11 - digilib.unila.ac.iddigilib.unila.ac.id/11833/135/bab ii.pdf · hidroklorinasi etanol...
TRANSCRIPT
BAB II
DESKRIPSI PROSES
2.1. Proses Pembuatan Etil Klorida
Secara umum, Etil Klorida dapat diproduksi melalui beberapa proses seperti
berikut :
1. Hidroklorinasi Etilen
Hidroklorinasi eksotermis etilen dapat dilakukan dalam fasa liquid
maupun fase gas.
C2H4(g) + HCl(g) → C2H5Cl(g)
Reaksi fasa liquid paling banyak dilakukan pada suhu rata-rata (10-
50oC) dan tekanan moderat (0.1-0.5 Mpa) sementara reaksi fasa gas
bisa dilakukan pada suhu 250-4500C agar mencapai konversi yang
diinginkan dengan menggunakan reaktor fixed atau fluidized bed.
Reaksi dilakukan pada tekanan 0.5-1.5 Mpa.
Reaksi antara etilen dan hidrogen klorida merupakan reaksi yang sangat
cepat dan menghasilkan panas. Alumunium klorida paling banyak
11
digunakan sebagai katalis. Proses ini menghasilkan yield sebesar 90%
dan konversi 90%.
(Ullmann, 2007)
2. Klorinasi Etana
Reaksi yang terjadi pada proses thermal klorinasi merupakan reaksi
eksotermis dengan reaksinya sebagai berikut:
C2H6(g) + Cl2(g) → C2H5Cl(g) + HCl(g)
HCl(g) + C2H4(g) → C2H5Cl(g)
Etil klorida yang dihasilkan sangat tergantung pada perbandingan
klorin dan etana yang digunakan. Etana dan klorin direaksikan secara
nonkatalitik pada suhu 400-4500C dalam adiabatik reaktor yang
selanjutnya dilanjutkan ke dalam reaktor kedua, yaitu ke reaktor fixed
bed isothermal. Konversi yang didapatkan pada stage ini 50-80%
sedangkan Yield monokloroetan yang dihasilkan sebesar 90% - 95% .
(Ullmann, 2007)
3. Hidroklorinasi Etanol
Esterifikasi dari etanol dengan HCl dalam fase liquid menggunakan
ZnCl2 pada suhu 145-190oC. Reaksi juga bisa dilakukan pada fase gas
menggunakan ZnCl2 sebagai katalis.
C2H6O (l) + HCl (l) → C2H5Cl (l) + H2O (l)
(Ullmann, 2007)
12
Fase cair etanol dan asam klorida sangat reaktif dan mudah
menyebabkan korosif bila bercampur dengan air. Konversi reaksi yang
terjadi di reaktor berkisar antara 95-98% dengan kemurnian produk
mencapai 99%. (Keyes,F., 1974)
2.2. Berdasarkan Tinjauan Ekonomi
1. Reaksi Hidroklorinasi Etilen
Kapasitas produksi etil klorida = 60.000 ton/tahun
= 7575,75 kg/jam
= 118,371 kmol/jam
Yield (X1) = 90%
Jumlah C2H4 yang dibutuhkan dihitung dengan stoikiometri.
C2H4(g) + HCl(g) C2H5Cl(g)
BM : 28 36 64
M n C2H4 nHCl
R n C2H4. x1 n C2H4. x1 n C2H4. x1
S n C2H4. (1-x1) nHCl - n C2H4. x1 n C2H4. x1
Produk yang terbentuk (nC2H5Cl) = n C2H4. x1
n C2H4 =
n C2H4 =, /,
n C2H4 =118,965 kmol/jam
C2H4 yang dibutuhkan = 118,965 kmol/jam x 28
= 3.331,04 kg/jam
13
Mol HCl yang dibutuhkan = Mol C2H4 yang dibutuhkan
= 118,965 kmol/jam
Massa HCl = 118,965 kmol x 36 kg/kmol
= 4.282,777 kg/jam
Massa C2H5Cl yang terbentuk = 118,371 kmol/jam x 64 kg/kmol
= 7.575,75 kg/jam
Tabel 2.1. Harga Bahan Baku dan Produk Hidroklorinasi Etilen
http://www.icis.com 22 Mei 2014
Jadi selisih harga produk dan harga bahan baku sebesar :
= Harga Produk - Harga Bahan Baku
= (22.727,272) - ( 4.257,08 + 364,036)
=$ 18.106,156 kg/jam
= $ 143.400,75 ton/tahun
2. Reaksi Klorinasi Etana
Kapasitas produksi etil klorida = 60.000 ton/tahun
= 7.575,75 kg/jam
= 118,371 kmol/jam
No. Bahan HargaUSD/kg
Massa (kg/jam) Harga (USD)kg/jam
1. Etilen 1,278 3.331,04 4.257,08
2. HidrogenKlorida
0,085 4.734,848 402,462
3. Etil Klorida 3 7.575,757 22.727,272
14
Yield reaksi 1 (X1) = 95%
Yield reaksi 2 (X2) = 90%
Jumlah C2H6 yang dibutuhkan dihitung dengan stoikiometri.
C2H6(g) + Cl2(g) C2H5Cl(g) + HCl(g)
BM : 30 35 64 36
M n C2H6 nHCl
R n C2H6. x1 n C2H6. x1 n C2H6. x1 n C2H6. x1
S n C2H6. (1-x1) nHCl - n C2H6. x1 n C2H6. x1 n C2H6. x1
HCl (g) + C2H4 (g) C2H5Cl(g)
BM : 28 36 64
M n C2H6. x1 nC2H4
R (n C2H6. x1)x2 (n C2H6. x1)x2 (n C2H6. x1)x2
S n C2H6. x1(1-x2)nC2H4 - (n C2H6. x1)x2 (n C2H6. x1)x2
Produk yang terbentuk (nC2H5Cl) = (n C2H6. x1)+ ((n C2H6. x1)x2)
n C2H6 = ( )n C2H6 =
, /, ( , )n C2H6 =65,579 kmol/jam
C2H6 yang dibutuhkan = 65,579 kmol/jam x 30
= 1.967,388 kg/jam
Kandungan etana dalam 1kg LNG =0,05 kg
15
Kebutuhan LNG untuk memenuhi kebutuhan etana sebesar 1.967,388
kg/jam = 39.347,6 kg/jam
Mol Cl2 yang dibutuhkan = Mol C2H6 yang dibutuhkan
= 65,579 kmol/jam
Massa Cl2 yang dibutuhkan = 65,579 kmol/jam x 35
= 2.295,286 kg/jam
Mol HCl yang terbentuk = Mol C2H6.x1
= 65,579(0,95)
= 62,395 kmol/jam
Massa HCl yang terbentuk = 62,395 kmol/jam x 28
= 1.744,42 kg/jam
Mol C2H4 yang dibutuhkan = (n C2H6. x1)x2
= 65,57x95%
=62,3 kmol/jam
Masa C2H4 yang dibutuhkan = 62,3 kmol/jam x 36
= 1.744,4 kg/jam
Mol C2H5Cl yang terbentuk( reaksi 1)= Mol C2H6.x1
= 65,579x(0,95)
= 62,3 kmol/jam
Mol C2H5Cl yang terbentuk( reaksi 2)= Mol (C2H6.x1)x2
= 65,579x(0,95)x(0,9)
= 56,155 kmol/jam
Total mol Mol C2H5Cl yang terbentuk= Mol C2H5Cl(1)+ Mol C2H5Cl(2)
= 62,3 kmol/jam+56,155 kmol/jam
16
= 118,371 kmol/jam
= 7.575,757 kg/jam
Tabel 2.2. Harga Bahan Baku dan Produk Klorinasi Etana
No. Bahan HargaUSD/kg
Massa(kg/jam)
Harga (USD)kg/jam
1. Etana dari LNG 0,416 39.347,6 16.368
2. Klorida 0,284 2.295,28 651
3. Etilen 1,278 1.744,41 2.229,36
4. Hidrogen klorida 0,085 2.242,82 190
5. Etil klorida 3,0 7.575,75 22.743
http://www.icis.com 22 Mei 2014
Jadi selisih harga produk dan harga bahan baku sebesar :
= Harga Produk – Harga Bahan Baku
= (22.743) - (16.368+651+2.229,36)
=22.743 – 19.249
=$ 3.493,58kg/jam
= $ 27.669 ton/tahun
3. Reaksi Hidroklorinasi Etanol
Kapasitas produksi etil klorida = 60.000 ton/tahun
= 7575,75 kg/jam
= 118,371 kmol/jam
Yield (X1) = 99%
Jumlah C2H4 yang dibutuhkan dihitung dengan stoikiometri.
C2H5OH(l) + HCl(l) C2H5Cl(l)
BM : 46 36 64
17
M n C2H5OH nHCl
R n C2H5OH. x1 n C2H5OH. x1 n C2H5OH. x1
S n C2H5OH. (1-x1) nHCl - n C2H5OH. x1 n C2H5OH. x1
Produk yang terbentuk (nC2H5Cl) = n C2H5OH. x1
n C2H5OH =nC2H5Cl
1
n C2H5OH =,,
n C2H5OH =119,566 kmol/jam
C2H5OH yang dibutuhkan = 119,566 kmol/jam x 46
= 5.500,076 kg/jam
Mol HCl yang dibutuhkan = Mol C2H5OH yang dibutuhkan
= 119,566 kmol/jam
Massa HCl = 119,566 kmol x 36 kg/kmol
= 4.304,4 kg/jam
Massa C2H5Cl yang terbentuk = 118,371 kmol/jam x 64 kg/kmol
= 7.575,75 kg/jam
Tabel 2.3. Harga Bahan Baku dan Produk Hidroklorinasi Etanol
http://www.icis.com 22 Mei 2014
No. Bahan HargaUSD/kg
Massa (kg/jam) Harga USDkg/jam
1. Etanol 1,138 5.500,07 6.259
2. Hidrogen Klorida 0,085 4.304,4 365
3. Etil Klorida 3 7.575,75 22.727
18
Jadi selisih harga produk dan harga bahan baku sebesar :
= Harga Produk - Harga Bahan Baku
= (22.727) - (6.259 + 365)
=22.727 – 6.624
=$16.102 kg/jam
=$127.530 ton/tahun
2.3. Pemilihan Proses Ditinjau dari Panas Reaksi (ΔHrx)
ΔH menunjukkan panas reaksi yang dihasilkan selama proses
berlangsungnya reaksi kimia. Besar atau kecil nilai ΔH tersebut
menunjukkan jumlah energi yang dibutuhkan maupun dihasilkan. ΔH
bernilai positif (+) menunjukkan bahwa reaksi tersebut membutuhkan
panas untuk berlangsungnya reaksi sehingga semakin besar ΔH maka
semakin besar juga energi yang dibutuhkan. Sedangkan ΔH bernilai
negatif (-) menunujukkan bahwa reaksi tersebut menghasilkan panas
selama proses berlangsungnya reaksi. Diketahui data energi bebas Gibbs
(ΔGf°) dan data energi pembentukan (ΔHf°) pada 25 oC untuk masing -
masing komponen :
19
Tabel 2.4. Data Energi Bebas Gibbs (ΔGf°) dan Data Energi
Pembentukan (ΔHf°) pada 25 oC
KomponenΔHf°298
(Kj/kmol)ΔGf°298
(Kj/kmol)Etilen (C2H4)(g) 52,34 68,16
Etil klorida (C2H5Cl)(g) -111,8 -60,04Etanol (C2H6O)(l) -235 -168,4Etana (C2H6)(g) -84,74 -32,95Klorin (Cl2)(g) 0 0Water (H2O)(l) 286 -237,1
Hidrogen klorida (HCl)(g) -92,36 -95,33Etil klorida (C2H5Cl)(l) -134 -60,04Hidrogen klorida (HCl) (l) -167 -100
(Yaws, 1996)
1. Proses Hidroklorinasi Etilen
Reaksi pada suhu 298 K :
C2H4 (g) + HCl (g) C2H5Cl(g)
∆Hrx = (∆Hproduk - ∆Hreaktan) 298
∆H298 = (∆H298 C2H5Cl ) – (∆H298 C2H4 + ∆H298 HCl )
∆H298 = (-111,8 kj/kmol) – (52,34 kj/kmol + -92,36 kj/kmol)
∆H298 = -71,780 kj/mol
Tabel 2.5. Data Cp (J/kmol.K) Komponen Proses Hidroklorinasi Etilen
Komponen ii a b c dC2H4 -1 3,81E+00 1,57E-01 -8,35E-05 1,76E-08HCl -1 3,07E+01 -7,20E-03 1,25E-05 -3,90E-09
C2H5Cl 1 -5,53E-01 2,61E-01 -1,84E-04 5,55E-08∆Cp -3,51E+01 1,11E-01 -1,13E-04 4,18E-08
P = 1 atm, To = 298 K, T = 523 K=
20
Untuk mencari nilai ∆Hrx digunakan persamaan sebagai berikut :
∆ ° = ∆ ° + ∆Untuk Menghitung ∫ ∆
:
=
=
∫ ∆= (-3,51E+01*(225) + ((1,11E-01/2)*(184.725)) + ((-1,13E-04/3)
*(116.592.075)) + ((4,18E-08/298)*((523-298)/523)
= (-7,89E+03) + ( 10.270,71) + ( -4.391,63483) + ( 1,05907E-10)
= -2.010,1 j/mol
∆ ° = ∆ ° + ∆∆Hrx = -71.780 + (8,314*(-2010.1))
∆Hrx = -71.780 + (-16.712)
∆Hrx = -88.492 j/mol
2. Proses Klorinasi Etana
C2H6 (g) + Cl2 (g) C2H5Cl(g) + HCl(g)
)()(3
)(2
)( 31
32
21
2212 T
To
T
T
To
DTT
CTT
BTTA
dTT
DCTBTA
T
T
2
12
2
21
∆Hrx = (∆Hproduk - ∆Hreaktan) 298
∆H298 = (∆H298 C2H5Cl + ∆H298 HCl ) – (∆H298 C2H6 + ∆H298 Cl2 )
∆H298 = (-111,8 kj/kmol + -92,36 kj/kmol ) – (-84,74 kj/kmol + 0 kj/kmol)
∆H298 = -119,420 j/mol
Tabel 2.6. Data Cp (j/kmol.K) Komponen Proses Klorinasi Etana
Komponen ii a b c dC2H6 -1 5,41E+00 1,78E-01 -6,94E-05 8,71E-09HCl 1 3,07E+01 -7,20E-03 1,25E-05 -3,90E-09
C2H5Cl 1 -5,53E-01 2,61E-01 -1,84E-04 5,55E-08CL2 -1 2,69E+01 3,38E-02 -3,87E-05 1,55E-08∆Cp -2,16E+00 2,28E-01 -6,34E-05 2,74E-08
P = 1 atm, To = 298 K, T = 673 K
= 0Untuk mencari nilai ∆Hrx digunakan persamaan sebagai berikut :
∆ ° = ∆ ° + ∆Untuk Menghitung ∫ ∆
:
=
=∫ ∆= (-2,16E+00*(375) + ((2,28E-01/2)*(364.125)) + ((-6,34E-05/3)
*(2,78E+08)) + ((2,74E-08/298)*((673-298)/673)
)()(3
)(2
)( 31
32
21
2212 T
To
T
T
To
DTT
CTT
BTTA
dTT
DCTBTA
T
T
2
12
2
22
= (-8,11E+02) + (41.597,9313) + ( -5.882,62448) + (5,12144E-11)
= -349E+04 j/mol
∆ ° = ∆ ° + ∆∆Hrx = -119,420 + (8,314*(-349E+04))
∆Hrx = -71,780 + (2,90E+05)
∆Hrx = 170.773,4 j/mol
Untuk reaksi yang kedua didapatkan :
Proses Hidroklorinasi Etilen
Reaksi pada suhu 298 K :
C2H4(g) + HCl(g) C2H5Cl(g)
∆Hrx = (∆Hproduk - ∆Hreaktan) 298
∆H298 = (∆H298 C2H5Cl ) – (∆H298 C2H4 + ∆H298 HCl )
∆H298 = (-111,8 kj/kmol) – (52,34 kj/kmol + -92,36 kj/kmol)
∆H298 = -71,780 kj/mol
Tabel 2.7. Data Cp (J/kmol.K) Komponen Proses Hidroklorinasi Etilen
Komponen ii a b c dC2H4 -1 3,81E+00 1,57E-01 -8,35E-05 1,76E-08HCl -1 3,07E+01 -7,20E-03 1,25E-05 -3,90E-09
C2H5Cl 1 -5,53E-01 2,61E-01 -1,84E-04 5,55E-08∆Cp -3,51E+01 1,11E-01 -1,13E-04 4,18E-08
P = 1 atm, To = 298 K, T = 523 K=
23
Untuk mencari nilai ∆Hrx digunakan persamaan sebagai berikut :
∆ ° = ∆ ° + ∆Untuk Menghitung ∫ ∆
:
=
=
∫ ∆= (-3,51E+01*(225) + ((1,11E-01/2)*(184.725)) + ((-1,13E-04/3)
*(116.592.075)) + ((4.18E-08/298)*((523-298)/523)
= (-7.89E+03) + ( 10270.71) + ( -4391.63483) + ( 1.05907E-10)
= -2010.1 j/mol
∆ ° = ∆ ° + ∆∆Hrx = -71.780 + (8,314*(-2.010,1))
∆Hrx = -71.780 + (-16.712)
∆Hrx = -88.492 j/mol
3. Hidroklorinasi Etanol
C2H6O(l) + HCl(l) C2H5Cl(l) + H2O(l)
∆Hrx = (∆Hproduk - ∆Hreaktan) 298
∆H298 = (∆H298 C2H5Cl + ∆H298 H2O ) – (∆H298 C2H6O + ∆H298 HCl)
∆H298 = (-134 KJ/kmol - 286 KJ/kmol ) – (-235 KJ/kmol + -167 KJ/kmol)
∆H298 = 554.000 J/kmol
)()(3
)(2
)( 31
32
21
2212 T
To
T
T
To
DTT
CTT
BTTA
dTT
DCTBTA
T
T
2
12
2
24
Tabel 2.8. Data Cp (J/kmol.K) Komponen Hidroklorinasi Etanol
komponen ii a b c dC2H6O -1 5,93E+01 3,64E-01 -1,22E-03 1,80E-06
HCl -1 7,40E+01 -1,29E-01 -7,90E-05 2,64E-06C2H5Cl 1 6,02E+01 3,46E-01 -1,30E-03 2,20E-06
H20 1 9,21E+01 -4,00E-02 -2,11E-04 5,35E-07∆Cp 1,90E+01 2,59E-01 -2,12E-04 -1,71E-06
P = 1 atm, To = 298 K, T = 418 K=Untuk mencari nilai ∆Hrx digunakan persamaan sebagai berikut :
∆ ° = ∆ ° + ∆Untuk Menghitung ∫ ∆
:
=
=
∫ ∆= (*(225) + ((1,11E-01/2)*(184.725)) + ((-1,13E-04/3)
*(116.592.075)) + ((4,18E-08/298)*((523-298)/298)
= (3,14E+03) + ( 16.263,43) + ( -5.143,774) + ( -2,83897E-09)
= 1,43E+04 j/mol
∆ ° = ∆ ° + ∆∆Hrx = 554.000 + (8,314*(1,43E+04))
)()(3
)(2
)( 31
32
21
2212 T
To
T
T
To
DTT
CTT
BTTA
dTT
DCTBTA
T
T
2
12
2
25
∆Hrx = 554.000 + (1,19E+05)
∆Hrx = 6,73E+05 j/mol
2.4. Pemilihan proses meninjau dari energi Gibbs (ΔGo)
ΔGo menunjukkan spontan atau tidak spontannya suatu reaksi kimia. ΔGo
bernilai positif (+) menunjukkan bahwa reaksi tersebut tidak dapat
berlangsung secara spontan, sehingga dibutuhkan energi tambahan dari luar.
Sedangkan ΔGo bernilai negatif (-) menunujkkan bahwa reaksi tersebut dapat
berlangsung secara spontan dan hanya sedikit membutuhkan energi. Oleh
karena itu, semakin kecil atau negatif ΔGo maka reaksi tersebut akan semakin
baik karena energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya reaksi semakin
kecil. Maka, perlu ditentukan ΔGo masing masing reaksi untuk mengetahui
apakah reaksi tersebut dapat berlangsung spontan atau tidak.
Untuk mengitung ΔGo digunakan persamaan sebagai berikut :
= ΔA(ln T– ln To) + ΔB(T-To) + (T2 - To2) + (T3 - To
3)
1. Proses Hidroklorinasi Etilen
Reaksi pada suhu 298 K :
C2H4(g) + HCl(g) C2H5Cl(g)
∆Grx = (∆Gproduk - ∆Greaktan)298
∆G298 = (∆G298 C2H5Cl ) – (∆G298 C2H4 + ∆G298 HCl )
T
dT
R
CpRT
T
GHTdT
R
CpRHG T
To
TRo
TRo
TTTR
oTR
o
oo
)()()()(
00
0
T
dT
R
CpRT T
To
26
∆G298 = (-60,04 kj/kmol) – (68,16 kj/kmol + (-95,33 kj/kmol))
∆G298 = -32.780 j/mol
∫ ∆= ((-3,51E+01)*(0,562487978)) + ((1,11E-01)*(225)) +
((-1,13E-04/2)*(184.725))+((4,18E-08/3)*(116.592.075))
= (-1,97E+01)+(25,02)+(-10,437)+(1,624516)
= -3,51E+00 j/mol
= (-88.492) + (-16,712) – 523*((-88.492-(-32.870))/298) – ((8,314*523)
(-3,51E+00)
= -4.919,78 j/mol
2. Proses Klorinasi Etana
C2H6(g) + Cl2(g) C2H5Cl(g) + HCl(g)
∆Grx = (∆Gproduk - ∆Greaktan) 298
∆G298 = (∆G298 C2H5Cl + ∆G298 HCl ) – (∆G298 C2H6 + ∆G298 Cl2 )
∆G298 = (-111,8 kj/kmol + -92,36 kj/kmol ) – (-84,74 kj/kmol + 0 kj/kmol)
∆G298 = -119.420 j/mol
∫ ∆= ((-2,16E+00)*(0,814651843)) + ((2,28E-01)*(375)) +
((-6,34E-05/2)*(364.125))+((2,74E-08/3)*(1,97259E+11))
T
dT
R
CpRT
T
GHTdT
R
CpRHG T
To
TRo
TRo
TTTR
oTR
o
oo
)()()()(
00
0
27
= (-1,76E+00)+(85,6806)+(-11,5428)+(2,541405)
= 7,49E+01 j/mol
=
(-88.492) + (-16,712) – 673*((-88.492-(-32.870))/298) – (-3,51E+00)
= (-119.420) + (2,90E+05) – 673*((-119.420-(-122.420))/298)
– ((8,314*673) *(7,49E+01))
= -255.187 j/mol
Untuk menghitung reaksi yang kedua :
Proses Hidroklorinasi Etilen
Reaksi pada suhu 298 K :
C2H4(g) + HCl(g) C2H5Cl(g)
∆Grx = (∆Gproduk - ∆Greaktan) 298
∆G298 = (∆G298 C2H5Cl ) – (∆G298 C2H4 + ∆G298 HCl )
∆G298 = (-60,04 kj/kmol) – (68,16 kj/kmol + (-95,33 kj/kmol))
∆G298 = -32.780 j/mol
∫ ∆= ((-3,51E+01)*(0,562487978)) + ((1,11E-01)*(225)) +
((-1,13E-04/2)*(184.725))+((4,18E-08/3)*(116.592.075))
= (-1,97E+01)+(25,02)+(-10,437)+(1,624516)
T
dT
R
CpRT
T
GHTdT
R
CpRHG T
To
TRo
TRo
TTTR
oTR
o
oo
)()()()(
00
0
28
= -3,51E+00 j/mol
= (-88.492) + (-16,712) – 523*((-88.492-(-32.870))/298) – ((8,314*523)
(-3,51E+00)
= -4.919,78 j/mol
3. Hidroklorinasi Etanol
C2H6O(l) + HCl(l) C2H5Cl(l) + H2O(l)
∆Grx = (∆Gproduk - ∆Greaktan) 298
∆G298 = (∆G298 C2H5Cl + ∆G298 H2O ) – (∆G298 C2H6O + ∆G298 HCl)
∆G298 = (-60,04 kJ/kmol -237kJ/kmol)–(-168,4 kJ/kmol + -100 kJ/kmol)
∆G298 = 28.640 J/kmol
∫ ∆= ((1,90E+01)*(0,440634)) + ((2,59E-01)*(165)) +
((-2,12E-04/2)*(125.565))+((-1,71E-06/3)*(72.789.255))
= (8,37E+00)+(4,27E+01)+(-13,3099)+(-41,3686)
= -3,56E+00 j/mol
= (554.000)+(1,19E+05)–418*((554.000-(-28.640))/298)– ((8,314*418)
(-3,56E+00)
T
dT
R
CpRT
T
GHTdT
R
CpRHG T
To
TRo
TRo
TTTR
oTR
o
oo
)()()()(
00
0
T
dT
R
CpRT
T
GHTdT
R
CpRHG T
To
TRo
TRo
TTTR
oTR
o
oo
)()()()(
00
0
29
= -219.010 j/mol
Tabel 2.9. Perbandingan Proses Pembuatan Etil Klorida
Ket.Hidroklorinasi
Etilen Klorinasi EtanaHidroklorinasi
Etanol
Suhu operasi(oC)
250-450 oC 250-450 oC 400-450 oC 145-190 oC
Katalis ZrOCl2.8H2O ZrOCl2.8H2OAluminium
kloridaZnCl2
Konversi (%) 90% 50-80% 50-80% 95-98%
Yield (%) 90% 90% 95% 99%.
Jenis reaktorMultitube fixed
bedMultitubefixed bed
Multitubefixed bed
RATB
Bahan baku C2H4(g) + HCl(g)C2H4(g) +
HCl(g)
C2H6(g) +Cl2(g)
C2H6O(l)+HCl(l)∆H
(kj/kmol)-88.492 j/mol -88.492 j/mol
170.773,4j/mol 673.000 j/mol
∆G(kj/kmol)
-4.919,78 j/mol-4.919,78
j/mol
-255.187j/mol -219.010 j/mol
PotensialEkonomi
$ 143.400,75ton/tahun
$ 27.669ton/tahun
$ 127.530ton/tahun
Berdasarkan tabel perbandingan proses dari ketiga proses diatas, maka dipilih
proses hidroklorinasi etilen dengan katalis alumunium klorida pada fasa gas untuk
memproduksi etil klorida dari etilen dan hydrogen klorida karena pertimbangan
lebih ekonomis dan lebih baik dari metode lain.
2.5. Uraian Singkat Proses
Proses pembuatan etil klorida menggunakan proses hidroklorinasi etilen
dibagi menjadi 3 tahap yaitu:
1. Tahap persiapan bahan baku
30
2. Tahap pembentukan produk
3. Tahap pemurnian produk
1. Tahap persiapan bahan baku
Bahan baku HCl cair diperoleh dari PT Sulfindo Adi Usaha. HCl yang
dibeli terdiri dari 37% HCl dan 63% air, disimpan dalam tangki
penyimpanan bahan baku pada temperatur ruangan 300C dan tekanan 1
atm. Dari tangki penyimpanan, HCl dialirkan menuju vaporizer untuk
dinaikkan suhunya menjadi 1370C dimana sebelumnya tekanan HCl
dinaikkan terlebih dahulu menjadi 5 atm. Uap dari vaporizer kemudian
dinaikkan suhunya menjadi 2650C melalui heater 102 yang kemudian akan
dilanjutkan ke mix point.
Bahan baku yang kedua yaitu etilen diperoleh dari PT Chandra Asri
dengan suhu 35oC dan tekanan 13 atm yang didistribusikan melalui
pipeline dan disimpan dalam tangki penyimpanan 102. Etilen cair itu
kemudian diuapkan di vaporiser dengan suhu 55oC dan kemudian
dipanaskan di heater 102 sampai 250oC. setelah keadaannya superheated,
tekanan diturunkan dari 13 atm menjadi 5 atm agar sesuai dengan proses
yang diinginkan.
HCl dan etilen gas ini kemudian bercampur di mixing point yang
kemudian akan diumpankan ke dalam reaktor fixed bed multitube.
31
2. Tahap pembentukan produk
Di dalam reaktor terdapat tube-tube yang berisi tumpukan katalis
Zirconium oxychloride , kemudian umpan akan melewati katalis dan
terjadi reaksi hidroklorinasi etilen sebagai berikut :
Reaksi utama :C2H4O2(g)+HCl(g) C2H5Cl(g)
Reaksi terjadi pada fase gas-uap dengan katalis Zirconium oxychloride
pada temperatur 2500 dan tekanan 5 atm, karena reaksi bersifat eksotermis,
untuk mempertahankan temperatur dalam reaktor maka diberi pendingin.
Hasil keluaran reaktor berupa produk etil klorida dan sisa reaktan yang
tidak bereaksi berupa etilen, hidrogen klorida, uap air dan inert etana akan
dialirkan menuju kondensor untuk kemudian diumpankan ke dalam
menara distilasi untuk dimurnikan.
3. Tahap pemurnian produk
Untuk mendapatkan kemurnian sesuai dengan yang diharapkan cairan
dimurnikan dengan menggunakan distilasi. Gas etil klorida sebelumnya
dimasukan ke dalam kondensor untuk mengondensasikan seluruh air dan
etil klorida. Kemudian keluaran kondensor dalam bentuk liquid ini akan
dialirkan menuju menara distilasi untuk dipisahkan antara air dan etil
klorida. Sedangkan keluaran kondensor berupa gas hidrogen klorida, etana
dan etilen akan dikembalikan ke dalam reaktor untuk di recycle dan
sebagian akan di purging. Aliran top product yang kaya akan etil klorida
dialirkan menuju tangki penampungan produk. Sedangkan aliran bottom
product berupa air akan diteruskan ke WWT.