MACAM DAN URAIAN PROSES II.1 Macam Proses
II.1.1 Proses Fusel Oil
BAB II
MACAM DAN URAIAN PROSES
II.1 Macam ProsesMenurut Kirk and Othmer (1978) amil alkohol (C5H11OH) pada suhu kamar merupakan cairan yang tidak berwarna, sukar larut dalam air, namun larut dalam eter pada semua perbandingan. Menurut McKetta (1992) Amil alkohol merupakan bahan kimia yang berbahaya dalam tingkat moderat saat dibakar atau dipanasi karena volatilitasnya yang rendah dan massa jenis uapnya yang tinggi.
Proses produksi amil alkohol dapat dilakukan dengan beberapa cara. Secara komersial, proses yang biasa digunakan dapat berupa fraksinasi dari minyak fusel, proses oxo alkohol, dan proses klorinasi (Kirk dan Othmer, 1978).
II.1.1 Proses Fusel Oil
Amil alkohol pertama kali dkembangkan oleh Sharples dan Rennsaslt sebelum tahun 1920. Pada tahun itu, satu-satunya sumber ekonomis amil alkohol adalah Fusel Oil. Fusel Oil diperoleh sebagai hasil samping pada fermentasi karbohidrat untuk menghasilkan alkohol. Komposisi minyak fusel bervariasi, tergantung pada bahan baku fermentasi, tetapi sebagian besar terdiri dari isoamil alkohol dan amil alkohol, isobutil alkohol 20%, n propil alkohol (3-5%) dan sejumlah kecil alkohol lainnya seperti ester dan aldehid. minyak di proses secara kimia dan dimurnikan dengan distilasi. Hasil olahan amil alkohol dari minyak fusel mengandung sekitar 85% isoamil dan 15% amil alkohol. Pada proses ini Amil Alkohol merupakan produk samping dari etanol (Ethyl Alcohol).
Etanol ini diproses dari gula yang telah di fermentasi, dan bahan baku Etanol adalah Molasses (Tetes). Tetes masuk ke
mixing tank yang dicampurkan dengan air panas untuk mendapatkan konsentrasi gula 10-15%. Pada proses ini ditambahkan Asam Sulfat untuk menurunkan pH dari 5,3 ke
II-2 BAB II Macam dan Uraian Proses
Pabrik Amil Alkohol dari Pentana dan Klorin dengan proses Klorinasi
Departemen Teknik Kimia Industri FV-ITS 5. Disamping itu ditambahkan Ammonium Sulfat untuk mempertahankan pH tersebut dengan di sterilisasi kemudian masuk ke mesin ragi hingga mendapatkan ragi yang diharapkan sesuai standar. Setelah mengalamai pencampuran pada mixing tank selanjutnya masuk ke fermenter untuk di fermentasi dengan penambahan ragi tersebut dimana tangki fermenter dijaga pada temperatur 70-88oF (21-31oC). Pada proses fermentasi ini membutuhkan waktu 28-72 jam untuk mendapatkan alkohol dengan konsentrasi 8-10%. Setelah proses fermentasi selesai, menghasilkan alkohol dan CO2. Untuk CO2
masuk ke scrubber dan alkohol masuk ke Beer Still untuk
membuang slop (air kotor) melalui Heat Exchanger.
Selanjutnya masuk ke Aldehyde Column yang nantinya masuk ke rectifying column, sehingga menghasilkan produk Etanol (Ethyl Alcohol). Namun yang masih mengandung Aldehyde pada rectifying column akan kembali ke Aldehyde Column.
Etanol mempunyai produk samping dari rectifyingcolumn yaitu
Fusel Oil, dimana komponen yang terkandung dalam fusel oil
adalah 85% isoamil dan 15% amil alkohol yang nantinya akan dipisahkan menggunakan proses fraksinasi.
Gambar II.1 Pembuatan Amil Alkohol dengan Proses Fusel Oil
II-3
BAB II Macam dan Uraian Proses
Pabrik Amil Alkohol dari Pentana dan Klorin dengan proses Klorinasi Departemen Teknik Kimia Industri
FV-ITS
Pada proses Gambar II.1 pada amil alkohol terbentuk reaksi: C12H22O6 (aq) + H2O (l) 2C6H12O6 (aq)
C6H12O6 (aq) C5H12OH (aq) + CO2(g) + 3/2 O2 (g)
Keuntungan proses ini adalah bahan baku relatif murah, lahan yang dibutuhkan relatif kecil, dan prosesnya sederhana. Namun, karena komposisi minyak fusel sangat bergantung pada bahan baku, kondisi operasi fermentasi, dan proses pemurnian alkohol, maka sulit untuk menjaga konsistensi produk yang dihasilkan. Selain itu, amil alkohol yang dihasilkan melalui proses ini kemurniannya sangat sangat rendah. Sehingga dari kekurangan ini ada beberapa proses pembaruan yaitu proses oxo. II.1.2 Proses Sintesis Oxo
Pembuatan amil alkohol dengan mengunakan proses oxo diperdagangkan mulai tahun 1953. Pada awal permulaan, amil alkohol tersedia dalam jumlah jumlah yang besar yang didapatkan dari proses oxo, yang mengoperasikan campuran bahan olefin, reaksi olefin dengan gas CO dan H2 pada tekanan tinggi dengan adanya katalis kobalt. Proses oxo adalah salah satu prinsip yan dilakukan untuk pembuatan amil alkohol sampai sekarang, hanya berjumlah sedikit terutama di Eropa.
Proses terpenting dalam produksi amil alkohol adalah hidroformilasi (proses oxo) butana. Proses oxo dimulai dari pembuatan aldehid dengan cara mereaksikan olefin dengan karbon monoksida dan hidrogen dengan katalis kobalt atau rhodium untuk membentuk campuran isomer dari aldehid dengan lebih dari 1 rantai atom karbon dari olefin. Sekali dibuat
didapatkan 1-pentaldehyde (n-valeraldehyde), 2
methylbutyraldehyde dan 3- methylbutyraldehyde
(isovaleradehyde) adalah hasil dari proses hidrogenasi untuk menjadi amil alkohol.
II-4 BAB II Macam dan Uraian Proses
Pabrik Amil Alkohol dari Pentana dan Klorin dengan proses Klorinasi
Departemen Teknik Kimia Industri FV-ITS Gambar II.2 Pembuatan Amil Alkohol dengan Proses
Oxo
Sebelum tahun 1975, reaksi campuran butana dengan sintetik gas (H2 dan CO2) memerlukan suhu yang tinggi (160 –
180 oC) dan tekanan tingi 20-40 Mpa (3000-6000 psi), dengan adanya kehadiran katalis kobalt untuk memproduksi n-valeraldehyde dan 2-methylbutyraldehyde. Proses dasar dari hidroformilasi yaitu C4-olefin menjadi C5 aldehyde, pemindahan katalis kobalt dari reaksi campuran yang homogen, katalis mendaur ulang untuk bisa digunakan kembali, hidrogenasi dari aldehid ke amil alkohol.
Dalam proses Oxo, olefin (butylenes) direaksikan di reaktor dengan mencampurkan sintetik gas CO dan H2 dengan perbandingan 1:2 dan dilakukan dalam tekanan tinggi 1500-1600 psi dan dalam suhu 100 - 200 oC dengan adanya bantuan dari katalis kobalt. Kemudian masuk ke dalam separator untuk memproduksi liquid aldehid yang diinginkan dalam jumlah lebih besar. Setelah itu dialirkan menuju ke catalyst removal
yang berfungsi untuk menghilangkan cobalt hasil sisa reaksi pencampuran sebelumnya di dalam reaktor. Katalis kobalt sisa dari proses catalyst removal di recovery kembali dalam catalyst recovery dengan suhu 150-300 oC dan tekanan 500-2000 psi. Setelah katalis cobalt terseleksi maka proses
II-5
BAB II Macam dan Uraian Proses
Pabrik Amil Alkohol dari Pentana dan Klorin dengan proses Klorinasi Departemen Teknik Kimia Industri
FV-ITS
Katalis H2 Katalis
selanjutnya dialirkan menuju unit hydrogenation yang beroperasi dalam suhu 50-250 oC dan tekanan 50-3500 psi, dalam unit hydrogenation dihembuskan gas hidrogen untuk pembentukan reaksi selanjutnya dalam pembuatan Amil Alkohol. Setelah dari unit hydrogenation dialirkan menuju separator kolom distilasi untuk didapatkan produk Amil Alkohol dengan kemurnian yang diinginkan. Kemurnian atau yield yang didapatkan untuk pembuatan Amil Alkohol dengan menggunakan proses oxo yaitu 60%. Reaksi dalam proses oxo (hidroformilasi) adalah sebagai berikut :
C4H8(aq) + H2(g) + CO (g) C4H9CHO (aq)
C4H9CHO (aq) C5H11OH (aq)
Namun setelah diperdagangkan amil alkohol dengan proses oxo pada tahun 1975, dalam kenyataan pada proses tidak didapatkan amil alkohol karena reaksi hidroformilasi tergolong tingkat yan rendah sehingga menyebabkan kekurangan senyawa butana. Maka dari itu dilakukan pengembangan yang lebih baru pada katalis untuk proses oxo dapat dijalankan dalam tekanan rendah dengan proses teknologi yang dapat banyak memproduksi dengan biaya
rendah untuk produk n-valeraldehyde dan
2-methylbutyraldehyde, dan isovaleraldehyde dan alkohol lainnya yang didapatkan dalam bentuk murni. Dalam proses hidroformilasi yang menggunakan katalis kobalt menghasilkan campuran dengan yield 60% 1- pentanol dan 40% 2-methyl -1 -butanol. Jika dengan mengunakan katalis rhodium didapatkan campuran dengan yield 90% pentanol dan 10% 2-methyl-1 butanol.
(Kirk dan Othmer, 1978).
Katalis yang umumnya digunakan pada proses oxo adalah Ni, Co, Cu-ZnO dengan penyangga alumina (Al2O3). Konversi butena pada proses ini dapat mencapai 95%. Namun selisih
II-6 BAB II Macam dan Uraian Proses
Pabrik Amil Alkohol dari Pentana dan Klorin dengan proses Klorinasi
Departemen Teknik Kimia Industri FV-ITS harga bahan baku dengan produk yang dihasilkan tidak terlampau jauh, sehinga prospek keuntungan di masa akan datang dianggap kurang menjanjikan. Pada proses ini, digunakan suhu dan tekanan tinggi serta reaktan yang sifatnya korosif. Hal ini menyebabkan proses ini membutuhkan spesifikasi alat yang lebih tinggi secara kualitatif dan biaya lebih mahal (Mc. Ketta, 1992).