Pembuatan Asetaldehid Asetaldehyda atau menurut nama sistematisnya etanal adalah sebuah senyawa organik dari kelompok aldehida dengan rumus kimia CH3CHO atau MeCHO. Senyawa ini merupakan cairan mudah terbakar, larut dalam air, dan baunya sangat menyengat. Asetaldehyda terdapat dalam buah-buahan, kopi yang yan g sudah matang, dan roti segar. Senyawa ini dihasilkan oleh tumbuhan dalam metabolisme normalnya. roses yang ter!adi pada industri ini hanya memiliki satu proses, dimana prosesnya dapat dilihat dari diagram alir pembuatan asetaldehyda dari proses hydrasi C"H#. Asetaldehyda !uga merupakan intermediet dalam produksi asam asetat, beberapa ester, dan $at-$at kimia lainnya.
1. Sifat Sifat Fisik Fisik dan Sifat Sifat Kimia Kimia a. Si%at Si%at &isi &isik k dan Si%at Si%at 'imi 'imiaa (ahan (ahan (aku (aku Etilen -
Si%at &isika )umus kimia (erat molekul 0itik did didih 12 atm 0itik beku 12 atm 6u!ud 1"oC, 2 atm 7ensitas gas 7ensitas cairan 9iskositas 9iskositas cairan
* C"H# * "+,3 kg/kgmol * -23,42oC * -25,2oC * gas * 4,3 mol/8 * " " ,"4 mol/8 * ,222 c
- Si%at 'i 'imia • olimerisasi :tilen dapat dipolimerisasi dengan cara memutuskan ikatan rangkapnya dan bergabung dengan molekul etilen yang lain membentuk molekul yang lebih lebih besar 1polimer 1polimer pada tekanan dan temperatur tertentu dan dapat pula menggunakan katalis. )eaksi * n 1 CH" ; CH" → 1 CH" - CH" - •
Hidrohalogenasi
:til klorida terbentuk terbentuk dari reaksi antara etilen dangan HCl menggunakan katalis AlCl3 atau &eCl3 pada tekanan 3- ka dengan temperatur 3-5oC untuk %ase cair dan 23-"oC untuk %ase gas. Hidrogenasi :tilen dapat dihidrogenasi secara langsung dengan katalis nikel pada temperatur 3oC.
•
)eaksi yang ter!adi * CH" ; CH" < H"
→
CH3 - CH3
Alkilasi :tilen dapat !uga dialkilasi dengan menggunakan katalis tertentu. Contoh alkilasi
•
&riedel-Cra%t, mereaksikan etilen dengan ben$en untuk menghasilkan produk etil ben$en dengan katalis AlCl3 pada temperatur #oC. )eaksi yang ter!adi * CH < C"H# → CHC"H • Hidrasi :tilen dapat direaksikan membentuk etanol dengan hidrasi katalitik langsung menggunakan katalis H3O#-SiO" pada temperatur 3 oC dan tekanan 4 Ma. )eaksinya adalah * CH" ; CH" < H"O → CH3 - CH"OH
Cuprum (II) Klorida
-
-
Si%at &isika )umus kimia (erat molekul 7ensity 0itik didih 0itik lebur
* CuCl" * 23#.# g/mol * 3.3+ g/cm3 1solid * 553 =C * " =C
Si%at 'imia (ereaksi dengan HCl atau klorida sumber untuk membentuk ion kompleks 1 CuCl merah 3 -, dan CuCl kuning # " -
Air - Si%at &isika )umus kimia * H"O (erat molekul * 2+ g/mol 7ensity * ,55+ g/ml 1cairan pada "oc ,5" g/ml 1 padatan 0itik didih * 2 =C 0itik lebur *= 'alor !enis * #2+" !/kg. k
- Si%at 'imia • Air akan bersi%at basa !ika bereaksi dengan asam lemah CH3COOH < H"O → CH3COO- < H3O< • Air akan bersi%at asam !ika bereaksi dengan basa lemah >H3 < H"O → >H#< < H3O b. Si%at &isik dan Si%at 'imia roduk Asetaldehida
-
Si%at &isika )umus kimia (erat molekul 0itik leleh 0itik didih 7ensity (au
* CH3CHO * ##, g/mol * -2"3, =C * "." =C * ,4++ g/ml * Sangat menyengat
- Si%at 'imia Mengkatalisis oksidasi etilen men!adi asetaldehida. 'atalis adalah sistem dua komponen yang terdiri dari klorida paladium, dCl ", dan klorida tembaga, CuCl ".
Asam Klorida - Si%at &isika )umus kimia (erat molekul 7ensity (ahaya 0itik didih 0itik lebur
* HCl * 3.# g/mol * 2.2+g/cm3 * sangat korosi% * 22 =C 13+3 ', "."? solution * @"4.3" =C 1"#4 ', 3+? solution
- Si%at 'imia • Hidrogen klorida 1HC adalah asam monoprotik, yang berarti bahwa ia dapat berdisosoasi melepaskan satu H< hanya sekali. HC < H"O → H3< < C• on lain yang terbentuk adalah ion klorida 1 C . Asam klorida oleh karenanya dapat •
digunakan untuk membuat garam klorida. Asam monoprotik memiliki satu tetapan
disosiasi
asam
mengidenti%ikasikan tingkat disosiasi $at tersebut dalam air.
. !ata kuantitatif (asis 2 ton produk CH3CHO 1Asetaldehida, 5? yield ". Klasifikasi Proses embuatan asetaldehida memiliki klasi%ikasi produksi yaitu dengan proses * - )eaksi Hydrasi
C"H# < "CuCl" < H"O -
)eaksi regenerasi katalis
B
CH3CHO < "CuCl < "HCl
1'a,
yang
"CuCl < "HCl < 2/"O"
B
"CuCl" < H"O
#. $raian Proses Sin%kat (ahan baku etilen 1C"H# dalam bentuk gas mula-mula dikompresikan 1ditekan oleh
kompressor masuk kedalam reaktor yang berisi katalis CuCl" larutan, dimana kondisi operasinya di!aga pada temperatur 2 =C selama # menit. ada reaktor ini ter!adi reaksi hydrasi yaitu * C"H# < "CuCl" < H"O B CH3CHO < "CuCl < "HCl Hasil dari reaktor masuk ke cyclone separator. ada cyclone separator ini ter!adi pemisahan produk Asetaldehyda dan etilen berlebih, produk asetaldehid keluar pada bagian top 1atas lalu masuk ke separator. Sedangkan pada bagian bottom 1bawah berupa CuCl, HCl, dan Asetaldehyda yang masih bercampur dengan etilen yang tidak bereaksi diumpankan masuk ke stripper. ada stripper ter!adi pemisahan dengan bantuan pemanasan steam. (agian atas stripper berupa keluaran asetaldehyda yang masih bercampur dengan etilen yang tidak bereaksi diumpankan masuk ke separator untuk dipisahkan dari etilen yang tidak bereaksi sehingga menghasilkan produk reaksi. Sedangkan etilen sisa digunakan kembali untuk umpan awal 1recycle ditambah ole%in 1alkena/C"H#. ersen yield asetaldehyda ini cukup tinggi yakni sekitar 5 ?. ada bagian bottom 1bawah berupa CuCl dan HCl dipompakan masuk ke regenerator dan direaksikan dengan O" men!adi katalis CuCl". ada regenerator ini ter!adi reaksi regenerasi katalis. )eaksinya yaitu * "CuCl < "HCl < 2/"O"
B
"CuCl" < H"O
Hasil dari regenerator masuk kedalam cyclone separator dimana ter!adi pemisahan antara CuCl" dan H"O dengan O" yang tidak bereaksi. ada bagian top merupakan keluaran O" yang direcycle kembali ke regenerator. ada bagian bottom berupa CuCl" dan H"O yang terbentuk dapat di recycle kembali masuk ke reaktor melalui pompa. roses ini berlangsung secara kontinyu, dimana kemungkinan bahan terbuang akan sangat kecil sekali.
&. Proses Pmebentukan Asetaldehid A. 'ahap Proses Ada empat proses utama dalam pembentukan asetaldehid pada skala industri, yaitu *
-
7ehidrogenasi atau oksidasi parsial dari etanol pada %asa uap.
-
Hidrasi %asa liDuid dari asetilen.
-
Oksidasi dari hidrokarbon !enuh.
-
Oksidasi %asa liDuid dari etilen.
1. Sintesis Asetaldehid den%an !ehidro%enasi atau ksidasi Parsial dari Etanol pada Fasa $ap
Asetaldehid diperoleh dari etanol baik melalui oksidasi katalitik atau dengan dehidrogenasi.
ksidasi dari Etanol
)eaksi oEerallnya adalah sebagai berikut * CH3-CH"OH < 2/"O"
→
CH3-CHO < H"O
∆H"5+
; -243kF/mol
:tanol dioksidasi dengan uap alkohol dan udara dengan menggunakan katalis silEer dengan rentang suhu dari 34 C. Selain itu !uga digunakan katalis copper. 'onEersinya adalah # ? dengan yield 5# 5 ? mol. :tanol 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 konsentraiskan atau direcycle. roduk samping utaman ya adalah asam asetat, asam %ormat, etil asetat, metan dan karbon. !ehidro%enasi Etanol
)eaksinya adalah * Cr-Cu aktiE CH3-CH"OH
CH3-CHO < H"
"-"5C
∆H"5+
; + kF/mol
:til alkohol diuapkan dan dimasukkan dalam reaktor yang menggunakan katalis chromium dan copper aktiE, pada tekanan atmos%erik dan suhu a ntara " "5C. 'onEersinya adalah 3 ?, tergantung dari kecepatan uap etanol dan suhu reaksi.
Gieldnya + 5 ? mol. roduk samping utamanya adalah asam asetat, etil asetat dan 2 butanol. Setelah pendinginan dan kondensasi parsial pada keluaran reaktor, %raksi gas sisa dibersihkan dengan air untuk mengekstrak alkohol dan asam asetat yang masih tercampur. :tanol yang tidak bereaksi direcycle.
. idrasi fasa li*uid dari asetilen
roses ini berlangsung pada tekanan rendah 1." 2 a absolut pada reaktor Eertikal dan menggunakan katalis. ada proses ini digunakan katalis mercuric comple. Suhu operasi adalah 4 5C. )eaksinya adalah * Hg"<< CH≡CH < H"O
CH3-CHO H"SO#14-5C ∆H"5+
; -2kF/mol
:cess asetilen ikut dalam pembentukan asetaldehid, yang selan!utnya diuapkan dengan pendinginan dan dibersihkan dengan air. Aldehid dimurnikan dengan distilasi,
sedangkan asetilen yang tidak bereaksi direcycle. 'onEersi yang dicapai adalah ? dengan yield mencapai 5? mol. roses Chisso berlangsung pada suhu 4C dan tekanan ." 2 a absolut di reaktor Eertikal. ada umumnya aldehid yang dihasilkan dipisahkan dengan cara %lash. 7engan pendinginan dan kondensasi parsial, konsentrasi asetaldehid yang tinggal dalam %asa gas mencapai +? berat. &raksi ini kemudian dikompres pada tekanan ." 2 a absolut dan didistilasi. Hasilnya adalah #? produk yang tercampur dengan dengan cairan katalis dan tidak terpisah pada saat %lash. Gield totalnya adalah 5 ? mol.
". Sintesis Asetaldehid den%an ksidasi dari idrokarbon +enuh
ada proses ini, umpan hidrokarbon dicampur dengan udara yang dikompresi dan gas recycle yang mengandung para%in yang tidak bereaksi. Ias recycle tersebut mengandung CO, CO" dan >" dengan rasio Eolumetrik 2 * " * 4. Campuran dipanaskan pada suhu 34 C dan tekanan .4 2 a absolut dan dioksidasi pada suhu # C. Setelah dekomposisi dari pembentukan peroksida dalam kolom yang mengandung packing keramik, gas panas keluar dari reaktor oksidasi di Duenching dengan cairan
%ormaldehid dingin dengan 2" 2# ? berat, dan kemudian dibersihkan dengan air. Hidrokarbon yang tidak bereaksi dipisahkan dan direcycle.
#. Sintesis Asetaldehid den%an ksidasi Fasa ,i*uid dari Etilen ( aker / oehst Proesses)
Ada dua Eariasi yang ditawarkan pada proses ini, yaitu * - 6acker Hoechst single step process 0ahap tunggal dengan penggunaan oksigen, dengan recycle dari reaktan yang tidak terkonEersi. ada proses ini, etilen dengan ke murnian yang tinggi 15+? Eolum dan oksigen 155,? Eolum, dicampur dengan steam, berlangsung pada reaktor titanium dengan ketinggian lebih dari " m. 'onEersi berlangsung pada tekanan .3 . 2 a absolut da n suhu sekitar 2" 23 C. Steam keluar dari top reaktor melalui sepator yang terkondesasi secara terpisah. &asa liDuid yang direcoEer di recycle. Ias yang tersisa diteruskan ke menara Duenching dengan suhu yang kurang dari 2" sampai C, kemudian masuk ke kolom air pembersih untuk merecoEer asetaldehid yang ikut dalam gas buangan. Ias ini kaya akan etilen yang
tidak terkonEersi, lalu dikompresi dan dikembalikan ke
$ona reaksi. ada bagian top diperoleh asetaldehid dengan kemurnian 55.4 55.5 ? berat. ada proses ini konEersi yang diperoleh yaitu " 3 ? dan total yield sekitar
5# ? mol umpan dan 5 ? mol oksigen.
-
6acker Hoechst two step process roses dua tahap dengan penggunaan udara, tanpa recycle. roses ini memiliki keuntungan dengan mampu dioperasikan dengan kemurnian etilen yang lebih rendah 15? Eolum dan udara sebagai oksidan. :tilen dan katalis dimasukkan bersamaan ke dalam reaktor titanium dengan kondisi operasi 22C dan tekanan .+ .5 2 a absolut. :%%luen yang dihasilkan di %lash pada tekanan atmos%erik. Setelah p emisahan limbah gas 1biasanya nitrogen dengan cara %lashing, bulk dari regenerasi katalis dikembalikan ke tahap awal.
Campuran gas asetaldehid dan steam yang dihasilkan dari %lashing dikonsentrasikan hingga 5? berat pada kolom distilasi pertama. 'omponen ringan dan berat 1 air, asam asetat,dll dikeluarkan pada rangkaian dua kolom distilasi. ada !enis two step, konEersi etilen berkisar 54 5+ ? dengan yield antara 5# 5 ? mol.
0. Perbedaan !ari Setiap 'eknolo%i Proses
>o
)eaktor
0ekanan
0ekanan
0ekanan
0ekanan
.roses 2
roses "
roses 3
.roses #
9ertikal
0itanium
'atalis
emisahan
SilEer, copper,
Asam Sul%urat,
Cobalt, Chrom
mercury comple
7istilasi
7istilasi
Juenching
&lashing, distilasi
. Fun%si alat &ungsi dari alat yang digunakan dalam industri Asetaldehyda * - 'ompressor * digunakan untuk menurunkan tekanan dari suatu operasi proses untuk
-
mengubah kondisi operasi )eaktor * tempat ter!adinya reaksi hydrasi 1 pembentukan asetaldehid C"H# < "CuCl" < H"O B CH3CHO < "CuCl < "HCl Separator * tempat pemisahan asetaldehid dari etilen dengan bantuan ole%in ompa * mempercepat energi mekanik %luida cair Stipper * tempat pemisahan asetaldehid yang bercampur dengan etilen dari CuC dan
-
HC dengan bantuan pemanasan steam )egenerator * tempat pembentukan kembali katalis CuC" dari CuC
-
HC
serta asetaldehid yang masih bercampur dengan etilen 2. Ke%unaan Produk Asetaldehyda dapat digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan * - Asam Asetat - Asetat an-hydrid - :ster Asetat - Sebagai bahan awal dalam sintesis 2-butanol (n - butil alkohol , etil asetat, par%um, perasa ,
anilin pewarna , plastik , sintetis karet , dan kimia senyawa
!aftar Pustaka •
Modul. Kroses ndustri 'imia "L. O8S). "2"
•
Charlers. :. 7ryden, 255. Chemical rocess, second edition, >ew Gork
•
http://www.britannica.com/EBchecked/topic/3196/acetaldehydeCH3CHO
•
http://id.wikipedia.org/wiki/!am"klorida
•
http://id.wikipedia.org/wiki/ir
•
http://www.pom.go.id/katker/doc/!etaldehid.htm
•
http!://www.!cribd.com/doc/13#3$691$/%akalah-&nd'!tri!etaldehida
•
http!://www.!cribd.com/doc/966(61)1/a!etaldehid
