Etilen oksida adalah senyawa
organik dengan rumus C2H4O. Ini adalah eter siklik dan
epoksida paling sederhana: cincin beranggota tiga yang terdiri dari satu atom
oksigen dan dua atom karbon. Etilen oksida adalah gas yang tidak berwarna dan
mudah terbakar dengan bau yang agak manis. Karena merupakan cincin yang tegang,
etilen oksida dengan mudah berpartisipasi dalam sejumlah reaksi adisi yang
menghasilkan pembukaan cincin. Etilen oksida adalah isomer dengan asetaldehida
dan dengan vinil alkohol. Etilen oksida diproduksi secara industri dengan
oksidasi etilen dengan adanya katalis perak.
Reaktivitas yang bertanggung
jawab atas banyak bahaya etilen oksida juga membuatnya berguna. Meskipun
terlalu berbahaya untuk penggunaan rumah tangga langsung dan umumnya tidak
dikenal oleh konsumen, etilen oksida digunakan untuk membuat banyak produk
konsumen serta bahan kimia non-konsumen dan intermediet. Produk-produk tersebut
antara lain deterjen, pengental, pelarut, plastik, dan berbagai bahan kimia
organik seperti etilen glikol, etanolamin, glikol sederhana dan kompleks, eter
poliglikol, dan senyawa lainnya. Meskipun merupakan bahan baku vital dengan
aplikasi yang beragam, termasuk pembuatan produk seperti polisorbat 20 dan
polietilen glikol (PEG) yang seringkali lebih efektif dan kurang beracun
dibandingkan bahan alternatif, etilen oksida itu sendiri adalah zat yang sangat
berbahaya. Pada suhu kamar merupakan gas yang mudah terbakar, karsinogenik,
mutagenik, mengiritasi, dan anestesi.
Etilen oksida adalah
disinfektan permukaan yang banyak digunakan di rumah sakit dan industri
peralatan medis untuk menggantikan uap dalam sterilisasi alat dan peralatan
yang peka terhadap panas, seperti jarum suntik plastik sekali pakai. Ini sangat
mudah terbakar dan sangat eksplosif sehingga digunakan sebagai komponen utama
senjata termobarik; oleh karena itu, biasanya ditangani dan dikirim sebagai
cairan berpendingin untuk mengendalikan sifat berbahayanya.
Sejarah
Etilen oksida pertama kali
dilaporkan pada tahun 1859 oleh kimiawan Prancis Charles-Adolphe Wurtz, yang membuatnya
dengan mengolah 2-kloroetanol dengan kalium hidroksida:
Cl–CH2CH2–OH
+ KOH ====>
(CH2CH2)O +
KCl + H2O
Wurtz mengukur titik didih
etilen oksida sebagai 13,5°C (56,3°F), sedikit lebih tinggi dari nilai
sekarang, dan menemukan kemampuan etilen oksida untuk bereaksi dengan asam dan
garam logam. Wurtz keliru berasumsi bahwa etilen oksida memiliki sifat basa
organik. Kesalahpahaman ini bertahan sampai tahun 1896 ketika Georg Bredig
menemukan bahwa etilen oksida bukanlah elektrolit. Bahwa ia berbeda dari eter
lain- terutama oleh kecenderungannya untuk terlibat dalam reaksi adisi, yang
merupakan ciri khas senyawa tak jenuh-telah lama menjadi bahan perdebatan.
Struktur segitiga heterosiklik dari etilen oksida diusulkan pada tahun 1868
atau sebelumnya.
Sintesis Wurtz tahun 1859
tetap menjadi satu-satunya metode pembuatan etilen oksida, meskipun banyak
upaya, termasuk oleh Wurtz sendiri, untuk menghasilkan etilen oksida langsung
dari etilen. Hanya pada tahun 1931 ahli kimia Prancis Theodore Lefort
mengembangkan metode oksidasi langsung etilen dengan adanya katalis perak.
Sejak 1940, hampir semua produksi industri etilen oksida mengandalkan proses
ini. Sterilisasi dengan etilen oksida untuk pengawetan rempah-rempah dipatenkan
pada tahun 1938 oleh ahli kimia Amerika Lloyd Hall. Etilen oksida mencapai
kepentingan industri selama Perang Dunia I sebagai prekursor untuk etilen
glikol pendingin dan gas mustard senjata kimia.
REAKSI KIMIA
Reaksi oksidasi etilene menjadi
etilene oksida merupakan reaksi komplek
yang melibatkan banyak reaksi samping. Reaksi keseluruhan bisa dinyatakan dalam
bentuk:
C2H4 + 1.5 O2 =====>
0.6 C2H4O + 0.8
CO2 + 0.8 H2O
Reaksi oksidasi etilene sebagaimana reaksi oksidasi lainnya
adalah sangat eksotermis. Untuk itu diperlukan jumlah udara yang cukup agar
suhu reaksi tidak naik tak terkendali. Perbandingan mol udara terhadap ethylene
sekitar 8 : 1. Reaksi dijalankan dalam reactor fixedbed multitubular, pada
kondisi tekanan 3 atm dan suhu 200-350°C dengan bantuan katalisator silver on
alumina. Konversi ethylene sekitar 60%. Untuk pendinginan digunakan media
molten salt HITEC
URAIAN PROSES
Udara yang berasal dari lingkungan dialirkan dan ditekan sampai tekanan menjadi 3,1 atm. Kemudian udara ini dicampur dengan udara/gas recycle
yang berasal dari hasil atas menara absorber. Gas ethylene dari tangki
penyimpan dialirkan untuk dicampur dengan udara tersebut. Campuran gas kemudian
dipanaskan ke dalam heater (HE-01) sampai suhu naik menjadi 220°C dengan menggunakan
gas panas hasil reaksi yang keluar dari Reaktor.
Reaksi kimia bersifat eksotermis
(keluar panas) maka suhu keluar akan lebih tinggi, oleh karena itu dapat
dipakai untuk memanaskan umpan reaktor. Hasil reaksi yang mengandung ethylene
oksida kemudian didinginkan lebih lanjut di alat perpindahan panas kedua yaitu
cooler (HE-02) sebelum diumpankan ke dalam menara absorber untuk diserap dengan
air sehingga diperoleh larutan ethylene oksida dengan konsentrasi sekitar 20%. Air
penyerap yang digunakan berasal dari hasil bawah menara distilasi (MD-01).
Gas-gas yang tidak terserap akan keluar lewat bagian atas absorber,
sebagian gas/udara direcycle ke dalam reactor dan sebagian lainya dipurging.
Larutan ethylene oksida 20% yang keluar dari hasil bawah absorber
kemudian diumpankan ke menara distilasi (MD-01) untuk memisahkan ethylene
oksida dari senyawa air.
Di dalam menara distilasi (MD-01) ethylene oksida akan diperoleh sebagai
hasil atas dengan konsentrasi 99.9% sedangakan hasil bawah sebagian besar berupa
senyawa air yang akan dikembalikan ke dalam absorber sebagai air penyerap .
DIAGRAM ALIR
DATA UNTUK REAKTOR
REAKTOR
Jenis : Reaktor Fixedbed Multitubular
☻Kondisi operasi | |
Suhu | : 200-350°C |
Tekanan | : 3 atm |
Sifat reaksi | : eksotermis |
Kondisi proses | : non adiabatis - non isotermal, dengan pendingin Molten Salt |
☻Katalisator | |||
Jenis | : Silver on alumina | ||
Bentuk | : silinder | ||
Ukuran | : 1/8 in x 1/8 in | ||
Bulk density | : 1338 kg/m3 | ||
| : 2230 kg/m3 |
☻ Kinetika reaksi
Reaksi oksidasi etilene menjadi etilene oksida merupakan reaksi komplek yang melibatkan banyak
reaksi samping. Reaksi keseluruhan bisa dinyatakan dalam bentuk:
C2H4 + 1.5 O2 ======> 0.6 C2H4O + 0.8 CO2 + 0.8 H2O
Kecepatan reaksi :
rA = k. pA0.341. pB0.672
k = 1.17x106.exp(-9713/T)
( Charles G.Hill, 1977 )
rA = kecepatan reaksi, kmol/kg kat.j
pA = tekanan parsial ethylene, atm
pB = tekanan parsial oksigen , atm
T = suhu, K
k = konstanta kecepatan reaksi
Data patent untuk pembuatan Ethylene oksida dari Ethylene dan udara adalah
United States Patent No 8969602, 3 Maret 2015 dengan label Process for the production of ethylene oxide
Minggu, 19 Safar 1443 H / 26 September 2021
Tidak ada komentar:
Posting Komentar