Proses Industri KimiaProses Industri Kimia

PRODUKSI PARASETAMOLPRODUKSI PARASETAMOL- sebuah contoh studi

perencanaan bisnis produksi perusahaan -

Dr. Tri Yuni Hendrawati. u e d awat

2013

1

ParasetamolParasetamol Asetaminofen 4-Hidroksiasetanilida 4 Asetamidofenol N (4 hidroksifenil)4-Asetamidofenol N-(4-hidroksifenil)-asetamida N-asetil-para-asetamino-fenol

• Serbuk kristalin putih yang tak berbau tetapi berasa sedikit pahit; Mr = 151,16 kg/kmol (C8H9NO2); = 1,293 kg per liter; T 169 170 5 CTleleh = 169 – 170,5 oC.

• Kegunaan : (1). Zat analgesik dan antipiretik. (2). Zat antara pembuatan zat warna azo (3) Zat kimia fotografi (4) Bahanpembuatan zat warna azo. (3). Zat kimia fotografi. (4). Bahan pembuatan resin dan plastik bening.

• Syarat mutu (US Pharmacopea) : • Kadar N-(4-hidroksifenil)-Syarat mutu (US Pharmacopea) : Kadar N (4 hidroksifenil)asetamida, 98 %, 101 % basis tak berhidrat. • Kadar air 0,5 %. • Sisa pembakaran 0,1 %. • Kadar p-aminofenol bebas 0 005 % R t l l h 168 172 oC

2

0,005 %. • Rentang pelelehan 168 – 172 oC.

K iliki i f i d l• Karena memiliki informasi adanya peluang pasar, seorang calon investor tergerak untuk mendirikan usaha produksi parasetamol di dalam negeriusaha produksi parasetamol di dalam negeri.

• Ia berkeinginan jalur usaha produksinya kelak dapat dikembangkan ke hulu hingga akhirnya “berakar” kedikembangkan ke hulu, hingga akhirnya berakar ke bahan mentah primer yang mudah diperoleh dari keka-yaan alam Indonesia.

Penalaran awal berdasar pengetahuan kimia organik menunjukkan bahwa dua kandidat

y

organik menunjukkan bahwa dua kandidat bahan mentah primer tersebut adalah fenol [dapat diperoleh dari kondensat karbonisasi [d p d pe o e d o de s bo s sbatubara] dan benzen [dari kilang minyak bumi (sudah ada produksinya di dalam nege-

3ri) maupun kondensat karbonisasi batubara].

Sesudah 2 4 minggu melakukanSesudah 2 – 4 minggu melakukan penelusuran literatur, tenaga ahli yang dimintai bantuan/nasehat telah berhasil mengkonstruksi alternatif-alternatif rutemengkonstruksi alternatif-alternatif rute sintesis parasetamol mulai dari benzen

(dan fenol) + tinjauan (netral) teknologi-teknologi prosesnya.teknologi prosesnya.

Di negara maju, upaya ini mungkin hanya membutuhkan waktu 1 minggu, karena sarana perpustakaan dan sumber-sumber informasinya amat lebih

lengkap.

4

5

6

Peningkatan nilai tambah dapat disimpulkan dari data hargaPeningkatan nilai tambah dapat disimpulkan dari data harga partai besar bahan-bahan mentah yang terlibat.

[ data per 13 Nopember 1998, dalam US$/kilomol, dikutip dari [ p p , $ , pChemical Marketing Reporter 16 Nopember 1998 ]

Parasetamol (1187)Parasetamol (1187)

p-Aminofenol (895) Hidroksilamin sulfat (361)

Hidrogen ( 50) p-Nitrofenol (551) Anhidrida asetat (112)

Natrium hidroksida USP (150)Natrium hidroksida USP (150)

Nitrobenzen (89,9) p-Nitrokhlorobenzen (347) Fenol (79,0)

Asam nitrat (6,9) Khlorobenzen ( 100) Kumen (38,5)

Benzen (18,7) Propilen (10,9)

7

( , ) p ( , )

• Rute via nitrobenzen lebih pendek dibanding rute via fenol atau p-nitrokhlorobenzen (PNCB)fenol atau p-nitrokhlorobenzen (PNCB). Malinckrodt Inc. (produsen terbesar parasetamol di

A S d ki di d i ) k t iA.S., dan mungkin di dunia) menggunakan rute via nitrobenzen.

Produsen besar lainnya (Hoechst Celanese Corp.) menggunakan rute via fenol.

• Karena tiap langkah konversi di dalam tiap rute meli-batkan pembentukan produk samping, kemudahan / kesulitan recovery, penanganan dan pemasaran tiap produk samping perlu dijadikan bahan pertimbangan.

8

P t l d i i f lParasetamol dari p-aminofenol

9

• Kegunaan Paraaminofenol (PAP) selain dikonversi• Kegunaan Paraaminofenol (PAP) selain dikonversi menjadi parasetamol : (1). Zat kimia fotografi [Nama dagang : Activol, Azol, Certinal, Citol, Paranol, Rodi-dagang : Activol, Azol, Certinal, Citol, Paranol, Rodinol, Unal, Ursol P]; sendiri atau digabung dgn hidro-kuinon; Kodelon garam oksalat dari PAP. (2). Inhi-bitor korosi utk cat dan mesin 2-tak (2-langkah); dan (3). Pewarna kayu dan bulu (unggas, dll.).

Parasetamol dari fenil asetat atau fenol• Penelusuran literatur menunjukkan hanya ada satu• Penelusuran literatur menunjukkan hanya ada satu

pemilik/lisensor teknologi : Hoechst-Celanese Corp. [Alternatif strategi : Beli lisensi atau aliansi usaha ?.]

10

[ g ]

11

L tihLatihan• Telaah dokumen-dokumen paten maupun informasi di• Telaah dokumen-dokumen paten maupun informasi di

dalam ensiklopedia teknologi proses, buku acuan, dan/atau jurnal ilmiah, dan kemudian buat suatu tabel j ,yang memuat ikhtisar perbandingan teknologi proses pembuatan parasetamol dari p-aminofenol dengan dari fenol atau fenil asetat !.

• Kemukakan pendapat saudara tentang apakah pemilikan sendiri teknologi proses pembuatan parasetamol dari PAP oleh anak-anak bangsa (I d i ) k t h l t d(Indonesia) merupakan suatu hal yang pantas dan layak, ditinjau dari aspek-aspek taraf kemampuan berteknologi potensi volume dan kelang gengan

12

berteknologi, potensi volume dan kelang-gengan (continuity) pangsa pasar dll.

p-Aminofenol dari PNCB

13

• Proses pembuatan p nitrofenol (PNP) dengan hidrolisis• Proses pembuatan p-nitrofenol (PNP) dengan hidrolisis PNCB telah dikenal sejak akhir abad 19. Berbagai pusat/penjual teknologi proses dapat menyediakannya.pusat/penjual teknologi proses dapat menyediakannya. Sudah menjadi pengetahuan publik. Tak ada satu

pun paten yang ‘memagari’ teknologi proses ini !.pun paten yang memagari teknologi proses ini !.• Kegunaan PNP (selain dikonversi menjadi PAP) :

(1). Zat antara pembuatan zat warna azo dan berbele-(1). Zat antara pembuatan zat warna azo dan berbelerang. (2). Pembuatan zat pelindung tanaman Parathiondan zat kimia fotografi Metol. (3). Bahan pengawet dalam industri kulit.

• Banyak produsen PNP mengkonsumsi sendiri zat kimia ini untuk pembuatan produk-produk akhir berupa zat-zat kimia adi (fine chemicals) atau bahan-bahan kimia kh ( i l h i l )

14khusus (specialty chemicals).

• Lisensor teknologi proses pembuatan PAP dari PNP sa-ngat banyak (bahkan dari negara-negara industri baru) : Seiko Chem Ind Yokkaichi Chem Co (Jepang) AbbotSeiko Chem. Ind., Yokkaichi Chem. Co. (Jepang), Abbot Labs., du Pont (A.S.), BASF, Phenol Chemie (Jerman), BP Chemical, Chem Systems International (Inggris), Berol y ( gg )Kemi (Swedia), Instytut Chemie Prezemystowej (Polan-dia), Korea Advaced Institute (Korsel). Apa artinya informasi ini ?.

p-Aminofenol dari nitrobenzen• Produk samping (0,22 – 0,24 mol/mol PAP) : anilin

(bahan kimia komoditas bervolume pasar besar)15

K i k li l i b 60 90 %• Konversi sekali-lewat nitrobenzen : 60 – 90 %.• Kemungkinan lisensor (pemilik teknologi) selain Mallinckrodt :

Seiko Chem Ind (Jepang) I C I (Inggris) Rhone Poulenc16

Seiko Chem. Ind. (Jepang), I.C.I. (Inggris), Rhone Poulenc (Perancis), CPC International (A.S.).

• Kegunaan nitrobenzen (selain dikonversi menjadi p amino• Kegunaan nitrobenzen (selain dikonversi menjadi p-amino-fenol) : bahan mentah produksi anilin (95 – 98 % pangsa pasar nitrobenzen) dan zat warna nigrosine (pewarna hitam plastik,nitrobenzen) dan zat warna nigrosine (pewarna hitam plastik, tinta, tekstil dan semir sepatu).

• [Proses reduksi nitrobenzen (dan p-nitrofenol) menjadi PAP [ ( p ) jdapat juga dilakukan secara elektrolitik (mungkin dapat lebih ramah lingkungan)]. Dalam tahap pengembangan !.

• Nitrobenzen amat beracun : MAC = 1 ppm (5 mg/m3).pp ( g )• Nitrobenzen dibuat via penitrasian langsung benzen cair

dengan camp. asam penitrasi [56-60% H2SO4, 27-32 % HNO3, g p p 2 4 38-17 % H2O utk proses partaian (batch) dan 56-65 % H2SO4, 20-26 % HNO3, 15-18 % H2O utk proses sinambung] pada

l h ( i ld)17

temp. 50 – 100 oC; perolehan (yield) 95 – 99 %.

Nit b d i bNitrobenzen dari benzen

18

• Teknologi proses nitrasi adiabatik jauh lebih hemat energi : konsumsi energi 10 % dari proses isotermal (konvensional).

• Kemungkinan lisensor teknologi : Noram Engineering & Con-structors C I L (Kanada) Bofors Nobel Chemie Hüls AG (Jerstructors, C-I-L (Kanada), Bofors Nobel Chemie, Hüls AG (Jer-man), Stavely Chemicals, Chem Systems International (Inggris), du Pont, Mobay Chemical Corp. (A.S.), Bioquimica Espanola (Spanyol), Instytut Chemie Prezemystowej (Polandia), Korea Advanced Institute (KorSel).

PNCB dari monokhlorobenzen• Teknologi dan peralatan sangat serupa dengan teknologi dan per-Teknologi dan peralatan sangat serupa dengan teknologi dan per

alatan penitrasian benzen menjadi nitrobenzen. Temp. 40 – 70 oC, camp. penitrasi 52,5 % H2SO4, 35,5 % HNO3, 12 % H2O. P d k i 34 % ONCB 1 % MNCB 65 % PNCBProduk : camp. isomer 34 % ONCB, 1 % MNCB, 65 % PNCB. Didinginkan sampai 15 oC, PNCB mengkristal dan dipisah-

kan; cairan induknya dapat dipisahkan lebih lanjut dengan 19

; y p p j gkombinasi distilasi dan kristalisasi fraksional.

• Kemungkinan lisensor teknologi proses : idem nitroben-Kemungkinan lisensor teknologi proses : idem nitrobenzen; juga BASF.

• Daya racun : ONCB > PNCB nitrobenzen (MACPNCB =y ( PNCB0,1 ppm atau 1 mg/m3).

• Kegunaan ONCB : inhibitor korosi, pigmen, bahan agro-ki i i ikimia, zat antara sintesis zat warna azo.

• Kegunaan PNCB (selain utk membuat p-nitrofenol) : b h ki i f t fi d l h k t i kti idbahan kimia fotografi dan pengolahan karet, insektisida, dan utk sintesis zat warna azo dan berbelerang.

MonokhlorobenzenL i di d k i i khl i i b d l f i• Lazim diproduksi via khlorinasi benzen dalam fasa cair (kat. FeCl3). Selalu menghasilkan o- dan p-dikhlorobenzen sebagai produk samping (85-90 % MCB 10-15 % DCB;

20

sebagai produk samping (85-90 % MCB, 10-15 % DCB; PDCB/ODCB 1,2 – 3,3.

• Lisensor teknologi : Monsanto (A.S.), Ubichem, Lambson, Chem Systems International (Inggris), Lonza (Swiss), In-stytut Chemie Prezemystowej (Polandia), Korea Advanced Institute (KorSel).K MCB t t tk b t PNCB PDCB tk• Kegunaan : MCB terutama utk membuat PNCB; PDCB utk membuat resin polifenilensulfida (PPS) dan utk deodoran ka-mar + anti ngengat; ODCB utk membuat 3,4 dikhloroanilinmar + anti ngengat; ODCB utk membuat 3,4 dikhloroanilin (bahan mentah herbisida).

• Benzen lebih beracun dari MCB, PDCB maupun ODCB !., p• Utk memanfaatkan HCl bagi khlorinasi benzen :

1. Regenerasi Cl2 dari HCl dengan cara elektrolisis atau oksi-g 2 gdasi [proses Kel-Chlor (Kellog), Shell Chlorine, atau MT Chlor (Mitsui)]. Khlor yang dihasilkan lebih mahal d i d khl d k l kt li i N Cl !

21daripada khlor produk elektrolisis NaCl !.

2 Penggunaan langsung dengan proses oksikhlorinasi benzen2. Penggunaan langsung dengan proses oksikhlorinasi benzen. Proses : Raschig-Hooker (obsolet sejak thn 1971, karena korosif, konversi per-pass kecil, boros energi mahal !). Ad li b k b h G lf (R h d DAda literatur menyebutkan bahwa Gulf (Research and Deve-lopment Co. ?) memiliki proses oksikhlorinasi benzen yang efisien (HNO3 sbg katalis, konversi sekali-lewat tinggi, ( 3 g , gg ,selektifitas memadai, dan beroperasi pada temp. rendah [ 60 – 150 oC]). P f HCl k khl i i b k h Pemanfaatan HCl utk khlorinasi benzen tampaknya harus

dipandang sebagai last resort bagi permasalahan overpro-duksi HCl di suatu lokasi !.

• Oksikhlorinasi benzen sebenarnya setengah-jalan dari proses Raschig-Hooker maupun Gulf. Produk akhir kedua proses ini f l ( ki i b l b ) Ak i lifenol (zat kimia bervolume pasar besar). Akan tetapi, rute paling populer ke fenol adalah via kumen (lisensor : UOP, Phenol-chemie, dll).

22

c e e, d ).#######