© Manufacture of Ethylene Glycol from Ethylene Oxide

Ethylene glycol, 1,2- etanadiol, HOCH₂CH₂OH, Mr 62.07, biasanya disebut glikol, adalah diol sederhana. Pertama kali disiapkan oleh Wurtz pada tahun 1859, dengan mereaksikan 1,2-dibromoethane dengan perak asetat menghasilkan etilena glikol diasetat, yang kemudian dihidrolisis menghasilkan ethylene glycol. Ethylene glycol pertama kali digunakan industri Perang Dunia I sebagai perantara untuk bahan peledak ( etilen glikol dinitrat ), sejak berkembang menjadi produk utama industri. Kapasitas seluruh dunia untuk produksi ethylene glycol melalui hidrolisis etilen oksida diperkirakan 7x10⁶ ton/tahun.

Ethylene glycol digunakan terutama sebagai antibeku dalam radiator mobil dan sebagai bahan baku untuk pembuatan serat polyester.Ethylene glycol sulit untuk mengkristal; ketika didinginkan maka akan sangat kental, massa super dingin yang akhirnya mengeras untuk menghasilkan zat semacam glass. Meluasnya penggunaan etilen glikol sebagai antibeku didasarkan pada kemampuannya untuk menurunkan titik beku bila dicampur dengan air. Oleh karena itu sifat fisik campuran ethylene glycol-air, sangat penting.

Meskipun etilena glikol telah dikenal sejak tahun 1859 (Wurtz), namun baru diproduksi secara industri pada Perang Dunia I. Sintesa berdasarkan hidrolisis etilen oksida yang dihasilkan oleh proses Klorohidrin. Produksi dari formaldehida dan karbon monoksida juga digunakan secara komersial dari 1940-1963. Meskipun metode ini sekarang tidak  digunakan, namun; literatur yang lebih tua harusnya bisa dikonsultasikan untuk rinciannya. Oksidasi langsung etilena ke etilena glikol juga digunakan secara komersial untuk waktu yang singkat, tetapi ditinggalkan, mungkin karena masalah yang disebabkan oleh korosi.

Hanya satu metode yang saat ini digunakan untuk produksi ethylene glycol secara industri. Metode ini didasarkan pada hidrolisis etilen oksida yang diperoleh dengan oksidasi langsung etilena dengan udara atau oksigen. Etilen oksida dihidrolisis secara termal membentuk ethylene glycol tanpa katalis. Campuran Etilen oksida-air dipanaskan sampai 200°C, dimana etilen oksida diubah menjadi etilen glikol. Di-, tri-, tetra-, dan polietilen glikol juga dihasilkan, tetapi dengan hasil yang menurun.

Pembentukan homolog yang lebih tinggi tidak bisa dihindari karena ethlyene oksida bereaksi dengan etilena glikol lebih cepat daripada dengan air, hasil samping ini bisa diminimalkan jika air yang digunakan berlebih yaitu kelebihan yang biasa digunakan adalah 20 kali lipat molar. Hasil-hasil yang ditentukan dengan menggunakan asam sulfat sebagai katalis dapat juga berlaku sebagai pendekatan yang baik untuk reaksi tanpa katalis. Dengan demikian, dalam prakteknya hampir 90% dari etilen oksida dapat dikonversi ke monoethylene glycol, 10% sisanya bereaksi membentuk homolog yang lebih tinggi.

  ( Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6 Edition,2002 )

REAKSI KIMIA

Etilen glikol merupakan hasil hidrasi etilen oksid dengan air dalam fase cair. Reaksi yang terjadi adalah reaksi tidak bolak-balik ( irreversible ) dapat dituliskan dengan persamaan reaksi sebagai berikut  :

Katalisator yang dipakai dalam reaksi hidrasi ini pada umumnya adalah asam kuat inorganik seperti asam klorida dan asam sulfat, tetapi asam sulfat lebih banyak dipakai karena realatif kurang korosif dibandingkan asam klorida, dan juga digunakan katalisator padat berupa resin sulfonat semisal amberlys 15 (an acidic ion exchance catalyst).            
Reaksi hidrasi etilena oksida dengan air berlangsung pada fasa cair dengan kondisi operasi tekanan 17.5 atm dan suhu sekitar 50-120°C dan dijalankan di dalam reaktor Fixedbed adiabatic. Konversi bisa mencapai 95%. Dengan menggunakan reactor fixedbed dengan menggunakan katalisator padat berupa resin sulfonat. Hal ini bisa dilakukan untuk menyederhanakan peralatan yang digunakan karena tidak perlu memisahkan asam sulfat lagi.

URAIAN PROSES

© Manufacture of Styrene from Ethylbenzene

Styrene [ 100-42-5 ] , juga dikenal sebagai phenylethylene, vinylbenzene, Styrol , atau cinnamene, C₆H₅-CH=CH₂, adalah monomer aromatik tak jenuh yang penting dalam industri. Hal ini terjadi secara alami dalam jumlah kecil di beberapa tanaman dan makanan. Pada abad kesembilan belas, styrene diisolasi dengan destilasi dari storax balsam alami. Styrene diidentifikasi ada dalam kayu manis, biji kopi, dan kacang tanah, dan juga ditemukan di tar batubara .

Pengembangan proses komersial untuk pembuatan styrene berdasarkan dehidrogenasi etil benzena terjadi pada 1930-an . Kebutuhan untuk styrene-butadiene rubber sintetik selama Perang Dunia II memberikan dorongan untuk produksi skala besar. Setelah tahun 1946, kapasitas ini menjadi tersedia untuk pembuatan monomer dengan kemurnian tinggi yang dapat dipolimerisasi dengan stabil, jernih, tidak berwarna, dan plastik murah. Penggunaan plastik berbasis stirena berkembang pesat, dan polystyrene sekarang salah satu termoplastik yang paling murah secara biaya per volume.

Styrene sendiri adalah cairan yang dapat ditangani dengan mudah dan aman. Aktivitas gugus vinil membuat styrene mudah untuk polimerisasi dan copolymerisasi. Ketika teknologi tepat guna menjadi tersedia melalui lisensi stirena dengan cepat berubah menjadi komoditas kimia massal, tumbuh dengan kapasitas di seluruh dunia diperkirakan mencapai 17 × 106 t / a pada tahun 1993.

Reaksi yang paling penting dari styrene adalah polimerisasi untuk polistiren, dan juga copolymerizes dengan monomer lainnya. Kopolimerisasi dengan butadiena untuk memberikan karet sintetis Buna S adalah reaksi yang awalnya menyebabkan perkembangan industri styrene.

Oksidasi stirena di udara adalah sesuatu khusus yang penting. Reaksi menyebabkan massa molekul peroksida yang tinggi dengan cara radikal bebas. Styrene juga dioksidasi menjadi berbagai senyawa lain, termasuk benzaldehida, formaldehida, dan asam format. Reaksi alkena khas lainnya yang diamati dengan oksidator kuat:

Styrene merupakan bahan perantara untuk beberapa senyawa organik pembentuk polymer seperti pembuatan senyawa high impact (rubber modified) polystyrene,  polystyrene resin, ABS resin emulsi polymer dan lainnya. Styrene juga digunakan sebagai bahan baku pembuatan styrene acrylonitrile. 

REAKSI KIMIA

Styrene dapat dihasilkan oleh reaksi dehidrogenasi etilbenzene dengan menggunakan bantuan katalisator padat alumina. Reaksi dehidrogenasi ini adalah sebagai berikut:             

          

                    C₆H₅CH₂CH₃      ===>      C₆H₅CH=CH₂   +   H₂                 

Reaksi dehidrogenasi etilbenzene berlangsung pada fasa gas dengan kondisi operasi tekanan atmosferic dan suhu sekitar 600°C dengan konversi reaksi mencapai 49.5%. Selain terjadi reaksi utama terjadi juga reaksi samping pembentukan toluene dan benzene. Reaksi yang terjadi bersifat endotermis. Reaktor yang digunakan adalah reaktor fixedbed adiabatis .

© Manufacture of Propylene Glycol from Propylene Oxide

Propylene glikol merupakan aplikasi terbesar kedua untuk PO. Monopropylene glikol (MPG) adalah produk reaksi langsung PO dengan air (- Propanediols). Di-, tri-, dan propylene glikol yang lebih tinggi sebagai produk samping reaksi MPG dengan PO. Propylene glycol digunakan sebagai bahan baku resin poliester tak jenuh, terutama untuk industri tekstil dan konstruksi. Hal ini juga digunakan sebagai pelembab, dan sebagai pelarut dan emolien dalam makanan, obat-obatan, dan kosmetik. Penggunaan lebih lanjut berhubungan dengan pelapis, plasticizer, perpindahan panas dan cairan hidrolik, antifreezes. Aplikasi propilen glikol lebih menguntungkan karena toksisitas relatif lebih rendah dari etilen glikol. Di-dan tripropilen glikol digunakan dalam cairan hidrolik dan pengeboran, pemotongan dalam minyak, dan sebagai pelumas. Keuntungan utama dari poliglikol adalah biodegradasi mereka.

REAKSI KIMIA

Propilen glikol merupakan hasil hidrasi propilen oksid dengan air dalam fase cair. Reaksi yang terjadi adalah reaksi tidak bolak-balik ( irreversible ) dapat dituliskan dengan persamaan reaksi sebagai berikut  :

Katalisator yang dipakai dalam reaksi hidrasi ini pada umumnya adalah asam kuat inorganik seperti asam klorida dan asam sulfat, tetapi asam sulfat lebih banyak dipakai karena realatif kurang korosif dibandingkan asam klorida.            

Reaksi hidrasi propilen oxide dengan air berlangsung pada fasa cair dengan kondisi operasi tekanan atmosferis dan suhu sekitar 50°C dan dijalankan di dalam reaktor alir tangki berpengaduk ( RATB/CSTR ). Konversi sekitar 85%.

Bisa juga reaksi dijalankan dengan menggunakan reactor fixedbed dengan menggunakan katalisator padat berupa resin sulfonat. Hal ini bisa dilakukan untuk menyederhanakan peralatan yang digunakan karena tidak perlu memisahkan asam sulfat lagi..

URAIAN PROSES

© 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