Industri Trikloroetilen

INDUTRI TRICHLOROETHYLENE

4.1 Pendahuluan

Trichloroethylene merupakan bahan kimia utama yang diproduksi dari asetilen. Bahan kimia lainnya didapat dari asetilen yaitu acrylonitrile, vinyl chloride, dan monomer asetat. Trichloroethylene (C₂HCl₃) yang juga memiliki sifat tidak berwarna dan tidak mudah terbakar. Trichloroethylene banyak digunakan untuk pelapis pada logam sebelum proses electroplating, pelarut untuk ekstraksi pada zat-zat organik, pembersih dan pelarut, analgesik dan anastesi dalam bidang farmasi.

Trichloroethylene hampir sama dengan perkloroetilen, trichloroethylene biasa dibuat dengan menggunakan 3 proses, tapi yang paling utama trichloroethylene yang dibuat dengan etilen diklorit. Trichloroethylene diproduksi dengan alat single stage. Proses oxyclorinasi dari dichloride dan chlorine ethylene klorinasi dari hidrokarbon seperti propane dan asetilen. Klorin juga merupakan produk dari trichloroethylene. Bahan yang paling utama untuk membuat trichloroethylene  adalah dikloroetilen.

Trichloroethylene selain dapat digunakan untuk cuci kering (dry clean). Trichloroethylene juga dapat digunakan untuk membuat beberapa peralatan / alat di sebuah industri.

4.2   Klasifikasi Proses

4.2.1.        Dehidrokloronisasi fase uap dari tetrakloroetan dengan menggunakan BaCl2 sebagai katalis.

4.2.2.        Dehidrokloronisasi fase cair dari tetrakloroetan dengan menggunakan susu kapur.

Pada makalah ini, yang akan dibahas adalah proses dehidrokloronisasi fase uap dari tetrakloroetan dengan menggunakan BaCl2 sebagai katalis.

4.3   Data Kuantitatif

Basis : 1 ton produk Trichloroethylene (95% yield, 90% konversi)

·         Bahan baku :

           Cl₂ : 1,15 ton

           C₂H₂ : 0,21 ton

·         Kapasitas industri : 50-150 ton/hari

4.4   Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk

4.41      Sifat fisika dan kimia bahan baku

a.    Klorin (Cl₂)

Berat Molekul               : 71 gr/grmol

Titik leleh                     : -101,6⁰C

Titik cair                      : 5,7 atm pada suhu 15⁰C

Titik didih                     : -34,6⁰C

Warna             : kuning kehijauan

Bau                             : sangat menyesakkan dan sangat beracun.

  beracun pada 0,35-2 ppm merupakan

  konsentrasi maksimum

Kegunaan                    : untuk pembuatan kertas (pulp) dan sebagai pelarut

b.   Sifat Acetylene  (C₂H₂)

Berat Molekul      : 26,04 gr/grmol

Densitas             : 1.09670 kg/m³ (gas)

Titik didih                        : -84 ^oC

Titik leleh                        : -80,8 ^oC

4.42     Sifat fisika dan kimia produk samping

a.    Tetrachloroethane  (C­₂H₂Cl₄)

                 Berat Molekul                : 167,86 gr/grmol

                 Titik leleh                      : -36⁰C

                 Titik didih                      : 146,3⁰C

               b.Asam Klorida (HCl) 

               Massa Molar                             : 36,46 g/mol (HCl)

               Titik Leleh                                 : -26⁰C

               Titik didih                                  : 110⁰C

               Kelarutan dalam air                    : Tercampur penuh

               Keasaman (pKa)                        : -8,0

               Viskositas                                 : 1,9 mPa^.s pada 25⁰C, 31,5 %   

                                                                   larutan

               Bahaya utama                           : korosif

4.43   Sifat fisika dan kimia produk

Trichloroethylene (C₂HCl₃)

              Berat Molekul             : 131,40 gr/grmol

              Titik leleh                      : -73⁰C

              Titik didih                      : 87,2⁰C

              Densitas                       : 1,47 gr/ml

              Kelarutan                      : Sedikit larut dalam air, larut dalam alcohol dan eter

              Kualitas                        : kemurnian tinggi, ekstraksi, non asam

4.5   Reaksi Yang Terjadi

Proses dehidroklorinisasi fase uap

              Reaksi kimia:

C₂H₂ + 2Cl₂   C₂H₂Cl₄      

                           Tetrakloroetan

C₂H₂Cl₄    C₂HCl₃ + HCl                          

4.6   Uraian Proses

              Bahan baku dari pembuatan trichloroethylene yaitu klorin dan asetilen dimasukkan sebagai umpan ke dalam  reactor tetrachloroethane, di reactor tetrachloroethane terjadi reaksi antara C₂H₂ dan Cl₂ dengan bantuan katalis FeCl₃ untuk memepercepat rekasi. Proses ini berlangsung pada suhu 80-100⁰C yang dilengkapi dengan pendinginan  secara eksternal, selanjutnya produk dari tetrachloroethane reactor yaitu tetrachloroethane (C₂H₂Cl4) dipompakan ke catalyst recovery sehingga terjadi pemisahan antara katalis dan tetrachloroethane. Sisa-sisa katalis dikeluarkan pada bagian bawah (bottom) dari catalyst recovery, sedangkan tetrachloroethane murni disimpan ke dalam storage dan sebagian tetrachloroethane  yang  masih mengandung  katalis dikembalikan ke reactor. Dalam hal ini, reaktan yang tidak bereaksi akan dilarutkan dengan H₂O  yang bertujuan untuk mengubah fase Cl₂ dan C₂H₂ dari fase gas menjadi fase cairan yaitu dengan dilakukan pembuangan pada bagian keluaran (bottom).

Produk yang akan bereaksi yaitu C₂H₂Cl₄ murni kemudian dipompakan lagi ke trichloroethylene reactor  untuk  mengubah  tetrachloroethane  menjadi  trichloroethylene yang sebelumnya telah dilakukan proses pendinginan terlebih dahulu.  Pada trichloroethylene reactor, tetrachloroethane akan diubah menjadi trichloroethylene dengan  bantuan katalis BaCl₂ dan HCl sebagai rekasi samping, proses ini berlangsung pada suhu 250-300⁰C. Selanjutnya produk-produk yang berupa tetrakloroetan, trikloroetilen, dan HCl didinginkan kembali pada condenser dan terjadi pemisahan, adapun brine pada proses ini yang berfungsi untuk membantu proses pendinginan, sedangkan zat-zat di dalamnya berupa garam-garam seperti NaCl. HCl yang mempunyai jumlah lebih besar akan  keluar pada bagian atas (top). Kemudian tetrachloroethane, trichloroethylene, dan HCl akan masuk ke HCl stripper untuk dipisahkan kembali dengan bantuan steam, sisa-sisa HCl yang masih terbawa ini dipisahkan dan akan dikeluarkan pada bagian atas (top). Selanjutnya produk-produk yang masih berupa tetrachloroethane, trichloroethylene dan HCl  itu dimurnikan dengan proses destilasi yang dilengkapi dengan pendingin dan diawali dengan pemanasan terlebih dahulu sehingga fraksi ringan (light ends) seperti HCl akan dikeluarkan kembali pada bagian atas (top). Kemudian dimurnikan dengan  tahap destilasi yang dilengkapi dengan pendingin dan pemanasan dahulu. Pada proses ini terjadi  pemisahan antara produk trichloroethylene dan tetrachloroethane. Trichloroethylene yang  mempunyai titik didih lebih rendah yaitu berkisar  83,2⁰C keluar lebih dulu pada bagian atas (top) sedangkan tetrachloroethane yang mempunyai titik didih lebih tinggi yaitu 146,3⁰C dikeluarkan pada bagian bawah (bottom) dan akan direcycle kembali ke trichloroethylene reactor. Adapun fungsi inhibitor pada tahap akhir destilasi ini adalah sebagai penghambat agar hasil akhir atau produk yang dihasilkan benar-benar  murni dan  tidak  terkontaminasi dengan zat-zat yang lain, dimana sifat fisik dan kimia beracun pada 0,35-2 ppm merupakan konsentrasi maksimum.

4.8   Kegunaan Produk

Kegunaan produk dari Trichloroethylene (C₂HCl₃) antara lain adalah:

·      Sebagai pelarut lemak dalam pengolahan logam tekstil. Karbon tetraklorida (CCL₄) adalah cairan yang berwarna, berbau sedikit tidak enak dan memiliki titik didih 77⁰C. Senyawa ini tidak larut dalam air sehingga menjadi pelarut yang baik untuk minyak dan lemak.

·      Sering dipakai dalam cuci kering (dry clean) pakaian, karena kerapatannya yang  tinggi dan sifatnya yang tidak mudah terbakar, tetraklorometan digunakan sebagai pemadaman api.

·      Klorinasi dari oxychlorinasi digunakan untuk mensuplai pelarut/reagent yang dibutuhkan.

·      Trichloroethylene yang lain juga dapat digunakan di tingkat industri kimia yaitu untuk pembersihan logam.

·      Sebagai bahan pembuatan cat, bahan dalam pelapisan logam

·      Sebagai pengering dalam sistem pembersih.

              4.9 Fungsi Alat

Ø Tetrachloroethane reactor       : Tempat terjadinya suatu reaksi antara klorin

                                      (Cl₂) dan astilen (C₂H₂) untuk menghasilkan

                                      tetrakloroetan.

Ø Storage                                : Tempat penyimpanan tetrachloroethane yang

  murni.

Ø Trichloroethylene reactor        : Alat yang digunakan untuk megkonversi

                                      tetrakloroethane menjadi trikloroetilen dengan

                                      bantuan katalis BaCl_2.

Ø Kondenser                            : sebagai pendingin untuk mengubah fase uap

                                      menjadi cair yaitu C₂H₂Cl₄, C₂HCl₃, dan HCl.

Ø Brine                                    : membantu proses pendinginan yang di dalamnya

                                      terdapat zat berupa garam seperti NaCl.

Ø HCl stripper                          : Untuk memisahkan sisa-sisa HCl dengan

                                      bantuan steam (pemanas).

Ø Distilasi                                : Untuk memisahkan tetrachloroethane dengan

                                      trichloroethylene berdasarkan titik didih.

 

             4.10 KESIMPULAN

Trichloroethylene merupakan bahan kimia utama yang diproduksi dari asetilen dan klorin.

Pembuatan trichloroethylene dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu:

1.       Dehidrokloronisasi fase uap dari tetrakloroetan dengan menggunakan BaCl₂ sebagai katalis

2.       Dehidrokloronisasi fase cair dari tetrakloroetan dengan menggunakan susu kapur

Adapun bahan baku yang digunakan dalam pembuatan trichloroethylene yaitu Cl₂ (klorin) dan C₂H₂ (asetilen) dengan katalis FeCl₃ dan BaCl₂ dan menghasilkan produk sampingan C₂H₂Cl₄ (tetrakloroetan) dan HCl, sedangkan produk utamanya adalah C₂HCl₃ (trichloroethylene).

Reaksi kimia yang terjadi dalam proses pembuatan trichloroethylene adalah:

·         C₂H₂ + 2Cl₂    C₂H₂Cl₄        

                                      Tetrakloroetan

·         C₂H₂Cl₄        C₂HCl₃ + HCl

              Dalam pembuatan trichloroethylene menggunakan beberapa alat seperti tetrachloroethane reactor, storage,                         trichloroethylene reactor, HCl stripper, dan distilasi