TUGAS INDIVIDU PROSES KIMIA LANJUT MATERI :
PROSES INDUSTRI IN DUSTRI KLOROMETANA KLOROMETANA
Disusun Oleh : Nama
: Anas Fahmi Imron
NIM
: 011200305
Jurusan
: Teknokimia Teknokimia Nuklir
Semester
: VI
Dosen
: Dr Deni Santomo! M"#n$
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL YOGYA YOGYAKARTA KARTA 2015
INDUSTRI PEMBUATAN METIL K LORIDA 1 PENDAHULUAN Metil klori%a! &u$a %ise'ut se'a$ai klorometana! ()*0 atau +,, *0! a%alah sen-aa kimia or$anik -an$ termasuk %alam kelom.ok haloalkana" Sen-aa ini %ulu %i$unakan se'a$ai .en%in$in" Sen-aa ini 'er'entuk $as tak 'erarna -an$ mu%ah ter'akar %en$an 'au se%ikit manis" /arena siatn-a raun! maka saat inisen-aa ini tak %i$unakan la$i .a%a .ro%uk).ro%uk rumah tan$$a" Metil klori%a .ertama kali %isintesis oleh kimiaan eranis Jean)a.tiste Dumas men$ua.kan
%an
am.uran
#u$ene
metanol!
eli$ot asam
.a%a
sulat!
tahun %an
1435
%en$an
natrium
klori%a"
iki.e%ia6 Metil klori%a meru.akan sen-aa klorometana selain metilen klori%a %an kar'on tetraklori%a" Sen-aa metil klori%a %a.at %i.ro%uksi %en$an .roses hi%roklorinasi ase $as metanol! sehin$$a 'ahan 'aku utama metil klori%a a%alah metanol %an asam klori%a" Metanol %an asam klori%a! ke%uan-a a%alah reaktan 'erhar$a murah" Oleh karena itu akan le'ih men$untun$kan &ika %i&a%ikan 'ahan 'aku untuk mem'uat metil klori%a! karena metil klori%a a%alah .elarut -an$ har$an-a le'ih mahal" en$$unaan .roses hi%roklorinasi %ari metanol akan le'ih men$untun$kan &ika .ro%uk -an$ %iin$inkan han-a metil klori%a %an %en$an ka.asitas .a'rik -an$ keil M /etta6" 728 metil klori%a -an$ %ihasilkan %i Amerika Serikat %i$unakan se'a$ai ee%stok
%alam
.em'uatan
'ahan
lan&utan
metil
klorosilane"
Metil
klorosilane %i$unakan %alam .ro%uksi 9ui%a silikon! elastomer! %an resin" Namun .alin$ 'esar %i$unakan se'a$ai 9ui%a silikon! %imana %i$unakan %alam tin$katan -an$ luas %ari .ro%uk termasuk .roses .em'antu se.erti a$en antioamin$! a$en .ele.asan! %an .elumas rin$an" Metil klori%a &u$a
%i$unakan %alam 'i%an$ kimia untuk .ro%uk konsumsi se.erti kosmetik! auto .olishes!
.elitur
urniture!
%an
la.isan
kertas
"O-,hem"om6"
em'uatan tertrameth-l lea% %an tri.atane 2!2!3!)trimeth-l'utane6 se'a$ai 'ahan tam'ahan anti ketukan untuk 'ensin! a%alah .en$$unaan .alin$ luas %ari metil klori%a "%"$o;6" Metil klori%a &u$a %i$unakan %alam sintesis 'er'a$ai sen-aa! %an se'a$ai .en$ekstraks untuk lemak! min-ak! %an resin" Metil klori%a &u$a telah %i$unakan se'a$ai 'ahan .em'akar %alam aerosol %an .em'uatan o'at %ru$s6 terlaran$ "inhem"or$6" Dalam .em'uatan metil klori%a %i.erlukan ketelitian karena kon%isi reaksi ti%ak men-ukai kom.etisi reaksi untuk 2 molekul metanol -an$ 'er$a'un$ untuk mem'entuk %imetil eter" Akan teta.i reaksi utama .em'entukan metil klori%a teta. %ominan karena %imetil eter -an$ ter'entuk san$at se%ikit (ase6"
2 MACAM – MACAM PROSES Maam)maam .roses .em'uatan metil klori%a seara komersial -an$ %ikem'an$kan! antara lain :
2.1 K LORINASI METANA Menurut M /etta 17<26! seara umum sintesis metil klori%a %en$an meto%e klorinasi metana %a.at %i'uat %en$an 'e'era.a ara! antara lain : • • •
roses thermal hlorination roses .hotohlorination roses klorinasi metana %en$an katalis Alumin%o
a%a .roses klorinasi metana! metana 'ukan meru.akan .ro%uk tun$$al! karena ter'entuk .ro%uk lain se.erti %iklorometana! triklorometana %an kloroorm" (eaksi ini 'er&alan seara eksotermik" ,+* = ,l2
,+3,l = +,l
,+3,l = 2 ,l2 ,+2 = ,l2
,+2,l2 = +,l
2,+3,l2 = 3,l2
,+,l3 = +,l
2,,l* = +,l
roses klorinasi metana men$hen%aki kemurnian metana tin$$i! sehin$$a %i.erlukan alat r-o$eni %estilasi untuk treatment $as alam! -an$ in;estasi .eralatan ini uku. mahal! -iel% .roses klorinasi metana 40)458 /irk Othmer! Vol5! 17736"
2.2 HIDROKLORINASI METANOL Dari >eissermel! .em'uatan metil klori%a %en$an meto%e hi%roklorinasi metanol %a.at %i'uat %en$an %ua ara : •
em'uatan metil klori%a %ari metanol %an asam klori%a .a%a ase $as" ,+3O+ = +,l
,+3,l = +,l
(eaksi ini %ilakukan .a%a suhu 100)150o, %en$an kele'ihan tekanan -an$ ti.is 'aik tan.a katalis mau.un %en$an katalis homo$en se.erti ?n,l2 atau Fe,l3" •
em'uatan metil klori%a %ari metanol %an asam klori%a .a%a ase air" ,+3O+ = +,l
,+3,l = +,l
(eaksi ini %ilakukan .a%a suhu 300)340o, %an .a%a tekanan 3)@ 'ar %en$an katalis hetero$en se.erti ?n,l2! ,u,l2! +3O* %en$an 'antuan SiO2! atau %en$an Al2O3 .a%a e% atau 9ui%iBe% 'e%" Dari "ree.atentonline"om! reaksi 'erlan$sun$ .a%a ase $as %an men$$unakan katalis %alam 'entuk .a%at atau air" /on%isi reaksi harus %i&a$a! karena %a.at mem'entuk %imetil eter" (eaksi : ,+3O+
,+3O,+3 = +2O
3 PEMILIHAN PROSES Dari ke%ua .roses -an$ a%a %i.ilih .roses hi%roklorinasi metanol %en$an .ertim'an$an : a" ro%uk -an$ %iin$inkan han-a metil klori%a! se%an$kan klorinasi metana selain metil klori%a &u$a men$hasilkan .ro%uk lain se.erti metilen klori%a! kloroorm! %an kar'on tetraklori%a Othmer!17736" a%a
hi%roklorinasi
metanol!
selain
.ro%uk
metil
klori%a!
&u$a
%ihasilkan .ro%uk sam.in$ %alam ¨ah san$at se%ikit -aitu %imetil eter" Akan teta.i %imetil eter %a.at %ire%uksi %en$an melakukan .roses .alin$ ti%ak .a%a %ua reaktor o.erasi %en$an memasukkan seluruh um.an asam klori%a -an$ %i'utuhkan ke %alam reaktor .ertama sementara memisahkan .emasukan um.an metanol terutama se'a$ai ua.! %iantara reaktor " .atentstorm"us6" '" Ciel% .a%a .roses hi%roklorinasi metanol se%an$kan
.roses
klorinasi
metana
%a.at
mena.ai 758
se'esar
40)458
/irk
Othmer!17736" " a%a .roses klorinasi metana! metana se'a$ai 'ahan 'aku harus memiliki kemurnian tin$$i sehin$$a %i.erlukan 'ia-a -an$ mahal M /etta6"
4 K EGUNAAN PRODUK en$$unaan metilklori%a %easa ini antara lain a%alah : a" ahan 'aku .em'uatan silikon" '" ahan 'aku .em'uatan kosmetik!
.ro%uk
rumah
tan$$a!
%an
makanan" " /om.onen .entin$ %alam buthyl rubber " %" ahan 'aku untuk mem.ro%uksi cationic polymer untuk 9okulan %alam .roses .en$olahan air"
5 SIFAT – SIFAT BAHAN DAN PRODUK 5.1 SIFAT – SIFAT BAHAN BAKU UTAMA 5.1.1 Me!"#$ %CH3OH& Siat siat sik : erat molekul! $ramEmol : 32!0*2 Titik %i%ih 1atm6! o, : @*!< Suhu kritis!o, : 237!*3 Tekanan kritis! ka : 407@ + liGui%6 .a%a 25o,! JEmol : )201"1<0 H liGui%6 oa%a 25o,! JEmol : )1@2"@20 Densitas .a%a 25o,! $Eml : 0!<4< /a.asitas .anas air! JEmol"/ ,. *0!125 = 3!10*@#)01T=)1!0271#)036T2=1!*574#)0@T3 /a.asitas .anas $as! JEmol o/ ,. *0!0*@=3!424<#)026T=)2!*527#)0*6T2=)2!1@<7#)0<6T3=5!7707#) 116T* Cas! 17776
Siat siat kimia : •
em'uatan %imetil eter : %imetil eter akan ter'entuk %en$an %ehi%rasi metanol %en$an katalis Alumin%o .a%a suhu 300," 2,+3O+ = (,OO+
,+3O,+3 = +2O
•
(eaksi %en$an asam klori%a : ,+3O+ = +,l
•
Dekom.osisi : ,+3O+
•
,+3,l = +2O
,O = +2
Dehi%ro$enasi %an oksi%asi .arsial : ,+3O+ ))))))))K +,+O = +2 2,+3O+ = O2 ))))))))K +,,+O = 3+2O
5.1.2 A'!( K$#)*+! %HC$& Siat)siat sis erat molekul! $Emol : 3@!5 Titik %i%ih 1 atm6! o, : )43!031* Suhu kritis! o, : 51!55 Tekanan kritis! atm : 42!5 L+ liGui%6 .a%a 25o,! JEmol : )72"300 LH liGui%6 .a%a 25o,! JEmol : )75"30 Densitas .a%a 25o,! $Eml : 1!2@4 Viskositas! 20o,! . : 0!015@ Cas! 17776
Siat siat kimia : •
(eaksi oksi%asi %en$an lo$am : Fe2O3 'ereaksi .a%a suhu 300, men$hasilkan Fe,l2 %an +2O
•
(eaksi %en$an oksi%ator : +,l %an O2 'ereaksi %alam ase $as
•
men$hasilkan $as klorin" (eaksi su'stitusi %an hi%roksil aliatik %en$an asam klori%a (O+ =+,l
(,l = +2O
5.2 SIFAT – SIFAT PRODUK 5.2.1 Me*$ K$#)*+! Siat)siat sik : Siat)siat Fisis erat molekul! $Emol : 50!53 Titik %i%ih 1 atm6! , : )25!<3 Suhu kritis! , : 1*3 Tekanan kritis! atm : @5!7 L+ liGui%6 .a%a 25,! JEmol : )4@"320 LH liGui%6 .a%a 25,! JEmol : )@2"470 Viskositas! 20,! . : 0!2** Cas! 17776
Siat)siat kimia •
Metil klori%a mem.un-ai kemam.uan me%iasi %en$an mekanisme reaksi Frie%el ,rats! Hi$nant rea$ent %an >urtB s-nthesis : ,+3,l = ,@+@ ))))))))K ,@+5 = +,l ,ras6 ,+3,l = M$ ))))))))K ,+3M$,l Hri$nar%6 2,+3,l = 2Na ))))))))K ,+@ = 2Na,l >urtB6
•
Metilklori%a akan 'ereaksi kuat %en$an Al men$hasilkan metal Alumin%o klori%a untuk katalis .olimerisasi %an hi%ro$enasi %ari
•
hi%rokar'on" Silikon 'ereaksi
•
men$hasilkan %imetilklori%asilane" Tetramethyl Lead %i$unakan se'a$ai 'ahan .enam.ur 'ensin! %i'uat
%en$an
metilklori%a
%en$an
a%an-a
,u
akan
%en$an mereaksikan metil klori%a %en$an am.uran ' monoso%ium %en$an katalis Al,l3"
5.2.2 A*) Siat)siat sis erat molekul! $Emol : 14 Titik %i%ih : 100 Suhu /ritis : @*
Siat siat kimia : •
Di'entuk melalui reaksi : + = = O+)
+2O
•
Mam.u
men$hi%rolisis
•
.em'entukn-a" Mu%ah melarutkan Bat"
ester
men&a%i
sen-aa)sen-aa
, TINJAUAN PROSES SECARA UMUM roses hi%roklorinasi a%alah suatu .roses %en$an atom halo$en -an$ 'erasal %ari
asam
klori%a
'er$a'un$
%en$an
suatu
sen-aa
or$anik"roses
hi%roklorinasi meli.uti: 1" (eaksi a%isi 2" (eaksi su'stitusi Sen-aa -an$ %a.at %i'uat .a%a .roses hi%roklorinasi %en$an reaksi a%isi a%alah kloroolen %an %iolen"em'uatan kloroolen %alam hal ini a%alah ;inil klori%a %en$an 'ahan 'akun-a a%alah $as asetilen %an +,l" +, ,+ = +,l +2, ,+,l roses hi%roklorinasi %en$an reaksi su'stitusi ter&a%i .a%a .em'uatan metal klori%a ,+3O+ = +,l ,+3,l = +2O metanol asam klori%a metal klori%a air a%a reaksi ini ion hi%roksil %i$antikan oleh ion klorin %ari asam klori%a" a%a .roses hi%roklorinasi ini! ti%ak han-a .enam'ahan klori%a sa&a -an$ s.esik ta.i &u$a katalisn-a" /e'an-akan katalis -an$ %i$unakan a%alah .em'aa halo$en se.erti '! S'! %an %en$an ;alensi %ua!namun se'a$ai katalis kuran$ sta'il &ika %i'an%in$kan %en$an ;alensi -an$ le'ih tin$$i" /ar'on akti! la- %an alumina %a.at %i$unakan se'a$ai katalis .a%a .roses ini /irk Othmer! Vol 5! 17736"
,.1 K ONSEP PROSES ,.1.1 D!'!) Re!-'* roses .em'uatan metil klori%a %ari metanol %an asam klori%a %en$an katalisator alumina Al2O36 %ilakukan melalui hi%roklorinasi %en$an reaksi se'a$ai 'erikut: ,+3O+$6 = +,l$6
,+3,l$6 = +2O$6
(eaksi hi%roklorinasi metanol %en$an asam klori%a meru.akan reaksi or%e 2 "iki.e%ia"om6"
,.1.2 Me-!"*'(e Re!-'* (eaksi katalitis %en$an Bat reaktan metanol %an +,l 'er'entuk $as %an katalisator Al2O3 'er'entuk .a%atan 'erlan$sun$ menurut mekanisme se'a$ai 'erikut: 1"
a" Diusi $as reaktan %ari ase $as ke .ermukaan luar katalis" '" Diusi reaktan %ari .ermukaan luar katalis meleati .ori).ori ke .ermukaan .ori katalis %iusi molekuler6"
2" A%sor.si reaktan .a%a .ermukaan %alam katalis" 3" (eaksi ,+3O+$6 = +,l$6 katalis ,+3,l$6 =+2O$6 metanol asam klori%a metil klori%a air *" Desor.si hasil reaksi %ari .ermukaan %alam katalis" 5" a" Diusi;itas $as hasil reaksi %ari .ermukaan %alam katalis ke .ermukaan luar katalis" '" Diusi $as hasil reaksi %ari .ermukaan luar interae6 ke ase $as" Fo$ler! 17776 a%a
mekanisme
reaksi
katalitis
%iatas
taha.
%iusi
%asn
a%sor.si
'erlan$sun$ e.at! se%an$kan reaksi .a%a .ermukaan katalis 'erlan$sun$
.alin$ lam'at" Sehin$$a kee.atan reaksi .a%a .ermukaan katalitis seara keseluruhan %ikontrol oleh reaksi .ermukaan" Mekanisme reaksin-a se'a$ai 'erikut : ,+3O+$6 = +,l$6)))))K + 2O$6 = ,+3,l$6 Mekanisme (eaksi : A = S )))))K AS A%sor.si Metanol6 = S )))))K S A%sor.si +,l6 AS = S )))))K DS = S (eaksi %i ermukaan katalis6 DS )))))K D = S Desor.si Metil /lori%a6
K#"+*'* Oe)!'* nit .roses %i$unakan reaktor e%)'e%" Stokiometri %ari metanol %an +,l %iua.kan %an %i.anaskan terle'ih %ahulu .a%a suhu 200o,! kemu%ian %ium.ankan
ke
reaktor
%imana
.anas
reaksi
eksotermis
menaikkan
tem.eratur ke ran$e 300)340o," /atalis -an$ %i$unakan a%alah alumina $el atau P alumina 4)12 mesh6 -an$ %i'antu oleh ,u,l2 atau ?n,l2 %an silika alumina %alam reaktor .i.a $as %en$an 'atas tem.erature 3000,)3700, %ari 2 katalis P alumina ham.er men%ekati kon;ersi eGuili'rium %alam kon%isi kesetim'an$an" (eo;er- .ro%uk %iselesaikan %en$an .en$$osokan oleh air %an kon%ensasi metal klori%a %en$an .en%in$inan 'oilin$ .oint6 .a%a tekanan 1 'ar a%alah )23!< , (ase6"
Pe(!-!*!" K!!$*' Dalam reaksi $as)$as! meski.un katalis ti%ak 'eru'ah .a%a akhir reaksi! teta.i katalis teta. ikut akti %alam reaksi" /atalis %a.at mem.er'esar kee.atan reaksi karena %imun$kinkan ter&a%in-a mekanisme alternati %imana ener$i akti;asi tia. lan$kah reaksi akan le'ih ren%ah %i'an%in$kan tan.a katalis" /on;ersi kesetim'an$an ti%ak %i.en$aruhi katalis! teta.i
selekti;itas %a.at %itin$katkan %en$an a%an-a katalis" mumn-a .enurunan tekanan akan semakin 'esar 'ila %iameter katalis semakin keil" ermukaan -an$ luas le'ih 'aik karena la&u reaksi setara %en$an luas .ermukaan -an$ %item.ati! -aitu %en$an a%an-a struktur .orous! .a%atan ter%iri %ari 'an-ak .ori" Quas .ermukaan -an$ 'esar %ise'a'kan karena a%an-a .ori situs akti6 ini sehin$$a menaikkan kee.atan reaksi %an me-e'a'kan 'erkuran$n-a akti;itas sehin$$a kee.atan reaksi 'ertam'ah 'esar" a%a reaksi hi%roklorinasi metanol men&a%i metil klori%a! katalis -an$ %i$unakan a%alah Al2O3 -an$ meru.akan katalis .a%at 'er.ori %en$an %iameter 1!@4)2!34 mm"/atalis %item.atkan %i %alam reaktor e% 'e% %i %alam sisi tu'en-a! se%an$kan umur %ari katalis Al2O3 a%alah 3)5 tahun /irk Othmer! 17736"
/ LANGKAH PROSES U"* Pe"0*!!" B!!" B!- +,l %isim.an %alam tan$ki! lalu %i.om.a ke e.an%er %an %iturunkan tekanann-a" Qalu %itam'ah +,l untuk %i.anaskan" Metanol %isim.an! %i.om.a %an %ikom.resi tekanann-a ke ;a.oriBer untuk %iua.kan! kemu%ian %ialirkan ke se.arator %an %i.isahkan antara ua. %an air" a. keluar %ari se.arator! kemu%ian ke heater untuk %i.anaskan" Setelah itu %ium.ankan ke reaktor"
U"* P)#'e' er'an%in$an eGuimolar %ari metanol ase $as arus 16 %an asam klori%a arus 26 %ium.ankan ke reaktor hi%roklorinasi -an$ %i.erlihara .a%a suhu sekitar 350o," +i%roklorinasi reaksi %ikatalis oleh salah satu &enis katalis termasuk alumina $el! u.ro atau Bink klori%a .a%a kar'on terakti;asi atau 'atu a.un$! atau asam osor .a%a kar'on terakti;asi" /on;ersi metanol 758" Has keluar reaktor %itranser ke Guenh toer %imana asam klori%a %an
metanol -an$ ti%ak 'ereaksi %ihilan$kan %en$an .en$$osokan oleh air" Air %i'uan$ %ari Guenh toer arus *6 %ile.askan %ari ham.ir semua metil klori%a terlarut %an metanol! %imana ke%uan-a %ire-le ke reaktor hi%roklorinasi arus 56" ,airan keluaran %ari stri..er arus @6 ter%iri %ari asam h-%rohlori ai% ener -an$ %ikirim ke unit .en$olahan lim'ah" Has metil klori%a %ari Guenh toer arus <6 %ium.ankan ke %r-in$ toer! %imana akan %ikontakkan %en$an asam sulat .ekat untuk men$hilan$kan sisa air" em'uan$an asam sulat ener %a.at %i&ual atau %i.roses kem'ali" a$ian %ari metil klori%a kerin$ arus 76 %ikom.resi! %i%in$inkan! %an %iairkan se'a$ai .ro%uk" Sisan-a arus 106 %ium.ankan ke reaktor klorinasi %en$an $as klorin arus 116" Metil klori%a %an klorin 'ereaksi untuk mem'entuk metilen klori%a %an kloroorm! 'ersama %en$an asam klori%a %an se%ikit kar'on tetraklori%a" Arus .ro%uk %ari reaktor klorinasi %i kon%ensasikan kemu%ian %ile.askan asam klori%a" Asam klori%a %ire-le ke reaktor hi%roklorinasi metanol arus 126" ,am.uran kasar %ari metilen klori%a! kloroorm! %an kar'on tetraklori%a %ari stri..er arus 136 %itranser ke tan$ki .en-im.anan
%an
kemu%ian
%ium.ankan
ke
kolom
%estilasi
untuk
men$ekstrak metilen klori%a" a$ian 'aah %ari kolom arus 156 %i%estilasi untuk men$ekstrak klorootm" Arus .ro%uk kloroorm %an metilen klori%a arus 1* %an 1@6 %ium.ankan ke %a- tank %imana %itam'ahkan .en$ham'at lalu %ikirim ke .en-im.anan %an asilitas .emuatan" a$ian 'aah %ari %estilasi kloroorm arus 1<6 ter%iri %ari kar'on tetraklori%a kasar -an$ %isim.an untuk kemu%ian %i&ual atau %itranser ke .emisahan kar'on tetraklori%a atau .roses .erkloroetilen "e.a"$o;6"
DAFTAR PUSTAKA Fo$ler! +"S! 1777! #lements o ,hemial (eation #n$ineerin$! 3r% e%ition! rentie +all "T"(! Ne Jerse/irk! ("#" R Othmer! D"F"! 1773! #n-lo.e%ia o ,hemial Tehnolo$-! Vol V! 3r% e%ition! A >ile- Intersiene u'lisher In! Ne Cork
err-! ("+" an% Hreen! D! 174*! err-s ,hemial #n$ineers +an%'ook! 3r% e%ition! M Hra +ill ook ,o" Ne Cork (ase! +oar% F! 2000! +an%'ook o ,ommerial ,atal-sts: +etero$eneous ,atal-sts! ,(, ress Qe;ens.iel! O"! 17<2! ,hemial (eation #n$ineerin$! 2n% e%ition! John >illean% Sons In! Sin$a.ore M" /etta! J"J" an% ,hunin$ham! "F"! 17<2! #n-lo.e%ia o ,hemial roessin$ an% Desi$n! Marel Dekker In! Ne Cork M /etta! J"J"!1773! ,hemial roessin$ +an%'ook! ,(, ress" Vo$el! A"I" an% Jeer-! H"+"! 1747! Vo$elUs Tet'ook o uantitati;e ,hemial Anal-sis! Qon$man Sienti R Tehnial" >eissermel!
/laus
an%
Ar.e!
+ans
Jur$en!
2003!
In%ustrial
Or$ani
,hemistr-! >ile- V,+" Cas! ,"Q"! 1777! ,hemial ro.erties +an%'ook! M Hra +ill ,om.an-! Ne Cork
"'ehme-er"om "%"$o; "elanise"om "hemiallan%21"om "e.a"$o; "ree.atentonline"om "inhem"or$ "in%onetork"o"i%
"me%oener$i"om "O-,hem"om ".atentstorm"us "iki.e%ia"om
