ANALISIS PROSES PEMBUATAN ANILIN DENGAN METODE AMINASI CHLOROBENZEN DAN REDUKSI NITROBENZENA Oleh : Faqih Saepurohman (335150049) Difa Artama ( 3335130989) JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA (UNTIRTA) Jl. Jendral Sudirman KM. 3 Cilegon. Banten Email :
[email protected] [email protected] I. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi telah mendorong Indonesia ke arah industrialisasi guna meningkatkan perekonomian. Dimana pertumbuhan industri di Indonesia khususnya industri kimia, dari tahun ke tahun Semakin meningkat baik dari segi kualitas ataupun kuantitas. Seiring dengan peningkatan tersebut, maka kebutuhan akan bahan baku industri, bahan-bahan kimia, maupun tenaga kerja semakin meningkat. Salah satu bahan baku yang diperlukan itu adalah anilin dan senyawa turunannya. Anilin merupakan salah satu senyawa intermediate yang digunakan secara luas di berbagai industri kimia dewasa ini, karena itu kebutuhan anilin akan meningkat dari tahun ke tahun sejalan dengan program pemerintah dalam pengembangan industri hilir dimana kebutuhannya baru dapat dipenuhi dengan import dari Negara-negara maju seperti Jepang, Amerika Serikat, Korea, Belgia, Inggris, Australia, dan Jerman.Kebutuhan anilin di dunia mengalami peningkatan sebesar 4,6% dari 2,117 million ponds di tahun 2004 menjadi 2,210 million ponds di tahun 2005 dan mengalami peningkatan 4,2% sampai tahun 2008. (www.the-innovationgroup.com www.the-innovationgroup.com)) Nilai
komersial
besar
anilin
adalah
karena
kesiapan
dengan
yang
menghasilkan, langsung atau tidak langsung, zat warna. Penemuan ungu muda tahun 1856 oleh William Henry Perkin adalah yang pertama dari serangkaian serangkaian luas pengolahan bahan celup, seperti fuchsine, safranine dan induline. Itu industri skala digunakan pertama dalam pembuatan mauveine, sebuah ungu pewarna ditemukan pada 1856 oleh Hofmann siswa William Henry 1
Perkin. Pada saat itu penemuan mauveine, anilin merupakan senyawa laboratorium mahal, tapi segera disiapkan "oleh ton" menggunakan proses yang sebelumnya ditemukan oleh Antoine Béchamp. Industri pewarna sintetis tumbuh pesat sebagai pewarna anilin baru berbasis ditemukan di tahun 1850-an dan 1860-an. Dari uraian diatas diketahui bahwa kebutuhan Anilin sebagai bahan baku sangat tinggi maka diperlukan proses pembuatan anilin yang efisien dan lebih ekonomis agar dapat menguntungkan suatu perusahaan. 1.2 Rumusan masalah Adapun rumusan masalah dalam penulisan ini adalah sebagai berikut, a. Bagaimana sifat dan karakteristik Anilin? b. Bagaimana proses pembuatan Anilin? c. Proses apakah yang paling efisien dan menguntungkan dalam pembuatan Anilin? 1.3 Tujuan Adapun tujuan dari penulisan ini adalah sebagai berikut, a. Untuk mengetahui sifat dan karakteristik Anilin b. Untuk mengetahui proses pembuatan Anilin c. Untuk Mengetahui proses Pembuatan Anilin yang paling efisien dan menguntungkan II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Anilin Aniline merupakan senyawa turunan benzene yang dihasilkan dari reduksi nitrobenzene. Anilin (fenilamin atau aminobenzene) merupakan senyawa amina aromatis dengan rumus struktur C6H5NH2 yang terdiri dari gugus fenil terikat gugus amino atau dengan kata lain, molekul aromatik-amina primer dibentuk dengan mengganti satu atom H molekul benzena dengan kelompok amina.
2
Gambar 1. Struktur bangun Anilin Anilin tidak berwarna, berminyak, dan mengeluarkan bau menyengat dan bersifat basa. Anilin sangat sukar larut dalam air karena anilin merupakan hidrokarbon hidropobik dengan gugus amina, namun ion anilinium larut dalam air. Anilin tidak berwarna, namun perlahan-lahan bisa teroksidasi karena interaksi dengan udara dan berubah warna menjadi kuning atau merah-coklat karena oksidasi atau terkena cahaya, bau dan cita rasa khas, basa organik penting karena merupakan dasar bagi banyak zat warna dan obat toksik bila terkena, terhirup, atau terserap kulit. Senyawa ini merupakan dasar untuk pembuatan zat warna diazo. Anilin dapat diubah menjadi garam diazoinum dengan bantuan asam nitrit dan asam klorida. Menurut Ryusei Konaka dkk (1968), anilin bereaksi dengan oksigen menghasilkan
nitro
benzena
(kuning
muda)
dan
azobenzena
dengan
mekanisme reaksi sebagai berikut.
Gambar 2. Mekanisme reaksi oksidasi anilin Anilin sangat reaktif terhadap subtitusi elektropilik aromatis, karena menurut Fesenden (1986), –NH2, -NHR, NR2 merupakan aktivator yang sangat kuat dan merupakan pengarah orto dan para subtitusi. Hal ini disebabkan oleh efek resonansi dan efek induksi. Struktur resonansi pada anilin menunjukkan bahwa senyawa tersebut bersifat melepas elektron secara resonansi meskipun N merupakan atom elektronegatif
3
Gambar 3. Struktur resonansi anlilin 2.2 Spesifikasi Anilin a. Sifat Fisik Anilin
Nama IUPAC : Benzena amina
Rumus molekul : C6H5NH2
Berat molekul : 93,13 g/mol
Titik leleh : -60o C
Titik didih : 1840o C
Berat jenis : 1,03 g/cm3
Kelarutan dalam air : 0,3 g/L
Titik nyala : 700o C
Kemurnian : 99,5%
IG heat of formation 86,86 kJ/mol
IG Gibbs of formation 166,69 kJ/mol
Panas penguapan 41,84 kJ/mol
Indeks bias 1.58
Berupa zat cair seperti minyak
Sukar larut dalam air
Beracun
b. Sifat Kimia Anilin
Bersifat basa sangat lemah (Kb = 3,8 x 10−)
Anilin dapat bereaksi dengan asam membentuk garam – garamnya
Anilin dapat bereaksi dengan H2SO4 membentuk anilin monosulfat dan anilin monosulfat jika dipanaskan berubah menjadi asam sulfonat
Larut pada pelarut organik dengan baik, larut pada air dengan tingkat kelarutan 3,5 % pada 25 oC
Anilin adalah basa lemah Halogenasi senyawa anilin dengan brom dalam larutan
sangat
encer
menghasilkan
endapan
2,4,6
tribromanilin;
sedangkan halogenasi dengan klorin menghasilkan trikloroanilin. Anilin beraksi dengan gliserol membentuk quinoline dengan adanya
nitrobenzen dan asam sulfat
4
Anilin bereaksi dengan hidrogen peroksida dan arctonitril dalam larutan metanol membentuk azoxybenzene
Hidrogenasi anilin dengan menggunakan brom menghasilkan 2,4,6
tribromoanilin 2.3 Kegunaan Anilin Anilin banyak digunakan sebagai zat warna terutama zat warna diazo yang digunakan sebagai pewarna blue jeans. Bukan hanya itu, anilin juga digunakan sebagai bahan baku pembuatan berbagai obat, seperti antipirina dan antifebrin serta parasetamol (acetaminophen, Tylenol ). Aplikasi anilin terbesar adalah pada pembuatan metilen difenil diisosianat (MDI). Kegunaan dari anilin yang lain antara lain untuk pembuatan karet bahan kimia pengolahan (9%), herbisida (2%), dan pewarna dan pigmen (2%). Sebagai tambahan untuk karet, anilin derivatif yang digunakan adalah fenilendiamin dan difenilamin yang berfungsi sebagai antioksidan.. Anilin juga digunakan pada skala yang lebih kecil dalam produksi. Anilin juga digunakan sebagain tambahan pada mesin, dan digunakan untuk parfume, shoe blacks, dan varnish. III. PEMBAHASAN 3.1 Proses Pembuatan Anilin dengan Aminasi Chlorobenzen Pada proses aminasi chlorobenzen menggunakan zat pereaksi amoniak cair, dalam
fasa
cair
dengan
katalis
Tembaga
Oxide
dipanaskan
akan
menghasilkan 85 - 90 % anilin. Sedangkan katalis yang aktif untuk reaksi ini adalah Tembaga Khlorid yang terbentuk dari hasil reaksi samping ammonium khlorid dengan Tembaga Oxide. Mula - mula amoniak cair dimasukkan ke dalam mixer dan pada saat bersamaan chlorobenzen dimasukkan pula, tekanan di dalam mixer adalah 200 atm. Dari mixer campuran chlorobenzen dengan amoniak dilewatkan ke preheater kemudian masuk ke reaktor dengan suhu reaksi 235 °C dan tekanan 200 atm. Pada reaksi ini ammonia cair yang digunakan adalah berlebihan. Dengan menggunakan katalis tertentu, reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : C6H5Cl + 2NH3 C6H5NH2 + HCl Proses pembatan anilin dengan metode ini juga menghasilkan reaksi samping dan untuk mengurangi reaksi samping tersebut digunakan larutan amonia yang berlebih. Reaksi samping yang terjadi adalah
5
C6H5Cl + 2NH3 + H2O
C6H5OH
+ NH4Cl
Produk reaksi selanjutnya didinginkan sampai suh 100 oC dan dialirkan ke separator untuk memisahkan amonia dan komponen lain. Larutan yang bebas amonia dialirkan menuju absorption dan condensing system recovery. Anilin berada di lapisan bawah dan air di lapisan atas. Lapisan bawah mengandung 82% Anilin, 5% phenol,dan 1%diphenilamin. Sedangkan lapisan atas terdiri dari 5% anilin, 0,5% phenol, 9% NH4Cl, 3% cuprous oxide dan sekitar 14% amonia. Lapisan air yang berada diatas selanjutnya dialirkan menuju netlaizer dimana
akan
dinetralkan
menggunakan
sodium
hydrixide
atau
lime.
Sedangkan lapisanbawah yang mengandung anilin-air dipisahkan melalui dekantasi. Larutan residu yang terdiri dari sodium phenate dan sodium cloride difiltrasi untuk menghilangkan copper oxide.
Ammonia absorption system
Aqueous ammonia
Chlorobenzene
Autoclave
d r n t o a a r r e a l o p o e C s
Cuprous Oxide
Sodium hydroxide
Neutralizer
n m u l o C
Aniline
Filter
Sodium
Neutralizer
Aniline water
hydroxide
n m u l o C
Acid
Aniline
Acidifier
Phenol Diphenylamine
Gambar 4. Proses pembuatan anilin dengan Aminasi Chlorobenzen Lapisan anilin dari bagian bawah separator dinetralkan dengan
sodium
hydroxide 50%. Campuran selanjutnya di distilasi. Hasil bawah distilasi akan diphenilamin untuk merecovery phenolmenggunakan acidifier.
Yield yang
dihasilkan sekitar 85-90% terhadap klorobenzena. 3.2 Proses Pembuatan Anilin dengan Reduksi Nitrobenzen a. Reduksi fasa cair
6
Untuk fasa cair, nitrobenzen direduksi dengan hidrogen dalam suasana asam ( HCl ) serta adanya iron boring, dengan suhu sekitar 135 - 170 °C dan tekanan antara 50 - 500 atm, dimana asam ini akan mengikat oksigen sehingga akan terbentuk air, dengan bantuan katalis Fe 2O3 reaksinya sebagai berikut : 4C6H5NO2 +11H2 4C6H5NH2 + 8H2O
Proses reduksi dalam fasa cair sudah tidak digunakan lagi karena tekanan yang digunakan tinggi sehingga kurang effisien dari segi ekonomis dan teknis. Yield yang dihasilkan adalah 95 %( John Wiley and Sons. Inc, 1957 ). b. Reduksi fasa gas Proses pembuatan anilin dari reduksi nitrobenzen dalam fasa gas, sebagai pereduksi adalah gas hidrogen dan untuk mempercepat reaksi dibantu dengan katalisator Nikel Oksid, reaksinya sebagai berikut : C6H5NO2 +3H2 ===> C6H5NH2 + 2H2O Pada proses reduksi fasa gas dengan suhu didalam reaktor sekitar 275 350 °C dan tekanan 1,4 atm, reaksi yang terjadi adalah reaksi eksotermis karena mengeluarkan panas. Yield yang dihasilkan pada prosese ini adalah 98 % dan kemurnian dari hasil ( anilin ) yang tinggi ini ( 99 % ) mengakibatkan anilin dari segi komersial dapat digunakan ( Faith and Keyes, DB, 1957 ). Uraian Proses Pembuatan Aninin dengan metode Nirobenzen
7
Gambar 4. Diagram Proses Pembuatan Anilin Nitrobenzene dari tangki penyimpan dialirkan ke vaporizer 01. Uap nitrobenzene kemudian diumpankan ke dalam reactor fixedbed multitubular bersama dengan gas hidrogen yang berasal dari umpan segar dan recycle dari separator sehingga suhu umpan sekitar 155°C. Di dalam reaktor terjadi reaksi reduksi yang bersifat eksotermis (keluar panas) sehingga suhu keluar reaktor lebih tinggi dari suhu umpan sekitar 240°C. Hasil reaksi kemudian didinginkan di dalam condenser parsial sehingga senyawa² yang mempunyai titik didih tinggi akan mengembun sedangkan gas hydrogen tidak mengembun. Gas H2 yang keluar dari separator condenser parsial direcycle ke reactor sedangkan embunan (cairan) diumpankan ke dalam decanter. Di dalam decanter senyawa organic (hydrocarbon) akan terpisah dari air karena sifat yang tidak larut dan akan keluar dari bagian bawah decanter, untuk diumpankan ke dalam menara distilasi 01. Air yang mempunyai densitas lebih kecil keluar dari bagian atas dan dialirkan ke UPL. Menara distilasi 01 digunakan untuk memisahkan air yang masih terikut dan akan diperoleh sebagai hasil atas yang kemudian dialirkan ke UPL. Hasil bawah yang berupa aniline dan nitrobenzene kemudian diumpankan ke dalam menara distilasi 02. Hasil atas menara distilasi 02 berupa senyawa aniline yang merupakan produk kemudian ditampung di tangki produk. Hasil bawah yang berupa senyawa nitrobenzene yang diperkirakan sudah rusak (waste) dialirkan ke UPL. Berikut ini adalah Perbandingan Proses Pembuatan Anilin dari proses yang telah dijelaskan diatas. Tabel 1. Perbandingan Proses Pembuatan Anilin Parameter
Proses
Hidrogenasi
Reaksi
Aminasi
Nitrobenzena
Larutan
Klorobenzena
Fase gas
Nitrobenzena
- Nitrobenzen
- Nitrobenzen
-Klorobenzen 8
Bahan
- Hidrogen
- Hidrogen
- Amonia
Bahan
-Cooling water
-Cooling water
-Cooling water
pembantu
- Steam
- Steam
- Steam
- Katalis
- Katalis
- Katalis
Impuritas
Sedikit
banyak
Banyak
By-product
-
Larutan HCl
-
Yield
98%
95%
85-90%
Suhu
2,3 atm
12,3 atm
57,8 atm
Tekanan
2700 C
2000 C
2200 C
baku
Kondisi
Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa proses pembuatan anilin yang paling menguntungkan adalah dengan cara hidrogenasi nitrobenzen dengan fase uap. Oleh
karena
itu
pada
pembuatan
Anilin
direkomendasikan
dengan
menggunakan proses hidrogenasi nitrobenzen fase gas karena :
Tekanan dalam proses relatif rendah Anilin yang dihasilkan dapat mencapai kemurnian sampai 99 %
Yield yang dihasilkan 98 %
Potensi ekonomi lebih besar
IV. PENUTUP 4.1 Kesimpulan Adapun kesimpulan berdasarkan uraian diatas adalah, a. Anilin merupakan senyawa organik dengan komposisi C 6H5NH2 yang termasuk kedalam senyawa aromatik, yang bersifat basa, dan akan mengalami reaksi oksidasi jika kontak dengan sinar matahari b. Anilin dapat dibuat dengan beberapa cara diantaranya adalah Aminasi Chlorobenzen dan reduksi Nitrobenzena fase cair dan fase uap. c. proses pembuatan anilin yang paling menguntungkan adalah dengan cara hidrogenasi nitrobenzen dengan fase uap 4.2 Saran Adapun saran untuk penulisan kedepannya adalah sebagai berikut a. Membandingkan teknologi yang digunakan dalam pembuatan Anilin 9
b. Membandingkan proses lainnya dalam pembuatan Anilin
DAFTAR PUSTAKA Dina, Biro.2016.Pra Rancangan Pabrik Asetanilida dari Anilin dan Asam Asetat Kapasitas 25.000 Ton/Tahun.Surakarta:Teknik Kimia Fakultas teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Fachry, dkk.2005. “Jurnal Pembuatan Bahan Konduktor Melalui Proses Polimerisasi Anilin”. Teknik Kimia Fakultas Teknik Unsri. Fessenden Ralph.J. & fesssenden Joan S. 1986. Kimia organik edisi II.Jakarta:Erlangga Hadiana, Deni.2012. Tesis Polimerisasi Anilin oleh Horseradish Peroksidase dan Karakteristiknya.Depok:Universitas Indonesia Panggih, Dwi dkk.2011. Tugas Akhir Pra Rancangan Pabrik Anilin dari Hidrogenasi
Nitrobenzena
Fase
Uap
Kapasitas
40.000
Ton/Tahun.Surakarta: Teknik Kimia Fakultas teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta http://kimiaringgostar.blogspot.co.id/2012/05/anilin.html diakses Pada Hari Minggu, 25 Desember 2016 Pukul 08.00 WIB http://fadillahahmaddedi.blogspot.co.id/2015/08/asetanilida.html
diakses
Pada Hari Minggu, 25 Desember 2016 Pukul 10.00 W IB
10
