Download - Makalah Phenol
http://herusantoso17.blogspot.com/2012/06/industri-phenol-dari-proses-benzen.html
MAKALAH PROSES INDUSTRI KIMIAINDUSTRI PHENOL DARI PROSES BENZEN SULFONAT
DISUSUN
OLEH :Heru Santoso 0609 3040 0345
Kelas : 4 KB
Dosen Pembimbing Ir. Erlinawati,M.T
JURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
2011BAB V
SENYAWA KIMIA DARI AROMATIK
5.4 INDUSTRI PHENOL (Benzene Sulfonate Caustic Fusion)5.4.1 PENDAHULUAN
Phenol atau asam karbolat atau benzenol adalah zat kristal tak berwarna yang
memiliki bau khas. Kegunaan phenol antara lain sebagai antiseptic dan sebagai obat-obatan
Rumus kimianya adalah C6H5OH dan strukturnya memiliki gugus hidroksil(-OH). Phenol
memiliki titik didih 187.7 oC dan titik lelehnya 40.5 0 C .Phenol memiliki sifat yang
cenderung asam, yang berarti ia dapat melepaskan ion H+ dari gugus hidroksilnya.
Dibandingkan dengan alkohol alifatik lainnya, phenol bersifat lebih asam. Hal ini
dapat dibuktikan dengan mereaksikan phenol dengan NaOH, dimana phenol dapat
melepaskan H+. Pada keadaan yang sama, alkohol alifatik lainnya tidak dapat bereaksi
seperti itu. Pelepasan ini diakibatkan pelengkapan orbital antara satu-satunya pasangan
oksigen dan sistem aromatik, yang mendelokalisasi beban negatif melalui pasangan cincin
tersebut dan menstabilkan anionnya.
Seperti halnya air, phenol dapat membentuk ikatan hydrogen. Karena adanya ikatan
hydrogen ini maka phenol mempunyai titik didih yang lebih besar dibandingkan dengan
senyawa lain yang mempunyai berat formula yang sama.
5.4.2 KLASIFIKASI PROSES
Pembuatan phenol (Cumene peroxidation-hydrolysis)
Pembuatan phenol (Toluene two-stage oxidation)
Pembuatan phenol ( raschig vapor phase hydrochlorination and hydrolysis)
Pembuatan phenol (Chlorobenzene –caustic hydrolysis)
Pembuatan phenol (Benzene sulfonate caustic fusion)
Pembuatan phenol (Direct oxidation of Benzene)
Pada makalah ini yang dibahas adalah proses pembuatan phenol dengan benzene sulfonat
5.4.3 DATA KUANTITATIF
a. Basis : 1 ton produk phenol (87% yield)Bahan baku : Benzene : 0.96 tonH2SO4 (98%) : 1.70 tonNaOH (100%) : 1.65 ton
b. Kapasitas Produksi : 50-150 ton/hari
5.4.4 SIFAT FISIK DAN KIMIA
5.4.4.1 Bahan Baku :a. Benzene (C6H6)
Berat molekul : 78.1121 g/mol Density : 0.8786 g/ml pada 20 °C Titik leleh : 5.5 °C Titik didih : 80.1 °C Kelarutan dalam air : 0.8 g/L (15 °C) Viscositas : 0.652 cP pada 20 °C
Sifat Kimia:
Bersifat kasinogenik (racun) Merupakan senyawa nonpolar
Tidak begitu reaktif, tapi mudah terbakar dengan menghasilkan banyak jelaga Lebih mudah mengalami reaksi substitusi dari pada adisi.
b. Asam Sulfat (H2SO4)Sifat fisik asam sulfat
Berat molekul : 98,08 gr/mol Densitas : 1,84 gr/cm3 cair Titik leleh : 10 °C, 283 K, 50 °F Titik didih : 337 °C, 610 K, 639 °F Kelarutan dalam air : tercampur penuh
Sifat kimia asam sulfat
Reaksi dengan air
Reaksi hidrasi asam sulfat sangatlah eksotermik. Selalu tambahkan asam ke dalam air daripada air ke dalam asam. Air memiliki massa jenis yang lebih rendah daripada asam sulfat dan cenderung mengapung di atasnya, sehingga apabila air ditambahkan ke dalam asam sulfat pekat, ia akan dapat mendidih dan bereaksi dengan keras. Reaksi yang terjadi adalah pembentukan ion hidronium:
H2SO4 + H2O → H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O → H3O+ + SO4
2-
Sebagai asam, asam sulfat bereaksi dengan kebanyakan basa, menghasilkan garam sulfat. Sebagai contoh, garam tembaga tembaga(II) sulfat dibuat dari reaksi antara tembaga(II) oksida dengan asam sulfat:
CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2OAsam sulfat juga dapat digunakan untuk mengasamkan garam dan menghasilkan asam
yang lebih lemah. Reaksi antara natrium asetat dengan asam sulfat akan menghasilkan asam asetat, CH3COOH, dan natrium bisulfat:
H2SO4 + CH3COONa → NaHSO4 + CH3COOHHal yang sama juga berlaku apabila mereaksikan asam sulfat dengan kalium nitrat.
Reaksi ini akan menghasilkan asam nitrat dan endapat kalium bisulfat. Ketika dikombinasikan dengan asam nitrat, asam sulfat berperilaku sebagai asam sekaligus zat pendehidrasi, membentuk ion nitronium NO2
+, yang penting dalam reaksi nitrasi yang melibatkan substitusi aromatik elektrofilik. Reaksi jenis ini sangatlah penting dalam kimia organik.
Asam sulfat bereaksi dengan kebanyakan logam via reaksi penggantian tunggal, menghasilkan gas hidrogen dan logam sulfat. H2SO4 encer menyerang besi, aluminium, seng, mangan, magnesium dan nikel. Namun reaksi dengan timah dan tembaga memerlukan asam
sulfat yang panas dan pekat. Timbal dan tungsten tidak bereaksi dengan asam sulfat. Reaksi antara asam sulfat dengan logam biasanya akan menghasilkan hidrogen seperti yang ditunjukkan pada persamaan di bawah ini. Namun reaksi dengan timah akan menghasilkan sulfur dioksida daripada hidrogen.
Fe (s) + H2SO4 (aq) → H2 (g) + FeSO4 (aq)Sn (s) + 2 H2SO4 (aq) → SnSO4 (aq) + 2 H2O (l) + SO2 (g)Hal ini dikarenakan asam pekat panas umumnya berperan sebagai oksidator, manakala
asam encer berperan sebagai asam biasa. Sehingga ketika asam pekat panas bereaksi dengan seng, timah, dan tembaga, ia akan menghasilkan garam, air dan sulfur dioksida, manakahal asam encer yang beraksi dengan logam seperti seng akan menghasilkan garam dan hidrogen.
Asam sulfat menjalani reaksi substitusi aromatik elektrofilik dengan senyawa-senyawa aromatik, menghasilkan asam sulfonat terkait:[4]
c. Natrium Hidroksida (NaOH)
Berat molekul : 39.997 g/mol Titik didih : 1390 °C Titik leleh : 318 °C Density : 2.1 g/cm3
Kelarutan dalam air : 111 g/100 ml (20 °C) Keasaman (pKa) : ~13
Sifat Kimia Natrium Hidroksida
Bila dibiarkan di udara akan cepat menyerap karbondioksida dan lembab Kelarutan mudah larut dalam air dan dalam etanol tetapi tidak larut dalam eter Senyawa ini sangat mudah terionisasi membentuk ion natrium dan hidroksida Ia tidak larut dalam dietil eter dan pelarut non-polar lainnya Larutan natrium hidroksida akan meninggalkan noda kuning pada kain dan kertas
d. Natrium Sulfit (Na2SO3) Berat molekul : 126.04 g/mol Density : 2.633 g/cm3
Titik leleh : 33,4 °C Titik didih : Decomposess Kelarutan dalam air : 67.8 g/100 ml (18 °C, heptahydrate)
Sifat Kimia natrium sulfit :Sodium sulfat membentuk sebuah senyawa bisulfit dengan aldehida, dan keton membentuk asam sulfonat. Hal ini digunakan untuk memurnikan atau mengisolasi aldehida dan keton.Sodium sulfite diuraikan oleh asam lemah, menghasikan gas belerang dioksida.
Na2SO3 + 2 H + → 2 Na + + H2O + SO2
Suatu larutan jenuh memiliki pH 9 . jika larutan terkena udara akhirnya akan teroksidasi menjadi sulfat natrium. Jika natrium sulfit diteruskan maka akan terbentuk kristal dari
larutan pada temperatur kamar atau di bawah temperature kamar, reaksi ini disebut pembentukan heptahydrate. Kristal heptahydrate berkembang di udara kering hangat. Kristal Heptahydrate juga teroksidasi di udara untuk membentuk sulfat tersebut. Bentuk anhydrous jauh lebih stabil terhadap oksidasi oleh udara.
5.4.4.2 Produk :a. Phenol (C6H5OH)
Sifat kimia phenol : Berat molekul : 94.11 gr/grmol Titik leleh : 45 °C Titik beku : 40.5 °C Titik didih : 181.8 °C Density : 1.07 gr/ml
Sifat kimia phenol :Fenol memiliki kelarutan terbatas dalam air, yakni 8,3 gram/100 ml. Fenol memiliki sifat
yang cenderung asam, artinya ia dapat melepaskan ion H+ dari gugus hidroksilnya. Pengeluaran ion tersebut menjadikan anion fenoksida C6H5O− yang dapat dilarutkan dalam air.
Dibandingkan dengan alkohol alifatik lainnya, fenol bersifat lebih asam. Hal ini dibuktikan dengan mereaksikan fenol dengan NaOH, di mana fenol dapat melepaskan H+. Pada keadaan yang sama, alkohol alifatik lainnya tidak dapat bereaksi seperti itu. Pelepasan ini diakibatkan pelengkapan orbital antara satu-satunya pasangan oksigen dan sistem aromatik, yang mendelokalisasi beban negatif melalui cincin tersebut dan menstabilkan anionnya.
b. Natrium Sulfat (Na2SO4) Berat molekul : 142.04 g/mol Density : 2.664 g/cm3
Titik leleh : 884 °C Titik didih : 1429 °C Kelarutan dalam air : 4.76 g/100 ml (0 °C)
Sifat kimia Natriom SulfatSodium sulfat secara kimiawi sangat stabil, yang tidak reaktif terhadap paling pengoksidasi atau mengurangi agen pada suhu normal. Pada suhu tinggi, dapat direduksi menjadi sulfida natrium: Na2SO4 + 2 C → 2 Na2S + 2 CO2 (g)
Sodium sulfat merupakan garam netral, yang membentuk larutan dengan pH 7. Netralitas tersebut mencerminkan kenyataan bahwa Na2SO4 diperoleh, dari asam kuat asam sulfat dan sodium hidroksida basa kuat. Sodium sulfat bereaksi dengan jumlah yang setara asam sulfat untuk memberikan konsentrasi kesetimbangan dari asam garam natrium bisulfat [5] [6]:
Na2SO4 (aq) + H2SO4 (aq) 2 NaHSO⇌ 4 (aq)
Bahkan, keseimbangan ini sangat kompleks, tergantung pada konsentrasi dan suhu, dengan garam asam lain yang hadir.
Sodium sulfat adalah ion sulfat yang khas, mengandung Na + ion dan SO42-ion. Larutan berair
dapat menghasilkan presipitat bila dikombinasikan dengan garam dari Ba2 + atau Pb2 +, yang merupakan sulfat larut
Na2SO4 (aq) + BaCl2 (aq) → 2 NaCl (aq) + BaSO4 (s)
5.4.5 REAKSI KIMIA
Sulfonasi C6H6 + H2SO4 (98%) C6H5SO3H + H2O
Netralisasi 2C6H3SO3H + 2Na2SO3 2C6H5SO3Na + SO2 + Na2SO4 + H2
Fusi 2C6H5SO3Na + 2NaOH 2C6H5ONa + SO2 + Na2SO4 + H2
Acidifikasi 6C6H5ONa + 2H2SO4 + SO3 6C6H5OH + 2Na2SO4 +Na2SO3
5.4.6 URAIAN PROSES
Benzene yang telah diuapkan dialirkan ke reaktor continous sulfonator
dan direaksikan dengan H2SO4 (98%). Pada proses ini menghasilkan benzene sulfonat dan air
dengan reaksi C6H6 + H2SO4 (98%) C 6H5SO3H + H2O . Air dan benzen yang
tidak bereaksi akan dikeluarkan pada bagian atas dan didinginkan oleh kondensor kemudian
dipisahkan, benzene akan di recycle sebagai umpan. Sedangkan benzene sulfonat akan
dialirkan kearah reaktor neutralizer berpengaduk. Proses yang terjadi di dalam reaktor
neutralizer yaitu netralisasi campuran benzene sulfonat dengan penambahan natrium sulfit,
reaksi yang terjadi yaitu :
2C6H3SO3H + 2Na2SO3 2C6H5SO3Na + SO2 + Na2SO4 + H2 .
C6H5SO3H dan Na2SO4 akan dialirkan menuju pressure filter, sedangkan SO2 dialirkan ke
reactor acidity. Pada pressure filter yaitu proses pemisahan campuran natrium benzene
sulfonat dan natrium sulfat dengan filter bertekanan, natrium sulfat sebagai filtrat akan
dikeluarkan sebagai hasil samping sedangkan natrium benzen sulfonat dialirkan menuju
reaktor fusion.
Proses yang terjadi pada reaktor fusion yaitu fusi dengan bantuan NaOH. Proses ini
terjadi pada temperatur 300oC dengan waktu berkisar antara 5-6 jam, natrium benzen sulfonat
dialirkan secara perlahan-lahan dari bagian bawah reaktor. Hasil dari reaksi ini berupa
lelehan yang kemudian dialirkan menuju reaktor acidity. Pada reaktor acidity terjadi proses
pengasaman dengan cara menambahkan asam sulfat encer serta penambahan SO2 dari hasil
neutralizer untuk menghasilkan phenol, dengan reaksi :
6C6H5ONa + 2H2SO4 + SO3 6C6H5OH + 2Na2SO4 +Na2SO3
Hasil dari reaktor ini yaitu berupa cairan phenol yang mengapung diatas cairan natrium
sulfat dan natrium sulfit.
Phenol(C6H5OH ) yang belum murni akan dialirkan menuju vacum still sedangkan
cairan sisa yang berupa lumpur akan dialirkan menuju steam stripper. Di vacum still terjadi
proses distilasi untuk mendapatkan phenol murni sebagai hasil utama, sedangkan pada steam
stripper, phenol yang masih terkandung akan dipisahkan dan dialirkan menuju vacuum still
untuk dimurnikan kembali sedangkan sisanya berupa natrium sulfit dan lainya akan dialirkan
menuju crystallizer untuk dikristalkan, kemudian menuju centrifuge untuk mendapatkan
natrium sulfit yang murni. Sebagian natrium sulfit ini juga digunakan untuk proses
neutralizer.
5.4.7 FLOWSHEET
5.4.8 KEGUNAAN PRODUK
Fenol dapat digunakan sebagai antiseptik seperti yang digunakan Sir Joseph Lister
saat mempraktikkan pembedahan antiseptik. Fenol merupakan komponen utama pada
anstiseptik dagang, triklorofenol atau dikenal sebagai TCP (trichlorophenol). Fenol juga
merupakan bagian komposisi beberapa anestitika oral, misalnya semprotan kloraseptik.
Fenol berfungsi dalam pembuatan obat-obatan (bagian dari produksi aspirin,
pembasmi rumput liar, dan lainnya.Fenol yang terkonsentrasi dapat mengakibatkan
pembakaran kimiawi pada kulit yang terbuka.
Penyuntikan fenol juga pernah digunakan pada eksekusi mati. Penyuntikan ini sering
digunakan pada masa Nazi, Perang Dunia II. Suntikan fenol diberikan pada ribuan orang di
kemah-kemah, terutama di Auschwitz-Birkenau. Penyuntikan ini dilakukan oleh dokter
secara penyuntikan ke vena (intravena) di lengan dan jantung. Penyuntikan ke jantung dapat
mengakibatkan kematian langsung.
5.4.9 FUNGSI ALAT
Separator : tempat pemisahan benzen dan air Reaktor continous sulfonator : tempat terjadinya reaksi antara benzen dan asam sulfat
pekat Reaktor Neutralizer : alat tempat terjadinya reaksi netralisasi yaitu benzen sulfonat
direaksikan dengan natrium sulfit
Preassure filter : alat penyaringan dengan vakum, tempat terjadinya proses pemisahan antara natrium sulfat dengan natrium benzen sulfonat
Reaktor fusion : tempat terjadinya reaksi fusi, yaitu penambahan NaOH pada temperatur 300oC
Reaktor acidity : tempat terjadinya reaksi pengasaman dengan H2SO4 encer, direaktor ini menghasilkan phenol
Vacuum Still : alat distilasi dengan vacum, yaitu tempat pemurnian phenol Steam Stripper : tempat pemisahan antara phenol dengan sisa larutan natrium sulfit dengan
menggunakan steam Crystalizer : tempat proses penkristalan larutan sisa yang berupa natrium sulfit Centrifuge : tempat pemurnian natrium sulfit dengan zat sisa lainya, sehingga didapat kristal
natrium sulfit yang murni.5.3.10 KESIMPULAN
Phenol atau asam karbolat atau benzenol adalah zat kristal tak berwarna yang
memiliki bau khas. Rumus kimianya adalah C6H5OH dan strukturnya memiliki gugus
hidroksil(-OH). Pembuatan phenol dapat dilakukan dengan beberapa metode yaitu
Pembuatan phenol (Cumene peroxidation-hydrolysis) Pembuatan phenol (Toluene two-stage oxidation) Pembuatan phenol ( raschig vapor phase hydrochlorination and hydrolysis) Pembuatan phenol (Chlorobenzene –caustic hydrolysis) Pembuatan phenol (Benzene sulfonate caustic fusion) Pembuatan phenol (Direct oxidation of Benzene)
Pada pembuatan phenol dengan benzene sulfonat bahan bakunya yaitu benzene, NaOH
dan H2SO4. Dan Kegunaan phenol antara lain sebagai antiseptik dan obat-obatan. Pada
pembuatan phenol dengan benzen sulfonat terjadi reaksi kimia sebagai berikut :
Sulfonasi C6H6 + H2SO4 (98%) C6H5SO3H + H2O
Netralisasi 2C6H3SO3H + 2Na2SO3 2C6H5SO3Na + SO2 + Na2SO4 + H2
Fusi 2C6H5SO3Na + 2NaOH 2C6H5ONa + SO2 + Na2SO4 + H2
Acidifikasi 6C6H5ONa + 2H2SO4 + SO3 6C6H5OH + 2Na2SO4 +Na2SO3
5.4.11 Daftar Pustaka
Gopalo, Rao. Dkk. Outline Chemical of Technology. 1968. Princeton : New Jersey, USA
http://www.wikipedia.org/ (Tanggal 27-03-2011)
http://etd.eprints.ums.ac.id/1604/ (Tanggal 27-03-2011)
http://www.google.com/cumene (Tanggal 27-03-2011)
http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2008/siti%20latifah%20A_054413/
BenZena.Com/5_sifat.htm (Tanggal 27-03-2011)
http://id.shvoong.com/exact-sciences/chemistry/2137329-cumene/ (tanggal 27-03-2011)