PRA RANCANG PABRIK PHTHALIC ANHYDRIDE

TUGAS PERANCANGAN PROSES KIMIA




PERANCANGAN PROSES PEMBUATAN PHTHALIC ANHYDRIDE (PA) DENGAN PROSES OKSIDASI


Disusun Oleh:

Nama : Novembri Cucu Sektiani Agustin
NIM :L2C 308 027
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG

FLOWSHEET PRA RANCANG

DESKRIPSI PROSES

Menurut Speight (2002), Phthalic Anhydride (PA) dibuat dengan menggunakan proses oksidasi o-xylene dan oksigen. Reaksi pembuatan Phthalic Anhydride ada 3 buah yaitu 1 reaksi utama dan 2 rekasi samping. Reaksi – reaksi yang terjadi antara lain :
1. Reaksi Utama (Konversi = 70,58%)

Reaksi (1) : C8H10 + 3 O2 C8H4O3 + 3 H2O
O-xylene Oksigen Phthalic Anhydride Air

2. Reaksi Samping
· Konversi = 6,55%

Reaksi (2) : C8H10 + 7,5 O2 C4H2O3 + 4 CO2 + 4 H2O
O-xylene Oksigen Maleic Anhydride Karbondioksida Air

· Konversi = 21,91%
Reaksi (3) : C8H10 + 10,45 O2 0,1CO + 7,9 CO2 + 5 H2O
O-xylene Oksigen Karbon monoksida Karbondioksida Air

Tahapan proses pembuatan Phthalic Anhydride (PA) secara umum dapat dibedakan menjadi 3 tahap, yaitu :
1. Persiapan Bahan Baku
Bahan baku yang digunakan adalah larutan o-ylene dan udara. Pada tahap ini, bahan baku diperlakukan supaya memenuhi spesifikasi reaktor dan kondisi operasi reaktor. Spesifikasi yang diinginkan reaktor yaitu :
· Reaksi dioperasikan pada suhu isotermal = 380oC
· Pressure drop = 0,1 bar
· Fase reaksi = uap
· Reaksi berjalan = eksotermal
2. Reaksi Oksidasi
Reaksi oksidasi terjadi pada reaktor equilibrium antara oksigen dan o-xylene. Pada tahap ini merupakan tahapan ini dari proses pembuatan Phthalic Anhydride (PA). Hasil reaksi berupa PA (Phthalic Anhydride), MA(Maleic Anhydride), karbon dioksida, karbon monoksida, air dan sisa reaktan selanjutnya akan diolah untuk memisahkan produk utama () dari produk samping dan sisa reaktan.


3. Proses Separasi
Tahap separasi yang digunakan yaitu pemisahan menggunakan proses flashing, scrubbing dan stripping. Ketiga tahapan ini memiliki tujuan yang berbeda-beda, yaitu :
· Flashing
Flashing merupakan proses pemisahan campuran cair-uap untuk memisahkan hasil reaksi yang berupa fase cair dan hasil reaksi yang berupa hasil uap.
· Scrubbing
Merupakan proses pemisahan secara absorpsi. Proses absorpsi merupakan pemisahan komponen dalam fase gas dalam campurannya (gas yang ingin dipisahkan memiliki konsentrasi yang kecil dalam campurannya).
· Stripping
Merupakan proses pelucutan komponen cair dari campurannya berdasarkan titik didih larutan murninya.

DESKRIPSI PROSES
1. Persiapan Bahan Baku
Umpan berupa o-xylene cair dengan laju alir 1.905 kg/jam dipompa menggunakan P-01 pada suhu 20oC dan tekanan 1,013 bar absolut menuju mixer untuk dicampur dengan bahan baku udara. Umpan berupa udara (mengandung O2= 8995 kg/jam dan N2= 29622 kg/jam) masuk ke dalam kompressor C-01 pada suhu 20o C dan tekanan 4,013 bar untuk dinaikkan tekanannya. Umpan udara keluar dari kompressor C-01 dengan suhu 75,4327oC dan tekanan 1,6 bar masuk menuju pemanas udara E-01 untuk dinaikkan suhunya supaya sesuai dengan spesifikasi reaktor. Selanjutnya umpan udara dengan suhu 180oC dan tekanan 1,3 bar masuk ke dalam mixer. Hasil keluar mixer berupa campuran o-xylene dan udara dalam fasa uap dengan suhu 150,9201oC dan tekanan 1,3 bar.
2. Reaksi Oksidasi
Umpan berupa campuran o-xylene dan udara dari mixer masuk menuju reaktor oksidasi. Di dalam rekator ini terjadi reaksi oksidasi secara eksotermal dan proses dijaga pada keadaan isotermal pada suhu 380oC dan pressure drop sebesar 0,1. Hasil reaksi berupa campuran fasa uap yang terdiri dari PA (Phthalic Anhydride), MA(Maleic Anhydride), karbon dioksida, karbon monoksida, air dan sisa reaktan (nitrogen, oksigen dan o-xylene). Hasil reaksi ini kemudian diturunkan suhunya menggunakan kondensor E-02 untuk mengkondensasi (mengubah fasa) hasil reaksi. Keluar dari kondensor E-02, hasil reaksi berupa campuran cair-uap pada suhu 130oC dan tekanan 1,15 bar dan memiliki konsentrasi uap sebesar 99,29792% berat.
3. Proses Separasi
Tahapan proses separasi ada 3, antara lain :
1) Flashing
Proses flashing dilakukan melalui 2 tahap yaitu dalam F-01 dan F-02. Pada tahap ini, hasil reaksi yang masih mengandung uap sebesar 99,29792% berat dan cair sebesar 0,70208% berat dipisahkan menngunakan alat vertical flash 1 (F-01) supaya fase uap dapat terpisah dari fase cairnya. Hasilnya (suhu 130oC dan tekanan 1,15 bar) berupa, fase cair akan keluar sebagai hasil bawah dan fase uap keluar sebagai hasil atas. Fase cair sebagian besar berupa PA (Phthalic Anhydride) dan sedikit MA(Maleic Anhydride), karbon dioksida, karbon monoksida, air dan sisa reaktan (nitrogen, oksigen dan o-xylene). Sedangkan fase uap sebagian besar berupa MA(Maleic Anhydride), karbon dioksida, karbon monoksida, air dan sisa reaktan (nitrogen, oksigen dan o-xylene) dan sebagian kecil PA (Phthalic Anhydride). Karena hasil atas F-01 masih mengandung PA (Phthalic Anhydride), maka hasil atas ini perlu dilakukan proses flashing kembali yaitu dalam vertical flash 1 (F-02). Tetapi, sebelum masuk ke dalam F-02, campuran uap ini perlu dikondensasi dalam kondensor E-03. Keluar dari kondensor E-03, hasil reaksi berupa campuran cair-uap pada suhu 65oC dan tekanan 1,1 bar dan memiliki konsentrasi uap sebesar 99,71897% berat. Selanjutnya, campuran masuk ke dalam vertical flash 1 (F-02). Hasilnya (suhu 65oC dan tekanan 1,1 bar) berupa, fase cair akan keluar sebagai hasil bawah dan fase uap keluar sebagai hasil atas. Fase cair sebagian besar berupa PA (Phthalic Anhydride) dan sedikit MA(Maleic Anhydride), karbon dioksida, karbon monoksida, air dan sisa reaktan (nitrogen, oksigen dan o-xylene). Sedangkan fase uap sebagian besar berupa MA(Maleic Anhydride), karbon dioksida, karbon monoksida, air dan sisa reaktan (nitrogen, oksigen dan o-xylene) dan sebagian kecil PA (Phthalic Anhydride). Hasil atas F-02 bersama dengan hasil atas Phthalic Anhydride Stripper (D-02) diumpankan menuju Maleic Anhydride Srcubber (D-01). Sedangkan hasil bawah F-01 dan hasil bawah F-02 masuk ke dalam mixer untuk dicampur dan selanjutnya akan diproses pada proses stripping.
2) Scrubbing
Hasil atas F-02 bersama dengan hasil atas Phthalic Anhydride Stripper (D-02) diumpankan menuju Maleic Anhydride Srcubber (D-01) dengan dicampur terlebih dahulu di dalam mixer. Campuran keluar mixer berupa uap pada suhu 65oC dan tekanan 1,1 bar, masuk menuju Maleic Anhydride Srcubber (D-01). Di dalam alat ini, fraksi berat dalam umpan diabsorpsi dengan air (laju alir 30.405 kg/jam) sehingga keluar sebagai hasil dasar scrubber dalam fase cair. Sedangkan fraksi ringan dalam umpan keluar sebagai hasil atas scrubber dalam fase uap (off gas). Hasil bawah scrubber berupa produk samping yaitu larutan Maleic Acid (larutan Maleic Anhydride dalam air). Sedangkan hasil atas scrubber berupa off gas (gas nitrogen, gas oksigen, gas o-xylene dan sedikit PA (Phthalic Anhydride) dan MA(Maleic Anhydride)).


3) Stripping
Hasil bawah F-01 dan F-02 masuk ke dalam mixer untuk dicampur dan selanjutnya dipompa menggunakan pompa P-02 menuju Phthalic Anhydride Stripper (D-02). Umpan masuk ke dalam stripper berupa fasa cair pada suhu 112,2156oC dan tekanan 1,115 bar. Umpan ini sebagian besar berupa PA (Phthalic Anhydride) dan sedikit MA(Maleic Anhydride), karbon dioksida, karbon monoksida, air dan sisa reaktan (nitrogen, oksigen dan o-xylene). Pada stripper ini, umpan dipisahkan berdasarkan titik didih masing – masing komponen murninya. Hasil atas kolom stripper keluar berupa fase uap pada suhu 207,0423oC dan tekanan 1,115 bar. Hasil atas berupa sebagian besar MA(Maleic Anhydride), karbon dioksida, karbon monoksida, air dan sisa reaktan (nitrogen, oksigen dan o-xylene) dan sedikit PA (Phthalic Anhydride). Hasil atas ini di-recycle menuju menuju Maleic Anhydride Srcubber (D-01). Sedangkan hasil bawah kolom Stripper keluar berupa fasa cair pada suhu 289,6841oC dan tekanan 1,165 bar. Hasil bawah berupa sebagian besar PA (Phthalic Anhydride) dan sedikit MA(Maleic Anhydride). Hasil bawah ini merupakan produk utama yaitu PA (Phthalic Anhydride) cair. Jika produk yang diinginkan berupa PA (Phthalic Anhydride) uap, maka hasil bawah ini dialirkan menuju heat exchanger E-04 untuk diuapkan sebagai produk PA (Phthalic Anhydride) uap pada suhu 295oC tekanan 0,865 bar.



BAB III
TABEL NERACA MASSA HASIL RANCANGAN


Tabel Neraca Bahan Total Pembuatan Phthalic Anhydride Dengan Proses Oksidasi

BAB V