© Manufacture of Adiponitrile from Adipic Acid and Ammonia

Adiponitril adalah senyawa organik dengan rumus (CH₂)₄(CN)₂. Dinitril ini, cairan kental, tidak berwarna, merupakan prekursor penting untuk polimer nilon 66. Pada tahun 2005, sekitar satu juta ton diproduksi.

Karena nilai industri adiponitril, banyak metode telah dikembangkan untuk sintesisnya. Rute industri awal dimulai dari furfural dan kemudian dengan klorinasi butadiena untuk menghasilkan 1,4-dikloro-2-butena, yang dengan natrium sianida, diubah menjadi 3-heksedinitril, yang pada gilirannya dapat dihidrogenasi menjadi adiponitril:

ClCH₂CH=CHCH₂Cl + 2 NaCN → NCCH₂CH=CHCH₂CN + 2 NaCl

NCCH₂CH=CHCH₂CN + H₂      → NC(CH₂)₄CN

Adiponitril juga telah dihasilkan dari asam adipat, melalui dehidrasi diamida, tetapi rute ini jarang digunakan.

Mayoritas adiponitrile dibuat oleh hidrosianasi butadiena yang dikatalisis nikel, seperti yang ditemukan di DuPont, dipelopori oleh Drinkard. Reaksi bersihnya adalah:

CH₂=CHCH=CH₂ + 2 HCN    →    NC(CH₂)₄CN

Proses ini melibatkan beberapa tahap, yang pertama melibatkan monohidrosianasi (penambahan satu molekul HCN), menghasilkan isomer pentenenitril serta 2- dan 3-metilbutenanitril. Nitril tak jenuh ini kemudian diisomerisasi menjadi 3-dan 4-pentenenitril. Pada tahap akhir, pentenenitril ini mengalami hidrosianasi kedua, dalam arti anti-Markovnikov, untuk menghasilkan adiponitril.

3-pentenenitrile, terbentuk pada hidrosianasi pertama, dapat mengalami metatesis alkena untuk menghasilkan disianobutena, yang siap dihidrogenasi seperti dijelaskan di atas. Produk sampingan yang berguna dari produksi adiponitril adalah 2-metilglutaronitril.

Rute industri besar lainnya melibatkan hidrodimerisasi, mulai dari akrilonitril:

2 CH₂=CHCN + 2 e− + 2 H+   →    NCCH₂CH₂CH₂CH₂CN

Kopling elektrolitik akrilonitril ditemukan di perusahaan Monsanto.

Aplikasi

Hampir semua adiponitril dihidrogenasi menjadi 1,6-diaminoheksana untuk produksi nilon:

NC(CH₂)₄CN + 4 H₂    → H₂N(CH₂)₆NH₂

Seperti nitril lainnya, adiponitril rentan terhadap hidrolisis. Namun asam adipat yang dihasilkan lebih murah disiapkan dengan rute lain.

Produksi

Pada 2018 ada sekitar 1,5 juta ton kapasitas. Produsen utama adiponitril adalah:

• Ascend: Decatur, AL 400kt, diperluas menjadi 580kt pada tahun 2022

• Invista: Victoria,TX dan Orange,TX.

• Invista dan BASFjv 'Butachimie': Chalampé (Prancis). Produksi akan ditingkatkan dari 100kt pada tahun 2020 menjadi 600kt.

• Asahi Kasei

BASF menutup pabrik ADN 128kt di Seal Sands pada tahun 2009

Pada tahun 2015, pabrik 100kt Bahan Baru Shandong Runxing mengalami ledakan dan tidak dibuka kembali. Pada tahun 2022, Invista berencana untuk membuka pabrik 300-400kt di Shanghai.

 

  ( https://en.wikipedia.org/wiki/Adiponitrile )

REAKSI KIMIA

Reaksi pembentukan glutaraldehide dengan bahan baku vinil etil eter dan acrolein akan melalui 2 reaksi utama sampai terbentuk glutaraldehide. Adiponitrile dihasilkan oleh reaksi antara asam adipat dengan ammonia yang menghasilkan senyawa adiponitrile dan air dalam fase gas/uap dengan bantuan katalisator padat.

Persamaan reaksi kimia dapat dituliskan sebagai berikut  :

     HOOC(CH₂) ₄COOH  + 2 NH₃       →      NC(CH₂) ₄CN  +  4 H₂O

Reaktor yang digunakan adalah reactor fixedbed mulitubular. Konversi reaksi dari asam adipat sebesar 95%. Kondisi operasi sekitar 260-380°C dengan tekanan atmoferis, Reaksi bersifat endotermis, sehingga untuk mempertahankan suhu reaksi tetap dalam range terjaga dilakukan pemanasan dengan menggunakan Dowterm A.

Umpan reactor selain bahan baku utama berupa asam adipat dan ammonia juga  dibutuhkan air dalam sistem reaksinya. Diharapkan dengan adanya air dalam bentuk uap bisa mengurangi reaksi samping yang tidak diinginkan semisal dekomposisi asam adipat dan lainnya. Rasio mol asam adipat terhadap ammonia dan air adalah 1 : 32 : 4.

URAIAN PROSES

Asam adipat dari gudang penyimpanan diumpankan ke dalam tangki pelelehan (TP-01) untuk dilelehkan/dicairkan sehingga berubah fase dari padatan menjadi cair.  Setelah cair kemudian asam adipat dipompa untuk diuapkan di dalam vaporizer (V-01). Suhu uap asam adipat keluar dari (V-01) sekitar 350°C.

Pada saat yang sama, ammonia cair dari tangki penyimpan diumpankan ke dalam vaporizer (V-02) sehingga berubah fase jadi uap. Setelah penyesuaian tekanan maka uap ammonia dicampurkan dengan uap asam adipat. Agar reaksi pembentukan adiponitrile bisa sempurna tanpa disertai dengan reaksi samping maupun pembentukan tar, maka diperlukan uap air dalam umpan masuk reactor.

Umpan reactor selain bahan baku utama berupa asam adipat dan ammonia juga  dibutuhkan air dalam sistem reaksinya. Diharapkan dengan adanya air dalam bentuk uap bisa mengurangi reaksi samping yang tidak diinginkan semisal dekomposisi asam adipat dan lainnya. Rasio mol asam adipat terhadap ammonia dan air adalah 1 : 32 : 4

Adiponitrile dihasilkan oleh reaksi antara asam adipat dengan ammonia yang menghasilkan senyawa adiponitrile dan air dalam fase gas/uap dengan bantuan katalisator padat.

Persamaan reaksi kimia dapat dituliskan sebagai berikut  :

HOOC(CH₂) ₄COOH  + 2 NH₃     →     NC(CH₂) ₄CN  +  4 H₂O

Reaktor yang digunakan adalah reactor fixedbed mulitubular. Konversi reaksi dari asam adipat sebesar 95%. Kondisi operasi sekitar 260-380°C dengan tekanan atmoferis, Reaksi bersifat endotermis, sehingga untuk mempertahankan suhu reaksi tetap dalam range terjaga dilakukan pemanasan dengan menggunakan Dowterm A. 

Hasil reaksi kemudian didinginkan melalui alat penukar panas dan condenser parsial. Suhu keluar condenser parsial 50°C sehingga senyawa ang mempunyai titik didih tinggi akan mengembun dan ammonia yang titik didihnya paling rendah akan dalam bentuk uap sebagian besarnya. Keluaran condenser parsial dimasukkan ke dalam separator, sehingga embunan akan terpisah dari uap yang tidak mengembun. Uap keluar dari separator yang terdiri atas sebagian besar uap ammonia dan air, dikembalikan lagi ke Reaktor. 

Embunan kemudian diumpankan ke dalam  Menara distilasi 01 (MD-01). Menara distilasi 01 (MD-01) digunakan untuk memisahkan sebagian  besar ammonia dan air sebagai hasil atas, dimana hasil atas ini bisa direcycle ke dalam Reaktor.  Hasil bawah Menara distilasi 01 (MD-01) yang terdiri atas sebagian kecil air, adiponitrile dan asam adipat  kemudian diumpankan ke dalam  Menara distilasi 02  (MD-02).

Menara distilasi 02 (MD-02) digunakan untuk memisahkan sebagian  besar adiponitrile sebagai hasil atas dan sebagai produk utama.  Hasil bawah Menara distilasi 02 (MD-02) yang terdiri atas sebagian besar asam adipat dan kemungkinan ada beberapa pengotor yang terbentuk sehingga dialirkan ke unit pengolah limbah.

DIAGRAM ALIR

DATA UNTUK REAKTOR

REAKTOR 

Jenis : Reaktor Fixedbed Multitubular

☻Kondisi operasi
Suhu	: 260-280°C
Tekanan	: 2 atm
Sifat reaksi	: endotermis
Kondisi proses	: non adiabatis - non isotermal

☻Katalisator
Jenis	:  Boron phosphat
Bentuk	:  silinder
Ukuran	:  3/8 in x 3/8 in
Bulk density	:  1422 kg/m3
Particle density	:  2370 kg/m3

  ☻ Kinetika reaksi

      

Reaksi kimia:

Persamaan reaksi kimia:
     HOOC(CH₂) ₄COOH  + 2 NH₃       →      NC(CH₂) ₄CN  +  4 H₂O

Kecepatan reaksi :

r_A = k.p_A .p_B

k   = 2.231 x 10²⁹ exp( -48090/ T) 

dengan :

rA    = kecepatan reaksi asam adipat,  kmol/kg kat.det

p_A    = tekanan parsial asam adipat, atm

p_B    = tekanan parsial ammonia , atm

T     = suhu, K

k     = konstanta kecepatan reaksi, kmol/kg kat.atm².det

Harga konstanta kecepatan reaksi yang diperlukan bisa dihitung dari data yang terdapat di US patent. 

Data patent untuk pembuatan Adiponitrile dari Asam Adipat dan Ammonia adalah US Patent 3.153.084,  13 Oktober 1964 dengan label Vaporization of adipicacid and reaction thereof with ammonia to produce adiponitrile

Kamis, 21 Zulqaidah 1442 H / 1 Juli 2021 M