Homolog benzena dengan formula umum C8H10 umumnya dikenal sebagai campuran xilena. Campuran isomer dengan range titik didih 135-145°C terutama terdiri dari tiga isomer dimethylbenzenes dan etilbenzena:
Dengan pengecualian produksi xilena oleh disproporsionasi toluena, xilena isomer dan etilbenzena selalu diproduksi sebagai campuran dalam semua proses produksi. Namun, proporsi relatif dari isomer C8 sering sangat berbeda.
Karena ketahanan ketukan tinggi, xilena sangat cocok untuk produksi bahan bakar motor. Dari segi kuantitas produksi bensin melebihi aromatik BTX (B= benzena, T= toluena, X= xilena) cukup jauh. Di Eropa Barat pada tahun 1995 produksi bensin 150×106 t and BTX aromatics 13.7×106 t, dimana 2.7×106 t/a adalah campuran xylene, 0.65×106 t/a o-xylene, dan 1.4×106 t/a p-xylene.
Kandungan rata-rata aromatic dalam bahan bakar motor di Eropa Barat sekitar 38%. Hubungan erat dengan produksi bensin sangat berpengaruh dengan ekonomi pemisahan campuran xylene, misalnya, untuk digunakan dalam proses kimia.
Oksidasi isomer xylene memberikan dicarboxylic acid aromatik yang sesuai. Phthalic acid dihasilkan industry dari o-xylene, isophthalic acid dari m-xylene, dan terephthalic acid dari p-xylene.
Reaksi oksidasi sebagai proses industri bisa dilakukan dalam fase gas maupun fase cair. Upaya telah dilakukan untuk memperkenalkan co-oksidasi p-xilena dengan paraformaldehyde (Toray Industries) atau asetaldehida (Eastman Kodak).
Ammonoxidasi dari m-dan p-xilena awalnya memberikan dinitril asam phthalate, yang merupakan bahan baku penting untuk produksi isosianat melalui pengurangan ke xylylenediamines.. Dinitril dapat dihidrolisis menjadi asam phthalate. Namun, langkah ini dibatasi oleh kepentingan industri dan ekonomi.
Nitrasi o- dan m-xylenes memberikan jalur ke xylidine diikuti hidrogenasi awal terbentuk isomer dimethylnitrobenzene. Xylidines digunakan sebagai intermediates dalam produksi aditif bahan pewarna dan karet.
Kemampuan isomer xylene melalui reaksi isomerisasi dan disproportionasi juga dimanfaatkan industri. Sulfonasi m-xylene dan dekomposisi berikutnya dari turunan sulfonic acid memberikan 3,5- dan 2,4-xylenols, menyediakan bahan awal untuk insektisida, herbisida, dan sebagainya.
Penggunaan bahan kimia utama meta-xilena adalah dalam pembuatan asam isophthalat, yang digunakan sebagai monomer kopolimerisasi untuk mengubah sifat dari polyethylene terephthalate (PET), PET lebih cocok untuk pembuatan botol minuman ringan. Untuk mengkonversi m-xylene pada skala industri untuk asam isophthalat, dua group metal, keduanya dioksidasi secara katalisis menjadi gugus karboksil. Hal ini juga digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan 2,4- dan 2,6-xylidine.
REAKSI KIMIA
Saat senyawa mesitylene mengalami proses hydrodealkilasi oleh hydrogen dengan bantuan katalisator padat Houdry detol catalyst maka akan terjadi 3 reaksi seri yang meliputi pembentukan meta-xylene, kemudian m-xylene ini juga mengalami reaksi hydrodealkilasi membentuk toluene dan dilanjutkan pembentukan benzene. Reaksi kedua dan ketiga tidak diharapkan, karena harga m-xylene jauh lebih tinggi dari toluene dan benzene. Dalam hal ini diharapkan untuk memaksimalkan produksi m-xylene.
Reaksi hydrodealkilasi mesitylene dijalankan dalam reactor fixedbed. Reaksi bersifat eksotermis dan reactor dijalankan secara adiabatic karena kenaikan suhu yang disebabkan oleh panas reaksi tidak begitu besar dan masih dalam range. Kondisi operasi tekanan 28 atm, suhu 560-660°C dengan konversi mesitylene sebesar 74%.
Persamaan reaksi hydrodealkilasi mesitylene dapat digambarkan sbb:
URAIAN PROSES
Mesitylene cair dari tangki penyimpan dipompa bersama dengan arus recycle yang berasal dari hasil bawah menara distilasi 03 yang sebagian besar mengandung mesitylene, diumpankan ke dalam vaporizer pada tekanan 28,5 atm. Hasil uap dengan suhu 365°C dan tekanan 28,3 atm kemudian dicampur dengan gas hydrogen dengan perbandingan mol H2 dan mesitylene sebesar 2 : 1. Campuran gas kemudian dipanaskan sampai suhu 560°C dengan menggunakan pemanas berupa gas panas hasil reaksi yang keluar dari Reaktor. Reaktan diumpankan ke dalam Reaktor melalui tumpukan katalisator sehingga terjadi reaksi hydrodealkilasi membentuk m-xylene, toluene dan benzene dengan konversi mesitylene sebesar 74%. Karena eksotermis maka suhu keluar naik menjadi 660°C yang bisa digunakan untuk memanaskan umpan reaktan di heater.
Hasil reaksi keluar Reaktor melului beberapa pendinginan sebelum diudinginkan di condenser parsial. Condensor parsial mendinginkan gas-uap sampai suhu 40°C, sehingga senyawa dengan titik didih di atas itu akan mengembun, sedangakan gas H2 dan CH4 tidak mengembun sehingga dapat dipisahkan di Separator. Gas kelauar hasil atas separator bisa digunakan sebagai bahan bakar, dan hasil embunan yang terdiri atas benzene, toluene, m-xylene dan mesitylene kemudian diumpankan ke dalam beberapa menara distilasi untuk memisahkan masing-masingnya.
Menara distilasi 01, benzene akan dipisahkan sehingga diperoleh sebagai hasil atas dengan kemurnian 98%. Hasil bawah yang terdiri dari senyawa toluene, m-xylene dan mesitylene diumpankan ke dalam menara distilasi-02. MD-01 dijalankan dalam tekanan operasi atmosferis dengan suhu puncak 81°C dan suhu bawah sekitar 146°C.
Menara distilasi-02, toluene dipisahkan sebagai hasil atas sehingga diperoleh kemurnian 98%. Hasil bawah yang terdiri dari m-xylene dan mesitylene diumpankan ke dalam menara distilasi-03. Menara distilasi-03, m-xylene sebagai produk utama dipisahkan sebagai hasil atas sehingga diperoleh kemurnian 99%. Hasil bawah terdiri dari m-xylene, mesitylene dan pseudocumene kemudian sebagian dipurging dan sebagian besar direcycle ke dalam system. MD-02 dan MD-03 dioperasikan pada tekanan vakum untuk menghindari kerusakan senyawa menjadi zat-zat yang lebih berat.
DIAGRAM ALIR
DATA UNTUK REAKTOR
Jenis : Reaktor Fixedbed Adiabatis
Kondisi
operasi
Suhu : 560-662°C
Tekanan : 28 atm
Sifat reaksi :
eksotermis
Kondisi proses : adiabatis
Katalisator
Jenis : Houdry
detol catalyst (platina on alumina)
Bentuk : silinder
Ukuran : 1/16 in x 3/16 in
Bulk density, ρB : 0.78 kg/m3
Void space : 0.35
Kinetika reaksi
(Berdasarkan data: Ind Eng. Chem.
Process Des. Dev., 5, 146 (
1966).
Persamaan reaksi kimia:
M + H ===>
X + CH4
X + H ===>
T + CH4
T + H ===>
B + CH4
Persamaan kecepatan reaksi:
r1 = k1. CM.CH0.5
r2 = k2. CX.CH0.5
r3 = k3. CT.CH0.5
dengan harga
konstanta sebagai berikut :
k1 = 30.2 x 1011 e(-98100/ R.T)
k2 = 16.5 x 1011 e(-98100/ R.T)
k3 = 7.18 x 1011 e(-98100/ R.T)
r1 = kecepatan reaksi 1 , lbmol/j.ft3
r2 = kecepatan reaksi 2 , lbmol/j.ft3
r3 = kecepatan reaksi 3 , lbmol/j.ft3
CM =
konsentrasi mesitylene , lbmol/
ft3
CX =
konsentrasi m-xylene , lbmol/
ft3
CT = konsentrasi toluene , lbmol/ ft3
CH =
konsentrasi hidrogen ,
lbmol/ ft3
k = konstanta kecepatan reaksi 1 , (ft3/lbmol)0.5. j-1
Tidak ada komentar:
Posting Komentar