8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

1/25

TUGAS PERANCANGAN PROSES DAN PRODUK KIMIA

“PEMBUATAN ASAM ASETAT DARI METANOL”

DISUSUN OLEH :

Kelompok 5

Intan Permata Sari Lumbanraja 21030113120030

Irma Meiditya 21030113130140

Jonathan Powell 21030113120061Kazenina Marwah Suryana 21030113120062

Kristianingtyas Fanny Putranti 21030113120024

Kumara Haekal Hafidz Amrullah 21030113130173

Wira Pratiwi Pinem 21030113120019

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2016

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

2/25

ii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan karunia-Nya,

makalah Perancangan Proses dan Produk Kimia yang berjudul “Pembuatan Asam

Asetat dari Metanol” ini dapat terselesaikan dengan baik. Meskipun banyak hambatan

yang dialami dalam proses pengerjaannya, namun makalah ini dapat selesai tepat pada

waktunya.

Ucapan terima kasih disampaikan kepada banyak pihak terutama keluarga dan

teman-teman yang telah banyak memberikan bantuan, baik materi maupun non materi

demi kelancaran penyusunan tugas makalah ini.

Makalah Perancangan Proses dan Produk Kimia yang berjudul “Pembuatan

Asam Asetat dari Metanol” ini disusun untuk memenuhi tugas dari mata kuliah

Perancangan Proses dan Produk Kimia yang diampu oleh Ibu Aji Prasetyaningrum ST,

MSi. Makalah ini akan mendeskripsikan proses tahapan sintesa pembuatan etanol dari

molase beserta heuristiknya. Diharapkan makalah ini dapat berguna dalam rangka

menambah wawasan tentang Perancangan Proses dan Produk Kimia.

Tiada hal yang sempurna di dunia ini, hanyalah Tuhan Yang Maha Esa yang

memiliki segala kesempurnaan. Disadari bahwa makalah ini masih memiliki banyakkekurangan. Untuk itu diharapkan kritik dan saran yang membangun demi perbaikannya

di masa yang akan datang.

Semarang, 26 Maret 2016

Penyusun

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

3/25

iii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .........................................................................................................i

KATA PENGANTAR .....................................................................................................ii

DAFTAR ISI .................................................................................................................. iii

DAFTAR TABEL .......................................................................................................... iv

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................... v

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................1

1.1 Latar Belakang ..........................................................................................................1

1.2 Tujuan ........................................................................................................................2

1.3 Manfaat ......................................................................................................................2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .....................................................................................3

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ...........................................................3

2.2 Asam Asetat ...................................................................................................7

2.3 Kegunaan Asam Asetat ...............................................................................11

BAB III SINTESA PROSES .........................................................................................13

3.1 Eliminasi Jenis Proses .................................................................................13

3.2 Distribusi Bahan Kimia (Kondisi Operasi) ..............................................13

3.3 Eliminasi Perbedaan Komposisi .................................................................14

3.4 Eliminasi Perbedaan Tekanan, Suhu dan Fase ........................................14

3.5 Rangkaian Proses (Flwosheet Lengkap) ...............................................................15

BAB IV HEURISTIK PROSES ...................................................................................17

BAB V KESIMPULAN .................................................................................................19

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................20

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

4/25

iv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Perbandingan proses oksidasi asetaldehid dengan proses oksidasin-butana ........................................................................................................ 9

Tabel 2.2. Perbandingan Proses BASF dan Proses Monsanto .................................. 11

Tabel 3.1. Proses produksi asam asetat dengan beberapa proses ............................ 13

Tabel 3.2 Keterangan Penamaan Alat dalam Flowsheet ........................................... 15

Tabel 3.3 Peralatan Proses ........................................................................................... 16

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

5/25

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1 Flowsheet Lengkap Pembuatan Asam Asetat dengan

Proses Monsanto.......................................................................................15

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

6/25

1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 LATAR BELAKANG

Cuka telah dikenal manusia sejak dahulu kala. Dahulu kala cuka dihasilkan oleh

berbagai bakteri penghasil asam asetat, dan asam asetat merupakan hasil samping dari

pembuatan bir atau anggur.

Penggunaan asam asetat sebagai pereaksi kimia juga sudah dimulai sejak lama.

Pada abad ke-3 Sebelum Masehi, Filsuf Yunani kuno Theophrastos menjelaskan bahwa

cuka bereaksi dengan logam-logam membentuk berbagai zat warna, misalnya timbal

putih (timbal karbonat), dan verdigris , yaitu suatu zat hijau campuran dari garam-garam

tembaga dan mengandung tembaga (II) asetat. Bangsa Romawi menghasilkan sapa ,

sebuah sirup yang amat manis, dengan mendidihkan anggur yang sudah asam. Sapa

mengandung timbal asetat, suatu zat manis yang disebut juga gula timbal dan gula

Saturnus . Akhirnya hal ini berlanjut kepada peracunan dengan timbal yang dilakukan

oleh para pejabat Romawi.

Sejak 1910 kebanyakan asam asetat dihasilkan dari cairan piroligneous yang

diperoleh dari distilasi kayu. Cairan ini direaksikan dengan kalsium hidroksida

menghasilkan kalsium asetat yang kemudian diasamkan dengan asam sulfat

menghasilkan asam asetat.

Sekarang ini, asam asetat diproduksi baik secara sintetis maupun secara

fermentasi bakteri. Produksi asam asetat melalui fermentasi hanya mencapai sekitar

10% dari produksi dunia utamanya produksi cuka makanan. Aturan menetapkan bahwa

cuka yang digunakan dalam makanan harus berasal dari proses biologiskarena lebih

aman bagi kesehatan.

Pembuatan asam asetat sintesis dalam skala industri lebih sering menggunakan

metode karbonilasi methanol. Ada dua macam proses pembuatan asam asetat dalam

pabrik yakni proses monsanto dan proses cativa. Proses monsanto menggunakan katalis

kompleks Rhodium ( cis ! [Rh(CO) 2I2]!), sedangkan proses cativa menggunakan katalis

iridium ([Ir(CO) 2I2]!)yang didukung oleh ruthenium.

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

7/25

2

Asam asetat, asam etanoat atau asam cuka adalah senyawa kimia asam organik

yang dikenal sebagai pemberi rasa asam dan aroma dalam makanan. Asam cuka

memiliki rumus empiris C 2H4O2. Rumus ini seringkali ditulis dalam bentuk CH 3-

COOH, CH 3COOH, atau CH 3CO 2H. Asam asetat murni ( asam asetat glasial ) adalah

cairan higroskopis tak berwarna, dan memiliki titik beku 16.7°C,titik didih 117,9 0C.

Asam asetat merupakan pereaksi kimia dan bahan baku industri yang penting.

Asam asetat digunakan dalam produksi polimer seperti polietilena tereftalat, selulosa

asetat, dan polivinil asetat, maupun berbagai macam serat dan kain. Dalam industri

makanan, asam asetat digunakan sebagai pengatur keasaman. Di rumah tangga, asam

asetat encer juga sering digunakan sebagai pelunak air. Dalam setahun, kebutuhan dunia

akan asam asetat mencapai 6,5 juta ton per tahun. 1.5 juta ton per tahun diperoleh dari

hasil daur ulang, sisanya diperoleh dari industri petrokimia maupun dari sumber hayati.

1.2 TUJUAN

1. Mengetahui reaksi-reaksi dalam pembentukan asam asetat.

2. Mengetahui kelebihan dan kekurangan dari reaksi-reaksi pembentukan asam asetat.

3. Mengetahui reaksi yang optimum dalam pembentukan asam asetat.

4. Mengetahui kondisi operasi dalam pembuatan asam asetat.

5. Mengetahui alat-alat yang digunakan dalam proses pembuatan asam asetat.

1.3 Manfaat

1. Mahasiswa mengetahui reaksi-reaksi dalam pembentukan asam asetat.

2. Mahasiswa mengetahui kelebihan dan kekurangan dari reaksi-reaksi pembentukan

asam asetat.

3. Mahasiswa mengetahui reaksi yang optimum dalam pembentukan asam asetat.

4. Mahasiswa mengetahui kondisi operasi dalam pembuatan asam asetat.

5. Mahasiswa mengetahui alat-alat yang digunakan dalam proses pembuatan asam

asetat.

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

8/25

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

1. Spesifikasi Bahan Baku

a. Methanol• Wujud : Cair • Kenampakan : Jernih tak berwarna • Bau : Spesifik • Komposisi : Minimal 99 % methanol, maksimal 1 % dianggap air

1) Sifat-sifat Fisik• Rumus molekul : CH 3-OH• Berat molekul : 32,042 g/gmol• Suhu Kritis : 239.9 oC• Tekanan Kritis : 79,9 atm• Densitas (liquid 25 oC) : 0,7864 g/cc• Specific grafity : 1,11• Tekanan Uap ( 25 oC) : 127,2 mmHg• " Gf ( liquid 25 oC ) : -39,869 cal/gmol• " Gf ( vapor 25 oC) : -57,130 cal/gmol• Viskositas (liquid 25 oC) : 0,541 cp• Viskositas (vapor 25 oC) : 0,00968 cp• Spesific Heat (liquid 25 oC) : 0,6054 cal/hc• Spesific Heat ( vapor 25 oC) : 0,3274 cal/hmC• Konduktivitas Thermal (liquid 25 oC) : 153,5 cal/hc• Konduktivitas Thermal (vapor 25 OC) : 12,1 cal/hmC• Tegangan muka dalam air 25 oC : 22,6 dyne/cm• Kelarutan dalam air : larut sempurna

2) Sifat-sifat Kimia

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

9/25

4

• Dengan asam asetat menghasilkan proses esterifikasi

CH 3-OH + CH 3COOH CH 3CH 2COOH + H 2O• Dengan karbon monoksida membentuk asam asetat

CH 3-OH + CO CH 3COOH + H 2O• Reaksi esterifikasi dengan katalis asam dari isobutilen dan methanol

membentuk metil tertier butyl eter (MTBE)

CH 3-OH + H 2C-C(CH 2)2 (CH 3)3-C-O-CH 3 • Reaksi dehidrogenasi oksidatif dari methanol dengan katalis

Ag.Molibdenum- Fe 2O3 akan menghasilkan formaldehyde

CH 3-OH MO-Fe2O3 CHO 2 + H 2 • Metil ester dengan karboksilat dapat dibentuk dari reaksi katalis

asam, dengan penghilangan air secara azeotropik.

CH 3-OH + C - C = COOH H+ CH 3 – C – COOCH 3 + H 2O

b. Karbon Monoksida• Wujud : Gas• Bau : Tidak berbau• Komposisi : Minimal 98 % CO, maksimal 2 % dianggap H 2

1) Sifat-sifat Fisik• Berat molekul : 28,01 g/gmol• Densitas pada STP : 1,250 g/cm 3 • Temperatur Kritis : -140,23 oC• Tekanan Kritis : 34,529 atm• Volume Kritis : 93,06 cm 3 • Spesific heat ( pada volume konstan 1 atm )

0oC : 4,97 kal/mol. oC

100 oC : 5,01 kal/mol. oC• Entropi ( pada 1 atm )

0oC : 46,656 kal/mol.K

100 oC : 48,8831 kal/mol.K

CH 3

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

10/25

5

• Entalphi ( pada 1 atm )

100 oC :3130,6 kal/mol

0oC : 3831,8 kal/mol

2) Sifat-sifat Kimia• Bereaksi dengan methanol membentuk asam asetat

CH 3-OH + CO CH 3COOH + H 2O• Bereaksi dengan hidrogen membentuk methanol

CO + 2H 2 CH 3OH• Bereaksi dengan di metil alamine membentuk dimetil nonamine

CO + (CH 3)2 NH CH 3COOH + H 2O

2. Spesifikasi Bahan Pembantu

a. Katalisator Rhodium Kompleks• Wujud : Cair• Warna : Putih kekuningan• Densitas : 0,26 g/cc• Komposisi : Minimal 39% katalis Rh kompleks, maksimal 61 % air

b. Promotor Hidrogen Iodida, HI • Wujud (1 atm, 30 oC) : Cair • Kenampakan : Jernih • Komposisi : Minimal 50 % HI, maksimal 50 % air

3. Spesifikasi Produk Utama Asam Asetat

• Wujud : Cair• Kenampakan : Jernih• Bau : Spesifik• Kemurnian : 99 % asam asetat, maksimal 1 % dianggap air

1) Sifat-sifat fisika• Rumus Molekul : CH 3COOH• Berat Molekul : 60,053 g/gmol

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

11/25

6

• Titik leleh pada 1 atm : 16,6 oC• Titik didih pada 1 atm : 117,9 oC• Spesific gravity : 1,051 g/cm 3 •

Koefisien ekspansi (20o

C) : 1,07 x 10-3

• Temperatur Kritis (liquid) : 594,45 oC• Tekanan Kritis (liquid) : 57,1 oC• Volume Kritis (liquid) : 2,85 cc/g• Surface tension

20oC,udara : 27,6 dyne/cm

110 oC, udara : 22,2 dyne/cm•

Viskositas20oC,udara : 1,22 cp

110 oC,udara : 0,42 cp• Spesific Heat (25 oC) : 0,487 kal/g. oC• Panas pelarutan dalam air (18O oC) : 6,3 kal/g• Hf (25 oC) : -1927,1 kal/g• Gf (25 oC) : -1549,9 kal/g

2) Sifat-sifat Kimia• Dengan alkohol terjadi reaksi esterifikasi.

2CH 3-OH + CH 3COOH CH 3COOCH 3 + H 2O• Pembentukan garam keasaman.

2CH 3COOH + Zn (CH 3COO) 2Zn 2 + H + • Konversi ke ester

Benzil alkohol Benzil asetat• Konversi ke klorida-klorida asam

3 CH 3COOH + PCl 3 3 CH 3COCl + H 3PO 3 • Substitusi dari alkil/aril group

CH 3COOH ClCH 2OH Cl 2CHCOOH Cl 3CCOOH• Pembentukan ester

CH 3COOH + CH 3CH 2OH CH 3COOC 2H3

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

12/25

7

2.2 Asam Asetat

Asam asetat adalah senyawa berbentuk cairan tak berwarna yang memiliki

rasa sangat asam serta bersifat korosif. Asam asetat larut dalam air, alkohol,

gliserol, dan eter (Kirk-Othmer, 1978). Asam asetat dapat dibuat dengan berbagai

proses, diantaranya:

1. Fermentasi Alkohol

Pada proses ini asam asetat diperoleh dengan cara oksidasi bakterial dari

etanol (etil alkohol). Bakteri yang digunakan adalah dari genus Acetobacter .

Bakteri ini sangat sensitif terhadap kekurangan O2 sehingga keberhasilan dari

proses ini sangat tergantung pada efisiensi aerasi. Oksidasi ini melalui duatahap proses:

2 C 2H5OH + O 2 2 CH 3CHO + 2 H 2O

2 CH 3CHO + O 2 2 CH 3COOH + H 2O

Keuntungan proses ini dengan proses-proses sebelumnya adalah oksidasi

alkohol menjadi asam asetat berlangsung 30 kali lebih cepat, volume reactor

yang diperlukan lebih kecil (sekitar 16% lebih kecil dari trickle generator),

efisiensi lebih besar, hasil yang diperoleh sekitar 5-8% lebih tinggi dankonversi yang diperoleh lebih dari 90%, proses dapat berjalan secara otomatis,

serta rasio produktivitas terhadap modal capital jauh lebih besar daripada

proses sebelumnya.

2. Distilasi Kayu

Proses ini dilakukan dengan cara destruksi kayu keras ( pyroligneous ).

Pyroligneous ini mengandung 6% asam asetat, 28% metanol, 2% ter, 2% wood

oil, dan sisanya berupa air dan senyawa-senyawa lainnya. Cairan asam

ligneous kemudian dipisahkan dari ter yang ada di dalamnya dengan cara

distilasi.

3. Proses Sintesa

a. Oksidasi Asetaldehid

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

13/25

8

Pembuatan asam asetat dengan proses ini merupakan salah satu proses

yang komersial dan sering digunakan. Pembuatan asam asetat dengan cara

ini dilakukan pertama kali pada tahun 1911 di Jerman. Proses ini dilakukan

pada fase cair, suhu 60-70oC, tekanan 1-6 atm dengan katalis mangan asetat

1% (persen berat). Reaksi pembuatan asam asetat ini dijalankan dalam

stirred tank reactor yang dilengkapi dengan sparger , konversi yang terjadi

mencapai 90% dan selectivity mencapai 94%. Reaksi yang terjadi adalah :

2 CH 3CHO + O 2 2 CH 3COOH + H 2O

Oksigen yang digunakan dapat berupa oksigen murni (konversi

oksigen mencapai 99 %) atau dari udara (konversi oksigen mencapai 65%)

b. Oksidasi Senyawa Hidrokarbon

Proses yang biasa digunakan pada pembuatan asam asetat dengan cara

ini disebut sebagai proses Wacker. Bahan baku yang biasa digunakan adalah

n-butena dan nafta fraksi ringan. Reaksi dijalankan pada fase cair

nonkatalitik dengan suhu 160-180oC dan tekanan 55 atm. Dalam proses ini

dihasilkan beberapa hasil samping, antara lain: asam format, aseton,

asetaldehid, etil asetat, dan etil metil keton.

c. Oksidasi Etanol

Proses ini dilakukan dengan cara mereaksikan uap etanol kemurnian

tinggi dengan udara pada suhu 540-550oC dan tekanan 10-30 atm. Pada

proses ini digunakan katalis kawat Ag.

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

14/25

9

Tabel 2.1. Perbandingan proses oksidasi asetaldehid dengan proses oksidasi n-butana

No. Pertimbangan Oksidasi asetaldehid Oksidasi n-butana

1 Bahan baku Asetaldehid n-butana

2 Yield 95%-98% 70%-80%

3 Kondisi operasi333 K-343 K,

1-6 atm

433 K-453 K,

45-55 atm

4 Katalis Co / Mn Co / Mn

5 Biaya investasi Rendah Rendah

6 Biaya operasi Rendah Rendah

d. Karbonilasi MetanolProses pembuatan asam asetat dengan cara ini menggunakan bahan

baku berupa metanol dan gas CO. Reaksi ini dapat dijalankan dalam fase

cair maupun fase gas. Proses karbonilasi metanol ini telah banyak

diterapkan secara komersial, diantaranya pada :

CH 3OH + CO # CH 3COOH (Reaksi Utama)

CH 3OH + CH 3COOH # CH 3COOCH 3 +H 2O (Reaksi Samping)

• Proses BASF ( Bodishe Anilin and Soda Fabric )

Pertama kali diperkenalkan oleh Du Pont di Amerika dan kemudian

oleh BASF. Proses ini menggunakan bahan baku gas CO dan metanol.

Gas CO didapat dari unit asetilen (oksidasi parsial hidrokarbon atau coke

oven gas ). Proses ini dijalankan pada suhu 350 oC dan tekanan 693 atm

dengan katalis cobalt iodine .•

Proses MonsantoProses ini dijalankan pada fase cair, suhu 150-200 oC dan tekanan

33-65 atm dengan katalis rhodium komplek dengan fosfin.

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

15/25

10

Mekanisme kerja proses monsanto berjalan dengan beberapa tahap :

1. Siklus katalitik konversi metanol menjadi metiliodida

CH 3OH + HI CH 3I + H 2O

2. Tahap preformation, penambahan katalis Rh (I) kompleks ke dalammetil iodida membentuk [RhI 2(CO) 2]- kompleks.

RhX 3 + 3 CO + H 2O [RhX 2(CO) 2]- + CO 2 + 2 H + + X –

3. Catalytic cycle untuk mengaktifkan metenol memproduksi

iodometana, pertama methanol dimasukkan dalam tangki reaktor dan

direaksikan dengan HI. Peran iodida adalah hanya untuk

mempromosikan konversi methanol menjadi metil iodide:

MaOH + HI MeI + H2O

4. Setelah metil iodida telah terbentuk maka diteruskan ke reaktor

katalis. Siklus katalitik dimulai dengan penambahan oksidatif metil

iodida ke dalam [Rh(CO) 2I2]- sehingga terbentuk kompleks

[MeRh(CO)I 3]- . Kemudian dengan cepat CO pindah berikatan dengan

CH 3 membentuk kompleks.

CH 3I + [RhI I 2(CO) 2]- [RhI 3(CH 3)(CO) 2]-

5. Setelah itu direaksikan dengan karbon monoksida, dimana gas CO

berkoordinasi sebagai ligan dalam kompleks Rh, menjadi rhodium-

alkil kemudian membentuk ikatan menjadi kompleks asil-rhodium

(III). Dengan terbentuknya kompleks pada maka gugus CH 3COI

mudah lepas. Kompleks ini kemudian direduksi menghasilkan asetil

iodide dan katalis rhodium yang terpisah. Ditangki ini bekerja suhu

150 0C-200 0C dan tekanan 30 atm- 60 atm.

6. Asetil iodida yang terbentuk kemudian dihidrolisis dengan H 2O

menghasilkan CH 3COOH dan HI dimana HI yang terbentuk dapat

digunakan lagi untuk mengkonversi methanol menjadi MeI yang

akan masuk dalam proses reaksi dan melanjutkan siklus.

7. Tahap Separasi, asam asetat yang dihasilkan masuk dalam tangki

pemurinian untuk dipisahkan dari pengotor yang mungkin ada seperti

asam propionate. Pemurnian dilakukan dengan cara destilasi.

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

16/25

11

• Proses Sintesa Asam Asetat dari Paten Ajinomoto

Proses sintesa ini dijalankan pada fase gas dengan suhu 276 oC dan

tekanan 26 atm. Katalis yang digunakan adalah rhodium 1% dalam

penyangga karbon aktif dengan aktivator katalisator metil iodida.

Perbandingan metanol dan gas CO yang digunakan adalah antara 1:1

sampai 1:3.• Proses Cativa dari Paten BP Chemicals

Proses ini dijalankan pada fase cair dengan suhu 150-220 oC dan

tekanan 15-50 barg. Katalis yang digunakan adalah senyawa iridium 700-

1500 ppm dan senyawa ruthenium sebagai promoter sebanyak 1500-2500

ppm. Reaksi dijalankan dalam reaktor gelembung.

Tabel 2.2. Perbandingan Proses BASF dan Proses Monsanto No. Pertimbangan BASF Monsanto

1 Bahan baku Metanol dan CO Metanol dan CO

2 Yield 90% 90-99%

3 Kondisi operasi 523 K, 650 atm 433 K-463 K, 30 atm

4 Katalis Co (tidak efektif) Rh (efektif)

5 Biaya investasi Tinggi Tinggi

6 Biaya operasi Rendah Rendah

2.3 Kegunaan Asam Asetat

Asam asetat merupakan pereaksi kimia dan bahan baku industri yang

penting untuk menghasilkan berbagai senyawa kimia. Asam asetat digunakan

dalam produksi polimer seperti polietilena tereftalat , selulosa asetat, dan polivinilasetat, maupun berbagai macam serat dan kain. Asam asetat digunakan sebagai

pengatur keasaman dalam industri makanan. Asam asetat encer juga sering

digunakan sebagai pelunak air di rumah tangga. Penggunaan asam asetat lainnya,

termasuk penggunaan dalam cuka relatif kecil (Setiawan, 2007).

Asam asetat digunakan untuk rumah tangga, industri dan kesehatan yaitu

sebagai berikut :

a. Bahan penyedap rasa pada makanan

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

17/25

12

Bahan pengawet untuk beberapa jenis makanan dan merupakan pengawet

makanan secara tradisional. Daya pengawet disebabkan karena kandungan

asam asetatnya sebanyak 0,1 % asam asetat dapat menghambat pertumbuhan

bakteri spora penyebab keracunan makanan.

b. Pembuatan obat-obatan (Aspirin).

c. Bahan dasar pembuatan anhidrida asam asetat yang sangat penting diperlukan

untuk asetilasi terutama di dalam pembuatan selulosa asetat.

d. Bahan dasar untuk pembuatan banyak persenyawaan lain seperti asetil

klorida.

e. Di bidang industri karet (menggumpalkan karet).

f. 0,3 % asam asetat dapat mencegah pertumbuhan kapang penghasil

mikotoksin

g. Industri PTA merupakan pengkonsumsi asam asetat terbesar yang digunakan

sebagai media pelarut katalis.

h. Industri etil asetat sebagai bahan baku utama

i. Industri tekstil, terutama industri pencelupan kain dimana asam asetat

berfungsi sebagai pengatur pH.

j. Industri cuka, asam asetat sebagai bahan baku utama.

k. Industri benang karet, sebagai bahan penggumpal ( co-agulant ) ketika lateks

dikeluarkan dari extruder .

l. Di samping itu, asam asetat juga digunakan sebagai bahan setengah jadi

untuk membuat bahan-bahan kimia seperti vinil asetat, selulosa asetat, asam

asetat anhidrid, maupun kloro asetat.

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

18/25

13

BAB III

SINTESA PROSES

3.1 Eliminasi Jenis Proses

Dari beberapa proses pembuatan asam asetat tersebut, maka dipilih

pembuatan asam asetat dengan Monsanto dengan alasan sebagai berikut :

1. Yield reaksi yang tinggi ( 90-99% ) dan hasil samping yang rendah

2. Bahan baku berupa metanol dan gas karbon monoksida yang mudah diperoleh

dari dalam negeri dengan harga lebih murah.

3. Kondisi operasi proses relatif aman karena berlangsung pada suhu dan tekanan

yang tidak terlalu tinggi (150-200 oC dan 33-65 atm).

Tabel 3.1. Proses produksi asam asetat dengan beberapa proses

Parameter

Proses

Karbonilasi

BASF

Karbonilasi

Monsanto

Oksidasi n-

Butana

Oksidasi

AsetaldehidFermentasi

Yield

Bahan Baku

90%

Metanol

dan CO

90-99%

Metanol

dan CO

60-70% n-

Butana dan

Udara

94%

Asetaldehid

dan Udara

30-40%

Etanol dan

acetobacter

aceti

Suhu 250 oC 150-200 oC 160-180 oC 70-90 oC 29-35 oC

Tekanan 650 atm 30-60 atm 45-55 atm 10 atm 1 atm

Katalis Cobalt Rhodium -Mangan

asetat-

3.2 Distribusi Bahan Kimia (Kondisi Operasi)

Distribusi bahan kimia digunakan untuk memperhitungkan keberadaan

spesies inert , membersihkan spesies lain yang dapat menyebabkan konsentrasi

tidak dapat diterima, mencapai selektivitas yang tinggi pada produk yang

diinginkan serta penjelasan kondisi operasi secara dasar.

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

19/25

14

Metanol yang disimpan dalam tangki pada kondisi cair (30 oC, 1 atm)

dialirkan dan dinaikkan tekanannya menjadi 45 atm serta dinaikkan suhunya

menjadi 165 oC sebelum dimasukkan ke dalam reaktor. Gas karbon monoksida

dengan suhu 210 oC dan tekanan 30 atm dilakukan pretreatment agar suhu dan

tekanan menjadi 165 oC dan 45 atm. Reaktor yang digunakan yaitu bubble reactor

dengan sparger . Setelah keluar reaktor, tekanan diturunkan menjadi 5 atm. Reaksi

yang terjadi di reactor adalah :

CH3OH + CO # CH 3COOH

Metanol Karbon monoksida Asam asetat

3.3 Eliminasi Perbedaan Komposisi

Proses Monsanto ini umumnya dilakukan pada suhu 150 – 200 ! dan

tekanan 30 -60 atm. Adapun kondisi operasi yang dipilih pada suhu 165 ! dan

tekanan 45 atm. Pada awalnya merubah tekanan dan suhu metanol dan gas karbon

monoksida, setelah itu dialirkan kedalam reactor dengan menggunakan katalis

rhodium kompleks dan promoter HI. Setelah produk (asam asetat) dihasilkan,

dipompa menuju tangki pemurinian untuk dipisahkan dari pengotor yang mungkin

ada seperti asam propionat. Pemurnian dilakukan dengan cara distilasi (heuristik

9) dan kadar asam asetat yang dihasilkan mencapai 99% (heuristik 7).

3.4 Eliminasi Perbedaan Suhu, Tekanan, dan Fase

Ketika kondisi operasi reaksi dan pemisahan telah ditentukan, maka

keadaan umpan dan produk harus dilakukan penyesuaian. Hal ini dilakukan

biasanya dengan menyesuaikan tingkat suhu dan tekanan yang diinginkan untuk

mencapai konversi reaksi dan pemisahan. Selanjutnya setelah flowsheet telah

dibuat, dapat disesuaikan terhadap optimum ekonomi. Dalam tahapan sintesis,

berbagai operasi dilakukan untuk menghilangkan perbedaan suhu, tekanan, dan

fase antara sumber umpan, reaksi, operasi pemisahan, dan produk.

Dalam tahap proses, pertama methanol, air, HI, dan katalis dialirkan menuju

mixing tank . Setalah keluar dari mixing tank menuju heat exchanger agar menjaga

atau mengontrol suhu dan terjadi penukaran panas, setelah itu barulah dialirkan

kedalam reaktor dan ditambahkan gas karbon monoksida yang melewati heat

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

20/25

15

exchanger. Hasil atas dari reaktor dimasukkan kedalam expander dimaksudkan

untuk menurunkan tekanan dan setalah itu masuk kedalam kondensor untuk

menurunkan suhu dan merubah fasa menjadi cair.

Hasil samping dari reaktor berwujud cair dan dialirkan menuju heat

exchanger agar dapat menyerap panas dan setelah itu masuk kedalam kolom

distilasi. Hasil atas kolom distilasi di pompa menuju kondensor dan terjadi

perubahan suhu. Hasil bawahnya dialirkan menuju reboiler dan terjadi perubahan

suhu, setelah itu masuk kedalam vaporizer, setelah itu kondendor untuk

penurunan tekanan dan perubahan suhu yang terjadi didalam heat exchanger dan

didapatkan produk murni (asam asetat) yang disimpan didalam tanki.

3.5 Rangkaian Proses (flowsheet lengkap)

Gambar 3.1 Flowsheet Lengkap Pembuatan Asam Asetat dengan Proses

Monsanto

Tabel 3.2 Keterangan Penamaan Alat dalam FlowsheetKode Keterangan

HE-01 Heat exchanger

R-01 Reaktor

EX-01 Expander

CD-01 Kondensor

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

21/25

16

S-01 Separator

ABS-01 Absober

D-01 Distilasi kolom 1

D-02 Distilasi kolom 1

V-01 Vaporizer

ST-02 Tanki penyimpanan

Metanol

MT Mixing tank

Tabel 3.3 Peralatan Proses Nama Alat Fungsi Kondisi Operasi

Reaktor R-01 Tempat berlangsungnya

reaksi karbonilasi CH 3OH

dengan CO dan membentuk

CH 3COOH

Suhu : 165 !

Tekanan : 45 atm

Tanki ST-02 Menyimpan bahan baku

Metanol dalam bentuk cair

Suhu : 30 !

Tekanan : 1 atm

Kolom Scrubber Memisahkan HI dari

campuranya dengan

bantuan Metanol

Pompa bahan baku

Metanol

Mengalirkan Metanol dari

tangki penyimpanan sebagai

bahan baku penyerap HI

dalam Absober

Suhu : 60 !

Tekanan : 1 atm

Expander Menurunkan tekanan

produk gas reaktor

Tekanan awal : 30 atm

Tekanan akhir : 5 atm

Mixer Tank Tempat pencampuran

freshfeed metanol, katalis,

dan air.

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

22/25

17

BAB IV

HEURISTIK PROSES

Dari proses yang telah dijelaskan di Bab III, terdapat beberapa heuristik atau

kaidah yang digunakan dalam proses tersebut antara lain:

a. Penyimpanan bahan baku (Heuristik 1)

Bahan baku utama yaitu metanol yang merupakan bahan non-hazard

disimpan dalam tangki pada kondisi cair (30 oC, 1 atm).

b. Pompa bahan baku Metanol (Heuristik 37)

Pompa yang digunakan untuk mengalirkan metanol dari tangki

penyimpanan sebagai penyerap HI dalam absorber adalah pompa sentrifugal.

Pompa sentrifugal digunakan untuk ketinggian 3200 ft dan laju alir antara 10-

5000 gpm.

c. Penaikkan suhu bahan baku (Heuristik 25)

Untuk menaikkan suhu bahan baku dari suhu 30 oC menjadi suhu 165 oC

digunakan alat heat exchanger.

d. Penaikkan tekanan bahan baku (Heuristik 34)

Untuk menaikkan tekanan bahan baku menjadi 45 atm digunakan alatkompresor.

e. Reaktor proses (Heuristik 21)

Jenis reaktor yang digunakan pada proses ini yaitu bubble reactor dengan

sparger. Reaksi yang berlangsung sangat eksotermis sehingga harus diberi

pendingin. Pendingin yang digunakan adalah air.

f. Penurunan tekanan produk gas reaktor (Heuristik 40)

Untuk menurunkan tekanan produk gas reaktor dari 30 atm menjadi 5 atmmenggunakan expander.

g. Pemisahan katalis (Heuristik 14)• Untuk memisahkan katalis H[Rh(CO) 2I2]- dari campurannya

digunakan alat Catalyst Recovery Separator • Untuk memisahkan katalis Rhodium kompleks dari campurannya

digunakan alat Catalyst Recovery Column (CRC).

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

23/25

18

• Untuk memisahkan HI dari campurannya dengan bantuan metanol

digunakan Kolom Scrubber dengan jenis packed column .

h. Tahap pemurnian (Heuristik 9)

Asam asetat yang dihasilkan masuk dalam tangki pemurnian untuk

dipisahkan dari pengotor yang mungkin ada seperti asam propionate

menggunakan kolom distilasi.

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

24/25

19

BAB V

KESIMPULAN

Dalam produksi asam asetat dari metanol, ada berbagai macam reaksi yang

dapat memproduksi produk asam asetat. Sebagai seorang teknik kimia, dalam

perancangan pabrik salah satu aspek yang perlu dipertimbangkan adalah nilai ekonomis

dari suatu proses. Sehingga dapat merancang produk dengan nilai jual setinggi mungkin

dan pengeluaran sekecil mungkin. Oleh karena itu pembuatan asam asetat dari metanol

dipilih proses karbonilasi methanol. Proses pembuatan asam asetat dengan cara ini

menggunakan bahan baku berupa methanol dan gas CO. Reaksi ini dapat dijalankan

dalam fae cair maupun gas. Proses menggunakan karbonilasi metanol dapat mencapai

90-99%

Tahap sintesa yang dilakukan terdiri dari 5 tahap, yaitu eliminasi perbedaan tiap

molekul, distribusi kimia, eliminasi perbedaan komposisi, eliminasi perbedaan suhu,

tekanan dan fase, dan rangkaian kerja atau proses. Kondisi operasi pada suhu 2000C

dan tekanan 33-65 atm. Alat yang digunakan meliputi reactor tempat berlangsungnya

reaksi karbonilasi metanol, tanki penyimpanan bahan baku methanol dalam bentuk cair,kolom scrubber, pompa bahan baku metanol, ekspander, dan mixer tank untuk

mencampurkan freshfeed methanol, katalis dan air.

8/16/2019 182411_TUGAS P3K.pdf

25/25

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2011 . Prarancangan Pabrik Asam Asetat dari Metanol dan Karbon

Monoksida Kapasitas 250.000 Ton per Tahun. . Diakses dari

http://eprints.ums.ac.id/12259/2/BAB_I.pdf pada tanggal 25 Maret 2016.

Anonim. 2014. Asam Asetat . Diakses dari

https://www.academia.edu/9446385/Asam_Asetat pada tanggal 25 Maret 2016.

Fauzi, Andi Rahman & Ridwan. 2012. Pra-Rancangan Pabrik Asam Asetat dari Proses

Karbonilasi Methanol Kapasitas Produksi 120.000 Ton/Tahun . Jurusan Teknik

Kimia Universitas Diponegoro : Semarang.

Perry, John. H. 1999. Chemical Engineers Handbook, 7th ed . Mc Graw Hill Book

Company, Inc. New York.

Seider, Warren D., Seader, J.D., Lewin, Daniel R. 2004. Product & Process Design

Principles . 2nd edition. New York : Wiley.

Smith, J.M., H.C. Van Ness, & M.M. Abbott. 2001. Chemical Engineering

Thermodynamics, Sixth Edition . Mc Graw Hill Book Company, Inc. NewYork