© Manufacture of Ethanol from Ethylene

Etanol atau etil alkohol ( CH₃CH₂OH ), Mr 46.7, juga disebut sebagai roh alkohol, semangat anggur, alkohol gandum , alkohol absolut , dan etil hidrat . Tergantung pada kandungan airnya, persiapan, dan penggunaan akhir, beberapa produk etanol ada di pasar. Alkohol 99% (sering disebut sebagai alkohol absolut) digunakan secara luas untuk tincture dan sediaan farmasi, sebagai pelarut dan pengawet, sebagai antiseptik, dan parfum. Etanol merupakan komponen fungsional yang penting dari minuman beralkohol, yang diproduksi oleh fermentasi karbohidrat.

Jika alkohol digunakan untuk tujuan selain sebagai minuman, itu adalah didenaturasi dengan penambahan zat seperti metanol, piridin, formaldehida, atau sublimasi. Alkohol denaturasi kemudian digunakan oleh industri dan perdagangan, terutama sebagai pelarut, sebagai bahan baku untuk manufaktur bahan kimia, atau sebagai bahan bakar. Sintesis etanol secara kimia biasanya berasal dari sumber-sumber minyak bumi dengan cara hidrasi etilena dan telah menemukan aplikasi luas sebagai alkohol industri.

Etanol merupakan bahan baku utama untuk kebanyakan industri kimia dan juga  merupakan perantara untuk pembentukan senyawa organik lainnya. Etanol sebagai bahan baku untuk pembuatan glikol eter, etil clorida, etil asetat, amines, vinegar, asam asetat dan asetaldehid. Dalam bidang teknologi kimia yang lain, etanol merupakan solven untuk kosmetik, farmasi dan surface coating serta banyak lagi.

REAKSI KIMIA

Etanol dapat dihasilkan oleh reaksi hidrasi etilen dengan menggunakan air dengan bantuan katalisator padat Phosphoric acid on keiselgour. Rasio mol air sekitar 15 kali dari mol ethylene.

Reaksi antara etilen dan air adalah sebagai berikut :

                        

                CH₂=CH₂   +    H₂O    ===>      C₂H₅OH

                      (etylene)                                 (etanol)                              

              

                             2 (C₂H₅OH)    ===>      (C₂H₅)₂O   + H₂O

                                           (dietil eter)                            

           Reaksi hidrasi etilen dengan air berlangsung pada fasa gas dengan kondisi operasi tekanan atmosferis dan suhu sekitar 150°C dan dijalankan di dalam reaktor fixedbed. Konversi dibatasi 45%

URAIAN PROSES

© Manufacture of Methyl Phenyl Amin (Methyl Anilin) from Anilin and Methanol

Metil phenil amin merupakan bahan perantara untuk beberapa senyawa organik seperti pembuatan senyawa kimia dalam industri karet, zat warna , hydroquinone , industri obat-obatan dan sebagainya.

REAKSI KIMIA

Metil phenil amin dapat dihasilkan oleh reaksi alkilasi antara metanol dengan anilin menggunakan bantuan katalisator padat alumina. Reaksi antara metanol dengan anilin adalah sebagai berikut :

                       

                    C₆H₅NH₂   +  CH₃OH     ===>     C₆H₅NHCH₃  +   H₂O                   (1)

                                           CH₃OH     ===>     CO  +  2 H₂O                                (2)

Reaksi metanol dengan anilin berlangsung pada fasa gas dengan kondisi operasi tekanan sekitar 2,5 atm dan suhu sekitar 225°C dengan konversi anilin mencapai 96 %. Selain terjadi reaksi utama (reaksi 1) terjadi juga reaksi samping pembentukan gas CO karena terdekomposisinya methanol (reaksi 2). Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis (reaksi 2) dan endotermis (2) dan secara total bersifat eksotermis. Reaktor yang digunakan adalah reaktor fixedbed adiabatis dengan tanpa pendingin karena panas yang timbul tidak terlalu besar.

URAIAN PROSES

© Manufacture of Mono Ethanol Amin from Ethylene Oxide and Amonia

Monoethanolamine (MEA; 2-aminoethanol), diethanolamine (DEA; 2,2¢-iminodiethanol), dan triethanolamine (TEA; 2,2¢,2¢¢-nitrilotriethanol) dapat dianggap sebagai turunan dari amonia di mana satu, dua, atau tiga atom hidrogen telah digantikan oleh sebuah kelompok CH₂CH₂OH..

Ethanolamines dibuat pada tahun 1860 oleh Wurtz dari ethylene chlorohydrin  dan larutan amonia. Pada akhir abad ke-19 campuran etanolamin kemudian dipisahkan ke komponen mono-, di- , dan trietanolamin nya, ini dilakukan dengan distilasi fraksional .

Ethanolamines tidak tersedia secara komersial sebelum 1930-an, kemudian berkembang sebagai intermediate yang penting setelah tahun 1945 karena adanya produksi skala besar dari etielen oksida.  Sejak pertengahan 1970-an, telah memungkinkan untuk produksi trietanolamin sangat murni, tidak berwarna dalam industry. Semua ethanolamines sekarang dapat diperoleh secara ekonomis dalam bentuk yang sangat murni.

Penggunaan yang paling penting dari ethanolamines berada dalam produksi pengemulsi, bahan baku deterjen, dan bahan kimia tekstil, dalam proses pemurnian gas, produksi semen sebagai bahan tambahan penggilingan , dan sebagai blok bangunan untuk bahan kimia pertanian. Monoethanolamine merupakan bahan baku penting untuk produksi etilendiamin dan ethylenimine.

REAKSI KIMIA

Reaksi pembentukan monoetanolamin menggunakan proses amonolisis yaitu proses pembentukan senyawa amina dengan mereaksikan suatu zat organik dengan ammonia. Reaksi ini berjalan lambat dan dapat dipercepat dengan menggunakan air, jika menggunakan proses unhydrous, maka dapat digunakan macam-macam katalisator seperti ion-exchange resin, acidic inorganic clays atau zeolit.

Persamaan reaksi amonolisis dapat digambarkan sbb:

 (CH₂CH₂)O   +   NH₃                        ===>      CH₂OHCH₂NH₂

   etilen oxide                                                           (MEA)

 (CH₂CH₂)O   +   CH₂OHCH₂NH₂     ===>      (CH₂OHCH₂) ₂NH

                                                                               (DEA)

(CH₂CH₂)O   +   (CH₂OHCH₂) ₂NH   ===>      (CH₂OHCH₂) ₃N

                                                                               (TEA)

Proses amonolisis dengan menggunakan reactor alir pipa multitubular dengan pendingin air. Reaksi dijalankan pada kondisi tekanan 25 atm dan suhu 50-120°C. Reaksi berlangsung secara eksotermis dengan konversi etilene oksida sekitar 95%. Dengan konversi total etilene oksida 95%, maka akan diperoleh MEA sekitar 75% massa dari keseluruhan hasil amonolisis. Panas yang terjadi diambil oleh air pendingin yang mengalir di sisi shell di reactor.

URAIAN PROSES

© Manufacture of Phthalic Anhidryde from orto-Xylene

Phthalic anhidrida, isobenzofuran-1,3-dion, telah diproduksi secara komersial terus menerus sejak 1872 ketika BASF mengembangkan proses oksidasi naftalena. Itu adalah anhidrida pertama dari asam dikarboksilat untuk digunakan secara komersial dan pentingnya sebanding dengan asam asetat. Turunan yang paling penting dari anhidrida phthalic adalah plasticizer dan, pada tingkat lebih rendah, resin dan pewarna poliester. Sekitar 60 tahun setelah penemuannya pada tahun 1836 oleh A.LAURENT, proses komersial yang lebih efektif untuk produksi diperkenalkan, yang didasarkan pada oksidasi naftalena fase cair dengan katalisator merkuri. Terobosan yang menyebabkan produksi komersial dari produk yang berkualitas adalah pengembangan oksidasi fase gas naftalena atau o-xilena dalam aliran udara dengan vanadium oksida sebagai katalisnya. 

Phthalic anhydride adalah senyawa organik sintetis, yang merupakan produk intermediate sebagai bahan baku pembuatan DOP (dioctyl phthalate) yang lazim digunakan sebagai zat pelunak / plasticizer yang dipakai pada proses pembuatan PVC, kulit sintetis  dan lain sebagainya. Selain itu phthalic anhydride juga digunakan dalam pembuatan UPR (unsaturated polyester resin), alkyd resin, bahan pewarna tertentu serta digunakan sebagai bahan campuran dalam pembuatan herbisida, polyester polyol, diallyl phthalates dan isotonic anhydride. 

REAKSI KIMIA

Saat ini oksidasi o-xylene dan naftalena dilakukan di dalam reaktor fixedbed yang didinginkan oleh garam cair (molten salt). Rasio massa udara terhadap  o-xylene harus besar umumnya di atas 25 : 1 untuk mencegah terjadinya ledakan. Reaksi terjadi pada suhu 350-450°C dan tekanan operasi 2.5 atm. Konversi o-xylene sekitar 95%.

Selain pembentukan phthalic anhidrid ada banyak reaksi samping yang tidak diinginkan yang dapat menurunkan yield, termasuk reaksi oksidasi phthalic anhidrid menjadi carbon dioksida dan air. Ada juga reaksi  samping pembentukan maleat anhidrid. Jika suhu naik maka kemungkinan reaksi samping akan semakin membesar.Yield phthalic anhidrid sekitar 50%. 

Persamaan reaksi oksida o-xylene dapat digambarkan sbb:

URAIAN PROSES

© Manufacture of Paraldehyde from Acetaldehyde

Melihat manfaat paraldehid yang cukup penting, maka diperkirakan kebutuhan paraldehid akan semakin meningkat pada tahun-tahun mendatang. Pabrik paraldehid sangat potensial untuk didirikan guna memenuhi kebutuhan pasar dalam negeri, untuk diekspor, dan diharapkan dapat menorong berdirinya industri hilir yang menggunakan paraldehid sebagai bahan baku maupun bahan penunjang sehingga dapat mengurangi tingkat ketergantungan bahan  bahan kimia dari negara lain yang harganya sangat tinggi. Keuntungan lain dengan berdiri pabrik ini yaitu dapat membuka lapangan pekerjaan baru.

Paraldehyde merupakan senyawa polimer siklik asetaldehide yang dihasilkan dengan mereaksikan asam klorida atau asam sulfat dengan asetaldehide. Paraldehide digunakan sebagai antioksidan pada karet, obat-obatan, pelarut untuk lilin, lemak, minyak, gom, kulit dan sebagai bahan pengganti asetaldehide. Senyawa dengan formula C₆H₁₂O₃, yang berbentuk cair tidak berwarna, berasa tidak enak, mudah terbakar, mudah meledak, larut dalam air dan hampir tidak larut dalam semua pelarut organic.

REAKSI KIMIA

Asetaldehide dan katalis asam sulfat dan asam fosfat dialirkan ke dalam reaktor alir tangki berpengaduk yang beroperasi pada temperatur 50°C dan tekanan 3 atm. Reaksi dalam reactor ini berlangsung secara eksotermis dalam fasa cair. Konversi asetaldehide membentuk paraldehide sebesar 72 %.

Reaksi yang terjadi dapat dituliskan dengan persamaan reaksi sebagai berikut  :

                                3  C₂H₄O    ===>    C₆H₁₂O₃

URAIAN PROSES

© Manufacture of Mono Ethyl Amin from Ethanol and Ammonia

Perkembangan teknologi menuntut manusia untuk dapat memenuhi kebutuhan hidupnya dengan cara mudah, cepat dan murah. Sebagai negara yang sedang berkembang, Indonesia berusaha memenuhi kebutuhan masyarakat secara mandiri.  Hal ini perlu pengembangan sektor industri, khususnya industri kimia dasar, setengah jadi (intermediate) dan bahan jadi. Salah satu industri tersebut adalah pabrik pembuatan etil amin khususnya mono etilamin.

Monoetilamin merupakan bahan baku untuk pembuatan senyawa organik yang lain, khususnya untuk industri karet, bahan kimia untuk pertanian dan surface-active agent. Selain itu juga digunakan untuk insectisida dan sebagainya.

REAKSI KIMIA

Etil amin dihasilkan oleh reaksi aminasi etanol dengan amonia menggunakan bantuan katalisator padat Alumina. Reaksi antara etanol dengan amonia adalah sebagai berikut :

                     
                    C2H5OH   +     NH3             ===>      C2H5NH2     +     H2O (1)
                    C2H5OH   +    C2H5NH2      ===>     (C2H5)2NH   +     H2O   (2)
                    C2H5OH   +    (C2H5)2NH    ===>     (C2H5)3N      +     H2O (3)

               

Reaksi etanol dengan amonia berlangsung pada fasa gas dengan kondisi operasi tekanan sekitar 15 atm dan suhu sekitar 400°C dengan konversi etanol mencapai 70 %. Selain terjadi reaksi utama (reaksi 1) terjadi juga reaksi samping pembentukan dietilamin (reaksi 2) dan trietilamin (reaksi 3). Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis. Reaktor yang digunakan adalah reaktor fixedbed adiabatis dengan tanpa pendingin karena panas yang timbul tidak terlalu besar.

URAIAN PROSES

Etanol dari tangki penyimpan dialirkan ke vaporizer 01 bersama dengan Etanol yang berasal dari arus recycle hasil atas menara distilasi 04. Uap Etanol kemudian diumpankan ke dalam reactor fixedbed bersama dengan uap amonia yang juga diuapkan di vaporizer 02 sehingga suhu umpan sekitar 350°C.

Di dalam reaktor terjadi reaksi aminasi yang bersifat eksotermis (keluar panas) sehingga suhu keluar reaktor lebih tinggi dari suhu umpan. Hasil reaksi kemudian diumpankan ke dalam condensor sehingga seluruh senyawa mengembun sebelum diumpankan ke dalam menara distilasi 01.

© Manufacture of Hydrogen from Methanol

Ada kebutuhan yang berkembang untuk menemukan cara-cara alternative untuk menghasilkan energi dengan emisi polutan yang lebih rendah dan efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan pembakaran internal. Salah satu opsi tersebut adalah penggunaan membran pertukaran proton (PEM) sistem sel bahan bakar. Sel bahan bakar PEM mengkonversi gas hidrogen menjadi tenaga listrik yang berguna. Karena infrastruktur saat ini, teknologi penyimpanan dan masalah keamanan, gas hidrogen tidak dapat disimpan on-board dengan jumlah yang memadai untuk aplikasi mobile. Metanol adalah hidrokarbon termudah untuk reformasi ini. Metanol memiliki beberapa keuntungan dibanding bahan bakar potensial lainnya: tidak seperti bensin atau solar, metanol cair dapat segera dihasilkan dari biomassa,  itu mudah beradaptasi dengan infrastruktur saat ini, mudah diangkut dan disimpan, dan akhirnya ia memiliki kerapatan hidrogen tinggi. Cara paling dasar untuk menghasilkan H2 dari metanol adalah dekomposisi metanol.

REAKSI KIMIA

Saat senyawa methanol mengalami dekomposisi, maka akan pecah menjadi hydrogen dan carbon monoksida dimana reaksi bersifat endotermis. Umpan masuk reactor juga ditambahkan uap air sehingga carbon monoksida yang terbentuk akan bereaksi dengan uap air membentuk carbon dioksida dan hydrogen dan reaksi bersifat eksotermis, dan dari kedua reaksi ini secara overall reaksi masih endotermis sehingga masih memerlukan pemanas untuk mempertahankan suhu reaksi tetap tinggi. Air diperlukan selain untuk merubah carbon monoksida menjadi carbon dioksida juga bisa berfungsi untuk membakar coke yang kemungkinan menutup permukaan katalisator. 

Persamaan reaksi:

      

      CH₃OH       ===>   2 H₂ + CO

      CO + H₂O   ===>     H₂ + CO₂

Reaksi dekomposisi methanol dengan menggunakan steam dan panas dijalankan pada kondisi tekanan 20 atm dan suhu 270-370°C. Konversi methanol mencapai 95%. Panas yang dibutuhkan untuk terjadinya reaksi diberikan oleh pemanasan dowterm A yang mengakir di sisi shell.

URAIAN PROSES  

Methanol cair dari tangki penyimpan dipompa sehingga tekanannya naik menjadi sekitar 21 atm kemudian diumpankan ke dalam vaporizer untuk merubah fase cair menjadi uap jenuh. Uap methanol ini dengan suhu sekitar 170°C kemudian dicampur dengan steam yang berasal dari utilitas dengan tekanan yang sama kemudian dipanaskan di heater sehingga suhu campuran naik menjadi 270°C. sebagai pemanas adalah gas panas hasil reaksi yang keluar dari Reaktor. Campuran gas ini kemudian diumpankan ke dalam Reaktor untuk direaksikan dengan bantuan katalisator rhodium ataupun katalis yang lainnya sehingga konversi methanol sekitar 95%.  

Hasil reaksi kemudian didinginkan di dalam rangkaian alat pendingin dan condenser parsial sampai suhu turun menjadi 40°C sehingga sebagian besar air dan methanol mengembun. Air dan methanol bisa direcycle ke dalam vaporizer. Setelah memisahkan air dan methanol di separator maka campuran gas H2, CO dan CO2 kemudian diumpankan ke dalam Pressure Swing Adsorption (PSA) untuk menyerap gas-gas CO dan CO2 sehingga diperoleh produk akhir gas hydrogen dengan kemurnian sangat tinggi.

DIAGRAM ALIR PROSES