Prarancangan Pabrik Metil Benzoat dari Asam Benzoat

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