Memproduksi Purified Terephthalic Acid

peta_petrokimiaTujuan produksi:

Tujuan dari produksi ini adalah untuk memproduksi purified terephthalic acid yang digunakan sebagai bahan baku utama pembuatan serat benang polyester untuk industr tekstil, sebagai bahan baku utama pembuatan “polyester chip”,sebagai bahan baku pembuatan polyester fiber yang berguna untuk bahan baku tekstil, ban, seatbelt, reinforcement dan jaket tahan panas,berguna sebagai polyester filament untuk bahan baku benang polyester, dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan botol PET (polyethylene terephthalat), sebagai bahan baku pembuatan PET film, dan masih banyak lagi kegunaan produksi purified terephthalic acid . Kapasitas produksi 15 ton per hari.

Langkah-langkah penyelesaiannya :

  1. Mencari Alur Sintesa Reaksi

Purified terephthalic acid (PTA) bukanlah merupakan suatusenyawa yang tersedia dialam, maka untuk memperolehnya tidak dapat dilakukan dengan penambangan atau ekstraksi dari sumber-sumber alam. PTA harus diperoleh melalui sintesa kimia, maka, hal pertama yang harus dilakukan adalah mencari alur – alur reaksi kimia yang dapat menghasilkan PTA dari senyawa lain yang tersedia. Beberapa alur yang telah diketahui adalah sebagai berikut:

Reaksi oksidasi :1

Reaksi oksidasi dengan menggunakan asam asetat :2

Reaksi Ammoksidasi

Reaksi antara p-xylene dengan ammonia dinamakan reaksi ammoksidasi.

Reaksi ini terjadi pada suhu tinggi (700-950 oC) dan tekanan 5-30 atm.

Reaksi :3

Sintesa reaksi dengan proses Amoco ( Menggunakatan katalis cobalt)4

Reaksi utama dalam pembuatan asam terephthalat adalah :5

Reaksi tersebut berlangsung menurut mekanisme reaksi berikut :6

  1. Memilih Alur Sintesa Reaksi

Dari alur-alur sintesa yang diketahui, perlu dipilih satu alur yang akan dijadikan landasan sebagai rancangan proses produksi. Pemilihan alur sintesa reaksi dikembangkan menjadi suatu sistem proses produksi ang dilakukan dengan mempertimbangkan faktor-faktor sebagai berikut :

  • Ketersediaan bahan baku
  • Reaksi-reaksi samping yang terjadi (dapat mempengaruhiderajat konversi, kemurniaan produk dan biaya untuk pemisahan serta kemungkinan pengolahan produk samping agar tidak mencemari lingkungan)
  • Total konversi dan yield yang dapat dihasilkan untuk memperoleh produk yang diinginkan.
  • Besarnya keuntungan kotor.

Berdasarkan pertimbangan-pertimbangan faktor diatas, untuk keempat alur reaksi tersebut dipilih alur reaksi keempat (d), karena pertimbangan bahan baku mudah didapat dan harganya murah atau jumlahnya sedikit. Untuk alur reaksi pertama tidak dipilih karenaPemakaian HNO3 dalam proses ini memiliki beberapa kelemahan, yaitu: pabrik HNO3 perlu didirikan di dekat lokasi pabrik PTA dikarenakan kebutuhannya besar ( 2 lb/lb p-xylene ), proses yang terjadi sangat eksplosif, dan produk PTA mengandung impuritas nitrogen.Untuk alur reaksi kedua, konversi dan yield yang diperoleh sangat sedikit. Sementara untuk alur reaksi ketiga, menggunakan amoniakdan memelukan suhu yang tinggi untuk proses produksinya.Sehingga untuk penyelesaain selanjutnya akan dipelajari alur sintesa reaksi keempat sebagai alur sintesa yang dipilih, proses Amoco.



  1. Menyusun Pola Dasar Proses

Berdasarkan alur sintesa keempat, yaitu proses reaksi oksidasi amoco, didefinisikan sebagai suatu reaksi yang menghasilkan senyawa oksida. Secara umum, dalam reaksi ini terjadi proses pelepasan sejumlah elektron, sehingga zat yang teroksidasi akan mengalami penambahan bilangan oksidasi.Untuk mempercepat berlangsungnya reaksi digunakan  Cobalt dan Mangaan  sebagai katalis dan Br sebagai promotor. Katalis Cobalt dan Mangaan yang digunakan berada dalam bentuk garam asetat, dan Bromine berada dalam bentuk HBr. Dalam hal ini katalis mempercepat jalannya reaksi dengan menurunkan energi aktivasi dengan memperbanyak tahap-tahap reaksi. Reaksi utama dalam pembuatan asam terephthalat adalah :7

Reaksi tersebut berlangsung menurut mekanisme reaksi berikut :8

Reaksi oksidasi paraxylene ini berlangsung pada suhu dan tekanan tinggi, yang bertujuan untuk menjaga agar paraxylene dan asam asetat berada dalam fase cair (minimal 70-80 % asam asetat berada dalam fase cair ). Pertimbangan lain, suhu reaksi harus cukup tinggi agar reaksi oksidasi yang diinginkan dapat terjadi, tetapi tidak boleh terlalu tinggi, karena akan menyebabkan charring yang tidak diinginkan atau pembentukan tars. Panas tersebut  digunakan  untuk  menguapkan solven asam asetat, paraxylene dan air yang terbentuk dalam reaksi.

  1. Menyusun Spesifikasi Pendahuluan Proses

      Dalam hubungan dengan penyusunan proses untuk memproduksi purified terephthalic acid, berikut ini merupakan pertanyaan-pertanyaan yang perlu dijawab untuk merumuskan spesifikasi pendahuluan dari proses yang dikembangkan.

  1. Faktor-faktor apa saja yang menentukan dan mengendalikan perbandingan kadar PTA dan asam asetat pada alur alir yang keluar reaktor?
  2. Berapa besar reaktor yang diperlukan untuk memungkinkan dihasilkan 15 ton/hari PTA? Bagaimana sebaiknya bentuk reaktor?
  3. Alat-alat apa saja yang diperlukan untuk memisahkan PTAdengan air dan asam asetat dari alur alir yang keluar reaktor? Berapa banyak PTA dan impurities yang harus dipisahkan?
  4. Perangkat apa saja sebaiknya digunakan untuk memisahkan PTA dari asam asetat dan impurities? Bagaimana kondisi operasinya?

            Pertanyaan pertama dan kedua berkaitan dengan reaksi kimia,  kinetika reaksi, termodinamika serta perancangan reaktor kimia mencakup pemilihan bentuk reaktor, neraca massa dan energi.Pertanyaan ketiga dan keempat berkaitan dengan persoalan pemisahan dan karenanya menyangkut persoalan perpindahan massa serta pemilihan alat dan penentuan ukuran alat untuk melaksanakannya.

            Pemecahan dari persoalan-persoalan tersebut memerlukan perumusan model mengenai prosesnya dan dengan model ini analisis dapat dilakukan guna menentukan nilai daribesaran-besaran proses yang diperlukan untuk menyusun rancangan proses maupun sistem pemrosesnya.Langkah-langkah selanjutnya masih banyak yang harus dilakukan, diantaranya adalah menentukan proses dan sistem pemroses untuk operasi-operasi  pendukung dan penentuan tiap kondisi proses disetiap tahap proses, sampai kepada penilaian ekonomik dan seterusnya.

  1. Menentukan Gross Profit

Tabel 5.1. Perbandingan Harga Bahan Baku dan Produk

Spesies

Harga/Ton (US$) BM (gr/mol) Ton Harga (US$)

PTA

35

166 166

5810

P-xylene

20

106 106

2120

CH­3COOH

15

60 60 900

Gross Profit = Harga Produk + Harga Produk Samping – Harga Bahan Baku

Gross Profit = US$ 5810 + US$ 900 – US$2120

Gross Profit = US$ 4590/Ton PTA.

Oleh : Nadya Rizki Isnina, Mahasiswa S2 Magister Teknik Kimia Universitas Syiah Kuala Banda Aceh. 

7 comments

  1. saya sangat tertarik dengan artikel yang Anda buat, semoga bermanfaat untuk saya dan terutama untuk banyak orang

  2. Assalamu’alaikum warhmatullahi wabarakatuh.

    Kak ini saya mahasiswa S1 Teknik Kimia, bolehkah saya minta email Kakak?
    Terimakasih.

  3. CH3COOH ( acetic acid ) itu sebagai bahan pendukung untuk pembuatan PTA , bukan product samping .

  4. bermanfaat

    terima kasih

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*