6. Tekanan
kritis :
56,6 bar
7. Viskositas 25
C :
1,149 mPa.s
8. Boiling point :
52,6 C
9. Density at 30
C : 1,04
gml Budavari, 1996
2.4 Pemilihan Proses
Berbagai metode untuk pembuatan asam akrilat telah disebutkan di atas. Cara yang menarik untuk dikomersialkan harus memperhatikan biaya bahan baku dan
pemanfaatan yang rendah, investasi dan biaya operasi tidak berlebihan, dan biaya pembuangan limbah yang minimal. Peninjauaan waktu beberapa tahun ke depan
untuk melakukan proses pengembangan dan perencanaan konstruksi penting dilakukan dalam periode yang memungkinkan ketersediaan bahan baku hidrokarbon
yang berubah dengan cepat dan secara signifikan. Biaya gas alam diperkirakan meningkat ketika pasokan menurun. Pasokan asetilen sedikit dengan meningkatnya
biaya dalam dekade berikutnya kecuali dikembangkan teknologi baru dengan memanfaatkan batubara. Oleh karena itu, pembuatan asam akrilat dengan metode
asetilena akan semakin tidak ekonomis. Biaya etilen, tergantung pada minyak mentah yang diperkirakan meningkat, walaupun tidak tajam. Propilen merupakan
produk sampingan dari pembuatan etilen dalam volume besar dengan bahan baku minyak bumi. Dari beberapa bahan baku yang digunakan, pemanfaatan propilen
akan lebih ekonomis dibandingkan dengan penggunaan bahan kimia lainnya polipropilen, akrilonitril, propilen oksida, isopropanol. Oleh karena itu, meskipun
biaya dari propilena diperkirakan akan meningkat, pastinya akan berada pada tingkat yang lebih lambat dari kenaikan untuk salah satu bahan baku lainnya. Proses yang
paling ekonomis untuk pembuatan asam akrilat didasarkan pada oksidasi dua tahap fase uap propilen menjadi asam akrilik. Proses oksidasi propilena menarik karena
ketersediaan katalis sangat aktif dan selektif dan biaya yang relatif rendah dari propilena Prasad dan Kumar, 2008.
2.5 Deskripsi Proses
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan uraian sebelumnya maka digunakan proses oksidasi propilen dengan 2 tahapan reaksi hingga menghasilkan asam akrilat. Pada reaksi 1, propilen
dioksidasi menghasilkan akrolein dengan produk samping air H
2
O, asam akrilat C
3
H
4
O
2
, karbondioksida CO
2
dan asam asetat CH
3
COOH. Selanjutnya, pada reaksi 2 akrolein dioksidasi menghasilkan asam akrilat dengan produk samping asam
asetat CH
3
COOH dan karbondioksida CO
2
. Reaktor oksidasi I yang digunakan adalah catalytic fixbed reactor dengan
kondisi operasi suhu 355 C dan tekanan 5 atm. Catalytic fixbed reactor dapat
didefinisikan sebagai suatu tube silindrikal yang dapat diisi dengan partikel-partikel katalis. Selama operasi, gas akan melewati tube dan partikel-partikel katalis,
sehingga akan terjadi reaksi. Catalytic fixbed reactor adalah reaktor yang dalam prosesnya mempunyai prinsip kerja pengontakan langsung antara pereaktan dengan
partikel-partikel katalis. Bahan baku berupa propilen, udara, dan steam dengan perbandingan
1:7:0,746. Propilen yang disimpan dalam fasa cair 30 C, 13 atm disesuaikan
dengan tekanan operasi -4,63 C, 5 atm, saturated steam 151,8
C, 5 atm, udara yang mengandung 21 oksigen dan nitrogen 79 30
C, 1 atm dikompres hingga tekanan operasi 250,6
C, 5 atm kemudian dicampur pada mixing point I M-101 dengan keluaran suhu 72,5
C dan tekanan 5 atm . Campuran gas tersebut dipanaskan dalam heat exchanger E-101 kemudian diumpankan ke reaktor 1 R-101. Berikut
ini adalah reaksi yang terjadi di reaktor 1: C
3
H
6
+ O
2
C
3
H
4
O + H
2
O reaksi utama
C
3
H
6
+32O
2
C
3
H
4
O
2
+ H
2
O reaksi samping
C
3
H
6
+ 52 O
2
C
2
H
4
O
2
+ CO
2
+ H
2
O reaksi samping
Keoptimalan hasil reaksi oksidasi ini sangat dipengaruhi oleh penggunaan katalis yang sesuai. Katalis yang digunakan pada reaktor I R-101 adalah
molybdenum bismuth menghasilkan konversi propilen secara keseluruhan 100 dengan konversi membentuk akrolein 70 dan 11 membentuk asam akrilat.
Selanjutnya, produk dari reaktor 1 diturunkan suhunya hingga 30 C dengan cooler
HE-103 untuk dipisahkan di knock out drum SP-101. Knock out drum memisahkan campuran uap O
2
, N
2
, CO
2
dan cairan H
2
O, C
3
H
4
O, C
3
H
4
O
2
,
Universitas Sumatera Utara
CH
3
COOH dengan prinsip kerja yang memanfatakan gaya gravitasi mengakibatkan cairan jatuh ke bawah, sedangkan uap bergerak ke atas pada laju desain minimum
entrainment butiran cairan ke dalam uap Cairan hasil bawah dari knock out drum dicampur dengan udara pada mixing
point II menghasilkan kondisi suhu 44 C dan tekanan 5 atm. Kemudian campuran
dipanaskan pada heat exchanger E-102 yang memanfaatkan suhu keluaran reaktor I R-101 hingga kondisi operasi reaktor II R-102 dengan suhu 300
C dan tekanan 5 atm. Pada reaktor 2 berlangsung 2 reaksi, yakni :
C
3
H
4
O + 12 O
2
C
3
H
4
O
2
reaksi utama C
3
H
4
O + 32 O
2
C
2
H
4
O
2
+ CO
2
reaksi samping Pada reaksi kedua, katalis yang digunakan adalah molybdenum vanadium
menghasilkan konversi akrolein 100 dengan yield asam akrilat 97,5 . Kedua tahapan reaksi bersifat eksotermis sehingga air pendingin diperlukan pada masing-
masing reaktor untuk menjaga agar suhu pada reaktor konstan. Produk dari reaktor kedua berupa asam akrilat C
3
H
4
O
2
, asam asetat C
2
H
4
O
2
, air H
2
O, nitrogen N
2
, oksigen O
2
, dan karbodioksida CO
2
diturunkan suhunya hingga 30 C pada
cooler E-105 untuk dipisahkan pada knock out drum SP-102. Cairan hasil bawah dari knock out drum H
2
O, CH
3
COOH, C
3
H
4
O
2
dipanaskan pada heat exchanger E-104 sebelum dipisahkan pada menara destilasi D-101.
Perbedaan komposisi fasa cair dan fasa uap setiap zat dalam campuran pada saat kesetimbangan atau perbedaan titik didih boiling pointtekanan uap vapor
pressure setiap zat dalam campuran pada kondisi operasi alat Walas, 1988. Perpindahan yang terjadi saat campuran mencapai kesetimbangan, zat dengan
komposisi fasa cair yang lebih banyak akan berada pada bagian bottom sedangkan zat dengan komposisi fasa uap yang lebih banyak akan berada di bagian atas
menguap Geankoplis, 1977. Produk bottom kolom destilasi I D-101 berupa asam akrilat 99,98
diturunkan suhunya hingga 30 C pada cooler E-106 untuk disimpan dalam tangki
penyimpanan produk TT-101. Sedangkan produk atas kolom destilasi H
2
O, CH
3
COOH, C
3
H
4
O
2
dipisahkan kembali di menara destilasi D-102. Produk bottom kolom destilasi II D-102 berupa asam asetat 95 diturunkan suhunya
hingga 30 C untuk disimpan dalam tangki penyimpanan produk TT-102.
Universitas Sumatera Utara
Sedangkan produk atas berupa air yang mengandung 0,03 asam asetat dan 0,000142 asam akrilat dialirkan untuk diolah di utilitas.
Universitas Sumatera Utara
BAB III NERACA MASSA
Hasil perhitungan neraca massa pada proses pembuatan asam akrilat dengan kapasitas produksi 100.000 tontahun atau setara dengan 13888,8 8 kgjam sebagai
berikut : Basis perhitungan
: 1 jam operasi Waktu operasi
: 300 hari tahun Satuan operasi
: 13888,8 kgjam
3.1 Splitter S-101
Tabel 3.1 Neraca Massa Splitter S-101
Komponen Alur
Masuk kgjam Keluar kgjam
5 6 7 O
2
14768,18036 11568,18036 3200
N
2
48611,927 38078,5937 10533,333 Total 63278,6008
63278,6008
3.2 Mixing Point I M-101
Tabel 3.2 Neraca Massa Mixing Point I M-101
Komponen Alur
Masuk kgjam Keluar kgjam
2 3 6
8
C
3
H
6
10328,7324 - -
10328,7324 O
2
- - 11568,18036
11568,18036 N
2
- - 38078,5937
38078,5937 H
2
O - 3303,09432
- 3303,09432
Total 63278,6008 63278,6008
Universitas Sumatera Utara
3.3 Reaktor Oksidasi I R-101
