BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2. Asetaldehida Asetaldehida atau disebut juga etanal (CH 3 CHO) merupakan suatu senyawa alifatik yang berupa cairan tidak berwarna, mudah terbakar, dan dapat bercampur dengan air dalam segala perbandingan. Kegunaan asetaldehida yang paling utama adalah sebagai intermedit dalam pembentukan senyawa kimia lainnya. Asetaldehida digunakan dalam pembuatan parfum, resin poliester, dan pewarna dasar. Asetaldehida juga digunakan dalam pembuatan crotonaldehida, perasa dan pengharum asetal, asetaldehida,dimetilhidrazon, asetaldol, asetaldehida cyanohidrin, polimer dan berbagai turunan halogen, sebagai pengawet pada buah dan ikan, sebagai bahan penyedap, pengeras gelatin, sebagai pelarut karet, dan industri kertas (U.S EPA, 2007). Asetaldehida dapat diproduksi secara komersial dengan proses hidrasi asetilen. Pembuatan asetaldehida dengan proses ini membutuhkan asam sulfat dan merkuri sulfat sebagai katalis, dengan reaksi sebagai berikut. C 2 H 2 + H 2 O CH 3 CHO + 33 kal Asetilen yang tidak bereaksi dikompresi dan dibersihkan dengan cara penyerapan dengan scrubber column sebelum di recycle ke reaktor. Pemurnian asetaldehida dilakukan dengan cara destilasi, proses ini dikenal dengan nama proses German. Modifikasi proses ini dikembangkan oleh proses Chisso. Dalam proses ini suhu proses lebih rendah dan tanpa menggunakan recycle asetilen (Mc. Ketta, 976). 2.2 Asetaldol Asetaldol adalah suatu senyawa betahidroksi keton yang biasa disebut juga 3hidroksi butanal atau βhidroksi butiraldehid. Asetaldol mempunyai rumus molekul C 4 H 8 O 2 dengan rumus bangun sebagai berikut : OH O H 3 C C CH 2 CH H Gambar 2. Rumus bangun asetaldol (Miller dan Hammond, 950)

Asetaldol merupakan senyawa antara yang penting pada sintesis butiraldehida dan butanol melalui crotonaldehyde, dan juga pada sintesis,3butanediol. Produkproduk yang menggunakan bahan baku aldol antara lain poliester, urethane coating, adipate plasticizer, tinta printer, akselerator karet, 2etil heksanol, nbutil alkohol, nbutil asetat, dibutil ftalat, selulosa asetat butirat, dan gliserol tributirat (McKetta, 976). Proses pembuatan asetaldol adalah dengan reaksi kondensasi asetaldehida menggunakan katalis basa. Reaksi ini merupakan reaksi yang sangat eksoterm. Dari asetaldol, crotonaldehida terbentuk dengan penghilangan air. Reaksinya antara lain sebagai berikut : 2CH 3 CHO CH 3 CHOHCH 2 CHO CH 3 CH=CHCHO + H 2 O Asetaldehida Asetaldol Crotonaldehid (Alheritiere, 949). Pada pembuatan asetaldol, tidak ditemukan bahan baku lain selain asetaldehida (Alheritiere, 949; Craven, dkk., 950; McKetta, 976). Kesulitan utama dalam menjalankan reaksi di atas pada skala industri adalah timbulnya panas reaksi yang cukup besar yang harus dikontrol dengan baik agar tidak terjadi reaksi yang terlalu cepat. Bila panas tidak dikendalikan maka akan timbul reaksi samping terbentuknya polialdol. Jika suhu semakin tinggi, persentase asetaldol yang terbentuk dari konversi asetaldehid juga semakin kecil. Oleh karena itu, usaha yang dilakukan dalam penelitianpenelitian yang berkaitan dengan pembuatan senyawa aldol difokuskan terutama pada alat refrigerasi yang digunakan (Alheritiere, 949). 2.3 Sifatsifat Bahan Baku 2.3. Asetaldehida (C 2 H 4 O) Sifatsifat umum:. Berat molekul : 44 g/mol 2. Densitas : 0,788 g/cm 3 3. Titik beku : 23,5 o C 4. Titik didih : 2 o C 5. Tekanan uap : 0,3 kpa (20 o C)

6. Larut dalam air 7. Tidak berwarna 8. Mudah menyala 2.3.2 Asam Sulfat (H 2 SO 4 ) Sifatsifat umum :. Berat molekul : 98 g/mol 2. Titik didih : 270 o C 3. Titik beku : 35 o C 4. Densitas :,84 g/cm 3 5. Viskositas : 26,7 cp (20 o C) 6. Tidak berwarna 7. Tidak berbau 8. Berbentuk cair pada suhu kamar 2.3.3 Natrium Hidroksida (NaOH) Sifatsifat umum:. Berat molekul : 40 g/mol 2. Densitas : 2,20 g/cm 3 pada 20 o C 3. Titik didih : 388 o C 4. Titik leleh : 323 o C 5. Mudah larut dalam air 6. Berbentuk padat berwarna putih 7. Tidak berbau 8. Bersifat korosif 2.3.4 Air (H 2 O) Sifatsifat umum:. Berat molekul : 8 g/mol

2. ph : 7 (netral) 3. Titik didih : 00 o C 4. Titik beku : 0 o C 5. Densitas : g/ml ( atm) 6. Tekanan uap : 2,3 kpa (pada 20 o C) 7. Densitas uap : 0,62 g/cm 3 8. Merupakan pelarut polar 9. Tidak berwarna dan tidak berbau 0. Merupakan elektrolit lemah, mengionisasi sebagai H 3 O + dan OH 2.4 Sifatsifat Produk 2.4. Asetaldol (C 4 H 8 O 2 ) Sifatsifat umum:. Titik didih : 62,2 o C (Chemspider, 202) 2. Berat molekul : 88 g/mol 3. Tekanan uap : 2 mmhg 4. Densitas :,09 g/cm 3 5. Densitas uap : 3,04 g/l 6. Berupa cairan kental jernih 7. Bersifat stabil (SigmaAldrich, 2006). 2.4.2 Natrium Sulfat (Na 2 SO 4 ) Sifatsifat umum:. Berat molekul : 42,06 g/mol 2. Titik leleh : 888 o C 3. Densitas : 2,7 g/cm 3 (20 o C) 4. Kelarutan dalam air : 47,6 g/l (0 o C) 5. Berbentuk kristal putih 6. Tidak larut dalam alkohol

7. Larut dalam air dingin dan gliserol 8. Tidak beracun dan tidak mudah terbakar 2.5 ProsesProses yang Tersedia untuk Pembuatan Asetaldol Beberapa proses pembuatan asetaldol yang umum antara lain: Metode Miller dan Hammond Metode Alheritiere dan Gobron 2.5. Metode Miller dan Hammond (950) Proses ini dioperasikan dengan cara mengontakkan asetaldehida dan natrium hidroksida di dalam suatu reaktor alir tangki berpengaduk secara kontinu. Asetaldehida yang digunakan harus bebas dari asam (mengandung asam kurang dari %). Panas reaksi dihilangkan dengan cara mengalirkan pendingin ke dalam reaktor melalui coil atau jaket. Kondisi operasi reaktor : Fase : cair Suhu : 40 50 o C Tekanan : 2 3 atm Waktu tinggal : 2 jam Konversi : 48 50 % Katalis : larutan NaOH 4 % Perbandingan umpan masuk reaktor : Asetaldehida : larutan NaOH 4 % = 5,5 : 2.5.2 Metode Alheritiere dan Gobron (955) Pada proses ini, asetaldehida diumpankan secara kontinu pada suatu reaktor alir tangki berpengaduk yang dilengkapi dengan jaket pendingin. Jaket pendingin berfungsi untuk menghilangkan panas yang cukup besar yang dihasilkan oleh reaksi aldolisasi yang sangat eksoterm. Kontrol suhu yang seksama diperlukan untuk mencegah terjadinya reaksi tak terkendali yang menghasilkan produk samping berupa polialdol. Katalis yang digunakan berupa

larutan natrium hidroksida. Pengontakkan asetaldehida dengan natrium hidroksida berlangsung dalam waktu yang sangat singkat, yaitu tidak lebih dari 5 menit. Kondisi operasi reaktor : Fase : cair Suhu : 20 50 o C Tekanan :,5 3 atm Waktu tinggal : 5 menit Konversi : 50 55 % Katalis : larutan NaOH 0,65 % Perbandingan umpan masuk reaktor ; Asetaldehida : larutan NaOH 0,65 % = 6,25 : 2 Produk keluar reaktor dinetralkan dengan asam asetat lalu asetaldehida yang belum bereaksi diuapkan menggunakan evaporator. 2.6 Seleksi Proses Dari kedua metode yang telah disebutkan di atas, dipilih metode Alheritiere dan Gobron (955) dengan alasan:. waktu tinggal dalam reaktor lebih singkat ( 5 menit ) 2. konversi asetaldehida menjadi asetaldol yang diperoleh lebih besar ( 5055% ) 3. konsentrasi katalis NaOH yang digunakan lebih kecil ( 0,65% ) 2.7 Deskripsi Proses Berdasarkan metode Alheritiere dan Gobron (955), proses pembuatan asetaldol dibagi menjadi tiga tahapan antara lain:. Tahap persiapan bahan baku 2. Tahap sintesis (reaksi) 3. Tahap pemisahan atau pemurnian 2.7. Tahap Persiapan Bahan Baku Asetaldehida dari tangki penyimpan (T0) bersamasama dengan recycle asetaldehida dari hasil atas flash drum (FD0) dipompa ke dalam heater (HE02)

untuk dipanaskan menjadi 45 o C. Sementara itu padatan NaOH dari gudang penyimpanan (G0) diencerkan menjadi 0,65% di dalam mixer (M0) menggunakan air proses. Larutan NaOH encer keluar dari M0 dipanaskan menjadi 45 o C di dalam HE0 lalu bersamasama dengan asetaldehida dimasukkan ke dalam Reaktor (R0). 2.7.2 Tahap Sintesis (Reaksi) Reaktor yang digunakan adalah Reaktor Alir Tangki Perpengaduk (RATB) yang dilengkapi dengan coil. Di dalam coil dialiri media pendingin berupa air. Reaksi yang terjadi: OH 2CH 3 CHO OH CH 3 CHCH 2 CHO Asetaldehida asetaldol Reaksi dijaga pada suhu 45 o C dengan konversi asetaldehida dibatasi 55% agar tidak terbentuk polialdol. 2.7.3 Tahap Pemurnian Produk Produk keluar R0 dialirkan menuju netralizer (R02). Sementara itu asam sulfat pekat 95% dari T02 diencerkan menjadi 0% di dalam M02 menggunakan air proses. Asam sulfat encer keluar M02 digunakan untuk menetralkan NaOH yang terkandung di dalam produk R0. Reaksi netralisasi yang terjadi: 2 NaOH + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + 2 H 2 O Kristal natrium sulfat yang terbentuk dipisahkan di dalam crystallizer (CR0) kemudian dikeringkan dengan dryer (D0). Cairan bebas padatan keluar dari CR0 dimasukkan ke dalam FD0. Di dalam FD0 terjadi pemisahan antara asetaldol dengan campuran asetaldehida dan air. Hasil atas FD0 berupa asetaldehida di recycle ke R0. Hasil bawah FD0 berupa asetaldol dan air kemudian dimasukkan ke dalam FD02 untuk dipisahkan. Hasil atas FD02 berupa uap air dibuang ke atmosfer sedangkan hasil bawah FD02 berupa asetaldol yang cukup murni didinginkan di dalam cooler (CL0) lalu disimpan di dalam T03.

Superheated Steam FLOWSHEET PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASETALDOL DARI ASETALDEHIDA Air Proses Air Pendingin Steam No. Kode Keterangan (4) (3) M02. T0 Tangki Asetaldehida T02 (4) 2. T02 Tangki Asam Sulfat LI 3. T03 Tangki Asetaldol FC 4. G0 Gudang Natrium Hidroksida LI T0 P02 P05 (8) PC PC (6) Uap air dibuang ke atmosfer 5. FD Flash Drum 6. HE Heat Exchanger 7. M0 Mixer Asam Sulfat 8. M02 Mixer Natrium Hidroksida FC (6) HE02 C0 9. R0 Reaktor 0. R02 Netralizer. CR0 Crystallizer G0 P0 J0 () (2) M0 PC HE0 R0 (7) R02 (9) HE03 () FD0 P07 (2) HE04 (5) Uap air dibuang ke udara AD0 FD02 P08 (7) CL0 2. D0 Dryer 3. P0 Pompa Asetaldehida 4. P02 Pompa Asam Sulfat 5. P03 Pompa Mixer 6. P04 Pompa Reaktor 7. P05 Pompa Netralizer 8. P06 Pompa Mixer 2 9. P07 Pompa Crystallizer 20. P08 Pompa Flash Drum 2 (5) P04 CR0 (0) D0 2 C0 Compressor 22. CL0 Cooler P03 (3) T03 LI 23. J0 Conveyor 24. AD0 Adsorber P06 Na Sulfat Alur 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 3 4 5 6 7 Komponen (kg/jam) (kg/jam) (kg/jam) (kg/jam) (kg/jam) (kg/jam) (kg/jam) (kg/jam) (kg/jam) (kg/jam) (kg/jam) (kg/jam) (kg/jam) (kg/jam) (kg/jam) (kg/jam) (kg/jam) CH3CHO 688,82 3068,82 3068,82 3068,82 3068,82 H2O 266,73 0,905 54,528 0,94 20,56 267,636 288,52 55,442 2349,976,325 2348,65,99 0,26 9,232 2339,49 230,54 37,879 C4H8O2 3750 3750 3750 3750 3750 NaOH 4,82 4,82 4,82 H2SO4 7,373 7,373 Na2SO4 25,73 25,73 25,73 Sub Total 266,73 5,087 54,528 8,287 6838,698 28,88 9020,56 72,85 993,33 26,498 966,833,99 25,299 3077,44 6089,49 230,54 3787,879 P (atm) 2,7 2,7 2,7 2,7 2,7 T ( o C) 30 30 30 30 32,24 39 45 3,28 62,2 32,4 32,4 05 05 79,95 79,95 20,3 20,3 Air Pendingin Bekas Kondensat DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN DIAGRAM ALIR PEMBUATAN ASETALDOL DARI ASETALDEHIDA PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASETALDOL DARI ASETALDEHIDA MENGGUNAKAN METODE ALHERITIERE DAN GOBRON DAN KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN Skala : Tanpa Skala Tanggal Tanda Tangan Digambar Nama: Andriani Dewi NIM : 080405030 Diperiksa/.Nama : Dr. Ir. Taslim, M.Si Disetujui NIP : 96505 99003 002 2.Nama : Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, MT NIP : 9680808 99403 2 003