PROSES PEMBUATAN ASAM SALISILAT DARI PHENOL DAN SODIUM HIDROKSIDA

Tugas :

Proses Industri Kimia I

Semester 4

Disusun oleh:

Muliawati Dewi (2009430017)

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA

Fakultas Teknik Kimia

Jl. Cempaka Putih Tengah 27 Jakarta Pusat 10510

2011

ABSTRAK

Asam salisilat merupkan salah satu bahan kimia yang banyak digunakan sebagai

bahan intermediet dari pembuatan obat-obatan seperti antisepti dan analgesik serta

pembuatan bahan baku untuk keperluan pharmasi,dari data yang ada saat ini, Indonesia

masih termasuk negara pengimpor asam salisilat, Asam salisilat ang ada dipasaran saat ini

dihasilkan dengan menggunakan bahan baku sodium phenate.

Dalamperancangan ini, Asam salisilat akan diperoleh denganmenggunakan bahan

baku dari phenol dan sodium hidroksida. Phhenol dan sodium hidroksida merupakan salah

satu jenis bahan kimia yang banyak diproduksi diIndonesia. Sehingga akan sangat

menguntungkan apabila menggunakan bahan bau tersebut. Dan pada kenyataannya

terdapat nilai tambah yang sangat menjanjikan apabila phenol dikonversikan menjadi Asam

salisilat.

BAB 1

I. PENDAHULUAN

Asam salisilat merupakan salah satu bahan kimia yang cukup penting dalam

kehidupan sehari-hari serta mempunyai nilai ekonois yang cukup tinggi karena dapat

digunakan sebagai bahan intermediet dari dari pembuatan obat-obatan seperti

antisepti dan analgesik serta pembuatan bahan baku untuk keperluan pharmasi

Perkebangan konsumsi asam saisilat di Indonesia cenderung meningkat dari

tahu ketahun. Hal ini didukung adanya industri-ndustri yang menggunakan Asam

salisilat sebagai bahan baku utama, seperti halnya pembuatan Aspirin, metil salisilat ,

salisilamide,dan industri yang berhubungan dengan pencelupan, pembuatan karet

dan resin kimia. Perkembangan harga asam salisilat dipasaran interational meningkat

seiring dengan meningkatnya permintaan yang jauh melebihi kapasitas produksinya

sehingga menjadikan bahan kimia melonjak drastis. Melihat perkembangan

kebutuhan asam salisilat yang meningkat setiap tahunnya, tidak menutup

kemungkinan industri ini akan menarik banyak investor untuk menanamkan

modalnya dalam industri ini.

I.1. Bahan baku dan produk

Bahan bau utama dalam pembuatan Asam salisilat adalah phenol, sodium

hidroksida, karbon dioksida dan asam sulfat. Di Indonesia ketersediaan bahan baku

ersebut cukup melimpah dengan harga nominal yang turun tiap tahunnya, Misalnya

pabrik phenol yaitu PT. Makasar Petrosel Global dan pabrik karbon dioksida yaitu PT.

Pupuk Kalimantan Timur

Berikut ini adalah sifat fisikdan kimia yang dimiliki oeh bahan baku utama

pembuatan assam salisilat.

Tabel.1 Sifat fisik dan kimia Phenol

Rumus Molekul C6H6OBerat molekul 94,119 g/mol

Titik beku 40,85 oC

Titik didih 182 oC

Densitas ( 25 oC ) 1,071 Kg/m3

Kelarutan dalam air 0,82 g/100ml

Tabel.2 sifat fisika dan kimia Sodium hidroksida

Rumus Molekul NaOHBerat molekul 39,998 g/mol

Titik beku 318 oC

Titik didih 1390 oC

Densitas ( 25 oC ) 2,1 Kg/m3

Kelarutan dalam air 50 g/100ml

Tabel.3 Sifat fisik dan kimia Asam sulfat H2SO4

Rumus Molekul H2SO4

Berat molekul 98,086 g/mol

Titik beku 3 oC

Titik didih 280 oC

Densitas ( 25 oC ) 1,84 Kg/m3

Asam salisilat yan memiliki rumus molekul C6H4COOHOH berbentuk kristal

kecil berwana merah muda terang hingga kecoklatan yang memiliki berat molekul

sebesar 13,123 g/mol dengan titik leleh sebesar 156 oC dan densitas pada 25 oC

ebesar 1,443 g/ml. Mudah larut dalam air dingin tetapi dapat melarutkan dalam

keadaaan panas. Asam salisilat dpat menyublim tetapi dapat terdekomposisi dengan

mudah menjadi karbon dioksida dan phenol bila dipanaskan secara cepat pada suhu

sekitar 200 oC, selain itu asam salisilat mudah menguap dalam steam.

Asam salisilat kebanyakan digunakan sebagai obat-obatan dan sebagai bahan

intermediet pada pabrik obat dan pabrik pharmasi seperti aspirin dan beberapa

turunannya. Sebagai antiseptik, asam salisilat merupakan zat yang mengiritasi kulit

dan selaput lendir. Asam salisilat tidak diserap oleh kulit, tetapi membunuh sel

epidermis dengan sangat cepat tanpa memberikan efek langsung pada sel dermis.

Setelah pemakaian beberapa hari akan menyebabkan terbentuknya lapisan-lapisan

kulit baru. Obat ini sangat spesifik untuk rematik akut yang dapat menceah

kerusakan jatung yan biasanya terjadi akibat rematik, tetapi menghilangkan sakit

yang amat sangat secara keseluruhan, dan beberapa saat setelah pemakaian akan

menurunkan temperatur tubuh kembali normal.

10-20% asam salisilat dalam larutan yang terdiri dari asam nitrat selulosa

dalam eter dan alkohol digunakan sebagai penhilang kutil dan katimumul pada kaki.

Dalam hal ini asam salisilat menyebabkan pelunakan lapisan kulit sehingga

kutimumul dan kutil akan terlepas bersama kult mati. Bubuk sehalus debu yang

mengandung asam borit dan kanji digunakan dalam pengoatan penderita

epidermophytosis. Sedangkan bubu dengan 2-4% asam salisilat dalam bedak

digunakan sebagai pengobatan untuk penderita hyperhidrosis, yaiitu penyakit kulit

yang diidentikan dengan kelebihan dalam mengeluarkan keringat.

Assam asetilsalisilik atau lebih dikenal dengan aspirin merupakan hasil reaksi

antara asam salisilat dengan asetik anhidrida. Aspirin merupakan analgesik yang

efektif dalam mengatasi rasa sakit radang akut. Aspirin umumnya digunakan untuk

melepas sakit akibat rematik otot, sakit pinggang dan variasi radang lainnya seperti

radang amandel, radang selaput lendir, sakit gigi dan sering digunakan untuk

pengobatan arthritis serta insomnia.

Selain digunakan sebagai bahan bbaku pembuat aspirin, asam salisilat juga

dapat digunakan sebagai bahan baku obat yang menjadi turunan asam salisilat.

Misalkkansodium salisilaat yang dapat digunakan sebagai analgesik dan antipretic

serta untuk terapi bagi penderita rematik akut. Aluminium saliisilat yang berupa

bubuk sehalus debu digunakan untuk mengatasi efek catarrahalpada hidung dan

tekak . Ammonium salisilat digunakan sebagai untuk mengatasi diare. Lead salisilat

lebih digunakan untuk bahan cat sehingga memiliki ketahanan yang lebih terhadap

embun, cahaya dan panass. Magnesium salisilat digunakan sebagai bahan pembuat

resin. Amil salisilat berfungsi sebagai bahan baku enyedap rasa dan intisari buah,

bahan pembuat parfum dan industri sabun. Sedangkan turunan lain asam salisilat

yang dapat digunakan sebagai cream penahan sinar ultraviolet diantaranya adalah

benzil saliisilik dan phenil salisilik.

Metil salislat adalah cairan kuning kemerahan dengan bau wintergreen.

Ttidak larut dalam air tetapi larut dalam alkohol dan eter. Metil salisilat sering

digunakan sebagai bahan ppharmasi, penyedap rasa ppada makanan, minuman,

gula-gulaan, pasta gigi, antiseptik dan kosetik serta arfum. Metil salisilat telah

digunakan untuk pengolahan sakit syaraf, saki pinggang, radang selaput dada dan

rematik, juga sering digunakan sebagai obat gosok dan balsem. Secara teknik metil

salisilat pun digunakan sebagai bahan ppencelup pada fiber poliester, fiber tricetate

dan fiber lainnya.

Turunan lain selain diatas adalah asam p-aminosalisilat yang dapat mengatasi

tbercolosis pada manusia. Asam metilendisalisilat sering digunakan sebagai zat aditif

minyak pelumas serta sebagai formulasi resi alkil. Salisilamide digunakan secara

pharmassi sebagai antypyrectic, zat sedatif dan anti reumatik.

Salisilanilide adalah bahan aktif yang digunakan sebagai obat kadas dn kura pada

kulit keppala beserta rambut, pembasmi penakit jamur. Salisildehida digunakan

sebagai bahan pembuat parfum baerbau violet dan sering digunakan sebagai bahan

intermediet dalam embuat coumarin (semacam parfum). Selain itu digunakan juga

sebagai pembasmi penyakit jamur dan larva. Salisil alkohol atau lebih dikenal dengan

saligenin digunakan sebagai antipyretic dan tonik. Sedangkan asam thiosalisilat lebih

digunakan sebagai inhibitor pada reaksi plimerisasi.

Dalam selang waktu tertentu, biassanya satu tahun perusahaan akan membuat

laporan keuangan untuk mempertanggungjawabkan penggunaan uang perusahaan.

Gross profit margin margin merupakan laporan dengan menggunakan perhitungan

biaya produk dikurangi biaya bahan baku.

Tabel.4 Produk konsumsi

Bahan baku dan produksi Produksi (Kg) Konsumsi (Kg) Harga ($)

Asam salisilat 1 - 5,10

Phenol - 1,6 1,94

NaOH - 0,7 0,05

H2SO4 - 0,7 0,02

CO2 - 0,8 0,03

BAB II

II.1 DESKRIPSI PROSES

Dalam pembuatan asam salisilat terdapat beberapa alternatif proses yang

dapat dilakukan, yaitu proses wacker, proses kolbe dan kolbe-schmitt.

Pada proses wacker reaksi kabboksilat dilakukan dengan menggnakan logam

alkali phenoxide yang terdispersi dan paling sedikit terlarut dalam phenol yang

berlebih. Hasil reaksi dari proses tersebut mengandung alkali salisilat,phenol dan

biasanya sedikit alkali phenoxide yang tidak bereaksi. Juga dihasilkan sejumlah kecil

produk samping sebagai impurities seperti garam logam alkali dari asam p-

hydroxybenzoic, asam 4-hydroxsysophthalic dan lain sebagainya.

Gambar.1 Diagram blok pembatan Asam salisilat dengan proses wacker

Sedangkan pada proses kolbe, larutan encer sodium phenaat diumpankan kedalam

reaktor ball mill tertutup dan dikeringkan. Kemudian karbon dioksida diumpankan

kedalam reaktor ballmill dan campuran phenate kering dengan karbon dioksida

dereaksikan ada range temperature 183 - 200 oC sampai henate terkonversi semua

enjadi garam sodium. Garam ini harus dilarutkan didalam air, kemudian llarutan

tersebut diasamkan sampai asam karboksilik aroatik hidrooksi terendapkan. Asam ini

kemudian direcoveri denggan filtrasi, dimurnikan dan dikeringkan.

Alkali metal

Phenoxide

ReaktorCO2

Asam Salisilat,

Phenol alkali

Phenoxide

Gambar.2 Diagram blok pembuatan Asam salisilat dengan proses Kolbe

Proses Kolbe-smitt merupakan modifikasi dari proses kolbe. Pada proses ini karbon dioksida diumpankan pada temperatur dibawah 140 oC dan lebih disarankan antara 100-125 oC. Setelah sjumlah equimolar karbon dioksida diserap pada temperatur yang rendah ini, temperatur akan meningkat secara cepat kira-kira 140-160 oC yang akan menghasilkan sodium salisilaat dari sodium phenilkarbonat. Phenol yang tidak bereaksi dimasukkan kedalam stripper dan direcovei untuk direcycle. Crude sodium salisilat yang dihasilkan dilarutkan dalam air dan diasamkan untuk mengendapkan asam salisilat yang kemudian direcovery dengan sentrifugasi.

Gambar.3 Diagram blokAsam salisilat dengan proses Kolbe-Schmith

Proses kolbe-Smchmitt lebih dipilih karena reaksi karboksilat dapat dilakukan pada temperatur sekitar 170 oC antara karbon dioksida dengan logam alkali didroksi aromatik yang terlebih dulu dibuat dengan mereaksikan logam alkali hidroksida dengan senyawa hidroksi aromatik. Kemajuan sinesis yang telah dikembangkan ini mencapai tahap peningkatan perolehan asam salisilat dengan konversi phenol yang lebih tinggi dan proses pemurnian asam salisilat yang tidak begitu rumit. Selain penghematan energi karena temperatur yang digunakan seperti phenol cukup murah dan mudah didapat dibandingkan dengan odium phenate.

II.2 DIAGRAM ALIR DAN ESKRIPSI PROSES

Sodium

pherate

Heated

Ball mill

Vaccum

Ball mill

Tangki

penampung

Tangki

Pengasaman

CO2 Air H2SO4

Asam Saalisilat Filter

Phenol

NaOH

Autoclave

Reaktor

Tangki

Pengasaman

Filter

Asam SalisilatCO2

Pada proses kolbe-schmitt ini rasio molar phenol terhadap sodium hidroksida adalah 1:1 dan lebih disarankan dengan phenol yang berlebih yaitu sekitar 1% sampai 10% excess phenol. Meskipun sejumlah besar dari phenol dapat digunakan dalam proses, tetapi sangat penting untuk menjaga agar exceess phenol selalu berada dibawah 25%, karena bila phenol yang digunakan terlalu berlebih dapat menyebabkan pembentukan gumpalan-gumpalan yang dapat menyebabkan masalah mekanik pada peralatan proses. Larutan sodium hidroksida yang digunakan adalah larutan encer dengan range konsentrasi sekitar 25-55% sodium hidroksida.

Phenol dan larutan sodium hidroksida dicampurkan dalam mixer (M-101) kemudian direaksikan dalam ball mill (DE-101) yang akan mengevaporasi air pada temperatur 130 oC dan kemudian larutan divacumkan dalam ball mill (DE-102) adaa tekanan 5 sampai 100mmHg dengan temperatur 165 oC. Operasi ini dilakukan untuk meningkatkan perolehan sodium phenoxide. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut

OH ONa

+ NaOH + H2O

Setelah penghilangan air dalam campuran sempurna dan setelah phenol telah terkonversi menjadi sodium phenate, padatan kemudian didinginkan sampai temperatur 100oC. Karbon dioksida berlebih dengan tekanan 5-6 atm dan temperatur 140 oC, tetapi lebih disarankan 100-125 oC diumpankan kedalam autoclae (R-201) yang akan bereaksi dengan sodium phenoxide. Karbon dioksida berlebih sangat diperlukan untuk memperoleh konversi yang tinggi dari asam salisilat. Absorpsi dari karbon dioksida akan terjadi reaksi sebagai berikut.

Ona Ona OH

2 + CO2 CO2Na +

Sebagai hasil reaksi, tekanan dan temperatur meningkat dengan cepat yaitu 4 sampai 6 bar dan 40-160 oC dan menjaga temperatur tetap pada temperatur 40-170oC agar reaksi karboksilat dapat berlangsung sempurna dengan waktu reaksi sekitar 0,5 sampai 4jam. Waktu yang diperlukan dalam reaksi karboksilat tahap pertama sangat tergantung pada kondisi operasi, tipe reaktor yang digunakan yaitu sekitar 0,5 sampai 5 jam. Kemudian sebagian phenol yang tidak bereaksi diregenerasi dalam distilasi vacum (FG-301).

Produk Autoclave yang berupa campuran sodium salisilat didinginkan pada temperatur 120 oC atau dibawahnya kemudian dilarutkan dalam air. Untuk mempercepat pengendapa asam salisilat pada langkah berikutnya adalah dengan mereaksikan sodium salisilat dengan penambahan karbon aktif yang mengandung zinc kedalam tangki. Penambahan asam kuat pada air yang berisi sodium salisilat dilakukan dengan penambahan asam hidroklorik dengan konsentrasi antara 15-25% pada temeratur 50-60 oC yang akan mengendapkan asam salisilat dalam tangki pengendapa dan meminimalkan jumlah lapisan air asin yang terbentuk serta menghindari mengendapnya garam sodium dari asam salisilat. Reaksi yang terjasi pada tangki pengendapan adalah sebagai berikut.

Ona ONa

CO2Na + H2SO4 CO2Na + Na2SO4

Setelah pengasaman dilakukan, campuran tersebut berubah manjadi cairan dengan dua fase yaitu air asin dn lapisan phenol yang mengandung asam salisilat. Lapisan phenol yang mengandung asam salisilat kemudian didistilat pada tekanan rendah yaitu pada tekanan rendah yaitu dibawah tekanan atmosfer (vacum) sampai residuyang diperoleh mengandung 30-35% berat phenol. Air dengan jumlah yang sama dengan residu ditambahkan kedalam residu dan mengatur temperatur campuran antara 75-100 oC untuk membentuk larutan yang homogen. Larutan kemudian didinginkan secara perlahan sampai temperatur 25-35 oC, sehingga asam salisilat, lapisan encer dan lapisan dengan sedikit phenol yang mengandung asam saisilat yang terkristalisasi.

Campuran asam salisilik dalam tangki residu kemudian dikeringkan dalam rotary dryer. Pemurnian yang lebih jauh lagi untuk meningkatkan perolehan asam salisilat adalah dengan menyublimasi asam salisilat kering yang berasal dari rotary dryer. Dalam mengurangi resiko ledakan debu akibat gerakan elektron saat operasi, sejumlah gas inert (nitrogen dengan sedikit karbon dioksida) disirkulasikan kedalam sublimasi. Asam salisilatt yan dihasilkan sekitar 88%, tetapi bila dilakukan recoverri akan dihasilkan perolehan asam salisilat kira-kira 95%

Produk asam salisilat yang sudah berupa kristal disimpan dalam kantong polipropilen yang dijait dengan kantong plastik polietilen didalamnya. Cara lain yang biasa dgunakan adalah dengan menyimpannya dalam lastik polietilen laluu dimasukkan kedalam drum yang terbut dari fiber. Hasil yang sudah dikemas kemudian disimpan dalam ruangan yang kering.

Asam salisilik yang dihasilkan mengandung kemurnian sebesar 99,5% asam salisilik dengan impurities asam 4-hydroxybenzoic, asam 4-hydroxy-isophthalic dan asam 2-hydoxy-isopthalic, sedangkan sodium salisilat hanya mengandung 90-95% garam sodium dalam kehadiran asam organik ada produk akhir reaksi karboksilasi. Sisanya berupa garam dari asam 4-hyroxybenzoic (4-HBA), asam 2-hydoxy-isopthalic (2-HIPA) dan asam 4-hydoxy-isopthalic (4-HIPA)

Produk samping yang berupa asam terutama 4-HBA, lebih mudah larut dalam air dibandingkan asam salisilat itu sendiri dan dapat dengan mudah dipisahkan dari asam salisilat dengan cara mengendapkan asam salisilat padda temperatur yang tinggi yaitu dengan menambahkan asam sulfur pada suhu 50-60 oC. Hal ini aan memberikan asam salisilat dengan kemurnian 99,5% dengan perolehan sekiar 85% dari kehadiran asam salisilat. Produk kedua yang berupa impurities dapat diisolasi dengan cara mendinginkan cairan induk pada suhu 25 oC dan kemudian merecycle produk ini dengan tujuan untuk dapat meningkatkan perolehan asam salisilat sampai 95%. Tetapi secara umum sejumlah asam salisilat yag sama jumlahnya dengan produk samping akan hilang bersama cairan induk. Pada prinsipnya asam yang dihasilkan harus direcoveri dari cairan induk dengan prinsip ektraksi menggunakan pelarut dan kemudian diikuti dengan penguapan dari pelarut.

Impurities lai selain 4-HBA adalah asam hidroxy isophhalic yang tidak mudah dihilangkan pada saat isolasi darii asam salisilat. Untuk menghasilkan kemurnian yang tinggi dari asam salisilat, asam salisilat disublimasi sehingga meninggalkan asam hidroxy isophthalic sebagai residu.

Telah diketahui bahwa derajat konversi sodium phenolate menjadi sodium salisilat sangat bergantung ada tempertur. Pada temperatur 165 oC dan 200 oC, 85-88% konversi dapat dengan mudah tercapai, tetapi pembentukan produk samping akan berkurang seiring dengan meningkatnya temperatur sebagai contoh, reksi pada temperatur 140-150 oC memberi 9% asam salisilat terutama 4-HBA dalam campuran produk kasar (crude) mengingat reaksi pada temperatur 190-195 oC. Pada tekanan 5 bar memberikan kurang dari 0,5% asam non-salisilat pada produk reaksi.

Phenol,

Keadaan ruang

NaOH 50%

Keadaan ruang

Gambar. 4 Diagram alir proses

Berikut ini adalah spesifikasi bahan utama pembuatan asam salisilat, yaitu :

Heated ball mill

Reaktor

5-100 mmHg

Vacum ball mill

165 oC

5-100 mmHg

CO2

100-125 oC

5-6 atm

Autoclave

140-180 oC

4-6 bar

Tangki

penampung

Air, keadaan ruang

karbon aktif

Tanki pengendap

50-60 oC, 1atm

Recovery phenol stripper vacum

Tangki residu

Crystalizer 2Crystalizer 2Rotary dryerSublimation chamber

N2

Asam salisilat

Tabel.5 Spesifikasi Asam salisilat

Kemurnian, min 99,5%Kandungan phenol, max 0,2%Kandungan abu, max 0,3%Penampakan Bubuk kristal

Tabel.6 Spesifikasi phenol

Tabel.7 Spesifikasi H2SO4

Tabel.8 Spesifikasi CO2

Kandungan CO2, wt min 99,95%CO, vol ppm max <10%SO2, vol ppm max <4%H2S, vol ppm max <0,5%COS, vol ppm max <0,5%Air, vol ppm max <5%Oil, vol ppm max <5%Hidroarbon, vol ppm max <10%C2H4, vol ppm max <1%C2H6, vol ppm max <1%NH3, vol ppm max <10%

Pada pabrik asam salisilat ini dihunakan mode operasi batvh proses, karena pada reaktor karboksilat dan tangki pengendapan dibutuhkan waktu reaksi yang cukup lama yaitu sekitar 5 jam. Temperatur udara yang digunakan sekitar 27 oC sesuai dengan keadaan ruang dan temperatur reference yaitu 25 oC, sedangkan untuk air pendingin digunaan air yang

Kemurnian, min 99,99%Kandungn air, max 0,01%Impurities, ppmCarbonylHydroxyacetoneMethylstyrene + cumeneAcetophenone2-MethylbenzofuranTotal (dry)

4010532

100

Kandungan H2SO4, wt min 98%SO2, wt max 0,01%Fe, wt max 0,01%

berasal dari tangki penampung air dengan suhu air pendingin digunakan air yang berasal dari tangki penampung air dengan suhu air pendingin masuk adalah 27 oC dan suhu keluarnya 40 oC.

DAFTAR PUSTAKA

Farmacope indonesia edisi IV 1995

Rieko kristian dan panji setya. 2007, ”Perancangan pabrik Asam salisilat dari phenol”, jurusan Teknik Kimia, FT Sultan Ageng Tirtayasa, Cilegon-Banten

www.google.com