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.