BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Asetanilida Asetanilida merupakan senyawa turunan asetil amina aromatis yang digolongkan sebagai amida primer, dimana satu atom hidrogen pada anilin digantikan dengan satu gugus asetil. Asetinilida berbentuk butiran berwarna putih (kristal) tidak larut dalam minyak parafin dan larut dalam air dengan bantuan kloral anhidrat. Asetanilida atau sering disebut phenilasetamida mempunyai rumus molekul C 6 H 5 NHCOCH 3 dan berat molekul 135,16 g/gmol. (Anonim, 2010) Asetanilida pertama kali ditemukan oleh Friedel Kraft pada tahun 1872 dengan cara mereaksikan asethopenon dengan NH 2 OH sehingga terbentuk asetophenon oxime yang kemudian dengan bantuan katalis dapat diubah menjadi asetanilida. Pada tahun 1899 Beckmand menemukan asetanilida dari reaksi antara benzilsianida dan H 2 O dengan katalis HCl. Lalu, pada tahun 1905 Weaker menemukan asetanilida dari anilin dan asam asetat. 2.2 Proses Pembuatan Asetanilida Ada beberapa proses pembuatan asetanilida antara lain : 1. Pembuatan asetanilida dari asam asetat anhidrid dan anilin 2. Pembuatan asetanilida dari anilin dan asam asetat 3. Pembuatan asetanilida dari ketena dan anilin Pembuatan Asetanilida dari Asam Asetat Anhidrid dan Anilin Asetanilida dapat dihasilkan dari reaksi antara asam aseta anhidrid dan anilin. Larutan benzen dalam satu bagian anilin dan 1,4 bagian asam asetat anhidrad berlebih 150 % dengan konversi 90% dan Yield 65%, direfluks dalam sebuah kolom yang dilengkapi dengan jaket sampai tidak ada anilin yang tersisa kondisi operasi temperatur reaksi o C. 2 C 6 H 5 NH 2 (l) + ( CH 2 CO ) 2 O (l) 2 C 6 H 5 NHCOCH 3 (s) + H 2 O (l) Anilin Asam Asetat Anhidrid Asetanilida Air II - 1

2 Campuran reaksi disaring, kemudian kristal dipisahkan dari air panasnya dengan pendinginan, sedangkan filtratnya di recycle kembali. Pemakaian asam asetat anhidrad dapat diganti dengan asetil klorida. ( Kirk & Othmer, 1981 ) Pembuatan Asetanilida dari Anilin dan Asam Asetat Metode ini merupakan metode awal yang masih digunakan karena lebih ekonomis jira dibandingkan dengan semua proses pembuatan asetanilida. Anilin dan asam asetat direaksikan dalam sebuah tangki yang dilengkapi dengan pengaduk. C 6 H 5 NH 2 (l) + CH 3 COOH (l) C 6 H 5 NHCOCH 3 (s) + H 2 O (l) Anilin Asam Asetat Asetanilida Air Reaksi berlangsung selama 8 jam pada suhu 150 o C-160 o C dan tekanan 2,5 atm dengan yield mencapai 98 % dan konversi mencapai 99,5%. Produk dalam keadaan panas dikristalisasi dengan menggunakan kristalizer untuk membentuk butiran (kristal) asetanilida.(faith dkk, 1975) Pembuatan Asetanilida dari Ketena dan Anilin Ketena (gas) dicampur ke dalam anilin di bawah kondisi yang diperkenankan akan menghasilkan asetanilida dengan konversi 90%. Ketena direaksikan dengan anilin di dalam reaktor packed tube pada temperatur o C dan pada tekanan 2,5 atm. C 6 H 5 NH 2 (l) + H 2 C=C=O (g) C 6 H 5 NHCOCH 3 (s) Anilin Ketena Asetanilida ( Kirk & Othmer, 1981 ) 2.3 Pemilihan Proses Dari ketiga proses yang telah dijelaskan sebelumnya, dapat dilihat perbandingan ketiga proses tersebut pada Tabel 2.1 berikut ini :

3 Tabel 2.1 Perbandingan Proses Pembuatan Asetanilida No. Parameter Proses Pembuatan Asetanilida 1 Bahan Baku Asam asetat Asam asetat (lokal), Ketena (impor), anhidrid (impor), anilin (impor) anilin (impor) anilin (impor) 2 Kondisi Operasi T : o C T : o C T : o C P : P : 2,5 atm P : 2,5 atm 3 Konversi 90 % 99,5 % 90 % Dari ketiga jenis proses pembuatan asetanilida, dipilih proses pembuatan asetanilida dari asam asetat dan anilin, dengan pertimbangan sebagai berikut : 1. Reaksi yang berlangsung relatif lebih sederhana 2. Konversi sebesar 99,5 % lebih tinggi daripada proses lainnya 3. Bahan baku yang digunakan lebih murah dan lebih cepat diperoleh karena asam asetat sebagai bahan baku diproduksi di dalam negeri Spesifikasi, Sifat Fisis dan Kimia dari Bahan Baku dan Produk Sifat Fisis dan Kimia A. Bahan Baku 1. Anilin Sifat sifat fisis: Rumus Molekul : C 6 H 5 NH 2 Berat Molekul : 93,12 g/gmol Titik Didih Normal : 184,4 o C () ; 221,793 o C (2,5 atm) Wujud : Cair : Jernih (tidak berwarna) Spesifik Graviti : 1,024 g/cm 3 (Priyatmono, 2010)

4 Sifat sifat kimia (Priyatmono, 2010) : 1. Halogenasi senyawa anilin dengan brom dalam larutan sangat encer menghasilkan endapan 2, 4, 6 tribromo anilin. 2. Pemanasan anilin hipoklorid dengan senyawa anilin sedikit berlebih pada tekanan sampai 6 atm menghasilkan senyawa dipenilamin. 3. Hidrogenasi katalitik pada fase cair pada suhu o C dan tekana atm menghasilkan 80% sikloheksamin ( C 6 H 11 NH 2 ). Sedangkan hidrogenasi anilin pada fase uap dengan menggunakan katalis nikel menghasilkan 95% sikloheksamin. C 6 H 5 NH 2 + 3H 2 C 6 H 11 NH 2 4. Nitrasi anilin dengan asam nitrat pada suhu -20 o C menghasilkan mononitroanilin, dan nitrasi anilin dengan nitrogen oksida cair pada suhu 0 o C menghasilkan 2, 4 dinitrophenol. 2. Asam Asetat Sifat sifat fisis: Rumus Molekul Berat Molekul Titik Didih Normal Titik Leleh Berat Jenis Wujud (Priyatmono, 2010) : CH 3 COOH : 60,53 g/gmol : 117,9 o C () ; 151,606 o C (2,5 atm) : 16,7 o C () : 1,051 gr/ml : Cair : Jernih (tidak berwarna) Sifat sifat kimia (Priyatmono, 2010): 1. Dengan alkohol menghasilkan proses esterifikasi R-OH + CH 3 COOH CH 3 COOR + H 2 O 2. Pembentukan garam keasaman 2 CH 3 COOH + Zn (CH3COO) 2 Zn 2+ + H

5 3. Konversi ke klorida klorida asam 3 CH 3 COOH + PCl 3 3CH 3 COOCl + H 3 PO 3 4. Pembentukan ester CH 3 COOH + CH 3 CH 2 OH H+ CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O B. Produk 1. Asetetanilida Sifat sifat fisis: Rumus Molekul : C 6 H 5 NHCOCH 3 Berat Molekul : 135,16 g/gmol Titik Didih Normal : 305 o C () ; 415,212 o C (2,5 atm) Berat Jenis : 1,21 gr/ml Titik Kristalisasi : o C () Wujud : Padat : Putih Bentuk : Butiran (kristal) (Priyatmono, 2010) Sifat sifat kimia (Priyatmono, 2010) 1. Pirolisa dari asetanilida menghasilkan N diphenil urea, anilin, benzen dan asam hidrosianik. 2. Asetanilida merupakan bahan ringan yang stabil dibawah kondisi biasa, hydrolisa dengan alkali cair atau dengan larutan asam mineral cair dalam kedaan panas akan kembali ke bentuk semula. 3. Adisi sodium dlam larutan panas Asetanilida didalam xilena menghasilkan C 6 H 5 NH 2. C 6 H 5 NHCOCH 3 + HOH C 6 H 5 NH 2 + CH 3 COOH 2. Air Rumus Molekul : H 2 O Berat Molekul : 18 Wujud : Cairan bening tak berwarna

6 Titik didih : 100 o C () Titik leleh : 0 o C () Viskositas : 0.85 cp (pada ) Densitas : g/cm 3 (pada ) (Priyatmono, 2010) Spesifikasi Bahan Baku dan Produk A. Spesifikasi Bahan Baku 1. Anilin Bentuk : Cair Bau : Khas : Jernih (tidak berwarna) Densitas : 1,022 g/ml pada 20 o C Titik didih : 184 o C () ; 221,793 o C (2,5 atm) 2. Asam asetat Bentuk Bau Densitas Titik didih : Cair : Khas : Jernih (tidak berwarna) : 1,051 g/ml : 117,9 o C () ; 150,606 o C (2,5 atm) B. Spesifikasi Produk (Asetanilida) Bentuk : Padatan / butiran / kristal : Putih Densitas : 1,21 g/ml pada 20 o C Titik Didih : 305 o C () ; 415,212 o C (2,5 atm) Titik Beku : 114 o C () Titik Kristalisasi : o C () Kemurnian : Minimal 99,62 % Impuritas : - Kandungan air maksimum 0,05 % - Kandungan anilin maksimum 0,3 %

7 (Priyatmono, 2010) - Kandungan asam asetat maksimum 0,03% 2.5 Deskripsi Proses Proses pembuatan asetanilida dari hasil reaksi antara anilin dengan asam asetat terdiri dari beberapa tahap operasi. Tahap ini terdiri dari : tahap persiapan bahan baku, tahap reaksi, tahap pemisahan dan kristalisasi serta tahap pemurnian Tahap Persiapan Bahan Baku Bahan baku asetanilida adalah asam asetat dan anilin dengan fasa cair. Masing-masing bahan baku disimpan di dalam tangki penyimpanan, terdapat dua tangki penyimpanan (F-110 dan F-120) untuk memenuhi kebutuhan produksi. Pada temperatur dan tekanan bahan baku diumpankan ke reaktor R-130. Sebelum memasuki reaktor R-130 asam asetat dan anilin masing-masing dialirkan melalui pompa sentrifugal (L-111 dan L-121) untuk menaikkan tekanan hingga 2,5 atm dan dipanaskan pada heater (E-112 dan E- 122) hingga suhu mencapai 150 o C Tahap Reaksi Bahan baku yang telah dipanaskan disesuaikan kondisi operasinya diumpankan ke reaktor R-130. Tipe reaktor yang digunakan adalah tipe continues stirred tank reactor (CSTR) karena reaksi berlangsung pada fasa cair, reaktor dilengkapi dengan pengaduk dan jaket pendingin. Adapun fungsi dari pengaduk adalah untuk membuat seluruh umpan yang masuk dapat bercampur dengan sempurna. Faktor tumbukan dipengaruhi oleh sifat pencampuran pereaksi. Jika pereaksi-pereaksi tidak saling melarutkan atau tidak dapat bercampur dengan sempurna maka pengaduk sangat dibutuhkan. Sedangkan jaket pendingin yang digunakan pada reaktor ini adalah sebagai penyerap panas, dan juga sebagai penstabil suhu reaktor karena reaksi antara asam asetat dan anilin bersifat eksotermis. Reaktor beroperasi pada suhu 150 o C dan tekanan 2,5 atm (untuk

8 mempertahankan fasa cair) serta berlangsung selama 8 jam. Dalam Reaktor R-130 ini asam asetat akan terkonversi menjadi asetanilida sebanyak 99,5%. Produk keluaran reaktor R-130 yang terdiri dari asetanilida selanjutnya diumpankan ke evaporator V Tahap Pemisahan dan Kristalisasi Dari reaktor R-130, anilin, asam asetat, asetanilida dan air dialirkan ke evaporator V-210 untuk mendapatkan konsentrasi asetanilida yang lebih baik dengan cara menguapkan reaktan yang tersisa (anilin dan asam asetat) juga untuk mengurangi kandungan air pada asetanilida. Kondisi operasi dari evaporator V-210 adalah 225 o C dan tekanan 2,5 atm, disesuaikan dengan kondsisi bahan baku dan air, agar dapat menguap tanpa mempengaruhi produk asetanilida. Setelah melalui proses evaporasi, asetanilida, asam asetat, anilin dan air dialirkan menuju pompa sentrifugal L-211 untuk mengembalikan tekanan menjadi dan selanjutnya ke kristalizerh-220untuk dikristalkan. Pembentukan butir-butir kristal asetanilida terjadi pada temperatur 60 o C, yang merupakan temperatur terendah untuk pembentukan kristal asetanilida. Untuk menjaga temperatur selama proses kristalisasi sedang berlangsung, digunakan jaket pendingin. Keluaran kristalizer akan berbetuk magma yang merupakan kombinasi antara kristal asetanilida yang telah terbentuk dan kandungan larutan induk yang tersisa (mother liquor). Selanjutnya asetanilida diumpankan kesentrifuse H-230. Pada sentrifuse H-230, terjadi proses pemisahan mother liquor yang merupakan sisa larutan induk paska proses kristalisasi dari kristal asetanilida yang telah terbentuk. Jumlah mother liquor yang terpisah di buang ke unit utilitas bagian wastewater treatment untuk diolah lebih lanjut Tahap Pemurnian dan Penyimpanan Setelah kristal asetanilida dipisahkan dari mother liquor, kadar air yang terkandung dalam produk masih cukup tinggi, sehingga kandungan air tersebut harus dikurangi dengan bantuan rotary dryer D-240. Media pemanas

9 yang digunakan adalah steam dengan temperatur masuk pada 250 o C. Selanjutnya produk dialirkan menuju blow box B-310 untuk menurunkan panas produk dengan cara mengalirkan udara pendingin hingga panas produk menurun menjadi. Ketika produk sudah memenuhi spesifikasi yang diinginkan maka, produk dapat disimpan didalam silo F-320. Untuk kemudian dapat dikemas, disimpan dalam gudang dan siap dipasarkan.

10 Pompa Sentrifugal Pompa Sentrifugal Pompa Sentrifugal Dari Utilitas Air Pendingin Steam 250 o C Asetanilida (l) o C H-220 Kristalizer Efisiensi 96% Liquid Tangki Anilin 1 F-110 Tangki Asam Asetat F-120 Liquid 150 o C 2,5 atm 2,5 atm Heater 3 L-111 E o C Konversi 2,5 atm 2,5 atm 99,5% 2 Heater 4 Asam Asam L-121 Asam Asetat (l) Asetat (l) Asetat (l) E-122 R-130 Reaktor 150 o C 2,5 atm PS 5 L-131 Asetanilida (l) Asetanilida (g) 225 o C Anilin (g) 6 2,5 atm Asam Asetat (g) Air (g) Evaporator Efisiensi 95% V-210 L H o C L o C 8 Sentrifuse 10 Efisiensi 96% Screw Conveyer J-231 PS Asetanilida (s) Asetanilida (l) Asetanilida (s) o C Asetanilida (s) Rotary Dryer P-3 Screw Conveyer Efisiensi 98% 100 o C 100 o C D-240 Asetanilida (s) J-241 Asetanilida (s) B-310 Bucket Elevator P-4 Blow Box Silo Asetanilida (s) Asetanilida (s) J-312 F-320 Uap Air 12 Blower Udara Pendingin G-311 Uap Air Utilitas Asetanilida (l) Waste Water Treatment Gambar 2.1 Blok Diagram Proses Pembuatan Asetanilida dari Anilin dan Asam Asetat dengan Kapasitas Produksi Ton/ Tahun