MAKALAH PROSES INDUSTRI PETRO DAN OLEOKIMIA

MAKALAH

PROSES INDUSTRI PETRO DAN OLEOKIMIA

OLEH :

HENI ISMAWATI

1107121287

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS RIAU

PEKANBARU

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Gliserol merupakan bahan kimia yang banyak digunakan dalam industry kimia. Gliserol ini merupakan produk samping yang tersedia dalam jumlah besar, adapun gliserol diperoleh Dari reaksi kesetimbangan antara trigliserida dengan air dihasilkan gliserol dan asam lemak. Oleh sebab itu asam lemak atau gliserol harus segera dikeluarkan (Ketaren, 1986). Molekul gliserol mengandung gugus alkohol primer dan alkohol sekunder yang dapat mengalami reaksi oksidasi. Pada umumnya gugus alkohol sekunder lebih suka dioksidasi daripada gugus alkohol primer, sehingga apabila gliserol dioksidasi maka mula-mula akan terbentuk aldehida dan pada oksidasi selanjutnya akan membentuk asam karboksilat (asam gliserat atau asam tartronat).

Gliserol digunakan dalam beberapa industri misalnya industry farmasi dan kosmetika sebagai bahan dalam preparat yang dihasilkan, selain itu gliserol juga diperlukan dalam tubuh kita untuk mensintetis asam lemak.

Gliserol pada awalnya ditemukan pada tahun 1779 oleh Scheele yang diproduksi dengan memanaskan minyak zaitun dan lemak babi. Pada tahun 1784 ia melakukan observasi dengan substansi yang sama diproduksi dari minyak nabati dan lemak hewani seperti lemak babi dan mentega. Scheele menyebut substansi baru ini dengan sebutan “Lemak dasar yang manis” berdasarkan karakteristik gliserin yang berasa manis. Pada tahun 1811, Chevreul yang mempelajari temuan Scheele memberi nama baru pada substansi temuan Scheele dengan nama gliserin yang berasal dari bahasa Yunani “Glyceros” yang berarti manis. Setelah rampung

mempelajari gliserol, ia menjadi orang pertama yang mendapatkan hak paten gliserin pada tahun 1823. Chevreul juga melakukan beberapa penelitian penting mengenai lemak dan sabun. Pada tahun 1836 formula untuk gliserol telah ditemukan oleh Pelouze dan pada akhirnya Bhertelot dan Luce memperkenalkan struktur formula gliserin pada tahun 1883.

Nitrogliserin ditemukan pada tahun 1847 oleh Sobrero. Selanjutnya pada tahun 1863 Alfred Nobel mendemonstrasikan kemampuan ledakan Nitrogliserin dan pada tahun 1866 ia menemukan dinamit. Ia melanjutkan penemuan ini dengan melakukan ledakan pada gelatin dengan m,elakukan pengadukan pada Nitrogliserin dan nitroselulosa pada tahun 1875

|

I.2 Rumusan Masalah

a. Apakah yang dimaksud dengan Gliserol ? b. Bagaimana proses pembuatan gliserol ? c. Bagaimana proses pemurnian Gliserol ? d. Apa kegunaan dari gliserol ?

I.3 Tujuan Penulisan

a. Untuk mengetahui pengertian dari Gliserol b. Untuk mengetahui proses pembuatan Gliserol c. Untuk mengetahui proses pemurnian Gliserol d. Untuk mengetahui kegunaan dari Gliserol

BAB II GLISEROL

Gliserol adalah salah satu bahan kimia yang penting di dalam industri obat-obatan, bahan makanan, kosmetik, bahan peledak, dan lain-lain. Penggunaan giserol yang beragam tersebut mengharuskan produksi gliserol dibuat dalam skala besar agar mampu memenuhi kebutuhan pasokan dalam berbagai industri. Salah satu bahan baku pembuatan gliserol adalah minyak, yang terdiri atas minyak nabati dan minyak hewani. Gliserol ini juga merupakan bahan baku pembentuk trigliserida, yang dapat membentuk ikatan ester dengan asam lemak. Ada beberapa metoda yang dapat digunakan untuk membuat gliserol diantaranya saponifikasi minyak dan lemak dengan kaustik soda, hidrolisis lemak dan minyak dengan katalis dan transesterifikasi dari trigliserida.

2.1 Pengertian Gliserol

Gliserol atau gliserin adalah suatu tribasic alcohol yang terdapat di alam dalam bentuk trigliserida yang merupakan trigliseril ester dari asam lemak. Gliserol disebut juga 1,2,3-propanatriol memiliki rumus bangun CH2OHCHOHCH2OH

(gambar 1.1). Gliserol berwujud cairan bening, higroskopis, kental, dan terasa manis akan tetapi bersifat racun.

Berikut adalah tabel sifat-sifat gliserol:

Sifat Nilai

Berat molekul 92,09382 gram/mol

Viskositas pada suhu 20oC 1499 Cp

Panas spesifik pada suhu 26oC 0,5795 kal/g

Densitas 1,261 g/cm3

Titik leleh 18oC

Titik didih 290oC

Tabel 1.1 sifat-sifat gliserol (sumber: kem, 1996)

2.2 Pembuatan gliserol

Gliserol dihasilkan dari pemecahan trigliserida dengan memakai beberapa metoda yaitu:

1. Saponifikasi lemak dan minyak dengan kaustik soda.

Ketika lemak dan minyak disaponifikasi dengan kaustik soda maka terjadi reaksi sebagai berikut:

Dari reaksi ini terbentuk sabun 8-12% dan sisa nya merupakan gliserin. Lemak dan minyak disaponifikasi melalui proses perebusan. Dimana lemak dan minyak mula-mula dimasukkan kedalam ketel dan sabun ditakar sesuai kebutuhan dengan konsentrasi sufisien dan garam yang ditambahkan. Campuran tersebut direbus dengan optimal , memakai coil steam tertutup, sampai saponifikasi hampir selesai. Sejumlah soda kaustik ditambahkan dengan sengaja agar lebih banyak perhitungan stoikiometri, Untuk memastikan bahwa sisa cairan sabun yang menyusun gliserin punya alkalinitas minimum.soda kaustik dalam sisa cairan sabun dinetralisir selama perlakuan berikutnya berlangsung.

Trigliserida di atas merupakan trigliserida sederhana karena merupakan trimester yang terbuat dari gliserol dan tiga molekul asam lemak yang sama. Beberapa lemak atau minyak menghasilkan satu atau dua ikatan ester akan terputus dan dihasilkan gliserol dan garam dari asam lemaknya. Gliserol juga dapat dihasilkan dari reaksi hidrolisa trigliserida yang dilakukan dengan tekanan dan temperatur tinggi.

Garam dalam cairan yang dipakai perlu untuk menjaga sabun dalam hal ini terjadi pemisahan dari sabun dan sisa cairan. Selanjutnya digambarkan setelah diset dan ditransfer ke dalam proses pembuatan gliserin. Artinya, sabun yang hilang selama perebusan dan penghitungan yang lengkap pada pencucian untuk melengkapi saponifikasi dan menghasilkan gliserin sebanyak mungkin sebelum habis menjadi sabun. Kelanjutan dari perebusan sabun, yang merupakan praktek skala besar dipakai kolom pencucian bermacam-macam atau sentrifugasi.

2. Hidrolisis dari lemak dan minyak untuk menghasilkan asam lemak dan gliserol.

Minyak atau lemak merupakan campuran dari ester-ester asam lemak dan gliserol yang membentuk gliserida, dan ester-ester tersebut dinamakan trigliserida. Pada suhu kamar minyak berwujud fase cair, sedangkan lemak dalam fase padat. Karakteristik trigliserida ditentukan oleh komponen asam lemak pembentuknya, karena sebagian besar dari komponen trigliserida adalah asam lemak. Trigliserida yang direaksikan dengan air pada temperatur dan tekanan tertentu akan menghasilkan asam lemak dan gliserol. Minyak atau lemak dapat dihidrolisis atau dipecah menjadi zat asam yang mengandung lemak dan gliserin, reaksinya sebagai berikut :

1. Proses Twitchell

2. Proses Autoclave Batch 3. Proses Kontinu

1. Proses Twitchell

Operasi terjadi dalam suatu wooden lead-lined, atau tong tahan asam. Kandungan yang terdiri dari air yang jumlahnya ± ½ dari lemak, H2S 1-2 % dan

reagen Twitchell 0,75-1,25 % dipanaskan sampai mendidih pada tekanan atmosfer selama 36-48 jam, menggunakan steam terbuka. Proses biasanya diulangi dua sampai empat kali, fasa tiap tahap menghasilkan larutan gliserin dan air. Pada tahap akhir, air ditambahkan dan campuran dipanaskan kembali hingga mendidih guna mencuci asam yang tertinggal.

Pada periode reaksi yang panjang, steam yang dibutuhkan menjadi tinggi dan diskolorisasi asam lemak tidak merata sehingga pemakaian proses ini tidak menguntungkan.

Dilakukan 2 – 4 kali

Lemak, air H2SO4 1-2 %

Reagent Twitchell 0,75-1,25 %

Dipanaskan pada suhu 100-105 oC Tong tahan Asam (

wooden lead-lined)

Gliserin + air Dipanaskan lagi Gliserin

2. Proses Autoclave Batch

Autoclave merupakan silnder yang tinggi, dengam diameter 1220-1829 mm dan tinggi 6-12 m dibuat dari alloy yang tahan terhadap korosi (corrosion-resistant alloy) dan terlindungi secara penuh. Penginjeksian steam menyebabkan terjadinya pengadukan, meskipun pada beberapa kondisi digunakan mesin pengaduk.

Dalam operasi, autoclave diisi dengan lemak dan air yang jumlahnya (sekitar ± ½ dari lemak) dan katalis. Steam dihembuskan guna menggantikan udara terlarut dan autoclave ditutup. Steam yang digunakan untuk menaikkan tekanan sampai 1135 kPa dan diinjeksikan secara kontiniu, sementara sebagian kecil kisi-kisi menjaga agitasi dan tekanan operasi. Konversi dapat dicapai lebih dari 95% setelah 6-10 jam. Isi dari autoclave dipindahkan ke tangki, dimana terbentuk asam lemak dibagian atas dan gliserin pada bagian bawah. Asam lemak yang terbentuk ditambahkan asam mineral untuk memisahkan kandungan sabun dan selanjutnya dilakukan pencucian kembali guna memisahkan sisa asam mineral.

Fat, Water _{Catalyst : 2-4%} Zinc Separation Fatty acid Gliserol 5-10 hari Steam 150-175oC Copper/stainless Steel autoclave Fatty acid (wased) impurities 5 – 10 jam

3. Proses Kontinu

Proses hidrolisis ini lebih dikenal dengan proses Coltage-Emery, merupakan metode yang paling efisien dalam hidrolisis lemak. Suhu dan tekanan tinggi dipergunakan untuk mempercepat waktu reaksi. Aliran counter current dipenuhkan oleh minyak dan air guna menghasilkan suatu derajat hidrolisis yang maksimal tanpa memerlukan katalis, tetapi katalis juga dapat digunakan untuk meningkatkan laju reaksi.

Menara pemisah merupakan bagian utama dari proses ini. Kebanyakan dari menara pemisah mempunyai konfigurasi sama dan dioperasikan dengan cara yang sama. Tergantung dari kapasitas, menara bisa berkapasitas pad diameter 508-1220 mm dengan tinggi 18-25 m dan terbuat dari bahan tahan korosi seperti baja stainless 316 atau campuran logam yang dirancang untuk beroperasi pada tekanan sekitar 5000 kPa.

Gambar 2.1 Single Stage Counter Current Splitting

Gambar 2.1 menunjukkan suatu rancangan Single-stage Countercurrent splitting, lemak terdeaerasi dimasukkan dengan cincin sparge (sparge ring) sekitar

1 meter dari dasar dengan sebuah pompa bertekanan tinggi. Air terdapat pada bagian atas dengan perbandingan 0-50% dari berat lemak. Temperatur pemisahan yang tinggi (250-260 oC) cukup menjamin agar air dapat melarut dalam minyak, sehingga tidak diperlukan lagi alat untuk membuat air dan minyak berkontak.

Volume kosong menara digunakan sebagai tempat reaksi. Lemak mentah lewat sebagai fase yang saling bersentuhan dari dasar atas menara, sementara cairan lebih berat mengalir turun sebagai fase terdispersi melewati campuran lemak dan asam. Derajat pemisahan dapat dicapai hingga 99%. Proses continiu countercurrent tekanan tinggi memecah lemak dan minyak dengan lebih efisien dari pada proses lain dengan lama reaksi 2-3 jam.

4. Proses secara Enzimatik

Lemak atau minyak dapat terhidrolisis denagn adanya enzim alami. Proses hidrolisis dengan enzim ini memakan biaya yang besar dan waktu reaksi yang lama.

Hidrolosis enzimatik menggunakan enzim lipase dari Candida Rugosa, Aspergillus niger, dan Rhizopus arrhizus pada kondisi suhu 26-46 dengan waktu 48-72 jam. Proses ini dapat mencapai konversi 98 %.

Tabel 1 Perbandingan proses-proses hidrolisis

Parameter Twitchell Batch

Autoclave

Kontinu Enzimatik

Suhu / oC 100-105 150-240 250 26-46

Tekanan atmosferik 1135 kPa 5 kPa atmosferik

Katalis H2S Zn, Mg, atau

Ca oksida

Tanpa katalis Biokatalis

Model Operasi

Batch Batch Kontinu

Waktu/jam 36-48 6-10 2-3 48-72

Konversi 85-98 % 95-98 % 97-99 % 98 %

Keunggulan  Suhu dan tekanan rendah  Biaya investasi awal relatif rendah  Investasi awal lebih rendah daripada proses kontinus  Lebih cepat daripada proses Twitchell  Perolehan lebih tinggi  Konsentrasi gliserin tinggi  Pengendalia n lebih akurat  Perolehan tinggi Kekurangan  Waktu reaksi lama  Investasi lebih tinggi  Investasi awal tinggi  Suhu dan  Waktu reaksi lama

 Konsumsi steam tinggi  Lebih dari satu tahap  Waktu lebih lambat dari kontinu.  Lebih dari satu tahap tekanan tinggi  Investasi awal tinggi

3 Transesterifikasi Lemak atau Minyak

Transesterifikasi lemak dan minyak adalah proses yang digunakan untuk produksi metil ester, kecuali dalam kasus yang diinginkan metil ester dari asam-asam lemak tertentu. Reaksinya adalah :

Transesterifikasi secara kontinu baru bisa diterapkan untuk kapasitas yang besar bergantung pada kualitas feed. Unit-unitnya didesain untuk beroperasi pada tekanan dan temperatur yang tinggi atau pada tekanan dan temperatur yang rendah

Trigliserida bisa dengan cepat ditransesterifikasi secara batch pada tekanan atmosfer dan temperatur 60-70oC dengan metanol berlebih dan katalis alkali. Sebelum ditransesterifikasi, lemak atau minyak harus dibersihkan dari Asam Lemak Bebas (ALB). Perlakuan ini tidak dibutuhkan jika reaksinya dilakukan pada tekanan hingga 9000 kPa dan temperatur yang tinggi (240oC) dibawah kondisi ini esterifikasi dan transesterifikasi berjalan secara simultan. Campuran pada akhir reaksi dialirkan ke settle. Lapisan sebelah bawah adalah gliserin dikeluarkan, sementara lapisan atas metil ester dicuci untuk membuang sisa gliserin dan untuk diproses lebih jauh. Kelebihan metanol didapatkan kembali dikondensor, dikirim ke kolom pembersihan untuk pemurnian, dan kemudian di recycle.

Tabel 2 Perbandingan Proses Pembuatan Gliserin

Parameter Hidrolisis Minyak

(Fat Splitting) Saponifikasi Transesterifikasi

Temperatur, oC 250 70 50-70 Tekanan, atm 50 1 1 Konsentrasi gliserin,% 12-20 10-25 25-35 Konversi,% 97-99 98 99 Produk

Samping Asam lemak sabun Metil Ester

Kelebihan

 Bisa diproses dengan atau tanpa katalis

 Bahan baku murah

 Tanpa katalis  Konversi produk yang tinggi  Konsentrasi gliserin yang tinggi  Kebutuhan energi rendah  Produk samping (metil ester) lebih ekonomis daripada produk proses lain

yang besar (karena butuh suhu dan tekanan yang tinggi)  Konsentrasi gliserin rendah emulsi, dapat mengurangi konversi gliserin  Banyak air garam yang harus dibuang

Dari perbandingan proses tersebut maka proses yang dipilih pada perancangan pabrik gliserin ini adalah transesterifikasi. Beberapa dasar pertimbangan pemilihan proses yaitu :

1. Konsumsi energi yang rendah 2. Peralatan yang tidak terlalu mahal 3. Kuantitas gliserol yang dihasilkan 4. Lebih mudah dimurnikan

2.3 Pemurnian Gliserol

Gliserol yang diperoleh dari hasil produksi asam lemak belumlah murni, sehingga gliserol perlu dimurnikan terlebih dahulu, adapun beberapa cara pemurnian gliserol anatar lain:

1. Metoda konvensional

yaitu memisahkan sabun dari giserol dengan alum atau besi klorida dengan cara evaporasi, distilasi, colourisasi, dan bleaching. Pada proses ini adanya alum dan besi klorida berfungsi sebagai flokulan untuk penghilangan impurities kasar. Selanjutnya penyesuaian PH (6,5 keatas) sebelum dievaporasi. Adapun tipe evaporator yang digunakan adalah single atau multiple efek berdasarkan volume pada proses. Gliserol kasar yang dihasilkan dari proses evaporasi memiliki konsentrasi 80 – 88%. Pada evaporasi ini terjadi pemisahan garam mineral dan sabun, garam-garam mineral dan sabun ini ditampung dibawah evaporator yang selanjutnya dapat di recycle untuk proses pembuatan sabun. Panas didalam evaporator dijaga agar selalu dibawah 200 oC, hal ini dilakukan untuk mencegah terjadinya polimerisasi dan dekomposisi gliserol.

Gliserol kasar yang berasal dari evaporator selanjutnya di distilasi dalam keadaan vacum dengan tekanan 660 – 1330 Pa. Proses kondensasi didalam distilator selalu dikontrol agar gliserol tidak ikut menguap.

Dari hasil distilasi diperoleh gliserin dengan kemurnian 99% selanjutnya di colourisasi untuk memperbaiki tekstur warna dari gliserol tersebut. Selanjutnya di bleaching dengan karbon aktif agar diperoleh kemurnian lebih dari 99%.

2. Metode Pertukaran Ion

Metode pertukaran ion ini dilakukan dengan cara eliminasi permukaan resin bekas asam lemak bebas, dan garam mineral yang akan dihilangkan. Hal ini mengharuskan gliserol yang keluar dari evaporator memiliki kemurnian lebih dari 99%. Yang selanjutnya langsung di decolourisasi dengan karbon aktif.

Perbandingan antara penggunaan pemurnian konvensional dan pemurnian pertukaan ion adalah Metode konvensional membutuhkan energi, sedangkan metoda ertukaran ion tidak, Akan tetapi metode

pertukaran ion tidak dapat digunakan untuk pemurnian gliserol dengan kadar klorida tinggi.

2.4 Aplikasi Gliserol

Aplikasi dari gliserol sangat fenomenal, berdasarkan pengamatan hingga 1700 alikasi telah diketahui. Gliserol secara luas digunakan dalam :

1. produk alami, tidak beracun dan aman untuk dikonsumsi manusia 2. gliserol adalah humectant, emulsifier dan plasticiser yang baik

3. kompatible dengan berbagai macam material dan bercampur dengan baik

Di bawah ini beberapa kegunaan dari gliserol : 1. perekat, digunakan untuk plasticizing

2. agriculture digunakan dalam bentuk spray dips 3. antifrizer/anti beku

4. pembersih dan pengkilat

5. pencegah korosi digunakan untuk melapisi permukaan logam

6. kosmetik, misalnya, dalam krim kulit dan lotion, sampo dan hair condisioner, sabun dan deterjen

7. bahan peledak untuk pembuatan trinitro gliserin 8. farmasi, untuk pembuatan antibiotik

9. resin

No Kegunaan Persentase (%)

1 Alkid 25 %

2 Tembakau 13 %

3 Peledak 5 %

4 Kertas 17 %

5 Obat-obatan dan kebutuhan kamar mandi

termasuk pasta gigi

16 %

6 Monogliserida dan makanan 7 %

7 Urethan foams 3 %

8 Lain-lain 14 %