Makalah Kelompok 9 LABS [PDF]

Citation preview

UNIVERSITAS INDONESIA



INDUSTRI LINEAR ALKYL BENZENE SULFONATE (LABS)



MAKALAH Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Proses Petrokimia



KELOMPOK 9



Ajeng Inas Setyorini



1606828066



Aulia Firdianna



1606887535



Luthfi Meizar Pradana



1606837852



Prayoga Byantara



1606830064



PROGRAM STUDI TEKNOLOGI BIOPROSES DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA APRIL 2019



KATA PENGANTAR



Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat-Nya kami dapat menyelesaikan makalah Proses Petrokimia yang berjudul “Linear Alkyl Benzene Sulfonate (LABS)” dengan tepat waktu dan tanpa hambatan yang berarti. Makalah yang disusun membahas tentang pengertian LABS, sifat fisika dan kimia LABS, toksisitas LABS, bahan baku pembuatan LABS, proses produksi LABS, dan kebutuhan LABS di Dunia dan Indonesia. Kami berterima kasih kepada dosen mata kuliah Proses Petrokimia, Bapak Dr. Ir. Yuliusman, M.Eng atas bimbingan dan saran-saran yag membantu kami dalam memahami topik ini. Kami juga berterima kasih kepada pihak-pihak lain yang turut membantu dalam penyelesaian makalah ini. Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kami mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk perbaikan makalah ini. Kami berharap makalah ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.



Depok, 5 April 2019



Tim Penulis



ii



DAFTAR ISI



KATA PENGANTAR ....................................................................................................... ii DAFTAR ISI..................................................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................ iv DAFTAR TABEL ............................................................................................................. v BAB I PENDAHULUAN .................................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ............................................................................................................. 1 1.2 Tujuan Penulisan .......................................................................................................... 2 1.3 Metode Penulisan ......................................................................................................... 2 BAB II PRODUKSI DAN KONSUMSI LABS .............................................................. 3 2.1 Definisi Linear Alkyl Benzene Sulfonate...................................................................... 3 2.2 Sejarah Linear Alkyl Benzene Sulfonate ...................................................................... 3 2.3 Sifat, Struktur, dan Karakteristik Linear Alkyl Benzene Sulfonate .............................. 4 2.4 Produksi dan Kebutuhan Linear Alkyl Benzene Sulfonate di Dunia ............................ 6 2.5 Produksi dan Kebutuhan Linear Alkyl Benzene Sulfonate di Indonesia .................... 11 2.6 Industri Linear Alkyl Benzene Sulfonate di Indonesia ............................................... 14 2.7 Manfaat dan Aplikasi Linear Alkyl Benzene Sulfonate .............................................. 15 BAB III PROSES MANUFAKTUR LABS................................................................... 16 3.1 Sifat-Sifat Bahan Baku............................................................................................... 16 3.1.1. Linear Alkyl Benzene ....................................................................................... 16 3.1.2. Oleum ............................................................................................................... 17 3.1.3. NaOH ................................................................................................................ 17 3.2 Proses Pembentukan Linear Alkyl Benzene Sulfonate ............................................... 18 3.2.1. Proses Pembuatan Linear Alkyl Benzene ......................................................... 18 3.2.2. Proses Pembentukan Linear Alkyl Benzene Sulfonate ..................................... 23 3.3 Dampak Lingkungan LABS dan Penanganan Limbah .............................................. 32 3.3.1. Dampak Lingkungan LAB-LABS .................................................................... 32 3.3.2. Pengolahan Limbah LABS ............................................................................... 33 BAB IV KESIMPULAN ................................................................................................. 35 REFERENSI .................................................................................................................... 36



iii



DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Representasi Struktur Surfaktan .................................................................... 3 Gambar 2.2 Struktur ABS ................................................................................................. 4 Gambar 2.3 Struktur LABS ............................................................................................... 5 Gambar 2.4 Produksi LAB Dunia pada Tahun 2007......................................................... 7 Gambar 2.5 Produksi LAB Dunia pada Tahun 2014......................................................... 8 Gambar 2.6 Produksi LAB Dunia pada Tahun 2017......................................................... 8 Gambar 3.1 Struktur Linear Alkil Benzene (LAB) ......................................................... 17 Gambar 3.2 Proses Manufaktur LAB-LABS................................................................... 18 Gambar 3.3 Mekanisme reaksi pembentukan LAB ......................................................... 19 Gambar 3.4 Skema Proses UOP ...................................................................................... 20 Gambar 3.5 Skema Proses HF ......................................................................................... 21 Gambar 3.6 Proses Teknologi Unggun Diam .................................................................. 22 Gambar 3.7 Ilustrasi molecular sieve .............................................................................. 22 Gambar 3.8 Skema Pembentukan LABS dari LAB ........................................................ 23 Gambar 3.9 Mekanisme Reaksi LAB-SO3 ...................................................................... 23 Gambar 3.10 Unit Pembuatan SO3 .................................................................................. 25 Gambar 3.11 Unit Sulfonasi LAB-LABS ........................................................................ 27 Gambar 3.12 Sulfonasi LAB dengan SO3 ....................................................................... 28 Gambar 3.13 Sulfonasi LAB dengan Oleum ................................................................... 28 Gambar 3.14 Reaktor Sulfonasi Film Jatuh..................................................................... 29 Gambar 3.15 Parameter Reaksi Sulfonasi ....................................................................... 29 Gambar 3.16 Profil Konversi LAB ke LAS di dalam reaktor ......................................... 30 Gambar 3.17 Unit Netralisasi LABS ............................................................................... 31 Gambar 3.18 Skema Umum Pembuatan LABS .............................................................. 32 Gambar 3.19 Diagram Alir Persebaran Limbah LABS ................................................... 33 Gambar 3.20 Mekanisme Biodegradasi LABS ............................................................... 33



iv



DAFTAR TABEL



Tabel 2.1 Sifat Fisika dan Kimia LABS ............................................................................. 5 Tabel 2.2 Perusahaan Dunia Penghasil LAB...................................................................... 6 Tabel 2.3 Produksi dan Konsumnsi LABS Indonesia ...................................................... 12 Tabel 2.4 Perkembangan Produksi Alkylbenzene Indonesia, 2011 – 2015 ..................... 12 Tabel 2.5 Data Perkembangan Impor LABS di Indonesia ............................................... 13 Tabel 2.6 Data Perkembangan Ekspor LABS di Indonesia.............................................. 14 Tabel 3.1 Sifat-sifat LAB ................................................................................................. 16 Tabel 3.2 Sifat Fisika Oleum ............................................................................................ 17 Tabel 3.3 Sifat Fisika NaOH ............................................................................................ 18 Tabel 3.4 Perbandingan Oleum dan H2SO4 ...................................................................... 27



v



BAB I PENDAHULUAN



1.1 Latar Belakang Indonesia merupakan negara yang sangat kaya akan sumber daya alam dan manusia. Sumber daya alam Indonesia terbentang luas dari Sabang hingga Merauke. Dengan luas negara Indonesia yang sangat besar, tentunya terdapat sumber daya alam yang banyak pula. Salah satu contoh sumber daya alam Indonesia adalah minyak bumi. Minyak bumi tidak hanya diolah untuk menjadi bahan bakar untuk mesin, tetapi minyak bumi dapat diolah menjadi petrokimia. Petrokimia adalah bahan kimia apapun yang diperoleh dari bahan bakar fosil atau minyak bumi termasuk bahan bakar fosil yang telah dipurifikasi seperti metana, propana, dan lain-lain. Industri Petrokimia adalah industri yang berkembang berdasarkan suatu pola yang mengkaitkan suatu produk-produk industri minyak bumi yang tersedia dengan kebutuhan masyarakat akan bahan kimia atau bahan konsumsi dalam kehidupan sehari-hari Perkembangan industri petrokimia di Indonesia diharapkan dapat memacu pertumbuhan ekonomi dan industri untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan memberikan lapangan pekerjaan bagi masyarakat Indonesia sehingga dapat meningkatkan taraf hidup masyarakat. Pembangunan industri juga ditujukan untuk memperkokoh struktur ekonomi nasional dengan keterkaitan yang kuat dan saling mendukung antar sektor, meningkatkan daya tahan perekonomian nasional, dan mendorong berkembangnya kegiatan berbagai sektor pembangunan lainnya. Dalam pembangunan, sektor industri berperan sangat strategis karena merupakan motor penggerak pembangunan. Sektor ini diharapkan dapat menjadi penyerap tenaga kerja terbesar, penghasil devisa, dan sebagai pemacu pertumbuhan ekonomi yang tinggi. Hal ini dapat dicapai jika kita menyadari peluang dan tantangan dalam liberalisasi perdagangan dunia dan kemampuan kita untuk mengatasi hambatan dalam pembangunan sektor industri. Untuk mencapai tujuan tersebut, maka usaha yang dapat dilakukan yaitu mengurangi impor bahan- bahan kimia dan memacu peningkatan pemanfaatan bahan baku industri dalam negeri.



2



Salah satu contoh produk petrokimia yang sangat populer di Indonesia maupun dunia adalah detergen. Detergen merupakan surfaktan yang sangat luas penggunaannya, baik untuk keperluan rumah tangga maupun industri. Akhir-akhir ini, produksi detergen meningkat menjadi sekitar 7 juta ton per tahun. Jenis surfaktan yang paling banyak digunakan dalam detergen adalah tipe anionic dalam bentuk sulfonat (SO3-). Berdasarkan rumus kimianya, detergen golongan sulfonate dibedakan menjadi dua jenis yaitu jenis rantai bercabang seperti Alkyl Benzene Sulfonate (ABS) dan jenis rantai lurus Linear Alkylbenzene Sulfonate (LAS). Linear Alkylbenzene Sulfonate dengan rumus C12H25C6H4-SO3Na adalah senyawa



yang



dihasilkan



dengan



mereaksikan



Linear



Alkylbenzene



(C12H25C6H5) dan oleum (H2SO4.SO3) di dalam reaktor. Linear Alkylbenzene Sulfonate dalam bidang industri banyak digunakan sebagai bahan aktif pembuatan deterjen sintetis dan sebagai bahan baku pembuat bahan pembersih seperti pembersih lantai. 1.2 Tujuan Penulisan Tujuan penulisan dari makalah ini adalah: 



Memenuhi parameter tugas mata kuliah Proses Petrokimia







Menambah ilmu mengenai industry Petrokimia







Mengetahui lebih lanjut mengenai LABS mulai dari proses, produksi, ketersediaan, produsen, dan lain-lain.



1.3 Metode Penulisan Metode penulisan dari makalah ini adalah dengan melakukan studi literatur melalui internet. Makalah disusun dengan menggunakan materi yang didapatkan dari data-data pemerintah, publikasi jurnal terkait, dan sumber lainnya yang sesuai dengan kaidah sitasi sehingga dapat dipertanggungjawabkan kebenarannya.



3



BAB II PRODUKSI DAN KONSUMSI LABS



2.1 Definisi Linear Alkyl Benzene Sulfonate Linear Alkyl Benzene (LABS/LAS) merupakan surfaktan yang dibentuk oleh LAB dengan gugus fungsi SO3 atau sulfonat pada suatu proses sulfonasi sehingga menghasilkan LABS atau LAS. Surfaktan memiliki gugus hidrofobik (tail/ekor) yang merupakan rantai alkil yang panjang dan gugus hidrofilik (head/kepala). Gugus hidrofilik pada surfaktan bersifat polar dan mudah bersenyawa dengan air, sedangkan gugus hidrofobik bersifat non-polar dan mudah bersenyawa dengan minyak. LAB pada proses pembentukan LABS berfungsi sebagai pemberi sifat nonpolar pada surfaktan. Ketika direaksikan dengan gugus sulfonat, maka akan terbentuk LABS, dimana LABS memiliki sifat polar. Berikut merupakan representasi struktur surfaktan.



Gambar 2.1 Representasi Struktur Surfaktan (Sumber: Camazano, 2003)



2.2 Sejarah Linear Alkyl Benzene Sulfonate Dahulu kala, sabun dan air merupakan satu-satunya pembersih yang ada. Sabun memenuhi kebutuhan masyarakat selama bertahun-tahun dengan baik. Sabun digunakan sebagai surfaktan anionik universal pada rumah binatu maupun sebagai detergen dirumah tangga hingga tahun 1940-an. Suatu waktu, terdapat kesulitan dengan persediaan minyak dan lemak alami (nabati dan hewani) yang merupakan bahan dasar pembuatan sabun. Selama masa Perang Dunia I dan II, dilakukan penelitian untuk mencari alternatif lain dengan cukup gencar. Ilmuwan 3



4



dari Jerman pertama kali membuat detergen pada masa Perang Dunia II. Produk detergen ini terdiri dari surfaktan yang merupakan branched-chain alkylbenzene sulfonates (BABS/ABS). Surfaktan adalah bahan aktif yang dapat menurunkan tegangan permukaan yang dibuat secara sintesis dari bahan petrokimia. Perkembangan ini dipicu oleh kebutuhan untuk menghasilkan surfaktan dengan performa lebih baik jika digunakan pada air dengan kandungan kapur yang tinggi. Pergantian dari sabun ke surfaktan berbasis petrokimia mulai marak dilakukan pada tahun 1950. Seperti sabun, detergen dapat mengikat mineral-mineral pada air. Namun, mikroba tidak dapat menguraikan deterjen dengan tipe branched-chain alkylbenzene sulfonates, hal ini dapat menyebabkan pencemaran air di sungaidan lingkungan disekitarnya. Posisi produk ini mulai digantikan oleh Dodecyl Benzene Sulfonate (DDBS/ABS) yang meskipun sudah bersifat biodegradable, proses penguraiannya masih tergolong lambat dan sukar didegradasi oleh mikroba di alam yang menyebabkan pencemaran limbah di lingkungan. Perkembangan dan permasalahan yang ada memicu munculnya surfaktan yang lebih baik dari segi ekonomis dan lebih ramah terhadap lingkungan sehingga memunculkan penemuan straight-chain alkylbenzene sulfonates atau linear alkylbenzene sulfonates (LABS). LABS dengan struktur lurusnya lebih ramah terhadap lingkungan. LABS pertama kali dikomersialkan pada awal tahun 1975. 2.3 Sifat, Struktur, dan Karakteristik Linear Alkyl Benzene Sulfonate Telah disebutkan sebelumnya bahwa Alkyl Benzene Sulfonate (ABS) memiliki dampak negatif terhadap lingkungan karena molekul ABS tidak dapat dipecahkan oleh mikroorganisme sehingga berbahaya pada lingkungan. Selain itu, busa yang dihasilkan dari surfaktan ABS menutupi permukaan air sungai ketika limbah deterjen dihasilkan sehingga sinar matahari tidak dapat masuk ke dalam sungai yang mengakibatkan biota sungai menjadi mati dan sungai tercemar. Berikut merupakan struktur dari Alkyl Benzene Sulfonate (ABS).



Gambar 2.2 Struktur ABS



5 (Sumber: Rosen, 2012)



Berdasarkan sejarah, kemudian surfaktan ABS diganti dengan LABS. Surfaktan ini memiliki rantai alkil yang panjang dan dapat dipecahkan oleh mikroorganisme ketika menjadi limbah busa pada air sungai atau bisa dikatakan bersifat biodegradable. Sehingga tidak mencemari lingkungan. Berikut merupakan struktur Linear Alkyl Benzene Sulfonate (LABS).



Gambar 2.3 Struktur LABS (Sumber: Rosen, 2012)



Sebagai produk petrokimia, LABS memiliki sifat fisika maupun kimia yang berpengaruh pada penggunaannya dalam kehidupan sehari-hari. Berikut merupakan sifat fisika dan kimia dari surfaktan LABS dan senyawa LAB. Tabel 2.1 Sifat Fisika dan Kimia LABS



Rumus Molekul



C12H25C6H4SO3Na



Berat Molekul



348 g/mol



Titik Didih



637oC



Titik Leleh



277oC



Densitas



1198,4 kg/m3



Fasa dalam Kondisi Ruang



Cair



Kapasitas Panas



0,6 kkal/kg.K



Warna



Bening



Viskositas



23,87 cP (Sumber: Uri Zoller, 1998)



Berat molekul dari LABS yang cukup besar membuat titik didih LABS menjadi sangat tinggi. Hal ini sangat baik karena terkadang LABS digunakan dengan air pada suhu tinggi dalam penggunaannya sebagai deterjen. Selain itu LABS juga mempunyai beberapa sifat kimia antara lain larut dalam air dan bersifat sebagai surfaktan.



6



2.4 Produksi dan Kebutuhan Linear Alkyl Benzene Sulfonate di Dunia Kebutuhan LABS di dunia sangat besar mengingat fungsinya sebagai pembersih universal seperti sabun mandi, deterjen dan lain sebagainya. Berikut ini merupakan perusahan – perusahaan dunia yang memproduksi LAB: Tabel 2.2 Perusahaan Dunia Penghasil LAB



Company



Location



Capacity



Ameriya Petroleum Refining



Ameriya, Egypt



50



Bisotun Petrochemical



Kermanshah, Iran



55



CEPSA Quimica



San Roque, Spain



220



Chemische Fabrik Wibarco



Ibbenburen, Germany



66



Chevron Chemical



Gonfreville, France



100



Deten Quimica*



Camacari, Brazil



220



Emalab



Jebel Ali, Dubai



30



Formosan Union Chemical



Lin Yuan, Taiwan



90



Fushun Petrochemical



Fushun, China



200



Gulf FarabiPetrochemical



Jubail, Saudi Arabia



70



Huntsman Performance Products



Chocolate Bayou, Texas, US



180



Indian Oil



Baroda, India



75



Iran Chemical Industries Investment



Esfahan, Iran



75



Isu Chemical



Ulsan, South Korea



190



Jin TungPetrochemical



Nanjing, China



200



Lukoil Neftochim Burgas



Burgas, Bulgaria



5



NipponPetrochemicals



Kawasaki, Japan



45



Nirma



Baroda, India



110



OHIS



Skopje, Macedonia



18



Petresa Canada*



Becancour, Canada



120



Qatar Petroleum



Mesaieed, Qatar



100



Quimica Venoco



Guacara, Venezuela



135



Reliance Industries Ltd. (RIL)



Patalganga, India



115



7



Repsol



Ensenada, Argentina



50



Sasol



Augusta, Italy



220



Sinopec Jinling Petrochemical



Nanjing, China



100



Tamilnadu Petroproducts



Manali, India



100



Unggul Indah Cahaya



Merak, Indonesia



210



United Joint Stock Co. for Petrochemical



Damascus, Syria



40



Industries (Sumber: ICIS Plants & Project)



Jika dilihat dari banyaknya negara yang memproduksi LAB, dapat disimpulkan bahwa konsumsi total dunia akan LABS juga sangat tinggi. Total kapasitas produksi LAB sebagai bahan baku pembuatan LABS dapat dilihat pada gambar yang akan dijelaskan di bawah. Total produksi LAB dapat menjadi proyeksi LABS yang dihasilkan di dunia. Hal ini karena 98% total produksi LAB digunakan untuk produksi LABS, 2% lainnya digunakan unuk produksi emulsi polimerisasi, bahan pengering, pelarut tinta, dan industri cat. Pada tahun 2007, total produksi LAB dunia mencapai 3.356 juta ton. Berdasarkan diagram lingkaran pada Gambar 2.4 dapat dilihat bahwa kapasitas tertinggi terdapat di Asia sebesar 47%, Eropa Barat sebesar 14%, Amerika Utara sebesar 13%, Timur Tengah sebesar 12%, Amerika Latin sebesar 10%, serta Eropa Timur dan Afrika sebesar 2%.



Gambar 2.4 Produksi LAB Dunia pada Tahun 2007 (Sumber: chemical.ihs.com)



8



Hampir semua LAB dikonversi menjadi LABS dengan cara sulfonasi. LABS merupakan surfaktan utama dalam industri deterjen. Di negara-negara maju, LABS diaplikasikan untuk pembuatan deterjen rumah tangga. Selain itu, diaplikasikan di beberapa industri. Berikut merupakan diagram yang menunjukkan konsumsi LAB di dunia pada tahun 2014 serta data terbaru untuk konsumsi LAB di Dunia pada tahun 2017.



Gambar 2.5 Produksi LAB Dunia pada Tahun 2014 (Sumber: ihsmarkit.com)



Gambar 2.6 Produksi LAB Dunia pada Tahun 2017 Gambar 2. 6 Produksi LAB Dunia pada Tahun 2017 (Sumber: ihsmarkit.com)



9



LABS digunakan dalam deterjen rumah tangga, termasuk bubuk laundry, cairan cucian, cairan pencuci piring, dan pembersih rumah tangga lainnya. Pembersih industri, kelembagaan, dan pembersih komersial untuk sebagian besar aplikasi lain, tetapi LABS juga digunakan sebagai emulsifier (misalnya, untuk herbisida pertanian dan polimerisasi emulsi). Volume yang sangat kecil juga digunakan dalam aplikasi perawatan pribadi. Permintaan di segmen rumah tangga Amerika Utara turun tajam pada 2000-2011, sebagai hasil dari beberapa perkembangan, termasuk reformulasi dari LABS ke surfaktan alternatif karena pertimbangan biaya, penggunaan enzim yang lebih besar, dan kondisi ekonomi yang merugikan yang mengakibatkan surfaktan keseluruhan menjadi lebih rendah. Selama periode proyeksi, permintaan diperkirakan akan meningkat pada tingkat tahunan rata-rata hampir 2,5%, meskipun dengan perbedaan regional yang signifikan. Pertumbuhan akan didorong oleh permintaan yang sehat di India, Cina, dan Indonesia. Ketiga negara tersebut mengkonsumsi 40% dari total permintaan LAB dunia pada tahun 2014. Pada tahun 2014, konsumsi LAB di India hampir sama dengan konsumsi LAB di Cina. Pada tahun 2019, konsumsi LAB di India diproyeksikan melampaui Cina. India masih menggunakan banyak deterjen bubuk sedangkan deterjen cair banyak digunakan di Cina. Jika harga minyak mentah (harga bahan baku LAB, n-parafin dan benzena) meningkat secara signifikan selama 2014-2019, konsumsi global memungkinkan akan tumbuh mendekati 2%. Pasar di masa depan, seperti Amerika Utara, Eropa Barat, dan Jepang, konsumsi akan sedikit menurun, datar, atau sedikit meningkat. Ini adalah hasil dari upaya produsen deterjen untuk memperkenalkan produk-produk baru yang mengandung sedikit surfaktan. Dalam beberapa tahun terakhir, deterjen cair telah menjadi lebih populer di kalangan konsumen, dan karena itu, konsumsi deterjen bubuk telah menurun yang mengandung sejumlah besar LABS. LABS atau Alkylbenzene sulfonat linear bersaing dengan beberapa surfaktan utama lainnya untuk digunakan dalam detergen rumah tangga. Beberapa surfaktan kompetitif memiliki toleransi air yang lebih besar dan kompatibilitas yang lebih baik dengan enzim dan lebih ringan daripada LABS. Secara historis, bagaimanapun, LABS paling sering lebih rendah dalam biaya dan memiliki sifat menguntungkan lainnya dibandingkan dengan surfaktan yang bersaing. Selama



10



2002-2006, harga minyak mentah yang sangat tinggi membuat LABS jauh lebih kompetitif daripada yang pernah terjadi di sebagian besar tahun sejak diperkenalkan. Selama 2007-2011, harga LABS melacak lebih dekat orang-orang dari surfaktan kompetitif. Hal ini menyebabkan pola konsumsi yang lebih stabil, bahkan ketika harga untuk semua surfaktan terus menjadi sangat tidak stabil. Kemudian dari situs yang berada di London, diperoleh informasi mengenai pemasaran LABS dari tahun 2017 sampai 2022. Diharapkan pasar global LAB tumbuh pada CAGR lebih dari 5% selama periode proyeksi. Dalam laporan riset pasar ini, mencakup prospek pasar dan prospek pertumbuhan pasar alkil benzena linear global untuk 2017-2021. Pasar selanjutnya dikategorikan ke dalam dua segmen aplikasi, yang terdiri dari alkil benzena sulfonat linear (LAS) dan aplikasi niche. Segmen LAS menyumbang hampir 98% dari pangsa pasar pada tahun 2016. Salah satunya adalah APAC dimana menurut pakar penelitian bahan Kimia Khusus Hitesh Bhatia, APAC adalah pasar terbesar untuk LAB dan diperkirakan menjadi wilayah geografis dengan pertumbuhan tercepat selama periode perkiraan. LAB sebagian besar digunakan untuk memproduksi LABS untuk menghasilkan deterjen, pembersih rumah, pelembut pakaian, dan sabun batangan. Beberapa alasan seperti industrialisasi, peningkatan pendapatan sekali pakai, kesadaran tentang kebersihan, dan meningkatnya jumlah penduduk mendorong pasar global untuk LAB. Analis riset Technavio sebuah situs mengenai pengamatan pemasaran bahan kimia di dunia menyegmentasikan pasar alkil benzena linear global ke wilayah berikut: 1. Pasar LAB di APAC APAC adalah pasar terbesar untuk LAB. Ada permintaan yang tinggi untuk LAB dari sektor produk pembersih industri dan rumah tangga. Dengan meningkatnya populasi, jumlah rumah sakit dan rumah juga meningkat, mendorong permintaan untuk produk pembersih. Seiring dengan peningkatan pendapatan disposable, kemampuan pembelian meningkat. Kebutuhan untuk tetap sehat dan permintaan untuk kebersihan memainkan peran kunci dalam penggunaan pembersih laundry berkualitas dan pembersih rumah tangga. Cairan pembersih tugas berat digunakan untuk karpet, selimut, dan seprai sementara cairan cucian ringan digunakan untuk pakaian biasa. Juga, karena daya beli yang tinggi di APAC, ada permintaan untuk cairan pencuci



11



piring ringan. Semua faktor ini berkontribusi terhadap pertumbuhan pasar LAB di APAC. 2. Pasar LAB di EME Di Eropa, terdapat peningkatan kegiatan renovasi karena pendapatan yang tinggi sekali pakai. Ini akan menyebabkan peningkatan permintaan untuk cat dari industri konstruksi yang kemudian akan mendorong pasar LAB di wilayah ini. Pertumbuhan industri parfum di Eropa juga akan mendorong permintaan untuk LAB. Meningkatnya jumlah penyakit dan individu yang sakit di Afrika menyebabkan peningkatan jumlah rumah sakit dan tindakan higienis. Ini akan mendorong penggunaan produk pembersih dan permintaan untuk LAB. Semua faktor ini akan mendorong pasar untuk LAB di EMEA. 3. Pasar LAB di Amerika Amerika diperkirakan tumbuh pada CAGR 4,18% selama periode perkiraan. Peraturan pemerintah yang ketat untuk kebersihan dan kesehatan industri dan kebersihan mendorong permintaan akan produk pembersih. Ini mendorong pertumbuhan pasar LAB di Amerika. 4. Pasar Parfum di Brasil Pasar parfum di Brasil diperkirakan akan tumbuh pesat. Lebih dari 80% konsumen Brazil memakai parfum setiap hari. LAB digunakan sebagai pelarut dalam parfum. Seiring meningkatnya produksi parfum di Brasil, penggunaan pelarut juga akan meningkat. Ini akan mengarah pada peningkatan penggunaan LAB di wilayah ini. 2.5 Produksi dan Kebutuhan Linear Alkyl Benzene Sulfonate di Indonesia Berikut merupakan data produksi dan konsumsi LABS di Indonesia berdasarkan sumber Indochemical.



12



Tabel 2.3 Produksi dan Konsumnsi LABS Indonesia



(Sumber: Indochemical)



Berdasarkan data yang diperoleh dari PT Indochemical hingga pada tahun 2004 tersebut dapat dilihat bahwa Indonesia masih dapat memenuhi kebutuhan LABS dalam negeri. Sehingga, Indonesia tidak melakukan impor. Melainkan melakukan ekspor ke berbagai negara di dunia, seperti Australia, Perancis, Jerman, Italia, Amerika Serikat dan beberapa negara Asia yaitu Jepangm Singapura, Taiwan, Vietnam, Korea Selatan. Selain itu diperoleh juga data perkembangan produksi LAB di Indonesia pada tahun 2011 – 2015 sebagai berikut: Tabel 2.4 Perkembangan Produksi Alkylbenzene Indonesia, 2011 – 2015



(Sumber: BIZTEKA – PT.CCI)



Dapat dilihat bahwa produksi Alkylbenzene di Indonesia selama tahun 2011 hingga 2015 secara keseluruhan juga cenderung naik meski dengan laju kenaikan yang relatif rendah yakni sekita 0,81% per tahun. Realisasi produksi yang dicapai PT. Unggul Indah Cahaya sepanjang lima tahun terakhir ini bila dibandingkan dengan kapasitas terpasangnya, maka rata-rata utilitasnya sekitar 51,6%. Informasi yang diperoleh pada edisi Agustus 2016, terlihat bahwa produksi alkylbenzene PT. Unggul Indah Cahaya pada tahun 2011 lalu tercatat sebesar



13



138.310 ton yang terdiri dari LAB sebesar 129.126 ton dan BAB sebesar 9.184 ton. Kemudian tahun 2012 turun sekitar 7,03% atau menjadi sekitar 138.310 ton, dimana sekitar 90% merupakan produksi LAB atau sebanyak 116.103 ton, dan sebesar 12.486 ton merupakan produksi BAB. Turunnya produksi tahun 2012 terutama disebabkan kurangnya pasokan bahan baku. Selain itu, turunnya produksi alkylbenzene tersebut juga disebabkan oleh tidak beroperasinya pabrik sehubungan dengan perbaikan unit yang terbakar dalam musibah kebakaran yang terjadi pada April 2012. Dengan beroperasinya kembali pabrik yang terbakar, dan lancarnya pasokan bahan baku yaitu asam phosphate menyebabkan produksi alkylbenzene pada tahun 2013 mengalami kenaikan yaitu sebesar 18,69% atau menjadi 152.624 ton. Sementara produksi tahun 2014 mengalami penurunan sekitar 9,83% atau menjadi 137.623 ton. Penurunan ini disebabkan karena berbagai faktor, yaitu antara lain merosotnya harga minyak dunia, kurs mata uang dollar yang terus fluktuatif, serta persaingan dengan produk impor dan adanya bahan substitusi. Namun dengan semakin membaiknya perekonomian global secara tidak langsung mendorong naiknya produksi alkylbenzene PT. Unggul Indah Cahaya pada tahun 2015 yang diperkirakan naik sekitar 1,4% atau menjadi 139.547 ton. 2.5.1. Keadaan Impor di Indonesia Berdasarkan data statistik, kebutuhan LABS di Indonesia mengalami peningkatan. Produksi LABS di Indonesia yang walupun masih mencukupi kebutuhan dalam negeri, namun masih ada beberapa perusahaan yang impor LABS dari luar negeri seperti, Amerika, Jerman, Iran, Korea, Cina, Jepang, India. Tabel 2.5 Data Perkembangan Impor LABS di Indonesia



(Sumber: Badan Pusat Satistik)



14



2.5.2. Keadaan Ekspor di Indonesia Data statistik yang diterbitkan Badan Pusat Statistik (BPS) tentang ekspor Linear Alkylbenzene Sulfonate (LABS) di Indonesia dari tahun ke tahun mengalami peningkatan bebanding lurus dengan demand akan LABS di dunia. Perkembangan data produksi akan LABS di Indonesia pada tahun 2013 sampai tahun 2017 dapat dilihat pada Tabel 2.6. Tabel 2.6 Data Perkembangan Ekspor LABS di Indonesia



(Sumber: Badan Pusat Satistik)



2.6 Industri Linear Alkyl Benzene Sulfonate di Indonesia Beberapa produsen LAB yang ada di Indonesia: 1.



PT Unggul Indah Cahaya Tbk. Perusahaan ini berdiri pada tahun 1983 dan mulai beroperasi pada tahun 1985.



Teknolgi yang digunakan perusahaan ini adalah Lisensi UOP LLC, Amerika Serikat. PT Unggul Indah Cahaya meruoakan produsen pertama Alkyl Benzene di Indonesia, dimana produk utama nya adalah Alkyl Benzene yang dapat menghasilkan LAB dan BAB. Sedangkan produk sampingnya adalah HA dan LA. PT Unggul Indah Cahaya memiliki 3 unit pabrik Alkyl Benzene dengan kapasitas terpasang 270.000 MT per tahun. Kapasitas produksi PT UIC merupakan kapasitas produksi terbesar se-Asia Pasifik serta mengekspor hasil produksi ke Vietnam, Singapura, Australia, dan Selandia Baru.



15



2.



PT Sinar Antjol Indonesia PT Sinar Antjol Indonesia berdiri pada tahun 1942. Menghasilkan Industrial



Product dan Consumer Product. Industrial product diantaranya BABS, LABS, Laundry soap chip. Consumer product menghasilkan permbersih lantai, pencuci piring, dan sabun B-29. Kapasitas produksi yang dihasilkan adalah 32.400 ton/tahun. 2.7 Manfaat dan Aplikasi Linear Alkyl Benzene Sulfonate Manfaat dari LABS adalah sebagai surfaktan yang dapat menurunkan tegangan permukaan di antara dua fase tak saling bercampur. Berdasarkan pohon petrokimia, LABS ini dapat dijadikan sebagai produk akhir yaitu deterjen. Kebanyakan aplikasi dari surfaktan LABS yaitu menghasilkan deterjen, sabun, dan cairan pembersih lainnya (cairan pembersih lantai, kaca, mobil, dan cuci piring). Pada aplikasinya sebagai pembersih untuk material kain, tanah, dan sejenisnya, surfaktan dapat bekerja melalui 3 cara yang berbeda, yaitu: 1. Roll up Pada mekanisme ini surfaktan bekerja dengan menurunkan tegangan permukaan antara minyak dengan kain atau material lain yang terjadi di dalam larutan berair. 2. Emulsifikasi Pada mekanisme ini surfaktan menurunkan tegangan antarmuka minyak-larutan dan menyebabkan proses emulsifikasi terjadi. 3. Solubilisasi Melalui interaksi dengan misel dari surfaktan dalam air (pelarut), senyawa secara simultan terlarut dan membentuk larutan yang stabil dan jernih.



16



BAB III PROSES MANUFAKTUR LABS Dalam bab ini akan dibahas mengenai bahan baku LABS, skema proses, uraian proses, parameter, reaksi-reaksi yang terkait, dan pengolahan limbah dari LABS itu sendiri. 3.1 Sifat-Sifat Bahan Baku Berikut ini adalah bahan baku yang digunakan untuk memproduksi LABS. 3.1.1. Linear Alkyl Benzene LABS dihasilkan dengan memerlukan bahan baku LAB, yaitu Linear Alkyl Benzene. Pada industry LABS, LAB diproduksi dengan menggunakan bahan baku benzene, yang didapatkan melalui proses pengolahan dari oleum. LAB merupakan bahan baku dasar untuk membuat LABS. LAB merupakan senyawa yang tidak larut dalam air. Selain itu, LAB memiliki sifat kimia yang beracun dan mudah terbakar. Sedangkan spesifikasi sifat fisika dari LAB adalah sebagai berikut. Tabel 3.1 Sifat-sifat LAB



(Sumber: Ratna, dkk, http://www. chem-is-try.org/)



16



17



Adapun struktur kimia dari LAB adalah sebagai berikut.



Gambar 3.1 Struktur Linear Alkil Benzene (LAB) (Sumber: Adami, Icilio. Production of Linear Alkylbenzene Sulfonate and α-Olefin Sulfonate)



3.1.2. Oleum Oleum (H2SO4.SO3) merupakan sulfur trioksida (SO3) yang dilarutkan dalam asam sulfat pekat (H2SO4) (konsentrasi > 98%). Pada industry LABS, oleum merupakan senyawa yang digunakan untuk mengubah atau mengolah LAB menjadi LABS. LAB dan Oleum direaksikan dalam reaktor film jatuh dan melalui proses sulfonasi akan menghasilkan LABS nantinya. Oleum merupakan senyawa yang mudah larut dalam air, karena juga senyawa polar. Selain itu, oleum memiliki sifat kimia mudah meledak dan bersifat sangat korosif. Oleum memiliki sifat pengoksidasi yang kuat, sering dipakai diberbagai industry yang lain. Adapun spesifikasi dari sifat fisika Oleum adalah sebagai berikut. Tabel 3.2 Sifat Fisika Oleum



(Sumber: Ratna, dkk, http://www.chem-is-try.org/)



3.1.3. NaOH NaOH pada industry LABS merupaka senyawa yang digunakan nantinya untuk menetralisasi LABSA yang dihasilkan dari proses sulfonasi.



18



NaOH merupakan zat berwarna putih dan rapuh dengan cepat dapat mengabsorbsi uap air dan CO2 dari udara, Umumnya NaOH ditemukan berbentukan padatan kristal. Kristal NaOH berserat membentuk anyaman. NaOH mudah larut dalam air, jika kontak dengan udara akan mencair dan jika dibakar akan meleleh. Berikut ini sifat fisika dari NaOH. Tabel 3.3 Sifat Fisika NaOH



(Sumber: Ratna, dkk, http://www.chem-is-try.org/)



3.2 Proses Pembentukan Linear Alkyl Benzene Sulfonate 3.2.1. Proses Pembuatan Linear Alkyl Benzene



Gambar 3.2 Proses Manufaktur LAB-LABS (Sumber: http://www.lasinfo.eu/index.php/what-is-las/lab-las-production)



19



LAS diproduksi dengan sulfonasi LAB dengan berbagai macam agen sulfonasi. Sebelumnya, oleum dan asam sulfat digunakan sebagai agen utama sulfonasi dalam reactor batch. Teknologi untuk melakukan sulfonasi telah ditingkatkan sejak pertengahan tahun 60-an. Saat ini, walaupun oleum masih sering digunakan, falling film reactor dan gas SO3 adalah teknologi yang paling sering digunakan di Eropa. LAB, precursor dari LABS, dibuat dalam skala industry dengan proses: 1. Alkilasi benzene dengan mono olefin linear atau alkil halida, seperti chloro-paraffin, dengan menggunakan HF atau AlCl3 sebagai katalis alkilasi 2. Belakangan ini, heterogenous solid super-acid di fixed bed reactor Kualitas produksi LAB diukur dengan kandungan bromin, warna, pengotor, linearitas rantai alkil. Kualitas produksi LAB sendiri telah ditingkatkan ddengan berbagai peningkatan teknologi yang signifikan. Alkilasi dengan AlCl3 adalah proses komersial pertama yang digunakan pada pertengahan 60-an ketika dodecylbenzene bercabang (DDB) digantikan oleh LAB. Pada akhir tahun 60an, teknologi HF diterapkan untuk pertama kalinya dan segera menjadi teknologi yang lebih disukai untuk digunakan di seluruh dunia untuk menghasilkan LAB. •



Produksi LAB Metode yang paling disukai oleh industri dalam pembuatan LAB adalah



dengan menggunakan agen pengalkilasin asam halida. Olefin linear juga diproduksi dengan menggunakan katalis Ziegler atau dengan dehidrogenasi nparaffin yang diekstrak dari kerosin. Secara umum, reaksi yang terjadi dalam sintesis LAB adalah



Gambar 3.3 Mekanisme reaksi pembentukan LAB Sumber: Adami, Icilio. Production of Linear Alkylbenzene Sulfonate and α-Olefin Sulfonate



20



Dalam pembuatan LAB sendiri, terdapat tiga proses yang paling dikenal, yaitu: 1. UOP Process UOP menyediakan proses, katalis, adsorben, dan peralatan untuk produksi LAB dari kerosin atau normal parafin. Proses-proses tersebut dapat digunakan dalam kombinasi di kompleks baru atau diubah di kompleks yang sudah ada. Kompleks UOP LAB terdiri dari kombinasi beberapa proses UOP. Sampai tahun 1995, alkilasi menggunakan asam hidrofluorik (HF) sebagai katalisator.



Gambar 3.4 Skema Proses UOP (Sumber: https://www.uop.com/processing-solutions/petrochemicals/detergents/lab/)



Berikut merupakan penjelasan dari skema proses UOP: 1. Parafin linear diumpankan ke dalam Pacol (Paraffin to Olefin Conversion) Reactor untuk didehidrogenasi menjadi olefin linear yang sesuai. 2. Produk keluaran reaktor dipisahkan dialirkan ke separator untuk memisahkan gas H2 yang terbentuk dari cairan olefin. 3. Diolefins dikonversi menjadi monoolefin di dalam DeFine reactor 4. Produk ringan dipisahkan menggunakan stripper. 5. Umpan benzena dimasukkan ke dalam reaktor alkilasi Bersama dengan produk olefin hasil dehidrogenasi menghasilkan Linear Alkylbenzene (LAB) dengan katalis asam.



21



6. Produk hasil alkilasi dipisahkan secara bertahap di mana benzena dan paraffin yang tidak bereaksi diumpankan balik ke reaktor, sementara produk LAB ditampung di storage tank.



2. HF Process Proses HF merupakan proses yang menggunakan hydrogen florida sebagai agen alkilasinya. Proses ini merupakan yang paling sering digunakan sebelum proses UOP muncul. Kekurangan dari proses ini adalah umpan yang bersifat korosif karena mengandung asam.



Gambar 3.5 Skema Proses HF (Sumber: Smulders E., Rybinski W., Sung E., Rähse W., Steber J., Wiebel F., Nordskog A., "Laundry Detergents)



Pada awalnya, hydrogen florida bersama benzene masuk sebagai umpan. Umpan mengalami proses alkilasi di suhu 40-70℃ dengan linear olefin menggunakan katalis hydrogen florida. Setelah dialkilasi, sebagian LAB telah terbentuk. Kemudian produk LAB dipisahkan dari HF dengan menggunakan stripper. Benzena dan paraffin yang tidak bereaksi dipisahkan dengan menggunakan kolom distilasi lalu dkemblikan ke reactor umpan. Setelah itu, alkilat berat dipisahkan dari LAB sehingga diperolehlah LAB murni.



3. Fixed bed Technology Teknologi ini merupakan pengembangan dari HF process. Secara keseluruhan, proses yang terjadi antara proses HF dan teknologi unggun diam ini sama. Perbedaannya teerdapat pada katalis yang digunakan. Seperti yang dijelaskan di paragraph sebelumnya, proses HF menggunakan katalis asam sehingga bersifat korosif bagi reactor. Pada teknologi unggun diam, katalis yang bersifat



22



korosif



ini



disubstitusi



dengan



SiO2-Al2O3,



Amberlyst,



atau



H-



monmorillonite dalam proses alkilasi benzena dalam bentuk molecular sieve.



Gambar 3.6 Proses Teknologi Unggun Diam Sumber: Smulders E., Rybinski W., Sung E., Rähse W., Steber J., Wiebel F., Nordskog A., "Laundry Detergents



Gambar 3.7 Ilustrasi molecular sieve (Sumber: https://www.hydrocarbononline.com/doc/zeochem-z4-01-molecular-sieve-0001)



23



3.2.2. Proses Pembentukan Linear Alkyl Benzene Sulfonate LABS diproduksi dengan cara mereaksikan LAB dengan gugus fungsi SO3 dengan perbandingan 1:1. Beberapa sumber gugus fungsi SO3 diantaranya H2SO4, oleum, gas SO3, CISO3H, dan asam sulfamik. Skema dan mekanisme reaksi pembentukan LABS dari LAB ditunjukkan pada gambar berikut:



Gambar 3.8 Skema Pembentukan LABS dari LAB (Sumber: Adami, Icilio. Production of Linear Alkylbenzene Sulfonate and α-Olefin Sulfonate.)



Mekanisme reaksi pembentukan LABS merupakan reaksi substitusi elektrofilik:



Gambar 3.9 Mekanisme Reaksi LAB-SO3 (Sumber: Adami, Icilio. Production of Linear Alkylbenzene Sulfonate and α-Olefin Sulfonate.)



24



Reaksi antara SO3 dan LAB adalah reaksi substitusi elektrofilik orde kedua. Spesifikasi dari LAB yang diperlukan untuk produksi LAS dengan sulfonasi adalah beberapa karateristik penting, yaitu 



Berat molekul/distribusi rantai molekul C (membutuhkan pengaturan yang benar dari kondisi sulfonasi)







Sulfonabilitas (untuk memastikan konversi tertinggi LAB ke LAS dan meminimalkan produk samping dan kehadiran materi yang tidak tersulfonasi dalam produk LAS)







Indeks Bromin (nilai yang rendah menunjukkan ketidakjenuhan yang rendah dalam rantai alkil dan masing-masing warna cahaya dari produk LAS, yang melibatkan kesempurnaan hasil sulfonasi dalam kondisi sejuk)







Kandungan 2-Phenyl isomer (nilai yang tinggi memastikan kelarutan yang tinggi dalam air dan viskositas tinggi dari LAS)







Kandungan DAT (nilai rendah berarti kemurnian lebih tinggi, kinerja yang lebih baik, dan biodegradasi lebih tinggi dari produk LAS)



Proses pembuatan LABS terdiri dari beberapa unit, yaitu a) Proses Pembuatan SO3



25



Gas SO3 langsung dihasilkan dari pembakaran unsur sulfur dan selanjutnya SO2 dioksidasi dalam proses sulfonasi. Kontrol atas reaksi LABSO3 benar-benar tergantung pada pendekatan desain untuk reaktor di mana dua reaktan dikontakkan, sehingga reaktor sulfonasi merupakan inti dari pabrik sulfonasi dan konsepnya harus didasarkan pada pengetahuan tentang apa yang sebenarnya terjadi ketika LAB dan SO3 gas bereaksi.



Gambar 3.10 Unit Pembuatan SO3 (Sumber: www.dcmsme.gov.in/reports/Acid%20slurry.htm)



Gas SO3 dan Oleum dibuat menggunakan bahan baku udara kering dan tentunya sulfur lebur. Mula-mula udara kering dan sulfur cair dimasukkan ke dalam kolom burner, dimana di dalam kolom sulfur cair terjadi pembakaran oleh udara dengan suhu tinggi. Sehingga sulfur akan menjadi gas dan terbawa dengan udara kering menuju ke atas. Hasilnya adalah gas SO2 dan akan dibawa menuju kolom oksidasi SO2. Mekanisme reaksi yang terjadi adalah 𝑆(𝑠) + 𝑂2(𝑔) → 𝑆𝑂2(𝑔)



(3.1)



Selanjutnya gas SO2 akan dioksidasi dalam kolom oksidasi dengan menggunakan udara panas yang sebelumnya telah dipanaskan di pre-heating burner. Hasil oksidasi SO2 akan menghasilkan gas SO3. Gas SO3 kemudian



26



dialirkan menuju reaktor film jatuh, dimana di dalamnya terdapat katalis V2O5. Pada reaktor film jatuh, gas SO3 akan ada yang bereaksi dengan udara panas atau steam. Sehingga gas SO3 akan ada yang berubah menjadi H2SO4 dan nantinya membentuk oleum. Gas SO3 yang tidak bereaksi akan didinginkan setelah keluar reaktor film jatuh. Mekanisme reaksi yang terjadi adalah: 𝑆𝑂2(𝑔) + 𝑂2(𝑔) ↔ 𝑆𝑂3(𝑔)



∆𝐻 = −90 𝑘𝐽



(3.2)



𝑆𝑂3(𝑔) + 𝐻2𝑂(𝑔) ↔ 𝐻2𝑆𝑂4(𝑎𝑞)



(3.3)



𝑆𝑂3(𝑔) + 𝐻2𝑆𝑂4 → 𝑆𝑂3. 𝐻2𝑆𝑂4



(3.4)



b) Proses Sulfonasi Alkylbenzene dan oleum yang sebelumnya dipanaskan dalam heater hingga mencapai suhu 46oC dipompakan ke tangki sulfonator. Selanjutnya Alkylbenzene dan oleum yang berada di dalam tangki sulfonator dicampur secara perlahanlahan. Sulfonator beroperasi pada suhu 46oC dan tekanan 1 atm (14,7 psia), waktu tinggal dalam sulfonator adalah 4 jam dengan konversi 98%. Reaksi yang terjadi adalah reaksi eksotermis. 𝐶12𝐻25𝐶6𝐻5 + 𝑆𝑂3 + 𝐻2𝑆𝑂4 → 𝐶12𝐻25𝐶6𝐻4𝑆𝑂3𝐻 + 𝐻2𝑆𝑂4



(3.5)



Sulfonasi oleum dapat dioperasikan baik sebagai proses batch atau kontinu. Proses ini memiliki keuntungan ganda dari biaya SO3 rendah dan biaya peralatan modal yang rendah. Namun, itu memiliki kerugian sebagai proses kesetimbangan yang meninggalkan sejumlah besar asam sulfat yang tidak bereaksi. Asam limbah ini harus dipisahkan dari campuran reaksi dan kemudian dibuang. Berikut ini adalah skema proses sulfonasi yang terjadi di industry LABS.



27



Gambar 3.11 Unit Sulfonasi LAB-LABS (Sumber: http://www.dcmsme.gov.in/reports/Acid%20slurry.htm)



Seperti telah dijelaskan sebelumnya, terdapat beberapa jenis agen sulfonasi yang dapat digunakan untuk memproduksi LABS, seperti oleum, H2SO4, gas SO3, CISO3H, dan asam sulfamik. 2 jenis agen sulfonasi yang paling sering digunakan yaitu oleum dan H2SO4. Perbedaan penggunaan oleum dan H2SO4 sebagai agen sulfonasi yaitu



Tabel 3.4 Perbandingan Oleum dan H2SO4



Oleum



H2SO4



Laju reaksi menggunakan Oleum lebih cepat dibandingkan daripada



Laju reaksi lebih lambat



menggunakan asam sulfat Konversi 98%



Konversi 90%



Produk samping lebih sedikit



Produk samping lebih banyak



28



Oleum yang digunakan adalah 1 bagian dalam reaksi



Asam sulfat yang digunakan 1,5 kali lebih banyak dibandingkan oleum



Perbandingan SO3 dan Oleum sebagai agen sulfonating dapat dilihat dari mekanisme reaksi dibawah.



Gambar 3.12 Sulfonasi LAB dengan SO3 (Sumber: http://www.dcmsme.gov.in/reports/Acid%20slurry.htm)



Gambar 3.13 Sulfonasi LAB dengan Oleum (Sumber: http://www.dcmsme.gov.in/reports/Acid%20slurry.htm)



Dalam reaktor film jatuh, panas reaksi yang berubah dapat dikontrol dan diseimbangkan dengan mengencerkan SO3 dengan udara kering sehingga mengurangi tekanan parsial dan mengalir ke interface gas-cair. Hal ini penting untuk laju reaksi yang dikendalikan oleh transportasi SO3 melalui fasa gas dan distribusi reaktan dalam tabung reaktor juga penting untuk menyelesaikan kontrol atas termodinamika reaksi.



29



Dalam jenis reaktor ini, kombinasi efisiensi pendinginan, geometri tabung reaksi, dan distribusi reaktan memungkinkan untuk mencapai penyerapan yang lengkap untuk mengkonversi LAB ke LAS. Berikut ini adalah gambar reaktor sulfonasi film jatuh.



Gambar 3.14 Reaktor Sulfonasi Film Jatuh (Sumber: https://www.researchgate.net/)



Pada plant skala komersial berdasarkan reaktor film multitube, parameter operasi yang biasanya dipakai adalah:



Gambar 3.15 Parameter Reaksi Sulfonasi (Sumber: http://www.lasinfo.eu/index.php/what-is-las/lab-las-production)



30



Profil konversi LAB di dalam reaktor sulfonasi dapat dilihat di bawah ini, serta pengaruh temperatur sepanjang reaktor.



Gambar 3.16 Profil Konversi LAB ke LAS di dalam reaktor (Sumber: http://www.dcmsme.gov.in/reports/Acid%20slurry.htm)



c) Proses Pemurnian Campuran dari sulfonator selanjutnya dicampur dengan air di dalam mixer untuk mencegah reaksi samping. Campuran larutan LABS, H2SO4, dan LAB yang tidak bereaksi dan benzena dipisahkan dalam dekanter berdasarkan berat jenis (densitas). LABS yang memiliki densitas lebih kecil dari pada asam sulfat akan terpisah sebagai lapisan atas dan asam sulfat sebagai lapisan bawah. Selain berdasarkan perbedaan densitas, pemisahan asam sulfat dan LABS pada decanter terjadi karena kedua larutan ini tidak saling larut.



d) Proses Netralisasi LABS dinetralisasi menggunakan larutan NaOH 20% di dalam tangka netralizer. Netralizer beroperasi pada temperatur 55oC dan tekanan 1 atm dengan konversi 99%. Reaksi yang terjadi adalah reaksi eksotermis sehingga diperlukan jaket pendingin, dimana reaksinya sebagai berikut: C12H25C6H4SO3H + NaOH → C12H25C6H4SO3Na + H2O



(3.6)



31



Hasil dari netralizer berupa natrium alkylbenzene sulfonate berbentuk slurry. Netralisasi asam di LAS dapat dilakukan dengan menggunakan unit proses yang didasarkan pada prinsip loop paksa, di mana reaktan terus ditambahkan dan panas reaksi segera disebar di saat produk ternetralisasi saat recycling. Gambar dibawah ini menunjukkan skema dari netralisasi LAS. Reaksi netralisasi bersifat eksotermik (~ 25 kkal/mol).



Gambar 3.17 Unit Netralisasi LABS (Sumber: http://www.dcmsme.gov.in/reports/Acid%20slurry.htm)



e) Proses Pengeringan Pada proses pengeringan, slurry yang berasal dari tangki neutralizer dipompakan kedalam spray dryer. Kemudian slurry di kontakkan dengan udara panas yang berasal dari furnace pada temperatur 300oC, dimana pengeringan berlangsung dengan cepat dan menghasilkan produk berbentuk powder. Powder dari spray dryer terdiri dari 96% bahan aktif surfaktan (natrium alkylbenzene sulfonate), natrium sulfonate inert, dan sedikit air.



32



Secara keseluruhan, proses pembentukan LABS dari LAB dapat dilihat pada gambar di bawah ini.



Gambar 3.18 Skema Umum Pembuatan LABS (Sumber: http://www.dcmsme.gov.in/reports/Acid%20slurry.htm)



3.3 Dampak Lingkungan LABS dan Penanganan Limbah 3.3.1. Dampak Lingkungan LAB-LABS LABS banyak diguankan di dalam deterjen. Deterjen banyak digunakan dalam rumah tangga sehingga limbah LABS banyak berasal dari limbah rumah tangga. Terdapat dua jenis substansi berbahaya, yaitu Cr(VI) dan fenol. Berdasarkan diagram alir dibawah, dapat dikatakan bahwa efek dari LABS menjangkau area yang luas. Limbah bisa masuk ke perairan dan menyebabkan pertumbuhan eceng gondok. Pertumbuhan eceng gondok yang terlalu banyak dapat menutupi permukaan air sehingga matahari tidak dapat menembus masuk dan menyebabkan ekosistem akuatik terganggu. Selain itu, limbah dapat masuk ke tanah dan memapar manusia secara tidak langsung melalui tumbuhan dan air tanah. Substansi berbahaya yang disebutkan diatas juga berbahaya bagi hewan karena bersifat karsinogenik dan iritan.



33



Gambar 3.19 Diagram Alir Persebaran Limbah LABS



3.3.2. Pengolahan Limbah LABS a) Biological Treatment Pada pengolahan limbah jenis ini, limbah yang mengandung LABS akan diinkubasi secara aerobik di dalam lumpur aktif selama 5-6 jam. Setela diinkubasi, limbah kemudian akan dikirim ke digester sludge untuk diinkubasi kembali secara anaerobik. Seetelah diinkubasi secara anaerobic, akan terjadi mineralisasi dari LABS. LABS akan teroksidasi dan terjadi pembukaan cincin benzena menghasilkan air, gas karbon dioksida, dan SO4. Inkubasi secara anaerobic memakan waktu 2-3 hari.



Gambar 3.20 Mekanisme Biodegradasi LABS Sumber: Biological Treatment of Industrial Wastewater



34



b) Teknologi Fotokatalisis Saat ini, telah dikembangkan tekologi fotokatalisis yang mampu mereduksi Cr(VI) daan fenol. Fotokatalisis merupakan sebuah proses yang memanfaatkan cahaya dan katalis padat. Katalis padat yang digunakan dalamproses ini adalah TiO2. Fotokatalisis dinilai lebih ekonomis karena memakai energy dan bahan kimia yang lebih sedikit. Akan tetapi, kelemahan dari proses ini adalah perlu adanya pemisah katalis. Untuk memisahkan katalis, dilakukan proses absorpsi dengan menggunakan silica gel sebagai penyangga.



BAB IV KESIMPULAN LABS produk hasil industri petrokimia yang sangat dibutuhkan pada skala internasional maupun nasional. Produksi dan permintaan akan LABS pun akan meningkat setiap tahunnya. LABS sendiri adalah produk akhir dari LAB dengan reaksi sulfonasi. Alkylbenzene dan oleum dipompakan ke tangki sulfonator yang sebelumnya masing – masing dipanaskan dalam heater hingga mencapai suhu 46oC. Selanjutnya Alkylbenzene dan Oleum yang berada di dalam tangki sulfonator dicampur secara perlahan. Oleum (H2SO4.SO3) merupakan sulfur trioksida (SO3) yang dilarutkan dalam asam sulfat pekat (J2SO4) (konsentrasi > 98%). Sulfonator beroperasi pada suhu 46oc dan tekanan 1 atm (14,7 psia), waktu eksotermis. Keberadaan LABS yang berlebih di perairan sangat berbahaya bagi lingkungan karena bersifat karsinogen, menimbulkan bau, menyebabkan pertumbuhan tak terkendali bagi eceng gondok, dan menyebabkan pendangkalan sungai. Salah satu teknologi alternatif yang digunakan untuk mengolah limbah ini adalah metode fotokatalisis dengan menggunakan titanium dioksida (TiO2) sebagai katalis.TiO2 digunakan sebagai fotokatalisis dalam sistem suspensi tapi mempunyai kelemahan dalam hal pemisahan katalis setelah proses degradasi dan daya adsorpsi katalis terhadap limbah.



35



REFERENSI Anonim. “Linear Alkyl Benzene” http://www.chemsystems.com/ LAB.cfm (Diakses pada 07 Mei 2018 pukul 22.00) Anonim.



“Chemical



Profile



–



Linear



Alkyle



Benzene”.



http://www.icis.com/Article/2009/06/01/9220319)chemical-profilelinearalkylbenzene.html (Diakses pada 08 Mei 2018 pukul 12.00 WIB) AnAnonim. 2002. LAB project – Environmental Effect Assesment. Ahmad Daaboul & Sons co: section 3, page 1-42. Austin, G. T. 1984. Shreve’sChemical Process Industries. 5th ed. Washington DC: McGraw-Hill. Espinoza, L. (2004, February). Biological Treatment of Industrial Wastewater Containing High Concentrations of Linear Alkylbenzene Sulfonate (LAS). Matar, S. dan Hatch, L. F. 2002. Chemistry of Petrochemical Processes. 2nd ed. New York: Gulf Professional Publishing. Qurzal, S,N. Barka, M. Tamimi, et.all. 2009. “Sol-gel synthesis of TiO2-Silica gel photocatayst for β-naphthol photodegradation”, Materials Science and Engineering. Slamet dkk. 2005. Laporan Penelitian Hibah Bersaing “Modifikasi Zeolit Alam dan Karbon Aktif dengan TiO2 serta Aplikasinya sebagai Bahan Adsorben dan Fotokatalisis untuk Degradasi Polutan Organik”. Universitas Indonesia Slamet, E. Marliana. 2007. “Pengolahan Limbah Cr(VI) dan Fenol dengan Fotokatalis Serbuk TiO2 dan CuO/TiO2”. Universitas Indonesia. Smulders E., Rybinski W., Sung E., Rähse W., Steber J., Wiebel F., Nordskog A. 2002. "Laundry Detergents" in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim. UOP LAB Complex. (n.d.). Retrieved April 4, 2019, from www.honeywell-uop.cn: https://www.honeywell-uop.cn/wp-content/uploads/2011/02/UOP-LABComplex-Data-Sheet.pdf Zoller Uri, Sosis Paul. 1998. Handbook of Detergents Part F: Production. Volume 142. CRC Press: Taylor & Francis Group.



36