PRARANCANGAN PABRIK KAPROLAKTAM DARI SIKLOHEKSANON DAN HIDROKSILAMIN SULFAT KAPASITAS TON PER TAHUN

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK KAPROLAKTAM DARI SIKLOHEKSANON DAN HIDROKSILAMIN SULFAT KAPASITAS 60.000 TON PER TAHUN

DISUSUN OLEH : NUR ERIKA LAILA M.

I 0507048

ARDIENA NOORLYTA

I 0507063

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013 commit to user

1 digilib.uns.ac.id


BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi serta kemajuan sektor industri menuntut bangsa Indonesia menuju ke arah industrialisasi. Untuk pencapaian kemajuan di bidang industri terfokus pada bidang industri kimia, maka kebutuhan akan bahan-bahan kimia di dalam negeri perlu ditumbuhkan dan dikembangkan. Sampai saat ini pembangunan sektor industri di Indonesia mengalami peningkatan, salah satunya adalah pembangunan sub sektor industri kimia. Namun, ketergantungan impor luar negeri masih lebih besar dibandingkan ekspornya. Indonesia masih banyak mengimpor bahan baku atau produk - produk suatu industri kimia dari luar negeri. Kaprolaktam merupakan senyawa organik dengan rumus kimia C6H11NO yang dapat diperoleh dari reaksi oksimasi antara sikloheksanon, hidroksilamin sulfat, dan Amonia. Penggunaan utama kaprolaktam adalah sebagai bahan baku nilon-6. Kaprolaktam juga digunakan secara luas pada industri plastik asam amino kaproat, poliuretan, dan cat mobil. Perkembangan industri yang mengkonsumsi kaprolaktam menyebabkan peningkatan kebutuhan kaprolaktam dalam negeri dari tahun ke tahun. Hal ini ditunjukkan dengan masih besarnya jumlah impor kaprolaktam pada tahun 2010 yaitu sekitar 50.000 ton. Besarnya jumlah impor kaprolaktam tersebut merupakan commit to user peluang besar untuk investasi industri kaprolaktam.

2 digilib.uns.ac.id


Berdasarkan pertimbangan hal-hal diatas, pendirian pabrik kaprolaktam sangat diperlukan dalam mengurangi impor dan meningkatkan ekspor. Selain itu, pendirian pabrik kaprolaktam juga akan membuka lapangan kerja sehingga dapat mengurangi pengangguran dan akan memacu tumbuhnya pabrik baru yang menggunakan kaprolaktam sebagai bahan bakunya.

1.2. Kapasitas Prarancangan Kapasitas produksi mempengaruhi perhitungan secara teknis maupun ekonomis dalam perancangan pabrik. Pada prarancangan pabrik kaprolaktam dari sikloheksanon dan hidroksilamin sulfat yang direncanakan berkapasitas 60.000 ton per tahun. Kapasitas rancangan pabrik kaprolaktam ditentukan dengan didasarkan pada beberapa pertimbangan sebagai berikut : 1. Prediksi kebutuhan pasar 2. Ketersediaan bahan baku 3. Kapasitas pabrik yang menguntungkan 1. Prediksi Kebutuhan Pasar Kebutuhan kaprolaktam dalam maupun luar negeri dapat dilihat dari data BPS (Badan Pusat Statistik) impor dalam jangka waktu tahun 2006 sampai tahun 2010. Data statistik mengenai impor kaprolaktam Indonesia (Tabel 1.1) memperlihatkan bahwa impor kaprolaktam di Indonesia mengalami kenaikan di tahun 2007 dan mengalami penurunan pada tahun 2008 dan tahun 2009. Data tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.1. commit to user

3 digilib.uns.ac.id


Tabel 1.1. Kebutuhan Kaprolaktam di Indonesia Tahun

Jumlah Impor (ton)

2006

44.010,50

2007

48.900,55

2008

48.474,60

2009

44.213,00

2010

50.958,10

( www.bps.go.id) Bila digambarkan dalam bentuk grafik adalah sebagai berikut :

Gambar 1.1 Kebutuhan Kaprolaktam Indonesia Grafik diatas menunjukkan bahwa impor kaprolaktam pada tahun 2006 sampai 2007 mengalami kenaikan kemudian mengalami penurunan pada tahun 2008 kemudian mengalami kenaikan lagi pada tahun 2010. Angka impor commit toPendirian user kaprolaktam cukup tinggi di Indonesia. pabrik kaprolaktam penting

4 digilib.uns.ac.id


untuk pemenuhan kebutuhan kaprolaktam Indonesia dan akan memenuhi kebutuhan impor kaprolaktam Indonesia sehingga merupakan peluang yang besar dalam memberikan keuntungan sekaligus meningkatkan devisa negara karena akan menekan laju angka impor dan meningkatkan laju angka ekspor. Kebutuhan kaprolaktam yang diperkirakan meningkat pada tahun-tahun mendatang dapat dihitung dengan membuat grafik linier kebutuhan kaprolaktam 2006 - 2010 dan diperoleh persamaan kapasitas = 921x - 1.801.585. Berdasarkan perhitungan diperkirakan kebutuhan kaprolaktam pada tahun 2016 sekitar 50.000 ton per tahun. Berdasarkan pertimbangan diatas maka direncanakan didirikan pabrik kaprolaktam dengan kapasitas 60.000 ton per tahun untuk membantu memenuhi kebutuhan kaprolaktam tersebut. Dari persamaan tersebut diperoleh prediksi kebutuhan kaprolaktam pada tahun-tahun mendatang (Tabel 1.2.), yang digunakan sebagai bahan pertimbangan untuk penentuan kapasitas produksi pabrik. Tabel 1.2. Prediksi Kebutuhan Kaprolaktam Tahun

Kebutuhan (ton per tahun)

2011

50.546

2012

51.467

2013

52.388

2014

53.309

2015

54.230

2016

55.151 commit to user

5 digilib.uns.ac.id


Kaprolaktam sangat dibutuhkan di Indonesia, karena di Indonesia terdapat beberapa perusahaan yang sudah mengembangkan produk nilon-6, asam amino kaproat, dan poliuretan yang menggunakan kaprolaktam sebagai bahan bakunya. Industri yang membutuhkan kaprolaktam dapat dilihat pada Tabel 1.3. Tabel 1.3. Industri Indonesia yang Menggunakan Kaprolaktam Nama Produsen

Produk

Lokasi

PT. Indo Korsda

Situs Internet http://www.kordsa.com.tr/general/def

Nilon-6

Cibinong

tbk.

ault.asp?d=en

PT. Suryatama www.scribd.com/doc/46766939/Daft Polyurethane Foam

Poliuretan

Surabaya ar-an-Plastic

Factor. Asam

http://www.manufacturer.com/compa

PT. Super Polimer amino

Bogor

ny/i5266484-

Indonesia. kaproat

PT.WMK+Bandung.html

Perkiraan kapasitas produksi kaprolaktam di dunia dapat menunjukkan bahwa kebutuhan kaprolaktam semakin meningkat tiap tahunnya dapat dilihat pada Tabel 1.4.

commit to user

6 digilib.uns.ac.id


Tabel 1.4. Perkiraan Kapasitas Kaprolaktam Dunia ( x 103 ton) Tahun Lokasi 1995

2000

2005

2010

Amerika

705

770

847

936

Eropa Barat

860

880

932

1.016

1.190

1.557

2.099

2.816

150

155

150

135

2.905

3.361

4.027

4.903

Asia Amerika Selatan Total

( Kirk & Othmer, 1998) 2. Ketersediaan Bahan Baku Kaprolaktam

dibuat

menggunakan

bahan

dasar

sikloheksanon,

hidroksilamin sulfat, dan amonia. Saat ini amonia diproduksi dalam jumlah besar oleh PT. Pupuk Kaltim yang memiliki kapasitas 1.290.000 ton per tahun dan PT. Petrokimia Gresik yang memiliki kapasitas 445.000 ton per tahun. Untuk toluen diperoleh dari PT. Pertamina Unit Pengolahan IV Cilacap yang memiliki kapasitas 590.000 ton per tahun, sedangkan untuk asam sulfat diperoleh dari PT. Petrokimia Gresik yang memiliki kapasitas 570.000 ton per tahun. Untuk bahan baku sikloheksanon dan hidroksilamin sulfat masih diperoleh dengan cara impor dari China, sehingga ada jaminan ketersediaan bahan baku dari dalam dan luar negeri.

commit to user

7 digilib.uns.ac.id


3. Kapasitas pabrik yang menguntungkan Kapasitas pabrik yang didirikan harus diatas kapasitas minimum pabrik, atau minimal sama dengan pabrik yang berjalan. Untuk pertimbangan kapasitas, dapat dilihat dari beberapa pabrik yang sudah berdiri pada Tabel 1.5. Tabel 1.5. Industri Penghasil Kaprolaktam di Luar Negeri Nama Perusahaan

Lokasi

Kapasitas (ton per tahun)

Hanook Kaprolaktam

Ulsan, Korea

80.000

Hanhua Kaprolaktam

Korea

80.000

Chung Tai

Taipei, Taiwan

110.000

Mitstubishi Chem

Kurosaki, Japan

100.000

Toray Ind.

Nagoya, Japan

145.000

Nitrocarbono

Camacan, Brazil

55.000

Monomers

Colombia

25.000

SNIA Montedipe

Torviscosa, Italia

15.000 (Kirk & Othmer, 1998)

Berdasarkan data aktual dan prediksi kebutuhan kaprolaktam, maka penentuan kapasitas rancangan harus lebih dari kapasitas minimal pabrik yang sudah ada agar dapat mendatangkan keuntungan dan memenuhi kebutuhan dalam negeri. Oleh karena itu pendirian pabrik kaprolaktam dengan kapasitas 60.000 ton per tahun pada tahun 2016 dipilih dengan pertimbangan : a. Diperkirakan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri. b. Berpotensi menambah devisa negara karena hasil produksi dapat diekspor. commitkarena to user c. Berpotensi memberikan keuntungan kapasitas rancangan telah melebihi

8 digilib.uns.ac.id


kapasitas minimal.

1.3. Lokasi Pabrik Pemilihan lokasi pabrik sangat penting dalam menentukan keberhasilan dan kelangsungan hidup suatu pabrik. Pada dasarnya terdapat dua faktor yang menentukan lokasi pabrik, yaitu: 1. Faktor primer, antara lain : a. Letak pabrik terhadap pasar dan bahan baku Pabrik didirikan dekat bahan baku, agar suplai bahan baku terjamin dan biaya transportasi bahan baku lebih murah. b. Pemasaran c. Tersedianya tenaga kerja d.

Tersedianya utilitas (sumber air dan tenaga listrik)

2. Faktor sekunder antara lain: a. Kondisi masyarakat setempat b.

Jenis transportasi

c. Kebijakan pemerintah setempat d. Iklim Dengan mempertimbangkan faktor- faktor tersebut, maka lokasi pabrik didirikan di kawasan industri Gresik, Jawa Timur dengan pertimbangan sebagai berikut :

commit to user

9 digilib.uns.ac.id


a. Letak Bahan Baku Suatu pabrik dapat beroperasi sangat tergantung pada ketersediaan bahan baku. Pabrik kaprolaktam akan didirikan di Gresik, Jawa Timur karena letaknya berdekatan dengan sumber bahan baku yaitu amonia dan asam sulfat yang diperoleh dari PT. Petrokimia Gresik yang masing-masing memiliki kapasitas produksi sebesar 445.000 ton per tahun dan 570.000 ton per tahun. b. Pemasaran Daerah pemasaran kaprolaktam tersebar di pulau Jawa, diantaranya Tanggerang, Bogor dan Surabaya. Pemasaran kaprolaktam tidak sulit karena sarana transportasi yang tersedia cukup lengkap. Sehingga dengan berdirinya pabrik kaprolaktam juga akan membuka kesempatan berdirinya industriindustri lain yang menggunakan bahan baku kaprolaktam di kawasan Jawa. c. Tenaga Kerja Tenaga kerja dapat diperoleh dari masyarakat sekitar pabrik, mengingat masyarakat sudah terbiasa adanya pabrik serta dekat dengan pusat pendidikan daerah tersebut yang mendukung. d. Sarana Transportasi Transportasi sangat dibutuhkan sebagai penunjang utama untuk penyediaan bahan baku ataupun pemasaran produk. Fasilitas transportasi meliputi darat (jalan raya), laut (Tanjung Perak), dan udara (terdapat bandara Juanda). Adanya jalur perhubungan ini akan mempermudah transportasi antar daerah sehingga tidak akan mengalami hambatan yang cukup berarti. commit to user

10 digilib.uns.ac.id


e. Utilitas Kebutuhan pabrik akan air sangat besar, untuk itu diperlukan lokasi yang cukup. Gresik merupakan daerah yang memiliki kadar air yang relatif besar jika dibandingkan dengan daerah-daerah lainnya. Kebutuhan akan air dapat diperoleh dari air sungai Bengawan Solo. Kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dengan gardu-gardu utama disekitar pabrik dan diesel generator sebagai cadangan. Kebutuhan bahan bakar yakni IDO (Industrial Diesel Oil) yang digunakan untuk generator diperoleh dari Pertamina. f. Iklim Iklim yang terlalu panas akan mengakibatkan diperlukannya peralatan pendingin yang lebih banyak sedangkan iklim yang terlalu dingin atau lembab akan berakibat bertambahnya biaya konstruksi pabrik karena diperlukan perlindungan khusus pada alat-alat proses. Di daerah Gresik merupakan daerah tropis sehingga memiliki iklim yang kering dengan curah hujan yang cukup tinggi. Sehingga Gresik sangat cocok untuk dijadikan lokasi pabrik kaprolaktam. g. Kebijakan pemerintah setempat Gresik dirancang sebagai kawasan industri provinsi Jawa Timur oleh Pemda Tk. 1 Jawa Timur. Oleh karena itu, pemerintah daerah tentu akan banyak memberikan kemudahan bagi industri baru yang akan didirikan di wilayahnya, terutama dalam hal pemberian izin pendirian dan pengoperasian pabrik baru. commit to user



Lokasi Pabrik Kaprolaktam

Gambar 1.2 Peta lokasi pendirian pabrik

1.4. Tinjauan Pustaka Kaprolaktam (C6H11NO) atau yang dikenal sebagai Aminocaproic lactam, merupakan senyawa organik yang larut dalam air, pelarut-pelarut terklorinasi, dan destilat petroleum. Kaprolaktam merupakan senyawa yang terbentuk dari reaksi oksimasi antara sikloheksanon, hidroksilamin sulfat, dan amonia. Di pasaran, kaprolaktam beredar dalam bentuk flake maupun kristal atau priil serta dijual dalam kemasan kantong plastik dan drum. Kaprolaktam yang mengalami peningkatan dari tahun ke tahun dijadikan pertimbangan dalam pendirian pabrik. Impor kaprolaktam selama ini hampir seluruhnya diserap oleh sektor nilon-6, asam amino kaproat, dan poliuretan. Namun pada tahun 2008 commit to user



impor kaprolaktam mangalami penurunan. Impor tersebut terutama yang berasal dari Jepang, Jerman, Belgia, Swiss, dan Polandia. (Kirk & Othmer,1998) 1.4.1. Macam-macam Proses Pembuatan Kaprolaktam Pemilihan proses bertujuan untuk penentuan proses yang tepat yang akan digunakan, sehingga menguntungkan baik secara teknis maupun ekonomis. Proses pembuatan kaprolaktam bermacam-macam tergantung dari bahan baku yang digunakan, saat ini ada 3 proses reaksi yang berbeda secara mendasar, yaitu: 1. BASF Process BASF Process disebut juga Allied Chemical Process. Pembuatan kaprolaktam dengan proses ini menggunakan bahan baku sikloheksanon, hidroksilamin sulfat, amonia, dan dengan penambahan asam sulfat. Proses pembuatan kaprolaktam ini terdiri dari 2 tahap, yaitu reaksi oksimasi dan penyusunan Beckman. Tahap pertama bertujuan untuk pembentukkan oksim dan tahap kedua bertujuan untuk pembentukkan kaprolaktam. Pada tahap pertama umpan sikloheksanon, hidroksilamin sulfat, amonia direaksikan pada fase cair dengan perbandingan 1 : 5 : 1. Reaksi berlangsung secara eksotemis pada suhu 150°C dan tekanan 5 atm. Pada tahap pertama ini terjadi reaksi oksimasi pembentukkan sikloheksanon oksim dengan produk samping berupa amonium sulfat (1.1). Pada reaksi 2 sikloheksanon oksim ditambah dengan asam sulfat sebagai katalis untuk membentuk kaprolaktam dengan proses penyusunan Beckman (1.2). Proses ini beroperasi pada kondisi operasi 150oC dan tekanan 5 atm. Hasil dari commit to user



reaksi 2 yang bersifat basa dinetralisasi dengan penambahan asam sulfat yang bersifat asam sehingga membentuk hasil samping berupa amonium sulfat. Produk utama berupa kaprolaktam dan produk samping berupa amonium sulfat dengan perbandingan 1 : 1,5. Reaksi yang terjadi adalah : O

NOH

C

C

H 2C

CH2

2 H 2C

H2C

CH2

H2C

CH2

+ (NH4)2 SO4 + 2H2O ....... (1.1)

2

+ (NH2OH)2. H2SO4 + 2NH3 CH2

CH2

CH2

N-OH H2 C

C H 2C

CH2

H 2C

H2SO4

CH2

H2C

NH

...................... (1.2) C

H2C

O CH2

CH2

CH2

(Kirk & Othmer, 1998) 2. Dutch Statemines Process Dutch Statemines Process disebut juga Hydroxylamine Phosphate to Oksim (HPO Process). Pembuatan kaprolaktam dengan proses ini menggunakan bahan baku fenol, amonia, asam fosfat, dan katalis palladium. Proses ini terbagi menjadi dua tahap, tahap pertama adalah hidrogenasi fenol menjadi sikloheksanol dengan katalis palladium yang menghasilkan 95% yield. Kemudian dilanjutkan dengan hidrogenasi sikloheksanol menjadi sikloheksanon (1.3). Proses ini berlangsung secara endotermis dengan temperatur 400oC - 600oC. Tahap kedua adalah amonia dan sikloheksanon dioksidasi dengan menggunakan larutan asam fosfat (1.4). Produk berupa sikloheksanon oksim, commit to murni user dioksimasi dengan penyusunan asam fosfat, dan air. Sikloheksanon oksim



Beckmann agar menjadi kaprolaktam seperti dalam proses fenol (1.5). Proses ini berlangsung pada temperatur 145oC - 165oC dengan tekanan 10 atm. HNO3 + H2PO4-

NO3- + H3PO4..........................................(1.3)

NO3- + 2H3PO4 + 3H2

NH3OH+ + 2H2PO4- + 2H2O...................(1.4)

NH3OH+ +

O

N-OH

C

C

H2C

CH2

H2C

CH2

CH2

H2C

+ H2PO4-

+ H3PO4 + H2O ......... (1.5) H2C

CH2 CH2

CH2

(Kir k & Othmer,1998) 3. Toyo Rayon Photonitrosation Pembuatan kaprolaktam dengan proses ini menggunakan bahan baku sikloheksan, amonia, dengan katalis Pt-Rh. Proses ini dikembangkan oleh Toyo Rayon Co. dari Jepang. Proses fotonisasi ini secara keseluruhan ditujukan agar sikloheksan berubah menjadi sikloheksanon oksim. Amonia dioksidasi dengan katalis Pt-Rh dalam sintesis asam nitrat normal (1.6). Kemudian dihasilkan produk gas yang bereaksi dengan asam sulfat membentuk nitrosil sulfat (1.7). HCl ditambahkan dalam larutan nitrosil sulfat untuk membentuk gas nitrosil klorida dan asam sulfat (1.8). Sinar UV berfungsi sebagai penyedia energi untuk reaksi nitrosil klorida menjadi sikloheksanon oksim hidroklorida (1.9). Kemudian sikloheksanon oksim hidroklorida diubah menjadi kaprolaktam dengan penyusunan Beckmann (1.11). Proses ini beroperasi pada kondisi operasi 180oC dan tekanan 1-2 atm. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

commit to user



2HN3 + 3O2

N2O3 + 3H2O...............................................(1.6)

N2O3 + 2H2SO4

2HNOSO4 + H2O.........................................(1.7)

HNOSO4 + HCl

NOCl + H2SO4.............................................(1.8) NOH.HCl

CH2

C

H 2C

CH2

+ NOCl H 2C

UV

CH2

H2C

...................................... (1.9) H2C

CH2

CH2 CH2

CH2

Sikloheksan

Sikloheksanon oksim hidroklorida

NOH-HCl

NH-H2SO4

C

C O

H 2C

CH2

H 2C

CH2

CH2

H2C

+ HCl .................................... (1.10)

+ H2SO4 H2C

CH2 CH2

CH2

(Recycle to Eq. 8)

Sikloheksanon oksim hidroklorida

NH

NH-H2SO4 C

C

H 2C

CH2

H 2C

CH2

O

O CH2

H2C

+ (NH4)2SO4 ............................. (1.11)

+ 2NH3 H2C

CH2 CH2

CH2

Kaprolaktam

(Mc. Ketta, 1983) Dilihat dari macam- macam proses yang ada serta membandingkan kelebihan serta kekurangannya, maka pada prarancangan pabrik kaprolaktam dipilih proses BASF, karena : 1. Proses

tidak

menggunakan

katalis

menguntungkan. commit to user

sehingga

lebih

mudah

dan



2. Proses BASF perancangan reaktor akan lebih murah dan sederhana dibandingkan dengan proses yang lainnya karena dapat menggunakan reaktor RATB. 3. Kondisi operasi pada tekanan dan temperatur yang lebih rendah daripada proses lain. 1.4.2. Kegunaan Produk Kegunaan kaprolaktam sebagai bahan mentah untuk produksi seratserat nilon-6. Selain itu, digunakan juga pada industri plastik, asam amino kaproat, poliuretan, dan cat mobil. Sedangkan produk samping yang berupa ammonium sulfat dapat digunakan sebagai pupuk. (Kirk & Othmer, 1998) 1.4.3. Sifat Fisika dan Kimia 1.4.3.1. Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku a. Sikloheksanon 1) Sifat Fisika  Rumus bangun

: O C CH2

CH2

CH2

CH2 CH2

 Rumus molekul

: C6H10O

 Berat molekul

: 84,17 g/gmol

 Wujud

commit to user : Cair



 Warna

: Bening tak berwarna

 Titik didih

: 156,7°C

 Titik lebur

: -31,15°C

 Densitas

: 1,05 g/mL

 Kemurnian

: 99,9% berat

 Impuritas

: 0,1% H2O

 Kelarutan

: Larut dalam air (Yaws, 1999)

2) Sifat Kimia  Reaksi Oksidasi Oksidasi fase cair dengan udara menggunakan katalis kobalt atau asam borak menghasilkan sikloheksanol. (Kirk & Othmer, 1998) b. Hidroksilamin sulfat 1) Sifat Fisika  Rumus molekul

: (NH2OH)2 H2SO4

 Berat molekul

: 164,14 g/gmol

 Wujud

: Padat

 Warna

: Putih

 Densitas

: 1,463 g/mL

 Ukuran Kristal

:

- Øavg

: 0,356 mm

user + 48 mesh - Screen size commit : - 35tomesh,



 Kemurnian

: 99,5% berat

 Impuritas

: 0,5% H2O

 Titik lebur

: 170°C (Yaws, 1999)

2) Sifat Kimia  Sangat larut dalam air (Kirk & Othmer, 1998) c. Amonia 1) Sifat Fisika  Rumus molekul

: NH3

 Berat molekul

: 17,03 g/gmol

 Wujud

: Cair

 Warna


 Titik didih

: -33,43°C

 Titik lebur

: -77,74°C

 Densitas

: 0,7708 g/mL

 Kemurnian

: 29,4% berat

 Impuritas

: 70,6% H2O

 Kelarutan

: Larut dalam air (Yaws, 1999)

commit to user



2) Sifat Kimia  Pada suhu tinggi bila dioksidasi dengan KMnO4 menghasilkan nitrogen dan air. 2 NH3 + 2 KMnO4

2 KOH + 2 MnO2 + 2 H2O + N2...(1.12)

 Klorinasi. 8 NH3 + 3 Cl2

N2 + 6 NH4Cl................................(1.13)

 Dioksidasi menjadi nitrogen oksida dan air untuk menghasilkan asam nitrat dengan katalis Pt-Rhodium. 4 NH3 + 5 O3

4 NO + 6 H2O.....................................(1.14)

2 NO + O2

2 NO2...................................................(1.15)

3 NO2 + 2 H2O

2 HNO3 + NO.....................................(1.16)

 Amonia cair dan garamnya akan membentuk ion kompleks dalam larutan amoniak berlebih. CuSO4 + 2 NH3

Cu(OH)2 + (NH4)2SO4.......................(1.17)

Cu(OH)2

Cu2+ + 2 OH-.....................................(1.18)

4 NH3 + Cu2+

[Cu(NH3)4] 2+....................................(1.19)

 Amonia dengan logam aktif, seperti magnesium akan menghasilkan nitrit. 3 Mg + 2 NH3

Mg3N2 + 3 H2......................................(1.20)

 Bereaksi dengan halogen : NCl3NH3 + 3 NH3

N2 + 3 NH4Cl..................................(1.21)

NCl3Cl + 3 Cl2

NCl3 + 3 HCl..................................(1.22)

NH4Br + Br

4Br3...........................................(1.23) commit NH to user



 Bereaksi dengan phosphorus akan menghasilkan nitrogen dan phospin. 2 NH3 + 2 P

2 PH3 + N2..................................................(1.24)

 Sedangkan dengan sulfur vapor akan menghasilkan ammonium sulfida dan nitrogen. Sulfur juga bereaksi dengan amoniak anhidrit cair akan terbentuk nitrogen sulfida . 10 S + 4 NH3  Apabila bereaksi

6 H2S + N4S4...........................................(1.25) dengan karbondioksida

akan membentuk

ammonium karbonat yang kemudian akan terdekomposisi menjadi urea dan air . 2 NH3 + CO2

NH2CO2NH4...........................................(1.26)

NH2CO2NH4

NH2CO2NH2 + H2O...............................(1.27) (Kirk & Othmer, 1998)

d. Toluen 1) Sifat Fisika  Rumus bangun

: CH3 C CH

CH

CH

CH CH

 Rumus molekul

: C7H8

 Berat molekul

: 92,141 g/gmol

 Wujud

commit to user : Cair



 Warna


 Titik didih

: 111°C

 Titik lebur

: -94,97°C

 Densitas

: 0,866 g/mL

 Kemurnian

: 99,5% berat

 Impuritas

: 0,5% H2O

 Kelarutan

: Larut dalam air (Kirk & Othmer, 1998)

2) Sifat Kimia  Reaksi Oksidasi Oksigen pada fase cair dengan adanya katalis kobalt yang di dukung oleh bromindan mangan, sangat baik untuk menghasilkan asam benzoik.  Reaksi Substitusi Klorinasi pada 100oC atau dengan adanya sinar ultraviolet dan initiator radikal bebas lainnya memberikan hasil benzyl chloride, benzal chloride, dan benzotri chloride.  Reaksi Adisi pada senyawa aromatik Toluene dapat terhidrogenasi menjadi methylcyclohexane. (Kirk & Othmer, 1998) e. Asam Sulfat 1) Sifat Fisika  Rumus molekul

commit to user : H2SO 4



 Berat molekul

: 98,08 g/gmol

 Wujud

: Cair

 Warna


 Titik didih

: 337ºC

 Titik lebur

: 10,46ºC

 Densitas

: 1,837 g/cm3 (Yaws, 1999)

2) Sifat Kimia  Dengan basa akan membentuk garam dan air H2SO4 (l) + 2NaOH (s)  Na2SO4(s) + H2O (l)............................(1.28)  Dengan alkohol membentuk eter dan air 2C2H5OH(l) + H2SO4(l)  C2H5OC2H5(l) + H2O(l) + H2SO4(l)....(1.29)  Korosif terhadap semua logam  Bereaksi dengan NaCl membentuk NaSO4 NaCl + H2SO4(l)  NaSO4 + 2HCl(l)......................................(1.30)  Bereaksi dengan MgCO3 membentuk MgSO4 MgCO3(s) + H2SO4(l)  MgSO4(s) + H2O (l) + CO2(g)................(1.31) (Kirk & Othmer 1998) 1.4.3.2. Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku Pembantu a. Air 1) Sifat Fisika  Rumus molekul  Berat molekul

: H2O commit to user : 18,02 g/gmol



 Wujud

: Cair

 Warna


 Titik didih

: 100oC

 Titik lebur

: 0ºC

 Kemurnian

: 100% berat (Yaws, 1999)

2) Sifat Kimia  Pelarut kimia yang baik (paling sering digunakan)  Merupakan reagen penghidrolisa pada reaksi hidrolisa  Memiliki sifat netral (pH 7) (www.uk.airliquid.com, 2012) 1.4.3.3. Sifat Fisika dan Kimia Produk a. Kaprolaktam 1) Sifat Fisika  Rumus bangun

: O C H 2C

NH

H 2C H2C

CH2 CH2

 Rumus molekul

: C6H11NO

 Berat molekul

: 113,16 g/gmol

 Wujud

: Padat

 Warna  Titik didih

: Bening tak berwarna commit to user : 267oC



 Titik lebur

: 69,21oC

 Kemurnian

: 99% berat

 Impuritas

: 1% H2O

 Kelarutan

: Tidak larut dalam air (Yaws, 1999)

2) Sifat Kimia  Dapat larut dalam pelarut klorin, benzena, kloroform, etanol, metanol, dan pelarut petroleum (www.pom.go.id, 2012) b. Amonium Sulfat 1) Sifat Fisika  Rumus molekul

: (NH4)2SO4

 Berat molekul

: 132,14 g/gmol

 Wujud

: Padat

 Warna


 Kemurnian

: 99% berat

 Impuritas

: 1% H2O

 Densitas

: 1,577 g/mL (Yaws, 1999)

2) Sifat Kimia  Larutan dengan konsentrasi 0,1 M memiliki pH 5,5  Tidak larut dalam alkohol dan aseton commit to user  Dapat dibuat dari reaksi antara amoniak dan asam sulfat



2NH4OH + H2SO4  (NH4)2.SO4 + H2O............................(1.32) (digilib.its.ac.id, 2012) 1.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum Proses pembuatan kaprolaktam mempunyai 2 tahap reaksi. Proses pertama adalah pembuatan sikloheksanon oksim. Hidroksilamin sulfat yang berfase padat dilarutkan terlebih dahulu dengan menggunakan pelarut toluen di dalam mixer (M-01).

Sikloheksanon

oksim

merupakan

reaksi

antara

sikloheksanon,

hidroksilamin sulfat, dan penambahan amonia dan terjadi pada reaktor 1 (R-01). Proses kedua yang terjadi pada reaktor 2 adalah penyusunan Beckman yang mengubah sikloheksanon oksim menjadi kaprolaktam. Kedua proses ini dilakukan dalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB). Reaksi berlangsung pada fase cair-cair, eksotermis, non adiabatis, isothermal pada suhu 150C dan tekanan 5 atm. Perbandingan mol reaktan antara sikloheksanon, hidroksilamin sulfat, Amonia adalah 1 : 5 : 1. Kaprolaktam keluar sebagai hasil dari netraliser dan diumpankan pada dekanter 2 untuk memisahkan kaprolaktam, sisa reaktan, dan produk samping berupa amonium sulfat yang diumpankan pada kristaliser (K-01). Hasil atas dekanter 2 berupa kaprolaktam dan sisa reaktan yang diumpankan pada menara destilasi 1. Hasil atas menara destilasi 1 berupa sisa reaktan dan diumpankan ke menara destilasi 2. Hasil bawah menara destilasi 1 berupa produk akhir kaprolaktam. Pada menara destilasi 2 terjadi pemisahan antara sisa reaktan dengan uap air. Hasil atas berupa uap air dan hasil bawah berupa sisa reaktan yang disirkulasi ulang ke mixer.

commit to user



Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : Reaksi I : 2C6H10O + (NH2OH)2.H2SO4 + 2NH3

Sikloheksanon Hidroksilamin Amonia Sulfat

2C6H11NO + (NH4)2SO4 + 2H2O....(1.33)

Sikloheksanon Amonium Oksim Sulfat

Air

Reaksi II : C6H11NO Sikloheksanon Oksim

H2SO4

C6H11NO Kaprolaktam

(Kirk & Othmer,1998)

commit to user

PRARANCANGAN PABRIK KAPROLAKTAM DARI SIKLOHEKSANON DAN HIDROKSILAMIN SULFAT KAPASITAS TON PER TAHUN

Recommend Documents