Bahan Presentasi Untuk Kelompok 11 (sintesis Gugus Vinil).docx

BAHAN PRESENTASI UNTUK KELOMPOK 11 (SINTESIS VINIL) 1. VINIL Senyawa vinil adalah apapun senyawa organik yang terdiri dari sebuah gugus vinil (yang juga disebut etenil), −CH=CH2. Etenil merupakan turunan dari etena, CH2=CH2, dengan satu atom hidrogen digantikan dengan beberapa gugus yang lain. Sebuah frasa yang berhubungan dengan vinil adalah vinylidene yang merupakan residu dua-karbon berikatan-ganda dengan dua substituen, sebagai misal dalam 1,1-dikloroetena ("vinylidene klorida"). Gugus vinil membentuk bagian dari gugus alil dan terdapat pula di dalam semua akrilat. Sebagian besar alkena berisikan sekelompok vinil. Gugus vinil bisa dipolimerisasi, membentuk sejumlah polimer vinil. Beberapa contoh dari senyawa vinil ialah: a. Akrilat Senyawa akrilat merupakan senyawa turunan dari asam akrilik yang terdiri dari butil akrilat, etil akrilat, 2-etilakrilat, dan metil akrilat. Rumus umum : [ CH2CH(COOR)]n Akrilat juga dapat dihasilkan dari mereaksikan asetilen dengan karbon monoksida menghasilkan asam akrilik atau ester akrilat, yang dapat digunakan untuk memproduksi kaca akrilat.

Kegunaan Senyawa asam akrilik, akril amida, akrilat dan metaakrilat merupakan senyawa digunakan di dalam pembuatan polimer untuk berbagai aplikasi, terdiri dari film plastik, molding powder (tepung tembok), cat emulsi, dll. Polimer yang biasa digunakan adalah polimetil metaakrilat (Plexiglas).

1. Pembuatan Akrilat Dari Esterifikasi Asam Akrilik Operasi ini dengan menggunakan reaksi endotermis sedang: CH2 = CH - COOH + CH3 - CH2OH → CH2 = CH – COO - CH2 - CH3 + H2O ΔH°298 •

+ 35 kj/mol

fase liquid, temperatur 50-80°C, dan tekanan rendah antara 20-100 kPa) dan katalis asam

•

diawali dari kolom esterifikasi.

•

Kandungan alkohol direcycle untuk esterifikasi dengan suhu 110-120 °C dan tekanan rendah (antara 40-120 kPa).

•

Yield molar dari esterifikasi adalah 90-95 %.

Proses Produksi Akrilat dari Esterifikasi Asam Akrilat

Contoh pabrik yang memproduksi akrilat adalah Basic Acrylic Monomer Manfacturers Inc (BAMM) di Williamsburg.

b. Asam Akrilat Asam akrilat adalah suatu senyawa kimia yang mempunyai rumus kimia CH2CHCOOH. Senyawa ini berupa cairan tak berwarna dan mempunyai bau tajam yang menyengat pada suhu kamar serta bersifat korosif terhadap logam seperti tembaga dan kuningan. Proses pembuatan asam akrilat yang paling ekonomis adalah dengan proses oksidasi fase uap propilen menjadi asam akrilat. Proses ini ekonomis karena harga bahan baku propilen yang relatif murah dan adanya katalisator yang selektif dan aktif sehingga dapat menghasilkan asam akrilat dengan optimal. Reaksi pembuatan asam akrilat dengan proses oksidasi adalah sebagai berikut : CH2CHCH3

+ 3/2 O2

→

CH2=CHCOOH + H2O

Proses produksi asam akrilat dapat dijabarkan sebagai berikut: -

Reaksi dan quench Propilen dicampurkan dengan steam dan udara dengan dua langkah reaksi oksidasi. Langkah pertama, propilen dioksidasi menjadi acrolein, pada tahap kedua, acrolein dioksidasi menjadi asam akrilat. Kedua reaksi tersebut dilakukan pada reaktor fixed-bed. Panas yang dihasilkan dari reaksi eksotermis digunakan untuk menghasilkan steam. Effluen dari reaksi dialirkan ke quench tower, dimana asam akrilat yang terbentuk akan diadsorbsi dalam air. Residu gas diperoleh dari puncak quench tower akan di-recycle ke tahap reaktor pertama. Larutan akan dialirkan menuju unit recovery produk.

-

Recovery Produk Larutan dari proses quenching akan diumpankan ke ekstraktor, dimana asam akrilat dipisahkan dengan pelarut. Bagian atas ekstraktor yang mengandung asam akrilat, akan dialirkan menuju kolom recovery pelarut untuk mengembalikan larutan berfase ganda. Larutan berfase ganda tersebut akan dipisahkan dan fase organiknya yang mengandung pelarut

akan di-recycle dan dialirkan kembali ke ekstraktor. Fase larutan dicampurkan dengan rafinat dari ekstraksi akan dialirkan menuju rafinat stripper untuk meminimalisir hilangnya pelarut. Aliran bottom dari kolom recovery pelarut diumpankan ke kolom crude asam akrilat, dimana aliran asam akrilat terkonsentrasi diperoleh dari aliran bottom. Aliran dari kolom atas, terutama asam akrilat dan pengotor ringan akan dialirkan menuju kolom recovery. Aliran bawah dari kolom recovery akan dialirkan menuju kolom crude asam akrilat dan aliran atas akan di-recycle menuju kolom recovery pelarut.

-

Pemurnian Pada area pemurnian, asam akrilat terkonsentrasi dari kolom crude asam akrilat diumpankan ke kolom produk. Pada kolom ini, ester asam akrilat diperoleh dari puncak kolom produk. Aliran kolom bottom akan dialirkan menuju dedimerizer untuk mengkonversi pengotor dimer. Produk dari dedimerizer akan dialirkan menuju kolom bottom stripper dimana akan dilakukan pemisahan dan dialirkan ke pembuangan.

Proses Produksi Asam Akrilat dari Propilen

Asam akrilat biasa dikombinasikan dengan berbagai monomer seperti akril amida, akrilonitril, senyawa vinil lain, stirena dan butadiena untuk membentuk suatu homopolimer atau kopolimer, yang mana digunakan untuk produksi plastik, pembungkus (coating), bahan adesif, elastromer, pengkilap lantai dan cat. Contoh pabrik Asam akrilat di Indonesia adalah PT Nippon Shokubai Indonesia (PT NSI).

c. Akrilonitril Akrilonitril adalah sebuah senyawa organik dengan rumus kimia CH2CHCN. Senyawa ini adalah cairan tidak berwarna yang mudah menguap, meskipun sampel komersial dapat menjadi kuning karena kotoran. Dari segi struktur molekul, senyawa ini terdiri dari gugus vinil yang terikat dengan sebuah nitril. Senyawa ini adalah monomer penting untuk pembuatan plastik seperti poliakrilonitril. Akrilonitril

digunakan

terutama

sebagai

monomer

untuk

pembuatan

poliakrilonitril, homopolimer, atau beberapa kopolimer penting, seperti stirenaakrilonitril (SAN), Akrilonitril butadiena stiren (ABS), akrilonitril stirena akrilat (ASA), dan karet sintetik lainnya seperti akrilonitril butadiena (NBR). Dimerisasi dari akrilonitril menghasilkan adiponitril, yang digunakan dalam sintesis poliamida. Dalam jumlah kecil juga digunakan sebagai fumigan. Akrilonitril dan turunannya, seperti 2-kloro-akrilonitril, adalah dienofil pada reaksi Diels-Alder. Akrilonitril juga merupakan prekursor dalam industri pembuatan akrilamida dan asam akrilat. Proses pembuatan akrilonitril dari propilen, amoniak dan udara dapat dijabarkan sebagai berikut: -

Umpan propilen + propana, udara, steam dan amoniak akan dialirkan menuju reaktor fuidized catalytic dengan menggunakan katalis Mo-Bi. Reaktor beroperasi pada suhu 400-500oC.

-

Cyclone separator juga menjaga agar katalis dan produk gas yang ada di dalam reaktor terpisah. Waktu kontak untuk fulidization yaitu pada orde 2.

-

Produk uap akan memasuki water scrubber yang tidak akan menyerap propana dan nitrohen dari produk. Produk diadsorbsi dalam air termasuk akrilonitril, asetonitril dan produk berat lainnya.

-

Akrilonitril yang terlarut dalam air akan dialirkan menuju fraksionator. Fraksionator akan memisahkan akrilonitril, produk berat, HCN, produk ringan, akrilonitril + air + produk berat sebagai produk bottomnya.

-

Produk atas akan dialirkan menuju kolom distilasi ekstraktif dengan air sebagai pengekstrak. Uap kolom distilasi azeotropik akan terkondensasi secara parsial untuk memperoleh uap, larutan dan lapisan organik. Uap mengandung produk ringan dan HCN yang akan dikeluarkan. Larutan dialirkan sebagai reflux ke kolom azeotropik. Dengan kata lain, penambahan air akan membuat formasi dari campuran azeotropik heterogen pada puncak kolom.

-

Produk bottom dari kolom distilasi azeotropik akan dialirkan menuju unit pemurnian produk dengan asam oksalat dimana akrilonitril dimurnikan dari produk berat dan asam oksalat, akrilonitril yang dihasilkan sebesar 99,5% produk murni.

-

Produk bottom dari splitter akan dialirkan menuju kolom azeotropik yang memproduksi air sebagai produk bottom. Kondensor dalam kolom akan menghasilkan larutan dan lapisan organik. Lapisan organik kaya akan akrilonitril dan produk berat dan larutan akan dialirkan sebagai reflux di kolom azeotropik.

-

Produk bottom dari kolom akrilonitril azeotropik akan dialirkan menuju unit pemurnian dimana prinsip distilasi dilakukan untuk memisahkan akrilonitril dari produk berat lainnya.

Produksi Akrilonitril dari Amoniak, Propilen + Propana dan Udara

Salah satu pabrik yang memproduksi akrilonitril adalah ERE Kunststoff RAM Extrusion GmbH & Co. KG yang ada di Jerman.