Konsumsi Surfaktan dunia Dasar - dasar pemilihan proses

bagian aktif permukaan surface-active atau gugus antar muka hidrofobiknya hydrofobic surface-active. Surfaktan nonionik adalah surfaktan yang tidak bermuatan atau tidak terjadi ionisasi molekul. Surfaktan amfoterik adalah surfaktan yang mengandung gugus anionik dan kationik, dimana muatannya bergantung kepada pH, pada pH tinggi dapat menunjukkan sifat anionik dan pada pH rendah dapat menunjukkan sifat kationik Kent, 2007.

2.2 Konsumsi Surfaktan dunia

Konsumsi surfaktan diseluruh dunia pada tahun 2003 ditunjukkan pada tabel 1 Sebagian besar di dunia, sabun masih merupakan surfaktan yang utama yang dimanfaatkan untuk mencuci tekstil dan digunakan juga sebagai pelindung. Detergen sintetik pada dasarnya digunakan pada daerah-daerah seperti Amerika Utara, Eropa Barat dan jepang. Surfaktan anionik mendominasi pasar surfaktan dunia. Pada umumnya yang termasuk surfaktan anionik adalah LAS, AS, dan AES. Kelas yang terbesar kedua adalah surfaktan non anionik misal APE dan AE. Tabel 2.1 Konsumsi Surfaktan Dunia tahun 2003 Surfaktan Miliar lbs Sabun 19,8 LAS 6,4 BAB 0,4 AES 1,8 AS 1,3 APE 1,3 Quats 1,1 Lainnya a 5,3 Amphoterics 0,2 Total 37,6 a Termasuk lignin, petroleum sulfonate, dan minyak derivativ Universitas Sumatera Utara 2.3 Surfaktan Anionik 2.3.1 Linear Alkyl Benzene Sulfonate Alkylbenzene merupakan bahan baku dasar untuk membuat Linear Alkylbenzene sulfonate. Linear alkylbenzene sulfonate disebut juga dengan nama acid slurry. Acid slurry merupakan bahan baku kunci dalam pembuatan serbuk deterjen sintetik dan deterjen cair. Alkylbenzene disulponasi menggunakan asam sulfat, oleum atau SO 3g . Linear Alkylbenzene sulfonate diperoleh dengan variasi proses yang berbeda pada bahan yang aktif, bebas asam, warna maupun viskositas. Bahan baku utama untuk membuat acid slurry adalah dodecyl benzene, linear alkyl benzene. Nama Kimia Acid Slurry a. D.D.B.S.-Dodecyl Benzene Sulphonate b. L.A.B.S-Linear Alkyl Benzene Sulphonate NIIR Board, 2004 Alkylbenzene Sulfonates ABS merupakan bahan baku kunci pada industri deterjen selama lebih dari 40 tahun dan berjumlah kira-kira 50 persen volum total surfaktan anionik sintetik. Linear alkylbenzene Sulfonates LAS digunakan secara luas menggantikan Branch alkylbenzene sulfonates BAB dalam jumlah besar yang ada didunia karena LAS merupakan bahan deterjen yang lebih biodegradabilitas dibandingkan BAB. Produk umumnya dipasarkan berupa asam bebas free acid atau yang dinetralkan dengan basa kuat seperti sodium hidroksida yang ditambahkan kedalam slurry, yang umumnya dalam bentuk pasta. Sebagian besar pasta di produksi pada sprayed-dried menghasilkan serbuk deterjen. Pasta bisa juga di proses dengan drum-dried menjadi serbuk atau flake atau spray dried menjadi butir-butir halus yang memiliki densitas rendah. Bentuk kering LAS digunakan terutama pada industri dan produk kebersihan. Agar berguna sebagai surfaktan, pertama Alkylbenzene harus disulfonasi. Untuk proses sulfonasi biasanya digunakan Oleum dan SO 3 . Sulfonasi dengan oleum memerlukan biaya peralatan yang relatif tidak mahal dan bisa dijalankan dengan proses batch atau continuous. Bagaimanapun ia juaga memiliki kerugian dalam terminologi dibandingkan harga SO 3 , sulfonasi dengan oleum memerlukan aliran pembuangan sisa asam dan ia juga memberikan masalah corossi potensial Universitas Sumatera Utara yang disebabkan oleh asam sulfat Proses oleum biasanya menghasilkan 90 ABS, 6 sampai 10 asam sulfat, dan 0,5 hingga 1 minyak yang tidak mengalami proses sulfonasi. Kent and Riegels, 2007 Proses sulfonasi dengan tipe batch memiliki empat unit proses dasar untuk netralisasi antara lain yaitu sulfonation, digestion, dilution, dan phase separation.Pada tahap sulfonasi, alkylbenzene dan oleum dicampur pada tekanan 1 atm inert. Reaksi sulfonasi berlangsung dengan eksotermik tinggi. Dan perpindahan panas tercapai dengan menggunakan reaktor jacket dan atau adanya resirkulasi pemakaian ulang penukar panas. Variabel kunci dalam mengontrol luas reaksi dan warna produk adalah temperatur, keluaran asam, waktu reaksi dan perbandingan oleum dengan alkylate. Kemudian produk meninggalkan zona sulfonasi yang kemudian dilanjutkan proses digested 15 sampai 30 menit agar reaksi berlangsung secara sempurna. Setelah proses digested, kemudian campuran dilarutkan diluted dengan air untuk menyempurnakan raksi. Produk kemudian diumpankan ke dalam tangki separator yang berdasarkan pada gravitasi pada lapisan asam sulfat yang keluar dari asam sulfonate ringan. Waktu separasi bergantung pada konfigurasi tangki separator, viskositas asam sulfat, temperatur dan tingkat aerasi dalam aliran umpan. Bassam, 2005

2.3.2 Oleum

Sulphur trioksida SO 3 hampir tidak dapat larut dalam air, tetapi mudah larut dalam asam sulfat pekat H 2 SO 4 konsentrasi 98. Hasil dari campuran ini adalah dinamakan oleum. Oleum tergantung pada persentase dari sulfur trioksida di dalam larutan. Penggunaan yang paling umum untuk oleum adalah sintesa organik. Oleum diproduksi secara industri dengan proses kontak, dimana sulfur trioksida mengandung gas yang melalui sebuah tower oleum. Tower yang mengandung gas mengalami resirkulasi oleum dan asam sulfat yang mana membasahi sulphur trioksida. 30-60 sulphur trioksida berada dalam bentuk gas yang diabsorbsi karena pembatasan tekanan uap oleum. Karena absorbsi tdak lengkap, gas yang meninggalkan tower absorbsi oleum harus diproses didalam sebuah tower asam sulfat tersebut. Universitas Sumatera Utara Tergantung pada konsentrasi produk yang diinginkan, Tower dibasahi dengan 22 atau 35 oleum pada temperatur 40-50 O C 104-122 O F. Dengan penambahan konsentrasi asam sulfat dari absorber untuk memperoleh konsentrasi oleum yang diinginkan. Oleum akhir didinginkan pada sebuah alat penukar panas. Anonim 3, www. K-PATENTS.COM,2008.

2.3.3 Asam Sulfat H

2 SO 4 Asam sulfat adalah suatu padatan, cairan yang tidak berwarna pada temperatur kamar. Asam sulfat merupakan senyawa kimia yang sangat aktif dan secara luas yang digunakan dalam jumlah yang besar. Asam anorganik yang kuat ini juga tidak mahal untuk diproduksi. Konsentrasi ekonomi larutan asam sulfat H 2 SO 4 kira-kira 93-berat H 2 SO 4 . Asam kuat boleh dibuat dengan melarutkan SO 3 98-99 dengan asam. Anonim 3, www.K-PATENTS.COM,2008.

2.4 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk

Sifat fisika bahan baku, bahan penunjang, dan produk dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

2.4.1 Sifat – sifat Alkyl Benzene

Sifat Fisik Alkyl Benzene Rumus Molekul Berat Molekul Titik Didih Titik Leleh Densitas Wujud Energi Panas Pembentukan Kapasitas Panas Viskositas : C 12 H 25 C 6 H 5 : 246,435 Kgkmol : 327,61 O C : 2,78 O C : 855,065 Kgm 3 : Cair : 1787,0 KJmol : 750,6 Kkalkmol O C : 12 Cp Sifat Kimia Alkyl Benzene : • Tidak larut dalam air 20 O C • Mudah terbakar dan beracun Universitas Sumatera Utara Mengalami reaksi sulfonasi dengan penambahan Oleum menjadi linear Alkylbenzene sulfonate Sumber : Kirk Othmer, 1981 2.4.2 Sifat – sifat Oleum 20 Sifat Fisik Oleum sebagai berikut : Rumus Molekul Berat Molekul Titik Didih Titik Leleh Densitas Wujud Warna Viskositas : H 2 SO 4 .SO 3 : 178,14 Grmol : 138 O C : 21 O C : 1930 Kgm 3 : Cair : Tidak berwarna : 8,7 Cp Sifat kimia Oleum 20 : • Oleum bersifat menarik air dan mudah larut dalam air • Oleum sangat korosif dan mudah meledak • Bahan pengoksidasi yang sangat kuat Sumber : kirk othmer, 1981

2.4.3 Sifat – sifat Natrium Hidroksida NaOH

Rumus Molekul Berat Molekul Titik Didih Titik Leleh Temperatur Kritis Tekanan Kritis Kapasitas Panas Densitas Panas Pembentukan Wujud Warna : NaOH : 40 grmol : 1390 O C : 323 O C : 2546,85 O C : 249,998 atm : -36,56 Kkalkg. O C : 1090,41 kgm 3 : -47,234 Kkalkmol : Padat, Kristal higroskopis : Putih Universitas Sumatera Utara Sifat Kimia Natrium Hidroksida : NaOH merupakan zat berwarna putih dan rapuh dengan cepat dapat mengabsorbsi uap air dan CO 2 dari udara, kristal NaOH berserat membentuk anyaman. • NaOH mudah larut dalam air, jika kontak dengan udara akan mencair dan jika dibakar akan meleleh. Sumber : Perry, 1984: Kirk Othmer, 1981

2.4.4 Sifat – sifat Air

Rumus Molekul Berat Molekul Titik Didih Titik Beku Densitas Wujud Viscositas Panas Ionisasi Panas Diffusi Konstanta Dielektrik Panas Spesifik Konstanta disosiasi Tegangan Permukaan : H 2 O : 18 grmol : 100 O C : 0 O C : 0,998 kgm 3 : Cair : 23,87 Cp : 55,71 kJmol : 6,00 kJmol : 77,94 : 4,179 Jg O C : 10 -4 : 71,79 Dynecm Sifat Kimia Air : • Bersifat polar dan merupakan elektrolit lemah • Pelarut yang baik bagi senyawa organik • Merupakan senyawa polar karena memiliki pasangan elektron polar Sumber : Perry, 1984 Universitas Sumatera Utara

2.4.5. Sifat – sifat Linear Alkylbenzene Sulfonate

Rumus Molekul Berat Molekul Titik Didih Titik Leleh Densitas Wujud Kapasitas Panas Warna Viskositas : C 12 H 25 C 6 H 4 SO 3 Na : 348 grmol : 637 O C : 277 O C : 1198,4 kgm 3 : Cair : 0,6 Kcalkg.K : Bening : 23,87 Cp Sifat Kimia Linear AlkylBenzene Sulfonate • Sangat larut dalam air • Bersifat sebagai surfaktan, berbusa Sumber: http: www.chemicalland21.com. 2009

2.5. Dasar - dasar pemilihan proses

Proses pembuatan Linear alkylbenzene Sulfonate dapat dilakukan melalui proses sulfonasi, yaitu dengan cara mereaksikan alkylbenzene dengan oleum atau H 2 SO 4. Proses sulfonasi dengan menggunakan oleum dan H 2 SO 4 memiliki beberapa perbedaan dan persamaan, antara lain : Tabel 2.2 Perbedaan Oleum dengan Asam Sulfat Oleum 20 H 2 SO 4 1. Jika oleum digunakan 1 bagian dalam reaksi 2. Laju reaksi dengan oleum lebih cepat daripada menggunakan Asam sulfat 3. Dalam reaksi alkylbenzene dapat terkonversi hingga 98 Asam sulfat yang digunakan 1.5 lebih banyak dari oleum Laju reaksi dengan asam sulfat lebih lambat daripada oleum Dalam reaksi alkylbenzene dapat terkonversi hingga 90 Produk samping yang dihasilkan lebih Universitas Sumatera Utara 4. Produk samping yang dihasilkan lebih sedikit 5. Peralatan yang digunakan untuk kedua proses sama banyak Peralatan yang digunakan untuk kedua proses sama Sumber: NIIR BOARD,2004 Berdasarkan pertimbangan kondisi operasi diatas, maka proses sulfonasi dengan menggunakan oleum memiliki lebih banyak keuntungan daripada menggunakan Asam sulfat sebagai bahan baku proses. Jadi bahan baku yang digunakan dalam proses sulfonasi ini adalah oleum 20.

2.6 Deskripsi Proses