1. PENGERTIAN UMUM PETROKIMIA DAN POLIMER
Bahan/produk petrokimia adalah semua bahan/produk yang dibuat atau dihasilkansecara sintetik dari bahan baku migas atau komponen fraksi-fraksi, seperti;
1) Pakaian, produk kosmetik dan parfum
2) Kantong plastik, botol plastik dll.
3) Jendela pesawat, payung penerjun, interior dancat dinding, fiber gelas, lapisan teflon pada penggorengan, sikat rambut, sikat gigi, katup jantung, container, dll.
Bahan/produk polimer adalah segala bahan atau produk kimia baik yang terbentuk secara proses alamiah di alam maupun secara sintetik dengan proses polimerisasi dari migas.polimerterdiridari :
a. Polimer alamiah;
1) Polisakarida (pati dan bahan selulosa)
2) Protein: serat sutera, serat otot dan enzim
3) Karet alam dan asam nukleat
b. Polimer sintetik;
1) Plastik sintetik
2) Serat-serta sintetik
3) Karet-karet sintetik dll.
2. SEJARAH DAN MANFAAT PETROKIMIA
a. Tahun 1918,produk kimia organik melalui 3 jalur:
1) Fermentasi bahan organik
2) Ekstraksi dari senyawa yang terdapat di alam terutama batu bara
3) Tranformasi/konversi dari minyak bumi dan lemak nabati
b. Tahun1920-an,
Iso propanol pertama kali dibuat dari kilang gas propilena. Jadi produk kimia organik sudah mulai dibuat melalui jalur proses petrokimia.
c. Tahun1939 – 1945
Kebutuhan untuk perlengkapan perang dikembangkan karet sintetis (Du Pont Company, USA), karena negara penghasil karet terbesar jatuh ke tangan Jepang.Faktor lain yang menunjang perkembangan industri petrokimia waktu itu – tahun 1970 karena harga minyak bumi relatif rendahataumurah.
Pemanfaat produk petrokimia
1) Industri kendaraan bermotor dan industri transportasi, suku cadang, bemper, propeler pesawat yang sebelumnya terbuat dari logam.
2) Industri kemasan (packing), tinplate (kaleng dan aluminium digantikan oleh plastik produk petrokimia.
3) Industri super komputer dan penginderaan jarak jauh
4) Industri robotikdanIndustri bio–teknologi atau bio-engineering
3. PRODUK – PRODUK PETROKIMIA
a. Berdasarkan Asal
1) Industri Petrokimia Hulu
industri yang menghasilkan produk petrokimia yang berupa produk dasar/primer dan produk antara atau produk setengah jadi (masih merupakan bahan baku untuk produk jadi)
2) Industri Petrokimia Hilir
Industri yang menghasilkan produk petrokimia yang sudah berupa produk akhir dan/atau produk jadi.
b. Berdasarkanpemanfaatan
1). Produk Dasar
CO dan H2 sintetik, etilena, propilena, butadiena, benzene, toluena, xilena, dan n-parafin
2). Produk antara
Amonia, metanol, carbon black, urea, etil alkohol, etilklorida, cumene, propilena oksida, butil alkohol, isobutilena, nitrobenzena, nitrotoluena, PTA (purified terephthalic acid), TPA (terephthalic acid), DMT (dimethyl terephthalate), caprolactam dan LAB (linear alkyl Benzene).\
3). Produk akhir
Urea, carbon black, formaldehida, asetilena, poli etilena, poli propilena, poli vinil klorida, poli stirena, TNT (trinitro toluena), poli ester, nilon, poli uretan, LAB-sulfonate (surfactant).
4). Produk Jadi
Pada umumnya berupa barang-barang atau bahan-bahan yang banyak dipakai dalam kehidupan sehari-hari di rumah tangga seperti:
a) plastik-plastik untuk produk elektronik dan telekomunikasi (radio, tv, film, alat-alat komputer, kabel telefon)
b) plastik untuk rumah tangga (ember plastik, kantong/karung plastik, botol/kemasan plastik)
c) Plastik untuk industri mobil dan pesawat terbang (bemper mobil, jok/busa mobil dan pesawat, ban mobil dan pesawat)
d) Baju dan kaus kaki, terbuat dari benang poliester dan nilon, ban mobil dari campuran karet dan carbon black
e) sabun bubuk deterjen dibuat dari LAB-sulfonat , dll.
4. INDUSTRI PETROKIMIA DAN DAMPAK LINGKUNGANNYA
a. Bahan Baku petrokimia
Bahan baku yang berasal dari kilang minyak :
1) Fuel gas
2) Gas propane dan butane
3) Mogas
4) Nafta
5) Kerosin/ minyak tanah
6) Gas oil
7) Fuel Oil
8) Short residue/ waxy residue
Bahan baku yang berasal dari lapangan gas bumi :
1) Metana (CH4)
2) Etana (C2H6)
3) Propana (C3H8)
4) Butana (n-C4H10)
5) Kondensat (C5H12 – C11H24)
KilangMinyak :Kilang Minyak Cilacap, Balongan, Dumai, Musi, Balikpapan, dll
SumurGas :
1) Lapangan Gas Arun (LNG, pupuk urea dan ammonia)
2) Lapangan Gas Badak/ Bontang (LPG, pupuk urea, ammonia, dan LNG)
3) Lapangan lainnya, seperti Lapangan Gas Natuna
5. Cara-Cara Mendapatkan Bahan Baku Industri Petrokimia
a. Gas Metana (CH4)diperoleh Dari pengeboran gas di lapangan. Gas metana dari kilang BBM (off gases)dijadikan gas buangan
b. Gas Etana (C2H6)diperoleh Dari lapangan gas bumi
c. Gas Etilena (C2H4)diperolehdari Cracking gas etana, nafta dan kondensat.
d. Gas Propana (C3H8)diperolehdari Absorpsi dan ekstraksi.
e. Gas Propilena (C3H6)diperolehdari Cracking gas etana, propane, nafta dan kondensat
f. Gas Butana (n-C4H10)diperolehdari Ekstraksi dan absorpsi.
g. Kondensat (C5H12 – C11H24)diperolehdariEkstraksi dan absorpsi. Selain itu, juga dapat diperoleh dari kilang BBM.
h. Benzena, Toluena dan Xilena (BTX Aromatik)diperolehdari catalytic reforming.
i. Nafta (C6H14 – C12H26)diperolehdari Proses distilasi.
j. Kerosin (C12H26)diperolehdariDistilasi atmosferik.
k. Short Residue/ waxy residue
6. Penyediaan Bahan Baku Industri Petrokimia di Indonesia
Ketersediaan Cadangan Gas Bumi (C1-C4)
a. 60%-80% kandungannya dalah gas metana
b. Hampir merata dan menjangkau dareah padat penduduk dan pusat industri
Ketersediaan Bahan Baku Kondensat (C5-C11) :
1) Kondensat dalam negeri selama ini diekspor ke luar negeri.
2) Jika kandungan Produk paraffin dan olefinnya besarà jalur olefin center
3) Jika kandungan naftene dan aromatic besarà jalur aromatic center
Ketersediaan Bahan Baku Nafta (C6-C12):
1) Diperoleh dari kilang Cilacap dan Balikpapan
2) Produksinya diekspor ke luar negeri
Ketersediaan Bahan Baku residu / Low Sulfur Waxy Residu (LSWR) :
c. Berasal dari Kilang Dumai, Sungai Pakning dan Eksor I Balongan
7. Jalur-Jalur dalam Pembuatan Produk Petrokimia
a. Jalur Gas Sintetik, Amonia dan Carbon Black
1) Reaksi steam reforming untuk pembuatan ammonia.
2 CH4 + O2 + 2 H2O + N2 à 2 CO2 + 4 NH3
2). Reaksi steam reforming pada pembentukan methanol :
Lurgi High Pressure Process
ICI Low Pressure Process
2) Reaksi Oksidasi Parsial untuk membuat carbon black
Produk-produk petrokimia hilir
1. PembuatanAmoniaDengan Gas Sintetis
2. Pembuatan Methanol dengan Steam Reforming
3. Carbon Black
a. Channel Black
1). Bahan baku : gas alam, setiap 500 cuft gas alam menghasilkan 1 lb carbon black.
2). Diameter partikel besar, sehingga struktur partikelnya rendah
3) Derajat keasaman permukaannya (acidic surface pH) tidak aktif ,tidak bisa dipakai dalam vulkanisasi, permukaannya tidak tahan asam.
b. Thermal Black :
1) Proses pembuatannya menggunakan thermal process, bahan baku gas alam maupun minyak cair (residu)
2) Diameter partikel besar, sehingga struktur partikelnya rendah
3) Baik dipakai pada campuran karet yang tahan lentur (hogh elongation) atau pada campuran karet tahan gores (high abrasion).
c. Furnace Black
1) Bahan baku : gas alam atau minyak residu.
2) 1000 cuft gas alam menghasilkan 10 lb carbon black. 1 lb minyak residu menghasilkan 0,55 lb carbon black.
3) Diameter partikel kecil, sehingga struktur partikelnya kuat
4) Derajat keasaman permukaannya (acidic surface pH) sangat aktif sehingga sering dipakai dalam vulkanisasi, karena permukaannya sangat tahan asam.
4. Pembentukan Pupuk Urea :
Tahap 1 : Pembentukan Amonia Carbamat (NH4COONH2)
2 NH3 + CO2 à NH4COONH2
Tahap 2 : Pengkristalan ammonium carbamat di dalam prilling tower menjadi urea
NH4COONH2 à CO(NH2)2 + H2O
5. Reaksi PembentukanFormaldehida (CH2O)
Reaksi yang terjadi adalah reaksi oksidasi methanol pada suhu 250oC, dengan katalis tembaga.
2 CH3OH + O2 → 2 CH2O + 2 H2O
6. Reaksi pembentukan DMT (esterifikasi)
7. Reaksi pembentukan Methylamines
CH3OH + NH3 à CH3NH2 + H2O
CH3OH + CH3NH2 à (CH3)2 NH + H2O
CH3OH + (CH3)2 NH à (CH3)3 N + H2O
8. Reaksi Pembentukan Methyl Halides
CH3OH + HCl à CH3Cl + H2O
CH3OH + HBr à CH3Br + H2O
MelaluiJalur Olefin (olefin center).Olefin adalah senyawa hidrokarbon tidak jenuh yang mempunyai ikatan rangkap terbuka yang sangat reaktif,Mudah terpolimerisasi. Jalur olefin menghasilkan etilena, propilena dan butilena menghasilkan produk dasar dari cracking bahan baku nafta
Olefin dengan Bahan Baku Nafta.Jika bahan baku berasal dari nafta fraksi berat (C15 – C23) dan dari jenis minyak parafin, maka akan terbentuk campuran molekul parafin dan olefin :
C23H48 à C8H18 + C15H30 à C3H8 + C12H22 (cracking)
Proses ini dapat terjadi terus menerus hingga terbentuk cokes :
C12H22 à C2H6 + C10H16 à C2H4 + C8H12 à 2 CH4 + C6H4 (cracking)
C6H4 à CH4 + 5 C (cracking)
Selain itu juga dapat terbentuk ter dari hasil polimerisasi olefin :
C10H16 + C10H16 àC20H32 + C15H30 à C35H62 (kopolimerisasi C20H32 dengan C15H30 )
Olefin dengan Bahan Baku Etana.Jika bahan baku yang digunakan adalah gas etana, maka reaksi cracking yang terjadi adalah sebagai berikut :
C2H6 à 2 C2H4 + H2 (cracking)
Karena di dalam umpan juga terdapat gas propana, maka terjadi pula reaksi cracking sebagai berikut :
C3H8 à C3H6 + H2 (cracking)
C3H8 à C2H4 + CH4 (cracking)
2 C3H8 à C4H8 + 2 CH4
2 C3H8 à C2H6 + C2H6 + CH4
Hasil cracking tersebut akan mengalami cracking dan hidrogenasi lebih lanjut sebagai berikut :
C3H6 + 3 H2 à 3 CH4
C3H6 à C4, C5, C6 + H2
GambaranSuatuKilang Olefin
Produk petrokimia hilir yang dihasilkan melalui jalur olefin :
1) Plastik dari etilena: polietilena (PE), polivinilklorida (PVC), polistirena (ps), etilen glikol (EG), dan etilen asetat (EA).
2) Plastik dari propilena: polipropilena (PP), isobutilasetat, akrilat, fenol, karet etilen propilena.
3) Plastik dari butilena atau butadiena: polibutadiena.
Contoh-Contoh Reaksi Untuk Menghasilkan Produk Hilir
1) Polietilena (PE)
a) Low Density Polyethylene (LDPE):
b) Dihasilkan dengan High Pressure Process, T suhu 100-300 OC, dan P 1000-3000 kg/cm2, bantuan katalis peroksida.
c) Densitas PE 0,915 – 0,930 gr/cm3
d) Titik didih 100oC.
e) Jenis plastik ringan
Pembuatan LDPE denganTekananTinggi
Pembuatan LDPE
2) Polietilena(PE)
High Density Polyethylene (HDPE)
a) Dihasilkan dengan Medium (Phillips process) atau Low Pressure Process (Ziegler Low Pressure Process).
b) Densitas sebesar 0,940-0,970 gr/cm3
c) Titik didih sebesar 122-131 oC.
d) Produk ini dipergunakan untuk pembuatan botol plastik, kaleng plastik, ember dan kontainer.
Karet Polibutadiena
n CH2 = CH2 – CH = CH2 à [ - CH2 – CH2 = CH2 – CH2 - ]n
3) Polivinil klorida (PVC)
a) Rigid PVC (keras dan mudah pecah); digunakan di sektor bangunan dan konstruksi
b) Flexible PVC (lunak); digunakan pada industri kulit imitasi dan kemasan.
c) Proses pembuatan PVC :
d) Klorinasi langsung gas etilena membentuk etilen diklorida (EDC) yang tidak stabil
e) Pirolisis (Thermal Cracking) EDC membentuk Vinil Chloride monomer (VCM)
f) Polimerisasi VCM menjadi PVC
4) Polistirena
Proses pembuatan :
a) Reaksi Alkilasi Etilena dengan Benzena membentuk etil benzena
b) Dehidrogenasi dengan steam terhadap etil benzena sehingga terbentuk monomer stirena
c) Reaksi polimerisasi atas monomer stirena
Jalur Aromatik
1. Senyawa hidrokarbon tak jenuh yang mempunyai ikatan atom C siklis, berupa ikatan atom antara C6 – C8, seperti benzena, toluena, xilena, dlL
2. Sangat reaktif sehingga mudah bereaksi dan terpolimerisasi.
3. Menghasilkan Benzena, Toluena dan Xilena(BTX) sebagai hasil utama, serta sikloheksana (CHX) sebagai produk samping.
Aromatik dengan Bahan Baku Nafta
1. Hidrokarbon aromatik (BTX) dihasilkan melalui proses catalytic reforming, dengan nafta sebagai bahan baku dan katalis platina, pada suhu 450-500oC
2. Reaksi pembentukan benzena: dehidrogenasi hidrokarbon sikloparafin
Reaksi pembentukan toluena: isomerisasi hidrokarbon dimetil siklopentana disusul dengan dehidrogenasi
Reaksi pembentukan orto, meta dan para (o,m,p) xilena: reaksi isomerisasi hidrokarbon trimetilsiklopentana, disusul dengan dehidrogenasi.
Produk Hilir Jalur Aromatik
1. Benzena → melaic anhydride, polistirena, deterjen, fenol, akrilonitril, sikloheksana, kloro benzena, dll
2. Toluena → toluen diisosianat dan poliuretan
3. O, m, p Xilena → anhidrida dtalat, asam terepthalat, dimetil terepthalat, polietilen terepthalat dan asam isopthalat.
8. PENGGUNAAN DAN PEMANFAATAN PRODUK-PRODUK PETROKIMIA
Penggunaan dan Pemanfaatan Menurut Sektor Industri :
a. Penggunaan Dalam Industri Pupuk Dan Pestisida
1). Produk amoniak/ urea dalam negeri sebagian besar digunakan sebagai pupuk pertanian, dan adhesive urea formaldehida.
2). Dalam industri pestisida, sebagaian bahan aktif pestisida, pelarut dan aditifnya merupakan produk akhir petrokimia seperti senyawa carbamate, thiocarbamate, surfaktan organik, organoklorida, alkohol, dsb.
b. Penggunaan dalam Industri Serat Sintetik.Produk petrokimia yang digunakan untuk serat sintetik adalah TPA (terepthalic acid), DMT (dimethyl terepthalate), PTA (purified terepthalic acid), dan kaprolaktam.s
c. Penggunaan dalam Industri Bahan PlastikPE (polietilena), PP (polipropilena), PVC (poli vinil klorida), dan PS (polistirena).
d. Penggunaan Dalam Industri Adhesive ResinUrea formaldehida, melamin formaldehida dan fenol formaldehida.
e. Penggunaan dalam Industri Deterjen.Alkil benzena, alkil benzene sulfonat (ABS), dan selulosa karboksi metil (CMC).
f. Penggunaan dalam Industri ElastomerKaret sintetik yang digunakan untuk industri ban adalah SBR dan karet butil sebesar 20%.
g. Penggunaan dalam industri Kimia, Khusus Industri Zat Pewarna (Dyestuff Industry)Phthalic anhydride (pewarna tekstil) dan carbon black
