TUGAS MAKALAH PLANT DESIGN

PRODUKSI ANILIN DENGAN PROSES

HIDROGENASI NITROBENZEN

Nama Kelompok:

1. Sthevanie (03101003001)

2. Rumiyati (03101003009)

3. Susi Susanti (03101003049)

4. Rindy Mutia Fitri (03101003103)

5. Rian Artha Prima (03101003107)

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

INDRALAYA

2013

BAB I

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Dalam era industrialisasi, pertumbuhan industri di Indonesia khususnya industri

kimia, dari tahun ke tahun cenderung mengalami peningkatan baik dari segi kualitas

maupun kuantitas. Seiring dengan peningkatan tersebut, maka kebutuhan akan bahan

baku industri, bahan-bahan kimia maupun tenaga kerja juga akan semakin meningkat.

Salah satu bahan baku yang diperlukan itu adalah anilin dan derivativenya.

Anilin merupakan salah satu senyawa intermediate yang digunakan secara meluas

di berbagai industri kimia. Oleh karenanya kebutuhan akan anilin akan meningkat dari

tahun ke tahun sejalan dengan program pemerintah dalam pengembangan industri hilir

dimana kebutuhannya baru dapat dipenuhi dengan import dari negara – negara maju

seperti Jepang, Amerika Serikat, Korea, Inggris, Australia, Jerman, dan Belgia.

Kebutuhan anilin di dunia mengalami peningkatan sebesar 4,6% dari 2,117

million ponds di tahun 2004 menjadi 2,210 milion ponds di tahun 2005 dan mengalami

peningkatan 4,2 % sampai tahun 2008. Sedangkan di Indonesia sendiri pada tahun 2008

mengimpor anilin sejumlah 26.822,2 ton dan pada tahun 2015 diperkirakan sejumlah

31.324 ton. Anilin tersebut banyak digunakan di berbagai industri.

Dalam merancang suatu pabrik, kita memerlukan data-data fisik maupun kimia

dari bahan baku yang kita gunakan dan produk yang didapat. Untuk merancang suatu

proses, diperlukan adanya diagram alir proses tersebut beserta keterangan – keterangan

pendukung untuk menyelesaikan neraca massa ataupun neraca energi diagram alir

tersebut. Untuk itu dalam makalah ini disertakan contoh soal mengenai proses

pembuatan anilin, lebih spesifik ke neraca massa aliran masuk dan keluar reaktor. Oleh

karena itu, sebagai mahasiswa, kita tidak hanya belajar teori, tapi juga perhitungan

mendasar mengenai plant design

1.2. Tujuan

Makalah tentang pembuatan anilin ini bertujuan:

1) Memenuhi tugas Perancangan Pabrik atau Plant Design tentang pembuatan plant

anilin

2) Mengetahui tahapan-tahapan dalam menyusun suatu plant design

3) Mengetahui hal-hal apa saja yang diperlukan untuk merancang suatu pabrik

4) Mengetahui tata cara menyelesaikan permasalahan dalam diagram alir, baik itu

neraca massa ataupun neraca energi.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Macam-Macam Proses Pembuatan Anilin

Anilin dapat diproduksi dengan beberapa macam proses, antara lain:

2.2.1 Proses Hidrogenasi Nitrobenzen Fase Uap

Proses hidrogenasi nitrobenzen fase uap adalah proses pembuatan anilin dari

nitrobenzen uap yang direaksikan dengan gas hidrogen pada suhu 270 oC.

Reaksi yang terjadi :

C6H5NO2 + 3H2 C6H5NH2 + 2H2O

Sebelum masuk reaktor, nitrobenzen terlebih dahulu diumpankan ke vaporizer

untuk diuapkan. Nitrobenzen dalam fase uap meninggalkan vaporizer dan dicampur

dengan gas H2 200 % berlebih. Campuran kemudian masuk ke reaktor Fluidized bed

yang mengandung katalis silica supported copper. Reaksi terjadi pada suhu 270 oC dan

tekanan 20 bar dengan waktu kontak yang relatif pendek. Setelah meninggalkan reaktor,

campuran hasil reaksi yang terdiri dari anilin, air dan H2 berlebih didinginkan dan

dikondensasikan yang selanjutnya menuju tahap pemurnian. Gas H2 dipisahkan dan

direcycle kembali menuju reaktor. Campuran yang bebas H2 selanjutnya menuju

dekanter dimana anilin dan air dipisahkan. Crude anilin yang mengandung 0,5%

nitrobenzen yang tidak bereaksi dan 5% air didistilasi di kolom pertama dan selanjutnya

didistilasi lagi dalam kolom kedua.

Proses ini menghasilkan anilin dengan yield 99%. Dengan adanya produk yang

mengandung nitrobenzen menandakan bahwa katalis mengalami deaktivasi dan harus

digenerasi. Hal ini dilakukan dengan menghentikan aliran nitrobenzen dan gas H2 dan

melewatkan udara ke dalam reaktor pada suhu 250-350 oC. Dengan adanya regenerasi,

tiap gram katalis dapat menghsailkan minimum 600 gr anilin.

2.1.2.Proses Reduksi dengan Larutan Nitrobenzen

Proses reduksi larutan nitrobenzen adalah proses pembuatan anilin dengan

mereaksikan nitrobenzen cair dengan gas hidrogen dalam larutan asam klorida. Reaksi

berlangsung pada suhu 200 oC dan tekanan 12.3 atm.

Reaksi:

C6H5NO2 + 9Fe + 4H2O 4C6H5NH2 + 3H2O

HCl

Pada proses ini nitrobenzen cair direkasikan dengan gas hidrogen dan dengan

adanya asam klorida serta cast-iron borings atau powder yang bebas dari minyak dan

logam non-ferrous. Cast iron, air dan katalis ditambahkan secara bertahap dalam jumlah

relatif sedikit ke dalam nitrobenzen. Biasanya 10 - 20% dari total iron ditambahkan

pada permulaan dan campuran dipanaskan dengan menggunakan steam sampai suhu

200 oC.

Air dibutuhkan pada reaksi ini pada umumnya dalam bentuk anilin-air dari

recovery separator maupun kolom distilasi dan ditambahkan ke dalam reaktor. Kurang

lebih 30% HCl ditambahkan sebagai katalis. Asam akan bereaksi dengan iron

membentuk garam besi. Selanjutnya hasil reaksi dipisahkan melalui tahap pemisahan

dan pemurnian. Campuran air-anilin dipisahkan dari ironoxide-ironhydroxide sluge

dengan menggunkan metode steam destilation, vacum destilation, filtrasi sentrifugasi

maupun siphoning. Setelah itu, campuran air-anilin dialirkan ke separator dimana anilin

sebagai fraksi berat dipisahkan dari air. Lapisan atas yang masih mengandung 3 – 5 %

selanjutnya didistilasi sampai kadarnya rendah. Residu anilin-air dikembalikan ke

reaktor anilin di distilat kemudian dipisahkan dengan dekantasi dan lapisan air di

redistilasi. Prosedur alternatif yang lain adalah dengan ekstraksi anilin – air dengan

menggunakan nitrobenzen.

Aliran anilin dari separator dan dekanter selanjutnya menuju distilasi vakum

untuk mendapatkan anilin dengan kemurnian yang lebih tinggi. Yield yang diperoleh

dengan menggunakan proses ini adalah 95% terhadap nitrobenzen.

2.1.3.Proses Aminasi Klorobenzen

Proses aminasi klorobenzen adalah proses pembuatan anilin dengan mereaksikan

klorobenzen dengan amonia cair.

Reaksi:

C6H5Cl + NH3 C6H5NH2 + HCl

Klorobenzen cair dialirkan ke rolled steel autoclave yang disusun secara

horizontal. Katalis yang digunakan adalah cuprous oxide. Sekitar 0,1 mol cuprous oxide

dan 4 – 5 mol dari 28 – 30% amonia ditambahkan per mol klorobenzen. Reaksi dimulai

pada suhu 180 oC kemudian dipertahankan pd suhu 210 – 220 oC dengan pengadukan

konstan. Tekanan berkisar 750 – 850 psi.

CuO

Proses pembuatan anilin dengan metode ini juga menghasilkan reaksi samping

dan untuk mengurangi reaksi samping tersebut digunakan larutan amonia berlebih.

Reaksi samping yang terjadi adalah

C6H5Cl + NH3 + H2O C6H5OH + NH4Cl

Produk reaksi selanjutnya didinginkan sampai suhu 100 oC dan dialirkan ke

separator untuk memisahkan amonia dan komponen lain. Larutan yang bebas amonia

dialirkan menuju absorption dan condesing system recovery. Anilin berada di lapisan

bawah dan air berada di lapisan atas. Lapisan bawah mengandung 82% anilin, 5%

phenol, dan 1% diphenilamin. Sedangkan lapisan atas terdiri dari 5% anilin, 9% NH4Cl,

3% cuprous oxide dan sekitar 14% amonia. Lapisan air yang berada di atas selanjutnya

dialirkan menuju netralizer dimana akan dinetralkan menggunakan sodium hidroksida

atau lime. Sedangkan lapisan bawah yang mengandung anilin – air dipisahkan melalui

dekantasi. Larutan residu yang terdiri dari sodium phenate dan sodium klorida difiltrasi

untuk menghilangkan cooper oxide.

Lapisan anilin dari bagian bawah separator dinetralkan dengan sodium hidroksida

50%. Campuran selanjutnya didistilasi. Hasil bawah distilasi adalah untuk merecovery

phenol menggunakan acidifier. Yield yang diperoleh dari proses ini 85 – 95% terhadap

klorobenzen.

2.1.4.Proses Amonia dengan Phenol

Pada reaksi amonia dengan phenol merupakan proses pembuatan anilin dengan

mereaksikan amonia dengan phenol cair, sebelum direaksikan di dalam reaktor, amonia

dan phenol cair dipanaskan terlebih dahulu dengan preheater. Reaksi berlangsung pada

460 oC dan tekanan 16 atm.

Reaksi:

C6H5OH + NH3 C6H5NH2 + H2O

Campuran uap masuk reaktor katalitik fixed bed, lalu anilin dan air dihasilkan

melalui reaksi ammonolysis. Keluar reaktor keadaan partial condensed. Sedangkan

amonia yang tak terkonversi dikompres lalu direcycle. Air hasil reaksi dihilangkan dari

crude anilin dengan distilasi. Produk anilin dengan kemurnian tinggi direciver melalui

destilasi dari fraksi yang lebih berat. Kunci dari proses ini adalah katalis silica-alumina

hasil pengembangan Halcon yang dapat mempertinggi yield phenol dan amonia secara

kuantitatif sehingga purifikasi berjalan sederhana namun produk dengan kemurnian

tinggi jarang didapat.

Dari proses yang telah diuraikan sebelumnya dapat dibuat tabel perbandingan dari

keempat macam proses tersebut.

Tabel 2.1. Perbandingan Proses Pembuatan Anilin

Parameter Hidrogenasi

Nitrobenzen Uap

Reaksi Larutan

Nitrobenzen

Aminasi

Klorobenzen

Reaksi amonia

dengan phenol

Proses

1. Bahan

baku

2. Bahan

pembantu

3. Impuritas

4. By

product

5. Yield

- Nitrobenzen

- Hidrogen

- Cooling

water

- Steam

- Katalis

Sedikit

Tidak ada

99%

- Nitrobenzen

- Hidrogen

- Cooling

water

- Steam

- Katalis

Banyak

Larutan HCl

95%

- Nitrobenzen

- Amonia

- Cooling

water

- Steam

- Katalis

Banyak

Tidak ada

85 – 90%

- Phenol

- Amonia

- Cooling

water

- Steam

- Katalis

Banyak

Diphenilamine

85 %

Kondisi

1. Tekanan

2. Suhu

20 bar

270 oC

12,3 atm

200 oC

57,8 atm

220 oC

16 atm

450 oC

Berdasarkan uraian – uraian tersebut dapat dilihat proses pembuatan anilin yang

paling menguntungkan adalah proses hidrogenasi nitrobenzen fase uap. Sehingga dalam

makalah ini dipilih proses pembuatan anilin dengan hidrogenasi nitrobenzen fase uap

karena menghasilkan yield yang tinggi dengan impuritas yang sedikit dan tidak ada

hasil sampingnya (dapat diabaikan)

2.2. Kegunaan Anilin

Penggunaan anilin di Indonesia dapat dikatakan sebagai bahan kimia menengah.

Hal ini akan lebih jelas lagi jika ditinjau dari kegunaan anilin sebagai bahan dalam

pembuatan:

1) Rigid polyurethanes dan reaction injection model (RIM)

2) Accelerator meliputi mercapto benzenatole

3) Industri karet sintesis

4) Industri pharmaceutical, khususnya dalam pembuatan sulfachugs dan sweetening

agent sintetik

5) Industri kimia fotografi

6) Resin dari anilin

7) Bahan corrosin inhibitor

Berbagai turunan anilin penting untuk industri tekstil, kertas, industri metalurgi,

penyediaan sirfactum inti catalos serta stabilizer pestisida. Sehingga dilihat dari

keseluruhan kegunaannya, penggunaan anilin cukup mendukung operasional industri

kimia di Indonesia.

2.2. Sifat Fisik dan Kimia

2.2.1.Sifat fisik dan kimia bahan baku

1) Nitrobenzene ( C6H5NO2 )

Sifat fisis

Berat molekul : 123,111 gram/mol

Temperature kritis : 719 K

Tekanan kritis : 44 bar

Volume kritis : 349 cm3/mol

Titik lebur : 278,91 K

Titik didih : 483,95 K

IG heat of formation : 67,5 kJ/mol

IG Gibbs of formation : 158 kJ/mol

Specific gravity : 1,2007

Sifat Kimia

Nitrobenzene merupakan pelarut yang baik.

Nitrobenzene larut pada pelarut organik dengan baik, larut pada air dengan

tingkat kelarutan 0,19% pada 20oC.

Reaksi pada nitrobenzene berupa reaksi substitusi pada cincin aromatik dan

pada rantai nitro.

Reduksi nitrobenzene dengan pereduksi Sn dan H2O menghasilkan n-phenyl-

hydroxilamine dan dengan pereduksi Sn dan HCl menghasilkan anilin.

Kondensasi nitrobenzene dengan n-Phenylhidroxilamine dengan pereduksi Zn

dan NaOH menghasilkan azobenzene dan hidrazobenzene.

2) Hidrogen ( H2 )

Sifat fisis

Berat molekul : 2,061 gram/mol

Temperature kritis : 33,18 K

Tekanan kritis : 13,13 bar

Volume kritis : 64,2 cm3/mol

Titik didih : 20,39 K

Panas penguapan : 903,7633 kJ/mol

Specific gravity 60 F : 0,07

Sifat Kimia

Hidrogen banyak digunakan dalam proses hidrogenasi, misalnya hidrogenasi

etilen menjadi etana. Reaksinya sebagai berikut :

Ni, 300oC

CH2 = CH2 + H2 CH2 – CH2

Etilen Hidrogen Etana

2.2.2.Sifat Fisika dan Kimia Produk

1) Anilin ( C6H7N )

Sifat fisis

Berat molekul : 93,128 gram/mol

Temperature kritis : 699 K

Tekanan kritis : 53,09 bar

Volume kritis : 270 cm3/mol

Titik lebur : 267,13 K

Titik didih : 457,6 K

IG heat of formation : 86,86 kJ/mol

IG Gibbs of formation : 166,69 kJ/mol

Panas penguapan : 41,84 kJ/mol

Specific gravity 60 F : 1,023553

Sifat kimia

Anilin larut pada pelarut organik dengan baik, larut pada air dengan tingkat

kelarutan 3,5% pada 25oC.

Anilin adalah basa lemah ( Kb = 3,8 x 10-10 ).

Halogenasi senyawa anilin dengan brom dalam larutan sangat encer

menghasilkan endapan 2,4,6 tribromanilinm sedang halogenasi dengan klorin

menghasilkan trikloroanilin.

Pemanasan anilin hidroklorid dengan senyawa anilin sedikit berlebihan pada

tekanan 6 atm menghasilkan senyawa diphenilamida.

C6H5NH2 + C6H5NH2HCl C6H5NHC5H5 + NH3 + HCl

Anilin Anilin hidroklorid Diphenilamida Amonia Asam

klorida

Hidrogenasi katalitik pada fase cair pada suhu 140oC dan tekanan 250 atm

menghasilkan 80% cyclohexamine ( C6H11NH2 ). Sedangkan hidrogenasi anilin

pada fase uap dengan menggunakan katalis nikel menghasilkan

diclorohexamine.

Nitrasi anilin dengan asam nitrat pada suhu -20oC menghasilkan

mononitroanilin dan nitrasi anilin dengan nitrogen oksida cair pada suhu 0oC

menghasilkan 2,4 dinitrophenol.

Anilin bereaksi dengan gliserol membentuk quinoline dengan adanya

nitrobenzene dan asam sulfat.

Anilin bereaksi dengan hidrogen peroksid dan arctonitril dalam larutan

metanol membentuk azoxybenzene.

Hidrogenasi anilin dengan menggunakan brom menghasilkan 2,4,6

tribromoanilin.

Gam

bar

2.1

. Dia

gram

Ali

r P

emb

uat

an A

nil

in

BAB III

Gam

bar

2.2

. Flo

wsh

eet

Pem

bu

atan

An

ilin

PEMBAHASAN

3.1. Deskripsi Proses

Secara umum reaksi pembuatan anilin dari nitrobenzen dan gas hidrogen dapat

dibagi menjadi 3 tahap, yaitu:

1) Tahap penyiapan bahan baku

Nitrobenzen cair dengan kemurnian 99,8% dari tanki T-01 pada suhu 30 oC dan

tekanan 1 atm dialirkan dengan menggunakan pompa (P-01) menuju HE-01. Pada HE-

01, nitrobenzen berfungsi sebagai fluida pendingin bagi gas produk keluaran reaktor.

Suhu nitobenzen keluaran HE-01 adalah 212,14 oC. Selanjutnya nitrobenzen keluaran

HE-01 dan hasil bawah MD-02 dialirkan menggunakan pompa (P-02) dan bertemu

dengan arus recycle dari separator (S-01) untuk masuk ke vaporizer (V-01) untuk

diuapkan.

Hasil yang terbentuk dialirkan menuju separator (S-01) untuk ditampung dan

dipisahkan antara uap yang terbentuk dan yang masih berwujud cairan. Cairan

diumpankan kembali menuju vaporizer sebagai arus recycle dan uap yang telah

dipisahkan selanjutnya dialirkan menuju HE-02.

Gas hidrogen dari tangki penyimpan T-02 pada kondisi operasi 14 atm dan suhu

30 oC diekspansi menjadi 2,35 atm menggunakan Gas Expander (GE-01) dan kemudian

dialirkan menuju HE-04 bersama dengan arus gas hidrogen dari flash drum (S-02). Arus

gas keluaran HE-02 dan HE-04 bercampur menuju reaktor (R-01) sebagai umpan masuk

2) Tahap pengolahan

Bahan baku nitrobenzen dan gas hidogen masuk reaktor fluidized bed dalam fase

gas dan dengan gas hidrogen berlebih. Reaktor beroperasi isotermal 270 oC dan tekanan

2,3 atm. Yield yang diperoleh adalah 99% terhadap nitrobenzene. Reaksi yang terjadi

adalah reaksi eksotemis, sehingga untuk mempertahankan kondisi isotermal, perlu

dilakukan pengambilan panas. Panas yang dihasilkan dari reaksi diserap oleh media

pendingin berupa dowtherm A yang melewati internal coil.

3) Tahap pemurnian produk

Tahap ini bertujuan untuk memisahkan produk dengan sisa reaktan maupun

impuritas lain sehingga diperoleh spesifikasi produk yang diinginkan. Pada tahap ini

juga dilakukan penyesuaian kualitas produk yang dihasilkan dengan produk serupa yang

ada dipasaran.

Gas produk keluaran reaktor pada kondisi 270 oC dan pada tekanan 2,23 atm.

Selanjutnya gas tersebut didinginkan di HE-01 dengan fluida pendingin nitrobenzen

fresh bed sampai suhu 167 oC. Dari HE-01, gas selanjutnya dialirkan menuju flash drum

(SP-02) untuk dikondensasikan sekaligus didinginkan. Gas hidrogen adalah gas non

condensable, sehingga yang terkondensasi hanya komponen selain gas hidrogen. Keluar

dari SP-02, gas hidrogen selanjutnya dialirkan menuju HE-04.

Hasil bawah dari SP-02 selanjutnya dialirkan dengan pompa (P-05) menuju HE-

05 untuk dipanaskan sampai suhu 119,7 oC. Pemanas yang digunakan adalah saturated

steam pada tekanan 7.446,1 psi. Tahap pemurnian selanjutnya adalah proses destilasi.

Keluar HE-06, aliran menuju MD-01 untuk memisahkan anilin dan air. Produk atas

yang sebagian besar air dibuang dan produk bawah yang sebagian besar anilin

selanjutnya didistilasi lagi untuk memperoleh spesifikasi produk yang sesuai pasar.

Produk bawah MD-02 yang berupa cairan anilin, nitrobenzen, dan benzen dialirkan

dengan pompa (P-12) kembali ke Tee-01 sebagai arus recycle. Produk atas yang berupa

anilin yang komposisinya sudah memenuhi kriteria, selanjutnya didinginkan di HE-06

sampai suhu 35 oC. Anilin yang sudah memenuhi spesifikasi produk tersebut, kemudian

disimpan dalam tangki T-03 dan siap untuk dipasarkan.

3.2. Peralatan dan fungsinya

a. Tangki nitrobenzene (T-01) berfungsi menyimpan bahan baku nitrobenzen selaam 30

hari

b. Tangki Hidrogen (T-02) berfungsi menyimpan bahan baku hidrogen selama 2 hari

c. Tangki anilin (T-04) berfungsi menyimpan produk selama 7 hari

d. Tangki dowterm (T-03) berfungsi menampung dowtherm A sebelum dialirkan ke

dalam koil pendingin reaktor.

e. Separator (S-01) berfungsi memisahkan fase liquid produk vaporizer dengan fase

gasnya

f. Separator (S-02) berfungsi memisahkan gas hidrogen untuk di recycle kembali ke

reaktor.

g. Reaktor (R-01) berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi gas-gas katalis padat.

h. Menara distilasi (MD-01) berfungsi untuk memisahkan air dengan anilin.

i. Menara distilasi (MD-02) berfungsi untuk memisahkan produk (anilin) dengan

nitrobenzen

j. Vaporizer berfungsi untuk menguapkan umpan reaktor.

k. Heat exchanger (HE-01) berfungsi untuk mendinginkan produk reaktor sekaligus

memanaskan nitrobenzen fresh feed.

l. Heat exchanger (HE-02) berfungsi untuk memanaskan gas dari separator menuju

reaktor

m. Heat exchanger (HE-03) berfungsi untuk mendinginkan dowtherm A

n. Gas expander berfungsi untuk menurunkan tekanan hidrogen dari 14 atm menjadi

2,35 atm.

Permasalahan

Aniline is produced by the hydrogenation of nitrobenzene. The reaction takes place in a

fluidised bed reactor operating at 270 oC and 20 bar. The excess heat of reaction is

removed by a heat transfer fluid passing through tubes in the fluidised bed.

Nitrobenzene vapour and hydrogen enter the reactor at a temperature of 260 oC. A

typical reactor off-gas composition, mol per cent, is: aniline 10.73, cyclo-hexylamine

0.11, water 21.68, nitrobenzene 0.45, hydrogen 63.67, inerts (take as nitrogen) 3.66.

Estimate the heat removed by the heat transfer fluid, for a feed-rate of nitrobenzene to

the reactor of 2500 kg/h.

The specific heat capacity of nitrobenzene can be estimate using the methods given in

Chapter 8. Take the other data required from Appendix D.

Analisa:

Anilin di produksi dengan proses hidrogenasi nitrobenzene dan hidrogen menggunakan

reaktor tipe fluidized bed reactor dengan kondisi operasi 270 oC dan 20 bar. Uap

nitrobenzene dan gas hidrogen masuk ke reaktor dengan suhu 260 oC. Panas berlebih

dari reaksi tersebut dihilangkan dengan menggunakan aliran fluida yang melalui tube

pada fluidised bed reactor. Pada permasalahan ini akan ditentukan jumlah panas yang

hilang dengan adanya transfer panas dari fluida. Diketahui laju alir nitrobenzen 2500

kg/h. Dengan data dari appendix D (buku Coulson – Richardson Volume 6 edisi ketiga)

berupa data entalpi standar masing – masing komponen, kita dapat menyelesaikan

permasalahan ini.

Komposisi gas keluaran reaktor sebagai berikut:

Senyawa Persen mol

Anilin 10.73

Sikloheksilamin 0.11

Water 21.68

Nitrobenzene 0.45

Hidrogen 63.67

Nitrogen (inert) 3.66

Reaksi yang terjadi pada proses ini adalah:

C6H5NO2 + 3H2 C6H5NH2 + 2H2O (Reaksi utama)

C6H5NH2 + 3H2 C6H11NH2 (Reaksi samping )

mol %NB 0.45AN10.73H2O21.68Cycl. 0.11Inerts 3.66H263.672500 kg h-1

NBH2Inerts

Skema prosesnya sebagai berikut:

Nitrogen Balance:

Laju alir molar nitrobenzene = w

Mr .3600

= 2500

(123 )(3600) = 5.646 x 10-3 kmol s-1

Dengan demikian, konsentrasi (N) nitrobenzene = 5.646 x 10-3 s-1

Total massa keluar misalkan x, sehingga:

5.646 x 10-3 = x [ 0 . 45+10 . 73+0 . 11

100 ]x = 0.050 kmol s-1

H2 yang bereaksi

Anilin yang terbentuk = (0.05)(10 .73100 )

= 0.005365 0.0161

Sikloheksamine terbentuk = (0.05)( 0 .11100 )

= 0.000055 0.000165

0.0163 kmol s-1

H2 yang tidak bereaksi = (0.05)(63 .67100 )

0.0318

Jadi, total H2 yang masuk = 0.0481 kmol s-1

Hreaksi = 552,000 kJ kmol-1 (Appendix G8) (buku Coulson – Richardson Volume 6

edisi ketiga)

Data Hf (Appendix D) NB -67.49 kJ mol-1

AN 86.92

H2O -242.00

Hreaction = products – reactants

= [86.92 + 2(-242.00)] – (-67.49)

= -329.59 kJ mol-1

= 329,590 kJ kmol-1

Reaksi sampingan dapat diabaikan karena fraksi molnya sangat kecil.

DAFTAR PUSTAKA

Coulson, J.M., and Richardson, J.F. 2005. Chemical Engineering Design Volume 6 third

Edition. Amsterdam: Elsevier Science BV

Perry, R.H., Green, D., 1997, Perry’s Chemical Engineer’s Handbook, 8th ed., McGraw

Hill Companies Inc., USA

Setiawan, Dwi Panggih dan Rahmad Ariyanto. 2011. Prarancangan Pabrik Anilin dari

Hidrogenasi Nitrobenzen Fase Uap Kapasitas 40.000 Ton/Tahun. Universitas

Sebelas Maret. Surakarta