commit to user
21
2.2. Konsep Proses 2.2.1. Dasar Reaksi
Reaksi antara metil klorida dengan klorin merupakan reaksi multistep dan berlangsung secara eksotermis irreversible.
Reaksinya sebagai berikut : CH
3
Cl + Cl
2
CH
2
Cl
2
+ HCl CH
2
Cl
2
+ Cl
2
CHCl
3
+ HCl CHCl
3
+ Cl
2
CCl
4
+ HCl Reaktan dengan perbandingan tertentu dipanaskan sampai suhu 300
C dan tekanan 3 atm di mana pada suhu tersebut klorin akan mengalami
disosiasi dan mulai terjadi reaksi termoklorinasi terhadap metil klorida. Di dalam multi tube plug flow reactor, suhu dipertahankan
pada kisaran 275 sampai 450 C. Bila reaksi berlangsung di atas suhu
tersebut, maka akan terjadi reaksi pirolisis terhadap klorometana membentuk karbon bebas, sedangkan klorin dan hidrogen membentuk
asam klorida. Mc. Ketta, 1979
2.2.2. Mekanisme Reaksi
Mekanisme reaksi yang terjadi pada proses klorinasi terhadap metana atau klorometana adalah free-radical substitutions dan terjadi
melalui 3 tahap : initiation, propagation, and termination.
commit to user
22
Initiation Initiation adalah proses yang menghasilkan spesies radikal. Dalam
tahap ini radikal klorin dihasilkan dengan pemanasan pada suhu tinggi sehingga dapat memecah ikatan antar atom klorin. Radikal
klorin kemudian bereaksi dengan metil klorida menghasilkan radikal metil klorida
Cl2 2 Cl
Cl
+ CH
3
Cl HCl + CH
2
Cl Propagation
Pada tahap ini radikal metil klorida bereaksi dengan klorin menghasilkan klorometana dan radikal klorin. Radikal ini
kemudian bereaksi dengan metil klorida dan juga produk klorometana menghasilkan radikal klorometana yang lain.
CH
2
Cl + Cl
2
CH
2
Cl
2
+ Cl Cl
+ CH
2
Cl
2
HCl + CHCl
2
CHCl
2
+ Cl
2
CHCl
3
+ Cl Cl
+ CHCl
3
HCl + CCl
3
CCl
3
+ Cl
2
CCl
4
+ Cl Termination
Tahap ini terjadi apabila dua radikal bereaksi baik radikal yang sama ataupun radikal yang berbeda.
Cl + Cl
Cl
2
Cl + CH
2
Cl CH
2
Cl
2
Mc. Ketta, 1979
commit to user
23
2.2.3. Kondisi Operasi
Kondisi operasi pada perancangan pabrik metilen klorida ini adalah sebagai berikut :
Temperatur reaktan : 300
C Temperatur reaksi
: 275 - 450 C
Tekanan : 3 atm
Cl
2
: CH
3
Cl : 0,75 perbandingan mol
Konversi CH
3
Cl : 52,5
Selektifitas produk : CH
2
Cl
2
= 62,3 CHCl
3
= 33,04 CCl
4
= 4,66 Mc. Ketta, 1979
2.2.4. Tinjauan Termodinamika
Suatu reaksi bersifat eksotermis atau endotermis dapat ditentukan dari perhitungan
ΔHr. Perhitungannya adalah sebagai berikut : HCl
ΔH
f298
= -92,36 kJmol
2 f298
Cl ΔH
= 0 Cl
CH ΔH
3 f298
= -86,37 kJmol
2 2
f298
Cl CH
ΔH = -95,46 kJmol
3 f298
CHCl ΔH
= -101,32 kJmol
4 f298
CCl ΔH
= -100,48 kJmol Coulson, vol.6, 1983
commit to user
24
Reaksi : HCl
Cl CH
Cl Cl
CH
2 2
2 3
ΔHr
= -101,45 kJmol HCl
CHCl Cl
Cl CH
3 2
2 2
ΔHr
= -98,22 kJmol HCl
CCl Cl
CHCl
4 2
3
ΔHr
= -91,52 kJmol ΔHr
total = -291,19 kJmol = -291190 kJkmol
Reaksi di atas bersifat eksotermis karena ΔHr pada 298 K
berharga negatif.
Untuk mengetahui apakah reaksi berlangsung secara reversible atau irreversible dapat dilihat dari harga K konstanta kesetimbangan
reaksi . Data
298
ΔG untuk komponen yang terlibat dalam reaksi tersebut :
298
ΔG HCl
= -95,33 kJmol
298
ΔG Cl
2
= 0
298
ΔG CH
3
Cl = -62,93 kJmol
298
ΔG CH
2
Cl
2
= -68,91 kJmol
298
ΔG CHCl
3
= -68,52 kJmol
298
ΔG CCl
4
= -58,28 kJmol Yaws, 1979
commit to user
25
HCl Cl
CH Cl
Cl CH
2 2
2 3
ΔG
= -101,31 kJmol HCl
CHCl Cl
Cl CH
3 2
2 2
ΔG
= -94,94 kJmol HCl
CCl Cl
CHCl
4 2
3
ΔG
= -85,09 kJmol ΔG
total = -281,34 kJmol
= -281340 kJkmol
Suhu reaksi rata-rata = 643,9 K. Harga K pada suhu 643,9 K adalah K = 5,699 x 10
21
Harga konstanta kesetimbangan reaksi K termasuk besar sehingga reaksi bisa dianggap berjalan secara searah ke arah kanan produk.
2.2.5. Tinjauan Kinetika
