© Manufacture of Ethylene Dichloride from Ethylene and Chlorine

Sinthesis pertama ethylene dichloride, EDC  (1,2-dichloroethane) terjadi pada 1795. Saat ini ethylene dichloride adalah bahan kimia dengan kecepatan produksi paling tinggi. Kecepatan pertumbuhan rata-rata  > 10 % yang dicapai selama 20 tahun terakhir.

Meskipun tingkat pertumbuhan menurun selama beberapa tahun terakhir, dalam jangka panjang ethylene dichloride akan mempertahankan posisi terdepan di antara bahan kimia organik terklorinasi karena penggunaannya sebagai bahan awal untuk produksi polivinilklorida. Ethylene dichloride adalah cairan bening pada suhu kamar, yang mudah larut dalam semua hidrokarbon terklorinasi dan dalam pelarut organik yang paling umum.

Ethylene dichloride yang diproduksi industri oleh klorinasi etilena. Klorinasi ini baik dapat dilakukan dengan menggunakan klorin ( klorinasi langsung ) atau hidrogen klorida ( oxychlorination ) sebagai agen pengklorinasi.

Dalam prakteknya , kedua proses tersebut dilakukan bersama-sama dan secara paralel karena sebagian pabrik besar EDC yang terhubung ke unit vinil klorida ( VCM ) dan proses oxychlorination digunakan untuk menyeimbangkan hidrogen klorida yang diperoleh dari produksi VCM. Tergantung pada rasio produksi EDC / VCM dari pabrik terpadu. Tambahan kelebihan hidrogen klorida dari proses lain seperti chlorinolysis (produksi perkloroetilena dan tetrachloromethane),  atau 1,1,1-trichloroethane (1,1,1-Trichloroethane dari 1,1-Dichloroethane) dapat dimasukkan ke tahap oxychlorination untuk balancing yang tepat dalam recovery klorin. 

 ( Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6 Edition,2002 )

REAKSI KIMIA

Reaksi klorinasi ethylene selain membentuk senyawa ethylene dichloride juga membentuk produk samping trichloro ethane (TCE) dan juga asam chlorida. Reaksi akan berlangsung baik dengan adanya senyawa Ethylene Dibromide (EDB) C₂H₄Br₂ yang bertindak sebagai katalisator dalam system reaksi.

Reaksi fase gas:

C₂H₄    +       Cl₂   ===>  C₂H₄Cl₂

C₂H₄    +    2 Cl₂   ===>  C₂H₃Cl₃   +    HCl

Konversi total chlorine hampir sempurna dimana sekitar 5% membentuk produk samping trichloroetane. Suhu reaksi bisa naik ekstrim sehingga diperlukan pendinginan yang efektif sehingga suhu tidak tiba-tiba naik tinggi terutama pada konversi awal. Hal ini terjadi karena umpan ethylene dan chlorine equamolar, jika umpan ethylene dibuat excess maka suhu reaksi bisa lebih dikontroll. Kondisi tekanan operasi adalah atmosferis dengan suhu sekitar 50-175°C.

URAIAN PROSES

Umpan segar ethylene dialirkan dari tangki penyimpan diumpankan ke dalam Vaporizer (V-01) untuk diuapkan karena fase reaksi di Reaktor adalah gas. Demikian juga dengan umpan chlorine, dialirkan dari tangki penyimpan diuapkan ke dalam Vaporizer (V-02).  Uap chlorine setelah keluar dari V-02 kemudian dicampur gas chlorine recycle yang berasal dari Absorber. Chlorine ini digelembungkan ke dalam tangki pelarutan yang berisi Ethylene Dibromide (EDB) C₂H₄Br₂ yang bertindak sebagai katalisator dalam system reaksi. Dari tangki EDB ini, gas chlorine akan membawa atau jenuh dengan EDB.

Uap ethylene dan chlorine kemudian diumpankan ke dalam Reaktor Alir Pipa (RAP) multitubular. Reaksi bersifat eksotermis sehingga untuk menjaga suhu reaksi sekitar 50-175°C dilakukan pendinginan dengan mengalirkan cairan ethylene glikol di sisi shell dari Reaktor. Hasil reaksi ini dialirkan ke Condensor parsial sampai suhu turun menjadi -5°C sehingga zat-zat dengan titik didih tinggi akan mengembun dan HCl dan Cl2 tetap dalam fase gas.

Di separator gas Cl2 dan HCl akan dipisahkan dari ethylene dichloride (EDC), trichloroethane (TCE) dan ethylene dibromide (EDB), . Gas kemudian diumpankan ke dalam Absorber untuk diserap oleh air sehingga diperoleh larutan asam chloride 35% dan kemudian ditampung di tangki penyimpan.

Campuran senyawa EDC, TCE dan EDB kemudian dipisahkan di Menara Distilasi-01 untuk memisahkan EDC sehingga diperoleh sebagai hasil atas dengan kemurnian 99% dan ditampung di dalam tangki produk. Hasil bawah MD-01 yang berupa TCE dan EDB kemudian diumpankan ke dalam Menara Distilasi-02.

Di dalam Menara Distilasi-02 akan diperoleh TCE sebagai hasil atas dengan kemurnian 95% dan ditampung di dalam tangki penyimpan. Hasil bawah yang berupa senyawa EDB kemudian direcycle ke dalam tangki pelarutan EDB.

DIAGRAM ALIR PROSES

DATA UNTUK REAKTOR

Jenis : Reaktor Alir Pipa Multitubular

☻Kondisi operasi
Suhu	: 50-175°C
Tekanan	: 2 atm
Sifat reaksi	: eksotermis
Kondisi proses	: non isotermal - non adiabatis
Pendingin	: etilene glikol

  ☻ Kinetika reaksi

  Berdasarkan:
  An Introduction to Chemical Engineering Kinetics and Reactor Design;  Charles G. Hill, Jr., 1977 

 Persamaan kecepatan reaksi:      

           r_A = k.C_AC_B

 Harga konstanta kecepatan reaksi diberikan dengan:

            k   = 632.27  exp ( - 6659.4 / T )

            dengan:

            r_A    = kecepatan reaksi                 , kmol/ jam.m³

            C_A  = konsentrasi propilene           , kmol/ m³

            C_B  = konsentrasi chlorine             , kmol/ m³

            T     = temperature                         , Kelvin

             k    = konstanta kecepatan reaksi ,  m³ / ( kmol. j)

Patent untuk pembuatan etylene dichloride dari etylene dan chlorine secara langsung adalah United States Patent No. 2.929.852,  22 Maret 1960 dengan label Process for The Preparation of Olefin Dichlorides

Download United States Patent 2929852