© Manufacture of Urea Formaldehyde from Urea, Methanol and Air

Urea-formaldehida, juga dikenal sebagai urea-metanal, adalah resin thermosetting non-transparan atau plastik, terbuat dari urea dan formaldehida. Resin ini digunakan dalam perekat, MDF, dan dibentuk objek.

Pertama kali disintesis pada tahun 1884 oleh Holzer, yang bekerja sama dengan Bernhard Tollens. Pada tahun 1919, Hanns John (1891-1942) dari Praha, Cekoslowakia memperoleh paten pertama untuk resin urea-formaldehida.

Struktur kimia dari resin UF dapat digambarkan seperti polimetilena. Deskripsi ini dapat bervariasi secara linear dan bercabang. Ini dikelompokkan berdasarkan rata-rata massa molar dan isi dari group fungsional yang berbeda. Perubahan kondisi sintesis resin memberikan kemungkinan perancangan yang baik untuk struktur dan sifat resin.

Urea-Formaldehyde di mana-mana dan digunakan dalam berbagai proses manufaktur karena sifat manfaatnya. Contohnya termasuk laminasi dekoratif, tekstil, kertas, pengecoran cetakan pasir, kain tahan kerut, campuran katun, rayon, korduroi, dll Digunakan juga untuk lem kayu. Urea formaldehida umum digunakan memproduksi casing peralatan listrik (misalnya lampu meja).

Produk ini banyak dipilih sebagai perekat resin karena reaktivitas tinggi, kinerja yang baik, dan harga murah. Resin urea-formaldehida adalah kombinasi kimia dari urea dan formaldehida. Resin Amino dianggap kelas resin thermosetting yang mana resin urea-formaldehida adalah 80% diproduksi secara global. Contoh resin amino termasuk ban mobil dalam rangka meningkatkan ikatan karet untuk kain ban, kertas untuk meningkatkan kekuatan sobek, cetakan alat listrik, cetakan topi jar, dll...

Urea formaldehida juga digunakan dalam pertanian sebagai sumber control pelepasan pupuk nitrogen. Kecepatan dekomposisi urea formaldehida menjadi CO₂ dan NH₃ ditentukan oleh aksi mikroba yang ditemukan secara alami di sebagian besar tanah. Aktivitas mikroba tersebut, yang berarti juga kecepatan pelepasan nitrogen, bergantung pada temperatur. Suhu optimum untuk aktivitas mikroba adalah sekitar 70-90° F (sekitar 20-30°C).

( http://en.wikipedia.org/wiki/Urea-formaldehyde )

REAKSI KIMIA

Reaksi antara metanol dengan udara dengan bantuan katalisator padat jenis Iron oxide-Molybdenum oxide ( Fe₂O₃-MoO₃ ) adalah sebagai berikut :

Reaksi utama :

                       

CH₃OH  +  ½  O₂      ===>     HCHO +   H₂O

Reaksi samping :

                       

CH₃OH  +  O₂           ===>    CO   + 2 H₂O

                         

CH₃OH  +  3/2  O₂     ===>    CO₂  + 2 H₂O

Reaksi oksidasi metanol dengan oksigen yang berasal dari udara berlangsung pada fasa gas dengan kondisi operasi tekanan atmosferis dan suhu sekitar 300-400°C. Dengan adanya katalisator padat Iron oxide-Molybdenum oxide_, maka akan diperoleh konversi (yield) yang lebih besar dari pada menggunakan katalis perak serta reaksi oksidasi yang mengarah pada pembentukan CO₂ akan dapat dikecilkan efeknya. Konversi bisa mencapai 99%.

Reaksi yang terjadi di absorber: 

HCHO  +  NH₂CONH₂      ===>    HOCH₂NHCONH₂

© Manufacture of Xylene from Toluene

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.

© Manufacture of m-Xylene from Mesitylene

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.

© Manufacture of DiSodium Phosphat from Na2CO3 and H3PO4

Disodium hydrogen phosphate adalah senyawa inorganic dengan rumus Na₂HPO₄. Ada beberapa sodium phosphates. Garam ini dikenal sebagai anhydrous yang membentuk  2, 7, 8, and 12 hydrates. Seluruhnya bubuk putih dan larut dalam air; garam anhydrous ini adalah  hygroscopic.

pH dari larutan disodium hydrogen phosphate dalam air antara 8.0 dan 11.0, yang berarti adalah basa; 

HPO₄^2- + H₂O  ===>  H₂PO₄^- + OH^-

Dalam industri, disodiumphosphat (Na₂HPO₄) sebagai bahan baku antara (intermediate) digunakan untuk pembuatan trisodium phosphat (Na₃PO₄) dan sodium tripolyphospat (Na₅P₃O₁₀), industri kimia tekstil sebagai pemucatan, industri kertas sebagai pelunak kayu, mencegah terbentuknya kerak dalam pengolahan air umpan ketel uap dan pembuatan deterjen.Disodium phosphat dikenal dengan kata lain sodium phosphat dibasic. Produk disodium phosphat dapat dibagi menjadi beberapa produk berdasarkan molekul H₂O kristal yang terikat (hydrat), seperti: disodium phosphat anhydrat (murni, tanpa H₂O kristal), disodium phosphat dihydrat (2 molekul H₂O), disodium phosphat heptahydrat (7 molekul H₂O), dan disodiumphosphat dodecahydrat (12 molekul H₂O).

Melihat banyak kegunaan dari disodium phosphat maka timbul pemikiran untuk mendirikan pabrik disodium phosphate agar dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri, menghemat devisa dan mengurangi tingkat pengangguran.

REAKSI KIMIA

Proses reaksi antara sodium carbonat dan asam fosfat dijalankan pada kondisi suhu 85-100°C dan tekanan atmosferis di dalam reactor alir tangki berpengaduk (RATB/CSTR). Reaksi berlangsung secara eksotermis dengan konversi sekitar 95% terhadap asam fosfat. Reaksi yang terjadi dapat dituliskan dengan persamaan reaksi sebagai berikut  :                                    

Na₂CO_3(aq) + H₃PO_{4 (l)}  ===>  Na₂HPO_4(l) + CO_2(g) + H₂O_(l)

Reaksi bersifat eksotermis (mengeluarkan panas) tetapi tidak terlampau besar, sehingga bisa dengan pendinginan maupun tidak dilakukan pendinginan

© Manufacture of Sodium Nitrate from NaOH and Nitric Acid

Sodium nitrat (natrium nitrat) adalah senyawa kimia dengan rumus NaNO3. Garam ini juga dikenal sebagai Chili saltpeter atau Peru saltpeter (karena deposito besar ditemukan di setiap negara) untuk membedakannya dari saltpeter biasa, kalium nitrat. Bentuk mineral juga dikenal sebagai nitratine, nitratite atau soda saltpeter.

Natrium nitrat adalah padatan putih yang sangat larut dalam air. Ini adalah sumber dari nitrat anion (NO3^-), yang berguna dalam beberapa reaksi dilakukan pada skala industri untuk produksi pupuk, kembang api dan bom asap, kaca dan keramik enamel, pengawet makanan, dan propelan roket padat. Ini telah ditambang secara ekstensif untuk tujuan ini.

Natrium nitrat juga disintesis dalam industri dengan menetralkan asam nitrat dengan soda ash

2 HNO3 + Na2CO3    →  2 NaNO3 + H2O + CO2

atau dengan mencampurkan secara stoikiometri amonium nitrat dan natrium hidroksida, natrium bikarbonat atau natrium karbonat.

NH4NO3 + NaOH        →    NaNO3 + NH4OH

NH4NO3 + NaHCO3    →    NaNO3 + NH4HCO3

2NH4NO3 + Na2CO3   → 2 NaNO3 + (NH4)2CO3

Natrium nitrat digunakan secara luas sebagai pupuk dan bahan baku untuk pembuatan mesiu pada akhir abad ke-19. Hal ini dapat dikombinasikan dengan besi hidroksida untuk membuat resin sintetis.

REAKSI KIMIA

Reaksi kimia untuk pembentukan sodium nitrat (NaNO3), yaitu antara sodium hidroksida dan asam nitrat adalah merupakan reaksi penetralan yang berlangsung cepat dengan konversi reaksi yang dianggap mencapai sempurna terjadi pada suhu sekitar 90°C dan tekanan operasi 1 atm.

Reaksi yang terjadi di reaktor sebagai berikut :                       

           NaOH    +   HNO₃    ===>   NaNO₃  +  H₂O

Reaksi yang terjadi sangat eksotermis yaitu keluar panas maka untuk menjaga suhu operasi tetap 90°C  diperlukan pendinginan dengan mengalirkan air pendingin melalui coil yang dimasukan ke dalam reactor. Sedangkan reaktor yang digunakan adalah reaktor alir tangki berpengaduk (RATB).

© Manufacture of Glycerol from Allil Alcohol and H2O2

Glycerol , C₃H₈O₃ , M_r 92.09, 1,2,3-propanetriol, dikenal juga sebagai glycerin, adalah triol yang paling sederhana. Gliserol dapat ditemukan  dalam seluruh minyak dan lemak alami sebagai fatty esters dan merupakan intermediate yang penting dalam metabolism organisme hidup.

Glycerol ditemukan pada 1779 oleh scheele melalui penyabunan minyak zaitun dengan timbale oksida. Pada 1813, chevreul menunjukkan bahwa lemak merupakan ester gliserol dengan fatty acid. Dia juga memberikan nama glycerol yang dalam bahasa Yunani glukeroV  yang berarti manis.

Industri pertama glycerol terjadi pada 1866 saat Nobel menghasilkan dynamite, dimana trinitrate glycerol–nitroglycerin– yang distabilkan oleh penyerapan diatomaceous earth. Industri sintesis glycerol yang paling penting, saat penggunaan propene sebagai bahan awal., yang dikembangkan pada 1930 oleh I.G. Farben di Jerman dan oleh Shell di Amerika Serikat.

Glycerol sekarang digunakan dalam variasi aplikasi yang sangat luas disebabkan kombinasi tertentu dari sifat kimia dan fisik dan karena secara fisiologis tidak berbahaya. Total produksi diperkirakan (1998) mencapai 750 000 t/a; kira-kira 90% dihasilkan oleh pengolahan minyak alami atau lemak dan 10%  disintesis dari propena.
Perkembangan industri di Indonesia terutama industri kimia mengalami kemajuan dan peningkatan baik kuantitas maupun kualitasnya dari tahun ke tahun, sehingga kebutuhan akan bahan baku maupun bahan pembantu juga mengalami peningkatan. Hal ini dibuktikan dengan diresmikannya beberapa pabrik kimia di Indonesia. Kegiatan pengembangan industri kimia di Indonesia diarahkan untuk meningkatkan kemampuan nasional dalam memenuhi kebutuhan dalam negeri akan bahan kimia dan juga sekaligus ikut memecahkan masalah ketenagakerjaan.
Salah satu jenis industri kimia yang amat besar pengaruhnya terhadap perkembangan industri yang lain di Indonesia adalah Gliserol. Industri ini berperan dalam industri pembuatan alkyd resin yang berpengaruh terhadap karakter kelembaban, kelenturan dan kelunakannya. Disamping itu juga dalam industri obat-obatan dan kosmetik, tembakau, makanan, polyethers. Juga sebagai bahan baku utma pembuatan bahan peledak trinitro gliserol (TNG).

REAKSI KIMIA

Proses reaksi antara allil alcohol dengan hydrogen peroksida dijalankan pada kondisi suhu 60-100°C dengan menggunakan katalisator WO3. Reaksi berlangsung secara eksotermis dengan konversi sekitar 98% terhadap hydrogen peroksida. Reaksi yang terjadi dapat dituliskan dengan persamaan reaksi sebagai berikut  :

CH₂=CHCH₂OH   +  H₂O₂   ===>   CH₂OH.CHOH.CH₂OH

© Manufacture of Methyl Tert-Buthyl Ether (MTBE) from Methanol and IsoButene

Penelitian yang luas di Amerika Serikat selama Perang Dunia II menunjukkan kualitas yang luar biasa dari MTBE sebagai komponen bahan bakar beroktan tinggi. Meskipun demikian, tidak sampai tahun 1973 pabrik komersial pertama mulai beroperasi di Italia.

Penurunan kandungan timbal dalam bensin di pertengahan 1970-an menyebabkan peningkatan drastis dalam permintaan untuk peningkat oktan, dengan demikian MTBE yang digunakan semakin meningkat juga. Keputusan politik tentang kualitas bensin (misalnya, aromatik rendah konten, tekanan uap rendah dan kandungan oksigen ditentukan) terutama di Amerika Serikat telah menyebabkan peningkatan yang signifikan dalam konsumsi MTBE di era tahun 90-an. Pada tahun 1997 produksi MTBE seluruh dunia mencapai sekitar 19×10⁶ ton. Setelah bertahun-tahun dengan tingkat pertumbuhan dua digit (1990-1995) peningkatan konsumsi MTBE diharapkan menjadi kurang dari 2% per tahun  dalam waktu dekat.

MTBE diproduksi oleh reaksi dari isobutena, yang terkandung dalam fraksi C4, dan Metanol. Saat ini, isobutena dari sumber-sumber berikut ini digunakan sebagai bahan baku untuk produksi MTBE:

1) isobutene di raffinate 1, yang terbentuk sebagai coproduct produksi butadiene dari steam cracker fraksi C4

2) pseudoraffinate 1, yang diperoleh dengan hidrogenasi selektif butadiene dalam campuran fraksi C4 dari steam crackers.

3) isobutena yang terkandung dalam fraksi C4 fluid catalytic crackers (FCC – C₄'s;). FCC-C4 digunakan sebagai bahan baku untuk 29% dari produksi MTBE.

4) isobutene dari dehidrogenasi isobutana, yang diperoleh baik dari kilang dan dari butana setelah isomerisasi (35% dari bahan baku MTBE).

5) isobutene oleh dehidrasi tert-butanol, sebuah coproduct propilena sintesis oksida (proses Halcon/Arco, lihat   Propylene Oxide ) (ca.15% dari bahan baku MTBE) .

Raffinate 1 dan pseudoraffinate 1 memberikan isobutene sekitar 21% dari total produksi MTBE dunia. 

Saat permintaan MTBE meningkat, sumber pertama untuk dieksploitasi mungkin adalah cadangan FCC-C4. Setiap perluasan lebih lanjut -dan ini juga berlaku untuk raffinate 1 rute-  demikian terkait dengan pembangunan cracker baru. Bidang butana akan tumbuh lebih dari proporsionalnya. Pangsa relatif tert-butanol sebagai sumber isobutene untuk produksi MTBE, di sisi lain, diperkirakan menurun karena dibentuk sebagai coproduct yang terkait dengan permintaan propilena oksida masa depan. Raffinate 1 dan FCC-C4 dapat dimanfaatkan secara langsung dalam sintesis MTBE. Sebaliknya, isobutana harus terdehidrogenasi. Hal yang sama berlaku untuk butane setelah isomerisasi dari fraksi n-butana untuk isobutana. Sejumlah proses industri telah dibentuk selama dekade terakhir.

Untuk isomerisasi butana primer, proses Butamer ini paling sering digunakan. Untuk dehidrogenasi isobutana, proses tersedia secara komersial Oleflex (UOP), Catofin (ABB Lummus Crest, Inc), STAR (Phillips Petroleum Co), dan FBD-4 (Snamprogetti SpA), pada saat ini merupakan industrial yang penting.

Untuk menghasilkan MTBE dari tert-butanol, isobutena terlebih dahulu harus diperoleh dengan eliminasi air dari alkohol sebelum olefin dapat digunakan untuk produksi eter.

Metanol (  Methanol), reaktan kedua dalam sintesis MTBE, diproduksi pada kemurnian khas > 99,9% dan digunakan secara langsung untuk sintesis eter tanpa pemurnian lebih lanjut. Perbandingan kapasitas methanol saat ini, yang berjumlah 32×10⁶ t/a, dan permintaan metanol dari 26×10⁶ t/a akan memungkinkan peningkatan tambahan produksi MTBE dari ca. 16×10⁶ t/a. Sekitar 25% dari  output metanol ini dikonsumsi oleh MTBE. 

Methyl tert-butil eter dapat diperoleh dengan penambahan metanol ke dalam isobutene dengan katalis asam.  Katalis yang cocok  adalah asam padat seperti bentonit, zeolit,  dan -umum digunakan dalam skala industri produksi MTBE- acidic ion-exchange resins berpori. Reaksi eksotermis lemah dengan panas reaksi -37,7 kJ/mol.

Kinetika pembentukan MTBE telah diselidiki secara intensif. Telah terbukti baru-baru ini , bahwa tingkat reaksi diamati dapat digambarkan cukup baik oleh model kinetik menurut mekanisme Langmuir- Hinshelwood dan oleh pendekatan Eley-Rideal ( ER ).  Namun, model ER yang tampaknya satu paling mungkin.

 Model kinetik yang umum digunakan telah dikembangkan oleh REHFINGER et al. . Karena keterbatasan kesetimbangan hanya 92 %  konversi dapat dicapai dengan jumlah molar yang sama dari isobutena dan metanol pada 333 K. Kelebihan metanol tidak hanya meningkatkan konversi isobutena tetapi juga menekan dimerisasi dan oligomerisasi . Dimerisasi dari isobutena adalah reaksi samping yang paling penting dari sintesis MTBE. Pada metanol kelebihan molar sebesar 10% , selektivitas untuk MTBE praktis 100  %.

Dalam beberapa tahun terakhir, di samping Snamprogetti dan Hüls ( sekarang Oxeno ) proses proses yang dikembangkan oleh Arco, IFP, dan CDTECH ( ABB Lummus Crest dan Penelitian Kimia Licensing ) telah didirikan .

Proses industri lainnya telah dikembangkan oleh DEA (sebelumnya Deutsche Texaco ), Shell (Belanda) , Phillips Petroleum, dan Sumitomo. Saat ini lebih dari 140 pabrik MTBE dengan total kapasitas terpasang ca . 20×10⁶ t/a berada di aliran. 

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