BAB I PENDAHULUAN
1.4 Tinjauan Pustaka
1.4.1 Macam-macam Proses
Ada beberapa kemungkinan jalannya proses pembuatan vinyl asetat antara lain:
a. Reaksi asam asetat dengan asetilen pada fase cair
Reaksi:
CH3CO2H + CH=CH CH3CO2CH=CH2 ∆H= -117 kJ/mol Proses ini sudah lama tidak digunakan karena asetilen mahal sehingga cara ini dianggap kurang ekonomis. (Ullman’s, 1989).
b. Reaksi asam asetat dengan asetilen pada fase gas.
Reaksi:
CH3CO2H + CH =CH CH3CO2CH=CH2 ∆H= -117 kJ/mol
Reaksi terjadi dengan katalis zinc asetat pada activated charcoal pada suhu 160-2100 C dan tekanan 40 KPa.
Asetilen dipanaskan dan dicampur dengan uap asam asetat kemudian diumpankan ke dalam reaktor (reaktor pipa atau fixed bed). Hasil reaksi di
quenching dan produk lain dipisahkan. Aliran keluar reaktor berupa vinyl
asetat, asam asetat, asetilen, asetaldehid, crotonaldehid, aseton, metil asetat, ethylidene diacetat dan acetit anhidrit. Masing-masing komponen dipisahkan dengan menara distilasi.
Proses ini digunakan sampai tahun 1968, setelah itu jarang digunakan bahkan hanya sekitar 20 % kapasitas dunia yang diproduksi dengan proses ini. Hal ini dikarenakan mahalnya asetilen serta diperlukan biaya yang
commit to user
Bab I Pendahuluan
cukup besar untuk memisahkan hasil samping yang banyak (Ullman, 1989).
c. Reaksi asam asetat dengan etilen dan oksigen pada fase cair
Pembentukan vinyl asetat dari etilen dan asam asetat dengan adanya palladium chloride dan alkali asetat dalam asam asetat glasia dengan reaksi:
C2H4 + PdCl2 + CH3CO2H CH3CO2CH=CH2 + 2HCl + Pd
Reaksi terjadi pada tekanan 3-4 MPa dan suhu 110-130 C. Proses ini sekarang sudah tidak digunakan. (Ullman’s, 1989).
d. Reaksi etilen dengan asam asetat dan oksigen pada fase gas
Reaksi utama adalah reaksi oksidasi antara etilen dan asam asetat yang menghasilkan vinyl asetat dan air, dengan persamaan reksi sebagai berikut: C2H4 + CH3CO2H + ½ O2 C2H3OOCH=CH2 + H2O ...(1)
Terjadi reaksi samping antara etilen dan oksigen menghasilkan carbon dioksida dan air dengan reaksi:
C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O ...(2)
Reaksi pada fase gas tejadi pada 150-160 0C dan tekanan 0,8-1,0 MPa,
dengan katalis heterogen yang mengandung Palladium dengan lifetime 1-5 tahun. Tidak terbentuk asam asetat, produk samping berupa air, karbondioksida dan sedikit residu (etil asetat, ethylidene, diacetat dan glikol asetat) (Dimian & Bildea, 2008). Residu dipisahkan dengan menggunakan distilasi. Dengan ini diperoleh kemurnian vinyl asetat yang tinggi.
commit to user
Bab I Pendahuluan
Setelah tahun 1968, proses ini paling banyak digunakan bahkan sekitar 80% kapasitas dunia diproses dangan cara ini. Karena bahan baku etilen lebih murah sehingga proses ini dinilai lebih ekonomis.
1.4.2 Alasan Pemilihan Proses
Dalam proses pembuatan vinyl acetate monomer dipilih proses dengan reaksi antara ethylene, acetic acid dan oxygen pada fase gas. Proses ini dipilih dengan alasan :
1. Tekanan operasi tidak terlalu tinggi antara 0,8 – 1,0 Mpa dan suhu operasi mulai 150 – 160 oC
2. Kemurnian produk yang dihasilkan cukup tinggi, mencapai 99,9 %. 3. Produk samping berupa air dan CO2
Perbandingan proses-proses pembuatan n-butanol yang mencakup kelemahan dan kelebihan dapat dilihat pada Tabel 1.5
Tabel 1.3 Kelebihan dan kekurangan pemilihan proses pembuatan vinyl acetate monomer
No. Macam Proses Kelebihan Kekurangan
1. Reaksi Asam
asetat dengan asetilen pada fase cair
reaksi berlangsung pada fase cair
1. Proses lama yang sudah tidak digunakan lagi 2. Harga bahan baku
asetilen yang mahal 3. Kurang ekonomis
commit to user Bab I Pendahuluan 2. Reaksi Asam asetat dengan Asetilen pada fase gas
Katalis yang digunakan mudah didapat dan murah
1. Harga Asetilen mahal
2. Biaya memurnikan
produk mahal 3. Hasil samping terlalu
banyak 3. Reaksi Asam asetat dengan Oksigen dan Etilen fase cair
Suhu operasi rendah antara 110-130 C
1. Kemurnian Produk
kurang tinggi 2. Proses sudah tidak
digunakan lagi
3. Tekanan operasi sangat tinggi 3-4 Mpa 4. Reaksi Asam asetat dengan Oksigen dan Etilen fase gas*
1. Tekanan tidak terlalu tinggi 0,8-1,0 Mpa, Suhu antara 150 – 160 Celcius 2. Produk samping berupa air
dan CO2
3. Diperoleh Kemurnian VAM yang tinggi
Reaksi memerlukan katalis palladium dengan harga yang cukup mahal
1.4.3 Kegunaan Vinyl Asetat
Vinyl asetat merupakan monomer yang sangat penting, kegunaan ini antara lain:
a. Merupakan produk antara untuk pembuatan polyvinyl asetat dan kopolimer vinyl asetat serta polyvinyl alcohol.
b. Merupakan bahan pendukung dalam pembuatan cat, adhesive, dan industri kertas serta tekstil.
c. Bentuk kopolimernya dengan acrilonitrile dipakai untuk industry acrylic fiber.
commit to user
Bab I Pendahuluan
1.4.4 Sifat Fisik dan Kimia
a. Bahan Baku
Etilen Sifat Fisik
- Rumus molekul : CH2=CH2
- Berat molekul : 28,05 gr/mol - Titik Didih : -103,9 0C
- Titik kritis : 169 0C
- Mudah terbakar
- Bentuk gas yang tidak berwarna
(Chandra Asri PC) Sifat Kimia
Reaksi-reaksi etilen - Polimerisasi
Etilen murni (>99,9%) bereaksi pada kondisi dan tekanan tertentu dengan bantuan katalis membentuk polyetilen.
CH2=CH2 + 0,5O2 -(-CH2-CH2-)-n
Reaksi eksotermik - Oksidasi
Oksidasi etilen membentuk etilen oxide dengan reaksi: CH2=CH2 + 0,5O2 CH2 - CH2
O
Reaksi berlangsung pada 250-300 0C dan tekanan 1-2 MPa dengan
commit to user
Bab I Pendahuluan
Oksida etilen denagn bantuan asam asetat membentuk vinyl asetat dengan katalis palladium pada karbon, alumina atau silika alumina pada suhu 175-200 0C dan tekanan 0,4-1,0 MPa.
Reaksi:
CH2=CH2 + CH2CO2H + 1/2 O2 CH3CO2CH=CH2 + H2O
- Halogenasi
Halogenasi etilen membentuk etilen dichloride, etilen dibromide ethyl chloride dan sebagainya.
Pembentuk etilen dichloride, dengan reaksi:
CH2=CH2 + HCl ClCH2 - CH2Cl + H2O……….( 1 )
CH2=CH2 + O2 + 4 HCl 2ClCH2 - CH2Cl + H2O……...( 2 )
Untuk pembentukan ethyl chloride sebagai berikut : ClCH2 – CH2Cl + HCl CH3CH2Cl
Reaksi tersebut terjadi pada fase cair ( T = 30-90 0C ) dan pada fase
gas ( T = 130 – 250 0C ) dengan tekanan 300 – 500 KPa dan katalis
AlCl3 atau FeCl3
- Alkilasi
Reaksi antara etilen dan benzene menghasilkan ethyl benzene dengan katalis AlCl3, BF3 atau FeCl3
- Hidrasi
Hidrasi etilen menghasilkan etanol
ClCH2 – CH2Cl + H2O C2H5OH
Reaksi terjadi pada suhu 300 0C dan tekanan 7 MPa dengan katalis
commit to user
Bab I Pendahuluan
Asam Asetat Sifat fisik
- Rumus molekul : CH3COOH - Berat molekul : 60,05 gr/mol - Titik didih : 111,1 0C
- Titik leleh : 16, 7 0C
- Berupa cairan tidak berwarna dengan bau yang sangat menyengat - Mudah larut dalam air maupun pelarut organic lain
( Celanese China ) Sifat kimia
Reaksi pada asam asetat: - Esterifikasi
Hampir 93 % asam asetat digunakan untuk memproduksi ester asetat, reaksi esterifikasi atau olefin, baik dengan asam asetat dalam bentuk cair maupun gas. Dengan reaksi:
ROH + CH3COOH R-CH2COOH + H2O
- Dehidrasi
Reaksi dehidrasi sangat penting untuk sintesa selulosa asetat dengan rayon
Reaksi :
CH3COOH CH2 = CO + CO
- Klorinasi
Reaksi klorinasi merupakan reaksi antara asam asetat anhidrid dengan gas klor dengan menggunakan katalis asetil klorida pada titik didih
commit to user
Bab I Pendahuluan
campuran. Reaksi ini akan menghasilkan monoklor asam asetat sebagai hasil samping.
Reaksi :
CH3COOH + Cl2 ClCH2 – COOH + HCl
ClCH2 – COOH + Cl2 Cl2CH – COOH + HCl
- Adisi
Asam asetat ditambahkan dengan asetilen membentuk vinyl asetat Reaksi : CH3COOH + CH=CH CH3COOCH=CH2 ( Othmer, 1992) Oksigen Sifat fisik - Rumus molekul : O2
- Berat molekul : 32,0 gr/mol - Titik didih : -183,0 0C
( Air Liquide ) Sifat kimia
Bereaksi hampir dengan semua zat, apabila reaksi melibatkan panas disebut reaksi pembakaran. Merupakan penyusun udara bersama nitrogen.
commit to user Bab I Pendahuluan b. Produk Vinyl asetat Sifat fisik - Rumus molekul : C4H6O2
- Berat molekul : 86,09 gr/mol - Titik didih : 72,3 0C
- Titik leleh : < -60 0C
- Berupa cairan tidak berwarna dengan bau yang khas
( Perry, 1999 ) Sifat kimia
Reaksi pada vinyl asetat : - Polimerisasi
Merupakan reaksi terpenting pada vinyl asetat sebagai monomer, salah satunya adalah pembentukan polyvinyl asetat.
Reaksi :
nCH3CO2CH=CH2 -(-CH2 – CH -) – n
O – C – CH3
O - Hidrolisa
Vinyl asetat terhidrolisa dengan katalis asam atau basa membentuk vinyl alcohol tidak stabil, kemudian membentuk asetaldehid.
Reaksi :
CH3CO2CH=CH2 CH2CHOH
commit to user
Bab I Pendahuluan
- Halogenasi
Penambahan chloride dan bromidepada vinyl asetat akan membentuk 1,2 dikloro etil asetat yang dapat didistilasi tanpa terdekomposisi dalam kondisi vakum.
- Hidrogenasi
Asam asetat dan ethylidene diasetat akan terbentuk jika hydrogen ditambahkan pada vinyl asetat pada suhu 82 0C dengan adanya 10 %
platinum, sedangkan pada 53 0C dengan 5 % platinum akan
menghasilkan etil asetat - Hidroalkilasi katalitik
Hydrogen peroksida akan bereaksi dengan vinyl asetat pada 0 0C, dengan menggunakan katalis ossanium tetra oksida menghasilkan glikoaldehid dengan yield 50%.
Reaksi: CH2=CHOOCH3 + H2O2 CH2 – CH = COOCH3 OH OH Karbon dioksida Sifat fisik - Rumus molekul : CO2
- Berat molekul : 44,01 gr/mol - Titik didih : -56,6 0C
- Titik leleh : subl -78,5 0C
commit to user
Bab I Pendahuluan
Sifat kimia
Stabil pada suhu normal, di dalam air akan membentuk asam karbonat (H2CO3). Bereaksi membentuk carbon monoksida ( CO ) pada suhu
diatas 1700 0C
2CO2 2CO + C2
Karbon dioksida bereaksi dengan ammonia pada stage pertama pada proses produksi urea menghasilkan ammonium karbonat
CO2 + 2NH3 NH2COONH4
( Othmer, 1992 )
1.4.5 Tinjauan Proses Secara Umum
Vinyl asetat dapat dihasilkan dari reaksi oksidasi antara etilen, asam asetat dan oksigen dengan katalis palladium. Etilena direaksikan secara eksotermik dengan asam asetat dan oksigen dalam reaktor fixed bed
multitube berkatalis, menghasilkan vinyl asetat dan air. Reaksi terjadi pada
fase gas berlangsung pada 150-160 0C dan tekanan 0,8-1,0 MPa, dengan
katalis heterogen yang mengandung Palladium dengan lifetime 1-5 tahun. Tidak terbentuk asam asetat, produk samping berupa air, karbondioksida dan sedikit residu (etil asetat, ethylidene, diacetat dan glikol asetat). Tidak ada asetaldehid yang terbentuk meskipun asam asetat sebagai bahan baku yang mengandung air. Residu dipisahkan dengan menggunakan distilasi. Dengan ini diperoleh kemurnian vinyl asetat yang tinggi.
Yield yang diperoleh adalah 94 % berdasarkan etilena dan 98 – 99 % berdasarkan asam asetat (Dimian & Bildea, 2008).
commit to user
Bab I I Deskripsi Proses