Prarancangan Pabrik Fenol dari Klorobenzen dan Natrium Hidroksida dengan Kapasitas 35.000 Ton/Tahun BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Fenol merupakan senyawa alkohol aromatik yang banyak dipakai sebagai antiseptik, bahan pembuatan obat-obatan (bagian dari aspirin), dan pembasmi rumput liar. Selain itu, fenol juga berfungsi dalam sintesis senyawa aromatis yang terdapat dalam batubara. Konsumsi fenol di dunia maupun di Indonesia diperkirakan akan terus meningkat sehubungan dengan semakin berkembangnya industri resin sintetik dan obat-obatan. Selama ini kebutuhan fenol di Indonesia masih belum dapat dipenuhi oleh industri dalam negeri seperti yang dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel I.1. Data Ekspor Fenol di Indonesia Tahun Jumlah Ekspor, ton 2009 1.292,908 2010 1.066,693 2011 1.545,186 2012 2.216,110 2013 2.316,283 2014 2.742,120 (Badan Pusat Statistik, 2015) Tabel I.2. Data Impor Fenol di Indonesia Tahun Jumlah Impor, ton 2009 14.037,576 2010 13.935,435 2011 19.290,697 2012 14.593,112 2013 16.630,447 2014 20.337,179 (Badan Pusat Statistik, 2015) Agnes Putri Advintari Komang S.Y.A. Sadia (10/296441/TK/36139) (10/305381/TK/37491) 1 Prarancangan Pabrik Fenol dari Klorobenzen dan Natrium Hidroksida dengan Kapasitas 35.000 Ton/Tahun Dari tabel di atas terlihat bahwa nilai impor fenol cenderung meningkat per 3 tahun dan nilainya selalu jauh lebih besar daripada nilai ekspor fenol. Hal ini menunjukkan bahwa kebutuhan fenol dalam negeri sangatlah besar tetapi industri penghasil fenol dalam negeri masih terbatas. Pendirian pabrik fenol diharapkan dapat mengurangi jumlah impor fenol. Untuk memenuhi kebutuhan ini, Prarancangan Pabrik Fenol dari Klorobenzen dan Natrium Hidroksida ini dirancang memiliki kapasitas sebesar 35.000 ton/tahun. B. Tinjauan Pustaka Fenol yang disebut juga asam karbolat atau benzenol memiliki rumus kimia C6H5OH. Fenol tergolong dalam senyawa alkohol karena memiliki gugus hidroksil (-OH) yang berikatan dengan cincin fenil. Fenol berwujud kristal yang tak berwarna pada suhu dan tekanan atmosfer, serta memiliki bau yang khas. Bau yang khas inilah yang menandakan fenol merupakan senyawa aromatis (Puspa, 2014). Secara garis besar, proses yang digunakan untuk pembuatan fenol adalah sebagai berikut : 1. Pembuatan fenol dengan sulfonasi benzen (Chauvel, 1989). Proses ini memiliki 4 tahapan berupa sulfonasi benzen dengan asam sulfat, netralisasi asam benzen sulfonat, reaksi garam Na dalam cairan NaOH, dan pembentukan fenol. Reaksi yang terjadi yaitu : C6H6 + H2SO4 C6H5SO3H + H2O (1) 2 C6H5SO3H + Na2SO3 2 C6H5SO3Na + H2O + SO2 (2) C6H5SO3Na + 2 NaOH C6H5ONa + Na2SO3 + H2O (3) 2 C6H5ONa + SO2 + H2O 2 C6H5OH + Na2SO3 (4) Proses ini digunakan untuk produksi pada kapasitas rendah sehingga kurang menguntungkan apabila digunakan dalam skala kapasitas yang besar. 2. Pembuatan fenol dari oksidasi toluen (Chauvel, 1989). Proses ini terdiri dari 2 tahapan, yaitu oksidasi toluen dan oksidasi asam benzoat. Pada tahap pertama, toluen dioksidasi dengan udara dan Agnes Putri Advintari Komang S.Y.A. Sadia (10/296441/TK/36139) (10/305381/TK/37491) 2 Prarancangan Pabrik Fenol dari Klorobenzen dan Natrium Hidroksida dengan Kapasitas 35.000 Ton/Tahun digunakan katalisator cobalt benzoate pada suhu 130-140oC. Tahapan ini menghasilkan asam benzoat dan produk samping berupa benzil alkohol, benzaldehid, benzyl benzoate, biphenyl, dan tolyl alcohol (orto, meta dan para). Pada tahap kedua, asam benzoat dioksidasi dengan oksigen dalam udara dan digunakan katalisator copper benzoate pada suhu 230-240oC. Tahapan ini menggunakan steam sehingga menghasilkan fenol. Reaksi yang terjadi secara keseluruhan adalah sebagai berikut : C6H5CH3 + O2 C6H5OH + H2O (5) 3. Pembuatan fenol dari cumene (Puspa, 2014). Proses ini merupakan proses yang paling banyak digunakan saat ini. Bahan baku cumene dioksidasi dengan oksigen dari udara menjadi cumene hidroperoksida. Cumene hidrogen peroksida ini akan terdekomposisi dengan cepat menggunakan katalis asam sulfat menjadi fenol dan aseton. Reaksi utama yang terjadi adalah sebagai berikut : C9H12 + O2 C9H12O2 (6) C9H12O2 C6H5OH +C3H6O (7) Proses ini berlangsung pada tekanan dan suhu yang rendah sehingga prosesnya lebih aman dan cepat. Proses yang cepat inilah yang menjadi keunggulan proses ini karena akan didapatkan fenol yang jumlahnya lebih banyak. Katalis yang digunakan dalam proses ini merupakan katalis cair yang sulit untuk dipisahkan dari produk. Inilah yang menjadi kelemahan proses ini karena akan dibutuhkan unit pengolahan tambahan untuk mengolah air bekas cucian dan biaya pemisahan yang lebih tinggi. 4. Pembentukan fenol dari klorobenzen dan NaOH (Chauvel, 1989). Proses ini pertama kali dikomersialkan sekitar tahun 1920 dan masih digunakan pada beberapa pabrik, terutama di India. Proses ini menghidrolisis klorobenzene menggunakan larutan NaOH pada suhu Agnes Putri Advintari Komang S.Y.A. Sadia (10/296441/TK/36139) (10/305381/TK/37491) 3 Prarancangan Pabrik Fenol dari Klorobenzen dan Natrium Hidroksida dengan Kapasitas 35.000 Ton/Tahun dan tekanan tinggi, sekitar 450-500oC dan 247-296 atmosfer. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : C6H5Cl + 2 NaOH C6H5ONa + NaCl+ H2O (8) C6H5ONa + HCl C6H5OH + NaCl (9) C6H5ONa + C6H5Cl C6H5OC6H5 + NaCl (10) Metode lain yang dimodifikasi untuk menghidrolisis klorobenzene menggunakan tekanan 30 bar dan suhu 290 oC. Reaksi ini berjalan dalam sebuah reaktor alir pipa yang terbuat dari baja ringan (Frank, 1987). Proses ini tidak menggunakan katalis sehingga biaya proses menjadi lebih hemat, tetapi hasil fenol yang dihasilkan tidak terlalu banyak. Selain itu, penggunaan suhu dan tekanan yang tinggi membuat proses ini menjadi kurang aman untuk dijalankan. Berdasarkan keempat proses di atas, maka untuk perancangan pabrik dipilih metode pembuatan fenol dari klorobenzen dan NaOH karena biaya yang dikeluarkan lebih sedikit dan prosesnya cocok untuk sintesis fenol. Agnes Putri Advintari Komang S.Y.A. Sadia (10/296441/TK/36139) (10/305381/TK/37491) 4