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 toluene mengalami reaksi disproporsionasi dengan adanya gas hydrogen dengan bantuan katalisator padat zeolit maka akan terbentuk xylene kemudian toluene juga mengalami reaksi hydrodealkilasi membentuk benzene dan methane. Reaksi kedua tidak diharapkan, karena harga xylene jauh lebih tinggi dari benzene.
Reaksi disproporsionasi toluene dijalankan dalam reactor fixedbed. Reaksi pertama sedikit endotermis dan reaksi kedua eksotermis dan reactor dijalankan secara adiabatic karena kenaikan suhu yang disebabkan oleh panas reaksi tidak begitu besar. Kondisi operasi tekanan 22 atm, suhu 460-470°C dengan konversi toluene sebesar 45%.
Persamaan reaksi disproporsionasi toluene dapat digambarkan sbb:
URAIAN PROSES
Toluene cair dari tangki penyimpan dipompa bersama dengan arus recycle yang berasal dari hasil atas menara distilasi 02 yang sebagian besar mengandung toluene, diumpankan ke dalam vaporizer pada tekanan 22 atm. Hasil uap dengan suhu 275°C dan tekanan 21,5 atm kemudian dicampur dengan gas hydrogen dengan perbandingan mol H2 dan toluene sebesar 5 : 1 untuk mencegah terbentuknya coke di reaktor. Campuran gas kemudian dipanaskan di preheater furnace sampai suhu 460°C. Reaktan diumpankan ke dalam Reaktor melalui tumpukan katalisator sehingga terjadi reaksi disproporsionasi membentuk xylene dan benzene dengan konversi total toluene sebesar 45%, 40% untuk reaksi pertama dan 5% untuk reaksi kedua.
Hasil reaksi keluar Reaktor melalui beberapa pendinginan sebelum didinginkan 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 keluar hasil atas separator sebagian direcycle dan sebagian dipurging, dan hasil embunan yang terdiri atas benzene, toluene dan xylene kemudian diumpankan ke dalam menara distilasi 01.
Menara distilasi 01, benzene akan dipisahkan sehingga diperoleh sebagai hasil atas dengan kemurnian 98%. Hasil bawah yang terdiri dari senyawa toluene dan xylene diumpankan ke dalam menara distilasi 02. Menara distilasi 01dijalankan dalam tekanan atmosferis dengan suhu puncak 81°C dan suhu bawah sekitar 125°C.
Di dalam menara distilasi 02, toluene dipisahkan sebagai hasil atas yang kemudian direcycle kembali ke dalam reaktor. Xylene yang diperoleh sebagai hasil bawah MD-02 mempunyai kemurnian 98% dan ditampung ke dalam tangki produk.
DATA UNTUK REAKTOR
Jenis : Reaktor Fixedbed Adiabatis
Kondisi operasi
Suhu : 460-470°C
Tekanan : 22 atm
Sifat reaksi : eksotermis
Kondisi proses : adiabatis
Katalisator
Jenis : Zeolit catalyst ( silika-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: US.Patent No. 3.126.422 )
Persamaan reaksi kimia:
2 T ===> X + B
T + H ===> B + CH4
Persamaan kecepatan reaksi:
r1 = k1. CT0.5
r2 = k2. CT.CH
dengan harga konstanta sebagai berikut :
k1 = 1.436 x 103 e ( -5051/ T)
k2 = 44.973 e ( -5051/ T)
r1 = kecepatan reaksi 1 , kmol/ kgcat.jam.m3
r2 = kecepatan reaksi 2 , kmol/ kgcat.jam.m3
CT = konsentrasi toluene , kmol/ m3
CH = konsentrasi hidrogen , kmol/ m3
T = temperature , Kelvin
k = konstanta kecepatan reaksi , m6 / (kgcat. kmol. j)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar