BAB I
PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Industri minyak atsiri merupakan salah satu industri yang sangat berkembang di Indonesia. Industri ini sudah ada di Indonesia sejak zaman dahulu, dan masih berkembang terus hingga sekarang. Dewasa ini, Indonesia termasuk salah satu pemasok terbesar minyak atsiri di dunia, di mana 90% kebutuhan minyak atsiri dunia dipenuhi oleh Indonesia (Manurung, 2010). Proses pembuatan minyak atsiri sendiri secara teori cukup sederhana, di mana minyak atsiri diambil dengan solven spesifik yang dapat melarutkan minyak atsiri dari sumbernya. Salah satu solven yang secara luas digunakan oleh industri minyak atsiri adalah isoheksana. Isoheksana dipilih karena secara spesifik dapat melarutkan minyak atsiri dari sumbernya, seperti daun nilam dan daun cengkeh. Seiring berkembangnya industri minyak atsiri di Indonesia, kebutuhan akan isoheksana tentu semakin meningkat. Saat ini, belum ada industri isoheksana yang mampu memenuhi kebutuhan isoheksana untuk seluruh industri minyak atsiri di Indonesia, sehingga pendirian pabrik isoheksana menjadi menarik.
2. Tinjauan Pustaka Isoheksana adalah senyawa isomer dari heksana. Isomer dari heksana antara lain n-heksana, isoheksana, dan neopentana. Isoheksana memiliki nama IUPAC 2metilpentana, di mana gugus metil terikat pada C nomor dua dari rantai utama yang terdiri dari 5 atom C. Fungsi utama dari isoheksana yang paling umum adalah sebagai pelarut dalam proses pembuatan minyak atsiri dan parfum. Proses produksi isoheksana dapat dilakukan dengan beberapa cara, antara lain sebagai berikut: 1. Fraksinasi arus heksana 2. Isomerisasi n-heksana 3. Dimerisasi propilena Setiap proses memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Pada bagian ini, akan dijabarkan kelebihan dan kekurangan masing-masing proses, dan akan dipilih proses yang paling baik untuk produksi dalam skala yang cukup besar.
1.
Fraksinasi arus heksana Arus kaya heksana biasanya diperoleh secara konvensional melalui pengolahan minyak bumi. Arus ini mengandung sebagian besar n-heksana, isoheksana, metilsiklopentana, dan sikloheksana, serta sebagian kecil sulfur. Proses pengambilan isoheksana dari arus kaya heksana ini adalah dengan cara fraksinasi menggunakan serangkaian menara distilasi. Berikut adalah diagram alir dari proses fraksinasi arus kaya heksana:
Gambar 1.Diagram Alir Fraksinasi Arus Kaya Heksana
Arus yang diberi kode IC6 adalah arus yang kaya akan isoheksana, dengan kemurnian sekitar 95-99%. Kelebihan dari fraksinasi arus kaya heksana ini adalah kemurniannya yang cukup tinggi, tetapi pengambilan isoheksana dari fraksinasi arus kaya heksana ini memiliki cukup banyak kekurangan, antara lain: 1.
Hasil yang didapatkan hanya sedikit karena sebagian besar arus mengandung n-heksana.
2.
Banyak alat yang dibutuhkan untuk mencapai kemurnian yang tinggi, sehingga sistem ini terbilang mahal.
3.
Masih ada pengotor dari hasil fraksinasi minyak bumi seperti sulfur yang terbawa oleh arus kaya heksana.
2.
Isomerisasi n-heksana Salah satu cara untuk mendapatkan isoheksana adalah dengan melakukan isomerisasi. Isomerisasi adalah proses pengubahan satu senyawa menjadi senyawa lain yang merupakan isomer bentuk dari senyawa tersebut. Dalam hal ini, n-heksana akan diisomerisasi menjadi salah satu isomer bentuk n-heksana, yaitu isoheksana (atau 2-metil pentana). Proses isomerisasi ini melibatkan katalis kompleks Pt-Al-SO2 yang secara spesifik dapat mengisomerisasi n-heksana. Produk hasil isomerisasi dapat berupa 2-metil pentana (isoheksana), 3-metil pentana, 2-2-dimetil butana, serta 3-3 dimetil butana. Isoheksana lalu diambil dari arus keluar reaktor isomerisasi dengan cara menggunakan menara distilasi dalam bentuk cair dengan kemurnian 98-99.5%. Kelebihan dari proses isomerisasi n-heksana ini adalah kemurniannya yang lebih tinggi daripada proses lainnya, dan jumlah yang diperoleh juga lebih banyak daripada fraksinasi arus kaya heksana. Tetapi proses ini juga memiliki banyak kelemahan, antara lain: 1. Meskipun harga isoheksana secara substansial lebih tinggi daripada n-heksana, tetapi secara umum n-heksana lebih sering dipakai khususnya sebagai solven, sehingga n-heksana lebih menarik untuk dijual. 2. Selektivitas katalis terhadap isoheksana kurang baik sehingga arus keluar reaktor isomerisasi hanya menghasilkan sekitar 40-45% isoheksana, selebihnya produk lain yang tidak diinginkan (3-metil pentana, 2-2-dimetil butana, serta 3-3 dimetil butana). Dengan kata lain, yield isoheksana keluar reaktor rendah. 3. Jumlah isoheksana yang didapatkan per satuan n-heksana sedikit karena yield isoheksana yang tidak terlalu tinggi tadi.
3.
Dimerisasi propilena Proses ketiga dalam produksi isoheksana ini terdiri atas dua tahap umum: dimerisasi propilena dan hidrogenasi. a. Tahap dimerisasi propilena Pada tahap ini, dua molekul propilena disatukan melalui proses polimerisasi sehingga menjadi heksena. Produk heksena hasil dimerisasi ini
berbeda-beda, bergantung katalis yang digunakan, sehingga perlu dilakukan pemilihan katalis untuk proses ini. Karena hasil yang diinginkan pada akhirnya adalah isoheksana (2-metil pentana), maka diinginkan heksena yang terbentuk adalah 4-metil-1-pentena (isoheksena), sehingga ketika dihidrogenasi menjadi isoheksana. Katalis yang dapat digunakan untuk proses ini antara lain: 1.
Nikel-kompleks
2.
Uranium
3.
Zirconium
4.
Hafnium Katalis Ni memberikan selektivitas yang rendah, sementara uranium
mahal dan berbahaya dari segi safety. Adapun penggunaan zirkonium dan hafnium kurang efektif karena selain mahal, selektivitasnya tidak seimbang dengan aktivitas dari katalis.Berdasarkan pertimbangan-pertimbangan di atas, dipilih katalis Ni untuk proses ini.
Berikut adalah reaksi dimerisasi propilen menjadi isoheksena: 2 CH3—CH=CH2
H3C—CH—CH2—CH=CH2 CH3
Propilena
isoheksena
b. Tahap hidrogenasi Pada tahap ini, hasil isoheksene dari tahap sebelumnya dihidrogenasi menjadi isoheksana.Reaksi isoheksene dengan H2 akan memutus ikatan rangkap, sehingga terbentuk isoheksana. Berikut adalah reaksi hidrogenasi isoheksena menjadi isoheksana: H3C—CH—CH2—CH=CH2 + H2 H3C—CH—CH2—CH2—CH3 CH3
CH3 Isoheksena
hidrogen
isoheksana
Seperti kedua proses sebelumnya, proses ini juga memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri. Kelebihan dari proses ini adalah:
1. Memakai bahan baku yang tidak terlampau mahal (propilena) sehingga added valuenya tinggi. 2.
Yield yang dihasilkan per satuan bahan baku jauh lebih besar dibandingkan dua proses sebelumnya.
3.
Kemurnian hasil tinggi (99.5%).
4.
Kemungkinan reaksi samping untuk terjadi sangat sedikit. Sementara kekurangan dari proses ini adalah:
1. Rangkaian alat yang dibutuhkan jauh lebih banyak sehingga prosesnya membutuhkan lebih banyak biaya. 2. Selektivitas katalis pada proses dimerisasi propilena hanya mencapai kisaran 75%, selebihnya menjadi produk lain (bukan isoheksena).
Setelah mempertimbangkan kelebihan dan kekurangannya masing-masing, akhirnya dipilih proses ketiga, yaitu dimerisasi propilena, karena proses tersebut paling mungkin untuk dibuat dalam skala pabrik dan memiliki added value serta yield dan kemurnian yang tinggi. Propilena merupakan senyawa hidrokarbon dengan berat rendah yang diperoleh dari hasil cracking minyak bumi. Propilena terdiri atas tiga atom karbon dengan ikatan rangkap yang menghubungkan atom C nomor 1 dan nomor 2. Propilena yang didimerisasi akan menghasilkan isoheksena, yang lalu ikatan rangkapnya diputus menggunakan hidrogen. Proses pemutusan ikatan rangkap ini disebut proses hidrogenasi.
