TUGAS AKHIR - Prarancangan Pabrik Kaprolaktam Dari Sikloheksanon Dan Hidroksilamin Sulfat Kapasitas 60.000 Ton/Tahun

  commit to user TUGAS AKHIR PRARANCANGAN PABRIK KAPROLAKTAM DARI SIKLOHEKSANON DAN HIDROKSILAMIN SULFAT KAPASITAS 60.000 TON PER TAHUN DISUSUN OLEH : NUR ERIKA LAILA M. I 0507048 ARDIENA NOORLYTA I 0507063

  

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2013

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik

  Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi serta kemajuan sektor industri menuntut bangsa Indonesia menuju ke arah industrialisasi. Untuk pencapaian kemajuan di bidang industri terfokus pada bidang industri kimia, maka kebutuhan akan bahan-bahan kimia di dalam negeri perlu ditumbuhkan dan dikembangkan. Sampai saat ini pembangunan sektor industri di Indonesia mengalami peningkatan, salah satunya adalah pembangunan sub sektor industri kimia. Namun, ketergantungan impor luar negeri masih lebih besar dibandingkan ekspornya. Indonesia masih banyak mengimpor bahan baku atau produk - produk suatu industri kimia dari luar negeri.

  Kaprolaktam merupakan senyawa organik dengan rumus kimia C H NO

  6

  11

  yang dapat diperoleh dari reaksi oksimasi antara sikloheksanon, hidroksilamin sulfat, dan Amonia. Penggunaan utama kaprolaktam adalah sebagai bahan baku nilon-6. Kaprolaktam juga digunakan secara luas pada industri plastik asam amino kaproat, poliuretan, dan cat mobil.

  Perkembangan industri yang mengkonsumsi kaprolaktam menyebabkan peningkatan kebutuhan kaprolaktam dalam negeri dari tahun ke tahun. Hal ini ditunjukkan dengan masih besarnya jumlah impor kaprolaktam pada tahun 2010 yaitu sekitar 50.000 ton. Besarnya jumlah impor kaprolaktam tersebut merupakan

  

commit to user peluang besar untuk investasi industri kaprolaktam. Berdasarkan pertimbangan hal-hal diatas, pendirian pabrik kaprolaktam sangat diperlukan dalam mengurangi impor dan meningkatkan ekspor. Selain itu, pendirian pabrik kaprolaktam juga akan membuka lapangan kerja sehingga dapat mengurangi pengangguran dan akan memacu tumbuhnya pabrik baru yang menggunakan kaprolaktam sebagai bahan bakunya.

1.2. Kapasitas Prarancangan

  Kapasitas produksi mempengaruhi perhitungan secara teknis maupun ekonomis dalam perancangan pabrik. Pada prarancangan pabrik kaprolaktam dari sikloheksanon dan hidroksilamin sulfat yang direncanakan berkapasitas 60.000 ton per tahun. Kapasitas rancangan pabrik kaprolaktam ditentukan dengan didasarkan pada beberapa pertimbangan sebagai berikut :

  1. Prediksi kebutuhan pasar

  2. Ketersediaan bahan baku

  3. Kapasitas pabrik yang menguntungkan . Prediksi Kebutuhan Pasar

1 Kebutuhan kaprolaktam dalam maupun luar negeri dapat dilihat dari data

  BPS (Badan Pusat Statistik) impor dalam jangka waktu tahun 2006 sampai tahun 2010. Data statistik mengenai impor kaprolaktam Indonesia (Tabel 1.1) memperlihatkan bahwa impor kaprolaktam di Indonesia mengalami kenaikan di tahun 2007 dan mengalami penurunan pada tahun 2008 dan tahun 2009. Data tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.1.

  

commit to user

  

commit to user

Tabel 1.1. Kebutuhan Kaprolaktam di Indonesia

  ( www.bps.go.id) Bila digambarkan dalam bentuk grafik adalah sebagai berikut :

Gambar 1.1 Kebutuhan Kaprolaktam Indonesia

  Grafik diatas menunjukkan bahwa impor kaprolaktam pada tahun 2006 sampai 2007 mengalami kenaikan kemudian mengalami penurunan pada tahun 2008 kemudian mengalami kenaikan lagi pada tahun 2010. Angka impor kaprolaktam cukup tinggi di Indonesia. Pendirian pabrik kaprolaktam penting

  

Tahun Jumlah Impor (ton)

  2006 44.010,50 2007 48.900,55 2008 48.474,60 2009 44.213,00 2010 50.958,10 untuk pemenuhan kebutuhan kaprolaktam Indonesia dan akan memenuhi kebutuhan impor kaprolaktam Indonesia sehingga merupakan peluang yang besar dalam memberikan keuntungan sekaligus meningkatkan devisa negara karena akan menekan laju angka impor dan meningkatkan laju angka ekspor.

  Kebutuhan kaprolaktam yang diperkirakan meningkat pada tahun-tahun mendatang dapat dihitung dengan membuat grafik linier kebutuhan kaprolaktam 2006 - 2010 dan diperoleh persamaan kapasitas = 921x - 1.801.585. Berdasarkan perhitungan diperkirakan kebutuhan kaprolaktam pada tahun 2016 sekitar 50.000 ton per tahun. Berdasarkan pertimbangan diatas maka direncanakan didirikan pabrik kaprolaktam dengan kapasitas 60.000 ton per tahun untuk membantu memenuhi kebutuhan kaprolaktam tersebut.

  Dari persamaan tersebut diperoleh prediksi kebutuhan kaprolaktam pada tahun-tahun mendatang (Tabel 1.2.), yang digunakan sebagai bahan pertimbangan untuk penentuan kapasitas produksi pabrik.

Tabel 1.2. Prediksi Kebutuhan Kaprolaktam

  Tahun Kebutuhan (ton per tahun) 2011 50.546 2012 51.467 2013 52.388 2014 53.309 2015 54.230 2016 55.151

  

commit to user commit to user

  Kaprolaktam sangat dibutuhkan di Indonesia, karena di Indonesia terdapat beberapa perusahaan yang sudah mengembangkan produk nilon-6, asam amino kaproat, dan poliuretan yang menggunakan kaprolaktam sebagai bahan bakunya. Industri yang membutuhkan kaprolaktam dapat dilihat pada Tabel 1.3.

Tabel 1.3. Industri Indonesia yang Menggunakan Kaprolaktam

  Nama Produsen Produk Lokasi Situs Internet PT. Indo Korsda tbk.

  Nilon-6 Cibinong

  PT. Suryatama Polyurethane Foam Factor.

  Poliuretan Surabaya

  PT. Super Polimer Indonesia.

  Asam amino kaproat

  Bogor

  Perkiraan kapasitas produksi kaprolaktam di dunia dapat menunjukkan bahwa kebutuhan kaprolaktam semakin meningkat tiap tahunnya dapat dilihat pada Tabel 1.4.

  3 Tabel 1.4. Perkiraan Kapasitas Kaprolaktam Dunia ( x 10 ton)

  Tahun Lokasi 1995 2000 2005 2010

  Amerika 705 770 847 936 Eropa Barat 860 880 932 1.016 Asia 1.190 1.557 2.099 2.816 Amerika Selatan 150 155 150 135

  Total 2.905 3.361 4.027 4.903 ( Kirk & Othmer, 1998) 2.

   Ketersediaan Bahan Baku

  Kaprolaktam dibuat menggunakan bahan dasar sikloheksanon, hidroksilamin sulfat, dan amonia. Saat ini amonia diproduksi dalam jumlah besar oleh PT. Pupuk Kaltim yang memiliki kapasitas 1.290.000 ton per tahun dan PT. Petrokimia Gresik yang memiliki kapasitas 445.000 ton per tahun. Untuk toluen diperoleh dari PT. Pertamina Unit Pengolahan IV Cilacap yang memiliki kapasitas 590.000 ton per tahun, sedangkan untuk asam sulfat diperoleh dari PT. Petrokimia Gresik yang memiliki kapasitas 570.000 ton per tahun. Untuk bahan baku sikloheksanon dan hidroksilamin sulfat masih diperoleh dengan cara impor dari China, sehingga ada jaminan ketersediaan bahan baku dari dalam dan luar negeri.

  

commit to user

3. Kapasitas pabrik yang menguntungkan

  Kapasitas pabrik yang didirikan harus diatas kapasitas minimum pabrik, atau minimal sama dengan pabrik yang berjalan. Untuk pertimbangan kapasitas, dapat dilihat dari beberapa pabrik yang sudah berdiri pada Tabel 1.5.

Tabel 1.5. Industri Penghasil Kaprolaktam di Luar Negeri

  Nama Perusahaan Lokasi Kapasitas (ton per tahun) Hanook Kaprolaktam Ulsan, Korea 80.000 Hanhua Kaprolaktam Korea 80.000 Chung Tai Taipei, Taiwan 110.000 Mitstubishi Chem Kurosaki, Japan 100.000 Toray Ind. Nagoya, Japan 145.000 Nitrocarbono Camacan, Brazil 55.000 Monomers Colombia 25.000 SNIA Montedipe Torviscosa, Italia 15.000

  (Kirk & Othmer, 1998) Berdasarkan data aktual dan prediksi kebutuhan kaprolaktam, maka penentuan kapasitas rancangan harus lebih dari kapasitas minimal pabrik yang sudah ada agar dapat mendatangkan keuntungan dan memenuhi kebutuhan dalam negeri. Oleh karena itu pendirian pabrik kaprolaktam dengan kapasitas 60.000 ton per tahun pada tahun 2016 dipilih dengan pertimbangan : a. Diperkirakan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri.

  b. Berpotensi menambah devisa negara karena hasil produksi dapat diekspor.

  

commit to user

1.3. Lokasi Pabrik

  

commit to user

kapasitas minimal.

  Pemilihan lokasi pabrik sangat penting dalam menentukan keberhasilan dan kelangsungan hidup suatu pabrik. Pada dasarnya terdapat dua faktor yang menentukan lokasi pabrik, yaitu:

  1. Faktor primer, antara lain :

  a. Letak pabrik terhadap pasar dan bahan baku Pabrik didirikan dekat bahan baku, agar suplai bahan baku terjamin dan biaya transportasi bahan baku lebih murah.

  b. Pemasaran

  c. Tersedianya tenaga kerja

  d. Tersedianya utilitas (sumber air dan tenaga listrik)

  2. Faktor sekunder antara lain:

  a. Kondisi masyarakat setempat

  b. Jenis transportasi

  c. Kebijakan pemerintah setempat

  d. Iklim Dengan mempertimbangkan faktor- faktor tersebut, maka lokasi pabrik didirikan di kawasan industri Gresik, Jawa Timur dengan pertimbangan sebagai berikut :

  a. Letak Bahan Baku

  Suatu pabrik dapat beroperasi sangat tergantung pada ketersediaan bahan baku. Pabrik kaprolaktam akan didirikan di Gresik, Jawa Timur karena letaknya berdekatan dengan sumber bahan baku yaitu amonia dan asam sulfat yang diperoleh dari PT. Petrokimia Gresik yang masing-masing memiliki kapasitas produksi sebesar 445.000 ton per tahun dan 570.000 ton per tahun.

  b. Pemasaran

  Daerah pemasaran kaprolaktam tersebar di pulau Jawa, diantaranya Tanggerang, Bogor dan Surabaya. Pemasaran kaprolaktam tidak sulit karena sarana transportasi yang tersedia cukup lengkap. Sehingga dengan berdirinya pabrik kaprolaktam juga akan membuka kesempatan berdirinya industri- industri lain yang menggunakan bahan baku kaprolaktam di kawasan Jawa.

  c. Tenaga Kerja

  Tenaga kerja dapat diperoleh dari masyarakat sekitar pabrik, mengingat masyarakat sudah terbiasa adanya pabrik serta dekat dengan pusat pendidikan daerah tersebut yang mendukung.

  d. Sarana Transportasi

  Transportasi sangat dibutuhkan sebagai penunjang utama untuk penyediaan bahan baku ataupun pemasaran produk. Fasilitas transportasi meliputi darat (jalan raya), laut (Tanjung Perak), dan udara (terdapat bandara Juanda). Adanya jalur perhubungan ini akan mempermudah transportasi antar daerah sehingga tidak akan mengalami hambatan yang cukup berarti.

  

commit to user

  e. Utilitas

  Kebutuhan pabrik akan air sangat besar, untuk itu diperlukan lokasi yang cukup. Gresik merupakan daerah yang memiliki kadar air yang relatif besar jika dibandingkan dengan daerah-daerah lainnya. Kebutuhan akan air dapat diperoleh dari air sungai Bengawan Solo. Kebutuhan listrik diperoleh dari PLN dengan gardu-gardu utama disekitar pabrik dan diesel generator sebagai cadangan. Kebutuhan bahan bakar yakni IDO (Industrial Diesel Oil) yang digunakan untuk generator diperoleh dari Pertamina.

  f. Iklim

  Iklim yang terlalu panas akan mengakibatkan diperlukannya peralatan pendingin yang lebih banyak sedangkan iklim yang terlalu dingin atau lembab akan berakibat bertambahnya biaya konstruksi pabrik karena diperlukan perlindungan khusus pada alat-alat proses. Di daerah Gresik merupakan daerah tropis sehingga memiliki iklim yang kering dengan curah hujan yang cukup tinggi. Sehingga Gresik sangat cocok untuk dijadikan lokasi pabrik kaprolaktam.

  g. Kebijakan pemerintah setempat

  Gresik dirancang sebagai kawasan industri provinsi Jawa Timur oleh Pemda Tk. 1 Jawa Timur. Oleh karena itu, pemerintah daerah tentu akan banyak memberikan kemudahan bagi industri baru yang akan didirikan di wilayahnya, terutama dalam hal pemberian izin pendirian dan pengoperasian pabrik baru.

  

commit to user Lokasi Pabrik Kaprolaktam

Gambar 1.2 Peta lokasi pendirian pabrik

1.4. Tinjauan Pustaka

  Kaprolaktam (C H NO) atau yang dikenal sebagai Aminocaproic lactam,

  6

  11

  merupakan senyawa organik yang larut dalam air, pelarut-pelarut terklorinasi, dan destilat petroleum. Kaprolaktam merupakan senyawa yang terbentuk dari reaksi oksimasi antara sikloheksanon, hidroksilamin sulfat, dan amonia.

  Di pasaran, kaprolaktam beredar dalam bentuk flake maupun kristal atau

  

priil serta dijual dalam kemasan kantong plastik dan drum. Kaprolaktam yang

  mengalami peningkatan dari tahun ke tahun dijadikan pertimbangan dalam pendirian pabrik. Impor kaprolaktam selama ini hampir seluruhnya diserap oleh sektor nilon-6, asam amino kaproat, dan poliuretan. Namun pada tahun 2008

  

commit to user impor kaprolaktam mangalami penurunan. Impor tersebut terutama yang berasal dari Jepang, Jerman, Belgia, Swiss, dan Polandia.

  (Kirk & Othmer,1998)

1.4.1. Macam-macam Proses Pembuatan Kaprolaktam

  Pemilihan proses bertujuan untuk penentuan proses yang tepat yang akan digunakan, sehingga menguntungkan baik secara teknis maupun ekonomis. Proses pembuatan kaprolaktam bermacam-macam tergantung dari bahan baku yang digunakan, saat ini ada 3 proses reaksi yang berbeda secara mendasar, yaitu:

1. BASF Process

  BASF Process disebut juga Allied Chemical Process. Pembuatan kaprolaktam dengan proses ini menggunakan bahan baku sikloheksanon, hidroksilamin sulfat, amonia, dan dengan penambahan asam sulfat. Proses pembuatan kaprolaktam ini terdiri dari 2 tahap, yaitu reaksi oksimasi dan penyusunan Beckman. Tahap pertama bertujuan untuk pembentukkan oksim dan tahap kedua bertujuan untuk pembentukkan kaprolaktam.

  Pada tahap pertama umpan sikloheksanon, hidroksilamin sulfat, amonia direaksikan pada fase cair dengan perbandingan 1 : 5 : 1. Reaksi berlangsung secara eksotemis pada suhu 150°C dan tekanan 5 atm. Pada tahap pertama ini terjadi reaksi oksimasi pembentukkan sikloheksanon oksim dengan produk samping berupa amonium sulfat (1.1).

  Pada reaksi 2 sikloheksanon oksim ditambah dengan asam sulfat sebagai katalis untuk membentuk kaprolaktam dengan proses penyusunan Beckman (1.2).

  o

  Proses ini beroperasi pada kondisi operasi 150 C dan tekanan 5 atm. Hasil dari

  

commit to user reaksi 2 yang bersifat basa dinetralisasi dengan penambahan asam sulfat yang bersifat asam sehingga membentuk hasil samping berupa amonium sulfat. Produk utama berupa kaprolaktam dan produk samping berupa amonium sulfat dengan perbandingan 1 : 1,5. Reaksi yang terjadi adalah :

  NOH O _{H C 2 CH} C C _{2 H C 2 CH 2}

  2 2 + (NH ) SO + 2H O ....... (1.1) _{H 2 C CH CH 2 2} + (NH OH) . H SO + 2NH _{2 2 2 4 3 H C 2 CH CH 2 2} ^{4 2 4 2} N-OH H ² C _{H 2 C CH} C _{2 H C NH}

₂

H SO _{2 4 H C 2 CH 2 H C 2 C} ...................... (1.2) _{CH CH 2 CH 2 2} O

  (Kirk & Othmer, 1998)

2. Dutch Statemines Process

  Dutch Statemines Process disebut juga Hydroxylamine Phosphate to

  (HPO Process). Pembuatan kaprolaktam dengan proses ini menggunakan

  Oksim

  bahan baku fenol, amonia, asam fosfat, dan katalis palladium. Proses ini terbagi menjadi dua tahap, tahap pertama adalah hidrogenasi fenol menjadi sikloheksanol dengan katalis palladium yang menghasilkan 95% yield. Kemudian dilanjutkan dengan hidrogenasi sikloheksanol menjadi sikloheksanon (1.3). Proses ini

  o o

  berlangsung secara endotermis dengan temperatur 400 C - 600 C.

  Tahap kedua adalah amonia dan sikloheksanon dioksidasi dengan menggunakan larutan asam fosfat (1.4). Produk berupa sikloheksanon oksim,

  

commit to user Beckmann agar menjadi kaprolaktam seperti dalam proses fenol (1.5). Proses ini

  o o berlangsung pada temperatur 145 C - 165 C dengan tekanan 10 atm.

  HNO + H PO NO + H PO ..........................................(1.3)

  3

  2

  4

  3

  3

  4

• NO

  2H PO + 3H NH OH + 2H PO + 2H O...................(1.4)

  3

  3

  4

  2

  3

  2

  4

  2 N-OH O C C _{2 H 2 C} CH ² _{- +} H C CH ²

• H PO + H O ......... (1.5) NH
^{3 OH + H PO +} _{2 H 2 4 2 C 2} ^{3 4 2} H C CH ^{2 CH} CH ² CH ²

  (Kir k & Othmer,1998)

3. Toyo Rayon Photonitrosation

  Pembuatan kaprolaktam dengan proses ini menggunakan bahan baku sikloheksan, amonia, dengan katalis Pt-Rh. Proses ini dikembangkan oleh Toyo Rayon Co. dari Jepang. Proses fotonisasi ini secara keseluruhan ditujukan agar sikloheksan berubah menjadi sikloheksanon oksim.

  Amonia dioksidasi dengan katalis Pt-Rh dalam sintesis asam nitrat normal (1.6). Kemudian dihasilkan produk gas yang bereaksi dengan asam sulfat membentuk nitrosil sulfat (1.7). HCl ditambahkan dalam larutan nitrosil sulfat untuk membentuk gas nitrosil klorida dan asam sulfat (1.8). Sinar UV berfungsi sebagai penyedia energi untuk reaksi nitrosil klorida menjadi sikloheksanon oksim hidroklorida (1.9). Kemudian sikloheksanon oksim hidroklorida diubah menjadi kaprolaktam dengan penyusunan Beckmann (1.11). Proses ini beroperasi

  o

  pada kondisi operasi 180 C dan tekanan 1-2 atm. Reaksi yang terjadi adalah

  

commit to user

  sebagai berikut :

  2HN + 3O N O + 3H O...............................................(1.6)

  3

  2

  2

  3

  2 N O + 2H SO

  2HNOSO + H O.........................................(1.7)

  2

  3

  2

  4

  4

  2 HNOSO + HCl NOCl + H SO .............................................(1.8)

  4

  2

  4 NOH.HCl CH _{2 C 2 CH 2} H ^{2 C H C} CH ² UV

  ...................................... (1.9)

• NOCl

  H ^{2 C} H ^{2 C CH 2 CH 2} CH ² CH ² Sikloheksan Sikloheksanon oksim hidroklorida NOH-HCl NH-H SO _{2 4} C C O CH ² H ^{2 C H 2 C} CH ² .................................... (1.10)

• H
^{2 SO}

^{4 + HCl}

H ^{2 C} H ^{2 C 2 CH 2} CH

CH

² CH ² Sikloheksanon oksim

  (Recycle to Eq. 8) hidroklorida

  

NH

NH-H SO _{2 4} C C O O _{2 H 2 C} CH ² H C CH ² ............................. (1.11)
• 2NH

  ^{3 + (NH}

  ^{4 )}
^{2 SO 4} H ^{2 C} H ^{2 C CH 2} CH ² CH ² CH ² Kaprolaktam

  (Mc. Ketta, 1983) Dilihat dari macam- macam proses yang ada serta membandingkan kelebihan serta kekurangannya, maka pada prarancangan pabrik kaprolaktam dipilih proses BASF, karena :

  1. Proses tidak menggunakan katalis sehingga lebih mudah dan menguntungkan.

  

commit to user

  2. Proses BASF perancangan reaktor akan lebih murah dan sederhana dibandingkan dengan proses yang lainnya karena dapat menggunakan reaktor RATB.

  3. Kondisi operasi pada tekanan dan temperatur yang lebih rendah daripada proses lain.

  1.4.2. Kegunaan Produk

  Kegunaan kaprolaktam sebagai bahan mentah untuk produksi serat- serat nilon-6. Selain itu, digunakan juga pada industri plastik, asam amino kaproat, poliuretan, dan cat mobil. Sedangkan produk samping yang berupa ammonium sulfat dapat digunakan sebagai pupuk.

  (Kirk & Othmer, 1998)

  1.4.3. Sifat Fisika dan Kimia

1.4.3.1. Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku

  a. Sikloheksanon 1) Sifat Fisika

  :  Rumus bangun

  O C CH ² CH ² CH CH ₂ ² CH ²

  : C H O  Rumus molekul

  6

  10

   Berat molekul : 84,17 g/gmol

  

commit to user

  : Cair

• Øavg : 0,356 mm

  commit to user

   Warna : Bening tak berwarna  Titik didih

  : 156,7°C  Titik lebur

  : -31,15°C  Densitas : 1,05 g/mL  Kemurnian : 99,9% berat  Impuritas : 0,1% H

  

2

O

   Kelarutan : Larut dalam air (Yaws, 1999)

  2) Sifat Kimia  Reaksi Oksidasi Oksidasi fase cair dengan udara menggunakan katalis kobalt atau asam borak menghasilkan sikloheksanol.

  (Kirk & Othmer, 1998)

  b. Hidroksilamin sulfat 1) Sifat Fisika

   Rumus molekul : (NH

  2 OH)

  2 H

  2 SO

  4

   Berat molekul : 164,14 g/gmol  Wujud : Padat  Warna : Putih  Densitas : 1,463 g/mL  Ukuran Kristal : commit to user

   Kemurnian : 99,5% berat  Impuritas : 0,5% H

  

2

O

   Titik lebur : 170°C

  (Yaws, 1999) 2) Sifat Kimia

   Sangat larut dalam air (Kirk & Othmer, 1998)

  c. Amonia 1) Sifat Fisika

   Rumus molekul : NH

  3

   Berat molekul : 17,03 g/gmol  Wujud : Cair  Warna : Bening tak berwarna  Titik didih

  : -33,43°C  Titik lebur : -77,74°C  Densitas : 0,7708 g/mL  Kemurnian : 29,4% berat  Impuritas : 70,6% H

  2 O

   Kelarutan : Larut dalam air (Yaws, 1999)

  2) Sifat Kimia menghasilkan

   Pada suhu tinggi bila dioksidasi dengan KMnO

  4 nitrogen dan air.

  2 NH + 2 KMnO

  2 KOH + 2 MnO + 2 H O + N ...(1.12)

  3

  4

  2

  2

  2  Klorinasi.

  8 NH + 3 Cl N + 6 NH Cl................................(1.13)

  3

  2

  2

  4

   Dioksidasi menjadi nitrogen oksida dan air untuk menghasilkan asam nitrat dengan katalis Pt-Rhodium.

  4 NH + 5 O

  4 NO + 6 H O.....................................(1.14)

  3

  3

  2

  2 NO + O

  2 NO ...................................................(1.15)

  2

  2

  3 NO + 2 H O 2 HNO + NO.....................................(1.16)

  2

  2

  3

   Amonia cair dan garamnya akan membentuk ion kompleks dalam larutan amoniak berlebih. CuSO + 2 NH Cu(OH) + (NH ) SO .......................(1.17)

  4

  3

  

2

  4

  2

  4

• - 2+

  Cu(OH) Cu + 2 OH .....................................(1.18)

  2 2+ 2+

  4 NH + Cu [Cu(NH ) ] ....................................(1.19)

  3

  

3

  4

   Amonia dengan logam aktif, seperti magnesium akan menghasilkan nitrit.

  3 Mg + 2 NH Mg N + 3 H ......................................(1.20)

  3

  3

  2

  2

   Bereaksi dengan halogen : NCl NH + 3 NH N + 3 NH Cl..................................(1.21)

  3

  3

  3

  2

  4 NCl Cl + 3 Cl NCl + 3 HCl..................................(1.22)

  3

  2

  3 NH Br + Br NH Br ...........................................(1.23) 4 commit to user

  4

  

3

   Bereaksi dengan phosphorus akan menghasilkan nitrogen dan phospin.

  2 NH + 2 P 2 PH + N ..................................................(1.24)

  3

  3

  2

   Sedangkan dengan sulfur vapor akan menghasilkan ammonium sulfida dan nitrogen. Sulfur juga bereaksi dengan amoniak anhidrit cair akan terbentuk nitrogen sulfida .

  10 S + 4 NH

  6 H S + N S ...........................................(1.25)

  3

  2

  

4

  4

   Apabila bereaksi dengan karbondioksida akan membentuk ammonium karbonat yang kemudian akan terdekomposisi menjadi urea dan air .

  2 NH + CO NH CO NH ...........................................(1.26)

  3

  2

  2

  2

  4 NH CO NH NH CO NH + H O...............................(1.27)

  2

  2

  4

  2

  2

  2

  2

  (Kirk & Othmer, 1998)

  d. Toluen 1) Sifat Fisika

  :  Rumus bangun

  

CH

³ C CH CH CH CH

CH

  : C H  Rumus molekul

  7

  8

  : 92,141 g/gmol  Berat molekul

  commit to user

  : Bening tak berwarna  Warna : 111°C  Titik didih

  : -94,97°C  Titik lebur  Densitas : 0,866 g/mL

  : 99,5% berat  Kemurnian  Impuritas : 0,5% H O

  

2

  : Larut dalam air  Kelarutan

  (Kirk & Othmer, 1998)

  2) Sifat Kimia  Reaksi Oksidasi Oksigen pada fase cair dengan adanya katalis kobalt yang di dukung oleh bromindan mangan, sangat baik untuk menghasilkan asam benzoik.

   Reaksi Substitusi

  o

  Klorinasi pada 100 C atau dengan adanya sinar ultraviolet dan initiator radikal bebas lainnya memberikan hasil benzyl chloride, benzal chloride, dan benzotri chloride.  Reaksi Adisi pada senyawa aromatik Toluene dapat terhidrogenasi menjadi methylcyclohexane.

  (Kirk & Othmer, 1998)

  e. Asam Sulfat 1) Sifat Fisika

  commit to user

  : H SO  Rumus molekul

  : 98,08 g/gmol  Berat molekul

  : Cair  Wujud : Bening tak berwarna  Warna  Titik didih : 337ºC

  : 10,46ºC  Titik lebur

  3

   Densitas : 1,837 g/cm (Yaws, 1999)

  2) Sifat Kimia  Dengan basa akan membentuk garam dan air

  H SO + 2NaOH  Na SO + H O ............................(1.28)

  2 4 (l) (s) 2 4(s) 2 (l)

   Dengan alkohol membentuk eter dan air

  2C H OH + H SO  C H OC H + H O + H SO ....(1.29)

  2 5 (l) 2 4(l)

  

2

  5 2 5(l) 2 (l) 2 4(l)

   Korosif terhadap semua logam  Bereaksi dengan NaCl membentuk NaSO

  4 NaCl + H SO  NaSO + 2HCl ......................................(1.30) 2 4(l) 4 (l)

  membentuk MgSO  Bereaksi dengan MgCO

  3

  4 MgCO + H SO  MgSO + H O + CO ................(1.31) 3(s) 2 4(l) 4(s) 2 (l) 2(g)

  (Kirk & Othmer 1998)

1.4.3.2. Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku Pembantu

  a. Air 1) Sifat Fisika

   Rumus molekul : H O

  2

commit to user

  : Cair  Wujud : Bening tak berwarna  Warna

  

o

  : 100 C  Titik didih  Titik lebur : 0ºC

  : 100% berat  Kemurnian (Yaws, 1999)

  2) Sifat Kimia  Pelarut kimia yang baik (paling sering digunakan)  Merupakan reagen penghidrolisa pada reaksi hidrolisa  Memiliki sifat netral (pH 7)

  2012)

1.4.3.3. Sifat Fisika dan Kimia Produk

  a. Kaprolaktam 1) Sifat Fisika

   Rumus bangun : _{C O H C CH 2} H _{H C CH} ^{2 C NH} _{2 2 2} : C H NO

   Rumus molekul

  6

  11

  : 113,16 g/gmol  Berat molekul

  : Padat  Wujud : Bening tak berwarna  Warna

  

commit to user o

  : 69,21 C  Titik lebur

  : 99% berat  Kemurnian : 1% H O  Impuritas

  2

   Kelarutan : Tidak larut dalam air (Yaws, 1999)

  2) Sifat Kimia  Dapat larut dalam pelarut klorin, benzena, kloroform, etanol, metanol, dan pelarut petroleum

  

  b. Amonium Sulfat 1) Sifat Fisika

  ) SO  Rumus molekul : (NH

  4

  

2

  4

  : 132,14 g/gmol  Berat molekul

  : Padat  Wujud  Warna : Bening tak berwarna

  : 99% berat  Kemurnian  Impuritas : 1% H O

  2

  : 1,577 g/mL  Densitas (Yaws, 1999)

  2) Sifat Kimia  Larutan dengan konsentrasi 0,1 M memiliki pH 5,5  Tidak larut dalam alkohol dan aseton

  commit to user

  2NH OH + H SO  (NH ) .SO + H O............................(1.32)

  4

  2

  4

  4

  2

  4

  2

  (digilib.its.ac.id, 2012)

1.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum

  Proses pembuatan kaprolaktam mempunyai 2 tahap reaksi. Proses pertama adalah pembuatan sikloheksanon oksim. Hidroksilamin sulfat yang berfase padat dilarutkan terlebih dahulu dengan menggunakan pelarut toluen di dalam mixer (M-01). Sikloheksanon oksim merupakan reaksi antara sikloheksanon, hidroksilamin sulfat, dan penambahan amonia dan terjadi pada reaktor 1 (R-01).

  Proses kedua yang terjadi pada reaktor 2 adalah penyusunan Beckman yang mengubah sikloheksanon oksim menjadi kaprolaktam. Kedua proses ini dilakukan dalam reaktor alir tangki berpengaduk (RATB). Reaksi berlangsung pada fase cair-cair, eksotermis, non adiabatis, isothermal pada suhu 150

  C dan tekanan 5 atm. Perbandingan mol reaktan antara sikloheksanon, hidroksilamin sulfat, Amonia adalah 1 : 5 : 1.

  Kaprolaktam keluar sebagai hasil dari netraliser dan diumpankan pada dekanter 2 untuk memisahkan kaprolaktam, sisa reaktan, dan produk samping berupa amonium sulfat yang diumpankan pada kristaliser (K-01). Hasil atas dekanter 2 berupa kaprolaktam dan sisa reaktan yang diumpankan pada menara destilasi 1. Hasil atas menara destilasi 1 berupa sisa reaktan dan diumpankan ke menara destilasi 2. Hasil bawah menara destilasi 1 berupa produk akhir kaprolaktam. Pada menara destilasi 2 terjadi pemisahan antara sisa reaktan dengan uap air. Hasil atas berupa uap air dan hasil bawah berupa sisa reaktan yang disirkulasi ulang ke mixer.

  

commit to user Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : Reaksi I :

  2C H O + (NH OH) .H SO + 2NH

  2C H NO + (NH ) SO + 2H O....(1.33)

  6

  10

  2

  2

  2

  4

  3

  6

  11

  4

  2

  4

  2 Sikloheksanon Hidroksilamin Amonia Sikloheksanon Amonium Air Sulfat Oksim Sulfat Reaksi II :

  H SO ⁴

  2 C

  6 H

  11 NO C

  6 H

  11 NO Sikloheksanon Kaprolaktam Oksim

  (Kirk & Othmer,1998)

  

commit to user