BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Alkena Alkena merupakan hidrokarbon tak jenuh yang mempunyai ikatan rangkap dua C=C. Suku alkena yang paling kecil terdiri dari dua atom C, yaitu etena. Jumlah atom H pada gugus alkena dua kali lebih banyak dari jumlah atom C, sehingga secara umum dapat dirumuskan : C n H 2n. Etena : CH 2 CH 2 C 2 H 4 Propena : CH 2 CH 2 CH 3 C 3 H 6 Butena : CH 2 CH CH 2 CH 3 C 4 H 8 Pentena : CH 2 CH CH 2 CH 2 CH 3 C 5 H 10 Sifat- sifat dari alkena adalah : a. Sifat Kimia Sifat khas dari alkena adalah terdapatnya ikatan rangkap dua antara dua buah atom karbon. Ikatan rangkap dua ini merupakan gugus fungsional dari alkena sehingga menentukan adanya reaksi-reaksi yang khusus bagi alkena, yaitu : adisi, polimerisasi, dan pembakaran (Wikipedia, 2009). b. Sifat Fisik 1. Pada suhu kamar, tiga suku yang pertama adalah gas, suku-suku berikutnya adalah cair dan suku-suku tinggi berbentuk padat. Jika cairan alkena dicampur dengn air maka kedua cairan itu akan membentuk lapisan yang saling tidak mencampur. Karena kerapatan cairan alkena lebih kecil dari pada air maka cairan alkena berada di atas lapisan air. 2. Dapat terbakar dengan nyala yang berjelaga karena kadar karbon alkena lebih tinggi daripada alkana yang jumlah atom karbonnya sama Beberapa sifat fisik alkena lainnya diberikan dalam tabel 2.1
Nama Alkena Tabel 2.1 Beberapa sifat fisik alkena Rumus Molekul Berat Molekul Titik leleh ( 0 C) ( 0 C) Kerapatan ( g/cm 3 ) pada 25 0 C Etena C 2 H 4 28-169 -104 0,568 Gas Propena C 3 H 6 42-185 -48 0,614 Gas Butena C 4 H 8 56-185 -6 0,630 Gas Pentena C 5 H 10 70-165 30 0,643 Cair Heksena C 6 H 12 84-140 63 0,675 Cair Heptena C 7 H 14 98-120 94 0,698 Cair Oktena C 8 H 16 112-102 122 0,716 Cair Nonena C 9 H 18 126-81 147 0,731 Cair Dekena C 10 H 20 140-66 171 0,743 Cair ( Sumber : Wikipedia, 2009 ) 2.2 Heptena Heptena merupakan bahan baku untuk industri oli sintesis, polietilena, deterjen, dan Poly Vinyl Chloride (PVC) (Kirk Othmer, 1978). Heptena juga dapat digunakan sebagai bahan pencampur untuk meningkatkan angka oktan pada motor bakar (Ipatieff dan Schaad, 1989). Sifat-sifat dari heptena adalah : Rumus molekul : C 7 H 14 Berat molekul : 98,189 Titik beku Suhu kritis Tekanan kritis : 93,6 0 C : 118,9 0 C : 264,2 0 C : 28,4 atm Panas pembentukan : 62,34 kj/mol Densitas : 679 kg/m 3 Viskositas : 0,2868 cp Panas jenis : 161,975 J/mol.K ( Sumber : Wikipedia, 2009 ) : Cair
Pembuatan Heptena dapat dilakukan dengan dua cara : 1. Pada tekanan tinggi dan suhu tinggi Proses pembuatan heptena dari propena dan n butena dilakukan dalam reaktor fixed bed pada suhu 175 225 C dan tekanan diatas 27 atm. Konversi n butena yang menjadi heptena 30 40 %. Sebagai hasil samping didapat heksena dan oktena. Katalisator yang digunakan untuk proses ini adalah asam fosfat padat. (Kirk dan Othmer, 1978). Destiningsih (2003), memperlihatkan data-data proses yaitu pada kondisi operasi suhu 135 C dan tekanan 38 atm didapatkan produk heptena 40 45 %, Oktena 10 25 %, campuran dekena dan undekena 25 30 %, dan polimer polimer dengan titik didih yang lebih tinggi 10 25 %. Reaktor yang dipakai ialah Multi Bed Reactor dengan katalisator asam fosfat padat yang berbentuk silindris dengan ukuran 5 x 5 mm. Reaksi berlangsung pada fase gas gas. 2. Pada tekanan rendah dan suhu rendah Reaksi dijalankan dalam reaktor fixed bed multitubular pada kondisi operasi suhu 40 C dan tekanan 8 atm. Katalisator yang digunakan adalah AlCl 3 dan ZnCl 2. Reaksi berlangsung pada fase cair cair dengan konversi n Butena yang menjadi Heptena 50 %, sisanya menjadi Heksena dan Oktena (Chauvel, 1980). Reaksi yang terjadi pada pembuatan Heptena dari Propena dan n Butena ini adalah reaksi dimerisasi, yaitu : C 3 H 6 + n C 4 H 8 C 7 H 14 (hasil utama) C 3 H 6 + C 3 H 6 C 6 H 12 (hasil samping) n C 4 H 8 + n C 4 H 8 C 8 H 16 (hasil samping) Berdasarkan penelitian di Eropa, proses yang kedua (pada tekanan dan suhu rendah dengan katalisator AlCl 3 dan ZnCl 2 ) lebih disukai dan lebih menguntungkan daripada proses yang pertama (pada tekanan dan suhu tinggi dengan katalisator H 3 PO 4 padat) (Chauvel, 1980). Dari kedua proses diatas dipilih proses yang kedua yaitu pada tekanan rendah dan suhu rendah dengan pertimbangan : 1. Operasi yang berlangsung pada suhu dan tekanan rendah penanganannya lebih mudah.
2. Konversi yang di hasilkan lebih tinggi yaitu 50 %. 2.3 Spesifikasi bahan 2.3.1 Bahan baku 2.3.1.1 Propena Sifat sifat : Rumus molekul : C 3 H 6 Berat molekul : 42,08 : -47,8 0 C Titik beku : -185 0 C Suhu kritis : 91,8 0 C Tekanan kritis : 45,6 atm Panas pembentukan : 20,43 kj/mol Densitas : 612 kg/m 3 Viskositas : 0,0623 cp Panas jenis : 66,420 J/mol.K : Gas Komposisi : C 3 H 6 95 % C 3 H 8 5 % (Wikipedia, 2009) 2.3.1.2 n-butena Sifat sifat : Rumus molekul : C 4 H 8 Berat molekul : 56,108 : 6,3 0 C Titik beku : 185,4 0 C Suhu kritis : 146,6 0 C Tekanan kritis : 37,2 atm Panas pembentukan : 0,13 kj/mol Densitas : 595 kg/m 3 Viskositas : 0,1354 cp
Panas jenis : 89,509 J/mol.K : Cair Komposisi : n-c 4 H 8 57,799 % n-c 4 H 10 42,036 % (Wikipedia, 2009) 2.3.2 Bahan Pembantu Bahan-bahan pembantu yang digunakan dalam proses pembuatan heptena dari propena dan butena ini adalah : Aluminium Klorida ( AlCl 3 ) dan Zink Klorida ( ZnCl 2 ). Kedua bahan ini berfungsi sebagai katalisator pada tahap pembentukan heptena. 2.3.2.1 Aluminium Klorida ( AlCl 3 ) Sifat- sifat : 1. Berat molekul : 241,43 gr/mol 2. Titik beku : 0 0 C 3. : 120 0 C 4. : Padat 5. Densitas : 1,3 g/cm 3 6. Kelarutan dalam air : 46,6g/100 ml (30 0 C) 7.Larut dalam hidrogen klorida, etanol, kloroform, dan karbon tetraklorida (Wikipedia, 2009) 2.3.2.2 Zink Klorida ( ZnCl 2 ) Sifat- sifat : 1. Berat molekul : 136,315 2. Titik beku : 292 0 C 3. : 756 0 C 4. : Padat 5. Densitas : 2,970 g/cm 3 6. Kelarutan dalam air : 432g/100 ml (25 0 C) 7. Kelarutan dalam alkohol : 430g/100 ml 8. Larut dalam etanol, aseton dan gliserol
(Wikipedia, 2009) 2.4 Proses Pembuatan Heptena Proses pembuatan heptena dari propena dan n butena terjadi dalam dua tahap. Tahap pertama adalah tahap pembentukan heptena (tahap sintesis) dan tahap kedua adalah tahap pemisahan heptena dari hasil hasil samping lain dan sisa bahan bakunya. Tahap Pembentukan Heptena Dari tangki penyimpan (TK 01), propena dialirkan kedalam inline mixing untuk dicampur dengan n butena dari tangki penyimpan (TK 02) dan n butena recycle. Tangki pencampur diperlukan mengingat tingginya tekanan propena pada suhu reaksi. Dari tangki pencampur (T 08) ini campuran kemudian dipanaskan dalam penukar panas sampai suhu 40 C. Dari sini campuran umpan langsung dimasukkan ke dalam reaktor (R). Katalisator AlCl 3 dan ZnCl 2 diumpankan dengan menggunakan hopper dan dimasukkan ke dalam reaktor pada saat start up dan diganti setiap satu tahun sekali pada waktu pembersihan alat-alat pabrik dilakukan. Reaktor yang digunakan adalah reactor fixed bed multitubular dan bekerja pada suhu 40 C dan tekanan 8,5 atmosfer. Waktu tinggal pereaksi dalam reaktor 5 detik. Kemudian digunakan steam untuk mempertahankan panas dalam reaktor. Konversi n butena yang menjadi heptena 50 %, sedangkan propena habis bereaksi. Reaksi reaksi yang terjadi adalah : C 3 H 6 + n C 4 H 8 C 7 H 14 C 3 H 6 + C 3 H 6 C 6 H 12 n C 4 H 8 + n C 4 H 8 C 8 H 16 Dari sini campuran hasil dan sisa bahan baku masuk ke tahap pemisahan.
Tahap Pemisahan Campuran hasil reaksi dan sisa bahan baku dari reaktor (R) dipompakan secara langsung ke menara distilasi (MD 01). Pada menara distilasi (MD 01) sisa bahan baku terpisah dari hasil reaksi menjadi hasil atas dan hasil bawah. Hasil atas yang merupakan sisa bahan baku dalam keadaan cair jenuh langsung diumpankan ke menara distilasi (MD 02) sedangkan hasil bawah yang merupakan hasil reaksi didinginkan dalam penukar panas. Dari sini hasil bawah diturunkan suhunya dengan menggunakan penukar panas baru kemudian dialirkan ke menara distilasi (MD 03). Pada menara distilasi (MD 02) n butana dipisahkan untuk diambil sebagai hasil samping pada hasil bawah. Hasil samping n butana ini didinginkan terlebih dahulu dalam penukar panas, kemudian disimpan di tangki penyimpan (TK 05). Sedangkan hasil atas dipompa dan dimasukkan ke menara distilasi (MD 04). Pada menara distilasi (MD 04) ini n butena dipisahkan sebagai hasil bawah bersama dengan i butena dan kemudian diumpankan kembali ke tangki pencampur untuk dicampur dengan umpan segar. Sedangkan hasil atas yang berupa propane dipompa dan dialirkan ke tangki penyimpan (TK 03). Pada menara distilasi (MD 03 ), hasil samping heksena terpisah dari hasil utama heptena dan hasil samping oktena sebagai hasil atas. Heksena didinginkan terlebih dahulu dalam penukar panas, kemudian dialirkan ke tangki penyimpan (TK 05). Sedangkan hasil bawah langsung diumpankan ke menara distilasi (MD 05). Pada menara distilasi (MD 05) ini hasil utama heptena dipisahkan sebagai hasil atas. Heptena terlebih dahulu didinginkan dalam penukar panas kemudian disimpan dalam tangki penyimpan (TK 06). Hasil bawah oktena juga terlebih dahulu didinginkan dalam penukar panas kemudian dialirkan ke tangki penyimpan (TK 07)