bab ii tinjauan pustaka-kuliah kerja praktek pt tripolyta
DESCRIPTION
Tinjauan Pustaka Kuliah kerja praktek di PT Tripolyta CilegonTRANSCRIPT
-
5/23/2018 BAB II Tinjauan Pustaka-Kuliah Kerja Praktek PT Tripolyta
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini akan dibahas mengenai propilena, polipropilena, reaksi polimerisasi dari
propilena, serta proses-proses reaksi polimerisasi propilena menjadi polipropilena yang
suda ada.
2.1 Propilena
Propilena merupakan senyawa hidrokarbon dengan rumus kimia C3H6 dan
termasuk ke dalam golongan alkena karena memiliki satu buah ikatan rangkap dua.
Ikatan rangkap tersebut akan digunakan untuk saling berikatan antara satu molekul
dengan molekul lainnya dan membentuk polipropilena. Struktur molekul polipropilena
dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1Struktur molekul propilena
Sifat-sifat fisik propilena dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Sifat fisik propilena
Sifat Nilai
Berat molekul, g/mol 42,078
Titik didih pada 101,3 kPa, C -47,7
Titik leleh, C -185,3
Temperatur kritik, C 92Tekanan kritik, Mpa 4,3
Densitas kritik, g/mL 0,233
Lower explosion limit, %volume dalam udara 2,4
Upper explosion limit, %volume dalam udara 11,1
Temperatur autoignition, C 224
Kelarutan dalam air (pada 20 C, 101,3 kPa),
mL gas/100mL 44,6
Rupa Tidak berwarna
Bau Bau gas alam,sweet odor
Titik nyala, oC -108
-
5/23/2018 BAB II Tinjauan Pustaka-Kuliah Kerja Praktek PT Tripolyta
8
Bab II Tinjauan Pustaka
Laporan Kerja Praktek PT. Tri Polyta Indonesia Tbk.
Tabel 2.1(lanjutan)
Sifat Nilai
Densitas uap ( untuk udara = 1) 1,5Spesific gravity (20oC, untuk air=1) 0,516
Tekanan uap (20oC), psig 132
Cp, kal/mol oC 15,27
Panas penguapan (-47,7oC), kal/gr 104,67
Panas Peleburan (Hm) (20 oC) (kal/g) 16,67
Panas Pembentukan (Hf) (25 oC) (kal/g) 4,879
Panas Pembakaran (Hc) (25 oC) (kal/g) 11,688
Sedangkan sifat-sifat kimia propilena dapat diuraikan sebagai berikut:
Mudah terbakar, mudah meledak, bersifat anastetik pada konsentrasi tinggi (>60
%-volume) di udara, dan tidak memiliki efek racun.
Propilena lebih reaktif dibandingkan dengan propane dan etilena karena
memiliki ikatan rangkap yang tidak simetris.
Propilena dapat dibuat baik dari minyak mentah (crude oil) ataupun dari
gas alam (natural gas). Pada skala laboratorium, propilena dapat disintesis dari
reaksi dehidrasi n-propanol dan 2-propanol dengan asam sulfat menggunakan
katalis alumunium sulfat. Selain itu, propilena juga dapat diperoleh dari reaksi
dehidrogenasi propana. Pada skala industri, propilena merupakan poduk
samping dari produksi etilena melalui perengkahan kukus (steam cracking) atau
dari produksi bensin melalui perengkahan katalitik.
Proses perengkahan kukus merupakan pirolisis campuran hidrokarbon
dengan menggunakan steam pada 650-950 oC dengan waktu tinggal 0,1-0,8
detik. Proses ini mengasilkan propilena sebanyak 2-5% dengan kemurnian 90-
95%. Sedangkan pada proses perengkahan katalitik, fraksi petroleum dialirkan
melalui katalis zeolit pada 380-530oC dan tekanan 25-400 kPa selama 5-120
detik. Proses ini menghasilkan propilena sebanyak 50-75% dengan kemurnian
99.8%.
Sekitar 80% produksi propilena di dunia berasal dari perengkahan kukus.
Berdasarkan kemurniannya, propilena dikategorikan menjadi 3grade, yaitu:
Refinery : propilena dengan kemurnian 50%
Chemical : propilena dengan kemurnian 93%
-
5/23/2018 BAB II Tinjauan Pustaka-Kuliah Kerja Praktek PT Tripolyta
9
Bab II Tinjauan Pustaka
Laporan Kerja Praktek PT. Tri Polyta Indonesia Tbk.
Polymerization : propilena dengan kemurnian 99.8%
Berikut ini adalah pohon industri aneka jenis plastik dari natural gas dan
minyak mentah.
Gambar 2.2Pohon industri plastik
2.2 Polipropilena
2.2.1 Struktur Molekul Polipropilena
Polipropilena merupakan bahan baku utama pembuatan plastik dan polimer
hidrokarbon linier yang tersusun dari monomer propilena dengan unit berulang.
Gambar 2.3Monomer propilena
Berdasakan kelakuan polimer terhadap temperatur, polipropilena dapat
digolongkan sebagai polimer termoplastik karena dapat melunak jika dipanaskan,
mengalir jika diberi tekanan, dan akan kembali ke sifat padatan jika didinginkan.
FIBERS TEXTILES
CONTAINERS
BOTTLES
NATURAL
GAS
LNG
CONDENSATE
OLEFIN
PLANT
LPG
NAPHTA
REFINERY CRUDE OIL
PROPYLENEBUTADIENEPYROLSIS
FUEL OIL
PROPYLENE
OXIDE
POLYESTER
POLYOLS
ETHYLENE
ETHYL
BENZENA
ETHYLENE
GLYCOL
ETHYLENE
DICHLORIDE
PYROLISIS
GASOLINE
AROMATIC
PLANTS
VYNIL
CHLORIDE
POLYVYNIL
CHLORIDE
STYRENE
BUTADIENE
RUBBER
XYLENE
PARAXYLENES
PURE
TEREPHTALIC
ACID
POLYESTER
POLYMER
POLYETHYLENEPOLYSTIRENEUNSATURATED
POLYESTER
POLY
PROPILENE
CARBON
BLACK
TIRES
COMPOUNDED
RUBBERPRODUCT
PACKAGING FIBERS
CONTAINERS
INDUSTRIAL WARES
SURFACTANTS
COSMETICS
DETERGENTS
FOAM
CONTAINERS
INSULATIONHOUSEWARE
BAGS CONTAINERS
BOTTLES
HOUSEWARE
PIPE
FLOOR COVERINGS
ELECTRIC INSULATION
FABRIC COATINGS
SHOES SOLES
HOSES BELTING
TIRES
BENZENE
STYRENE
CH2 CH
CH3
-
5/23/2018 BAB II Tinjauan Pustaka-Kuliah Kerja Praktek PT Tripolyta
10
Bab II Tinjauan Pustaka
Laporan Kerja Praktek PT. Tri Polyta Indonesia Tbk.
Berdasarkan letak gugus metal terhadap rantai utama, struktur molekul
polipropilena dapat dibedakan menjadi 3 macam, yaitu:
a. Isotaktik: semua gugus metil terletak pada salah satu sisi rantai polimersehingga polipropilena bersifat kristalin.
Gambar 2.4Struktur molekul polipropilena isotaktik [Daley, 2001]
b. Sindiotaktik: gugus metil terletak berselang-seling pada kedua sisi rantaipolimer. Jenis ini sulit ditemukan karena pembuatannya sulit (temperatur operasi
-78oC).
Gambar 2.5Struktur molekul polipropilena sindiotaktik [Daley, 2001]
c. Ataktik: gugus metil terletak tak beraturan terhadap sisi rantai polimer sehinggapolipropilena ataktik bersifat amorf.
Gambar 2.6Struktur molekul polipropilena ataktik [Daley, 2001]
Polpropilena komersial umumnya terdiri dari 95-98% isotaktik dan selebihnya
ataktik. Perbedaan sifat fisik polipropilena isotaktik, sindiotaktik, dan ataktik
ditunjukkan pada Tabel 2.2.
-
5/23/2018 BAB II Tinjauan Pustaka-Kuliah Kerja Praktek PT Tripolyta
11
Bab II Tinjauan Pustaka
Laporan Kerja Praktek PT. Tri Polyta Indonesia Tbk.
Tabel 2.2 Perbedaan sifat fisik antara polipropilena isotaktik, sindiotaktik, dan ataktik
Sifat fisik Isotaktik Sindiotaktik Ataktik
Densitas, g/cm
0,92 - 0,94 0,890,91 0,85 - 0,9Titik leleh, oC 165 135 -
Kelarutan dalam hidrokarbon pada
20oC Tidak larut Sedang Tinggi
Yield strength Tinggi Sedang Sangat rendah
Temperatur transisi gelas (Tg), oC -13 - 0 - -18 - -5
Berdasarkan jenis monomer pembentuknya, terdapat 2 jenis polipropilena, yaitu
homopolimer dan kopolimer.
1. HomopolimerHomopolimer adalah polimer yang terbentuk dari satu jenis monomer propilena
dan dibuat secara langsung dalam sebuah reactor.
2. KopolimerKopolimer adalah polimer yang tersusun dari monomer propilena yang bereaksi
dengan monomer lain, seperti etilena, untuk menghasilkan polimer yang
mengandung lebih dari satu macam kesatuan struktur dan meningkatkan
kekutannya sampai temperature di bawah -20oC.
2.2.2 Sifat Kimia, Fisik, dan Termodinamik PolipropilenaPolipropilena memiliki resistansi tinggi terhadap zat kimia, larut dalam
hidrokarbon alifatik dan aromatik berberat molekul tinggi. Pada temperatur tinggi.
Polipropilena juga dapat teroksidasi oleh oksidator seperti H2SO4dan HNO3pekat. Hal
ini dikarenakan pada struktur kimia polipropilena terdapat atom C primer, sekunder, dan
tersier. Atom H yang terikat pada atom C tersier pada rantai molekul polipropilena
bersifat kurang stabil dibandingkan dengan yang terikat pada atom C primer dan
sekunder. Sifat fisik polipropilena dapat ditunjukkan pada Tabel 2.3
Tabel 2.3 Sifat fisik polipropilena
Sifat Fisik Nilai
Indeks bias 1,49
Tensile strength,psi 4300-5500
Elongation,% 200-700
Tensile modulus, 105psi 1,6-2,3
Impact strength, ft-lb/in of notch 0,5-2,0
-
5/23/2018 BAB II Tinjauan Pustaka-Kuliah Kerja Praktek PT Tripolyta
12
Bab II Tinjauan Pustaka
Laporan Kerja Praktek PT. Tri Polyta Indonesia Tbk.
Titik leleh termodinamika untuk propilena kristal murni adalah 187,7 oC, yang
diperoleh melalui ekstrapolasi pada kristaisasi polimer secara isothermal. Nilai tersebut
lebih tinggi sekitar 23-28 oC daripada yang diperoleh dari sampel komersial pada
kondisi analisis normal. Untuk polipropilena isotaktik, Tqberkisar dari -13 sampai 0oC,
sedangkan Tguntuk polipropilena ataktik adalah dari -18 sampai -5oC.
2.2.3 Berat Molekul Polipropilena
Berat molekul polimer tidak dapat ditentukan seperti pada senyawa nonpolimer
sebab rantai polimer yang terbentuk dalam reaksi polimerisasi tidak mungkin memiliki
panjang rantai yang sama. Oleh karena itu, pada polimer digunakan istilah berat
molekul rata-rata. Produk polipropilena diharapkan memiliki distribusi berat molekul
yang sempit agar sifat-sifat yang dimiliki relative seragam. Contoh kurva distribusi
berat molekul ditunjukkan pada Gambar 2.7
.
Gambar 2.7 Contoh kurva distribusi berat molekul polimer
Secara eksperimental, berat molekul rata-rata polimer dapat dihitung melalui
rumus berikut :
dengan
xi = fraksi jumlah dari total rantai pada rentang ukuran tertentu
wi= fraksi berat dari molekul dalam interval ukuran yang sama
Jumlahpolimer
Berat molekul
Distribusi BM sempit
Distribusi BM lebar
-
5/23/2018 BAB II Tinjauan Pustaka-Kuliah Kerja Praktek PT Tripolyta
13
Bab II Tinjauan Pustaka
Laporan Kerja Praktek PT. Tri Polyta Indonesia Tbk.
Berat molekul polipropilena umumnya ditentukan dengan menggunakan
parameter Melt Flow Index (MFI). MFI adalah berat lelehan polimer yang diperoleh
ketika diekstruksi melalui suatu orificepada temperatur 230 oC dengan beban 2160 N
selama 10 menit. Nilai MFI akan berbanding terbalik dengan berat molekul
polipropilena. Berat molekul polipropilena ditentukan oleh jumlah gas hidrogen dalam
medium reaksi maka panjang rantai polipropilena semakin rendah, akibatnya berat
molekul polipropilena menjadi lebih rendah. Hal tersebut menyebabkan polipropilena
semakin mudah untuk mengalir sehingga memiliki nilai MFI yang tinggi.
2.3 Polimerisasi Propilena
Polipropilena dapat dibuat dari monomer propilena melalui proses polimerisasi
menggunakan katalis Ziegler-Natta atau katalis metallocene.
Gambar 2.8 Skema pembentukan polipropilena
Katalis Ziegler-Nata merupakan kombinasi antara senyawa logam trasisi dengan
senyawa organologam dari logam golongan I-III. Contohnya adalah katalis TiCl4
dengan kokatalis Al(C2H5)3. Kokatalis ini berfungsi sebagai aktivator karena kokatalis
bereaksi dengan katalis membentuk senyawa antara yang aktif. Stereospesifitas
polipropilena hasil reaksi dapat dikendalikan dengan cara menambahkan basa Lewis
sebagai donor electron. Donor elektron berfungsi sebagai stereoregulatordengan cara
mendeaktivasi pusat aktif katalis yang akan membentuk polipropilena ataktik,
memperbesar laju propagasi isotaktik, atau mengubah pusat aktif ataktik menjadi pusat
aktif isotaktik.
H
C = C
H
HH
Propilena
Polimerisasi
Ziegler-Natta
Katalisis
metallocene
CCH H
H H
[ ] n
Polipropilena
-
5/23/2018 BAB II Tinjauan Pustaka-Kuliah Kerja Praktek PT Tripolyta
14
Bab II Tinjauan Pustaka
Laporan Kerja Praktek PT. Tri Polyta Indonesia Tbk.
2.3.1 Laju Reaksi Polimerisasi
Laju polimerisasi secara keseluruhan, Rp pada katalis Ziegler-Natta secara
umum dinyatakan secara sistematis oleh persamaan:
Keterangan : kp = tetapan propagasi
[C*] = konsentrasi pusat aktif
[M] = konsentrasi monomer
2.3.2 Mekanisme Reaksi Polimerisasi
2.3.2.1 Sejarah Katalis Ziegler-Natta
Karl Ziegler dari Jerman mengembangkan serangkaian katalis yang membantu
polimerisasi etilena pada temperatur dan tekanan rendah dengan berat molekul tinggi
dan percabangan yang sangat sedikit. Polietilena yang dihasilkan lebih padat, kuat dan
memiliki titik didih yang lebih tinggi daripada polietilena yang diproduksi dengan
metode temparatur dan tekanan tinggi. Berdasarkan katalis Zeigler yang mampu
mengkatalisa polimerisasi 1-alkena ( -olefin) menjadi polimer stereoregular, Guilio
Natta dari Italia mengembangkan katalis ini. Pada tahun 1963, Ziegler dan Natta
memperoleh Nobel atas penemuan dan pengembangan katalis ini.
2.3.2.2 Mekanisme Katalis Ziegler-Natta
Ziegler-Natta merupakan katalis yang terdiri dari campuran TiCl4 dan
(C2H5)3Al. Banyak ahli kimia telah mempelajari mekanisme katalis Ziegler-Natta,
namun yang terjadi sebenarnya masih belum diketahui dengan pasti. Daley mengatakan
bahwa bukti-bukti menunjukkan adanya mekanisme yang dimulai dengan pembentukan
kompleks antara titanium dan alumunium.
Gambar 2.9Pembentukan kompleks Titanium dan Alumunium
Rp= kp[C*][M]
-
5/23/2018 BAB II Tinjauan Pustaka-Kuliah Kerja Praktek PT Tripolyta
15
Bab II Tinjauan Pustaka
Laporan Kerja Praktek PT. Tri Polyta Indonesia Tbk.
Pada kompleks ini, titanium memiliki orbital kosong yang dapat diisi oleh
elektron pada monomer sehingga memungkinkan pembentukan kompleks .
Kompleks mengorientasikan gugus metil menjauh dari titanium dan menuju pada
alumunium. Kompleks kemudian dengan cepat menyusun ikatan antara gugus CH2
dari propilena dan titanium membuat atom C kedua dari propilena bermuatan positif.
Gambar 2.10Kompleks Titanium dan Alkena
Gugus alkil dari alumunium dipindahkan ke karbokation. Perpindahan ini
berlangsung sangat cepat sehingga karbokation yang terbentuk pada langkah
sebelumnya tidak memiliki waktu untuk menyusun kembali. Kemudian titanium secara
stereospesifik memasukkan gugus propilena antara dirinya dan gugus etil.
Gambar 2.11Penyusunan Ulang Kompleks TitaniumKompleks titanium kemudian memasukkan kembali, secara stereospesifik,
tambahan monomer propilena antara dirinya dan gugus etil terakhir yang ditambahkan
pada rantai. Reaksi berulang ini menghasilkan polimer isotaktik.
-
5/23/2018 BAB II Tinjauan Pustaka-Kuliah Kerja Praktek PT Tripolyta
16
Bab II Tinjauan Pustaka
Laporan Kerja Praktek PT. Tri Polyta Indonesia Tbk.
Gambar 2.12 Pembentukan Polimer Isotaktik
Terminasi reaksi polimerisasi propilena terjadi melalui reaksi antara rantai
polimer dengan hidrogen.
Gambar 2.13Penghentian Polimerisasi dengan Penambahan Hidrogen
Sumber lain mengatakan bahwa polimerisasi menggunakan Ziegler-Natta melibatkan
katalis logam transisi seperti TiCl3 dengan keterlibatan ko-katalis yang biasanya
merupakan logam golongan III seperti alumunium. Pasangan katalis/ko-katalis yang
paling sering adalah TiCl3dan Al(C2H5)2Cl.
Gambar 2.14Pasangan katalis/kokatalis TiCl3dan Al(C2H5)2Cl
TiCl3dapat menyusun dirinya sendiri dalam beberapa struktur kristal. Struktur
kristal yang memungkinkan terbentuknya polimer adalah -TiCl3 yang bentuknya dapat
dilihat pada Gambar 2.15
H2
-
5/23/2018 BAB II Tinjauan Pustaka-Kuliah Kerja Praktek PT Tripolyta
17
Bab II Tinjauan Pustaka
Laporan Kerja Praktek PT. Tri Polyta Indonesia Tbk.
Gambar 2.15Struktur kristal -TiCl3
Pada Gambar 2.15 dapat dilihat bahwa setiap atom titanium berikatan dengan
enam atom klor dengan geometri oktahedral. Setiap atom titanium pada bagian dalam
dikelilingi oleh enam atom klor tetapi pada permukaan, setiap atom titanium dikelilingi
pada satu sisi dengan lima atom klor dan pada sisi lainnya kosong. Pada Gambar 2.16
dapat dilihat bahwa atom Titanium bagian dalam (berwarna abu-abu) memiliki enam
atom klor tetangga sedangkan atom Titanium pada bagian permukaan (berwarna hitam)
hanya memiliki lima.
Gambar 2.16Atom Titanium pada bagian dalam dan permukaan
Titanium merupakan logan transisi dan memiliki enam orbital kosong (satu pada
orbital 4s dan lima pada orbital 3d) pada lapisan elektron terluarnya. Agar dapat stabil,
titanium harus membentuk ikatan sehingga setiap orbital dapat terisi dua elektron. Pada
atom titanium di bagian permukaan, titanium hanya dapat mengisi lima dari enam
orbital. Pada Gambar 2.17 dapat dilihat atom titanium dengan orbital kosong
(digambarkan dalam bentuk kotak)
-
5/23/2018 BAB II Tinjauan Pustaka-Kuliah Kerja Praktek PT Tripolyta
18
Bab II Tinjauan Pustaka
Laporan Kerja Praktek PT. Tri Polyta Indonesia Tbk.
Gambar 2.17Atom Titanium pada bagian permukaan
Al(C2H5)2Cl kemudian melepaskan salah satu atom Klor dari Titanium dan
memberikan salah satu gugus etilnya. Alumunium menjadi sulit lepas dari titanium dan
tetap terkoordinasi dengan atom CH2dari gugus etil dan juga dengan salah satu atom
klor yang berikatan dengan titanium. Walaupun begitu, titanium tetap memiliki satuorbital kosong.
Gambar 2.18Kompleks Titanium-Alumunium
Pada monomer berikatan rangkap seperti propilena terdapat dua elektron dalam
sistem ikatan rangkap karbon-karbon. Elektron ini dapat mengisi orbital kosong pada
atom titanium sehingga membentuk sebuah kompleks seperti diperlihatkan pada
Gambar 2.19.
.
Gambar 2.19 Elektron dari propilena mengisi orbital kosong Titanium
Kompleks ini tidak stabil sehingga electron shuffling terjadi. Mula-mula
elektron berpindah dari ikatan karbon-karbon ke atom titanium sehingga terbentuk
ikatan karbon-titanium sederhana. Hal yang terjadi berikutnya adalah terbentuknya
-
5/23/2018 BAB II Tinjauan Pustaka-Kuliah Kerja Praktek PT Tripolyta
19
Bab II Tinjauan Pustaka
Laporan Kerja Praktek PT. Tri Polyta Indonesia Tbk.
ikatan antara titanium dan karbon pada gugus etil dari titanium yang didapat dari
Al(C2H5)2Cl. Pasangan elektron ini kemudian berpindah untuk membentuk ikatan
antara gugus etil dengan atom karbon pada monomer propilena. Peristiwa ini dapat
dilihat pada Gambar 2.20.
Gambar 2.20Electron Shufflingpada kompleks Titanium-Propilena
Langkah yang terjadi selanjutnya adalah migrasi. Atom-atom menyusun ulang
dirinya dan membentuk struktur yang berbeda. Alumunium kini membentuk kompleks
dengan salah satu atom karbon pada propilena dan atom titanium kembali memiliki
orbital kosong. Peristiwa ini digambarkan pada Gambar 2.21.
Gambar 2.21. Penyusunan ulang atom-atom kompleks Alumunium-Titanium
Pada Gambar 2.21, atom titanium memiliki struktur yang sama kembali
sehingga molekul propilena lain dapat menyebabkan reaksi terjadi secara berulang dan
semakin banyak molekul propilena bereaksi, rantai polimer akan semakin panjang. Pada
Gambar 2.22. dapat dilihat bahwa gugus metil pada polimer berada pada sisi yang sama
pada rantai sehingga polipropilena isotaktik akan didapatkan. Hal ini dapat terjadi
karena pusat aktif, yang menentukan susunan rantai polimer, yang dimiliki simetris.
-
5/23/2018 BAB II Tinjauan Pustaka-Kuliah Kerja Praktek PT Tripolyta
20
Bab II Tinjauan Pustaka
Laporan Kerja Praktek PT. Tri Polyta Indonesia Tbk.
Gambar 2.22.Pembentukan Polipropilena Isotaktik.
Untuk membuat polimer sindiotatik, logam transisi yang digunakan bukanlah
titanium tetapi vanadium (VCl4/Al(C2H5)2Cl). Mekanisme yang terjadi tidak berbeda
jauh dengan sistem titanium.
Gambar 2.23Kompleks Vanadium-Titanium
Kompleks ini bertindak sama seperti sistem titanium saat berhadapan dengan
molekul propilena. Saat berinteraksi dengan molekul propilena, mula-mula propilena
membentuk kompleks dengan vanadium lalu terjadi electron shuffling. Kemudian gugus
propilena berada di antara gugus logam dan gugus etil.
-
5/23/2018 BAB II Tinjauan Pustaka-Kuliah Kerja Praktek PT Tripolyta
21
Bab II Tinjauan Pustaka
Laporan Kerja Praktek PT. Tri Polyta Indonesia Tbk.
Gambar 2.24Electron Shufflingpada Kompleks Vanadium-Titanium
Perbedaan mencolok antara pembantukan polimer sindiotaktik dengan polimer
isotaktik adalah dalam hal posisi rantai polimer bertumbuh. Pada sistem titanium
(pembentukan polimer isotaktik), rantai polimer bertumbuh berpindah tempat.
Sedangkan pada sistem vanadium (pembentukan polimer sindiotaktik), rantai polimer
bertumbuh tetap tinggal pada posisinya sehingga pada saat molekul propilena lain
datang, molekul propilena kedua bereaksi dan rantai bertumbuh tetap pada posisinya
seperti dapat dilihat pada Gambar 2.25. dengan warna hitam menunjukkan gugus
propilena pertama dan warna abu-abu menujukkan gugus propilena kedua.
Gambar 2.25Pembentukan Polimer Sindiotatik
-
5/23/2018 BAB II Tinjauan Pustaka-Kuliah Kerja Praktek PT Tripolyta
22
Bab II Tinjauan Pustaka
Laporan Kerja Praktek PT. Tri Polyta Indonesia Tbk.
Pada saat molekul propilena kedua ditambahkan ke dalam rantai bertumbuh,
posisi rantai bertumbuh berpindah lagi ke posisi semula. Dapat dilihat bahwa gugus
metil antara monomer pertama dan kedua memiliki posisi yang berlawanan sehingga
dihasilkan polimer sindiotaktik.
Polimerisasi Ziegler-Natta terbukti berhasil untuk membuat polimer dari
hidrokarbon seperti etilena dan propilena tetapi tidak dapat digunakan untuk monomer
lain yang mirip seperti polivinilklorida dan poliakrilat tidak dapat dibuat dengan
menggunakan polimerisasi Ziegler-Natta. Pada pembuatan polivinilklorida dengan
menggunakan polimerisasi Ziegler-Natta, katalis dan kokatalis membentuk sebuah
kompleks pemula dan radikal dihasilkan pada langkah intermediet reaksi sehingga
memicu terjadinya polimerisasi radikal bebas dari monomer vinil klorida. Pada
pembuatan poliakrilat, katalis Ziegler-Natta memicu terjadinya polimerisasi vinil
anionik (anionic vinyl polymerization)pada monomer-monomernya.
2.4 Proses Produksi Polipropilena dengan Teknologi UNIPOL
Dalam pembuatan homopolimer polipropilena, bahan baku yang digunakan
adalah propilena sedangkan dalam pembuatan kopolimer dibutuhkan etilena sebagai ko-
monomer. Berdasarkan fasa reaksinya, proses pembuatan polipropilena dapat
dikelompokkan menjadi teknologi produksi polipropilena fasa gas, teknologi produksi
polipropilena fasa cair dan teknologi produksi polipropilena fasaslurry.
teknologi produksi polipropilena fasa gas (yang meliputi teknologi Amoco,
teknologi Borstar, teknologi Chisso, teknologi Mitsui, teknologi Novolen, teknologi
Sumitomo, dan teknologi UNIPOL). Polimerisasi Polipropilena dalam monomer
propilena cair tanpa penggunaan pelarut inert disebut proses produksi fasa cair danmerupakan teknologi produksi polipropilena pertama yang dikembangkan. Proses
produksi polipropilena fasa cair meliputi teknologi Hercules, teknologi Hoechst AG,
teknologi Mitsui-Toatsu, teknologi Mitsui Petrochemical, teknologi Montedison,
teknologi Phillips, teknologi Rexall, dan teknologi Spheripol.
Pada tahun 1960-an, Union Carbide mengembangkan teknologi polimerisasi
etilena pada fasa gas menjadi polimerisasi untuk propilena dengan menggunakan sistem
katalis sangat aktif dari Shell Chemical. Katalis Shell yang dibangun pada tahun 1981
http://www.psrc.usm.edu/macrog/anionic.htmhttp://www.psrc.usm.edu/macrog/anionic.htmhttp://www.psrc.usm.edu/macrog/anionic.htmhttp://www.psrc.usm.edu/macrog/anionic.htm -
5/23/2018 BAB II Tinjauan Pustaka-Kuliah Kerja Praktek PT Tripolyta
23
Bab II Tinjauan Pustaka
Laporan Kerja Praktek PT. Tri Polyta Indonesia Tbk.
merupakan katalis yang memiliki aktivitas tinggi, stereospesifisitas yang tinggi
sehingga dengan jumlah katalis yang sedikit dapat digunakan untuk memproduksi satu
pon polipropilena. Katalis milik Shell ini ada tiga macam yaitu SHAC-103, SHAC-201
dan SHAC-205. Versi terbaru, SHAC-201 memberikan aktivitas tertinggi dan
kemampuan untuk mencapai derajat isotaktik hingga 98%.
Proses ini sederhana, ekonomis dan tangguh. Proses Unipol menggunakan dua
buah reaktor unggun terfluidakan yang tersusun secara seri. Satu reaktor digunakan
untuk memproduksi homopolimer dan reaktor lain berukuran lebih kecil digunakan
untuk memproduksi kopolimer. Bagian produksi utama proses ini terdiri dari
penanganan katalis, pemurnian propilena untuk menghilangkan sejumlah kecil racun
katalis, polimerisasi, pencucian katalis, pembuatanpelletdan penyimpanan.
Pada proses ini, propilena segar dilewatkan ke dalam degassing columnuntuk
menghilangkan gas ringan dan melalui molecular sieve atau Al2O3 dryer untuk
menghilangkan kandungan air sebelum memasuki reaktor.
Proses polimerisasi dilangsungkan dalam sistem reaktor yang terdiri dari bejana
tekan dengan bagian atas yang membesar. Panas reaksi dipindahkan denganmendinginkan gas recycle dengan alat penukar panas. Katalis yang digunakan pada
proses ini adalah TiCl4 dengan penyangga MgCl2, kokatalis Al-trialkil,ditambah donor
elektron berupa alkylphthalate dan alkoxysilanes. Temperatur operasi polimerisasi
umumnya 65oC dengan tekanan 30 bar pada reaktor homopolimer dan tekanan 20 bar
pada reaktor kopolimer. Diagram alir dari proses ini dapat dilihat pada Gambar 2.32.
Proses ini telah digunakan pada 36 pabrik di dunia dengan kapasitas masing-
masing berkisar antara 80000-260000 ton/tahun. Lisensor dari proses ini adalah Union
Carbide Corp. Teknologi inilah yang digunakan di PT. Tri Polyta Indonesia Tbk.
-
5/23/2018 BAB II Tinjauan Pustaka-Kuliah Kerja Praktek PT Tripolyta
24
Bab II Tinjauan Pustaka
Laporan Kerja Praktek PT. Tri Polyta Indonesia Tbk.
Keuntungan dari proses UNIPOL adalah sebagai berikut:
Secara mekanik sederhana dan teknloginya tangguh Satu tahap proses untuk homopolimer dan acak, dua tahap untuk kopolimer
impak
Tidak ada bagian yang bergerak dalam reactor, tdak ada siklon atau alatpemisahan mekanik gas/padat
Kondsi operasi yang lunak, tidak ada solven yang perlu dikembalikan Resin mengalir dengan gravitasi Menggunakan kembali aliran ventuntuk yield monomer yang tinggi Konsistensi produk akhir yang tinggi Mempunyai pengendalian proses yang baik
Keuntungan dari proses UNIPOL secara operasional adalah sebagai berikut:
Kualitas produk yang konsisten karena keseragaman kondisi operasi dalam suatufluidized bed yang tercampur sempurna
Jenis produk yang fleksibel Operasi yang stabil yang menjamin target produksi, target mutu, serta on stream
yang baik
Pendingin
siklus gas
blower
Pendingin
siklus gaskatalis
Umpan katalis
Pemisahan
produk
Produk menuju
pembuatanpellet
blower
propilena
etilenapropilena
etilena
Gambar 2.32Diagram alir proses Unipol
reakto
reaktor
-
5/23/2018 BAB II Tinjauan Pustaka-Kuliah Kerja Praktek PT Tripolyta
25
Bab II Tinjauan Pustaka
Laporan Kerja Praktek PT. Tri Polyta Indonesia Tbk.
Sistem reaksi yang tangguh dan mudah dikontrol yang berkaitan dengankemandirian proses
Tekanan dan temperatur yang rendah akan meningkatkan keselamatan operasiProses-proses fasa cair dan fasa gas memiliki perbedaan mendasar, seperti:
kondisi operasi, fasa reaksi, dan kapasitas produksinya. Perbandingan proses-proses
produksi polipropilena dapat dilihat pada Tabel 2.3 dan Tabel 2.4
Tabel 2.4Perbandingan proses-proses produksi polipropilena fasa gcair
Tabel 2.5Perbandingan proses-proses produksi polipropilena fasa gas
Nama
ProsesNovolen Unipol Mitsui Borstar BP Amoco Chisso
Tekanan 20 bar 30 atm
50-60
bar 10 barTemperatur
(oC)70-90 65 80-100 55-65
Pemakaian
pelarutTidak Tidak Tidak Tidak Tidak Tidak
Kapasitas
total
(ton/thn)
3.700.00080.000-
260.0002.200.000 200.000 65.000-350.000 1.500.000
Lisensor
TARGORGmbH
BASF
HoechstUnion
Carbide
Corp.
Mitsui
Chem, Inc.
Borealis
AS
BP Amoco ChissoCorp
Nama
ProsesHercules
Montedis
on
Mitsui-
ToatsuRexall Philips
Hoechs
t AGSpheripol
Tekanan 5 bar 5-15 atm 10 kg/cm 30 bar 10 bar 35-50 bar
Temperatur
(oC)60-80 60-80 50-70 60-80 55-65 60-80
Pemakaian
pelarutYa Ya Ya Tidak Tidak Ya Tidak
Kapasitas
total
(ton/thn)
500.000 485.00013.500.00
0
Lisensor
ARCOPolymers
El PasoPolyolefins, USA
ChemieLinz,
Austria
Basell
Tech. Co.
BV
-
5/23/2018 BAB II Tinjauan Pustaka-Kuliah Kerja Praktek PT Tripolyta
26
Bab II Tinjauan Pustaka
Laporan Kerja Praktek PT. Tri Polyta Indonesia Tbk.