Ethylene adalah hidrokarbon dengan rumus C2H4 atau H2C=CH2 dan merupakam gas yang mudah terbakar. Ethylene ini adalah alkena sederhana (hidrokarbon dengan ikatan rangkap karbon-karbon), dan hidrokarbon tak jenuh yang paling sederhana setelah asetilena (C2H2)..Ethylene banyak digunakan dalam industri kimia, dan produksi di seluruh dunia (lebih dari 109 juta ton pada tahun 2006) melebihi dari setiap senyawa organik lainnya. Ethylene juga merupakan hormon tumbuhan alami yang penting, yang digunakan dalam pertanian untuk memaksa pematangan yang buah-buahan.
Penggunaan Ethylene dalam hasil akhir sangat beragam, karena luasnya spektrum derivatif. Penggunaan akhir ini meliputi: kawat dan isolasi kabel, kemasan industri dan pertanian, kain tenun dan berbagai macam penutup, pipa, saluran dan berbagai macam bahan bangunan, drum, guci, kontainer, botol dan rak di mana untuk menahan mereka, antibeku; dan pelarut dan coating.
Beberapa contoh bahan kimia utama dan polimer yang dihasilkan dari etilena termasuk polietilena densitas rendah, polietilena densitas linier rendah dan polietilena densitas tinggi (LDPE, LLDPE dan HDPE), ethylene dichloride (EDC), vinil klorida (VCM), polyvinyl chloride (PVC) dan yang kopolimer, alfa-olefin (AO), etilen oksida (EO) digunakan terutama untuk membuat mono etilena glikol (MEG) untuk digunakan dalam produksi poliester dan antibeku, vinil asetat (MVA), etil alkohol (etanol), ethylene monomer diena propylene (EPDM), co-monomer untuk polypropylene, Ethylbenzene (EB), stirena (SM), polystyrene (PS) dan kopolimernya.
Produksi ethylene global 107 juta ton di tahun 2005, 109 juta ton pada tahun 2006, 138 juta ton pada 2010 dan 141 juta ton pada tahun 2011. Pada tahun 2010 etilena diproduksi oleh sedikitnya 117 perusahaan di 55 negara untuk memenuhi permintaan yang semakin meningkat untuk etilena, peningkatan tajam dalam fasilitas produksi ditambahkan secara global, khususnya di Timur Tengah dan di Cina.
Ethylene diproduksi dalam industri petrokimia dengan steam cracking. Dalam proses ini, hidrokarbon yang dipanaskan sampai suhu 650-900°C, mendorong berbagai reaksi radikal bebas diikuti oleh pendinginan segera untuk menghentikan reaksi-reaksi ini. Proses ini mengubah hidrokarbon besar menjadi lebih kecil dan membentuk ikatan rangkap. Ethylene dipisahkan dari campuran kompleks yang dihasilkan ini dengan kompresi berulang dan distilasi.
REAKSI KIMIA
Saat senyawa hidrokarbon mengalami dekomposisi thermal pada suhu tinggi, maka akan pecah menjadi hidrokarbon yang lebih rendah, karbon dan/atau hidrogen, ada juga kecenderungan polimerisasi menjadi hidrokarbon yang lebih tinggi, terutama jika bahan awal adalah olefin. Berdasarkan data yang ada, produk utama dari pirolisis propana adalah metana, etilena, propilene, dan hydrogen.
Persamaan reaksi cracking propan dapat digambarkan sbb:
C3H8 ===> a H2 + b CH4 + c C2H4 + d C2H6 + e C3H6 + f C4H8 + g C5
dimana a, b, c, d, e, f adalah factor empirical tergantung atas konversi propan.
Berdasarkan data yang ada di Manufacturing Ethylene, S.B.Zdonik dll, 1970, kemudian diolah sedikit akan diperoleh nilai koefisiennya sebagai berikut:
| a | = 0.27792 |
| b | = 0.78365 |
| c | = 0.64968 |
| d | = 0.10794 |
| e | = 0.16407 |
| f | = 0.01036 |
| g | = 0.02863 |
Proses cracking propan dengan menggunakan steam dan panas dijalankan pada kondisi tekanan 3.5 atm dan suhu 650-900°C. Reaksi berlangsung secara endotermis dengan konversi propilen sekitar 92%. Dengan konversi total propan 92%, maka akan diperoleh ethylene sekitar 37% massa dari keseluruhan hasil cracking. Panas yang dibutuhkan untuk terjadinya cracking diberikan oleh pemanasan bahan bakar di dalam furnace.
URAIAN PROSES
Gas propan dan uap air dengan jumlah mol yang sama besar diumpankan ke dalam furnace melalui pipa-pipa. Pipa-pipa yang berisi reaktan ini ditempatkan pada posisi zone konveksi sehingga suhu umpan akan naik menjadi sekitar 650°C untuk kemudian masuk ke dalam zone radiasi dimana reaksi cracking akan terjadi.
Hasil reaksi cracking yang keluar pada suhu 900°C kemudian didinginkan di Quench tower dengan menggunakan pendingin air dengan kontak langsung sehingga suhu akan turun drastis. Kemudian gas-gas ini melalui rangkaian proses kompresi dan pemisahan sehingga air yang ada akan berkurang. Kemudian diumpankan ke dalam menara pengering untuk menghilangkan kandungan air yang tersisa.
Campuran senyawa hydrocarbon kemudian dipisahkan di menara distilasi-01 untuk memisahkan gas hydrogen dan methane sehingga diperoleh sebagai hasil atas dan hasil bawah yang terdiri dari senyawa etilene dan yang lebih berat diumpankan ke dalam menara distilasi-02.
Di dalam menara distilasi-02 etilene dan ethane dipisahkan sebagai hasil atas sedangakan hasil bawah adalah propilen dan senyawa yang lebih berat. Hasil atas MD-02 diumpankan ke dalam menara distilasi-03 utuk mendapatkan produk ethylene sebagai hasil atas dan hasil bawahnya ethane. Hasil bawah MD-02 diumpankan ke dalam menara distilasi-04 utuk memisahkan senyawa propilen dan propan sebagai hasil atas dan hasil bawah berupa butane dan senyawa yang lebih berat sebagai produk samping.
Hasil atas MD-04 yang berupa propylene dan propan diumpankan ke dalam menara distilasi-05 utuk memisahkan senyawa propilene sebagai hasil atas dan disimpan sebagai produk samping sedangakan hasil bawah berupa propane yang kemudian direcycle ke dalam reactor furnace.
DIAGRAM ALIR PROSES
DATA UNTUK REAKTOR
Jenis : RAP Multitubular dengan Box-Type Furnace
Data-data :
| ☻Kondisi operasi | |
| Suhu | : 650-900°C |
| Tekanan | : ± 3.5 atm |
| Sifat reaksi | : endotermis |
| Kondisi proses | : non adiabatis–non isothermal |
| dengan pemanas berupa pembakaran langsung bahan bakar dalam furnace |
☻ Kinetika reaksi
Persamaan reaksi kimia:
Reaksi cracking propan menjadi etilen dalam reaktor furnace merupakan reaksi komplek yang melibatkan banyak reaksi samping. Reaksi keseluruhan bisa dinyatakan dalam bentuk:
C3H8 ===> a H2 + b CH4 + c C2H4 + d C2H6 + e C3H6 + f C4H8 + g C5
Persamaan reaksi cracking propan adalah reaksi order 1 terhadap propan dan dinyatakan dengan persamaan kecepatan reaksi :
| rA | = k. CA |
| k | = 2.40.1011 e-52100 / (1.987 T) det-1 |
| (AIChe Journal, Vol.13 No.1 January 1967) | |
| rA | = kecepatan reaksi propan, kmol/m3.det |
| CA | = konsentrasi propane, kmol/m3 |
| T | = Kelvin |
Data US Patent untuk pembuatan ethylene dari propane adalah United States Patent No 5990370, 23 November 1999 dengan label Steam cracking of ethane-rich and propane-rich streams.
Ada banyak patent yang membahas hal ini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar