TUGAS

PERANCANGAN PRODUK DAN PROSES KIMIA

Nama : Arfieno Jefry Krisnanda

NIM : 21030113120037

Kelas : A

Materi : Process Flow Diagram (PFD) pembuatan Benzena

Benzena merupakan senyawa organik dengan rumus molekul C6H6. Senyawa benzene

untuk pertama kalinya berhasil diisolasi dari residu berminyak yang diperoleh dari saluran gas

lampu (untuk penerangan) oleh Michael Faraday pada tahun 1825. Untuk pembuatannya,

sekarang terdapat berbagai cara, salah satunya adalah dengan mereaksikan toluene dengan gas

hidrogen. Peristiwa reaksi ini dinakamakan Toluene hydrodealkylation. Reaksinya adalah

sebagai berikut:

C7H8 (g) + H2 (g) C6H6 (g) + CH4 (g)

Toluena mempunyai karakteristik sebagai berikut: cairan tidak berwarna seperti benzene;

berat molekul 92.14; titik didih 231.1ºF (110.6ºC ); titik lebur -139ºF (-95ºC ); tekanan uap 28,4

mmHg pada 25ºC; kerapatan uap 3,1 (udara = 1); kekentalan 0.59 cps pada 20ºC; berat jenis

0,866 (air = 1); dan kelarutan: larut dalam dietil eter, etanol, benzene, kloroform, asam asetat

glasial, karbon disulfida dan aseton; praktis tidak larut dalam air dingin; kelarutan dalam air:

0,561 g/L pada suhu 25oC. Sedangkan gas hidrogen mempunyai karakteristik berat molekul 2;

titik didih -423.17ºF (-252.87ºC); titik lebur -434.45ºF (-259.14ºC); berat jenis 0.00008988 (air =

1).

Sebelum reaktan diumpankan, toluena disimpan di dalam tangki penyimpanan dengan

fase cair dan hidrogen juga dalam fase cair. Hidrogen ini disimpan dalam wujud cairan agar

tempat penyimpananya lebih efisien.

Toluene dengan laju alir massanya 10000 kg/h dari tangki penyimpanan (fase cair, P=1.9

bar, T=25oC) dipompa dengan tujuan untuk menaikkan tekanan fluidanya. Dalam rangka

menyesuaikan kedua reaktan tersebut dengan kondisi optimal reaksi( T=600oC dan tekanan 25

bar) maka kedua reaktan tersebut dinaikkan suhu dan tekanannya menggunkan pompa, preheater

E-101 dan heater H-101. Bersama dengan hidrogen, laju alir 820kg/h (fase cair, P=25.5 bar,

T=25oC) diumpankan ke dalam preheater E-101 untuk pemanasan awal, sehingga kedua

senyawa tersebut keluar dari preheater dapat berubah fasa menjadi gas dengan suhu 225oC dan

tekanan sebesar 25.2 bar. Setelah kedua senyawa tersebut keluar dari preheater maka akan

diumpankan dalam heater H-101. Heater ini menggunakan bahan bakar dan udara (penyedia

oksigen) serta akan mengeluarkan hasil pembakarannya melalui atas heater. Toluene dan

hydrogen yang telah masuk dalam heater akan keluar dengan kondisi suhu 600oC dan tekanan 25

bar. Kedua senyawa tersebut diumpankan ke dalam reaktor packed bed dengan kondisi suhu

operasi 600oC, tekanan 25 bar, dan menggunakan katalis chromium, molybdenum,

atau platinum oxide. Di dalam reaktor ini terjadi reaksi antara toluene dengan hydrogen yang

akan menghasilkan benzene dan metana. Setelah diumpankan di dalam reaktor, toluene dan gas

hydrogen akan bereaksi dan konversi yang dihasilkan sebesar 75 %. Hasil luaran reaktor antara

lain, benzene, toluene sisa, gas methane dan gas hydrogen sisa.

Karena hasil luaran reaktor belum memenuhi standar produk, maka dilakukanlah teknik

separasi. Setelah hasil luaran rekator keluar, mereka diumpankan ke pendingin untuk

menurunkan suhu hasil luaran reaktor. Kemudian masuk ke dalam alat high-pressure phase

separator dan low-pressure phase separator. Hasil dari alat high-pressure phase separator adalah

gas hydrogen dan gas metana, gas hydrogen tersebut dapat direcycle kembali ke dalam reaktor

dengan melewati kompresor. Hasil luaran low-pressure phase separator akan masuk ke dalam

menara distilasi T-101 untuk memisahkan benzene dengan toluene sisa.

Dengan titik didih toluene sebesar 110.6oC dan benzene sebesar 80.1oC, suhu operasi

yang digunakan adalah di antara titik didih kedua cairan tersebut (90oC) dengan tekanan 2 atm.

Sehingga benzene akan berubah fase menjadi gas yang akan keluar melalui kolom atas menara

distilasi sedangkan toluene akan berada di bawah kolom distilasi yang akan dikeluarkan dan di-

recycle ke reaktor kembali. Benzene yang telah keluar dari menara kolom distilasi akan dialirkan

ke dalam condenser untuk merubah fasenya ke cairan. Karena masih ada sedikit gas yang larut

dalam benzene maka setelah keluar dari kondensor, hasilnya akan diumpankan ke dalam reflux

drum V-104. Penggunaan reflux drum adalah untuk lebih memurnikan senyawa benzene dari gas

terlarut. Jika kemurnian senyawa benzene masih rendah, maka akan diumpankan kembali ke

Menara distilasi. Namun jika kemurniannya sudah memenuhi standar produk, maka hasil dari

reflux drum akan dipompa menuju kondensor kedua dan luarannya akan menjadi senyawa murni

benzene.