Mononitrotoluen (1) (1).docx

Commented [DO1]: 1.Penulisan BAB I, BAB II, dst. font 14 bold 2.Margin harus mirrored, kan bolak balik mane 3.Penomoran halam sebelah kanan bawah

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pengalaman menunjukkan bahwa ketergantungan sistem persenjataan pada negara lain sangat rawan bagi operasi TNI dalam mempertahankan dan menegakkan kedaulatan NKRI. Embargo suku cadang alat utama sistem senjata (alutsista) dan berbagai bentuk larangan penggunaan peralatan militer dalam operasi pemulihan keamanan dalam negeri oleh pihak lain menyadarkan pentingnya membebaskan diri dari ketergantungan ini. Adanya kemandirian, meskipun tidak sepenuhnya, dalam pertahanan negara menjadi suatu keharusan yang mendasar yang perlu disadari oleh seluruh unsur masyarakat dalam kerangka NKRI. Upaya untuk mengatasi meningkatnya gangguan keamanan berupa terorisme, illegal logging, illegal fishing dan tindak kriminal lainnya disamping memerlukan dukungan peralatan khusus juga memerlukan dukungan masyarakat, selain tindakan tegas pemerintah. Kesiapan dan penerimaan masyarakat dengan jalan mengeliminasi sejauh mungkin resistensi masyarakat yang diakibatkan oleh ketidakadilan dalam praktek kehidupan di lapangan dan penguatan nilai dan wawasan kebangsaan. Walaupun masih sangat terbatas, industri hankam nasional dewasa ini telah memiliki kemampuan dalam membantu penyediaan dan pemeliharaan alutsista yang dibutuhkan untuk mendukung program memberantas gangguan keamanan. Jadi dapat dikatakan, bahwa untuk mendukung upaya kemandirian di bidang pemenuhan kebutuhan alutsista, saat ini Indonesia telah memiliki beberapa elemen dasar, yaitu industri strategis hankam, SDM, lembaga litbang dan dukungan perguruan tinggi yang memberikan penguatan kompetensi sains dasar. Namun yang tidak kalah penting adalah komitmen pimpinan nasional dan dukungan seluruh elemen penyelenggara negara untuk bersikap dan bertindak nyata mendukung upaya merealisasikan kemandirian di bidang peralatan dan persenjataan hankam dengan segala konsekuensinya, yang tercermin dalam penyediaan alokasi anggaran untuk hankam dan adanya peraturan perundang-undangan khusus yang sesuai dengan kepentingan pertahanan dan keamanan negara. Program penelitian dan pengembangan iptek bidang teknologi hankam dititikberatkan pada kebutuhan solusi atas permasalahan alutsista yang dihadapi, dengan 1

didukung oleh program difusi dan pemanfaatan iptek, program penguatan kelembagaan iptek dan program peningkatan kapasitas iptek sistem produksi. Untuk menjawab permasalahan di atas salah satunya melakukan pendirian pabrik bahan peledak/propelan mononitrotoluen dengan bahan baku toluen dan asam nitrat menggunakan katalis asam sulfat, dimana bahan –bahan tersebut sudah tersedia di Indonesia, tinggal bagaimana keseriusan dalam melakukan pendirian pabrik. Pertumbuhan industri Petrokimia di Indonesia kian berkembang. Pemerintah memiliki banyak pertimbangan untuk mengembangkan industriindustri tersebut. Perkembangan industri Petrokimia selain akan memberi nilai tambah pada migas sebagai bahan bakunya juga akan mendorong beragamnya diversifikasi produk Petrokimia. Dewasa ini industri kimia di dalam negeri tumbuh pesat. Hal ini menimbulkan kondisi di mana industri tidak hanya dituntut untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Salah satu industri yang mempunyai kegunaan penting dan memiliki prospek cerah adalah Aromatic Compound seperti mononitrotoluen. Produksi mononitrotoluen ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan di Indonesia. Selama ini untuk memenuhi mononitrotoluen di Indonesia dilakukan dengan mengimpor dari Amerika Serikat, Inggris, dan Jerman. Selain itu dengan pendirian pabrik mononitrotoluen diharapkan dapat menstimulasi tumbuhnya industri-industri baru yang berhubungan dengan nitrotoluen. Keuntungan pendirian pabrik mononitrotoluen antara lain : 

Mengurangi import MNT yang berarti akan menghemat devisa Negara dan dimungkinkan pada saatnya nanti dapat di ekspor, sehingga akan menambah devisa negara.



Memacu

tumbuhnya

industri

baru

terutama

diversifikasi

Industri

mononitrotoluen. 

Memenuhi kebutuhan mononitrotoluen dalam negeri



Memperluas lapangan pekerjaan, sehingga ikut mengatasi masalah pengangguran yang terus menerus meningkat dari tahun ke tahun.

1.2. Maksud dan Tujuan Kebutuhan MNT di Indonesia belum dapat terpenuhi. Sehingga untuk menanggulangi tercukupinya kebutuhan MNT di dalam negeri serta untuk meningkatkan nilai ekonomis MNT dengan biaya yang cukup rendah, dibandingkan dengan proses lain, maka perlu untuk mendirikan suatu pabrik pembuatan MNT dari bahan baku toluen. 2

Tujuan umum : 1.

Perkembangan industri toluen di Indonesia yang semakin meningkat dari tahun ke tahun harus diimbangi dengan pemakaian bahan baku tersebut agar tidak oversupply. Salah satunya digunakan untuk produksi MNT. Sehingga dengan berdirinya pabrik MNT diharapkan akan menumbuh kembangkan industri toluen di Indonesia.

2.

Memenuhi kebutuhan dalam negeri dan mengurangi impor toluen di Indonesia.

3.

Dilihat dari segi ekonomi diharapkan dengan adanya pabrik ini dapat membuka lapangan pekerjaan baru yang secara tidak langsung dapat meningkatkan kesejahteraan ekonomi masyarakat.

Tujuan khusus : Mengaplikasikan ilmu teknik kimia khususnya bidang perancangan, analisa proses dan operasi teknik kimia sehingga memberikan gambaran kelayakan perancangan pabrik pembuatan MNT. 1.3. Analisa Pasar dan Perencanaan Kapasitas Produksi 1.3.1. Analisa Pasar Kebutuhan MNT dalam negeri dapat dilihat dalam data BPS impor dalam jangka waktu 2009-2014. Data impor MNT dari 2009 sampai tahun 2014. Data impor MNT dari 2009 sampai tahun 2014 dapat dilihat pada Tabel 1. Commented [DO2]: Grafik geser se kabawah

Tabel 1.1. Data Peningkatan Impor Mononitrotoluen Indeks

Tahun

Jumlah impor (ton)

1

2009

1913,544

2

2010

101,358

3

2011

431,66

4

2012

539,351

5

2013

771,608

6

2014

641,976

(Sumber : BPS Impor Nasional tahun 2009-2014) 1.3.2. Penentuan Kapasitas Produksi Berdasarkan data kebutuhan impor dalam negeri dan kebutuhan dunia terhadap MNT dari tahun 2010-2014 dapat kita proyeksikan kebutuhan MNT di masa mendatang dengan metode least square, berdasarkan persamaan linier y = a + bx, dimana :

3

𝑎= b=

∑ 𝑦.∑ 𝑥 2 − ∑ 𝑥.∑ 𝑦

(1.1)

𝑛.∑ 𝑥 2 − (∑ 𝑥)2

𝑛 (∑ 𝑥.𝑦)− (∑ 𝑥).(∑ 𝑦) 𝑛.(∑ 𝑥 2 )− (∑ 𝑥)2

(1.2)

Keterangan : n = jumlah data x = tahun y = peluang (dalam ton)

Tabel 1.2. Data Regresi Linier Kebutuhan MNT

Peluang

x2

x.y

1.913,544

3661650,64

1913,54

2

101,358

10273,44

202,716

3

3

431,66

1863,30

129,498

2012

4

4

539,351

290899,50

2157,4

2013

5

5

771,608

595378,91

3858,04

2014

6

6

641,976

412133,18

3851,86

21

4011003

4972198,98

12113,06

Tahun

N

Index (x)

2009

1

1

2010

2

2011

∑

(y)

𝑎 = 𝑦̅ 𝑎 = (∑ 𝑦̅/6) 𝑎 = 4011,003/6 𝑎 = 668,50 𝑥̅ = (∑ 𝑥/6) 𝑥̅ = (21/6) 𝑥̅ = 3,5 ∑(𝑥̅ – 𝑥)(𝑦̅ − 𝑦) =12113,06 ∑(𝑥̅ − 𝑥) 2 = 21

4

𝑏 =577 𝑦 = 𝑎 + 𝑏(𝑥 − 𝑥̅ ) Untuk x = 7, maka: 𝒚 =2687,34 Sehingga proyeksi konsumsi MNT di Indonesia tahun 2015 – 2024 seperti yang tercantum pada Tabel 1.3 : Tabel 1.3 Proyeksi konsumsi MNT di Indonesia Tahun

(X)

(Y) Ton/Tahun

2015

7

2687,34

2016

8

3264,16

2017

9

3840,97

2018

10

4417,78

2019

11

4994,59

2020

12

5571,4

2021

13

6148,22

2022

14

6725,03

2023

15

7301,84

2024

16

7878,65

Penentuan kapasitas produksi yang menguntungkan harus dilihat dari berbagai aspek antara lain data impor MNT, proyeksi kebutuhan dalam negeri, dan kapasitas produksi dari pabrik yang sudah ada di dalam maupun luar negeri. Pabrik MNT ini direncanakan didirikan pada tahun 2020. Estimasi kebutuhan nasional pada tahun tersebut dapat diketahui garis regresi linier dengan menggunakan metode Least Square. Berdasarkan Tabel 1.1 maka kapasitas pabrik dapat ditentukan dengan menggunakan pendekatan regresi linier.

Commented [DO3]: Grafiknya mana??

grafik

5

Dari pendekatan regresi linier, akan diperoleh persamaan : y = 577x + 2884 dengan :

y = kebutuhan impor acrylamide (ton/tahun) x = tahun ke

Jadi pada tahun 2020 diperkirakan Indonesia membutuhkan acrylamide sebesar4.673ton/tahun. Dalam menentukan besarnya kapasitas pabrik acrylamide yang akan dirancang, perlu diketahui dengan jelas kapasitas pabrik yang sudah beroperasi dalam pembuatan acrylamide. Data kapasitas produksi beberapa produsen di beberapa negara pada table 1.3 berikut: Tabel 1.3. Negara penghasil MNT (Europa, 2015) Negara

Kapasitas Produksi (ton /tahun)

Amerika Serikat

26.000

Jerman

50.000

Italia

49.200

1.4. Pemilihan Lokasi Letak geografis suatu pabrik mempunyai pengaruh yang besar terhadap kelangsungan oprasional dan nilai ekonomi pabrik itu sendiri. Karena itu, letak suatu pabrik harus menjamin biaya produksi dan distribusi yang diharapkan dapat ditekan seminimal mungkin. Untuk itu, pabrik MNT dirancanakan akan didirikan dikawasan Industri MerakBanten dengan pertimbangan sebagai berikut : 1. Penyediaan Bahan Baku Penyediaan Bahan Baku ini akan sangat didukung oleh fasilitas jalan dan keberadaan pelabuhan yang memadai seperti halnya Merak, sehingga akan mampu menunjang kontinuitas bahan baku yang dibutuhkan. 2. Mononitrotoluen

sangat

berguna

sebagai

bahan

baku

pembuatan

busa

polyurethane yang merupakan bahan isolasi refrigerator, dan sebagai zat warna sintetik. Industri-industri tersebut terdapat di daerah Jakarta, Banten, Jawa Barat,

6

Jawa Tengah, dan Jawa Timur, sehingga tidak mengalami kesulitan dalam hal pemasaran. 3. Transportasi Sasaran pemasaran sebagian besar adalah untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan sebagian sisanya untuk diekspor. Untuk itu lokasi pabrik harus berdekatan dengan sarana perhubungan laut dan darat. 4. Tenaga kerja Merak merupakan daerah industri yang tingkat kepadatan penduduknya tinggi sehingga dapat menjamin penyediaan tenaga kerja yang mencukupi. 5. Kondisi Alam Merak yang merupakan suatu kawasan industri tentunya telah memenuhi faktor kelayakan baik mengenai iklim, sosial, dan karakteristik lingkungannya, sehingga tidak menghambat pendirian dan kelangsungan operasional dari pabrik ini. 6. Utilitas Untuk penyediaan air dapat diperoleh dari sumber sungai yang berdebit besar dan fluktuasi antara musim hujan dan musim kemarau relatif kecil. Sedangkan dalam penyediaan catu daya listrik, di Merak terdapat sungai Ciujung yang dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit tenaga listrik. Commented [DO4]: Ndak perlu pakai poin baru, tetap di 1.4

Peta Lokasi Pendirian Pabrik

LOKASI

Commented [DO5]: Lokasi nyo dima?

Gambar 1.2. Peta lokasi pendirian pabrik MNT

7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.

Bahan Baku Bahan baku adalah bahan yang digunakan dalam membuat produk di mana

bahan tersebut secara menyeluruh tampak pada produk jadinya (atau merupakan bagian terbesar dari bentuk barang). Bahan baku merupakan komponen-komponen utama pembentuk produk yang akan menentukan keberhasilan proses membuat suatu produk. 2.1.1. Toluen Toluena adalah suatu senyawa tidak berwarna, cairan berbau aromatic yang khas dimana tidak setajam benzena. Asal kata toluena diambil dari sebuah resin alami, kata tolu, merupakan sebuah nama dari sebuah kota kecil di Colombia, Amerika Selatan. Toluena ditemukan antara produk degradasi dengan cara pemanasan resin tersebut. Toluena dikenal juga sebagai metilbenzena ataupun fenilmetana yaitu cairan bening tak berwarna yang tak larut dalam air dengan aroma seperti pengencer cat dan berbau harum seperti benzena. Toluena adalah hidrokarbon aromatik yang digunakan secara luas dalam stok umpan industri dan juga sebagai bahan pelarut bagi industri lainnya. Seperti pelarutpelarut lainnya, toluena juga digunakan sebagai obat inhalan oleh karena sifatnya yang memabukkan. Toluena juga mudah sekali terbakar. (Wikipedia, 2011). Sebelum perang dunia pertama, sumber utama dari toluena adalah pemanasan batu arang. Pada waktu itu, trinitrotoluena (TNT) menghasilkan daya ledak yang tinggi dan produksitoluena dalam jumlah besar diperlukan untuk pembuatan TNT tersebut. Toluena secara umum diproduksi bersama dengan benzene, xylene, dan senyawa aromatik C9 dengan pembentukan katalitik dari nafta. Hasil pembentukan kasar ini diekstraksi, kebanyakan terjadi dengan sulfolane atau tetraetilena glikol dan zat terlarut, ke dalam sumur campuran dari benzene, toluena, xylena dan senyawa C9-aromatik dimana dipisahkan dengan cara fraksinasi. (Othmer & Kirk, 1989) Struktur toluena seperti pada gambar 2.2 berikut ini merupakan senyawa turunan benzena dengan gugul metana berada pada cincin benzena.

8

Gambar 1.3. Struktur senyawa toluena Toluena banyak digunakan sebagai bahan aditif bensin pelarut dan tinggi, tetapi juga merupakan bahan baku bahan kimia organik yang penting, dibandingkan dengan benzena dan xilena yang diperoleh dari batubara dan minyak pada saat bersamaan, produksi saat ini relatif surplus, sehingga cukup banyak toluena digunakan untuk menghilangkan alkil benzena atau disproporsionasi xilen. Serangkaian zat antara yang berasal dari toluena, banyak digunakan dalam pewarna, farmasi, pestisida, bahan peledak api, bahan pembantu dan produksi bahan kimia lainnya, juga digunakan dalam industri bahan sintetis. Toluena diperoleh dengan klorinasi sisi klorida dari benzil klorida, benzil klorida dan benzil klorida, termasuk turunannya dari benzil alkohol, benzaldehid dan benzoil klorida (biasanya juga dari gasifikasi cahaya asam benzoat), dalam kedokteran, pestisida, pewarna, terutama rempah-rempah di dalam sintesis dari berbagai macam aplikasi. Produk klorinasi siklis toluena adalah pestisida; Oksidasi toluena menjadi asam benzoat adalah pengawet makanan yang penting (terutama dengan menggunakan garam natriumnya) dan juga sebagai perantara sintesis organik. Turunan Toluena dan turunan benzena adalah zat antara tersulfonasi, termasuk asam sulfonat P-toluen dan garam natriumnya; Asam klor; toluena-2, 4-dua asam sulfonat, benzaldehida-2, 4-dua asam sulfonat, toluena sulfonil klorida, untuk aditif deterjen, pupuk kimia anti aditif; pigmen organik; obat; pewarna produksi Sejumlah besar intermediet dibuat dari nitrasi toluena. Dapat memperoleh banyak produk super end, yang dalam produk poliuretan, pewarna dan pigmen organik, bahan pembantu karet, obat-obatan, bahan peledak dan aspek lain yang sangat penting. a. Sifat Fisika : 1. Massa Molar : 92,14 gr/mol 2. Temperatur leleh normal : 178,15 0K 3. Titik didih normal : 383,15 0K

9

4. Densitas :  Padat pada 93,15 0K : 11,18 L/mol  Cair pada 298,15 0K : 9,38 L/mol 5. Tekanan kritis : 4,108 Mpa 6. Temperatur kritis : 591,8oK 7. Volume kritis : 0,316 L/mol 8. Faktor kompresibilitas kritis : 0,264 9. Viskositas : 0,548 mPa.s (cPa) 10. Panas pembentukan : 50,17 kJ/mol 11. Panas penguapan : 33,59 kJ/mol 12. Panas pembakaran : -3734 kJ/mol (Kirk & Othmer, 1989) b. Sifat Kimia : 1. Reaksi hidrogenasi, dengan katalis nikel, platinum atau paladium dapat menjenuhkan cincin aromatik sebagian maupun keseluruhan, menghasilkan benzena, metana dan bifenil. 2. Reaksi oksidasi, dengan katalis kobalt, mangan atau bromida pada fase cair menghasilkan asam benzoat. C6H5CH3 + 3/2 O2

Br/Co/Mn

C6H5COOH + H2O

3. Reaksi substitusi oleh metil, pada temperatur tinggi dan reaksi radikal bebas. Klorinasi pada 100oC atau dengan ultraviolet membentuk benzil klorida, benzal klorida dan benzotriklorida. 4. Reaksi substitusi oleh logam alkali menghasilkan normal-propil benzena,3-fenil pentana, dan 3-etil-3-fenil pentana. Kegunaan Toluen : Penggunaan utama dari toluena adalah sebagai campuran yang ditambahkan ke bensin untuk meningkatkan nilai oktan. Toluena juga digunakan untuk memproduksi benzena dan sebagai pelarut dalam cat, pelapis, pengharum sintetis, lem, tinta, dan agen-agen pembersih. Toluena juga digunakan dalam produksi polimer yang

10

digunakan untuk membuat nilon, botol soda plastik, dan poliuretan serta untuk obatobatan, pewarna, produk kosmetik kuku, dan sintesis kimia organik.

Commented [DO6]: bold

2.1.2. Asam Nitrat Asam nitrat adalah larutan NO2 dalam air, yang dalam perdagangan terdapat berbagai macam konsentrasi. Banyak digunakan dalam industri pupuk, produksi berbagai macam bahan kimia, zat warna, bahan farmasi, serta dipakai dalam reagentaboratorium. Asam nitrat adalah bahan kimia yang korosif dan merupakan oksidator kuat. Senyawa kimia asam nitrat (HNO3) adalah sejenis cairan korosif yang tak berwarna, dan merupakan asam beracun yang dapat menyebabkan luka bakar. Larutan asam nitrat dengan kandungan asam nitrat lebih dari 86% disebut sebagai asam nitrat berasap, dan dapat dibagi menjadi dua jenis asam, yaitu asam nitrat berasap putih dan asam nitrat berasap merah. Asam nitrat memiliki nama lain yaitu nitric acid, asam sendawa, aqua fortis, azotic acid, hydrogen nitrate, nitryl hidroxides. Bahan baku asam nitrat yang digunakan dalam proses pembuatan perak nitrat berasal dari PT. Inti Alam Kimia, Jakarta Utara. Dimana kapasitas produksi asam nitrat yang dihasilkan 100.000 ton per tahun. Dalam memproduksi asam nitrat, terdapat beberapa metode yang dapat dilakukan, antara lain ialah: 1.

Proses oksidasi amonia

Pada tahun 1901, Wilhelm Oswald mempelopori proses pembuatan asam nitrat di industri dengan mengkonversi ammonia menjadi asam nitrat melalui oksidasi menggunakan katalis platina. Pertama ialah tahapan oksidasi ammonia, bahan baku berupa amonia direaksikan dengan oksigen bersama katalis berupa platina-rodium sampai suhu sekitar 800°C. Reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah: 4NH3 (g) + 5O2→ 4NO(g) + 6H2O(g) Tahap berikutnya ialah oksidasi nitrogen oksida (NO) yang terbentuk dari tahap pertama, oksidasi ini tidak menggunakan katalis. Reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah: 2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g) Tahap selanjutnya ialah absorbsi NO2 yang terbentuk dari tahap kedua, menggunakan air. Reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah: 3NO2(g) + H2O(l) → 2HNO3(aq) + NO(aq)

11

Nitrogen oksida (NO) yang dihasilkan pada tahap 3 di daur ulang kembali ke tahap 2. (Kirk & Othmer 1979). 2.

Wisconsin process Proses pembuatan asam nitrat dengan cara ini dikembangkan oleh Lord Rayleigh

(John William Strutt), dengan memisakan N2 dan O2 dari udara menggunakan listrik bertegangan tinggi. Namun, cara ini sudah tidak banyak dipakai lagi, karena sulit dijalankan, memerlukan suhu 2200oC dan NO2 yang dihasilkan hanya 2 %. Berikut reaksi yang terjadi pada pembuatan asam nitrat menggunakan proses wisconsin: N2 + O2 →NO + NO2 NO2 + H2O → HNO3 Produksi asam nitrat dapat ditingkatkan menjadi kadar 15% asam nitrat dengan fiksasi nuklir nitrogen, namun hal ini tentu tidak ekonomis. (Kirk & Othmer 1979). 3.

Proses Retort Proses pembuatan asam nitrat yang tertua dilakukan sebelum abad ke-20, asam

nitrat diperoleh dari reaksi antara Chile Saltpeter (mineral yang mengandung NaNO3 sekitar 96%) dengan asam sulfat pekat (93%). Sodium Bisulfat diperoleh sebagai produk samping. Secara sederhana reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut: NaNO3 + H2SO4→ NaHSO4 + HNO3 Suhu operasi antara 150-200o C selama 12 jam. Selama waktu proses asam nitrat mengalami dekomposisi karena panas reaksi yang te rjadi maka untuk mengurangi dekomposisi suhu reactor harus dijaga. Asam nitrat menguap pada suhu 110-130oC, kemudian dilewatkan condensor partial. Hasil gas dan embunan dipisahkan dengan separator, cairan asam nitrat hasil konsentrasinya 96-99%.(Kirk & Othmer 1979).

Gambar 1.4. Rumus molekul Asam Nitrat

12

Sifat Fisika dan Sifat Kimia Asam Nitrat Berikut adalah sifat fisika dan kimia yang dimiliki asam nitrat : a.

Sifat Fisika

1. Fasa

: Cairan

2. Titik leleh

: -42 °C

3. Titik didih

: 86 °C

4. Kelarutan dalam air

: dapat larut (20 °C), pembentukan panas

5. Berat jenis

: 1.51 g/cm3

6. Berat molekul

: 63,0129 g/mol

b.

Sifat Kimia

1. Asam nitrat merupakan pengionisasi yang kuat, reaksi yang terjadi : NaOH + HNO3 → NaNO3 + H2O CdO + 2HNO3 → Cd(NO3)2 + H2O FeOH + HNO3 → FeNO3 + H2O 2. Asam nitrat merupakan pengoksidasi yang kuat, reaksi yang terjadi : I2 + 10HNO3 → 2HIO3 + 4H2O + 10NO2 Sn + 4HNO3 → SnO2 + 2H2O + 4NO2 3. Asam nitrat sebagai nitrating agent reaksi yang terjadi : 2HNO3 + NO → 3NO2 + H2O 4. Asam nitrat tidak stabil terhadap panas dan bisa terurai sebagai berikut : 4 NHO3 → 4NO2 + 2H2O + O2 Bahan Pembantu Commented [DO7]: bold

2.1.3. Asam Sulfat Asam sulfat pertama kali ditemukan di Iran oleh Al-Razi pada abad ke-9. Pembuatannya melalui pembakaran belerang dengan saltpeter, pertama kali dijelaskan oleh Valentinus pada abad kelima belas. Pada tahun 1746, Roebuck dari Birmingham (Inggris) memperkenalkan proses kamar timbal. Proses yang menarik, namun sekarang sudah kuno. Proses kontak pertama kali ditemukan pada tahun 1831 oleh Phillips, seorang Inggris, yang patennya mencakup aspek – aspek penting dari proses kontak yang modern, yaitu dengan melewatkan campuran sulfur dioksida dan udara melalui katalis,

13

kemudian diikuti oleh absorpsi sulfur trioksida di dalam asam sulfat 98,5 % sampai 99 %. Pada tahun 1889, diketahui bahwa proses kontak dapat ditingkatkan dengan menggunakan oksigen secara berlebihan di dalam campuran gas reaksi. Dalam periode 1900 sampai 1925, banyak pabrik asam kontak yang dibangun dengan menggunakan platina sebagai katalis. Pada tahun 1930, proses kontak ini telah dapat bersaing dengan proses bilik timbal pada segala konsentrasi asam yang dihasilkan. Sejak pertengahan tahun 1920-an, kebanyakan fasilitas yang baru dibangun dengan menggunakan proses kontak dengan katalis vanadium. Berbagai penyempurnaan telah dilakukan, baik terhadap peralatan maupun terhadap katalis. Proses kontak sekarang telah banyak mengalami penyempurnaan dan dewasa ini telah menjadi suatu proses industri yang murah, kontinu dan dikendalikan secara otomatis. Semua pabrik asam sulfat yang baru menggunakan proses kontak. Salah satu kelemahan proses kamar yang menyebabkan orang tidak memakainya lagi adalah karena proses ini hanya mampu menghasilkan asam sulfat dengan konsentrasi sampai 78% saja. Pemekatannya merupakan suatu operasi yang mahal, sehingga pada tahun 1980, hanya tinggal satu pabrik saja yang menggunakan proses kamar yang masih beroperasi di Amerika Serikat.

Gambar 1.5. Rumus molekul Asam Sulfat Macam-macam proses pembuatan Asam Sulfat, diantaranya : 1.

Proses Kontak ( Contac Process) Salah satu cara pembuatan asam sulfat melalui proses industri dengan produk yang cukup besar adalah dengan proses kontak. Prinsip proses kontak 14

adalah reaksi oksidasi gas SO2 dengan oksigen dari udara dengan memakai katalis padat dilanjutkan dengan absorpsi gas SO3 yang dihasilkan untuk membentuk asam sulfat. Reaksi Utama : S(s) + O2(g)

SO2(g)

SO2(g) + ½ O2(g)

-70,9 kcal

SO3(g)

-23,0 kcal

Pt merupakan katalis yang mula-mula dipakai karena katalis ini aktif pada suhu di atas 4000C. Reaksinya merupakan reaksi keseimbangan dan ekoterm sehingga digunakan sejumlah konverter adiakat yang dipasang secara seri dan dipasang pendingin di antara masing-masing konverter untuk mendapatkan konversi sampai 95%. Konversi reaksi harus tinggi karena SO2 yang tak bereaksi menimbulkan polusi udara. (Austin, 1996).  Proses Kontak dengan Absorpsi Tunggal Bila menggunakan bahan baku seperti biji sulfida, asam bekas pakai atau lumpur asam, diperlukan pemurnian gas yang cukup ekstensif. Kalor yang dilepas pada waktu reaksi katalitik dimanfaatkan untuk memanaskan gas SO2 di dalam penukar kalor sebelum masuk konversi katalitik. Kalor yang keluar dalam pemanggangan bijih atau dalam pembakaran asam bekas biasanya dipulihkan dalam bentuk uap bertekanan rendah.  Proses Kontak dengan Absorpsi Ganda Proses kontak kemudian mengalami modifikasi secara berangsur-angsur dan menggunakan absorpsi ganda (juga disebut katalis ganda), sehingga hasilnya lebih tinggi

dan

emisi

SO2

yang

belum

terkonversi

dari

cerobong

asap

berkurang.Dalam konfigurasi aliran ini, gas yang keluar dari menara absorpsi pertama dipanaskan lagi melalui pertukaran kalor dengan gas konverter bawah dan masuk kembali dalam tahap akhir konverter itu. Oleh karena itu, kadar sulfur trioksidanya rendah, reaksinya: SO2(g) + ½ O2(g)

SO3(g)

Reaksi dapat berlangsung lebih jauh pada arah yang dihendaki dan pemulihan dapat lebih tinggi dan mencapai 99,7%.

15

2.

Proses Bilik Timbal (Chamber Process) Proses bilik timbal yang dikembangkan pada pertengahan kedua abad ke-18, membakar sulfur dalam bejana tanah liat. Sejumlah kecil SO3 yang dihasilkan (bersamaan dengan SO2 yang menjadi produk utamanya) diembunkan dan dimasukan ke dalam air untuk membuat asam sulfat. Suatu penemuan yang tak sengaja mengungkapkan bahwa penambahan natrium nitrat dan kalium nitrat meningkatkan rendemen SO3. Garam-garam ini terurai untuk menghasilkan nitrogen dioksida yang bereaksi dengan SO2 dan menghasilkan SO3 : SO2(g) + NO2(g)

SO3(g)

+ NO(g)

Pada tahun 1736, Joshua Ward mengambil langkah penting berikutnya dengan mengganti bejana tanah liat tempat sulfur dibakar dengan botol kaca besar yang disusun berseri, untuk mempercepat proses. Pengembangan bilik-timbal (lead chamber) berukuran kamar, yang digunakan pertama kali oleh John Roebuck pada tahun 1746, secara dramatis memperluas manufaktur asam sulfat. Produk dari bejana tanah liat yang kuno itu hanya beberapa gram, dan botol kaca Ward dapat menghasilkan beberapa kilogram. Sebaliknya, bilik-timbal dapat memproduk asam sulfat dalam jumlah ratusan pound hingga berton-ton, menurunkan harga produk karena skalanya yang besar serta menurunkan biaya tenaga kerja. Dalam proses bilik-timbal, campuran sulfur dan kalium nitrat diletakan dalam cedok (ladle) dan dibakar di dalam bilik besar yang dilapisi timbal, lantainya digenangi dengan air. Gas mengembun pada dinding dan diabsorpsi oleh air. Sesudah proses ini diulang beberapa kali, asam sulfat encer diambil dan dididihkan untuk memekatkannya lebih lanjut. Pengembangan terakhir meliputi penghembusan uap air untuk mempercepat reaksi dengan air dan menyebarkan gas serta memisahkan bilik pembakar dari bilik absorpsi. Joseph Gay Lussac mengambil langkah maju yang nyata pada tahun 1835 ketika ia membangun menara untuk mengambil kembali NO yang sebelumnya telah dihembuskan keluar dan dan mengkonversinya kembali menjadi NO2 melalui reaksi dengan oksigen. Tepatnya, dalam menara Gay Lussac, NO dikonversikan menjadi Asam Nitrit (HNO2) yang dilarutkan dalam asam sulfat berair; 2NO(g) +

½ O2(g)

+

H2O(l)

2HNO2(aq) 16

Asam nitrit kemudian direaksikan dalam menara kedua yang diberi nama sesuai dengan pengembangannya, John Glover untuk mengoksidasi sulfur dioksida : 2HNO2(aq) +

SO2(g)

H2SO4(g)

+ 2NO(g)

Reaksi keseluruhan langkah-langkah ini ternyata : SO2(g)

+

½ O2(g) + H2O(l)

H2SO4(aq)

SO3 yang dihasilkan (bersamaan dengan SO2 yang menjadi produk utamanya) diembunkan dan dimasukan ke dalam air untuk membuat asam sulfat. Suatu penemuan yang tak sengaja mengungkapkan bahwa penambahan natrium nitrat dan kalium nitrat meningkatkan rendemen SO3. Garam-garam ini terurai untuk menghasilkan nitrogen dioksida yang bereaksi dengan SO2 dan menghasilkan SO3 : SO2(g) + NO2(g)

SO3(g) + NO(g)

Pendaur ulangan oksida nitrogen sangat mengurangi konsumsi natrium nitrat atau kalium nitrat, yang hanya sekarang diperlukan untuk menggantikan dalam kehilangan dalam proses. Disamping itu, menara Glover memproduksi asam sulfat yang lebih pekat 75 sampai 85 persen H2SO4 berdasar massa dibandingkan 60 sampai 70 persen yang diperoleh dengan metode terdahulu. 3.

Proses Pemekatan Asam Sulfat Asam encer dapat dipekatkan menjadi asam dengan konsentrasi yang agak lebih tinggi dengan mencelupkan gulungan uap pemanas yang terbuat dari timbal, di dalam tangki timbal atau tangki yang berlapis timbal dan bata. Berdasarkan gambar konsentrator dengan tiupan uap seperti gambar dibawah ini. Gas panas pada suhu sekitar 680oC diperoleh dari pembakaran minyak atau gas bahan bakar. Gas pembakaran yang panas ini ditiupkan dari arah yang berlawanan terhadap asam sulfat itu di dalam kompartemen pada drum pemekat dan air keluar bersama gelembung-gelembung gas dari asam. Gas keluar pada suhu 230oC sampai 250oC dari kompartemen pertama drum itu, masuk ke dalam kompartemen kedua, bersama dengan sebagaian gas panas dari tanur pembakaran. Kemudian gas yang dihasilkan ini akan keluar pada suhu 170oC sampai 180oC, dan masuk ke dalam drum pendingin gas, dimana gas tersebut didinginkan lagi menjadi 100oC sampai 125oC sambil menaikkansuhu asam encer ke titik didihnya. Oleh karena sebagian asam sulfat itu terbawa ikut sebagai kabut, gas panas dilewatkan melalui pembasuh venture dan separator siklon, kemudian dicuci dengan asam umpan dan air untuk menyingkirkan kabut asam, sebelum dibuang 17

ke udara. Cara ini dapat menurunkan kabut asam sampai sekitar 35 mg/m3 dengan biaya investor yang lebih rendah dari pada bila menggunakan prisipitator-kabut elektrostatik. Prosedur ini akan menghasilkan asam dengan konsentrasi akhir 93%. a.

b.

Sifat fisika 1. Rumus Molekul

: H2SO4

2. Berat Molekul

: 98,7 g/mol

3. Densitas

: 1,8361 g/cm3

4. Bentuk

: Cairan tidak berwarna

5. Titik didih

: 3400C

6. Melting point

: 10,40C

7. Δ Hf0

: - 70,336 kcal/gmole

8. Berat jenis cairan

: 1,84 (100 %)

9. Berat jenis uap

: 3,4 (udara = 1)

Sifat Kimia 

Reaksi dengan air Reaksi hidrasi asam sulfat sangatlah eksotermik. Selalu tambahkan asam ke

dalam air dan jangan terbalik menambahkan air ke dalam asam. Air memiliki massa jenis yang lebih rendah daripada asam sulfat dan cenderung mengapung di atasnya, sehingga apabila air ditambahkan ke dalam asam sulfat pekat, ia akan dapat mendidih dan bereaksi dengan keras. Reaksi yang terjadi adalah pembentukan ion hidronium: H2SO4 + H2O → H3O+ + HSO4HSO4-+ H2O → H3O+ + SO42− Karena hidrasi asam sulfat secara termodinamika difavoritkan, asam sulfat adalah zat pendehidrasi yang sangat baik dan digunakan untuk mengeringkan buahbuahan. Afinitas asam sulfat terhadap air cukuplah kuat sedemikiannya ia akan memisahkan atom hidrogen dan oksigen dari suatu senyawa. Sebagai contoh, mencampurkan pati (C6H12O6)n dengan asam sulfat pekat akan menghasilkan karbon dan air yang terserap dalam asam sulfat (yang akan mengencerkan asam sulfat): (C6H12O6)n → 6n C + 6n H2O Efek ini dapat dilihat ketika asam sulfat pekat diteteskan ke permukaan kertas. Selulosa bereaksi dengan asam sulfat dan menghasilkan karbon yang akan terlihat

18

seperti efek pembakaran kertas. Reaksi yang lebih dramatis terjadi apabila asam sulfat ditambahkan ke dalam satu sendok teh gula. Seketika ditambahkan, gula tersebut akan menjadi karbon berpori-pori yang mengembang dan mengeluarkan aroma seperti karamel. 

Reaksi lainnya Sebagai asam, asam sulfat bereaksi dengan kebanyakan basa, menghasilkan

garam sulfat. Sebagai contoh, garam tembaga tembaga(II) sulfat dibuat dari reaksi antara tembaga(II) oksida dengan asam sulfat: CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O Asam sulfat juga dapat digunakan untuk mengasamkan garam dan menghasilkan asam yang lebih lemah. Reaksi antara natrium asetat dengan asam sulfat akan menghasilkan asam asetat, CH3COOH, dan natrium bisulfat: H2SO4 + CH3COONa → NaHSO4 + CH3COOH Hal yang sama juga berlaku apabila mereaksikan asam sulfat dengan kalium nitrat. Reaksi ini akan menghasilkan asam nitrat dan endapat kalium bisulfat. Ketika dikombinasikan dengan asam nitrat, asam sulfat berperilaku sebagai asam sekaligus zat pendehidrasi, membentuk ion nitronium NO2+, yang penting dalam reaksi nitrasi yang melibatkan substitusi aromatik elektrofilik. Reaksi jenis ini sangatlah penting dalam kimia organik. Manfaat atau Kegunaan Asam Sulfat Pembuatan Pupuk , pada waktu superfosfat merupakan pupuk fosfat yang utama, pabrik asam proses kamar dan pabrik superfosfat biasanya dibangun dan dioperasikan pada lokasi yang sama. Biasanya kedua pabrik ini merupakan pabrik – pabrik kecil yang dibangun didekat daerah pertanian . Sekarang orang lebih banyak menggunakan pupuk dengan konsentrasi tinggi agar biaya transportasi dan pemakaiannya menjadi lebih rendah. Pabrik tripel superfosfat lebih padat modal dari pada pabrik superfosfat biasa. Pabrik ini dibangun dalam skala lebih besar, dan sebagaimana halnya dengan superfosfat terdahulu, dioperasikan pada lokasi yang sama dengan pabrik kontak. Asam yang dihasilkan mempunyai konsentrasi 93,2 % H2SO4 dan dapat disimpan dengan aman didalam tangki baja. Asam ini diencerkan dalam fasilitas produksi fosfat bilamana diperlukan.

19

Asam sulfat yang dibuat dalam pabrik asam kamar, tersedia dalam beberapa kualitas, masing – masing mempunyai tujuan penggunaan tertentu. Kualitas 53° sampai 56°Be’ digunakan untuk pembuatan superfosfat , asam ini dibuat dalam pabrik asam kamar tanpa memerlukan operasi pemekatan yang mahal. Kualitas 60°Be’ dipakai dalam pembuatan sulfat – sulfat ammonia, tembaga (batu biru , bluestone), alumunium (alum), magnesium (garam Epsom), seng, besi, dan sebagainya serta asam – asam organik, seperti asam sitrat, oksalat, asetat, tartrat. Commented [DO8]: bold

1.1.5. Natrium Hidroksida Natrium hidroksida (NaOH), juga dikenal sebagai soda kaustik, soda api, atau sodium hidroksida, adalah sejenis basa logam kaustik. Natrium Hidroksida terbentuk dari oksida basa Natrium Oksida dilarutkan dalam air. Natrium hidroksida membentuk larutan alkalin yang kuat ketika dilarutkan ke dalam air. Ia digunakan di berbagai macam bidang industri, kebanyakan digunakan sebagai basa dalam proses produksi bubur kayu dan kertas, tekstil, air minum, sabun dan deterjen. Natrium hidroksida adalah basa yang paling umum digunakan dalam laboratorium kimia. Natrium hidroksida murni berbentuk putih padat dan tersediadalam bentuk pelet, serpihan, butiran ataupun larutan jenuh 50% yang biasa disebut larutan Sorensen. Ia bersifat lembap cair dan secara spontan menyerap karbon dioksida dari udara bebas. Ia sangat larut dalam air dan akan melepaskan panas ketika dilarutkan, karena pada proses pelarutannya dalam air bereaksi secara eksotermis. Ia juga larut dalam etanol dan metanol, walaupun kelarutan NaOH dalam kedua cairan ini lebih kecil daripada kelarutan KOH. Ia tidak larut dalam dietil eter dan pelarut non-polar lainnya. Larutan natrium hidroksida akan meninggalkan noda kuning pada kain dan kertas. a.

Sifat fisika 1.

Rumus kimia

: NaOH

2.

Massa molar

: 39,9971 g/mol

3.

Bentuk

: zat padat putih

4.

Densitas

: 2,1 g/cm³, padat

5.

Titik lebur

: 318 °C (591 K)

6.

Titik didih

: 1390 °C (1663 K)

7.

Kelarutan dalam air

: 111 g/100 ml (20 °C)

20

b.

Sifat kimia Senyawa NaOH mungkin merupakan salah satu senyawa paling umum dan paling kita kenal dalam reaksi asam basa seperti reaksi penetralan. Senyawa ini dapat bereaksi dengan asam kuat dan asam lemah untuk membentuk garam, seperti ditunjukkan oleh reaksi dibawah ini :  Reaksi NaOH dengan Asam Kuat HCl + NaOH → NaCl + H2O  Reaksi NaOH dengan Asam Lemah CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O Selaindapat bereaksi dengan asam kuat dan asam lemah, senyawa NaOH juga dapat bereaksi dengan oksida-oksida pembentuk asam seperti gas CO2 dan SO2, berikut ini persamaan reaksinya : NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O  Reaksi dengan logam Senyawa NaOH dapat melarutkan logam, senyawa ini mampu melarutkan logam-logam seperti logam alumunium serta beberapa logam transisi lainya. Berikut ini persamaan reaksinya : 2NaOH + 2Al + 6H2O → 2 NaAl(OH)4 + 3H2  Reaksi Pengendapan Oleh NaOH Dengan menggunakan NaOH, kita dapat mengendapakan senyawa-senyawa logam yang memiliki tingkat kelarutan yang sangat rendah seperti logam golongan transisi dan logam golongan utama seperti timbal (Pb) dan timah (Sn). Berikut ini reaksi pengendapan senyawa-senyawa logam oleh NaOH : ZnCl2 + NaOH → Na2ZnO2 + H2O PbSO4 + NaOH → Na2PbO2 + H2O CuSO4 + NaOH → Cu(OH)2 + H2O Berikut ini adalah kegunaan natrium hidroksida dalam kehidupan sehari-hari dan industri:  NaOH digunakan secara langsung untuk mengendalikan tingkat keasaman atau pH pada fasilitas pengolahan air atau water treatment.

21

 Natrium hipoklorit biasa digunakan sebagai bahan kimia untuk disinfektan dalam pengolahan air, termasuk air industri. Ternyata, NaOH adalah salah satu bahan baku pembuatan NaOCl dalam skala industri.  NaOH juga sering digunakan pada proses regenerasi anion resin yang terdapat pada anion exchanger, pada unit pembuatan air bebas mineral atau purified water.  NaOH merupakan salah satu bahan kimia terpenting dalam industri kertas. NaOH atau natrium hidroksida yang dicampur dengan natrium sulfida, digunakan sebagai larutan untuk membersihkan selulosa kayu dari material yang tidak diinginkan.  Dalam industri daur ulang kertas, NaOH dimanfaatkan untuk memisahkan tinta dari serat kertas, sebelum digunakan kembali.  NaOH akan digunakan sebagai bahan kimia anti-mampet. NaOH yang dimasukkan ke dalam saluran air buangan akan bereaksi dengan minyak atau lemak yang menyebabkan saluran tersumbat. Hasilnya, terbentuklah sabun dan panas reaksi. Sehingga dengan mudah saluran bisa lancar kembali.  NaOH juga memegang peranan penting dalam industri minyak dan gas. Ia digunakan untuk mengendalikan alkalinitas dan pH, dan menguraikan material organik.Selain itu, ia juga dimanfaatkan untuk menghilangkan gasgas pengotor seperti senyawa sulfur dan karbon dioksida.  Dalam dunia kesehatan, NaOH dimanfaat pula dalam pembuatan berbagai macam obat dan produk farmasi seperti anticoagulant, obat untuk mengurangi kolesterol dalam darah dan obat penghilang rasa sakit. 2.2. Produk

Commented [DO9]: harusnyo 2.2 bahan pembantu: katalis, air, dll

2.2.1. Mononitrotoluen (MNT)

Commented [DO10]: 2.3 langsung nama produk (missal: 2.3 Mononitrotoluen)

MNT adalah cairan merah kekuningan dengan bau yang khas, jika toluena yang digunakan mengandung benzena, cairan tersebut memiliki bau almond pahit (mononitrobenzene) yang lebih kuat. MNT mudah terbakar dengan nyala api. MNT tidak memiliki sifat peledak, tidak bisa meledak sendiri (bahan peledak adalah campurannya dengan oksidan). Dalam industri, digunakan untuk melegalkan peledak dan sebelumnya untuk memproduksi plastik militer. Campuran dengan klorat (80% Chloroacetan / 20% MNT) dikenal sebagai bahan peledak Rack-aRock (beberapa masih digunakan dalam pembongkaran).

22

Reaksi pembuatan MNT ditunjukan oleh persamaan 1 berikut : H2SO4

→

C6H5CH3 + HNO3

50℃.1 𝑎𝑡𝑚

C6H4CH3NO + H2O (Kirk Othmer, 1996)

mekanisme reaksi yang berjalan yaitu asam nitrat bereaksi dengan asam sulfat dan terurai menjadi ion nitronium (NO2+) , ion sulfat (H2SO4) dan H3O+ . NO2+ berikatan dengan toluena sehingga kelebihan proton (H+). Ion H2SO4 - akan mengikat ion H3O+ membentuk H2SO4. Ion H2SO4 - yang tersisa berikatan dengan H3O+ membentuk H2SO4 dan H2O. Proses nitrasi MNT ini terjadi pada kondisi operasi sebagai berikut (Kirk Othmer, 1996): 1.

Temperatur = 50oC

2.

Tekanan = 1 atm

3.

Katalisator = H2SO4 –

4.

Fase reaksi = cair

5.

Rasio feed masuk reaktor toluena terhadap asam nitrat = 1 : 1

a. Sifat fisika : 1.

Rumus kimia

: C6H4CH3NO2

2.

Bentuk

: Cairan

3.

Warna

: Kuning jernih

4.

Berat molekul

: 137,138 g/mol

5.

Titik didih

: 231,85 o C

6.

Titik lebur

: 16,05 o C

7.

Densitas

: 1,286 g/ml o

8.

Viskositas (25 C)

: 1,2 cP

9.

Suhu kritis

: 462,85 oC

10.

Tekanan kritis

11. 12. 13.

: 38 Bar o

Panas pembentukan (25 C)

: 45,5 kJ/mol

o

Panas pencampuran (25 C)

: 16,676 kJ/mol o

Energi bebas pembentukan (25 C)

: 162,06 kJ/mol (Kirk Othmer, 1997)

23

b. Sifat kimia : 1.

Dapat dioksidasi menjadi m-nitrobenzoic acid dengan asam kromat dalam larutan alkali. Dengan menggunakan asam sulfat yang mempunyai spesific gravity 1,26 –

2.

0 140 – 165 C

1,38 :

C6H4CH3NO2 + MNO2 + H2SO4 →

2−3 jam,10𝑎𝑡𝑚

C6H4CHONO2

Dengan menggunakan asam sulfat yang mempunyai spesific gravity 1,53 –

3.

1,71 : C6H4CH3NO2 + MNO2 + H2SO4 →

135−145 °𝐶

C6H4COOHNO2

(Kirk Othmer, 1997) Kegunaan Produk : Mononitrotoluen sangat berguna bagi bahan baku pembuatan zat warna sintetik pada industri tekstil, bahan baku untuk pembuatan busa polyurethane yang merupakan bahan isolasi refrigerator pada industri Air Conditioner (AC) dan bahan intermediate

dalam

pembuatan

TNT

pada

industri

bahan

peledak.

(www.wikipedia.com) 2.3. Macam-macam proses Reaksi pembuatan Mononitrortoluen dari toluen dan asam nitrat termasuk dalam klasifkasi reaks initrasi. Asam nitrat berlaku sebagai Nitrating Agent. Ada dua macam metode yang dapat digunakany yaitu : a.

Nitrasi fase uap

b.

Nitrasi langsung fase cair

A. Nitrasi fase uap Nitrasi fase uap dijalankan pada temperatur yang cukup tinggi dan tekanan tinggi untuk memperoleh campuran gas yang berupa hidrokarbon, zat penitrasi, temperatur berubah dari 350 °C - 450 °C. Pada temperatur yang lebih tinggi reaksi membutuhkan waktu yang meningkat akan tetapi terjadi reaksi samping yang berarti. Beberapa nitrasi pada skala laboratorium dijalankan pada tekanan atmosfir sedangkan untuk tujuan komersial dilakukan pada tekanan 8 - 12 atm. 24

B. Nitrasi langsune fase cair Nitrasi hidrokarbor aromatik, gliserol dan senyawa organik lain membutuhkan kontrol yang hati-hati mengenai kintetik dan temperatur. Jika temperatur menjadi terlalu tinggi, laju reaksi dan derajat eksotermis reaksi menjadi terlalu tinggi. Sebagai contoh reaksi samping berlebihan dan explosive mungkin terjadi. Proses dilakukan dengan mengontakan hidrokarbon aromatik dengan asam campuran. Jika proses kontinyu yang digunakan, fase organik dan fase asam sebaiknya mengalir berlawan arah satu sama lain. Jika telah sempurna, sebagian fase-fase dipisahkan dan asam yang lebih kuat digunakan untuk nitrasi lebih lanjut. Proses kontinyu telah dikenal sejak 20-30 tahun yang lalu, terutama untuk produksi sekala besar seperti MNT, DNT, TNT, Nitrogliseril dan NitroBenzen. Proses ini memiliki keuntungan dibandingkan dengan proses batch yaitu keselamatan operasi, kontrol kondisi lebih baik dan biaya operasi lebih rendah seperti buruh dan energi. Dalam hal ini dipilih proses cair dengan alasan untuk menghindariadanya reaksi dan hasil samping yang berarti. Pada proses fase cair, hidrokarbon berlebihan digunakan dan reaktor dioprasikan pada temperatur 300C - 800C dan tekanan sedikit diatas tekanan atmosfer. Commented [DO11]: Buek perbandingan proses (lihat contoh di panduan TA 2)

Tabel 1.5. Perbedaan Proses Fase Uap dan Fase Cair Komponen

Suhu Operasi

Tekanan Operasi

Fase Uap

350 C- 450 C

8-12 atm

Fase Cair

30 C-80 C

1 atm

Energi

Tinggi

Rendah

25

BAB III RANCANGAN PABRIK 3.1.

Deskripsi Proses Proses pembuatan MNT dengan reaksi nitrasi yang menggunakan bahan baku

toluen dan asam nitrat dapat dilakukan dengan tahap – tahap sebagai berikut : 1. Tahap Penyiapan bahan baku 2. Tahap reaksi nitrasi dalam reaktor 3. Tahap pemisahan dan pemurnian hasil Bahan baku persiapan

Reaksi Nitrasi dalam reaktor

Pemurnian dan Pemisahan

3.3.1. Tahap Persiapan Bahan Baku Bahan baku toluen yang berasal dari T- 03 dipompakan dengan P- 03 ke akumulator (Acc- 01). Akumulator juga menerima recycle toluen dari menara destilasi D01, sebelum masuk reaktor R – 01 campuran Fresh toluen dan toluenrecycle dipanaskan dalam E- 01 untuk menyesuaikan dengan suhu operasi reaktor (550C). Bahan baku asam nitrat T -01 dan asam sulfat T – 02 masing – masing dipompakan menuju tangki pencampur M- 01 dengan perbandingan asam sulfat 54%, asam nitrat 26 %, dan air 20%. Akibat panas pencampuran, asam dalam M- 01 mengalami kenaikan suhu dan dengan adanya pendingin, suhu dipertahankan 550C.

3.3.2. Tahap Reaksi Nitrasi Dalam Reaktor Reaksi nitrasi terjadi dalam reaktor CSTR dalam fase cair- cair. Kondisi operasi dalam reaktor yaitu pada suhu 550C dan tekanan atmosferik. Perbandingan toluen dan asam nitrat masuk reaktor adalah 1; 1,05 reaksi ini terjadi dengan bantuan katalis H 2SO4. Reaksi bersifat eksotermis, untuk itu agar suhu reaksi dapat dijaga konstan, maka reaktor dilengkapai dengan koil pendingin.

26

Produk reaktor MNT dan hasil samping berupa air, sisa reaktan adalah toluen dan asam nitrat serta asam sulfat. 3.3.3. Tahap Pemisahan dan Pemurnian Hasil Asam sulfat yang keliuar dari reaktor (R- 01), dipisahkan dari produk reaktor yang lain dengan cara didekantasi (VD- 01), kemudian dipanaskan dalam E- 02. Spent acid sebagai fase berat dengan kadar H2SO4 65,7%, dipompa dengan P- 11 menuju stripper (S01), untuk di rekonsentrasi. Dari hasil rekonsentrasi di dapatkan kadar H2SO4 90% dan siap direcycle menuju M- 01 dengan pompa P- 12. Fase ringan berupa campuran MNT, toluen sisa , dan asam campuran dalam jumlah kecil dipompakan dengan P- 10 menuju tangki penetral (N- 01) untuk mereaksi asam yang tersisa menjadi Na2SO4 dan NaNO3. Campuran yang keluar dari N- 01 didekantasi untuk memisahkan garam sebagai fase berat dengan

MNT sebagai fase ringan. MNT dialirkan menuju E- 03 untuk

dipanaskan dengan menggunakan panas produk bawah dari destilat dan dipanaskan lebih lanjut dalam E- 04, kemudian didestilitasi dalam menara D- 01 guna memisahkan MNT toluen sisa reaktan. Produk MNT didinginkan sebelum masuk tangki penyimpanan T- 06 dengan memanfaatkan panas dari produk bawah destilasi sebagai preheater untuk umpan destilasi.

27

Recycle Toluen

Reaktor Nitrasi

Dekanter NaOH

Udara kering

Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Pembuatan Mononitrotuluen dari Toluen dan Asam Nitrat

28

M i x e r

Destilasi Produk

MNT

DAFTAR PUSTAKA Austin, G.T., (1996), Industri Proses Kimia, Edisi Kelima, Penerbi Erlangga, Jakarta. Biro Pusat Statistik, Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia Impor menurut jenis Barang dan Negeri Asal, Jakarta. Fessenden, R.J. dan Joan, S. Fessenden, 1997, Dasar – Dasar Kimia Organik ,Erlangga, Jakarta. Kirk,R.E., and Othmer, D.E., 1978, Encyclopedia of chemical technology, 3 rd edition, John Willey and Sons, Inc.,New York. Wilhelm Oswald., 1901

29