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)