Tabel 1. Harga ΔH
o f
Masing-Masing Komponen No
Komponen Harga
ΔH
o f
Kkalmol
1 C
6
H
6
11,7180 2
HNO
3
-41,3500
3 C
6
H
5
NO
2
13,9000 4
H
2
O -68,3174
Perry, 1984 Total
ΔH
o f 298
= Σ ΔH
o f
Produk - Σ ΔH
o f
Reaktan = {
ΔH
o f
C
6
H
5
NO
2
+ ΔH
o f
H
2
O- ΔH
o f
C
6
H
6
+ ΔH
o f
HNO
3
} = {13,9 + -68,3174 - 11,718 + -41,35}
= -24,7854 kkalmol Harga
ΔH
o f
menunjukkan negatif maka reaksi pembentukan nitrobenzen merupakan reaksi
eksotermis
.
B. Termodinamika ditinjau dari Energi Gibbs ΔG
Perubahan energi Gibbs didapat persamaan: ΔG
= -RT ln K Diketahui
ΔG masing-masing komponen pada 298 K adalah sebagai berikut:
ΔG
o
C
6
H
6
= 29,732 kkalmol ΔG
o
HNO
3
= -19,288 kkalmol ΔG
o
C
6
H
5
NO
2
= 34,943 kkalmol ΔG
o
H
2
O = -56,678 kkalmol
Dean, 1999 Perubahan energi Gibas reaksi dapat dihitung dengan persamaan:
ΔG
o
= Σ ΔG
o
produk- Σ ΔG
o
reaktan =
ΔG
o
C
6
H
5
NO
2
+ ΔG
o
H
2
O – ΔG
o
C
6
H
6
+ ΔG
o
HNO
3
={34,943 + -56,678} – {29,732 + -19,288} kkalmol
= - 32,179 kkalmol
Harga konstanta kesetimbangan dapat diketahui dengan rumus: ΔG
o
= - R.T.ln K Smith - Van Ness, 1975
Dimana: R = 1,987 kalmol.K = 1,987.10
-3
kkalmol Sehingga:
Ln K = ΔG
o
- R.T = --32,179 1,987.10
-3
x 298 = 54,345
K = 3,996.10
23
Pada T = T
operasi
ref ref
298 operasi
T x
T T
T x
R ΔHf298
K K
ln
298 x
323 298
323 x
1,987.10 24,7854
K ln
K ln
3 298
operasi
K
operasi
= 1,0204.10
25
Dari perhitungan di atas tampak bahwa harga K sangat besar sehingga reaksi yang terjadi merupakan reaksi
irreversible
searah.
1.3. Tinjauan Kinetika
Ditinjau dari kinetika reaksi dapat dilihat dari persamaan berikut : K
= A. Exp. -ER.T ln k
= -ER.T + ln A Dimana harga E =14.000 kalgmol dan A = 26,22 gmolL.jam.
Dengan R = 1,987 kalgmol.K, T = 50
o
C = 323 K. Sehingga diperoleh harga k = 5,5423 Lmol.jam
Dari persamaan tersebut terlihat bahwa dengan kenaikan suhu maka harga konstanta kecepatan reaksi k akan membesar, artinya
kecepatan reaksi ke arah pembentukan produk semakin besar. Tetapi bila suhu reaksi diatas 90
o
C akan terbentuk dinitrobenzen. Hougen et al., 1954
2.1. Diagram Alir Proses
2.1.1. Langkah Proses
Secara keseluruhan proses pembuatan nitrobenzen dengan proses kontinyu dapat dilaksanakan melalui tiga tahapan :
1. Proses penyiapan bahan baku
Bahan baku dipanaskan dengan tujuan menyesuaikan kondisi operasi dalam reaktor karena reaktor beroperasi secara isotermis.
Mula-mula bahan baku benzen yang berasal dari tangki penyimpan F-01 dipompakan menuju E-01. Pada E-01 benzen dinaikkan
suhunya dari 30
o
C menjadi 50
o
C, dari E-01 benzen menuju reaktor. Asam nitrat dari tangki penyimpan F-02 dipompakan menuju
mixer
F-06. Di dalam
mixer
asam nitrat di campur dengan asam sulfat yang di pompa dari tangki penyimpan F-03. Komposisi asam campuran
adalah : 24,3 HNO
3
, 61,4 H
2
SO
4
, 14,3 H
2
O. Panas yang timbul sebagai hasil panas pencampuran antara kedua asam tersebut di serap
oleh air pendingin di dalam koil pendingin
mixer
, sehingga asam campuran yang keluar dari
mixer
menuju reaktor bersuhu 50
o
C. Perbandingan mol asam nitrat dan benzen didalam reaktor adalah
1:1,05 dengan suhu 50
o
C dialirkan secara kontinyu.
2. Proses reaksi nitrasi
Bahan baku yang masuk ke reaktor melalui puncak reaktor pada kondisi 50
o
C dan tekanan 1 atm. Reaksi nitrasi antara benzen den asam nitrat berlangsung pada reaktor
CSTR
dengan laju putaran
impeller
1200 rpm agar terjadi pencampuran yang sempurna. Suhu reaksi harus tetap di jaga pada 50
o
C agar reaksi tetap berlangsung pada fase cairan. Reaksi nitrasi berlangsung secara eksotermis sehingga
diperlukan pendingin agar suhu dalam reaktor tetap 50
o
C. Pendingin reaktor menggunakan air yang masuk pada suhu 30
o
C dan keluar pada suhu 40
o
C. Produk yang diperoleh dari reaktor adalah nitrobenzen, produk samping berupa air dan sisa reaktan berupa benzen dan asam
nitrat. Produk reaktor selanjutnya diumpankan ke unit pemurnian.
