01 Kimia Industri Rev01

download 01 Kimia Industri Rev01

of 30

Transcript of 01 Kimia Industri Rev01

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    1/30

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    2/30

    PENDAHULUANP

    Kimia Industri

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    3/30

    Sejarah

    Bahan kimia sudah diketahui sejak zaman kuno

    Orang Mesir kuno telah memakai sabun

    Soda (sodium karbonat atau natron di Mesir) sudahdipakai untuk mencuci selama mumifikasi

    Semen sudah dipakai dari Mesir hingga Roma danYunani yang dibuat dari abu vulkanik, batuan, dansoda kaustik

    Bangsa Maya telah memakai latekx dalam permainan

    dan pakaian

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    4/30

    Industri Kimia

    Dimulai dari Inggris sekitar tahun 1750-1800

    Metode Kamar Timbal (Lead-Chamber Method) telah

    dikembangkan di Inggris dalam tahun 1749 untuk

    membuat asam sulfat.

    Didorong oleh revolusi industri dengan permintaan

    bahan kimia untuk industri lain.

    Pabrik sabun (alkali + lewak hewan)

    Pengelantangan kapas Pembuatan gelas/kaca dengan bahan baku dari pasir

    (SiO2) dan soda (sodium karbonat)

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    5/30

    Industri Kimia

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    6/30

    Industri Kimia

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    7/30

    Tiga Kunci Bahan Kimia

    Asam Sulfat (oil of vitriol)

    Bahan kimia terbesar di duni. Dipakai untuk: pemrosesan baja,

    dehidrasi, pupuk sulfat, framasi, dan bahan warna, baterai asam

    timbal, produksi alum (Al2(SO4)3).

    Soda Abu (sodium carbonate)

    Sodium karbonat (Soda ash, Sal Soda, Washing Soda), Na2CO3

    dan Sodium Bikarbonat (baking soda), NaHCO3 dipakai untuk

    pembuatan gelas, sabun, tekstil, kertas, dan bahan pembersih.

    Soda Kaustik (sodium hydroxide)Hidroksida alkali (biasa sdisebut alkali) dipakai untuk produksi

    gelas, kertas, sabun, pewarna tekstil, aditif dalam pengilangan

    minyak, pengelantang, dan penyamakan kulit.

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    8/30

    Karakteristik Industri Kimia

    Tujuan Dasar: mencari keuntungan

    Sangat kompetitif:

    terdapat ratusan perusahaan kimia, kecil hingga sangatbesar, tidak ada monopoli

    Sangat bergantunbg pada sains dan teknologi

    Membutuhkan biaya besar untuk riset dan

    pengembangan

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    9/30

    Karakteristik Industri Kimia

    Membutuhkan modal besar untuk membangun, mengembangkan, dan merawat fasilitas

    produksi

    Membutuhkan sedikit tenaga kerja perlu tenaga kerja yang ahli

    Pertumbuhan industri umumnya melalui integrasi dari pada diversifikasi

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    10/30

    Premise:Terdapat perbedaan mendasar antara sintesis dalam

    industri dan laboratorium

    Goal:Mahasiswa diharapkan dapat

    1) menjelaskan bagaimana pendekatan sintesis industri

    berbeda dari metode sintesis laboratorium

    2) mengevaluasi kemungkinan skema reaksi berdasar

    pada termodinamika, ekonomi, dan hal-hal lain

    Laboratorium dan Industri

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    11/30

    CONTOHPembuatan etil-alkohol dengan hidrasi etilen

    H2C CH2 + H2O

    H

    H3C

    H2C

    OH

    SKALA LABORATORIUM

    Mengalirkan gas etilen ke dalam air yangmengandung H2SO4

    Laboratorium dan Industri

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    12/30

    CONTOHPembuatan etil-alkohol dengan hidrasi etilen

    H2C CH2 + H2O

    HH3C

    H2C

    OH

    SKALA INDUSTRI

    Aliran gas etilen dicampuir dengan steam pada suhu

    325C dan tekanan 70 bar dan dialirkan pada katalis asam

    fosfat yang diserapkan dalam tanah diatome; prosesberjalan kontinyu, dan etilen yang tidak bereaksi didaur

    ulang ke umpan.

    Laboratorium dan Industri

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    13/30

    Laboratorium dan Industri

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    14/30

    TUJUAN LABORATORIUMSintesis produk:

    1) terkendala waktu

    2) peralatan tersedia umum (biasanya gelas)

    3) kondisi biasanya sekitar suhu kamar atau tidak

    terlalu ekstrim

    TUJUAN INDUSTRI

    Produksi pada biaya minimum sehingga keuntungan

    maksimum. Sintesis biasanya:1) Skala besar pada rentang P dan T yang lebar

    2) Operasi batch atau continuous

    3) Reaktan dalam fase gas atau cair

    Laboratorium dan Industri

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    15/30

    Jika ahli kimia mempunyai ide untuk membuat proses skalaindustri, terdapat beberapa langkah (step) yang perlu

    dipertimbangkan sebelum implementasi

    1) Evaluasi reaksi:

    Pencarian literatur atau pekerjaan laboratoriumdan beberapa strategi reaksi perlu dikaji

    2) Kelayakan ekonomi

    3) Kelayakan teknik

    4) Aspek lain: isu lingkungan, dll.

    Laboratorium dan Industri

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    16/30

    Ahli kimia harus mengkaji beberapa rute reaksi yang ada,

    baik yang sudah diketahui mekanismenya maupun yang

    belum

    Contoh: produksi etilamina

    Evaluasi Reaksi

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    17/30

    1.

    2.

    3.

    4.

    5.

    6.

    7.

    8.

    CH3CH2Cl + 2 NH3 CH3CH2NH2 + 2 NH4Cl

    C NH3C + 2 H2 CH3CH2NH2

    CH3CH2NO2 + 3 H2 CH3CH2NH2+ 2 H2O

    H3C H

    O

    + NH2OH + 2 H2CH3CH2NH2 + 2 H2O

    H3C H

    O

    + NH3CH3CH2NH2 + 2 H2O

    CH3CH2OH + NH3 CH3CH2NH2 + H2O

    H2C CH2 + NH3 CH3CH2NH2

    H3C CH3 + 0.5 N2 + 0.5 H2 CH3CH2NH2

    Evaluasi Reaksi

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    18/30

    Perkirakan perbedaan antara harga produk di pasar danharga reaktan.

    Pendekatan pertama, dianggap:

    1) 100% yield

    2) Tidak ada biaya solvent dan katalis

    3) Tidak ada harga produk samping

    Asumsi di atas harus ditinjau ulang pada tahap

    pengembangan

    Kelayakan Ekonomi

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    19/30

    Terdapat dua pertanyaan dasar untuk ahli kimia dan ahliteknik kimia terhadap reaksi yang dipilih:

    (1) Seberapa jauh reaksi dapat berlangsung bila terjadi

    keseimbangan?

    (2) Seberapa cepat proses terjadi?

    Pertanyaan (1) berkaitan dengan termodinamika dan

    konstanta keseimbangan (K).

    Pertanyaan (2) berkaitan dengan kinetika reaksi

    (persamaan laju dan konstanta laju)

    Kelayakan Teknik

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    20/30

    Kelayakan Teknik

    Pendekatan pertama pada termodinamika reaksi.

    Ini dikerjakan dengan evaluasi perubahan energi bebas

    Gibbs (G).

    GR= HR - T SR

    Reaksi spontanjika terjadi penurunan energi bebas Gibbs

    dalam sistem.

    Energi bebas Gibbs reaksi,

    Greaction= Gfproducts - Gfreactants

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    21/30

    Kelayakan Teknik

    Contoh: Disosiasi etil-khlorida

    CH3CH2Cl H2C CH2 + HCl

    Pada 298 KHf -26.70 12.50 -22.06

    Gf -14.34 16.28 -22.77

    Pada 1000 K

    Hf -30.43 9.21 -22.56Gf 18.60 28.85 -24.08

    S 93.80 72.07 53.25

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    22/30

    Kelayakan Teknik

    Contoh: Disosiasi etil-khlorida (lanjutan)

    Hrxn =HfCH2=CH2 +HfHCl -HfCH3CH2Cl

    Grxn =GfCH2=CH2 +GfHCl -GfCH3CH2Cl

    Srxn = SCH2=CH2 + SHCl - SCH3CH2Cl

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    23/30

    Kelayakan Teknik

    Contoh: Disosiasi etil-khlorida (lanjutan)

    Pada 298 K:

    Hrxn = +17.14 kcal/mol

    Grxn = +7.86 kcal/molSrxn = +31.15 cal/mol

    Pada 1000 K:

    Hrxn = +17.08 kcal/molGrxn = -14.43 kcal/mol

    Srxn = +31.52 cal/mol

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    24/30

    Kelayakan Teknik

    Perubahan Energi Bebas Indikasi

    G negatif Reaksi spontan

    G positif kecil Investigasi lebih lanjut

    G poositif besar Hanya terjadi reaksi pada

    kondisi tak biasa

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    25/30

    Kelayakan Teknik

    Gf kcal/mol

    298 K 1000 K

    CH2=CH2 16.28 28.25CH3-CH3 -7.87 26.13

    CH3CH2NH2 8.91 60.96

    CH3CH2OH -40.22 1.98

    NH3 -3.86 14.85H2O -54.64 -46.04

    H2 0 0

    N2 0 0

    Kasus: Pembuatan etil-amina

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    26/30

    Kelayakan Teknik

    Greaction= Gfproducts - Gfreactants

    G298 = -1.65 kcal/mol

    G1000= -1.91 kcal/mol

    H3C CH3 + 0.5 N2 + 0.5 H2 CH3CH2NH2

    CH3CH2OH + NH3 CH3CH2NH2 + H2O

    G298 = + 16.78 kcal/molG1000= + 34.83 kcal/mol

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    27/30

    Kelayakan Teknik

    Pertanyaan:Pada kondisi apa reaksi berikut dapat dilakukan?

    H2C CH2 + NH3 CH3CH2NH2

    G298 = - 3.51 kcal/mol

    G1000= + 17.86 kcal/mol

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    28/30

    Aspek Lain

    Evaluasi:

    1) kemungkinan produk samping (kesulitan pemisahan)

    2) sensitivitas reaktan dan produk antara terhadapudara dan kelembaban

    3) Nilai komersial produk samping

    4) Dampak ingkungan produk samping

    5) Isu kesehatan dan keselamatan (safety)

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    29/30

    TUGAS-1

    Berikan satu contoh proses produksi bahan

    kimia yang bermanfaat bagi manusia,

    sehingga jelas:

    bagaimana pendekatan sintesis industri berbedadari metode sintesis laboratorium

    kemungkinan skema reaksi berdasar pada evaluasi

    reaksi, aspek termodinamika, dan lain-lain.

  • 7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01

    30/30

    TUGAS-1

    Ketentuan:

    Tugas kelompok terdiri atas 4-5 mahasiswa

    (pilih kelomppok sendiri)

    Tugas dikumpulkan berupa softcopy dalamformat wordataupptdikirim ke

    [email protected], paling lambat

    Jumat, 1 Maret 2013, dengan nama file

    TUGAS-1 KELOMPOK-xx.DOC atauTUGAS-1 KELOMPOK-xx.PPT

    dengan xx nomor kelompok

    mailto:[email protected]:[email protected]