Pembuatan Etilen Glikol Dengan Proses Karbonasi [PDF]

Citation preview

Pembuatan etilen glikol dengan proses karbonasi Ada 3 reaksi utama dalam pembuatan etilen glikol dari etilen dengan proses karbonasi, yaitu ( Kirk dan Othmer, 1990 ): C2H4



+ O2



C2H4O



C2H4O + CO2



C3H4O3



C3H4O3



CO2



+ H2O



+ C2H6O



Proses ini terbagi atas 3 tahap utama yaitu, absorbsi etilen oksida dengan menggunakan suatu larutan absorban yang terdiri atas etilen glikol, etilen karbonat yang di-recycle dan air. Tahap kedua yaitu proses karbonasi etilen oksida dengan CO2. Tahap yang terakhir adalah hidrolisis etilen karbonat (kawabe dkk, 1998). Step 1. Eliminate Differences in Molecular Type



Step 3. Eliminate Differences in Composition



Step 4. Eliminate Differences in Temperature, Pressure and Phase



Step 5. Task Integration



Deskripsi Proses Proses produksi etilen glikol (C2H6O2) dapat dibagi menjadi empat tahapan proses yaitu proses persiapan bahan baku, proses karbonasi, proses hidrolisis, dan proses pemurnian etilen glikol. 1. Persiapan Bahan Baku Bahan baku yang digunakan dalam proses produksi etilen glikol adalah gas etilen oksida dan gas karbon dioksida. Etilen oksida (C 2H4O) dari Tangki Etilen (TT-101) pada tekanan 1,01 bar dan temperatur 30°C di alirkan dengan blower JB- 101 ke Heater 1 (E-101) sebelum tekanannya dinaikkan menjadi 14,5 bar dengan Kompresor 1 (JC-101). Gas karbondioksida (CO2) dari Tangki karbondioksida (TT-102) pada tekanan 1,1 bar dan temperatur 30 C di alirkan dengan blower JB-102 ke Kompresor 1 (JC-101) untuk menaikkan tekanannya menjadi 14,5 bar lalu dialirkan menuju Heater 2 (E-102) untuk menaikkan temperatur menjadi 100°C . Kemudian gas etilen oksida akan dicampur dengan gas karbon dioksida di dengan perbandingan laju alir mol etilen oksida per karbondioksida = 0,87 (Becker, 1983) sebagai umpan di Reaktor Karbonasi (R-201).



2. Proses Karbonasi Pembuatan etilen glikol dihasilkan melalui proses karbonasi etilen oksida dengan katalis molybdenum dan dihasilkan senyawa intermediat yaitu etilen karbonat. Reaksi berlangsung secara eksotermik sehingga untuk menyerap kelebihan panas reaksi digunakan Reaktor Fixed Bed dengan Tube-In-Shell, di mana reaksi berlangsung di bagian tube dan air disirkulasi di antara tube sebagai pembawa panas. Reaksi yang berlangsung adalah: C2H4O



+ CO2



Etilen oksida karbon dioksida



C3H4O3 etilen karbonat



Proses karbonasi ini berlangsung pada tekanan 14,5 bar dengan suhu operasi 80 - 150°C. Jika temperatur operasi terlalu rendah maka laju reaksi



menjadi rendah, reaksi akan berlangsung sangat lama, ukuran reaktor akan lebih besar sehingga tidak ekonomis. Disisi lain, jika proses dioperasikan pada temperatur tinggi maka banyak panas yang hilang dan memberikan efek buruk pada kualitas produk yang dihasilkan. Dari pertimbangan diatas maka suhu operasi yang digunakan adalah 100 C. Konversi reaksi etilen oksida menjadi etilen karbonat adalah 99% (Kawabe dkk, 1998). Produk dari reaktor karbonasi dialirkan dengan pompa (P-102) ke separator tekanan rendah (FG-101) melalui penurunan tekanan pada Ekspander 1 (JE-101) yaitu 2,5 bar. Produk atas yang keluar dari separator berupa karbon dioksida berlebih yang kemudian ditampung di tangki penampungan gas buang sementara (TT-103). Sedangkan pada produk bawah tekanannya dinaikkan menjadi 14,5 bar dengan kompresor 4 (JC-301) dan dipanaskan hingga suhu 150°C dengan heater 4 (E-104) sebagai umpan direaktor hidrolisis. 3. Proses Hidrolisis Air masuk pada suhu 30°C kemudian tekanan dinaikkan menjadi 14,5 bar dengan kompresor 3 (JC-103) dan dipanaskan sampai suhu 150°C menggunakan heater 3 (E-103) kemudian dialirkan melalui pompa 1 (P101) ke reaktor hidrolisis (R-102), bersamaan dengan produk bawah separator 1 (FG-101) yang



mengandung etilen karbonat.



Sama seperti reaksi karbonasi, reaksi hidrolisis berlangsung secara eksotermik sehingga diperlukan Reaktor Fixed Bed dengan Tube-In-Shell, di mana reaksi berlangsung di bagian tube dan air disirkulasi di antara tube sebagai pembawa panas. Reaksi yang berlangsung adalah: C3H4O3



+ H2O



Etilen karbonat Air



2C3H4O3



+ H2O



Etilen karbonat



Air



CO2



+ C2H6O2



karbon dioksida



2 CO2



Etilen gikol



+ C4H10O3



karbon dioksida



(1)



dietilen gikol



(2)



Reaksi dalam reaktor hidrolisis berlangsung pada suhu 150°C dan tekanan 14,5 bar (Kawabe dkk, 1998). Kondisi ini sesuai agar etilen glikol yang dihasilkan lebih banyak serta konversi reaksi mencapai 99%.(Becker, 1983). Produk yang dihasilkan pada reaktor ini adalah etilen glikol, dietilen glikol, dan sisa gas lain. 4. Pemurnian Produk Produk yang dihasilkan dari reaktor hidrolisis dialirkan dengan pompa 4 (P-104) menuju separator tekanan rendah II (FG-102) yang sebelumnya dilakukan penurunan tekanan dengan Ekspander 2 (JE-102) dan penurunan suhu menjadi 100°C menggunakan Cooler 1 (E-105). Produk atas separator mengeluarkan gas buang yang kemudian ditampung di tangki penampungan gas sementara (TT-103) melalui blower 4(JB-104). sedangkan produk bawah dilanjutkan ketahap evaporasi yang sebelumnya dilakukan penurunan tekanan hingga 1 bar dengan Ekspander 2 (JE-102). Tahap selanjutnya yaitu penghilangan air menggunakan Evaporator 0 dengan suhu 120 C. Produk atas pada evaporator akan mengeluarkan air, etilen oksida dan karbondioksida. Sedangkan produk bawah mengeluarkan etilen glikol, dietilen glikol dan sisa etilen karbonat. Hasil produk bawah evaporasi kemudian dialirkan dengan pompa 6 (P-106) menuju destilasi tetapi harus ditingkatkan suhu umpan menjadi 197°C menggunakan heater 5 (E-106). Produk atas (destilat) keluar dalam bentuk cair yaitu etilen glikol suhu 100°C dan akan didinginkan dengan Cooler 2 (E-108) hingga suhu 30°C yang kemudian dialirkan ke tangki produk (TT-104) dengan tingkat kemurnian 99%. Sedangkan produk bawah berupa Dietilen glikol dan Etilen karbonat keluar Reboiler (E-109) pada suhu 250°C dalam bentuk uap - cair kemudian dialirkan ke Flash drum (V-101) untuk memisahkan etilen karbonat dengan dietilen glikol. Produk atas Flash drum berupa dietilen glikol dan didinginkan dengan Condensor Subcooler (E-110) menjadi suhu 30°C dan dialirkan dalam tangki Dietilen glikol (TT-105). Sedangkan



produk bawah berupa etilen karbonat keluar pada suhu 250°C yang didinginkan dengan Cooler 3 (E-111) sampai suhu 100°C dan dilanjutkan dengan Cooler 4 (E-112) sehingga suhunya menjadi 35°C kemudian ditampung ditangki Etilen karbonat (TT-106).