© Manufacture of Glycerol from Epichlorohydrin (Chloro Aceton)

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.

Gliserol sintetis pertama diproduksi pada tahun 1943. Metode ini menjadi mudah setelah klorinasi propena menjadi allil klorida pada suhu tinggi dapat dikontrol dengan baik. Allil klorida yang dihasilkan dioksidasi dengan hipoklorit ke dichlorohydrin, yang diubah menjadi epichlorohydrin dengan penutupan cincin oleh kalsium atau natrium hidroksida.  Hidrolisis epichlorohydrin ke gliserol dilakukan dengan natrium hidroksida atau natrium karbonat.

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

Epichlorohydrin dihydrolisis ke glycerol pada suhu 80- 200°C dengan 10-15%  larutan sodium hydroxide atau sodium carbonate pada tekanan atmospheris atau lebih tinggi. Waktu tinggal dalam satu atau beberapa reactor yang bekerja secara kontinyus adalah beberapa menit atau beberapa jam tergantung pada pabrik bersangkutan. Yield untuk larutan encer gliserol (10-25%) > 98%.

Proses reaksi hidrolisis antara epichlorohydrin dengan sodium hidroksida dijalankan pada suhu 95°C tanpa katalisator. Reaksi bersifat eksotermis, sehingga untuk menjaga suhu reaksi tetap sebesar 95°C diperlukan air pendingin untuk mengambil panas reaksi yang timbul. Menurut US Patent No.2838574 dan Faih-Keyes, 1975;  konversi bisa sempurna atau mendekati 100%. Untuk konversi yang besar maka dapat digunakan RATB secara seri mencapai 4 buah reaktor.

Reaksi yang terjadi dapat dituliskan dengan persamaan reaksi sebagai berikut  :

Pada saat proses pemurnian hasil untuk memisahkan gliserol dari larutan NaCl, maka penambahan senyawa isopropil alkohol diperlukan yang bertindak sebagai solven bagi gliserol, Dengan penambahan isopropil alkohol maka gliserol akan larut ke dalamnya sehingga larutan garam dapat dipisahkan dari gliserol tanpa banyak gliserol yang terikut larutan garam.

Jika hasil slurry yang keluar evaporator langsung dipisahkan di centrifuge, maka masih banyak kandungan NaCl dalam fase larutan yang akhirnya pemisahan lebih lanjut terhadap gliserol perlu dilakukan lagi. Dengan penambahan isopropil alkohol maka diharapkan kelarutan NaCl yang masih besar akan jadi berkurang, sehingga semuanya dapat dipisahkan dari campurannya dengan gliserol.

URAIAN PROSES

Larutan sodium hidroksida 40% yang berasal dari tangki penyimpan diumpankan ke dalam tangki pencampur 01 (TP-01) untuk diencerkan dengan air sehingga konsentrasi turun menjadi 10%. NaOH 10% ini kemudian diumpankan ke dalam reactor alir tangki berpengaduk ( RATB ) seri untuk direaksikan dengan epichlorohidrin yang dipompa dari tangki penyimpan. Jumlah RATB yang disusun seri tergantung kepada konversi yang ingin dicapai. Jika konversi mendekati 99% maka reactor yang digunakan 4 buah yang disusun seri.   Reaksi berjalan pada suhu 95°C dan tekanan 1 atm, dan karena reaksi eksotermis maka diperlukan pendinginan dengan menggunakan air pendingin yang dilewatkan ke dalam coil..

Hasil reaksi diumpankan ke dalam tangki neutralizer untuk menetralkan sisa NaOH yang tidak bereaksi dengan mereaksikannya dengan asam chloride HCl membentuk sodium chloride NaCl. Kemudian larutan diumpankan ke dalam evaporator untuk menguapkan sebagian besar air. Hasil evaporasi adalah gliserol dan NaCl yang bercampur dengan sedikit air. Campuran ini kemudian diumpankan ke dalam tangki pencampur 02 (TP-02). Ke dalam TP-02 diumpankan isopropyl alcohol sebagai solven organic yang dapat melarutkan gliserol, sehingga menyisakan NaCl dalam fase padatan.

Slurry ini diumpankan ke dalam centrifuge filter untuk memisahkan padatan NaCl dari larutan gliserol-isopropil alcohol. Cake diumpankan ke pengolah limbah sedangkan filtrate diumpankan ke dalam Menara Distilasi.

Menara Distilasi digunakan untuk memisahkan gliserol yang mempunyai titik didih tinggi (290°C) dari isopropyl alcohol dengan titik didih 83°C. Hasil atas berupa isopropyl alcohol kemudian direcycle ke dalam TP-02. Hasil bawah akan diperoleh  gliserol sebagai produk dengan kemurnian mencapai 99,5%.

DIAGRAM ALIR

DATA UNTUK REAKTOR

Jenis : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB / CSTR )

☻Kondisi operasi
Suhu	: 95°C
Tekanan	: 1 atm
Sifat reaksi	: eksotermis
Kondisi proses	: isotermal - non adiabatis
Pendingin	: Air

☻ Kinetika reaksi

( Berdasarkan : US Patent No. 2.838.574 )      

Persamaan reaksi:    
         C₃H₅ClO  +  NaOH +  H₂O   ===>   CH₂OH.CHOH.CH₂OH + NaCl

Persamaan kecepatan reaksi:      

           r_A = k.C_A.C_B

Harga konstanta kecepatan reaksi diberikan dengan:

k   = 32.8

dengan:

rA   = kecepatan reaksi	,  kmol/  m3.j
CA   = konsentrasi C3H5ClO	,  kmol/  m3.j
CB   = konsentrasi NaOH	,  kmol/  m3
k     = konstanta kecepatan reaksi	,  m3 / kmol.j

Data US Patent untuk pembuatan Glyserol dari Epichlorohydrin adalah United States Patent 2838574, 

10 Juni 1958 dengan label Continuous Hydrolysis of Epichlorohydrin

Download United States Patent 2838574