Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Asetaldol dari Asetaldehida Menggunakan Metode Alheritiere dan Gobron dengan Kapasitas 35.000 Ton Tahun

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1

Asetaldehida
Asetaldehida atau disebut juga etanal (CH3CHO) merupakan suatu senyawa

alifatik yang berupa cairan tidak berwarna, mudah terbakar, dan dapat bercampur
dengan air dalam segala perbandingan. Kegunaan asetaldehida yang paling utama
adalah sebagai intermedit dalam pembentukan senyawa kimia lainnya. Asetaldehida
digunakan dalam pembuatan parfum, resin poliester, dan pewarna dasar.
Asetaldehida juga digunakan dalam pembuatan crotonaldehida, perasa dan
pengharum

asetal,

asetaldehida

1,1-dimetilhidrazon,

asetaldol,

asetaldehida

cyanohidrin, polimer dan berbagai turunan halogen, sebagai pengawet pada buah dan
ikan, sebagai bahan penyedap, pengeras gelatin, sebagai pelarut karet, dan industri
kertas (U.S EPA, 2007).
Asetaldehida dapat diproduksi secara komersial dengan proses hidrasi asetilen.
Pembuatan asetaldehida dengan proses ini membutuhkan asam sulfat dan merkuri
sulfat sebagai katalis, dengan reaksi sebagai berikut.
C2H2 + H2O ⟶ CH3CHO + 33 kal

Asetilen yang tidak bereaksi dikompresi dan dibersihkan dengan cara penyerapan
dengan scrubber column sebelum di recycle ke reaktor. Pemurnian asetaldehida
dilakukan dengan cara destilasi, proses ini dikenal dengan nama proses German.
Modifikasi proses ini dikembangkan oleh proses Chisso. Dalam proses ini suhu
proses lebih rendah dan tanpa menggunakan recycle asetilen (Mc. Ketta, 1976).

2.2

Asetaldol

Asetaldol adalah suatu senyawa beta-hidroksi keton yang biasa disebut juga

3-hidroksi butanal atau β-hidroksi butiraldehid. Asetaldol mempunyai rumus molekul
C4H8O2 dengan rumus bangun sebagai berikut :
OH

O

H3C – C – CH2 – CH
H
Gambar 2.1 Rumus bangun asetaldol (Miller dan Hammond, 1950)

Asetaldol merupakan senyawa antara yang penting pada sintesis butiraldehida
dan 1-butanol melalui crotonaldehyde, dan juga pada sintesis 1,3-butanediol.
Produk-produk yang menggunakan bahan baku aldol antara lain poliester, urethane
coating, adipate plasticizer , tinta printer, akselerator karet, 2-etil heksanol, n-butil

alkohol, n-butil asetat, dibutil ftalat, selulosa asetat butirat, dan gliserol tributirat
(McKetta, 1976).
Proses pembuatan asetaldol adalah dengan reaksi kondensasi asetaldehida

menggunakan katalis basa. Reaksi ini merupakan reaksi yang sangat eksoterm. Dari
asetaldol, crotonaldehida terbentuk dengan penghilangan air. Reaksinya antara lain
sebagai berikut :
2CH3-CHO ⟶ CH3-CHOH-CH2-CHO ⟶ CH3-CH=CH-CHO + H2O

Asetaldehida

Asetaldol

Crotonaldehid

(Alheritiere, 1949).
Pada pembuatan asetaldol, tidak ditemukan bahan baku lain selain asetaldehida
(Alheritiere, 1949; Craven, dkk., 1950; McKetta, 1976).
Kesulitan utama dalam menjalankan reaksi di atas pada skala industri adalah
timbulnya panas reaksi yang cukup besar yang harus dikontrol dengan baik agar
tidak terjadi reaksi yang terlalu cepat. Bila panas tidak dikendalikan maka akan
timbul reaksi samping terbentuknya polialdol. Jika suhu semakin tinggi, persentase
asetaldol yang terbentuk dari konversi asetaldehid juga semakin kecil. Oleh karena
itu, usaha yang dilakukan dalam penelitian-penelitian yang berkaitan dengan

pembuatan senyawa aldol difokuskan terutama pada alat refrigerasi yang digunakan
(Alheritiere, 1949).

2.3

Sifat-sifat Bahan Baku

2.3.1 Asetaldehida (C2H4O)
Sifat-sifat umum:
1. Berat molekul

: 44 g/mol

2. Densitas

: 0,788 g/cm3

3. Titik beku

: -123,5oC

4. Titik didih

: 21oC

5. Tekanan uap

: 101,3 kPa (20oC)

6. Larut dalam air
7. Tidak berwarna
8. Mudah menyala
(Sciencelab, 2005).

2.3.2 Asam Sulfat (H2SO4)
Sifat-sifat umum :
1. Berat molekul

: 98 g/mol

2. Titik didih

: 270oC

3. Titik beku

: -35oC

4. Densitas

: 1,84 g/cm3

5. Viskositas

: 26,7 cP (20oC)

6. Tidak berwarna
7. Tidak berbau
8. Berbentuk cair pada suhu kamar
(Sciencelab, 2005).

2.3.3 Natrium Hidroksida (NaOH)
Sifat-sifat umum:
1. Berat molekul

: 40 g/mol

2. Densitas

: 2,120 g/cm3 pada 20oC

3. Titik didih

: 1388oC

4. Titik leleh

: 323oC

5. Mudah larut dalam air

6. Berbentuk padat berwarna putih
7. Tidak berbau
8. Bersifat korosif
(Sciencelab, 2005).

2.3.4 Air (H2O)
Sifat-sifat umum:
1. Berat molekul

: 18 g/mol

2. pH

: 7 (netral)

3. Titik didih

: 100oC

4. Titik beku

: 0oC

5. Densitas

: 1 g/ml (1 atm)

6. Tekanan uap

: 2,3 kPa (pada 20oC)

7. Densitas uap

: 0,62 g/cm3

8. Merupakan pelarut polar
9. Tidak berwarna dan tidak berbau
10. Merupakan elektrolit lemah, mengionisasi sebagai H3O+ dan OH(Sciencelab, 2005).

2.4

Sifat-sifat Produk

2.4.1 Asetaldol (C4H8O2)
Sifat-sifat umum:
1. Titik didih

: 162,2oC

(Chemspider, 2012)
2. Berat molekul

: 88 g/mol

3. Tekanan uap

: 21 mmHg

4. Densitas

: 1,109 g/cm3

5. Densitas uap

: 3,04 g/L

6. Berupa cairan kental jernih
7. Bersifat stabil
(Sigma-Aldrich, 2006).

2.4.2 Natrium Sulfat (Na2SO4)
Sifat-sifat umum:
1. Berat molekul

: 142,06 g/mol

2. Titik leleh

: 888oC

3. Densitas

: 2,7 g/cm3 (20oC)

4. Kelarutan dalam air : 47,6 g/L (0oC)
5. Berbentuk kristal putih
6. Tidak larut dalam alkohol

7. Larut dalam air dingin dan gliserol
8. Tidak beracun dan tidak mudah terbakar
(Sciencelab, 2005).

2.5

Proses-Proses yang Tersedia untuk Pembuatan Asetaldol
Beberapa proses pembuatan asetaldol yang umum antara lain:

 Metode Miller dan Hammond

 Metode Alheritiere dan Gobron
2.5.1 Metode Miller dan Hammond (1950)
Proses ini dioperasikan dengan cara mengontakkan asetaldehida dan natrium
hidroksida di dalam suatu reaktor alir tangki berpengaduk secara kontinu.
Asetaldehida yang digunakan harus bebas dari asam (mengandung asam kurang
dari 1%). Panas reaksi dihilangkan dengan cara mengalirkan pendingin ke
dalam reaktor melalui coil atau jaket.
Kondisi operasi reaktor :
Fase

: cair

Suhu

: 40 – 50 oC

Tekanan

: 2 - 3 atm

Waktu tinggal

: 2 jam

Konversi

: 48 - 50 %

Katalis

: larutan NaOH 4 %

Perbandingan umpan masuk reaktor :
Asetaldehida : larutan NaOH 4 % = 15,5 : 1

2.5.2 Metode Alheritiere dan Gobron (1955)
Pada proses ini, asetaldehida diumpankan secara kontinu pada suatu reaktor
alir tangki berpengaduk yang dilengkapi dengan jaket pendingin. Jaket
pendingin berfungsi untuk menghilangkan panas yang cukup besar yang
dihasilkan oleh reaksi aldolisasi yang sangat eksoterm. Kontrol suhu yang
seksama diperlukan untuk mencegah terjadinya reaksi tak terkendali yang
menghasilkan produk samping berupa polialdol. Katalis yang digunakan berupa

larutan natrium hidroksida. Pengontakkan asetaldehida dengan natrium
hidroksida berlangsung dalam waktu yang sangat singkat, yaitu tidak lebih dari
5 menit.
Kondisi operasi reaktor :
Fase

: cair

Suhu

: 20 – 50 oC

Tekanan

: 1,5 – 3 atm

Waktu tinggal

: 5 menit

Konversi

: 50 - 55 %

Katalis

: larutan NaOH 0,65 %

Perbandingan umpan masuk reaktor ;
Asetaldehida : larutan NaOH 0,65 % = 6,25 : 2
Produk keluar reaktor dinetralkan dengan asam asetat lalu asetaldehida yang
belum bereaksi diuapkan menggunakan evaporator.

2.6

Seleksi Proses
Dari kedua metode yang telah disebutkan di atas, dipilih metode Alheritiere

dan Gobron (1955) dengan alasan:
1. waktu tinggal dalam reaktor lebih singkat ( 5 menit )
2. konversi asetaldehida menjadi asetaldol yang diperoleh lebih besar ( 50-55% )
3. konsentrasi katalis NaOH yang digunakan lebih kecil ( 0,65% )

2.7

Deskripsi Proses
Berdasarkan metode Alheritiere dan Gobron (1955), proses pembuatan

asetaldol dibagi menjadi tiga tahapan antara lain:
1. Tahap persiapan bahan baku
2. Tahap sintesis (reaksi)
3. Tahap pemisahan atau pemurnian

2.7.1 Tahap Persiapan Bahan Baku
Asetaldehida dari tangki penyimpan (T-101) bersama-sama dengan recycle
asetaldehida dari hasil atas flash drum (FD-101) dipompa ke dalam heater (HE-102)

untuk dipanaskan menjadi 45oC. Sementara itu

padatan NaOH dari gudang

penyimpanan (G-101) diencerkan menjadi 0,65% di dalam mixer (M-101)
menggunakan air proses. Larutan NaOH encer keluar dari M-01 dipanaskan menjadi
45oC di dalam HE-101 lalu bersama-sama dengan asetaldehida dimasukkan ke dalam
Reaktor (R-101).

2.7.2 Tahap Sintesis (Reaksi)
Reaktor yang digunakan adalah Reaktor Alir Tangki Perpengaduk (RATB)
yang dilengkapi dengan coil. Di dalam coil dialiri media pendingin berupa air.
Reaksi yang terjadi:
OH
-

2CH3CHO
Asetaldehida

OH

CH3CHCH2CHO
asetaldol

Reaksi dijaga pada suhu 45oC dengan konversi asetaldehida dibatasi 55% agar
tidak terbentuk polialdol.

2.7.3 Tahap Pemurnian Produk
Produk keluar R-101 dialirkan menuju netralizer (R-102). Sementara itu asam
sulfat pekat 95% dari T-102 diencerkan menjadi 10% di dalam M-102 menggunakan
air proses. Asam sulfat encer keluar M-102 digunakan untuk menetralkan NaOH
yang terkandung di dalam produk R-101. Reaksi netralisasi yang terjadi:
2 NaOH + H2SO4

Na2SO4 + 2 H2O

Kristal natrium sulfat yang terbentuk dipisahkan di dalam crystallizer (CR-101)
kemudian dikeringkan dengan dryer (D-101). Cairan bebas padatan keluar dari
CR-101 dimasukkan ke dalam FD-101. Di dalam FD-101 terjadi pemisahan antara
asetaldol dengan campuran asetaldehida dan air. Hasil atas FD-101 berupa
asetaldehida di recycle ke R-101. Hasil bawah FD-101 berupa asetaldol dan air
kemudian dimasukkan ke dalam FD-102 untuk dipisahkan. Hasil atas FD-102 berupa
uap air dibuang ke atmosfer sedangkan hasil bawah FD-102 berupa asetaldol yang
cukup murni didinginkan di dalam cooler (CL-101) lalu disimpan di dalam T-103.

FLOWSHEET PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASETALDOL DARI ASETALDEHIDA

Superheated Steam
Air Proses
Air Pendingin
Steam

M-102
(14)

T-102
LI

LC

FC
PC

(8)

P-102

Uap air dibuang ke atmosfer

(16)
P-105

LI

No.

Kode

1.

T-101

2.

T-102

3.

T-103

4.

T-104

Keterangan

(3)

(4)

PC

T-101
C-101

Tangki Asetaldehida
Tangki Asam Sulfat
Gudang Natrium Hidroksida
Tangki Asetaldol

5.

FD

6.

HE

7.

M-101

Mixer Asam Sulfat

8.

M-102

Mixer Natrium Hidroksida

Flash Drum
Heat Exchanger

9.

R-101

10.

R-102

Netralizer

11.

CR-101

Crystallizer

Reaktor

12.

D-101

13.

P-101

Pompa Asetaldehida

14.

P-102

Pompa Asam Sulfat

15.

P-103

16.

P-104

Pompa Reaktor

17.

P-105

Pompa Netralizer

18.

P-106

19.

P-107

Pompa Crystallizer

20.

P-108

Pompa Flash Drum 2

TC

HE-102

FC

(6)
P-101

LC

FD-101

(7)
R-102

FD-102

LC

TC

HE-103

HE-104

CL-101

TC

R-101

(2)

LC

(15)

J-101

TC

TC

P-107

PC

G-101

(9)
LC

M-101

Uap air dibuang ke udara

(11)

(17)
P-108

AD-101

HE-101
LC

(5)

Dryer

TC

(1)

(12)

TC

P-104

(10)

CR-101

D-101

Pompa Mixer 1

Pompa Mixer 2

21

C-101

22.

CL-101

Compressor
Cooler

TC

P-103

T-103

LI

(13)
Na Sulfat

P-106

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

Air Pendingin Bekas

FAKULTAS TEKNIK

Kondensat

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN

Alur

1

2

3

4

P (atm)
T (oC)

1
30

1
30

1
30

1
30

5
2,7
32,24

Komponen
CH3CHO

(kg/jam)

(kg/jam)

(kg/jam)

-

-

(kg/jam)
-

(kg/jam)

-

H2O
C4H8O2

2527,844
-

1,056
-

180,471
-

1,068
-

23,935
-

NaOH
H2SO4

2527,844

16,545
17,601

180,471

20,286
-

7978,475

Na2SO4
Sub Total

21,354

6

7

8

2,7
39

2,7
45

2,7
31,28

9
2,7
62,2

10

11

12

13

14

1
32,4

1
32,4

1
105

1
105

1
79,95

15

16

17

1
79,95

1
120,3

1
120,3

(kg/jam)

(kg/jam)

(kg/jam)

(kg/jam)

(kg/jam)

(kg/jam)

(kg/jam)

(kg/jam)

(kg/jam)

-

3579,532

-

(kg/jam)
3579,532

(kg/jam)

3579,532

-

-

3579,532

-

-

-

2528,90
-

2552,843
4375

181,539
-

2741,819
4375

1,547
-

2740,272
4375

1,399
-

0,148
-

10,771
-

2729,501
4375

2685,309
-

44,192

16,545
2545,445

16,545
10523,92

20,286
201,825

29,394
10725,745

29,394
30,941

-

1,399

29,394
29,542

3590,303

7104,501

-

4375
-

-

-

2685,309

4419,192

(kg/jam)
-

7954,54

10694,804

DIAGRAM ALIR PEMBUATAN ASETALDOL DARI ASETALDEHIDA
PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN ASETALDOL DARI ASETALDEHIDA MENGGUNAKAN
METODE ALHERITIERE DAN GOBRON DAN KAPASITAS 30.000 TON/TAHUN

Skala : Tanpa Skala

Tanggal

Digambar

Nama:
NIM :

Lilies Pratiwi
080405042

Diperiksa/
Disetujui

1.Nama : Dr. Ir. Taslim, M.Si
NIP : 19650115 199003 1 002
2.Nama : Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, MT
NIP : 19680808 199403 2 003

Tanda Tangan