Steam Cracking - Part 3

       I.            FEED DAN PRODUK

a.       Feed Steam Cracking

Umpan utama steam cracking adalah LPG (C3H8+C4H10) dan NGL (C2H6, LPG, light naphta).

a.       Produk Steam Cracking

                                                              i.      Etilena

Etilena merupakan salah satu senyawa hidrokarbon yang juga sering disebut dengan “king of petrochemicals” karena sebagian besar senyawa kimia komersial dihasilkan dari etilena dibandingkan dari produk intermediet yang lain. Kedudukan etilena yang unik ini dibandingkan dengan senyawa hidrokarbon lainnya karena karakteristik molekulnya baik dari segi teknis maupun segi ekonomis. Karakteristik molekul tersebut antara lain:

1.      Struktur sederhana dengan reaktivitas yang tinggi

2.      Senyawa yang relatif murah

3.      Dapat diproduksi dengan mudah melalui proses steam cracking dengan hasil (yield) yang tinggi

Etilena dihasilkan dengan mereaksikan beberapa reagen yang murah seperti air, chlorin, hydrogen chlorine, dan oksigen untuk menghasilkan senyawa yang lebih bernilai. Reaksi pembuatan etilena ini dapat dimulai dari radikal bebas atau dengan katalis untuk menghasilkan polyethylene, polimer  termoplastis dengan volume terbesar. Etilena ini juga dapat berkopolimerisasi dengan olefin yang lain untuk menghasilkan polimer dengan properties yang lebih unggul. Sebagai contoh etilena berkopolimerisasi dengan propilena menghasilkan elastomer yang bersifat termoplastis. Berikut ini persenyawaan penting yang dapat terjadi dengan senyawa etilena.

 a.       Sifat-sifat Fisis

b.       Sifat Kimia

1. Reaksi Polimerisasi

Ethylene dengan kemurnian 99,9% dapat dipolimerisasi pada tekanan dan temperatur dengan

menggunakan katalis tertentu.

n(CH2=CH2)

Reaksi polimerisasi ethylene bersifat eksotermis, menggunakan dua jenis inisiator yaitu inisiator

homogen (radikal atau kation) dan inisiator. heterogen (katalis padat). Polimerisasi ini dapat dijalankan dengan dua sistem :

-          Polimerisasi pada tekanan tinggi (60-350 Mpa

dan 300°C) dengan inisiator radikal (oksigen, peroksida) menghasilkan LDPE (0,910-0,940

g/ml).

-          Polimerisasi pada tekanan rendah (0,1-20 Mpa

dan 50-300°C) dengan katalisator heterogen (oksida logam transisi pada pembawa

anorganik). Polimerisasi ini menghasilkan HDPE (0,941- 0,970 g/ml).

2. Reaksi Oksidasi

Oksidasi terhadap ethylene akan menghasilkan senyawa-senyawa ethylene oksida, ethylene glikol, asetaldehida atau senyawa vinyl asetat. Ethylene oksida/glikol dapat dihasilkan oksidasi ethylene fase uap secara langsung melalui katalis perak oksida pada 200-300°C dan tekanan 1,5-3,0 Mpa. Improvisasi proses pembuatan ethylene glikol untuk mencegah pembentukan ethylene oksida dapat dilakukan melalui oksidasi ethylene menjadi ethylene glikol mono dan di-asetat dengan katalis telurrium, kemudian dihidrolisa.

4CH2=CH2+6CH3COOH+2O2→2CH3COOCH2CH2OH+2CH2COOCH2CH2COOCH3

2CH3COOCH2CH2OH+2CH2COOCH2CH2COOCH3+6H2O→4HOCH2CH2OH+ CH3COOH

Oksidasi langsung terhadap ethylene dengan katalis paladium klorida akan dihasilkan asetaldehida.

CH2=CH2 + ½ O2 → CH3CHO

3. Reaksi Addisi

Beberapa reaksi addisi ethylene yang penting dapat ditunjukkan pada tabel berikut ini :

Tabel 1.3. Reaksi Addisi dari Ethylene 

4. Reaksi dengan Benzene

Jika ethylene dipanaskan dengan benzene pada temperatur 925°C akan terbentuk ethracen.

2C6H6 + C2H4 ↔C4H10 + 3H2

5. Reaksi - reaksi lain

Reaksi alkylasi ethylene dengan parafin akan memberikan parafin rantai cabang, seperti dimethyl butana dari alkylasi ethylene dengan isobutana pada suhu 60°C dan katalis AlCl3 dan promotor ethyl chlorida.

CH2=CH2 + RCOCl ↔RCOCH2CH2Cl

Reaksi ethylene dengan halogen pada temperature rendah akan menghasilkan dihaloethana, reaksi dengan chlorin lebih cepat daripada reaksi dengan bromida dan iodida.

CH2=CH2 + Cl2 ↔CH2ClCH2Cl

CH2=CH2 + Br2 ↔CH2BrCH2Br

CH2=CH2 + I2 ↔CH2ICH2I

                                                              i.      Propylene

a.       Sifat-sifat Fisis 

b.       Sifat Kimia

      1.      Reaksi Disproporsionasi dengan Olefin lain

Propylene dengan katalis disproporsionasi bisa juga bereaksi dengan olefin lain (hasil disproporsionasi antar molekul - molekul propylene sendiri) membentuk senyawa yamg lebih panjang rantai karbonnya.

C3H6 + C4H8-1 ↔ C5H10-2 + C2H4

C3H6 + C5H10-2 ↔ C6H12 + C2H4

(Kirk Othmer,1996)

      2.      Reaksi Oksidasi Katalitik

 Propylene 5% bisa dioksidasi selektif dengan udara atau steam menjadi akrolein dengan katalis Co Molybdat atau Telurrium oksida pada 385°C.

C3H6 + O2 CH2CHCHO + H2O

Dengan kondisi yang sama, tetapi tanpa adanya telurrium, oksidasi akan dilanjutkan menjadi asamn akrilat. Oksidasi propylene menjadi alyl acetat akan terjadi jika umpan berupa 50% propylene, 25%  oksigen dan 25% asam asetat dilewatkan pada katalis paladium alumina pada suhu 140°C.

3. Reaksi Polimerisasi

Propylene dengan adanya BF3 di bawah tekanan tinggi pada temperature kamar akan terpolimerisasi.

n C3H6 ↔ (C3H5) n

4. Reaksi dengan HCl

 Reaksi antara propylene dengan HCl akan naik dengan naiknya temperatur dalam fase liquid.

C3H6 + HCl ↔C3H7

Atau dapat terbentuk isopropil chloride, hexyl chloride, dan senyawa lain.

3C3H6 + HCl ↔C3H7Cl + C6H13Cl

5. Reaksi dengan HF

HF dibawah tekanan akan bereaksi dengan propylene membentuk propyl fluoride. Yield antara 60-62% pada perbandingan mol dari 1,08 – 3,20 HF : 1 C3H6 dan pada temperatur 0 - 45°C dengan waktu reaksi 2 – 5 jam.

C3H6 + HF ↔C3H7F

6. Reaksi dengan H2Cr2O7

Propylene dioksidasi oleh larutan asam bikromat menjadi asam propionat, aseton, dan asam asetat.

CH3CHCH2 + H2O ↔CH3CH2CH2OH

CH3CHCH2 + O2 ↔CH3CH2COOH + H2O

CH3CHCH2 + H2O ↔CH3CHOCH3

CH3CHCH2 + O2 ↔CH3COCH3 + H2O

7. Reaksi dengan H2SO4

Propylene sebagian diabsorbsi oleh H2SO4  sedangkan ethylene tidak.

C3H6 + H2SO4 ↔C3H7 H2SO4                                                                                   

  i. Butena

Salah satu senyawa butena adalah 2-butene yang merupakan bahan baku berbagai produk turunannya, diantaranya yaitu polybutene, Linier Low Density Polyethylene (LLDPE), High Density Polyethylene (HDPE), butadiene, MTBE, dan lain-lain.

Kegunaan polietilena antara lain untuk :

a. Isolasi atau bahan pelapis pada kawat/kabel.
b. Bahan pembuatan botol.
c. Membuat barang plastik atau kantung plastik.
d. Membuat shopping bag.
e. Bahan baku pembuatan container.
f. Bahan semikonduktor.
g. Bahan pembuatan pipa.
h. Bahan pembuatan film.
i. Lain-lain

Pembuatan polietilena merupakan proses penggabungan gugus molekul penyusunan yang disebut molekul raksasa yang disebut polimer. Proses ini lebih dikenal dengan polimerisasi atau proses pembentukan polimer. Pada saat terjadinya polimerisasi, lengan ikatan rangkap atau atom karbon lepas kemudian bergabung dengan karbon lainnya yang juga mengalami hal yang sama. Begitu seterusnya sehingga membentuk rangkaian panjang secara molekuler.

1.  Sifat–sifat Fisis

   2. Sifat–sifat Kimia Butene

a) Reaksi Adisi

Kecepatan reaksi adisi masing-masing isomer berbeda-beda. Urutan kecepatan reaksi adisi elektrophilik dengan HX (H2, ROH, HCl) adalah isobuthylene >> 1-butene > 2-butene. Sedang untuk polimerisasi adalah isobuthylene >> 1-butene, cis 2-butene > trans 2-butene.
Pada reaksi ini 1-butene dan 2-butene menghasilkan derivat sec-butyl dan iso-butylene menghasilkan derivat tert-buthyl. Pada reaksi dengan bromine (brominasi) dengan adanya methanol dan asam asetat akan menghasilkan derivate bromomethoxy dan bromoaethoxy.

b) Reaksi Polimerisasi

Polimerisasi butene akan menghasilkan beberapa polimer, seperti butylelastomer, polybuthylene,polyisobuthylene. Senyawa-senyawa asam (asam Lewis dan Bronstead) dapat digunakan sebagai inisiator. asam Bronstead (asam sulfat, asam fosfat, asam dihidrofluoroborat, asam moltndat) merupakan inisiator oligomerisasi butene yang menghasilkan polimer dengan BM rendah. Sedang asam Lewis (BF3, AlCl3, AlBr3, TiCl4, SnCl4) yang kebanyakan memerlukan koinisiator (air, methanol, asam asetat, asam klorida, asam bromida, alkil halogen) dapat menghasilkan polimer dengan BM tinggi. Di samping itu bisa juga digunakan katalis padat yang mempunyai permukaan aktif bersifat asam. Kecepatan reaksi polimerisasi ditentukan dengan mengukur kombinasi inisiator dan temperature reaksi (Kirk Othmer, 1996).   

 [dirangkum dari berbagai sumber]

See also:

Steam Cracking - Part 1

Steam Cracking - Part 2

Posted in: Akamigas , Articles , Catalyst , LPG , Naphta , Petrokimia , Process Tech , Products , Refining Tech