INDUSTRI SERAT SINTETIS (SELULOSA DIASETAT) A. Selulosa Diasetat
Selulosa Diasetat merupakan serat yang sangat mudah dihasilkan dengan biaya biaya yang rendah dan kualitas produk yang baik. Selulosa diasetat digunakan dalam berbagai industri seperti pembuatan tekstil, plastik, fiber, dan filter rokok. Adapun sifat selulosa diasetat yang yang membedakan dengan serat sintetis lainnya adalah : 1.
Termoplastik
2.
Selektif absorpsi dan dapat membuang beberapa bahan organik dengan kadar rendah
3.
Mudah digabungkan dengan plasticizers dengan plasticizers,, panas, dan tekanan
4.
Selulosa diasetat larut pada kebanyakan pelarut (terutama aseton dan pelarut organik) dan dapat dimodifikasi agar dapat dilarutkan dengan pelarut alternatif, termasuk air
5.
Hidrofilik, membuat selulosa diasetat gampang basah, dengan pengantar cairan yang baik dan absorpsi yang bagus
6.
Area permukaan luas
7.
Terbuat dari sumber yang yang dapat diperbaharui : pulp kayu
8.
Resistan untuk mold dan mildew
9.
Mudah hancur dengan larutan alkali kuat dan agen oksidasi kuat
10. Dapat dibersihkan atau dikeringkan dengan mudah
B. Bahan Baku Proses
1. Pulp Sifat Fisis :
a. Wujud
: padat
b.Sg b. Sg
: 1,6 g/cm3
c. Rumus molekul
: (C6H7O2(OH)3)x
d. Kapasitas panas
: 0,32 Cal/g.oC
Sifat Kimia : Reaksi esterifikasi selulose dengan asam asetat anhidrid : OSO2OH R cell cell(OH)3 + H2SO4 + 3 (CH3CO)2O
R cell cell
+ 4 CH3COOH
2. Asetat Anhidrid Sifat Fisis : a. Wujud
: cair
b. Kenampakan
: jernih (tidak berwarna)
c. Rumus molekul
: (CH3CO)2O
d. BM : 102,09 g/mol e. Titik didih : 139,6oC pada tekanan 1 atm. f. Sg : 1,082 g/cm3 g. Sg : 1,049 g/cm3 h. Temperatur kritis
: 594,45oK
i.
Viscositas : 1,22 Cp
j.
Panas penguapan
: 94,29 cal/g (pada titik didih normal)
k. Panas pembakaran : 46,6 cal/g Sifat Kimia : Asetat anhidrid bisa berasetilasi dengan berbagai macam campuran, mulai dari kelompok selulosa sampai ammonia dengan menggunakan katalis asam atau basa. Pada beberapa garam inorganik dipakai juga aksi katalis, tet api sukar untuk menggeneralisasi aksi dari garam metalik dan ion. Pada umumnya reaksi katalisasi asam dari asetat anhidrid lebih cepat dibandingkan dengan reaksi katalis dengan basa. Hidrolisa dari asetat anhidrid berjalan pada suhu yang rendah dengan adanya katalis akan mencapai tingkat (laju) yang lebih baik. C. Bahan Penunjang 1. Asam Asetat
Sifat Fisis : Wujud
: cair
a. Kenampakan
: jernih (tidak berwarna)
b. Rumus molekul
: CH3COOH
c. BM
: 60,05 g/mol
d. Titik didih
: 118, 4 oC pada tekanan 1 atm
e. Kapasitas panas
: 0,522 cal/g.oC
f.
: 1,049 g/cm3
Sg
g. Temperatur kritis
: 594,45oK
j.
Panas pembakaran
: 46,6 cal/g
Sifat Kimia : Dalam sintesa cellulose dan rayon, asam asetat anhidrat terbentuk dari asam asetat dengan kondisi 700 0C dan 150 mmHg Reaksi: HOAc
H2O + CH2 = CO
Dengan katalis trietil pospat, diikuti reaksi pendinginan dalam fase cair HOAc + CH2 = CO b.
Ac2O
Asam Sulfat Sifat Fisis : a. Wujud
: cair
b. Kenampakan
: jernih (tidak berwarna)
c. Rumus molekul : H 2SO4 d. BM
: 98 g/mol
e. Titik didih
: 340oC pada tekanan 1 atm
f.
Kapasitas panas : 0,3404 cal/g. oC : 1,8361 g/cm 3
g. Sg
)
Sifat Kimia : Asam sulfat larut dalam semua proporsi air dan menghasilkan sejumlah panas. Setiap 1 lb asam sulfat 100% ditambah air sampai konsentrasi asam 90% akan melepaskan panas 80 BTU dan bila ditambah air hingga konsentrasi 20% maka akan melepas panas sebesar 300 BTU. Asam sulfat dapat melarutkan sejumlah besar SO3 dan memproduksi bermacam-macam tingkatan oleum. c.
Magnesium Asetat Sifat fisis : a. Wujud
: cair
b. Kenampakan
: jernih (tidak berwarna)
c. Rumus molekul : Mg(CH 3COO)2 d. BM
: 142,39 g/mol
e. Titik didih
: 134oC pada tekanan 1 atm
f.
Kapasitas panas : 0,2340 cal/g.oC
D. Proses pembuatan selulosa diasetat 1. Persiapan Bahan Baku ( Petreatment )
Pulp dari gudang penyimpanan pulp (V-101) dibawa dengan conveyor SC101 dan dilewatkan ke alat pemotong (hammer mills) HM-101 untuk memperkecil partikel pulp. Kemudian dibawa kembali dengan conveyor SC-102 ke tangki M101 yang terbuat dari stainless steel dilengkapi dengan agitator dan asam asetat glasial dipompa dari tangki V-102 sebanyak 25 % dari berat selulosa pada kondisi operasi 500C dan diagitasi selama 30 menit.untuk proses aktivasi pulp dalam penyeragaman selulosa (pretreatment). Fasa pada proses pretreatment adalah bubur (slurry). 2. Proses Reaksi Utama A. Asetilasi Kemudian pulp yang diaktivasi dimasukkan ke dalam reaktor R -101A/B yang dilengkapi dengan agitator dan jaket pendingin. Proses asetilasi yang berlangsung pada reaktor R- 101A/B adalah batch sehingga dibuat paralel untuk menjadikan proses kontiniu. Ke dalam reaktor dipompakan reaktan asetat anhidrat sebanyak 280% dari tangki V-104, pelarut asam asetat (70%) sebanyak 450% dari tangki V- 106 dan katalis asam sulfat dari tangki V-103 sebanyak 3% dari berat selulosa yang telah diaktivasi dengan kondisi operasi 70oC dan waktu reaksi 1 jam (50 menit pencapaian suhu 70 0C akibat adanya panas reaksi dan 10 menit untuk memperoleh efek asetilasi). Berikut mekanisme proses asetilasi yang terjadi pada reaktor R-101A/B :
Asetat anhidrat
Karbokation
Reaksi ini diawali dengan terjadinya protonisasi pada atom O pada gugus karbonil dalam asetat anhidrat membentuk karbokation. Karbo-kation yang cukup efektif ini merupakan suatu senyawa antara dimana terjadi muatan positif pada atom C yang berikatan dengan atom O yang terprotonasi. Dengan adanya karbokation ini maka subtitusi nukleofilik akan mudah terjadi. Pada reaksi ini pasangan electron yang tidak berikatan pada atom O pada gugus hidroksil akan menyerang karbokation tersebut dan diikuti oleh eliminasi asam karboksilat dan H+. Dalam reaksi asetilasi ini kedudukan OH - pada atom C menentukan kereaktifan atom pada reaksi esterifikasi. Halangan sterik yang dimiliki gugus hidroksil pada C 6 lebih kecil dibandingkan pada atom C 2 dan atom C3. Dengan alasan yang sama kemungkinan tahap reaksi selanjutnya terjadi pada atom C3 dan terakhir pada C 2. Dengan demikian reaksi esterifikasi triasetat pada selulosa berlangsung secara bertahap ( Suyati, 2008). Berikut reaksi umum asetilasi selulosa dengan asetat anhidrat pada reaktor R101A/B
(α-selulosa (R-10))
(Asetat anhidrat)
(Selulosa triasetat) (Asam asetat)
B. Hidrolisis Setelah proses asetilasi, produk R-101A/B selanjutnya dihidrolisis dalam tangki R-102A/B dengan penambahan air sebanyak 70% dari berat selulosa (U.S. Patent :4,590,266 Yamashita, 1986) . Tangki hidrolisis berbentuk vertikal dan dilengkapi dengan agitator. Suhu operasi yang berlangsung pada proses hidrolisis adalah 1200C yang diperoleh dari steam selama 2 jam (U.S. Patent : 4,306,060 Ikemoto, 1981 ). CTA +
0,55 H 2O
CDA
+
0,55CH3COOH
Pada proses hidrolisis ini seluruh asetat anhidrat sisa juga terhidrolisis menjadi asam asetat. 3. Pemurnian Produk Setelah melalui proses hidrolisis, maka larutan dialirkan ke dalam tangki netralisasi T-101. Pada tangki ini dipompakan larutan magnesium asetat 20% sebanyak 24% dari berat selulosa dari tangki V-105 untuk menetralisasikan asam
diambil dan dimasukkan ke dalam tangki pencucian WT-101, sedangkan larutan sisa masuk ke dalam proses recovery asam asetat. Selulosa diasetat dicuci dengan air pada tangki WT-101 untuk membersihkan kotoran atau larutan asam s isa yang masih terdapat pada selulosa asetat. Kemudian larutan dialirkan ke sentrifi us (SF102) untuk memisahkan air dan padatan selulosa diasetat. Selanjutnya selulosa diasetat dibawa ke rotary dryer (RD-101) untuk dikeringkan hingga kelembaban 2-5% pada suhu 100 OC yang kemudian dibawa dengan menggunakan conveyor (SC-103) ke tangki pembentukan produk / hammer mills (HM-102) untuk menyeragamkan produk dalam bentuk flake. Kemudian diteruskan ke gudang penyimpanan produk selulosa diasetat (V-107) dengan menggunakan conveyer (SC-104). 4. Recovery Pelarut Asam Asetat Larutan dari tangki pengendapan SF-101 dialirkan ke tangki dekanter D101 untuk memisahkan magnesium sulfat dari asam asetat dan air. Fasa berat dialirkan ke unit pengolahan limbah sedangkan larutan sisa dialirkan ke tangki pencampuran asam asetat dengan menambahkan sejumlah air sehingga komposisi asam asetat pada tangki penyimpanan sebesar 70%.
DAFTAR PUSTAKA Anonim.BabIITinjauanPustaka . http://repository.usu.ac.id/bitstream/handle/123456789 /27514/Chapter%20II.pdf;jsessionid=B0DE8A1249E31284B23FFA0C01B28747?sequence =4 (diakses pada 15 November 2017 Pukul 20.00 WIB)
PROSES INDUSTRI KIMIA (INDUSTRI SERAT SINTESIS ) Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas Mata kuliah Proses Industri Kimia
Oleh Sitti Alanna Luthfiananda Ridzal NIM 161411090
PROGRAM STUDI D-3 TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA
