tgas petro
TRANSCRIPT
FACHRUL
0807113523
Kelas A
“TUGAS MANDIRI OLEO & PETROKIMIA”
ASAM ASETAT
Ada tiga metoda utama untuk pembuatan asam asetat, yaitu
1. Oksidasi asetaldehid dalam fasa cair
2. Oksidasi hidrokarbon dalam fasa cair secara langsung atu tidak langsung
3. Karbonilasi metanol
A. Sintesis Asam Asetat Melalui Oksidasi Asetaldehid Fasa Cair
Umumnya pembuatan dilakukan dalam fasa cair. Produk ini juga terurai
membentuk asetaldehid dan oksigen, atau bereaksi dengan komponen medium
reaksi menghasilkan campuran metal kompleks dari asetaldehid dan peracid.
B. Pembuatan Asam Asetat Melalui Oksidasi Hidrokarbon
1. Oksidasi Hidrokarbon Parafin (propana, n-butana, light gasoline)
Kegiatan oksidasi biasanya dilakukan dalam fasa cair, melalui rangkaian
mekanisme reaksi, yang langkah awalnya adalah pembentukan
hidroperoksida yang kemudian bereaksi dan terpecah membentuk berbagai
macam senyawa oksigen. Semakin kompleks umpan yang digunakan,
semakin banyak macam produk yang dihsilkan.
a) Oksidasi n-butana
Reaksi konversi n-butana menjadi asam asetat sebagai berikut :
C4H10 + O2 2CH3-COOH + H2O H = - 990 kJ/mol
b) Oksidasi Light Gasoline (Nafta)
Oksidasi terjadi pada udara di dalam reaktor yang berbentuk menara,
dirancang untuk mencapai pencampuran yang efektif antara fasa cairan
dan gas, serta untuk memastikan pengendalian temperatur yang baik,
karena reaksi sangat eksotermik, H = - 420 kJ/mol dari oksigen yang
dikonversi.
2. Oksidasi Hidrakarbon Olefinic
a) Oksidasi Langsung Dari n-butena
Reaksi keseluruhannya sebagai berikut :
nC4H8 + 2O2 2CH3-COOH H = - 985 kJ/mol butana
b) Oksidasi Tidak Langsung dari n-butena
Untuk melanjutkan gambaran ulang dari perubahan langsung n-
butana, Bayer telah mengembangkan proses oksidasi tidak langsung
yang membantu untuk memperbaiki pemilihan keseluruhan
pengoperasian, dan melewati formasi intemediate butil asetat yang
kedua. Pembuatan asam asetat melalui dua langkah mekanisme reaksi :
Esterifikasi dan cracking
C. Sintesis Asam Asetat dengan Karbonilasi metanol
Kebanyakan asam asetat murni dihasilkan melalui karbonilasi. Dalam
reaksi ini, metanol dan karbon monoksida bereaksi menghasilkan asam asetat
Proses ini melibatkan iodometana sebagai zat antara, dimana reaksi itu
sendiri terjadi dalam tiga tahap dengan katalis logam kompleks pada tahap
kedua.
(1) CH3OH + HI → CH3I + H2O
(2) CH3I + CO → CH3COI
(3) CH3COI + H2O → CH3COOH + HI
D. Pembuatan Skala Industri
ASETALDEHID
Ada empat proses utama dalam pembentukan asetaldehid pada skala industri,
yaitu :
Dehidrogenasi atau oksidasi parsial dari etanol pada fasa uap.
Hidrasi fasa liquid dari asetilen.
Oksidasi dari hidrokarbon jenuh.
Oksidasi fasa liquid dari etilen.
A. Sintesis Asetaldehid dengan Dehidrogenasi atau Oksidasi Parsial dari
Etanol pada Fasa Uap
Asetaldehid diperoleh dari etanol baik melalui oksidasi katalitik
atau dengan dehidrogenasi.
1. Oksidasi dari Etanol
Etanol dioksidasi dengan uap alkohol dan udara. Etanol dan
asetaldehid hasil yang tidak bereaksi diekstrak dari gas yang keluar
reaktor dengan cara membersihkannya dengan air yang dingin atau
etanol. Asetaldehid dan etil alkohol dipisahkan dengan cara distilasi,
cairan etanol di konsentrasikan atau direcycle.
2. Dehidrogenasi Etanol
Etil alkohol diuapkan dan dimasukkan dalam reaktor yang
menggunakan katalis chromium dan copper aktif, pada tekanan
atmosferik dan suhu antara 260–2900C. Setelah pendinginan dan
kondensasi parsial pada keluaran reaktor, fraksi gas sisa dibersihkan
dengan air untuk mengekstrak alkohol dan asam asetat yang masih
tercampur etanol yang tidak bereaksi direcycle
B. Sintesis Asetaldehid dengan Hidrasi Asetilen
Excess asetilen ikut dalam pembentukan asetaldehid, yang selanjutnya
diuapkan dengan pendinginan dan dibersihkan dengan air. Aldehid
dimurnikan dengan distilasi, sedangkan asetilen yang tidak bereaksi direcycle.
C. Sintesis Asetaldehid dengan Oksidasi dari Hidrokarbon Jenuh
Pada proses ini, umpan hidrokarbon dicampur dengan udara yang dikompresi
dan gas recycle yang mengandung parafin yang tidak bereaksi.
D. Sintesis Asetaldehid dengan Oksidasi Fasa Liquid dari Etilen
( Wacker – Hoechst Processes)
1. Wacker – Hoechst single step process
2. Wacker – Hoechst two – step process
E. Perbedaan Dari Setiap Teknologi Proses
Dehidrogena
si & Oksidasi
Parsial
Hidrasi
Etilen
Oksidasi
Hidrokarbon
Jenuh
Oksidasi Fase
Liquid Dari
Etilen
Reaktor Vertikal Titanium
Katalis Silver,
copper,
Cobalt,
Chrom
Asam
Sulfurat,
mercury
complex
Pemisah
an
Distilasi Distilasi Quenching Flashing, distilasi
Kondisi
Operasi
T : 375 –
5500C
T : 70 –
900C
T : 4500C ; 3700C T : 80 – 900C
T : 260 –
2900C
P : 0.2 – 1
x 106 Pa
abs.
P : 0.7 x 106 Pa
abs.
P : 0.2 – 5 x 106
Pa abs.
ETANOL
A. Sintesa Etanol dengan hidrasi tidak langsung pada Etilen
Metode ini juga disebut esterifikasi atau hidrolisis, terdiri dari
beberapa tahap:
a. Pembentukan etil asam sulfat dan dietil sulfat dengan absorpsi pada etilen
dalam konsentrat asam sulfur, mekanisme reaksinya:
CH2 = CH2 + H2SO4 C2H5O – SO3H
2CH2 = CH2 + H2SO4 (C2H5O)2SO2
b. Hidrolisis pada ester sulfur menjadi etanol
C2H5O = SO3H atau (C2H5O)2SO2 + H2O C2H5OH atau (C2H5)2O +
H2SO4
Produk yang terbentuk adalah Dietil Eter hasil dari reaksi etanol pada
Dietil Sulfat.
c. Dikonsentrasikan kembali produk asam sulfurnya.
B. Sintesa etanol dengan hidrasi langsung pada etilen
Operasi dalam industri :
Uap yang meninggalkan reactor dikondensasikan dengan heat exchanger
dengan umpan dan discrubbing dengan larutan caustik soda untuk
menetralkan semua sisa asam fosfor. Gas yang keluar didinginkan lagi dalam
heat exchanger yang kedua dan fraksi air alcohol didinginkan. Setelah
discrubbing dengan air gas ditekan dan direcycle.
Campuran air dan etanol diumpankan kedalam kolom distilasi yang pertama
untuk membuang campuran ringan (eter), yang dimana kemudian air dan 95%
alkohol didistilasi.
C. Produksi etanol tanpa proses hidrasi
Distilasi azeotrop digunakan untuk memproduksi etanol dengan
kemurnian 95-100%. Dimana komposisi cairan dan uap adalah sama. Seperti
diilustrasikan pada gambar, instalasi terdiri dari dua kolom operasi pada
tekanan atmosfer :
a. Kolom distilasi dengan 55 – 65 tray menghasilkan alkohol pada bagian
bottom. Sedangkan pada bagian atas dengan suhu top 65 oC dihasilkan zat
dengan komposisi berat air = 7,4, etanol = 18,5. benzene = 74,1.
b. Kolom kedua digunakan untuk mengolah campuran fasa cair dari kolom
pertama dimana dilakukan pemisahan, kemudian dikondensasikan dan
direcycle dengan reflux dari kolom pertama. Excess air terproduksi di
bagian bottom.
D. Perbedaan Proses
Perbedaan Hidrasi tak langsung
pada etilen
Hidrasi langsung pada
etilen
Tanpa proses hidrasi
Prinsip Operasi Esterifikasi / Hydrolysis Catalyst Reaction Azeotropic Distillation
Suhu 80oC 300oC 65oC
Tekanan 1,3 – 1,5.106 Pa 7.106 Pa Tek atmosfer
Katalis Tidak ada Phosphoric acid Tidak ada
Bahan Baku etilen dan asam sulfat etilen, air dan ditambah
katalis
etanol
Tahap – tahap proses Lebih rumit sehingga
memerlukan biaya yang
tinggi
Lebih sederhana
sehingga biaya yang
digunakan lebih rendah
Lebih sederhana
ASETAT ANHIDRAT
A. Produksi Asetat Anhydride Dari Asam Asetat
Prinsip
Ada reaksi yang terlibat :
CH3COOHCH2=CO+H2O H298=147 Kj/mol
CH3COOH+CH2=CO(CH3-CO2) 2O H298= -63Kj/mol
Konversi yang pertama,dengan cara endotermis,harus dilakukan di fase vapor
dengan temperatur tinggi. Konversi kedua ,dengan cara eksotermis, tanpa
menggunakan katalis, oleh absorpsi asam asetat.
B. Asetat Anhydride Dari Acetone Dan Asam Asetat
Langkah pembuatan terdiri dari dua tahap :
Pyrolisis acetone menjadi ketone
Absorpsi ketene pada asam asetat
Reaksi :
C. Asetat Anhydride Dengan Oksidasi Acetaldehyde
Asetat anhydride dan asam dari acetaldehyde yang terbentuk
meningkatkan produksi intermediat seperti peracetic acid dan acetaldehyde
monoperacetate.
Reaksi
Dari reaksi diatas yang terjadi :
Hidrolisis asetat anhydride
Oksidasi asetat anhydride dengan asam peracetic untuk menghasilkan
diacetyl peroxide dan asam asetat.
Dekomposisi peroxide dengan air untuk menghasilkan peracetic dan
asam asetat.
D. Asetat Anhydride Dengan Thermal Decomposition Ethylidene Diacetate
Reaksi :
Ethylidene diacetate dengan bubbling acetylen menggunakan asam asetat
pada 60 – 85 dan katalis mercuri acetate dan sulfat.
Distilasi antara 300 - 400
Atmospheric pressure atau 150 dibawah vakum
Menggunakan 1 – 3% sodium pyrophosphate atau zinc chloride.
E. Perbedaan Proses
ISOPROPANOL
A. Esterifiksi Dengan Asam Sulfat dan Hidrolisis
Isopropanol juga dapat dihasilkan dari proses yang sama dengan
pembuatan etanol. Hanya saja perlu diperhatikan katalis yang digunakan dan
kondisi yang diperlukan.
Operasinya memiliki dua tahap:
1. Pada tahap yang pertama dengan penambahan asam sulfat ke propylene.
Mengikuti reaksi berikut:
CH3-CH=CH2 + H2SO4 (CH3)2CH-O-SO3H
2. Tahap yang kedua, ester dihydrolisis degan mereduksi kosentrasi asam
dengan penambahan air atau uap. Mengikuti reaksi berikut:
Bahan baku Asam asetat Aseton dan
asam asetat
Oksidasi
asetaldehid
Ethylidene
diasetat
Temperatur Konversi 1 (700-
800oC)
Konversi 2 (30-40oC)
700-800oC 45-60oC 60-85oC
Tekanan Konversi 1 (10-
20kPa)
Konversi 2 (7-20kPa)
1 atm Pa absolut 1 atm
Katalis Phospat organik H2S dan
CS2
copper mercuri acetate dan
sulfat.
Konversi 85-90% 85-90% 70-80% -
(CH3)2CH-O-SO3H + H2O CH3-CHOH-CH3 + H2SO4
B. Hidrasi Katalitik Propilen
Beberapa proses beroperasi pada fase vapor atau liquid ,atau
mencampurkan kedua fasa dengan cara trickling. Pada fase vapor,
ICI(imperial chemical industres) proses menggunakan tungsten dan katalis
silica (W03/SiO2) pada suhu 250°C dan tekanan 25.106 Pa absolute. Veba
proses mengunakan asam fosfor di silica beroperasi pada suhu 180ºC dan
tekanan 4.106 pa absolute. Pada teknologi ini propylene dikonversikan sangat
kecil (5%), sehingga dapat di recycling dan menggunakan propylene
murni(99%). Pada fasa liquid tokuyama proses menggunakan silico-tungsten
sebagai katalisis dan kondisi operasi atara 270 and 280ºC dan tekanan pada
2.106 pa absolute.
FENOL
1. Sulfonasi benzen
Proses ini melibatkan empat reaksi kimia utama yaitu:
Sulfonasi: Benzene direaksikan dengan asam sulfat untuk membentuk
asam benzena sulfonat pada 150-170 deg Celcius
Netralisasi: Benzene asam sulfonat direaksikan dengan natrium sulfit
untuk membentuk natrium benzena sulfonat
Fusion: Sodium benzena sulfonat adalah menyatu dengan sodium
hidroksida membentuk natrium phenoxide
Pengasaman: asam sulfat dan natrium phenoxide bereaksi untuk
menghasilkan fenol mentah dan natrium sulfit.
2. Kloronasi benzene
Reaksi utama yang berlangsung selama proses ini adalah:
1. Klorinasi
C6H6 + Cl2 ---> 850C, Fe-- C6H5Cl> (klorobenzena)
2. Causticization
C6H5Cl + NaOH (aq)---> C6H5NaO
3. Hidrolisis
C6H5NaO + HCl (aq) ----> C6H5OH + NaCl (aq)
3. Sintesis fenol dengan oksikloronasi benzene
Operasi oksikloronasi benzene dalam fasa gas menggunakan teknik Hooker /
Rasching yang pada umumnya digunakan dalam industry
1. Proses Hooker / Rasching
Proses ini terbagi menjadi empat tahap. Tahap pertama yaitu proses
pemanasan air dan asam klorida sebagai campuran untuk umpan. Tahap
yang kedua adalah purifikasi monoklorobenzen dengan destilasi.
2. Proses Gulf
Proses Gulf hampir sama prosesnya dengan Hooker. Namun, perbedaan
intinya yaitu pada asam klorida yang diumpankan untuk proses
oksikloronasi. Sehingga, kondisi prosesnya juga berbeda-beda.
Oksikloronasi berlangsung pada suhu sekitar 135oC antara 1 dan 1.2*106
Pa absolute. Menggunakan katalis nitric acid. Keluaran reactor berupa dua
fasa, yaitu
Fasa mengandung karbon
Fasa cair
4. Metoda Cumene
Benzene dan propylene murni yang dihasilkan dari industri minyak dicampur
dalam fase cair atau uap di hadapan asam fosfat di kieselguhr. Sebagai
kumena, hasil atau benzena iso propil terbentuk. kumena Dengan demikian
terbentuk dibuat ke dalam bentuk suatu emulsi dengan larutan berair natrium
karbonat, menggunakan natrium stearat sebagai emulsi.
ASETON
A. Proses Wacker
Dalam produksi skala industri, propilen di pretreatment terlebih dahulu
dengan panas sampai 115 OC. feed ini kemudian dimasukan ke dalam reaktor
bersamaan dengan penambahan katalis yang di pretreatment hingga suhunya
sama dengan feed. Reaktor beroperasi pada tekanan 1.2 x 10 6 Pa absolute .
hasil keluaran reaktor berupa campuran dengan suhu 120 OC dengan tekanan
0.5 x 10 6 Pa absolute. Dengan kondisi ini reaktan dan produk keluaran reaktor
akan berbentuk gas sedangkan katalis tetap dalam fasa liquid. Hal ini akan
memudahkan dalam proses separasi.
B. Produksi Aseton dari Oksidasi isopropil akohol (Shell Process)
Reaksi terdiri dari :
a) Oksidasi propilen menjadi akrolin. Konversi dilakukan dalam fasa gas dan
katalis cupper oxide.
b) Lalu diikuti dengan sulfuric hydration propilen menjadi isopropanol.
c) Akrolin yang terbentuk direaksikan dengan isopropil alkohol, produk yang
terbentuk adalah aseton. Reaksi ini dilakukan dengan bantuan katalis
magnesium oxide dan zinc oxide agar terbentuk alil alkohol sebagai
produk samping.
d) Secara paralel, fraksi lain dari isopropanol akan dioksidasi pada fasa liquid
dengan temperatur 70 – 160OC, tekanan 106 Pa. Absolute dalam medium
yang sedikit asam dan oksigen yang berlebih. Reaksi ini tidak memerlukan
katalis.
e) Hidrogen peroxide dan illyl alcohol akan direaksikan menjadi gliserin
dengan katalis tungsten oxide.
f) Reaksi ini merupakan reaksi yang fleksibel karena, kita dapat
memproduksi metil etil keton sebagai hasil samping dari produksi gliserin
dengan mengganti isopropanol dengan secondary butiyl alcohol.
C. Dehidrogenasi
Metoda dehidrogenasi isopropil alkohol untuk produksi aseton dapat
dibagi menjadi Liquid phase processes and vapor phase processes.
1. Liquid phase processes
Feed ditreatment dahulu dengan panas, suhu dalam reaktor adalah 150OC
dan tekanan atmosferik. Reaksi terjadi dalam fasa liquid dengan
keberadaan dari Raney Nikel. Setelah produk yang berada dalam campuran
keluar dari reaktor, maka tahap selanjutnya adalah tahap pemisahan yaitu
kondensasi dari reaktor outcame, penghilangan hidrogen dengan cara
water scrubbing, distillation of aseton, water dan isopropil alkohol
2. Vapor Phase Processes
Vapor phase processes dilakukan pada suhu 350 – 400OC dan tekanan 0.2 x
106 Pa absolute. Pemanasan bersumber dari heat transfer fluids (steam or
preheated air) yang dilakukan dari luar reaktor. Konversi terbaik terjadi saat
katalis yang digunakan zinc oxide sebanyak 7 – 8 % berat dicampur dengan
zirconium oxide 0.5% berat (untuk upgrade katalis) dalam medium purmice.
Feeds nya adalah hidrogen dan isopropil alkohol dengan perbandingn mol
1/1 dikirim ke dalam reaktor dengan suhu 380OC.
E. Proses Cumene
Reaksi Alkilasi Friedel Craft dari Benzene dan Propylene menjadi Cumene :
C6H6 (g) + CH2CHCH3(g) C6H5CH(CH3)2 (g)
Benzene Propylene Cumene
Reaksi Oksidasi Cumene menjadi Cumene Hydroperoxide :
C6H5CH(CH3)2 (g) + O2 (g) C6H5CH(CH3)2OOH (g)
Cumene Oksigen Cumene Hydroper oxide
Reaksi Hidrolisis Cumene Hydroperoxide menjadi Phenol dan Aseton pada
kondisi asam :
C6H5CH(CH3)2OOH (g) C6H5OH (aq) + CH3COCH3( aq)
Cumene Hydroperoxide Phenol Aseton
ETIL METIL KETON
A. Proses Pembuatan Etil Metil Keton
1. Dehidrogenasi 2-butanol
Reaksi :
CH3CH(OH)CH2CH3 CH3C(O)CH2CH3 + H2
Pada fase liquid (proses IFP) suhu yang digunakan sekitar 150 oC,
menggunakan nikel sebagai katalis nya. Yieldnya sekitar 98%. Sedangkan
pada fasa uap (standard Oil Process) suhunya sekitar 400oC pada 0,2 106
tekanan absolut. Katalis yang digunakan zinc oksida dan yield mencapai 95%
2. Oksidasi butanol sekunder
Alkohol sekunder dioksidasi menjadi keton. Tidak ada reaksi lebih lanjut yang
terjadi seperti pada oksidasi alkohol primer. Sebagai contoh, jika anda
memanaskan alkohol sekunder propan-2-ol dengan natrium dikromat(VI) atau
kalium dikromat(VI), maka akan terbentuk propanon. Oksidasi katalitik gugus
OH pada 2-butanol menjadi 2-butanon dengan TiO2-Al2O3 dan H2O2 sebagai
oksidatornya menghasilkan 2-butanon sebanyak 32.90-45,30 %. Oksidasi
butanol sekunder menjadi butanon atau etil metal keton dan hydrogen
peroksida dikembangkan dengan proses shell untuk menghsilkan gliserin.
3. Oksidasi langsung dari n-butene dengan proses wacker/Hoechst
Dengan palladium atau tembaga klorida pada suhu 110oC dan tekanan 1,2
106 pa absolute menghasilkan yield 85-88%
4. Oksidasi isobutilbenzene
+ O2 + CH3C(O)CH2CH3
BUTANOL
A. Sintesis 1 – Butanol dari Condensation Acetaldehyde
Tahap Tahap Reaksi
1. Aldozation
2CH3 – CHO CH3 – CHOH – CH2 – CHO
2. Dehydration
CH3 – CHOH – CH2 – CHO H2O + CH3 – CH = CH – CHO
3. Hydrogenation
CH3 – CH = CH – CHO + H2 CH3 – CH2 – CH2 – CH2OH
B. Sintesis Butanol Dengan Hydroformolation Propylene
Reaksi Hydroformaltion sering disebut Oxo Sintesis ditemukan oleh Rohlen
(Ruhrchemei) pada tahun 1938. Terdiri dari penambahan hidrogen dan
kelompok formil (-CHO) ke ikatan ganda olefin, dengan perlakuan olefin
dengan mencampurkan CO dan H2 dengan katalis Kobal. Dari olefin simestris
ini beraksi menjadi dua Aldehid.Dari tempat itu diperoleh Propylene,
Butyraldehyde, dan Isobutyraldehide yang mana kemudian menjadi
Hydrogenation kepada Alkohol yang sesuai.
Perbedaan:
Kondensasi
asetaldehid
Hidroformilasi propilen Fermentasi Aceton-
butanol
reaksi Aldolisasi,
Dehydration,
Hydrogenation
reaksi katalis yang sama dimana
terjadi koordinasikompleks
antara kobalt dengan olefin
Hidrolisis yang enzymatic
katalis nickel chromium Kobalt/rhodium
Bahan baku Acetaldehyde. Aldehyde Clostridium
acetobutylicum
Kondisi operasi Suhu : 180Oc
Tekanan:0.2 106 Pa
Suhu : antara 110 dan 180oC,
tekanan : antara 20 dan 35 106
Pa,
Suhu : sekitar 34oC dan
suatu pH yang berksiar
antara 6.5 dan 5
yield 85 % 88 % 42