Bab II KAJIAN PUSTAKA (2)

BAB II

DESKRIPSI PROSES

A. Macam-macam Proses Pembuatan Isopropanolamin

Secara umum, isopropanolamin dapat diproduksi melalui beberapa proses, yaitu:

1. Proses aqueous

Prosedur aqueous phase merupakan proses pembuatan isopropanolamin yang ekonomis dan paling aman. Proses ini tanpa menggunakan katalis, namun menggunakan air yang cukup banyak. Reaksi dijalankan pada temperatur 32°C dan tekanan 1 atm dengan rasio mol ammonia : propilen oksida = 5 : 1. Reaksi yang terjadi adalah:

NH3 + C3H6O → C3H9NO

(Amoniak) (PO) (MIPA)

C3H9NO + C3H6O → C6H15NO2

(MIPA) (PO) (DIPA)

C6H15NO2 + C3H6O → C9H21NO3

(DIPA) (PO) (TIPA)

Konversi terhadap propilen oksida adalah sebesar 98,8%, dan distribusi produk yang dihasilkan yaitu monoisopropanolamin 49,3%, diisopropanolamin 45,5%, dan triisopropanolamin 5,2%.

2. Proses anhydrous

Propilen oksida direaksikan dengan ammonia dalam fase cair dengan rasio molar 1:10 sampai 1:80 pada tekanan 40 atm sampai 200 atm dan pada temperatur antara 20°C sampai 250°C. Kondisi operasi yang disarankan dalam proses anhydrous ini adalah pada tekanan 110 atm dan temperatur 150°C, dengan rasio molar propilen oksida dan ammonia 1:40. Konversi propilen oksida sebesar 95%. Ammonia dan propilen oksida dalam storage tank dipompa ke dalam mixer untuk dicampur, kemudian dipompa menuju preheater untuk dipanaskan dari 35°C menjadi 75°C. Campuran ini kemudian diumpankan ke dalam reaktor yang berisi katalis cation exchange resin. Keluaran reaktor yang berisi campuran monoisopropanolamin, diisopropanolamin, triisopropanolamin, dan ammonia yang tidak bereaksi diumpankan ke dalam menara distilasi untuk dipisahkan.

(United States Patent, 1972)

B. Pemilihan Proses

1. Berdasarkan Tinjauan Ekonomi

Tabel 2.1. Harga bahan baku dan produk

Bahan Harga dalam $ Harga dalam Rp.

NH3(l) (Amonia) 385,81/ton 4.728.873,17 /ton MIPA(l)(Monoisopropalamin) 4.000,00/ton 49.028.000,00 /ton DIPA(l) (Diisopropalamin) 3.000,00/ton 36.771.000,00/ton TIPA(l) (Triisopropalamin) 2.100,00/ton 25.739.700,00/ton

a. Proses aqueous

Pada reaksi I menghasilkan produk MIPA Selektivitas:

- MIPA : 49,3 % - DIPA : 45,5 % - TIPA : 5,2 % Konversi PO : 98,8 %

Kapasitas produk : 15.000 ton MIPA tiap tahun

Selektivitas= Massa Produk

Massa PO yang bereaksi

Massa PO yang bereaksi=15.000 .000kg

0,493 =30.425.963kg

Konversi=Massa PO yang bereaksi

Massa PO mula−mula

Massa PO mula−mula=Massa PO yang bereaksi

Konversi =

30.425.963kg 0,988

Massa PO mula−mula=30.795 .510kg

Massa PO yang bersisa = 369.544, 115 kg

Mol PO yang bersisa = 6.371, 48 kmol

Selektivitas DIPA= Massa Produk DIPA

Massa PO yang bereaksi

Massa Produk DIPA=Massa PO yang bereaksi x Selektivitas DIPA

Massa Produk DIPA=30.425.963kg x0,455=13.843 .813kg

Mol DIPA=104.088,82kmol

Massa Produk TIPA=Massa PO yangbereaksi x Selektivitas TIPA

Massa Produk TIPA=30.425 .963kg x0,052=1.582.150kg

Mol TIPA=8.283,51kmol

Dengan reaksi I :

NH3 (l) + PO (l) → MIPA (l)

Mula 2.196.988,27 439.399,65

-Bereaksi 312.372,33 312.372,33 312.372,33

Sisa 1.884.625,94 127.027,32 312.372,33

Dengan reaksi II :

MIPA (l) + PO (l) → DIPA (l)

Mula 312.372,33 127.027,32

-Bereaksi 112.372,33 112.372,33 112.372,33

Sisa 200.000 14.654,99 112.372,33

Dengan reaksi III :

-Bereaksi 8.283,51 8.283,51 8.283,51

Sisa 104.088,82 6.371,48 8.283,51

Bahan baku yang dibutuhkan:

 Mol PO = 439.399,65 kmol

Massa PO yang dibutuhkan untuk menghasilkan 200.000 kmol MIPA = 30.795.510 kg = 30.795,51 ton

Harga PO = 2.202,00 $ /ton x 30.795,51 ton = 67.811.713,02 $

 Mol NH3 mula-mula = 2.196.988,27 kmol

Massa NH3 yang dibutuhkan untuk menghasilkan 200.000 kmol MIPA = mol NH3 x BM NH3

= 2.196.988,27 kmol x 17 kg/kmol = 37.348.971 kg = 37.348,97 ton

Harga NH3 = 385,81 $/ ton x 37.348,97 ton = 14.409.606,12 $

Jumlah harga bahan baku:

= (67.811.713,02 $ + 14.409.606,12 $) = 82.221.319,14 $

 Massa produk MIPA = 15.000.000 kg = 15.000 ton

Harga produk MIPA = 4.000 $/ ton x 15.000 ton = 60.000.000 $

 Massa DIPA yang dihasilkan : Mol DIPA = 104.088,82 kmol

Massa DIPA = 104.088,82 kmol x 133 kg/kmol

= 13.843.813,06 kg = 13.843,81 ton

 Massa TIPA = 8.283,51 kmol x 191 kg/kmol = 1.582.150,41 kg = 1.582,15 ton

Harga produk TIPA = 2.100 $/ ton x 1.582,15 ton = 3.322.515,86 $

Jumlah harga produk:

= 60.000.000 $ + 41.531.439,18 $ + 3.322.515,86 $ = 104.853.955 $

Keuntungan per tahun = Harga Produk – Harga Reaktan

= 104.853.955 $ - 82.221.319,14 $

= 22.632.635,86 $

= Rp

282.907.948.300,-b. Proses anhydrous

Pada reaksi I menghasilkan produk MIPA Yield:

- MIPA : 92,4 % - DIPA : 7,4 % - TIPA : 0,2 % Konversi PO : 95%

Kapasitas produk : 15.000 ton MIPA tiap tahun

Mol MIPA=Massa MIPA(kapasitas)

BM

Mol MIPA=15.000 .000kg

Mol DIPA= 0,74

0,924x

(

15.000 .000

133

)

=120,43kmol

Mol TIPA=0,002

0,924 x

(

15.000 .000

191

)

=2,27kmol

Dengan reaksi I :

NH3 (l) + PO (l) → MIPA (l)

Mula A B

-Bereaksi 200.122,70 200.122,70 200.122,70 Sisa A-200.122,70 B-200.122,70 200.122,70

Dengan reaksi II :

MIPA (l) + PO (l) → DIPA (l)

Mula 200.122,70 B-200.122,70

-Bereaksi 122,70 122,70 122,70

Sisa 200.000 B-200.245,4 122,70

Dengan reaksi III :

DIPA (l) + PO (l) → TIPA (l)

Mula 122,70 B200.245,4

-Bereaksi 2,27 2,27 2,27 Sisa 120,43 B-200.247,67 2,27

 Menentukan Propilen Oksida

PO sisa reaksi = (100% - 95%) x PO umpan

B-200.247,67 = 0,05 x B

0,95b = 200.247,67

 Menentukan NH3 masuk reaktor

A (NH3)umpan = 40 x (PO)umpan

A = 40 x 210.787,02 kmol

A = 8.431.480,84 kmol

Bahan baku yang dibutuhkan:

 Mol PO = 210.787,02 kmol

Massa PO yang dibutuhkan untuk menghasilkan 200.000 kmol MIPA = mol PO x BM PO

= 210.787,02 kmol x 58 kg/kmol = 12.225.647,16 kg = 12.225,65 ton

Harga PO = 2.202,00 $ /ton x 12.225,65 ton = 26.920.875,05 $

 Mol NH3 mula-mula = 8.431.480,84 kmol

Massa NH3 yang dibutuhkan untuk menghasilkan 200.000 kmol MIPA = mol NH3 x BM NH3

= 8.431.480,84 kmol x 17 kg/kmol = 143.335.174,3 kg = 143.335,17 ton

Harga NH3 = 385,81 $/ ton x 143.335,17 ton = 55.300.143,59 $

Jumlah harga bahan baku:

= (26.920.875,05 $ + 55.300.143,59 $$) = 82.221.018,64 $

 Massa produk MIPA = 15.000.000 kg = 15.000 ton

Harga produk MIPA = 4.000 $/ ton x 15.000 ton = 60.000.000 $

Massa DIPA = 120,43 kmol x 133 kg/kmol

= 16.017,19 kg = 16,02 ton

Harga produk DIPA = 3.000 $/ ton x 16,02 ton = 48.051,57 $

 Massa TIPA = 2,27 kmol x 191 kg/kmol = 433,57 kg = 0,43 ton

Harga produk TIPA = 2.100 $/ ton x 0,43 ton = 910,49 $

Jumlah harga produk:

= 60.000.000 $ + 48.051,57 $ + 910,49 $ = 60.048.962,07 $

Keuntungan per tahun = Harga Produk – Harga Reaktan

= 60.048.962,07 $ - 82.221.018,64 $

= - 22.172.056,3 $

Harga reaktan yang dibutuhkan lebih besar daripada harga produk yang dihasilkan maka dapat disimpulkan bahwa tidak ada keuntungan yang didapat (rugi).

2. Berdasarkan Tinjauan Termodinamika

 Panas reaksi (∆HR)

T = 330 K Pada proses pembentukan isopropanolamin terjadi reaksi sebagai berikut:

a. Proses aqueous

Reaksi 1 :

NH3 + PO MIPA

Harga ΔH°f masing-masing komponen pada suhu 298,15 K dapat dilihat pada Tabel 2.2. sebagai berikut :

∆HR = ∆H1 + ∆HRo _{+ ∆H2}

Sehingga panas untuk masing - masing reaksi untuk suhu T, K dapat dihitung dengan persamaan:

Dari persamaan reaksi (2.1) ΔHRo₍₂₉₈o_{K) = ΔHf}o _C3H9NO(

l)- (ΔHfo C3H6O + ΔHfo NH3) = -8,38.104 _{– (-9,28.10}5_+(-4,57.104₎₎

= -6,99.105 _kJ/kmol

∆H1 = ΔC pmh x Δt ΔC_pmh

R NH3 ¿2,73 + (2,38.10

-2 _{x 301,5) + ((-1,71.10}-5_{/3) x} ((4x301,52_{) -(298x330))) + (( -1,19.10}-8_{) / (298x330))}

ΔC_pmh

R N H3 ¿ 36 J/mol ΔCpmhNH3 = 300 J/mol K

∆ H NH3 ¿ 2097,835 J/mol = 2,098kJ/mol

ΔC_pmh

R C3H6O ¿ -8,46 + (3,26.10

-1 _{x 301,5) + ((1,71.10}-5_{/3) x} ((4x301,52_{) -(298x330))) + ((4,82.10}-8_{) / (298x330))} ΔC_pmh

R C3H6O ¿ 71,8 J/mol ΔCpmh C3H6O = 5,97.102 J/mol K

∆H C3H6O ¿ 4178,723 J/mol = 4,178 kJ/mol

∆H2 = ΔC pmh x Δt ΔC_pmh

R C3H9NO ¿ -7,49 + (4,1.10

-01 _{x 301,5) + ((-2,83. 10}-04_/3) x (( 4 x 301,5 2_{) – (298 x 330)) + (8,35.10} -08_{)/ (298 x} 330)

ΔCpmh

R C3H9NO =92,7 J/mol ΔCpmh C3H9NO = 771 J/mol K

Δ H C3H9NO=¿ -5394,96J/mol = -5,394 kJ/mol

∆HR = ∆H1 + ∆HRo _{+ ∆H2}

∆HR = 6,276 kJ/mol +( -6,99.105 _{kJ/kmol)+ (-5,394 kJ/mol)} ∆HR = -6,99.105 _kJ/mol

Reaksi 2 :

MIPA + PO  DIPA

Harga ΔH°f masing-masing komponen pada suhu 298,15 K dapat dilihat pada Tabel 2.3 sebagai berikut :

Tabel 2.3. Harga ΔHo_{f Masing-Masing Komponen}

Komponen Harga ΔHo_{f (J/mol)}

PO -9,28E+04

MIPA -8,38E+05

Sehingga panas untuk masing - masing reaksi untuk suhu T, K dapat dihitung dengan persamaan:

Dari persamaan reaksi (2.1) ΔHRo₍₂₉₈o_{K) = ΔHf}o _C6H15NO(

l)- (ΔHfo C3H6O + ΔHfo C3H9NO) =-9,97.105_{– (-9,28.10}5_+(-8,38.104₎₎

= -6,55.104 _kJ/kmol

∆H1 = ΔC pmh x Δt ΔC_pmh

R C3H6O ¿ -8,46 + (3,26.10

-1 _{x 301,5) + ((-1,99.10}-4_{/3) x} ((4x301,52_{) -(298x330))) + ((4,82.10}-8_{) / (298x330))} ΔC_pmh

R C3H6O ¿ 71,8 J/mol ΔCpmh C3H6O = 5,97.102 J/mol K

∆H C3H6O ¿ 4170,485 J/mol = 4,170 kJ/mol

ΔC_pmh

R C3H9NO ¿ -7,49 + (4,1.10

-01 _{x 301,5) + ((-2,83. 10}-04_/3) x (( 4 x 301,5 2_{) – (298 x 330)) + (8,35.10} -08_{)/ (298 x} 330)

ΔC_pmh

R C3H9NO =92,9 J/mol ΔCpmh C3H9NO = 772 J/mol K

Δ H C3H9NO=¿ -5406,67J/mol = -5,406 kJ/mol

∆H2 = ΔC pmh x Δt ΔCpmh

R C6H15NO ¿ -18,4 + (7,16.10

-01 _{x 301,5) + ((-4,39. 10} -04_{/3) x (( 4 x 301,5} 2_{) – (298 x 330)) + (1,09.10} -07_{)/ (298} x 330)

ΔC_pmh

R C6H15NO =157 J/mol ΔCpmh C6H15NO = 1,31.103 J/mol K

Δ H C6H15NO=¿ -9158,46 J/mol = -9,158 kJ/mol

∆HR = ∆H1 + ∆HRo _{+ ∆H2}

∆HR =9,577 kJ/mol +( -6,99.105 _{kJ/kmol)+( -9,158 kJ/mol)} ∆HR = -6,51.104 _kJ/mol

Reaksi 3 :

DIPA + PO  TIPA

Harga ΔHo_{f masing-masing komponen pada suhu 298,15 K dapat dilihat} pada Tabel 2.4. sebagai berikut :

Tabel 2.4. Harga ΔHo_{f Masing-Masing Komponen}

Komponen Harga ΔHo_{f (J/mol)}

PO -9,28E+04

DIPA -9,97E+04

Sehingga panas untuk masing - masing reaksi untuk suhu T, K dapat dihitung dengan persamaan:

Dari persamaan reaksi (2.1) ΔHRo₍₂₉₈o_{K) = ΔHf}o _C9H21NO3(

l)-(ΔHfo C3H6O +ΔHfo C9H15NO2) =-9,97.104_{– (-9,28.10}5_+(-3,87.104₎₎

= 7,7.104 _kJ/kmol

∆H1 = ΔC pmh x Δt ΔC_pmh

R C3H6O ¿ -8,46 + (3,26.10

-1 _{x 301,5) + ((-1,99.10}-4_{/3) x} ((4x301,52_{) -(298x330))) + ((4,82.10}-8_{) / (298x330))} ΔC_pmh

R C3H6O ¿ 71,8 J/mol ΔCpmh C3H6O = 5,97.102 J/mol K

∆H C3H6O ¿ 4170,485 J/mol = 4,170 kJ/mol

ΔC_pmh

R C6H15NO ¿ -18,4 + (7,16.10

-01 _{x 301,5) + ((-4,39. 10} -04_{/3) x (( 4 x 301,5} 2_{) – (298 x 330)) + (1,09.10} -07_{)/ (298} x 330)

ΔC_pmh

R C6H15NO =157 J/mol ΔCpmh C6H15NO = 1,31.103 J/mol K

Δ H C6H15NO=¿ -9158,46 J/mol = -9,158 kJ/mol

∆H2 = ΔC pmh x Δt ΔCpmh

R C6H15NO2 ¿ 1,28 + (8,821.10

-01 _{x 301,5) + ((-4,79. 10} -04_{/3) x (( 4 x 301,5} 2_{) – (298 x 330)) + (9,8.10} -08_{)/ (298} x 330)

ΔC_pmh

R C9H21NO3 =2,24.10

2 _J/mol

ΔCpmh C9H21NO3 = 1,86.103 J/mol K

Δ H C9H21NO3=¿ -13010,7J/mol = -13,01 kJ/mol

∆HR = ∆H1 + ∆HRo _{+ ∆H2}

∆HR =-13,01 kJ/mol +( -6,99.105 _{kJ/kmol+9,577 kJ/mol)} ∆HR = -1,94.105 _kJ/mol

Karena harga ΔH298.15K negatif, maka reaksi bersifat eksotermis.

b. Proses anhydrous

Reaksi 1 :

NH3 + PO MIPA

Harga ΔH°f masing-masing komponen pada suhu 298,15 K dapat dilihat pada Tabel 2.5. sebagai berikut :

Tabel 2.5. Nilai ∆Hf (298) bahan baku dan produk Komponen ∆Hf (298) (J/mol)

T = 373K

ΔC_pmh

R NH3 ¿2,73 + (2,38.10

-2 _{x 335,5) + ((-1,71.10}-5_{/3) x} ((4x335,52_{) -(298x373))) + (( -1,19.10}-8_{) / (298x373))}

ΔC_pmh

R N H3 ¿ 29,24 J/mol ΔCpmhNH3 = 243,1 J/mol K

∆ H NH3 ¿ -18.232,6 J/mol = -18,23 kJ/mol

ΔC_pmh

R C3H6O ¿ -8,46 + (3,26.10

-1 _{x 335,5) + ((1,71.10}-5_{/3) x} ((4x335,52_{) -(298x373))) + ((4,82.10}-8_{) / (298x373))} ΔC_pmh

R C3H6O ¿ -30,83 J/mol ΔCpmh C3H6O = -256,34J/mol K

∆H C3H6O ¿ 19.225,5 J/mol = 19,23 kJ/mol

∆H1= ∆ H NH3 +∆ H C3H6O ∆H1 ¿ -18,23 kJ/mol + 19,23 kJ/mol ∆H1 ¿ 1 kJ/mol

∆H2 = ΔC pmh x Δt

ΔC_pmh

R C3H9NO ¿ -7,49 + (4,1.10

-01 _{x 335,5) + ((-2,83. 10}-04_/3) x (( 4 x 335,5 2_{) – (298 x 373)) + (8,35.10} -08_{)/ (298 x} 373)

ΔC_pmh

R C3H9NO = -47,16J/mol ΔCpmh C3H9NO = -392,08 J/mol K

∆HR = ∆H1 + ∆HRo _{+ ∆H2}

∆HR = 1 kJ/mol +54,7 kJ/kmol kJ/kmol + (-58,81 kJ/mol) ∆HR = -3,11 kJ/mol

Reaksi 2 :

MIPA + PO  DIPA

Harga ΔH°f masing-masing komponen pada suhu 298,15 K dapat dilihat pada Tabel 2.3 sebagai berikut :

Sehingga panas untuk masing - masing reaksi untuk suhu T, K dapat dihitung dengan persamaan:

Dari persamaan reaksi (2.1) ΔHRo₍₂₉₈o_{K) = ΔHf}o _C6H15NO2(

l)- (ΔHfo C3H6O + ΔHfo C3H9NO) =-9,97.104_{– (-9,28.10}4_+(-8,38.104₎₎

= -276290 J/kmol = -276,29 kJ/kmol

∆H1 = ΔC pmh x Δt

ΔC_pmh

R C3H6O ¿ -8,46 + (3,26.10

-1 _{x 335,5) + ((1,71.10}-5_{/3) x} ((4x335,52_{) -(298x335,5))) + ((4,82.10}-8_{) / (298x335,5))} ΔC_pmh

R C3H6O ¿ -30,83 J/mol ΔCpmh C3H6O = -256,34J/mol K

ΔC_pmh

R C3H9NO ¿ --7,49 + (4,1.10

-01 _{x 335,5) + ((-2,83. 10}-04_/3) x (( 4 x 335,5 2_{) – (298 x 373)) + (8,35.10} -08_{)/ (298 x} 373)

ΔC_pmh

R C3H9NO = -39,25 J/mol ΔCpmh C3H9NO = -326,36 J/mol K

Δ H C3H9NO=¿ -24476,6 J/mol = -24,47 kJ/mol

∆H1= ∆ H C3H6O + ∆ H C3H9NO ∆H1 ¿ 19,23 kJ/mol + -24,47 kJ/mol ∆H1 ¿ 5,24 kJ/mol

∆H2 = ΔC pmh x Δt ΔC_pmh

R C6H15NO2 ¿ -18,4 + (7,16.10

-01 _{x 301,5) + ((-4,39. 10} -04_{/3) x (( 4 x 371} 2_{) – (298 x 448)) + (1,09.10} -07_{)/ (298 x} 448)

ΔC_pmh

R C6H15NO2 = -80,35 J/mol ΔCpmh C6H15NO2 = -668,11 J/mol K

Δ H C6H15NO2=¿ -50108/mol = -50,108 kJ/mol

∆HR = ∆H1 + ∆HRo _{+ ∆H2}

∆HR = 5,24 kJ/mol + (-276,29 kJ/kmol) + (-50,108 kJ/mol) ∆HR = -331,65 kJ/mol

DIPA + PO  TIPA

Harga ΔH°f masing-masing komponen pada suhu 298,15 K dapat dilihat pada Tabel 2.3 sebagai berikut :

Sehingga panas untuk masing - masing reaksi untuk suhu T, K dapat dihitung dengan persamaan:

Dari persamaan reaksi (2.1) ΔHRo₍₂₉₈o_{K) =ΔHf}o _C9H21NO3(

l)-(ΔHfo C3H6O + ΔHfo C6H15NO2) =-3,87.105_{– (-9,28.10}4_+(-9,96.104₎₎

= -579670 J/kmol = -579,67 kJ/kmol

∆H1 = ΔC pmh x Δt ΔC_pmh

R C3H6O ¿ -8,46 + (3,26.10

-1 _{x 335,5) + ((1,71.10}-5_{/3) x} ((4x335,52_{) -(298x335,5))) + ((4,82.10}-8_{) / (298x335,5))} ΔC_pmh

R C3H6O ¿ -30,83 J/mol ΔCpmh C3H6O = -256,34J/mol K

∆H C3H6O ¿ 19.225,5 J/mol = 19,23 kJ/mol

ΔC_pmh

R C6H15NO2 ¿ -18,4 + (7,16.10

-01 _{x 335,5) + ((-4,39. 10} -04_{/3) x (( 4 x 335,5} 2_{) – (298 x 373)) + (1,09.10} -07_{)/ (298} x 373)

ΔCpmh

R C6H15NO2 = -68,07 J/mol ΔCpmh C6H15NO2 = -565,95 J/mol K

∆H1= ∆ H C3H6O + ∆ H C6H15NO2

∆HR 61,63 kJ/mol + (-579,67 kJ/kmol) + (-81,7 kJ/mol) ∆HR = -599,68 kJ/mol

Karena harga ∆HR negatif, maka reaksi bersifat eksotermis.

 Energi Bebas Gibbs (∆G)

Perhitungan energi bebas gibbs (∆G) digunakan untuk meramalkan arah reaksi kimia cenderung spontan atau tidak. ΔGo _{bernilai positif (+)} menunjukkan bahwa reaksi tersebut tidak dapat berlangsung secara spontan, sehingga dibutuhkan energi tambahan dari luar yang cukup besar. Sedangkan ΔGo _{bernilai negatif (-) menunjukkan bahwa reaksi tersebut} dapat berlangsung secara spontan dan hanya sedikit membutuhkan energi.

... (2.12)

a. Proses aqueous

Tabel 2.6. Nilai ∆Gf (298) bahan baku dan produk Komponen ∆Hf (298) (J/mol)

NH3(l) -1,62E+04 C3H6O(l) -2,57E+04 C3H9NO(l) -1,08E+05 C6H15NO2(l) -1,15E+05 C9H21NO3(l) -1,33E+05

(Reid and Prauznitz, 1897)

Reaksi 1 :

NH3 + PO MIPA

ΔGo ₍₂₉₈o_{K) = (ΔG}o _C3H9NO(

l) ) - (ΔGo NH3(l) + (ΔGo C3H6O(l)) = (-1,08E+05) – ((-1,62E+04) + (-2,57E+04)) = -6,61E+4 J/mol = -66,1 kJ/kmol

ΔG=(−699)−301,5x

(

(

−699+66,1

298

)

+(4,73+131)

)

¿−40981,26 kJ/kmol

Reaksi 2 :

MIPA + PO  DIPA

ΔGo ₍₂₉₈o_{K) =(ΔG}o_C6H15NO2(

7,623+63,2 = (-1,33E+05) – ((-1,15E+05) + (-2,57E+04)) = -9,18E+4 J/mol = -918 kJ/kmol

−10,67+39,07 = (-1,08E+05) – ((-1,62E+04) + (-2,57E+04)) = -6,61E+4 J/mol = -66,1 kJ/kmol

ΔGo ₍₂₉₈o_{K) =(ΔG}o_C6H15NO2(

l))-(ΔGoC3H9NO(l)+ (ΔGo C3H6O(l)) = (-1,15E+05) – ((-1,08E+05) + (-2,57E+04)) = -1,73E+5 J/mol = -173 kJ/kmol

−71,7—378,84 = (-1,33E+05) – ((-1,15E+05) + (-2,57E+04)) = -9,18E+4 J/mol = -918 kJ/kmol

−71,7—277,74 amonia dan propilen oksida dengan rasio mol 5:1dan menggunakan air sebagai katalis.

Kondisi Operasi

P = 1,3 atm T = 32 °C

P = 80 atm T = 140 °C

Konversi 98,8% 95%

Keuntungan Rp

431.305.915.400,-Mengalami kerugian karena membutuhkan ammonia yang banyak yang menyebabkan biaya bahan baku lebih besar dari produknya

Dari Tabel 2.7. dapat dilihat bahwa proses pembuatan isopropanolamin dengan metode aqueous phase adalah proses yang paling baik untuk dipilih. Kelebihan proses ini adalah:

1. Konversi terhadap Propilen Oksida tinggi.

2. Kondisi operasi sangat menguntungkan jika ditinjau dari segi keamanan dan perancangan alat. Reaktor bekerja pada suhu dan tekanan yang mudah dicapai.

3. Biaya investasi dan biaya operasi rendah.

C. Uraian Proses

Proses pembuatan monoisopropanolamin dapat dibagi dalam empat tahap yaitu :

1. Tahap penyimpanan bahan baku

Bahan baku isopropanolamin yaitu amoniak dan propilen oksida disimpan dalam fase cair.

2. Tahap penyiapan bahan baku

Amoniak dari T-01 diumpankan ke mixer (M-01) untuk dicampur dengan air yang berasal dari menara distilasi pertama dan hasil atas separator. Kemudian keluaran mixer didinginkan di HE-01 sebelum diumpankan ke reaktor (R-01). Propilen oksida dari T-02 langsung diumpankan ke dalam reaktor untuk direaksikan dengan amoniak.

3. Tahap pembentukan produk

Di dalam reaktor terjadi reaksi yang bersifat eksotermis dan irreversible sebagai berikut :

NH3 + C3H6O C3H9NO (MIPA)

C3H9NO + C3H6O C6H15NO2 (DIPA)

C6H15NO2 + C3H6O C9H21NO3 (TIPA)

Reaksi terjadi pada fase cair - cair. Amoniak terpecah dan bergabung dengan propilen oksida melalui reaksi ammonolisis membentuk MIPA, DIPA, TIPA dan besarnya konversi propilen oksida mencapai 98,8%. Karena reaksi bersifat eksotermis maka untuk mempertahankan kondisi operasi diperlukan pendingin.

4. Tahap pemurnian produk