BAB I PENGANTAR A. Latar Belakang Peningkatan jumlah penduduk dari tahun ke tahun memiliki dampak yang sangat besar terhadap berbagai aspek dalam kehidupan. Salah satu dampak yang dapat dirasakan adalah meningkatnya kebutuhan-kebutuhan hidup manusia di seluruh dunia. Kebutuhan tersebut diantaranya adalah kebutuhan pokok seperti sandang, pangan, papan dan tak terkecuali kebutuhan manusia terhadap masalah kebersihan. Sangat esensialnya masalah kebersihan di kehidupan sekarang ini, menimbulkan banyaknya kebutuhan masyarakat terhadap suatu produk pembersih. Berdasarkan data dari Transparancy Market Research tahun 2013 disebutkan bahwa kebutuhan dunia akan dodekilbenzena dari tahun 2009 terus meningkat hingga mencapai 2,7 %. Hal ini turut menunjukkan bahwa kebutuhan akan bahan baku dalam suatu industri produk pembersih juga meningkat. Bahan baku produk pembersih membutuhkan suatu surfaktan yang berupa dodekilbenzena. Dodekilbenzena merupakan salah satu jenis Linear Alkyl Benzene (LAB) yang dapat dibuat dari bahan baku dodeken dan benzena. LAB sendiri adalah senyawa organik dengan rumus molekul C 6 H 5 C n H 2n+1. Bahan baku dari dodekilbenzena sendiri adalah dodeken yang didapatkan ekspor dari China dan juga benzena yang dibeli langsung dari Pertamina Cilacap. LAB telah digunakan sejak tahun 1960 sebagai bahan baku utama dalam pembuatan biodegradable deterjen dalam hal ini yaitu dodekilbenzena. Namun, disamping sebagai bahan baku utama pembuatan deterjen, LAB juga dapat diolah menjadi agricultural herbicides, emulsion polymerization, wetting agents, electric cable oil, pelarut tinta, dan cat. Impor dodekilbenzena di Indonesia sendiri mengalami kenaikan pada awal tahun 2009 hingga 2010 kemudian cenderung stabil hingga tahun 2015. Salah satu faktor yang menyebabkan masih adanya impor LAB tersebut dikarenakan di Indonesia hanya ada satu pabrik yang memproduksi LAB yaitu PT. Unggul Indah Cahaya yang berlokasi di Cilegon, Banten dengan kapasitas 180.000 ton/tahun. Sedangkan, kebutuhan akan LAB indonesia mencapai 380.000 ton per tahun dan akan terus meningkat setiap tahunnya. Pabrik ini akan didirikan dengan kapasitas
200.000 ton/tahun. Pertimbangan ini di ambil karena dengan kapasitas tersebut, pabrik mampu bersaing dengan pabrik-pabrik lain yang sudah ada baik di Indonesia maupun di seluruh dunia dengan memiliki kapasitas yang jauh lebih besar. Selain itu, dengan kapasitas 200.000 ton/tahun diharapkan mampu memenuhi kebutuhan LAB di Indonesia dan juga dunia, sehingga mampu meningkatkan nilai ekspor dan menambah devisa negara. B. Tinjauan Pustaka Bahan baku yang digunakan pada pabrik ini adalah dodeken dan benzena yang memiliki spesifikasi sebagai berikut: 1). Benzena Benzena dengan rumus kimia C 6 H 6 merupakan senyawa organik berbentuk cairan tak berwarna yang mudah terbakar. Benzena tersebut diperoleh dari pengolahan minyak bumi sehingga dapat digunakan sebagai pelarut utama dalam dunia industri serta sebagai bahan dasar produksi obat-obatan, plastik, karet buatan, dan pewarna. Karena bersifat karsinogenik, maka pemakaiannya di bidang nonindustri menjadi sangat terbatas. Struktur molekul benzena ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar 1.1. Struktur Molekul Benzena 2). Dodeken Dodeken adalah alkena dengan 1 ikatan rangkap yang memiliki rumus molekul C 12 H 24 dan mempunyai banyak isomer, tergantung letak ikatan rangkapnya. Dodeken kebanyakan berbentuk alfa-olefin (ikatan rangkap di awal), dimana ikatan rangkap pada alpha dapat meningkatkan reaktivitas dari senyawa dan berguna dalam beberapa aplikasi terutama dalam pembuatan deterjen.
Gambar 1.2. Struktur Molekul dari Dodeken Produk utama dari pabrik ini adalah dodekilbenzena, dimana dodekilbenzena adalah suatu senyawa organik dengan rumus molekul C 18 H 30 yang memiliki struktur kimia sebagai berikut : Gambar 1.3. Struktur Molekul dari Dodekilbenzena Proses pembuatan dodekilbenzena dari dodeken dan benzena merupakan proses reaksi alkilasi benzena menggunakan Friedel-Crafts Mechanism. Reaksi ini yang paling umum digunakan sejak tahun 1960. Reaksinya sebagai berikut: Gambar 1.4. Reaksi Alkilasi Friedel-Crafts dimana pada reaksi di atas, untuk pembuatan dodekil benzena, R merupakan dekil (C 10 H 21 ) dan X merupakan CH=CH 2. Proses pembuatan dodekilbenzena dari dodeken dan benzena dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu thermal reaction dan catalytic reaction. Thermal reaction dilakukan pada kondisi operasi yang cukup ekstrim, yaitu pada suhu 950 o F dan tekanan 3500 psi. Kelebihan dari proses ini adalah tidak dihasilkannya limbah berbahaya, hanya saja kekurangannya adalah membutuhkan banyak energi dan material yang mampu menahan tekanan tinggi sehingga membutuhkan biaya yang sangat besar. Hal ini membuat proses pembuatan dodekilbenzena dengan thermal reaction menjadi tidak feasible jika dilakukan pada skala industri. Proses lainnya adalah catalytic reaction yang dilakukan dengan bantuan katalis dalam proses pembuatan dodekilbenzena (Anantaneni, 2000).
Untuk skala industri, proses catalytic reaction sudah digunakan sejak tahun 1960- an. Katalis yang sering digunakan pada reaksi pembuatan dodekilbenzena pada saat itu adalah katalis cair yang bersifat asam, seperti hydrogen fluoride (HF) dan alumunium klorida (AlCl 3 ). Akan tetapi, katalis HF dan AlCl 3 pada saat prosesnya sendiri akan memberikan resiko korosif yang cukup besar pada alat-alat proses, selain itu pada akhir proses akan menghasilkan limbah beracun ke lingkungan yang sukar dipisahkan, sehingga perlu dilakukan banyak pengembangan untuk menanggulangi masalah ini. Salah satunya adalah menggunakan katalis padat, sehingga tidak menghasilkan limbah beracun ke lingkungan dan tidak memerlukan pemisahan dengan produk utama. (Fellow et.al, 1992) Dengan demikian, terdapat dua cara reaksi alkilasi benzena untuk memproduksi dodekilbenzena dari dodeken dan benzena dengan menggunakan katalis, yaitu: 1. Reaksi cair-cair dengan katalis asam kuat (cair) Proses reaksi homogen ini dilakukan dalam reaktor tangki berpengaduk (RATB). Katalis asam kuat yang dapat digunakan antara lain: hydrogen fluoride (HF) dan alumunium klorida (AlCl 3 ). Reaksi dijalankan pada kisaran suhu 50 0 C pada tekanan 1 atm. Proses ini memberikan konversi mencapai 95%, akan teteapi menghasilkan limbah beracun ke lingkungan. (F.H.Lewis,1981). 2. Proses cair-cair dengan katalis padat Proses reaksi ini dilakukan dalam reaktor fixed bed. Ada dua macam katalis padat yang dapat digunakan, yaitu katalis mordenite dan katalis tungsten oksida dengan penyangga silika alumina. Untuk katalis mordenite, dibutuhkan perbandingan mol benzena dan dodeken 9:1 (US Patent 6133492). Sedangkan perbandingan massa benzena dan dodeken untuk katalis tungsten oksida dengan penyangga silika alumina yakni 10:1 (US Patent 4358628). Reaksi dilakukan pada kisaran suhu 150-180 0 C dan tekanan 10 atm. Sehingga dapat dilakukan berbagai pertimbangan untuk memilih katalis yang digunakan, yaitu sebagai berikut:
Faktor Tabel 1.1. Pertimbangan Pemilihan Proses Proses 1 Proses 2 Pertimbangan Kondisi Operasi Konversi Produk samping Pemurnian produk dodekilbenzena (Reaksi Cair-Cair dengan Katalis Asam Kuat) Kondisi operasi pada suhu 50 0 C dan tekanan 1 atm, sehingga energi, alat penukar panas, dan pompa tidak begitu banyak. Dapat mencapai konversi maksimum sebesar 95%.(F.H.Lewis,1981). Menghasilkan limbah beracun yang dapat membahayakan lingkungan yang berasal dari katalis asam. Untuk memurnikan produk (dodekilbenzena) memerlukan serangkaian proses pemisahan, antara lain : a. Tahap pemisahan katalis asam b. Unit netralisasi larutan katalis asam c. Pemisahan produk dari larutan garam hasil penetralan d. Pemisahan produk dari reaktan yang tidak berekasi dan impurities (Reaksi Cair-Cair dengan Katalis Padat) Pada suhu 150-190 0 C dan tekanan 10 atm. Perlu energi, alat penukar panas, dan pompa yang cukup banyak. Dapat mencapai konversi maksimum sebesar 95-99%. (US Patent 6133492) Tidak menghasilkan limbah yang berbahaya dikarenakan menggunakan katalis padat Tidak membutuhkan unit pemurnian produk yang kompleks. Hanya diperlukan unit separasi produk dari reaktan yang tidak bereaksi dan impurities. Material Alat Penggunaan katalis cair yang merupakan asam kuat dapat menyebabkan korosi pada alat, Proses tidak melibatkan bahan yang korosif sehingga tidak perlu menggunakan material
sehingga diperlukan alat yang anti korosi. yang memiliki nilai corrosion allowance yang tinggi. Dari data pertimbangan pada berbagai macam proses di atas, dapat disimpulkan bahwa proses pembuatan dodekilbenzena dilakukan dengan mereaksikan dodeken dan benzena pada fixed bed catalyst dengan menggunakan katalis padat, dikarenakan proses ini memiliki lebih banyak kelebihan dibandingkan dengan reaksi cair-cair. Kekurangan proses dengan menggunakan katalis padat adalah kondisi operasi pada suhu 150-190 0 C dan tekanan 10 atm. Hal ini dapat di atasi dengan menggunakan material tebal yang mampu menahan tekanan tinggi. Katalis padat yang dapat digunakan yaitu katalis mordenite dan katalis tungsten oksida dengan penyangga silika alumina. Proses dengan katalis mordenite tidak dilakukan karena dalam proses pembuatan dodekilbenzena membutuhkan gas hidrogen untuk aktivasi katalis, sedangkan bahan baku hidrogen tidak dapat disimpan dan suplai di Indonesia sangat terbatas. Sehingga pada pabrik ini dipilih proses menggunakan fixed bed reactor dengan katalis padat berupa tungsten oksida berpenyangga silika alumina. Berbeda dengan proses menggunakan katalis cair, proses ini tidak menimbulkan zat beracun, sehingga teknologi inilah yang terus dikembangkan hingga saat ini.