Ethylene glycol, 1,2- etanadiol, HOCH2CH2OH, Mr 62.07, biasanya disebut glikol, adalah diol sederhana. Pertama kali disiapkan oleh Wurtz pada tahun 1859, dengan mereaksikan 1,2-dibromoethane dengan perak asetat menghasilkan etilena glikol diasetat, yang kemudian dihidrolisis menghasilkan ethylene glycol. Ethylene glycol pertama kali digunakan industri Perang Dunia I sebagai perantara untuk bahan peledak ( etilen glikol dinitrat ), sejak berkembang menjadi produk utama industri. Kapasitas seluruh dunia untuk produksi ethylene glycol melalui hidrolisis etilen oksida diperkirakan 7x106 ton/tahun.
Ethylene glycol digunakan terutama sebagai antibeku dalam radiator mobil dan sebagai bahan baku untuk pembuatan serat polyester.Ethylene glycol sulit untuk mengkristal; ketika didinginkan maka akan sangat kental, massa super dingin yang akhirnya mengeras untuk menghasilkan zat semacam glass. Meluasnya penggunaan etilen glikol sebagai antibeku didasarkan pada kemampuannya untuk menurunkan titik beku bila dicampur dengan air. Oleh karena itu sifat fisik campuran ethylene glycol-air, sangat penting.
Meskipun etilena glikol telah dikenal sejak tahun 1859 (Wurtz), namun baru diproduksi secara industri pada Perang Dunia I. Sintesa berdasarkan hidrolisis etilen oksida yang dihasilkan oleh proses Klorohidrin. Produksi dari formaldehida dan karbon monoksida juga digunakan secara komersial dari 1940-1963. Meskipun metode ini sekarang tidak digunakan, namun; literatur yang lebih tua harusnya bisa dikonsultasikan untuk rinciannya. Oksidasi langsung etilena ke etilena glikol juga digunakan secara komersial untuk waktu yang singkat, tetapi ditinggalkan, mungkin karena masalah yang disebabkan oleh korosi.
Hanya satu metode yang saat ini digunakan untuk produksi ethylene glycol secara industri. Metode ini didasarkan pada hidrolisis etilen oksida yang diperoleh dengan oksidasi langsung etilena dengan udara atau oksigen. Etilen oksida dihidrolisis secara termal membentuk ethylene glycol tanpa katalis. Campuran Etilen oksida-air dipanaskan sampai 200°C, dimana etilen oksida diubah menjadi etilen glikol. Di-, tri-, tetra-, dan polietilen glikol juga dihasilkan, tetapi dengan hasil yang menurun.
Pembentukan homolog yang lebih tinggi tidak bisa dihindari karena ethlyene oksida bereaksi dengan etilena glikol lebih cepat daripada dengan air, hasil samping ini bisa diminimalkan jika air yang digunakan berlebih yaitu kelebihan yang biasa digunakan adalah 20 kali lipat molar. Hasil-hasil yang ditentukan dengan menggunakan asam sulfat sebagai katalis dapat juga berlaku sebagai pendekatan yang baik untuk reaksi tanpa katalis. Dengan demikian, dalam prakteknya hampir 90% dari etilen oksida dapat dikonversi ke monoethylene glycol, 10% sisanya bereaksi membentuk homolog yang lebih tinggi.
( Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6 Edition,2002 )
REAKSI KIMIA
Etilen glikol merupakan hasil hidrasi etilen oksid dengan air dalam fase cair. Reaksi yang terjadi adalah reaksi tidak bolak-balik ( irreversible ) dapat dituliskan dengan persamaan reaksi sebagai berikut :
Katalisator yang dipakai dalam reaksi hidrasi ini pada umumnya adalah asam kuat inorganik seperti asam klorida dan asam sulfat, tetapi asam sulfat lebih banyak dipakai karena realatif kurang korosif dibandingkan asam klorida, dan juga digunakan katalisator padat berupa resin sulfonat semisal amberlys 15 (an acidic ion exchance catalyst).
Reaksi hidrasi etilena oksida dengan air berlangsung pada fasa cair dengan kondisi operasi tekanan 17.5 atm dan suhu sekitar 50-120°C dan dijalankan di dalam reaktor Fixedbed adiabatic. Konversi bisa mencapai 95%. Dengan menggunakan reactor fixedbed dengan menggunakan katalisator padat berupa resin sulfonat. Hal ini bisa dilakukan untuk menyederhanakan peralatan yang digunakan karena tidak perlu memisahkan asam sulfat lagi.
URAIAN PROSES
Etilen oksid dari tangki penyimpan diumpankan ke dalam tangki pencampur untuk dicampur dengan air proses dari unit utilitas dan arus recycle dari hasil atas evaporator dan menara distilasi 01 agar terbentuk larutan yang homogen. Suhu keluar dari tangki pencampur sekitar 50°C kemudian larutan dipompa sehingga tekanan naik menjadi 17.5 atm dan diumpankankan ke dalam Reaktor Fixedbed adiabatic.
Reaksi bersifat eksotermis sehingga suhu keluar akan naik menjadi 100°C tergantung konversi yang dicapai. Selanjutnya hasil reaksi diumpankan ke dalam Evaporator untuk menguapkan sebagian besar etilen oksida dan air sehingga sebelum masuk menara distilasi jumlah air sudah berkurang drastis. Kandungan etilene glikol saat keluar dari reactor sekitar 15% setelah dipekatkan di evaporator akan naik menjadi sekitar 55%.
Hasil cair evaporator kemudian diumpankan ke dalam menara distilasi 01 (MD-01) untuk memisahkan sisa etilen oksid dan air sebagai hasil atas dan etilen glikol (EG), dietilen glikol (DEG), trietilen glikol (TEG) sebagai hasil bawah. Hasil atas MD-01 dikembalikan ke dalam reactor sebagai recycle sedangkan hasil bawah MD-01 diumpankan ke dalam menara distilasi 02 (MD-02).
Di dalam menara distilasi 02 diperoleh hasil atas menara berupa etilen glikol 99% sebagai produk utama yang ditampung di tangki produk, sedangkan hasil bawah yang sebagian besar berupa dietilen glikol dan trietilen glikol ditampung di tangki penyimpan sebagai produk samping.
DIAGRAM ALIR
DATA UNTUK REAKTOR
Jenis : Reaktor Fixedbed Adiabatis
| ☻Kondisi operasi | |
| Suhu | : 50-100°C |
| Tekanan | : 17.5 atm |
| Sifat reaksi | : eksotermis |
| Kondisi proses | : adiabatis |
| ☻Katalisator | |
| Jenis | : Amberlist 15 ( an acidic ion exchance catalyst ) |
| Bentuk | : silinder |
| Ukuran | : 0.5 mm x 0.5 mm |
| Bulk density | : 1020 kg/m3 |
☻ Kinetika reaksi
CH2OCH2 + H2O ===> HOCH2CH2OH
(EO) (W) ( EG )
CH2OCH2 + HOCH2CH2OH ===> HO(CH2CH2O)2H
(EO) (EG) (DEG)
CH2OCH2 + HO(CH2CH2O)2H ===> HO(CH2CH2O)3H
(EO) (DEG) |
Persamaan kecepatan reaksi:
r1 = k1.CEO.CW
r2 = k2.CEO.CEG
r3 = k3.CEO.CDEG
Harga konstanta kecepatan reaksi diberikan dengan persamaan :
k1 = 1.60 x 107 exp (-18900 / R.T )
k2 = 1.63 x 109 exp (-23300 / R.T )
k3 = 1.36 x 106 exp (-17800 / R.T )
dengan:
r1 = kecepatan reaksi 1
|
, kmol/ m3.det
|
r2 = kecepatan reaksi 2
|
, kmol/ m3.det
|
r3 = kecepatan reaksi 3
|
, kmol/ m3.det
|
CEO = konsentrasi EO
|
, kmol/ m3
|
CW = konsentrasi water
|
, kmol/ m3
|
CEG = konsentrasi Etilen glikol
|
, kmol/ m3
|
CDEG= konsentrasi Dietilen glikol
|
, kmol/ m3
|
k = konstanta kecepatan reaksi
|
, m3 / kmol.det
|
R = 1.987 kkal/ kmol.K
| |
T = temperature
|
, Kelvin
|
Data US Patent untuk pembuatan propylene glycol dari propylene oxide adalah United States Patent 4165440, 21 Agustus 1979 dengan label Catalytic hydration of ethylene oxide to ethylene glycol
Tidak ada komentar:
Posting Komentar