Prarancangan Pabrik Acrylonitrile dari Ethylene Cyanohydrine

PRARANCANGAN PABRIK ACRYLONITRILE

DARI ETHYLENE CYANOHYDRINE

Acrylonitrile dengan nama lain vinyl cyanide adalah bahan intermediate yang banyak digunakan dalam industri acrylic fiber, ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene), resin, karet sintetis, plastik, poli elektrolit dan sintetik organik lainnya.

Acrylonitrile merupakan salah satu senyawa vinyl. Pada tahun 1853 Ch. Moureu, seorang ahli kimia dari Perancis menemukan acrylonitrile untuk pertama kalinya, pembuatannya yaitu melalui dehidrasi acrylamide atau ethylene cyanohydrin dengan menggunakan phosphorus pentoxide (Kirk & Othmer, 1984).

Melalui berbagai perkembangan pemikiran dan teknologi, saat ini terdapat beberapa proses pembuatan acrylonitrile secara komersial, yaitu:

1.        Dari propylene dan amoniak

Proses ini dikenal dengan proses Sohio, yaitu oksidasi propylene dan amoniak dengan menggunakan udara secara katalitik yang dikenal dengan amoksidasi.

Reaksi yang terjadi :

CH₂CHCH₃    +    NH₃   +   3/2 O₂      à      CH₂CHCN   +   3 H₂O

Proses ini menggunakan katalisator molybdenum oxide.

2.        Asetilen dan asam sianida

Proses ini menggunakan katalisator cuprous chloride (Cu₂Cl₃) pada kondisi operasi 80 – 90^oC dan tekanan atmosferis 1,4 – 4,4 psig. Perbandingan mol C₂H₂ dan HCN masuk reaktor berkisar antara 6 : 1 sampai 15 : 1 mendapat yield 85 – 90% HCN.

Reaksi yang terjadi :

C₂H₂    +    HCN    à    CH₂CHCN

3.         Propylene dan nitric acid

Proses ini menggunakan katalisator AgO dengan kondisi operasi tekanan atmosferis  dan suhu 450 – 550^oC, mendapat yield 33% atas dasar C₃H₆. Proses ini disebut dengan  nitrozation dengan reaksi :    4 CH₂CHCH₃    +    6 NO    à     4 CH₂CHCN    +    6 H₂O   +   N₂

4.        Ethylene cyanohydrine

Proses ini menggunakan katalisator Alumina pada kondisi operasi 350-450^oC dan mendapat yield 90%.

Reaksi yang terjadi adalah dehidrasi

CH₂OHCH₂CN      à     CH₂CHCN    +   H₂O

Proses dehidrasi dari ethylene cyanohydrine:

Bahan baku yang digunakan adalah ethylene cyanohydrine. Umpan segar dari produsen dialirkan dengan pompa menuju tangki penyimpan, kemudian dialirkan dengan pompa menuju vaporizer untuk diuapkan. Campuran uap dan cairan hasil vaporizer masuk ke separator untuk selanjutnya cairan dari separator direcycle ke vaporizer.

Campuran gas diumpankan ke dalam reaktor. Didalam reaktor terjadi reaksi dehidrasi ethylene cyanohydrine menjadi acrylonitrile dan air, campuran gas yang keluar dari reaktor kemudian didinginkan dalam cooler, hasil dari cooler diumpankan ke condenser  untuk diembunkan. Hasil embunan dari condenser kemudian diumpankan ke decanter  untuk memisahkan airnya. Hasil bawah decanter yang banyak mengandung air dialirkan ke UPL, sedangkan hasil atas diumpankan ke menara distilasi  untuk dimurnikan.

Hasil atas  dimasukkan ke dalam condenser  sehingga diperoleh campuran cair jenuh yang terdiri dari acrylonitrile dan air. Cairan ini sebagian dimasukkan ke puncak menara distilasi  sebagai refluk dan sebagian dipompa ke cooler untuk diturunkan suhunya, kemudian disimpan ke dalam tangki sebagai produk acrylonitrile. Hasil bawah MD dimasukkan ke reboiler. Uap yang keluar dari reboiler dimasukkan ke dalam MD, sedangkan cairan yang terdiri dari acrylonitrile, air dan ethylene cyanohydrine dialirkan ke UPL. 

Perancangan Pabrik Isobutil Akrilat dari Asam Akrilat dan Isobutanol

PRARANCANGAN PABRIK ISOBUTIL AKRILAT

DARI ASAM AKRILAT DAN ISOBUTANOL

Isobutil akrilat merupakan bahan baku pembuatan emulsi dan larutan polimer. Emulsi polimer dari akrilat banyak digunakan dalam industri kulit, tekstil dan kertas serta untuk pembuatan cat, pengkilat lantai dan bahan-bahan perekat (adhesives). Hasil polimerisasi dari isobutil akrilat ini memiliki sifat fisis yang bervariasi dengan mengontrol ratio monomer yang digunakan. Sifat dari hasil polimerisasi ini pada umumnya mempunyai daya tahan yang tinggi terhadap bahan-bahan kimia dan terhadap lingkungan, sangat jernih dan kuat (Kirk & Othmer, 1982).

Ada dua cara pembuatan isobutil akrilat, yaitu proses Reppe dan proses esterifikasi.

1.        Proses Reppe

Proses ini ditemukan oleh Walter Reppe dengan mereaksikan nikel karbonil dengan asetilen dan alkohol untuk menghasilkan  isobutil akrilat pada suhu dan tekanan tinggi. Reaksi ini membutuhkan rasio nikel karbonil dan asetilen secara stoikiometris.

Reaksi berdasarkan basis stoikiometri sebagai berikut:

4 C₂H₂ + 4 C₄H₉OH + 2 H⁺ + Ni(CO)₄ à 4 CH₂=CHCOOC₄H₉ + Ni⁺² + H₂

Nikel karbonil memiliki sifat sangat toxic sehingga penggunaannya harus dibatasi (Kirk and Othmer, 1982).

2.        Proses Esterfikasi

Persamaan reaksi esterifikasi asam akrilat dan isobutanol dalam Fessenden & Fessenden (1997) adalah sebagai berikut:

            C₂H₃COOH + i-C₄H₉OH    --H₂SO₄-- >       C₂H₃COOC₄H₉ + H₂O

            Proses pembuatan isobutil akrilat dilakukan melalui reaksi esterifikasi asam akrilat dan isobutanol dengan katalisator asam sulfat. Proses pembuatan isobutil akrilat ini meliputi tiga tahapan, yaitu: tahap persiapan bahan baku, tahap esterifikasi dan tahap pemisahan produk.

Umpan segar berupa serta asam akrilat dicampur dengan recycle hasil atas menara distilasi berupa air, isobutanol dan isobutil akrilat  di dalam tangki pencampur. Sebelum dipompa ke reactor campuran dipanaskan terlebih dahulu di heater. Asam sulfat sebagai katalis dipompakan dari tangki penyimpan, selanjutnya diumpankan ke dalam reaktor.

Di dalam reaktor terjadi reaksi antara isobutanol dan asam akrilat yang menghasilkan isobutil akrilat dengan bantuan katalis asam sulfat. Reaksi yang terjadi yang terjadi merupakan reaksi fase cair dan eksotermis. Reaktor yang digunakan berupa reaktor alir tangki berpengaduk (RATB). Untuk mempertahankan suhu, reaktor dilengkapi dengan pendingin berupa koil yang dialiri air untuk menjaga suhu reaksi tetap.

Cairan yang keluar dari reaktor dialirkan ke dalam tangki netraliser untuk menetralkan asam sulfat dan sisa asam akrilat. Proses netralisasi dilakukan dengan penambahan natrium hidroksida. Larutan dari netraliser kemudian dialirkan ke dalam dekanter untuk memisahkan fase organik yang mengandung isobutil akrilat akrilat, isobutanol dan sedikit air serta fase anorganik yang mengandung air beserta garam-garam (natrium akrilat dan natrium sulfat), isobutanol serta isobutil akrilat yang ikut larut dalam air.

Hasil atas dekanter yang berupafase organik dipanaskan di heater, kemudian diumpankan ke dalam menara distilasi untuk dimurnikan. Hasil bawah dekanter yang berupa fase anorganik dialirkan ke unit pengolahan limbah (UPL) untuk diolah lebih lanjut.

Umpan menara distilasi dipisahkan sehingga diperoleh produk isobutil akrilat kemurnian tinggi dengan impurities berupa isobutanol sebagai hasil bawah dan hasil atas berupa isobutanol, sedikit isobutil akrilat dan air. Hasil bawah menara distilasi sebelum masuk ke tangki penyimpanan didinginkan terlebih dahulu di cooler  sedang hasil atas menara distilasi yang terdiri atas isobutanol, isobutil akrilat dan air di alirkan ke tangki pencampur.