Proses pembuatan perkloroetilen yaitu dengan mereaksikan etilen diklorida dan khlor dalam fase gas. Proses yang dilakukan dalam 3 tahapan, yaitu :
1. Tahap persiapan bahan baku
2. Tahap reaksi pembentukan perkloroetilen 3. Tahap pemurnian
2.1 Tahap Persiapan Bahan Baku
Larutan etilen diklorida yang diumpankan pada tangki bahan baku pada kondisi suhu 30°C dan P=1 atm dengan adanya bantuan pompa dialirkan ketangki pencampuran untuk dicampur dengan aliran recycle etilen diklorida yang berasal dari produk atas kolom Distilasi. Campuran larutan etilen diklorida keluar tangki pencampuran pada temperatur 30°C, selanjutnya dengan menggunakan pompa dialirkan ke Vaporizer untuk diuapkan dengan kondisi temperatur 98°C dan tekanan 1 atm. Sementara itu gas klor dari tangki bahan baku gas klor yang disimpan pada kondisi suhu T=30°C dan tekanan P=1,5 atm dialirkan melewati Expander untuk diturunkan tekanannya sampai 1 atm dan dicampur dengan aliran gas klor recycle yang berasal dari produk atas Absorber pada kondisi temperatur 72°C dan tekanan 1 atm. Campuran gas klor pada temperatur 30°C selanjutnya dicampur dengan aliran uap etilen diklorida yang keluar dari Vaporizer. Campuran gas etilen diklorida dan gas klor pada temperatur °C selanjutnya dilewatkan ke furnace untuk dinaikan temperaturnya sampai 425°C sebelum diumpankan masuk kedalam reactor. Proses pembuatan perkloroetilen yang digunakan oleh industri-industri ada (dua) macam proses yang penting, antara lain :
1. Produksi dari asetilen dan trikloroetilen Reaksi :
C2H2 + 2Cl2 C2H2Cl4
C2H2Cl4 C2HCl3 + HCl
C HCl + Cl C HCl
C2HCl5 C2Cl4 + HCl
Dikarenakan panjangnya rangkaian produksi terdiri dari 4 langkah reaksi dan penggunaan asetilen memerlukan biaya yang lebih tinggi, proses ini telah berkurang penggunaannya selama 20 tahun belakangan ini, (Kirk and Othmer, 1967).
2. Produksi dari etilen
Etilen diklorida pada suhu ruangan dan tekanan atmosfer berupa cairan tak berwarna, berbau enak sedikit larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik (alkohol, eter, benzene). Etilen diklorida tidak mudah teroksidasi, tidak korosif terhadap logam , mudah menguap, menstabilkan proses hidrolisa pada kondisi normal, tidak mudah terbakar namun mempercepat pembakaran. Produksi dari etilen diklorida dengan reaksi oksiklorinasi :
C2H4Cl2 + 3Cl2 C2Cl4 + 4HCl
Penggunaan etilen sebagai bahan baku yang harganya lebih murah dan mudah didapat. Reaksi terjadi pada temperature tinggi sehingga memiliki reaksi yang cepat dengan konversi sekitar +-90% (Kirk and Othmer,1967).
2.2 Tahap Reaksi Pembentukan Perkloroetilen
Reaksi yang terjadi antara etilen diklorida dengan klor membentuk perkloroetilen, dijalankan didalam reaktor tipe fluidized bed reaktor pada kondisi operasi temperatur isothermal 425°C dan tekanan 1,2 atm dengan bantuan katalis Silica Alumina. Sebanyak 90% reaktan terkonversi membentuk produk.
Mekanisme reaksi pada reaktor sebagai berikut :
C2H4Cl2(g) + 2Cl2(g) C2Cl4 + 4HCl
Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis sehingga dibutuhkan air sebagai pendingin untuk menyerap panas reaksi pembentukan produk. Produk gas keluaran reaktor yang terdiri dari perkloroetilen, hydrogen klorida, etilen diklorida dan klor sisa reaksi, selanjutnya dialirkan menuju Cooler untuk diturunkan temperaturnya sampai 125°C sebelum masuk kedalam Partial Condensor.
2.3 Tahap Pemurnian
Pada Partial Condensor komponen yang terkondensasi hanya komponen perkloroetilen, air, dan etilen diklorida. Sedangkan klor dan hidrogen klorida tetap dalam fase gas keluar Patrial Condensor. Campuran gas-cair keluaran Patrial Condensor selanjutnya dipisahkan pada Knockout Drum.
Produk atas Knockout Drum berupa gas klor dan hidrogen klorida selanjutnya dilewatkan pada Cooler untuk diturunkan temperaturnya sampai 40°C, sebelum diumpankan ke menara penyerap (absorber). Pada kolom absorber, gas hidrogen klorida diabsorbsi dengan menggunakan air untuk dipisahkan dari campuran gas klor sehingga menghasilakn produk samping larutan HCl dengan kemurnian sekitar 21%. Produk larutan HCl keluar Bottom absorber pada temperatur 30°C selanjutnya dialirkan dengan bantuan pompa ke tangki penampung larutan HCl.
Sedangkan produk atas kolom Absorber berupa gas klor sisa reaksi selanjutnya di Recycle dan dicampur dengan aliran gas klor umpan segar yang berasal dari tangki bahan baku gas klor.
Produk liquid knockout drum berupa campuran perkloroetilen, etilen diklorida dan air, selanjutnya dialirkan melewati cooler sebelum diumpankan ke kolom distilasi untuk dimurnikan. Produk atas kolom berupa larutan etilen diklorida dengan konsentrasi 99% pada temperatur 85°C selanjutnya dikembalikan ke tangki pencampuran sebelum diumpankan ke tangki reacktor.
Sedangkan produk bawah kolom berupa larutan perkloroetilen dengan kemurnian 99,3% pada temperatur 125°C dengan bantuan pompa dialirkan melewati cooler untuk diturunkan temperaturnya sampai 30°C sebelum ditampung pada tangki produk perkloroetilen.
F-102 P = 15 atm T=30°C
Q-101 P=1 atm T=98°C
H-101 P=1,2 atm T=125°C
2.4 Diagram Alir Kualitatif
Cl2
HCl
C2H4Cl2
H2O HCl Cl2
H2O Cl2
HCl H2O
Cl2
HCl
C2H4Cl2
H2O Cl2
HCl
C2H4Cl2
H2O
F-105 P=1 atm
T=30°C
Gas Hasil Pembakaran
C H Cl
2 4 2
H2O C2H4Cl2
H2O HCl Cl2
C2Cl4
C2H4Cl2
H2O HCl Cl2
C2Cl4
C2H4Cl2
H2O C2Cl4
H2O Cl2
HCl
C2H4Cl2
H2O C2Cl4
D-101 P=1 atm
P=72°C
C H Cl
2 4 2
H2O
C2H4Cl2
H2O
E-110
C2H4Cl2
H2O C2Cl4
E-112
X-101
C2H4Cl2
H2O C2Cl4
Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif Ket :
Kode alat
Nama Alat Kode
Alat
Nama Alat Kode Alat
Nama Alat Kode Alat
Nama Alat F-101 Tangki Bahan Baku Etilen Dikhlorida G-101 Expander H-101 Knock Out Drumb E-110 Reboiler
F-102 Tangki Bahan Baku Gas Klor R-101 Reaktor E-103 Cooler – 03 E-105 Cooler – 05 F-105 Tangki Pencampur E-101 Cooler – 01 E-104 Cooler – 04 X-101 Accumulator
V-101 Vaporizer E-102 Cooler – 02 D-111 Destilasi E-112 Parsial Kondensor-2
Q-101 Furnace E-111 Parsial Kondensor – 01 E-110 Absorber F-104 Tangki Produk Perkloroetilen F-103 Tangki Produk HCl
F-103 P=1 atm T=72°C E-102
P=1,2 atm T=125°C E-101
P=1,2 atm T=333°C
E-104 P=1,2 atm T=125°C
E-105 P=1 atm T=85°C
F-104 P=1 atm T=30°C D-111
P=1,2 atm T=25°C V-101
P=1 atm P=98°C
R-101 P=1,7 atm T=425°C
E-103 P=1 atm T=125°C E-111
P=1,2 atm T=125°C G-101
P=1,5 atm T=30°C
F-101 P=1atm T=30° C
2.5 Diagram Alir Kuantitatif
Cl2 = 18978,3000 kg/jam
HCl = 98,5500 kg/jam + 19076,8500 kg/jam
H2O= 49192,6050 kg/jam HCl = 3795,5200 kg/jam Cl2 = 13126,8600 kg/jam +
66115,1250 kg/jam
F-102 P = 15 atm
T=30°C
G-101 P=1,5 atm
T=30°C
Cl2 = 22773,9600 kg/jam
HCl = 118,2600 kg/jam + 22892,2200 kg/jam
C2H4Cl2 H2O
Gas Hasil Pembakaran
Q-101 P=1 atm T=98°C
R-101 P=1,7 atm T=425°C
E-101 P=1,2 atm T=333°C
E-102 P=1,2 atm T=125°C
E-111 P=1,2 atm T=125°
C
H-101 P=1,2 atm
T=125°C
E-103 P=1 atm T=125°C
H2O Cl2 HCl D-101
P=1 atm P=72°C
C2H4Cl4 H2O
H2O= 49192,6050 kg/jam HCl = 3795,5200 kg/jam Cl2 = 13126,8600 kg/jam +
66115,1250 kg/jam
= 9 ,8010 kg/jam
= 16,2180 kg/jam + 26,0190 kg/jam
E-112
F-103 P=1 atm T=72°C
C2H4Cl2
V-101 P=1 atm P=98°C
= 8830,7010 kg/jam
C2H4Cl2 = 980,1000 kg/jam
H2O = 18,0000 kg/jam HCl = 13126,6600 kg/jam Cl2 = 3795,6600 kg/jam +
17920,4200 kg/jam
C2H 4Cl2 = 980,1000 kg/jam H2O = 18,0000 kg/jam HCl = 13126,6600 kg/jam
Cl2 = 3795,6600 kg/jam
C2Cl4 = 14790,6000 kg/jam +
32711,2200 kg/jam
C2H4
Cl2
H2O D-111
C2H4Cl2
H2O
X-101
H2O = 16,2180 kg/jam + 8846,9190 kg/jam
F-105
C2H4Cl2 = 9801,0000 kg/jam
H2O = 18,0000 kg/jam +
C2Cl4 P=1,2
atm C2H4Cl2
F-101 P=1 atm T=30° C
P=1 atm T=30°C
9819,0000 kg/jam
C2H4Cl4 = 970,2990 kg/jam H2O = 1,7820 kg/jam C2Cl4 = 14790,6000 kg/jam +
15788,7000 kg/jam
T=25°C E-110 H2O
C2Cl4 F-104 P=1 atm T=30°C
Ket :
C2H4Cl2 = 970,2990 kg/jam H2O = 1,7820 kg/jam +
972,0810 kg/jam
E-104 P=1,2 atm
T=125°C
Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif
C2H4
Cl2
H2O C2Cl4
E-105 P=1 atm T=85°C
Kode alat
Nama Alat Kode
Alat
Nama Alat Kode Alat
Nama Alat Kode Alat
Nama Alat F-101 Tangki Bahan Baku Etilen Dikhlorida G-101 Expander H-101 Knock Out Drumb E-110 Reboiler
F-102 Tangki Bahan Baku Gas Klor R-101 Reaktor E-103 Cooler – 03 E-105 Cooler – 05 F-105 Tangki Pencampur E-101 Cooler – 01 E-104 Cooler – 04 X-101 Accumulator
V-101 Vaporizer E-102 Cooler – 02 D-111 Destilasi E-112 Parsial Kondensor-2
Q-101 Furnace E-111 Parsial Kondensor – 01 E-110 Absorber F-104 Tangki Produk Perkloroetilen