Prarancangan Pabrik Para-Xilena dari Toluena Kapasitas 540.000 Ton/Tahun

Oleh :
Nabila Rizky Angelina - I0522079 - Fak. Teknik

Para-xilena (C₈H₁₀) merupakan senyawa aromatik yang digunakan sebagai bahan baku utama dalam produksi dimethyl terephthalate (DMT), terephthalic acid (TPA) dan purified terephthalic acid (PTA) untuk industri serat polyester dan plastik. Untuk memenuhi kebutuhan industri petrokimia di Indonesia, dirancang pabrik para-xilena dengan kapasitas 540.000 ton/tahun yang direncanakan beroperasi pada tahun 2029 di Cilegon, Banten. Setiap 1 kg para-xilena membutuhkan 3,130 kg toluena (C7H8), 1,327 kg udara, dan 0,170 kg katalis. Selain menghasilkan para-xilena sebagai produk utama, proses ini juga menghasilkan 0,625 kg xilena (C₈H₁₀) dan 1,216 kg benzena (C6H6) sebagai produk samping, serta menghasilkan 1,413 kg flue gas dan 0,204 kg limbah cair. Produksi para-xilena diawali dengan pemanasan toluena dan gas hidrogen recycle menggunakan furnace sebelum diumpankan ke reaktor fixed bed multitube. Reaksi pembentukan para-xilena dari toluena dengan bahan pembantu gas hidrogen dan katalis zeolit HZSM-5 berlangsung pada suhu 442,34°C dan tekanan 1 atm dengan konversi sebesar 90%. Reaksi ini bersifat endotermis, nonisotermal, nonadiabatis. Produk keluaran reaktor dipisahkan fase noncondensable gas menggunakan kondensor parsial, lalu dialirkan ke separator untuk memisahkan hidrogen sebagai aliran recycle. Fase condensable gas hasil pemisahan dialirkan ke unit distilasi untuk memisahkan benzena sebagai produk samping serta memisahkan toluena yang tidak bereaksi. Toluena dimanfaatkan sebagai bahan bakar furnace, sedangkan sisanya diumpankan menuju boiler dan disalurkan ke PLTU. Campuran xilena kemudian diproses lebih lanjut pada unit kristalisasi untuk memurnikan para-xilena sebagai produk utama. Proses kristalisasi dilakukan secara bertahap menggunakan kristalizer pertama dan kristalizer dua hingga 94,77% para-xilena mengkristal. Slurry hasil kristalisasi kemudian dipisahkan menggunakan centrifuge untuk memisahkan kristal para-xilena dari mother liquor. Mother liquor disimpan dalam tangki sebagai produk samping berupa campuran xilena yang didominasi oleh meta-xilena dengan kemurnian 99,78%. Sedangkan kristal para-xilena dilelehkan menggunakan melter. Produk disimpan dalam fase cair pada tangki penyimpanan dengan kemurnian 98,45%. Saat memproduksi 1 kg produk meliputi pengadaan air sebesar 0,107 m3/kg produk, refrigeran amonia sebesar 0,520 kg/kg produk, refrigeran etilen sebesar 0,703 kg/kg produk, dan saturated steam (150°C; 4,7 atm) sebesar 0,597 kg/kg. Udara tekan dengan tekanan 4 atm sebesar 0,001 m3/kg produk, energi listrik sebesar 0,336 kWh/kg produk, bahan bakar untuk boiler 0,025 L/kg produk dan HSD 0,015 L/kg produk. Pabrik berbentuk Perseroan Terbatas (PT) dengan struktur organisasi line and staff serta jumlah tenaga kerja sebanyak 202 orang. Prarancangan pabrik para-xilena dari toluena juga sudah dilakukan analisis keselamatan melalui software ALOHA untuk menganalisis dampak lingkungan jika ada kebocoran pada tangki penyimpanan gas hidrogen, toluena, para-xilena, xilena, dan benzena. Hasil analisis ekonomi menunjukkan nilai Rate of Return on Investment (ROROI) sebesar 95,869%, Pay Back Period (PBP) selama 1,43 tahun, Discounted Pay Back Period (DPBP) selama 1,635 tahun. Internal Rate of Return (IRR) sebesar 16,719%. Break Even Point (BEP) sebesar 32,289%, dan Shut Down Point (SDP) sebesar 23,752%. Berdasarkan analisis teknis, keselamatan, dan ekonomi, pabrik ini layak untuk didirikan.