kimia II yang telah memberikan tugas ini kepada kami. Kami sangat berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah wawasan serta pengetahuan kita. Kami juga menyadari sepenuhnya bahwa di dalam makalah ini terdapat kekurangan dan jauh dari kata sempurna. Oleh sebab itu, kami berharap adanya kritik, saran dan usulan demi perbaikan makalah yang telah kami buat di masa yang akan datang, mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna tanpa saran yang membangun. Semoga makalah sederhana ini dapat dipahami bagi siapapun yang membacanya. Sekiranya makalah yang telah disusun ini dapat berguna bagi kami sendiri maupun orang yang membacanya. Sebelumnya kami mohon maaf apabila terdapat kesalahan kata-kata yang kurang berkenan dan kami memohon kritik dan saran yang membangun dari Anda demi perbaikan makalah ini di waktu yang akan datang.



Serpong, Mei 2017



Penyusun



DAFTAR ISI



KATA PENGANTAR ....................................................................................



i



DAFTAR ISI...................................................................................................



ii



BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ..............................................................................



1



1.2. Rumusan Masalah ..........................................................................



1



1.3. Tujuan ............................................................................................



1



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pengertian Industri Petrokimia ......................................................



2



2.2. Klasifikasi Industri Petrokimia ......................................................



2



2.3. Pengertian Trinitritoluena ..............................................................



5



2.4. Proses Pembuatan Trinitrotoluena .................................................



6



DAFTAR PUSTAKA



BAB I PENDAHULUAN 1.1



Latar Belakang Dewasi ini industri petrokimia mulai berkembang secara pesat dan sudah menyebar



dibanyak tempat. Dapat dikatakan bahwa hampir seluruh barang-barang yang digunakan dalam kesaharian merupakan produk akhir dari industri petrokimia. Industri petrokimia membuat berbagai macam produk yang berasal dari gas bumi dan minyak bumi. Umumnya produk petrokimia berupa barang-barang atau bahan-bahan didalam kehidupan sehari-hari seperti: plastik-plastik, pipa PVC, ban, BBM, nilon, dan TNT. Dalam makalah ini penyusun akan membahas salah satu produk dari industri petrokimia yaitu TNT (Trinitrotoluena). TNT merupakan bahan peledak yang apabila dikenai suatu aksi berupa panas, benturan, gesekan akan berubah secara kimiawi menjadi zat-zat lain yang lebih stabil, yang sebagian besar atau seluruhnya berbentuk gas dan perubahannya tersebut berlangsung dalam waktu yang singkat yang disertai efek panas dan tekanan yang sangat tinggi.



1.2



Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan di atas, maka penyusun



merumuskan masalah itu menjadi beberapa pertanyaan, diantaranya adalah: 1. Apa yang dimaksud industri petrokimia? 2. Apa saja klasifikiasi indutri petrokimia? 3. Apa yang dimakasud trinitrotoluena? 4. Bagaimana tahapan proses pembuatan trinitrotoluena?



1.3



Tujuan 1. Mengetahui apa itu petrokimia 2. Mengetahui klasifikasi industri petrokimia 3. Mengatahui apa itu trinitrotoluena 4. Mengetahui proses produksi trinitrotoluena



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1



Pengertian Industri Petrokimia Industri Petrokimia adalah industri yang berbahan baku utama produk minyak dan gas



bumi (naphta, kondesat yang merupakan produk samping eksploias gas bumi, gas alam), batu bara, gas metana batubara, serta biomassa yang mengandung senyawa-senyawa olefin, aromatik, n paraffin, gas sintesa, asetilena, dan menghasilkan beragam senyawa organik yang dapat diturunkan dari bahan-bahan baku utama tersebut, untuk menghasilkan produk-produk yang memiliki nilai tambah lebih tinggi dari bahan bakunya. ( Roadmap Industri Petrokimia, Kementrian Perindustrian, 2009).



2.2



Klasifikasi Industri Petrokimia Berdasarkan proses produksi dan tingkatan jenis produknya, klasifikasi industri



petrokimia digolonglan menjadi dua, yaitu penggoolongan secara horisontal dan penggolongan secara vertikal. a. Pemnggolongan secara horisontal Didasrkan pada proses produksi dan jenis/karakteristik output yang dihasilkan dalam industri petrokimia atau lebih dikenal sebagai basis produksi.



Industri Petrokimia



Matana (C1)



Menghasilkan produk-produk seperti amoniak, metanol, urea, formaldehid, asam asetat dsb.



Olefin



Menghasilkan produk-produk seperti etilena, propilena, butena, butilena, polietilena, dsb.



Aromatik



Menghasilkan produk-produk seperti benzena, toluena, xilena, dsb.



b. Penggolongan secara vertikal Penggolongan industri berdasarkan tingktan sifat produknya. Apakah berfungsi sebagai produk jadi (final produk), produk antara (produk setengah jadi) ataupun produk mentah (bahan baku dari industri lanjutannya).



Indsutri Hulu



Indsutri Petrokimia



Industri Antara



Industri Hilir



Klasifikasi indsutri petrokimia secara vertikal terbagi atas industri petrokimia hulu yaitu industri C1, olefin, dan aromatik; industri petrokimia antara yaitu industri turunan dari petrokimia hulu seperti etilen glikol, alkil benzen, PTA, dsb; industri petrokimia hilir yaitu industri yang menghasilkan produk yang dimanfaatkan oleh industri pengguna akhir seperti industri plastik, serat sintesis, dsb.



Klasifikasi industri kimia seperti yang telah digambarkan di atas dapat dijabarkan secara lengkap seperti pohon industri. Sehingga diperoleh gambaran peta industri petrokimia dan keterkaitannya baik secara basis produksi maupun sifat dari produk /output yang dihasilkan.



2.3



Pengertian Trinitrotoluena (TNT) Trinitrotoluena atau disingkat TNT adalah hidrokarbon beraroma menyengat



berwarna kuning punyat yang melebur pada suhu 354 K. Trinitrotoluena bersifat explosive yaitu mudah meledak apabila dikenai suatu aksi berupa panas, benturan, gesekan akan berubah secara kimiawi menjadi zat-zat yang lebih stabil, yang sebagian besar atau seluruhnya berbentuk gas dan perubahannya tersebut berlangsung dalam waktu yang singkat disertai efek panas dan tekanan yang sangat tinggi.



Gambar 1. Struktur TNT



Gambar 2. TNT



Gambar 3. Packaging TNT







Sifat Trinitrotoluena Rumus Kimia



C7H5N3O6



Massa Molar



227,13 g/mol



Densitas



1,654 g/cm3



Titik Lebur



80,35˚C



Titik Didih



240˚C



Titik Nyala



290˚C 0,0002 mmHg



Tekanan Uap



Terendah 70 g/m3



Batas Ledakan



Explosive



Sifat



Tak sensitif



Sensitivitas goncangan Sensitivitas Gesekan



Tak sensitif hingga 353 N



Kecapatan Ledakan



6.900 m/s 1,00



Faktor RE



Secara legal TNT banyak digunakan dalam dunia industri yang digunakan dalam pertambangan seperti pada pengeboran minyang, pertambangan batu kapur, menghancurkan batu-batuan di pegunungan dan kebutuhan pertambangan lainnya, demikian juga banyak digunakan untuk kepentingan militer misalnya seperti demolisi, roket, propellant, dan kebutuhan militer yang lain.



2.4



Proses Pembuatan Trinitrotoluena 



Pengolahan Minyak Bumi Tahap Pertama



Gambar 4. Pengolahan Minyak Bumi



Pengolahan minyak bumi tahap pertama dilakukan dengan destilasi bertingkat, yaitu proses pemisahan yang dilakukan secara berulang-ulang sehingga didapatkan berbagai macam hasil berdasarkan perbedaan titik didihnya. Titik didih



Jumlah atom karbon



Kegunaan



≤ 20˚C



C1-C4



Gas



20-60˚C



C5-C6



Nafta/Petroleum eter



60-100˚C



C6-C7



Bensin



40-200˚C



C5-C10



Minyak tanah/kerosin



175-325˚C



C12-C18



Diesel



250-400˚C



C12 ke atas



Pelumas/oil



250-400˚C



C12 ke atas



Parafin/lilin



Zat Padat



C20 ke atas



Aspal/residu







Tahap Kedua Pengolahan Nafta menjadi Toluena



Gambar 5. Flowsheet Nafta menjadi Toluena



Tahap pertama, nafta yang yang dihasilkan dari pengolahan minyak bumi tahap pertama masuk ke dalam unit catalitic reformer atau biasa disebut platfoming, biasanya nafta ini mengandung C6 s/d C11, paraffin, naftane, dan senyawa aromatik, tujuan dari proses catalitic reforming adalah adalah untuk memproduksi senyawa aromatik dari nafta dan parafin. Nafta yang masuk ke dalam catalitic reformer harus di treating terlebih dahulu di unit nafta hydrotreater, funginya untuk meghilangkan impurities seperti sulfur, N2, O2. Fungsi



penghilangan impurities tersebut agar impurities tersebut tidak berekasi dengan katalis Pt2 pada saat catalitic reforming karena dapat menyebabkan racun berupa bau tajam (H2S) selain itu juga akan mempengarui kemurnian produk yang diinginkan. Pada proses catalitic reforming terjadi reaksi-reksi untuk menhasilkan senyawa aromatik, reaksi yang terjadi di catalitic reforming adalah sebagai berikut: 1. Dehidrogenasi Naftan Naphthene merupakan komponen umpan yang sangat diinginkan karenanya reaksi dehidrogenasi-nya sangat mudah untuk memproduksi aromatic dan by-product hydrogen. Reaksi ini sangat endotermis (memerlukan panas). Reaksi dehidrogenasi naphthene sangat terbantu oleh metal catalyst function dan temperatur reaksi tinggi serta tekanan rendah.



2. Isomerisasi Naftan dan Parrafin Isomerisasi cyclopentane menjadi cyclohexane harus terjadi terlebih dahulu sebelum kemudian diubah menjadi aromatic. Reaksi ini sangat tergantung dari kondisi operasi.



3. Dehydrocyclization Parrafin Dehydrocyclization paraffin merupakan reaksi catalytic reforming yang paling susah. Reaksi dehydrocyclization terjadi pada tekanan rendah dan temperature tinggi. Fungsi metal dan acid dalam katalis diperlukan untuk mendapatkan reaksi ini.



4. Hydrocracking Kemungkinan terjadinya reaksi hydrocracking karena reaksi isomerisasi ring dan pembentukan ring yang terjadi pada alkylcyclopentane dan paraffin dan area kandungan acid dalam katalis yang diperlukan untuk reaksi catalytic reforming. Hydrocracking paraffin relative cepat dan terjadi pada tekanan dan temperature tinggi. Penghilangan paraffin melalui reaksi hydrocracking akan meningkatkan konsentrasi aromatic dalam produk sehingga akan meningkatkan octane number. Reaksi hydrocracking ini tentu mengkonsumsi hydrogen dan menghasilkan yield reformate yang lebih rendah.



5. Demetalization Reaksi demetalisasi biasanya hanya dapat terjadi pada tahapan operasi catalytic reforming yang tinggi. Reaksi ini dapat terjadi selama startup unit catalytic reformate semi-regenerasi pasca regenerasi atau penggantian katalis.



6. Dealkylation Aromatic Dealkylation aromatic serupa dengan aromatic demethylation dengan perbedaan pada ukuran fragment yang dihilangkan dari ring. Jika alkyl side chain cukup besar, reaksi ini dapat dianggap sebagai reaksi cracking ion carbonium terhadap rantai samping. Reaksi ini memerlukan temperature dan tekanan tinggi. Reaksi-reaksi yang terjadi pada unit catalytic reforming dapat diringkas sebagai berikut :



Jenis Reaksi



Fungsi katalis



Suhu



Tekanan



Naftan dehydrogenation



Metal



Tinggi



Rendah



Naftan isomerization



Asam



Rendah



-



Paraffin isomerization



Asam



Rendah



-



Metal/asam



Tinggi



Rendah



Hydrocracking



Asam



Tinggi



Tinggi



Demethylation



Metal



Tinggi



Tinggi



Metal/asam



tinggi



Tinggi



Paraffin dehydrocyclization



Aromatic dealkylation



Tahap kedua, senyawa aromatik yang keluar dari catalitic reformer masuk ke dalam unit Extractive destilasi sebagai proses uap-cair yang menggunakan solven (glicol dan sulfolane) yang berfungsi untuk meningkatkan zat yang mudah menguap di komponen untuk dipisahkan. Zat aromatik yang mudah menguap (reffinate) akan keluar menuju atas kolom sedangakan zat aromatik yang less volatil dan non volatil mengalir ke bawah kolom destilasi menuju solven recovery coloumn. Tahap ketiga, zat aromatik yang masuk ke dalam solven recovery coloumn akan mengalami proses pemulihan antara campuran senyawa aromatik dengan solven, solven akan terpisah dari senyawa aromatik kemudian solven akan di recycle masuk kembali ke dalam unti Extractiv destilasi. Sedangkan senyawa yang terpisah dari solven adalah senyawa benzena. Tahap keempat, akan terjadi proses fraksi aromatik produk berupa benzena, toluena, dan xilena. Senyawa benzena yang dihasilkan dari tahap ketiga akan terjadi substitus menjadi senyawa turunan benzena yaitu toluena. Substitusi yang terjadi dimana salah satu atom hidrogennya terubstitusi oleh gugus metil.



Senyawa



toluena



akan



dilakukan



proses



disproporsianasi



toluena



untuk



mengahasilkan senyawa xilena. Senyawa toluena akan teralkilasi ditranskilasikan untuk memproduksi benzena dan xilena, proses ini berlangsung pada suhu 350˚C tekanan 20 atm.



2C7H8 (g)



C6H6( g)



Toluene



Benzene







+



C8H10 (g) Xylene



Tahap Ketiga Proses Pembuatan TNT dari Toluena



Gambar 6. Flowsheet Toluena menjadi TNT



Proses Pembuatan TNT terdiri dari beberapa proses diantaranya ialah: 1. Proses Nitarasi 2. Proses Purifukasi



Proses Nitrasi



Dalam proses pembuatan TNT, terjadi 3 tahap proses Nitrasi •



Toluene dinitrasi dengan campuran asam nitrat HNO3 dengan asam sufat H2SO4 membentuk mono-nitrotoluene (MNT) dan air. Pada proses ini, Toluene pada keadaan temperatur -20ᵒC - 10ᵒC



•



Mono-nitrotoluene dipisahkan dari zat pengotor dan dinitrasi kembali dengan campuran asam nitrat dan asam sulfat untuk membentuk Di-nitrotoluene (DNT) dan air



•



Di-nitrotoluene dipisahkan lagi dari zatpengotor dan dinitrasi kembali dengan campuran asam nitrat dan asam sulfat untuk membentuk Tri-nitrotoluene dan air. Pada tahap ini, DNT pada temperatur 70ᵒC - 100ᵒC.



Hasil dari proses Nitrasi ialah TNT yang masih kotor (crude). Crude TNT kemudian dipurifikasi agar mendapatkan TNT yang murni. Hasil lain yang diperoleh dari proses Nitrasi ialah sisa asam yang dapat direcycle ke umpan atau diolah kembali(recovery). Pada proses recovery asam, sisa asam akan diuapkan dengan gas O2 sehingga menghasilkan produk samping asam sulfat 93% yang dapat diumpankan kembali (recycle) atau juga dapat dijual. Dan produk utama dari recovery asam berupa asam nitrat dengan kadar 60–65% yang dapat dipekatkan dengan penambahan asam sulfat atau magnesium nitrat sehingga menghasilkan asam nitrat 99% yang dapat diumpankan kembali.



Proses Purifikasi Pada proses purifikasi, bertujuan untuk memisahkan Crude TNT dari pengotor lainnya. Proses ini menggunakan metode filtration yaitu menyarig filtrat dari residu. Dalam proses ini TNT dipisahkan dari sisa asam, yellow water dan juga red water yang akan menjadi limbah. TNT yang diperoleh dalam bentuk slurry (bubur) dimana terdapat kandungan air dari hasil proses nitrasi. Pada TNT dalam bentuk slurry tersebut dilakukan finishing dengan mengkristalkan TNT menjadi padatan. Yellow water yang dihasilkan dari proses purifikasi tersebut masih mengandung Toluene dimana dapat di olah kembali sehingga dapat direcycle ke umpan. Red water yang dihasilkan tidak dapat diolah kembali karena merupakan air limbah yang mengandung zat-zat yang tidak digunakan lagi, sehingga Red water langsung dilimbahkan.  Karakter Ledakan dan Daya Ledakan Saat terjadi ledakan, TNT akan terurai berdasarkan reaksi di bawah ini : 2 C7H5N3O6 → 3 N2 + 5 H2O + 7 CO + 7 C 2 C7H5N3O6 → 3 N2 + 5 H2 + 12 CO + 2 C Reaksi ledakan TNT ini termasuk dalam reaksi eksotermis (melepas panas ke lingkungan) dan memiliki energi aktivasi yang tinggi, yaitu mendekati 62 kcal/mol. Karena energi aktivasi yang tinggi inilah, TNT relatif lebih susah meledak (stabil) daripada bahan peledak yang lain.



DAFTAR PUSTAKA







https://id.scribd.com/presentation/137514462/PETROKIMIA (Diakses pada 7 Mei 2017).







https://id.scribd.com/doc/94672195/Bahan-Peledak-2 (Diakses pada 7 Mei 2017).







https://id.scribd.com/doc/284102980/Makalah-Bahan-Peledak-Industri pada 7 mei 2017).



(Diakses