BAB II. DISKRIPSI PROSES. bahan baku yang bervariasi. Berdasarkan bahan baku ada 2 proses komersial

Transkripsi

1 BAB II. DISKRIPSI PROSES 2.1 Jenis Proses Berdasarkan Bahan Baku Tricresyl phosphate (TCP) dapat dibuat melalui beberapa proses berdasarkan bahan baku yang bervariasi. Berdasarkan bahan baku ada 2 proses komersial yang di pakai untuk memproduksi TCP yaitu : 1. Proses dengan bahan baku cresol dan phosphorus pentachloride 2. Proses dengan bahan baku cresol dan phosphorus oxychloride Uraian kedua proses diatas adalah sebagai berikut : 1. Proses dengan bahan baku cresol dan phosphorus pentachloride. Salah satu proses dalam pembuatan TCP adalah dengan mereaksikan senyawa cresol dengan phosphorus pentachloride. Reaksinya adalah sebagai berikut : 3 C 7 H 8 O + PCl 5 C 21 H 21 O 3 PCl HCl C 21 H 21 O 3 PCl 2 + H 2 O C 21 H 21 PO HCl 3 C 7 H 8 O + PCl 5 + H 2 O C 21 H 21 PO HCl

2 12 Prinsip dalam pembuatan TCP dengan bahan baku cresol dan phosphorus pentachloride adalah sebagai berikut : Cresol dimasukkan ke dalam reaktor kemudian ditambahkan PCl 5 secara perlahan. Penambahan secara kontinyu dengan laju alir 5 lb per menit untuk 900 lb cresol. Reaksi berlangsung secara eksothermis dan temperatur dipelihara pada suhu 80 o C dengan cara mengatur laju alir penambahan PCl 5. Setelah semua PCl 5 dimasukkan laju udara dari uap air dilanjutkan sampai reaksi hidrolisis sempurna. HCl yang diperoleh diambil dan dipindahkan ke sistem recovery. TCP mentah kemudian dipindahkan dari reaktor dan dimurnikan, Kelemahan dari proses ini adalah kebutuhan air untuk reaksi lebih banyak sehingga kurang efisien. 2. Proses dengan bahan baku cresol dan phosphorus oxychloride Proses inilah yang sejauh ini diketahui sebagai proses yang dilakukan untuk pabrikasi. Reaksinya adalah sebagai berikut : 3 C 7 H 8 O + POCl 3 C 21 H 21 PO HCl Proses pembuatan TCP dengan bahan baku cresol dan phosphorus oxychloride adalah sebagai berikut : Cresol dan phosphorus oxychloride dimasukkan kedalam reaktor secara kontinyu. Reaksi berlangsung secara eksotermis dan temperatur dipelihara

3 13 pada suhu 150 o C dengan tekanan 10 atm. Produk utama yang dihasilkan berupa TCP dimurnikan di Menara Distilasi untuk mendapatkan produk dengan kemurnian yang tinggi. Uap HCl yang dihasilkan dikondensasi dan disimpan sebagai produk samping. Konversi yang dihasilkan sebesar 77% dengan reaktan berlebih 10% phosphorus oxychloride (US. Patent ) 2.2 Tinjauan Ekonomi Masing-Masing Proses Pembentukan TCP Proses menggunakan cresol (C 7 H 8 O) dan phosphorus pentachloride (PCl 5 ) Tabel 2.1 Harga bahan baku dan produk TCP dari cresol dan phosphorus pentachloride Bahan Baku dan Produk BM (kg/mol) Harga (US $/kg) C 7 H 8 O 108,14 1,63 PCl 5 208,22 1,98 C 21 H 21 PO 4 368,35 5,76 Sumber : C 7 H 8 O + PCl 5 C 21 H 21 O 3 PCl HCl C 21 H 21 O 3 PCl 2 + H 2 O C 21 H 21 PO HCl 3 C 7 H 8 O + PCl 5 + H 2 O C 21 H 21 PO HCl

4 14 C 7 H 8 O = US$ x 108,14 x 3 mol = US$ 528,8046 PCl 5 = US$ x 208,22 x 1 mol = US$ 412,2756 C 21 H 21 PO 4 = US$ x 368,35 x 1 mol = US$ 2.121,696 Keuntungan = [(harga produk - harga bahan baku)] x Kapasitas = [(US$ 2.121,696) (US$ 528, US$ 412,2756)] x = US$ (asumsi US$1 = Rp 9.320) = Rp Proses menggunakan cresol (C 7 H 8 O) dan phosphorus oxychloride (POCl 3 ) Tabel 2.2 Harga bahan baku dan produk TCP dari cresol dan phosphorus oxychloride Bahan Baku dan Produk BM (kg/mol) Harga (US $/kg) C 7 H 8 O 108,14 1,63 POCl 3 153,35 1,47 C 21 H 21 PO 4 368,35 5,76 Sumber : C 7 H 8 O + POCl 3 C 21 H 21 PO HCl C 7 H 8 O = US$ x 108,14 x 3 mol = US$ 528,8046

5 15 POCl 3 = US$ x 153,35 x 1 mol = US$ 225,4245 C 21 H 21 PO 4 = US$ x 368,35 x 1 mol = US$ 2.121,696 Keuntungan = [(harga produk - harga bahan baku)] x Kapasitas = [(US$ 2.121,696) (US$ 528, US$ 225,4245)] x = US$ ,50 (asumsi US$1 = Rp 9.320) = Rp Tinjauan Termodinamika Tinjauan secara termodinamika ditujukan untuk mengetahui sifat reaksi (endotermis/eksotermis). Penentuan panas reaksi yang berjalan secara eksotermis atau endotermis dapat dihitung dengan perhitungan panas pembentukan standar (ΔH f) pada P = 1 atm dan T = 298 K Proses dengan bahan baku cresol dan phosphorus pentachloride 3 C 7 H 8 O + PCl 5 C 21 H 21 O 3 PCl HCl C 21 H 21 O 3 PCl 2 + H 2 O C 21 H 21 PO HCl 3 C 7 H 8 O + PCl 5 + H 2 O C 21 H 21 PO HCl

6 16 Tabel 2.3 Nilai ΔH f Komponen Untuk Pembuatan TCP dari Cresol dan ΔH r 298 K = ΔH f produk - ΔH f reaktan Phosphorus Pentachloride = [(ΔH f (C 21 H 21 PO 4 )+(5 x ΔH f HCl)] [(3 x ΔH f C 7 H 8 O)+(ΔH f PCl 5 )+(ΔH f H 2 O)] = [3.385, (5 x ,6900)] [(3 x ,7790) + (73.426,6900 ) + (37.811,0350)] = kj/mol Komponen ΔH f, kj/mol C 7 H 8 O ,7790 PCl 5 H 2 O , ,0350 C 21 H 21 PO 4 HCl 3.385, ,6900 Karena nilai ΔH r 298 K negatif, maka reaksi bersifat eksothermis Proses TCP dengan bahan baku cresol dan phosphorus oxychloride 3 C 7 H 8 O + POCl 3 C 21 H 21 PO HCl Tabel 2.4 Nilai ΔH f Komponen Untuk Pembuatan TCP dari Cresol dan Phosphorus Oxychloride Komponen ΔH f, kj/mol C 7 H 8 O ,77 POCl ,86 C 21 H 21 PO 4 HCl 3.585, ,69

7 17 ΔH r 298 K = ΔH f produk - ΔH f reaktan = [(ΔH f (C 21 H 21 PO 4 )+(3 x ΔH f HCl)] [(3 x ΔH f C 7 H 8 O)+(ΔH f POCl 3 )] = [3.585, (3 x ,6900)] [(3 x ,7790) + (62.842,8659)] = ,3708 kj/mol Karena nilai ΔH r 298 K positif, maka reaksi bersifat eksothermis Berdasarkan perhitungan nilai ekonomi dan tinjauan termodinamika, maka dibuat tabel perbandingan untuk proses pembuatan TCP sebagai berikut : Tabel 2.5 Karakteristik Proses Pembuatan TCP No. Karakteristik Bahan Baku Cresol, phosphorus pentachloride dan air Cresol dan phosphorus oxychloride 2 Fase bahan baku Cair-cair Cair-cair 4 ΔH f (kj/kmol) ,8495 (eksothermis) -94,318,3708 (eksothermis) 5 Keuntungan (Rp) Limbah HCl (per mol produk) 5 3 Berdasarkan pada tabel 2.5 proses pembuatan TCP menggunakan bahan baku cresol dan phosphorus oxychloride memiliki keuntungan yang paling besar dibandingkan menggunakan bahan baku cresol dan phosphorus pentachloride dan air. Selain itu proses nomor 2 melepas panas lebih sedikit dibandingkan proses nomor 1 sehingga kebutuhan air pendingin lebih sedikit.