Chapter II 5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Propilen Oksida

Nama lain dari propilen oksida adalah metiloksirana, mempunyai stuktur

CH3 (CHCH2 )O. Propilen oksida adalah zat yang sangat reaktif untuk enangkap

cincin oksirane bersuku 3. Ikatan CC dan C-O memiliki panjang yang pertama

ditemui sekitar 144 147 pikometer (Kirk Orthmer, 1949).

Propilen oksida adalah hasil kimia organik yang umum digunakan untuk

reaksi intermediate dalam menghasilkan polieter poliol, propilen glikol, alkanolamin,

glikol eter dan turunan turunan lainnya.

2.2 Kegunaan Produk

Kegunaan utama dari propilen oksida ini meliputi untuk pembuatan flexile

foams (48%) dan propilen glikol (25%) dan sisanya digunakan untuk pembuatan

polipropilen glikol, pemurnian campuaran komponen silikon organik, desinfektan

minyak mentah dan produk petroleum, sterilisasi alat-alat kedokteran dan disinfektan

makanan dan untuk menstabilkan organik halogen.

2.3 Proses Pembuatan Propilen Oksida

Sebenarnya metode pembuatan propilen oksida sangat banyak. Namun yang

telah diterapkan secara komersial pada industri adalah sebagai berikut:

1. Proses Asam Parasetik.

Proses ini dikembangkan oleh Japanese Daicel Ltd. Asetaldehid, etilasetat,

katalis logam dan udara dicampur dalam gas sparged reactor menghasilkan

asam parasetat. Hasil dipekatkan menjadi sekitar 30% dan diumpankan ke

reaktor eopoksidasi:

O O O

CH2 = CHCH3 + CH3COOH CH3 CH CH2 + CH3COH

Propilen Etilasetat Propilen Oksida As. Asetat

Propilen oksida dan asam oksida terbentuk dalam gas sparger tray-tower

reaktor, propilen, asam asetat dan etil asetat dipisahkan dengan destilasi.

Universitas Sumatera Utara

H+

2. Proses Hidrogen Peroksida

Reaksi oksidasi propilen menjadi propilen oksida dengan hidrogen peroksida

adalah sebagai berikut:

O

CH2 =CHCH3 + H2 O2 CH3 CH CH2 + H2O

Propilen Propilen Oksida

Bayer dan Degusa mengembangkan proses propilen oksida dengan bahan

baku pembantu hidroperoksida dan propionik. Reaksi pembentukan paracid

( peroxypropionic) diikuti epoksidasi propilen:

O

CH3 CH2 COH + H2 O2 CH3 CH2 COOH + H2O

Propionik

O O O

CH3 CH2 COOH +H2 O+ CH3 CH=CH2 CH3CHCH2 +

CH3 CH3 CH2 COH

Peroksipropionik Propilen Propilen oksida As.Propionat

Oksidasi asam propionat dilaukan dalam solvent inert dengan katalis asam

diikuti dengan pemekatan paracid dari epoksidasi propilen dalam reaktor.

Propilen oksidasi dan hasil samping dengan destilasi, asam diumpankan ke

tahap pertama. Oksida yang dihasilkan dari proses ini sekitar 80% (Kirk

Orthmer, 1949).

3. Proses Klorohidrin (Dow Chemical)

Proses ini merupakan suatu proses pembuatan propilen oksida dimana tahap

tahap prosesnya adalah klorohidrasi propilen dengan klorohidrin dengan

Ca(OH)2 reaksinya adalah:

O

CH2 =CHCH3 + Cl2 + H2O CH3 CHCH2 Cl + HCl

Propilen Propilen Klorihidrin

Solven


O O

CH3 CHCH2 Cl + Ca(OH)2 CH3 CH2 CH2 + CaCl2 +

H2 O

Propilen Oksida

Propilen, klorin dan air dialirkan ke klorohidrinasi tower dasar dengan jumlah

air yang berlebihan. Keluaran menara merupakan larutan propilen

klorohidrin. Temperatur reaksi klorohidrin sekitar 4090 oC. Tekanan

atmosferik atau sedikit diatasnya. Hasil yang diperoleh dari propilen

klorohidrin dalah 8790%. Selain itu juga terbentuk propilen diklorida.

Larutan propilen diepoksidasi dalam reaktor lime milk menjadi propilen

oksida. Keluar dari reaktor, propilen oksida dimurnikan dengan

menggunakan dua menara destilasi.

4. Proses Hydroperoksida (Hydroperoxide Process).

Proses ini dikembangkan oleh Halcon Internaional dan Atlantic Richfield

Coorporation. Prosesnya adalah sebagai berikut

RH + O2 ROOH

O

ROOH + CH3 -CH=CH2 CH3 CH CH2 + ROH

Dewasa ini etilbenzen dan isobutana telah digunakan pada industri sebagai

bahan pembantu. Isobutana teroksidasi menjadi butilhidroperoksida tersier.

(CH3 )3 CH + O2 (CH3 )3 COOH

Sedikit butillkohol tersier juga terbentuk. Tahap berikut adalah epoksidasi

propilen dengan adanya katalis logam.

O

(CH3 )3 COOH + CH3 CH=CH2 CH3 CH-CH2 +

(CH3 )COH

Reaksi berlangsung pada fase cair dengan tekanan 25 45 atm dan suhu 95

110 0C waktu tinggal sekitar 2 jam serta konversi terhadap tert butil

hidroperoksida (TBHP) mencapai 100 % (Kirk Orthmer, 1949 ).

Butil hidroperoksida Propilen Propilen oksida Tertbutil Alkhol


Dari bermacam macam proses pembuatan propilen oksida yang telah

diuraikan di atas, maka dalam perancangan ini dipilih proses hidroperoksida dengan

pertimbangan sebagai berikut :

1. Konversi lebih tinggi dan menghasilkan hasil samping yang mempunyai nilai

tinggi.

2. Reaksi yang terjadi dan prosesnya relatif sederhana sehingga memudahkan

dalam penerapan teknologi dan perancangannya.

3. Bahan baku yang relatif mudah diperoleh.

2.4 Sifat-sifat bahan baku dan produk

2.4.1 Bahan Baku

1. Isobutana

a. Sifat fisika :

Rumus Kimia : iC4H10 Berat molekul (kg/kgmol) : 58,123

Titik didih (1 atm), 0C : -11,57 0C

Titik beku (1 atm), 0C : -159,46 0C

Temperatur kritis (1 atm),0C : 135,14 0C

Tekanan kritis, atm : 36 atm

Kenampakan : gas (yaws,1999)

Kemurnian : 99,5%

Impurities nC4 H10 : 0,3 %

C3 H8 : 0,2 %

2. Propilen

Adapun sifat-sifat propilen adalah sebagai berikut :

Rumus molekul : C3 H6

Berat molekul : 42 g/gmol

Kenampakan : Gas tidak berwarna (pada suhu kamar)

Kemurnian : 99 %

Titik didih : -47,5 C (murni, 1 atm)

Suhu kritis : 92 C


Tekanan kritis : 45,5 atm

Densitas Cairan : 612 kg/m3 (pada normal boiling point)

(Perry, 1984; Kirk dan Othmer, 1996)

3. Udara

a. Sifat Fisika :

Komposisi O2 : 21 %

N2 : 79 %

Berat Molekul (kg/kgmol) : 28,12 (Hysys,2006)

Titik didih (1 atm) : -182,83 0C

Titik beku (1 atm) : -218,7 0C

Temperatur Kritis (1atm) : 118,5 0C

Tekanan kritis (atm) : 49,74 atm

Kenampakan (suhu kamar) : gas

4. Tert-butyl hydroperoxide (TBHP) Adapun sifat-sifat TBHP adalah sebagai berikut :

Rumus kimia : C4 H10 O2

Berat molekul (kg/kgmol) : 90

Titik didih (1 atm), oC : 89

Titik beku (1 atm), oC : 4,45

Temperatur kritis (1 atm), oC : 303

Titikkritis, atm : 42,83

Kenampakan (suhu kamar) :cairan tidak berwarna (Yaws,1999)

2.4.2 Produk

1. Propilen Oksida

Propylene oxide (methyloxirane, 1,2-epoypropane) adalah cairan tidak

berwarna yang mempunyai titik didih rendah (34,2 0C).

Merupakan senyawa kimia organik yang sangat penting dan terutama

digunakan sebagai intermediate untuk pembuatan polyether polyols, propylene

glycol, alkanolamines dan glycol ether.

Rumus kimia : C3 H6 O


Berat molekul : 58 kg/kmol

Titik didih : 34,23oC

Titik beku : -111,93oC

Temperatur kritis : 209,1oC

Tekanan kritis : 4920 kPa

Densitas : 829, kg/m3

2. Tert-Butyl Alcohol (TBA)

Rumus kimia : C4 H10 O

Berat Molekul ( kg/kgmol) : 74,12

Titik didih : 53 0C

Temperatur kritis : 233,05 0C

Densitas (250C) kg/m3 : 0,785

Kemurnian : 99,899 % (Hysys,2006)

2.5 Deskripsi Proses Secara umum, proses pembuatan propilen oksida terdiri dari tiga tahapan

proses, yaitu:

1. Tahap Persiapan Bahan Baku

2. Tahap Reaksi

3. Tahap Pemurnian Produk

2.5.1 Tahap Persiapan Bahan Baku a. Unit Penyiapan Isobutana

Cairan isobutana dari tangki penyimpanan (T-01) pada tekanan 24 bar dan

temperatur 300C dipompa ke mixer (M-01) untuk dicampur dengan arus recycle dari

flash drum 2 (FD-02) dan udara yang dialirkan dari blower (B-01). Isobutana yang

keluar tangki dinaikkan tekananya menggunakan pompa (P-01) sampai 25,33 bar,

lalu dipanaskan dengan heater (H-01) sampai suhu 95 0C untuk selanjutnya

diumpankan ke reaktor peroksidasi (CRV-01).


b. Unit Penyiapan Udara

Udara pada tekanan 1,013 bar dan suhu 300C dialirkan dari blower ke mixer 1

(M-01) untuk dicampur dengan isobutana. Udara yang dialirkan blower dinaikkan

tekanannya menggunakan kompresor (G-01) menjadi 25,33 bar lalu didinginkan

dengan cooler (C-01) sampai suhu 95 0C untuk selanjutnya diumpankan ke reaktor

peroksidasi (CRV-01).

c. Unit Penyiapan Propilen

Dari tangki penyimpan propilen (T-02) pada tekanan 10,20 bar dan suhu 300C.

Propilen cair dinaikkan tekanannya dengan pompa (P-02) sampai tekanan sampai

15,20 bar dan kemudian dialirkan ke dalam mixer (M-03) untuk dicampur dengan

arus recycle dan TBHP hasil reaksi isobutana dan oksigen dari reaksi di reaktor

peroksidasi (CRV-01).

2.5.2 Tahapan Reaksi a. Unit Pembentukan TBHP (Tert-Butyl Hydroperoxide)

Reaksi pembentukan TBHP berlangsung dalam reaktor peroksidasi (CRV-

01). TBHP terbentuk dari reaksi Isobutana dan Oksigen. Cairan dan gas dari unit-unit

penyiapan bahan baku dengan perbandingan mol 1 : 2,54 untuk isobutana dan

oksigen, dialirkan ke dalam reaktor (CRV-01). Reaktor yang digunakan berupa

reaktor plug flow. Reaksi berjalan pada fase campuran dengan tekanan 25,33 bar dan

suhu 95 0C. Reaksi berjalan secara eksotermis dan untuk menjaga agar suhu reaktor

tetap konstan maka dilengkapi dengan koil pendingin dengan air sebagai media

pendingin. Selain terbentuk tert-butyl hydroperoxide (TBHP) di dalam reaktor juga

terjadi reaksi pembentukan tert-butyl alcohol (TBA) sebagai hasil samping.

b. Unit Pembentukan Propilen Oksida.

Reaksi pembentukan propilen oksida berlangsung dalam 1 reaktor. Propilen

oksida terbentuk dari reaksi TBHP dan propilen. Aliran dari mixer (M-03) menjadi

aliran umpan kedalam reaktor epoksidasi (CRV-02). Reaktor berupa reaktor plug

flow. Reaksi terjadi pada fase gas dengan tekanan 14,19 bar dan suhu 1300C. Reaksi

berjalan secara eksotermis dan untuk menjaga agar suhu reaktor tetap konstan maka

dilengkapi dengan jaket pendingin dengan air sebagai media pendingin. Selain


terbentuk propilen oksida, di dalam reaktor juga tejadi reaksi pembentukan tert-butyl

alcohol (TBA) sebagai hasil samping.

2.5.3 Tahapan Pemurnian Produk Hasil reaksi dari reaktor epoksidasi (CRV-02) berupa fase campuran. Proses

pemurnian produk dimulai dengan pemisahan berdasarkan fase cair dan gas di flash

drum (FD-03) dengan tekanan 14,19 bar dan suhu 80 0C. Bagian atas berupa fase

gas yang sebagian besar terdiri propilen akan dialirkan kembali menjadi aliran

recycle sedangkan bagian bawah berupa fase cair isobutana, TBHP, TBA dan

Propilen oksida. Selanjutnya di alirkan ke menara destilasi (MD-02) untuk

memisahkan TBA dengan propilen oksida. Pada menara destilasi (MD-02)

dioperasikan dengan tekanan 2,016 bar dan suhu 800C, bagian atas terdiri propilen

oksida, isobutana, dan propilen yang selanjutnya dialirkan ke menara destilasi 3

(MD-03). Sedangkan bagian bawah menara destilasi 2 (MD-02) terdiri 98% TBA

yang merupakan hasil samping dalam proses pembuatan propilen oksida dan

dialirkan ke tangki penyimpanan TBA (T-03). Bagian atas menara destilasi 2 (MD-

02) dialirkan ke menara destilasi 3 (MD-03) untuk memurnikan propilen oksida

sebagai produk utama. Menara destilasi 3 (MD-03) dioperasikan dengan tekanan 1

bar dan suhu 82 0C. Bagian bawah menara destilasi 3 (MD-03) terdiri produk utama

yaitu propilen oksida 99 % kemudian dialirkan ke tangki penyimpanan propilen

oksida (T-04). Bagian atas yang sebagian besar propilen dan TBHP dialirkan ke

mixer 4 (M-04) untuk dicampur dengan hasil atas flash drum 3 (FD-03) sebagai

recycle. Sebelum dialirkan kembali ke reaktor epoksidasi (CRV-02) aliran recycle

dinaikkan tekanannya dengan kompresor 4 (G-04) sampai 14,19 bar dan suhu 137 0C.


Documents

Chapter II 5