3. Polimerisasi Emulsi Polimerisasi emulsi biasanya digunakan pada proses
kopolimerisasi stirena dengan monomer atau polimer lain. Proses ini merupakan metode komersial yang jarang digunakan untuk memproduksi
polistirena kristal atau HIP. Proses ini mempunyai persamaan dengan proses polimerisasi suspense kecuali bahwa butiran monomer yang
digunakan dalam polimerisasi emulsi ini dalam ukuran mikroskopis. Air digunakan sebagai carrier dengan agen pengemulsi untuk memberikan
partikel yang sangat kecil dan aktalis untuk mempercepat kecepatan reaksi.Meyer,1984.
2.3. Dasar Reaksi
High Impact Polystyrene terbentuk dengan suatu reaksi polimerisasi
adisi terhadap molekul stirena sebagai monomer dengan melibatkan partikel cis 1-4 polibutadiena, melalui suatu mekanisme yang disebut grafting. Grafting
adalah mekanisme dimana rantai polistirena terikat secara kimia terhadap rangka polibutadiena.
Polimer yang dihasilkan berwujud padatan yang berwarna putih dan bersifat thermoplastik.
Reaksi : CH=CH CH-CH
2
n Stirena
Polistirena
Universitas Sumatera Utara
2.4. Sifat-sifat Bahan Baku, Bahan Pembantu dan Produk 2.4.1. Sifat-sifat Bahan Baku
1. Stirena • Bentuk
: Cair • Warna
: Jernih • Impuritas
: Minimal 0,4 Ethyl Benzene • Kemurnian
: Minimal 99,6 • Densitas 30
o
C : 0,906 grcm
3
• Rumus molekul : NC
6
H
5
CH
7
CH
2
• Berat molekul : 104,14
• Titik didih 1 atm : 145,2
o
C • Titik lebur 1 atm : -30,6
o
C • Temperatur kritis
: 369,0
o
C • Tekanan kritis
: 37,6 atm • Volume kritis
: 3,55 cm3gr • Kelarutan dalam
• 100 bagian di : - Air : Sangat sedikit
- Alkohol : -
- Eter
: - Sumber : Immergut, 1975
2.4.2. Sifat-sifat Bahan Pembantu
1. Etil Benzena
• Bentuk
: Cair
Universitas Sumatera Utara
• Warna
: Jernih
• Kemurnian
: Minimal 98
• Impuritas
: Maksimal 2 benzene
• Densitas 30
o
C : 0,867 grcm
3
Sumber : Kirk Othmer, 1987 1. Cis 1-4 Polibutadiena
• Bentuk : Padat
• Warna : Putih
• Kemurnian : Minimal 80
• Impuritas : Maksimal 7 benzene
• Densitas : 890 Kgm
3
• Titik Nyala : 260
o
C Sumber : Immergut,1975
2. Benzoil Peroksida • Bentuk
: Padat • Warna
: Putih • Kemurnian
: Minimal 10 • Rumus Molekul
: C
6
H
5
CO
2
O
2
atau C
14
H
10
O
4
• Berat Molekul : 242,23
• Densitas : 1344 Kgm
3
• Tingkat Kelarutan : Rendah
• Titik lebur : 103-105
o
C Sumber : Kirk Othmer, 1987
Universitas Sumatera Utara
2.4.3. Sifat-sifat Produk
1. High Impact Polystyrene • Bentuk
: Padat • Warna
: Putih • Kemurnian
: Minimal 98 • Impuritas
: Maksimal 2 zat volatile • Berat molekul
: 100.000- 200.000 grammol • Indeks refraksi
: 1,58 • Densitas
: 1050 Kgm
3
• Spesific gravity : 1,05
• Tensile strength : 4000 psi
• Elongation, : 10
• Modulus elasticity : 20000 psi • Compressive strength : 6000 psi
Sumber : Immergut,1975
2.5. Deskripsi Proses
Kelebihan dan kekurangan berbagai proses produksi High Impact Polystyrene yaitu:
Jenis Proses Produksi Kelebihan
Kekurangan
1. Polimerisasi Bulk : - Bulk batch
- Prosesnya mudah. - Kemurnian Produk.
- Sangat eksotermis. - Waktu pengerjaan lama.
Universitas Sumatera Utara
Jenis Proses Produksi Kelebihan
Kekurangan
- Bulk continuous
2. Polimerisasi suspensi
3. Polimerisasi emulsi tinggi.
- Alat-alat sederhana. - Produk yang dihasilkan
lebih seragam. - Kemurnian produk
tinggi. - Pengontrolan suhu lebih
mudah. - Tidak ada kesulitan
dengan panas polimerisasi.
- Ketel untuk proses polimerisasi sederhana.
- Volatilitas dapat dikurangi sampai pada
tingkat yang rendah dengan pemilihan
katalis dan suhu yang tepat.
- Prosesnya cepat dan tidak ada kesulitan
dengan panas polimeriasi.
- Membutuhkan pengadukan dan alat
recycle.
- Dimungkinkan adanya kontaminasi dari air
dengan agen penstabil.
- Dimungkinkan terjadinya kontaminasi
polimer dengan air dan agen pengemulsi.
Universitas Sumatera Utara
Jenis Proses Produksi Kelebihan
Kekurangan
- Beberapa proses polimerisasi yang tidak
mungkin dilakukan dengan teknik lain tapi
dengan mudah dilakukan dengan proses
ini. - Dapat diterapkan untuk
polimeriasi secara kontinyu.
- Berat molekul polimer tinggi untuk proses
pembentukan yang cepat dengan menggunakan
injeksi.
Berdasarkan hasil pengamatan kelebihan dan kekurangan proses pembuatan High Impact Polystyrene diatas, maka pada pra rancangan pembuatan
High Impact Polystyrene ini digunakan proses bulk continuous.
Proses pembuatan High Impact Polystyrene secara berkelanjutan dilakukan dengan beberapa tahap proses, yaitu :
1. Tahap penyiapan bahan baku
2. Tahap reaksi
3. Tahap akhir
Universitas Sumatera Utara
1. Tahap penyiapan bahan baku
a. Stirena Stirena monomer sebagai bahan baku utama disimpan dalam bentuk cair
dalam tangki penyimpan T-01 pada suhu 30
o
C dan tekanan 1 atm, dialirkan ke dalam mixer 1 M-01 untuk dicampur dengan arus recycle
dengan menggunakan pompa sentrifugal P-01 dan selanjutnya dialirkan ke mixer 2 M-02 yang sebelumnya dipanaskan terlebih dahulu oleh
pemanas HE-01.
b. Etil Benzena Etil Benzena sebagai pelarut disimpan dalam bentuk cair dalam tangki
penyimpan T-02 pada suhu 30
o
C dan tekanan 1 atm, dialirkan ke mixer
1M-01 dengan menggunakan pompa sentrifugal P-02 dan selanjutnya bersama stirena dan arus recycle dialirkan ke mixer 2 M-02
yang sebelumnya dipanaskan terlebih dahulu oleh pemanas HE-01.
c. Cis 1-4 polibutadiena Cis 1-4 polibutadiena yang disimpan dalam bentuk padat dalam gudang
G-01 pada suhu 30
o
C dan 1 atm, diangkut dengan menggunakan bucket elevator
BE-01 menuju Hammer mill HM-01 untuk direduksi ukurannya dari 2,5 cm menjadi 10 µ m, kemudian polibutadiena yang tidak memenuhi
syarat dan yang melebihi ukuran dipisahkan di screner SC-01. Polibutadiena yang memenuhi syarat dikirim ke mixer 2 M-02 dengan
Universitas Sumatera Utara
menggunakan belt conveyor BC-01, sedangkan yang melebihi ukuran akan menjadi limbah.
Di mixer 2 M-02 yang dilengkapi dengan pengaduk, polibutadiena dicampur dengan bahan baku lainnya. Supaya polibutadiena terlarut
sempurna, maka mixer 2 M-02 dioperasikan pada suhu 105
o
C dan tekanan 1 atm dengan waktu tinggal 4,5 jam. US Patent,1983
2. Tahap Reaksi Campuran stirena monomer, Etil Benzena, Polibutadiena dan inisiator
Benzoil Peroksida dimasukkan ke dalam reaktor R-01 yang berupa tangki berpengaduk. Reaksi yang terjadi adalah reaksi eksotermis
sehingga diperlukan pendingin dengan menggunakan jaket pendingin. Sebagai pendingin digunakan air yang masuk pada suhu 30
o
C dan keluar pada suhu 45
o
C. Kondisi operasi dalam reaktor dipertahankan pada suhu 137
o
C dan tekanan 1 atm selama 7,6 jam untuk mencapai konversi sebesar 85 US Patent,1976.
3. Tahap Akhir Produk yang keluar dari reaktor berbentuk slurry dengan
menggunakan pompa sentrifugal P-05 dialirkan ke devolatilizer yang dioperasikan pada suhu 150
o
C dan tekanan vacuum 0,5 atm untuk memisahkan sisa pereaktan dengan produk High Impact Polystyrene
berdasarkan titik didihnya. Sisa pereaktan yang berupa Stirena monomer,
Universitas Sumatera Utara
Etil Benzena dikondensasikan di kondensor C-01 dan hasil kondensasi direcycle kembali sebagai bahan baku
Produk High Impact Polystyrene yang telah terpisah dari sisa pereaktan dengan suhu 150
o
C didinginkan terlebih dahulu di cooler C-02 sampai suhu 30
o
C. Kemudian dimasukkan ke Rotary Dryer RD untuk dikeringkan dengan efisiensi 72. Selanjutnya dalam pellet mill
PM strand dipotong menjadi bentuk pellet, kemudian HIP akan di teruskan ke screner SC-02 untuk mendapatkan keseragaman ukuran dan
selanjutnya HIP akan dimasukkan ke dalam unit pengantongan pada gudang G–03.
Universitas Sumatera Utara
III-1
BAB III NERACA MASSA
Hasil perhitungan neraca massa pada pra rancangan pabrik pembuatan High Impact Polystyrene Proses Bulk Continuous.
Operasi = 330 haritahun Kapasitas Produksi perhari = 22.000 tontahun
= 66666,67 kghari = 2777, 79 kgjam
Basis = 1 Jam operasi
1. Neraca massa di sekitar Mixer 1 M-01
Alur 1 Alur 2
Alur 12 Styrene
2025,52 191,07
Ethyl Benzene 8,1
377,82 2187,83
Total
Komponen Massa keluar
Alur 3
4779,94 Massa masuk kg
2214,99 2564,95
4779,94
2. Neraca massa di sekitar Mixer 2 M-02
Alur 4 Alur 5
Styrene 2214,99
- Ethyl Benzene
2564,95 730,95
Polybutadiene -
-
Total
Komponen Massa masuk kg
Massa keluar Alur 6
5510,89 5510,89
2214,99 2564,95
730,95
Universitas Sumatera Utara
