BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1. Proses Pembuatan Etil Klorida

Secara umum, Etil Klorida dapat diproduksi melalui beberapa proses seperti

berikut :

1. Hidroklorinasi Etilen

Hidroklorinasi eksotermis etilen dapat dilakukan dalam fasa liquid

maupun fase gas.

C2H4(g) + HCl(g) → C2H5Cl(g)

Reaksi fasa liquid paling banyak dilakukan pada suhu rata-rata (10-

50oC) dan tekanan moderat (0.1-0.5 Mpa) sementara reaksi fasa gas

bisa dilakukan pada suhu 250-4500C agar mencapai konversi yang

diinginkan dengan menggunakan reaktor fixed atau fluidized bed.

Reaksi dilakukan pada tekanan 0.5-1.5 Mpa.

Reaksi antara etilen dan hidrogen klorida merupakan reaksi yang sangat

cepat dan menghasilkan panas. Alumunium klorida paling banyak

11

digunakan sebagai katalis. Proses ini menghasilkan yield sebesar 90%

dan konversi 90%.

(Ullmann, 2007)

2. Klorinasi Etana

Reaksi yang terjadi pada proses thermal klorinasi merupakan reaksi

eksotermis dengan reaksinya sebagai berikut:

C2H6(g) + Cl2(g) → C2H5Cl(g) + HCl(g)

HCl(g) + C2H4(g) → C2H5Cl(g)

Etil klorida yang dihasilkan sangat tergantung pada perbandingan

klorin dan etana yang digunakan. Etana dan klorin direaksikan secara

nonkatalitik pada suhu 400-4500C dalam adiabatik reaktor yang

selanjutnya dilanjutkan ke dalam reaktor kedua, yaitu ke reaktor fixed

bed isothermal. Konversi yang didapatkan pada stage ini 50-80%

sedangkan Yield monokloroetan yang dihasilkan sebesar 90% - 95% .

(Ullmann, 2007)

3. Hidroklorinasi Etanol

Esterifikasi dari etanol dengan HCl dalam fase liquid menggunakan

ZnCl2 pada suhu 145-190oC. Reaksi juga bisa dilakukan pada fase gas

menggunakan ZnCl2 sebagai katalis.

C2H6O (l) + HCl (l) → C2H5Cl (l) + H2O (l)

(Ullmann, 2007)

12

Fase cair etanol dan asam klorida sangat reaktif dan mudah

menyebabkan korosif bila bercampur dengan air. Konversi reaksi yang

terjadi di reaktor berkisar antara 95-98% dengan kemurnian produk

mencapai 99%. (Keyes,F., 1974)

2.2. Berdasarkan Tinjauan Ekonomi

1. Reaksi Hidroklorinasi Etilen

Kapasitas produksi etil klorida = 60.000 ton/tahun

= 7575,75 kg/jam

= 118,371 kmol/jam

Yield (X1) = 90%

Jumlah C2H4 yang dibutuhkan dihitung dengan stoikiometri.

C2H4(g) + HCl(g) C2H5Cl(g)

BM : 28 36 64

M n C2H4 nHCl

R n C2H4. x1 n C2H4. x1 n C2H4. x1

S n C2H4. (1-x1) nHCl - n C2H4. x1 n C2H4. x1

Produk yang terbentuk (nC2H5Cl) = n C2H4. x1

n C2H4 =

n C2H4 =, /,

n C2H4 =118,965 kmol/jam

C2H4 yang dibutuhkan = 118,965 kmol/jam x 28

= 3.331,04 kg/jam

13

Mol HCl yang dibutuhkan = Mol C2H4 yang dibutuhkan

= 118,965 kmol/jam

Massa HCl = 118,965 kmol x 36 kg/kmol

= 4.282,777 kg/jam

Massa C2H5Cl yang terbentuk = 118,371 kmol/jam x 64 kg/kmol

= 7.575,75 kg/jam

Tabel 2.1. Harga Bahan Baku dan Produk Hidroklorinasi Etilen

http://www.icis.com 22 Mei 2014

Jadi selisih harga produk dan harga bahan baku sebesar :

= Harga Produk - Harga Bahan Baku

= (22.727,272) - ( 4.257,08 + 364,036)

=$ 18.106,156 kg/jam

= $ 143.400,75 ton/tahun

2. Reaksi Klorinasi Etana

Kapasitas produksi etil klorida = 60.000 ton/tahun

= 7.575,75 kg/jam

= 118,371 kmol/jam

No. Bahan HargaUSD/kg

Massa (kg/jam) Harga (USD)kg/jam

1. Etilen 1,278 3.331,04 4.257,08

2. HidrogenKlorida

0,085 4.734,848 402,462

3. Etil Klorida 3 7.575,757 22.727,272

14

Yield reaksi 1 (X1) = 95%

Yield reaksi 2 (X2) = 90%

Jumlah C2H6 yang dibutuhkan dihitung dengan stoikiometri.

C2H6(g) + Cl2(g) C2H5Cl(g) + HCl(g)

BM : 30 35 64 36

M n C2H6 nHCl

R n C2H6. x1 n C2H6. x1 n C2H6. x1 n C2H6. x1

S n C2H6. (1-x1) nHCl - n C2H6. x1 n C2H6. x1 n C2H6. x1

HCl (g) + C2H4 (g) C2H5Cl(g)

BM : 28 36 64

M n C2H6. x1 nC2H4

R (n C2H6. x1)x2 (n C2H6. x1)x2 (n C2H6. x1)x2

S n C2H6. x1(1-x2)nC2H4 - (n C2H6. x1)x2 (n C2H6. x1)x2

Produk yang terbentuk (nC2H5Cl) = (n C2H6. x1)+ ((n C2H6. x1)x2)

n C2H6 = ( )n C2H6 =

, /, ( , )n C2H6 =65,579 kmol/jam

C2H6 yang dibutuhkan = 65,579 kmol/jam x 30

= 1.967,388 kg/jam

Kandungan etana dalam 1kg LNG =0,05 kg

15

Kebutuhan LNG untuk memenuhi kebutuhan etana sebesar 1.967,388

kg/jam = 39.347,6 kg/jam

Mol Cl2 yang dibutuhkan = Mol C2H6 yang dibutuhkan

= 65,579 kmol/jam

Massa Cl2 yang dibutuhkan = 65,579 kmol/jam x 35

= 2.295,286 kg/jam

Mol HCl yang terbentuk = Mol C2H6.x1

= 65,579(0,95)

= 62,395 kmol/jam

Massa HCl yang terbentuk = 62,395 kmol/jam x 28

= 1.744,42 kg/jam

Mol C2H4 yang dibutuhkan = (n C2H6. x1)x2

= 65,57x95%

=62,3 kmol/jam

Masa C2H4 yang dibutuhkan = 62,3 kmol/jam x 36

= 1.744,4 kg/jam

Mol C2H5Cl yang terbentuk( reaksi 1)= Mol C2H6.x1

= 65,579x(0,95)

= 62,3 kmol/jam

Mol C2H5Cl yang terbentuk( reaksi 2)= Mol (C2H6.x1)x2

= 65,579x(0,95)x(0,9)

= 56,155 kmol/jam

Total mol Mol C2H5Cl yang terbentuk= Mol C2H5Cl(1)+ Mol C2H5Cl(2)

= 62,3 kmol/jam+56,155 kmol/jam

16

= 118,371 kmol/jam

= 7.575,757 kg/jam

Tabel 2.2. Harga Bahan Baku dan Produk Klorinasi Etana

No. Bahan HargaUSD/kg

Massa(kg/jam)

Harga (USD)kg/jam

1. Etana dari LNG 0,416 39.347,6 16.368

2. Klorida 0,284 2.295,28 651

3. Etilen 1,278 1.744,41 2.229,36

4. Hidrogen klorida 0,085 2.242,82 190

5. Etil klorida 3,0 7.575,75 22.743

http://www.icis.com 22 Mei 2014

Jadi selisih harga produk dan harga bahan baku sebesar :

= Harga Produk – Harga Bahan Baku

= (22.743) - (16.368+651+2.229,36)

=22.743 – 19.249

=$ 3.493,58kg/jam

= $ 27.669 ton/tahun

3. Reaksi Hidroklorinasi Etanol

Kapasitas produksi etil klorida = 60.000 ton/tahun

= 7575,75 kg/jam

= 118,371 kmol/jam

Yield (X1) = 99%

Jumlah C2H4 yang dibutuhkan dihitung dengan stoikiometri.

C2H5OH(l) + HCl(l) C2H5Cl(l)

BM : 46 36 64

17

M n C2H5OH nHCl

R n C2H5OH. x1 n C2H5OH. x1 n C2H5OH. x1

S n C2H5OH. (1-x1) nHCl - n C2H5OH. x1 n C2H5OH. x1

Produk yang terbentuk (nC2H5Cl) = n C2H5OH. x1

n C2H5OH =nC2H5Cl

1

n C2H5OH =,,

n C2H5OH =119,566 kmol/jam

C2H5OH yang dibutuhkan = 119,566 kmol/jam x 46

= 5.500,076 kg/jam

Mol HCl yang dibutuhkan = Mol C2H5OH yang dibutuhkan

= 119,566 kmol/jam

Massa HCl = 119,566 kmol x 36 kg/kmol

= 4.304,4 kg/jam

Massa C2H5Cl yang terbentuk = 118,371 kmol/jam x 64 kg/kmol

= 7.575,75 kg/jam

Tabel 2.3. Harga Bahan Baku dan Produk Hidroklorinasi Etanol

http://www.icis.com 22 Mei 2014

No. Bahan HargaUSD/kg

Massa (kg/jam) Harga USDkg/jam

1. Etanol 1,138 5.500,07 6.259

2. Hidrogen Klorida 0,085 4.304,4 365

3. Etil Klorida 3 7.575,75 22.727

18

Jadi selisih harga produk dan harga bahan baku sebesar :

= Harga Produk - Harga Bahan Baku

= (22.727) - (6.259 + 365)

=22.727 – 6.624

=$16.102 kg/jam

=$127.530 ton/tahun

2.3. Pemilihan Proses Ditinjau dari Panas Reaksi (ΔHrx)

ΔH menunjukkan panas reaksi yang dihasilkan selama proses

berlangsungnya reaksi kimia. Besar atau kecil nilai ΔH tersebut

menunjukkan jumlah energi yang dibutuhkan maupun dihasilkan. ΔH

bernilai positif (+) menunjukkan bahwa reaksi tersebut membutuhkan

panas untuk berlangsungnya reaksi sehingga semakin besar ΔH maka

semakin besar juga energi yang dibutuhkan. Sedangkan ΔH bernilai

negatif (-) menunujukkan bahwa reaksi tersebut menghasilkan panas

selama proses berlangsungnya reaksi. Diketahui data energi bebas Gibbs

(ΔGf°) dan data energi pembentukan (ΔHf°) pada 25 oC untuk masing -

masing komponen :

19

Tabel 2.4. Data Energi Bebas Gibbs (ΔGf°) dan Data Energi

Pembentukan (ΔHf°) pada 25 oC

KomponenΔHf°298

(Kj/kmol)ΔGf°298

(Kj/kmol)Etilen (C2H4)(g) 52,34 68,16

Etil klorida (C2H5Cl)(g) -111,8 -60,04Etanol (C2H6O)(l) -235 -168,4Etana (C2H6)(g) -84,74 -32,95Klorin (Cl2)(g) 0 0Water (H2O)(l) 286 -237,1

Hidrogen klorida (HCl)(g) -92,36 -95,33Etil klorida (C2H5Cl)(l) -134 -60,04Hidrogen klorida (HCl) (l) -167 -100

(Yaws, 1996)

1. Proses Hidroklorinasi Etilen

Reaksi pada suhu 298 K :

C2H4 (g) + HCl (g) C2H5Cl(g)

∆Hrx = (∆Hproduk - ∆Hreaktan) 298

∆H298 = (∆H298 C2H5Cl ) – (∆H298 C2H4 + ∆H298 HCl )

∆H298 = (-111,8 kj/kmol) – (52,34 kj/kmol + -92,36 kj/kmol)

∆H298 = -71,780 kj/mol

Tabel 2.5. Data Cp (J/kmol.K) Komponen Proses Hidroklorinasi Etilen

Komponen ii a b c dC2H4 -1 3,81E+00 1,57E-01 -8,35E-05 1,76E-08HCl -1 3,07E+01 -7,20E-03 1,25E-05 -3,90E-09

C2H5Cl 1 -5,53E-01 2,61E-01 -1,84E-04 5,55E-08∆Cp -3,51E+01 1,11E-01 -1,13E-04 4,18E-08

P = 1 atm, To = 298 K, T = 523 K=

20

Untuk mencari nilai ∆Hrx digunakan persamaan sebagai berikut :

∆ ° = ∆ ° + ∆Untuk Menghitung ∫ ∆

:

=

=

∫ ∆= (-3,51E+01*(225) + ((1,11E-01/2)*(184.725)) + ((-1,13E-04/3)

*(116.592.075)) + ((4,18E-08/298)*((523-298)/523)

= (-7,89E+03) + ( 10.270,71) + ( -4.391,63483) + ( 1,05907E-10)

= -2.010,1 j/mol

∆ ° = ∆ ° + ∆∆Hrx = -71.780 + (8,314*(-2010.1))

∆Hrx = -71.780 + (-16.712)

∆Hrx = -88.492 j/mol

2. Proses Klorinasi Etana

C2H6 (g) + Cl2 (g) C2H5Cl(g) + HCl(g)

)()(3

)(2

)( 31

32

21

2212 T

To

T

T

To

DTT

CTT

BTTA

dTT

DCTBTA

T

T

2

12

2

21

∆Hrx = (∆Hproduk - ∆Hreaktan) 298

∆H298 = (∆H298 C2H5Cl + ∆H298 HCl ) – (∆H298 C2H6 + ∆H298 Cl2 )

∆H298 = (-111,8 kj/kmol + -92,36 kj/kmol ) – (-84,74 kj/kmol + 0 kj/kmol)

∆H298 = -119,420 j/mol

Tabel 2.6. Data Cp (j/kmol.K) Komponen Proses Klorinasi Etana

Komponen ii a b c dC2H6 -1 5,41E+00 1,78E-01 -6,94E-05 8,71E-09HCl 1 3,07E+01 -7,20E-03 1,25E-05 -3,90E-09

C2H5Cl 1 -5,53E-01 2,61E-01 -1,84E-04 5,55E-08CL2 -1 2,69E+01 3,38E-02 -3,87E-05 1,55E-08∆Cp -2,16E+00 2,28E-01 -6,34E-05 2,74E-08

P = 1 atm, To = 298 K, T = 673 K

= 0Untuk mencari nilai ∆Hrx digunakan persamaan sebagai berikut :

∆ ° = ∆ ° + ∆Untuk Menghitung ∫ ∆

:

=

=∫ ∆= (-2,16E+00*(375) + ((2,28E-01/2)*(364.125)) + ((-6,34E-05/3)

*(2,78E+08)) + ((2,74E-08/298)*((673-298)/673)

)()(3

)(2

)( 31

32

21

2212 T

To

T

T

To

DTT

CTT

BTTA

dTT

DCTBTA

T

T

2

12

2

22

= (-8,11E+02) + (41.597,9313) + ( -5.882,62448) + (5,12144E-11)

= -349E+04 j/mol

∆ ° = ∆ ° + ∆∆Hrx = -119,420 + (8,314*(-349E+04))

∆Hrx = -71,780 + (2,90E+05)

∆Hrx = 170.773,4 j/mol

Untuk reaksi yang kedua didapatkan :

Proses Hidroklorinasi Etilen

Reaksi pada suhu 298 K :

C2H4(g) + HCl(g) C2H5Cl(g)

∆Hrx = (∆Hproduk - ∆Hreaktan) 298

∆H298 = (∆H298 C2H5Cl ) – (∆H298 C2H4 + ∆H298 HCl )

∆H298 = (-111,8 kj/kmol) – (52,34 kj/kmol + -92,36 kj/kmol)

∆H298 = -71,780 kj/mol

Tabel 2.7. Data Cp (J/kmol.K) Komponen Proses Hidroklorinasi Etilen

Komponen ii a b c dC2H4 -1 3,81E+00 1,57E-01 -8,35E-05 1,76E-08HCl -1 3,07E+01 -7,20E-03 1,25E-05 -3,90E-09

C2H5Cl 1 -5,53E-01 2,61E-01 -1,84E-04 5,55E-08∆Cp -3,51E+01 1,11E-01 -1,13E-04 4,18E-08

P = 1 atm, To = 298 K, T = 523 K=

23

Untuk mencari nilai ∆Hrx digunakan persamaan sebagai berikut :

∆ ° = ∆ ° + ∆Untuk Menghitung ∫ ∆

:

=

=

∫ ∆= (-3,51E+01*(225) + ((1,11E-01/2)*(184.725)) + ((-1,13E-04/3)

*(116.592.075)) + ((4.18E-08/298)*((523-298)/523)

= (-7.89E+03) + ( 10270.71) + ( -4391.63483) + ( 1.05907E-10)

= -2010.1 j/mol

∆ ° = ∆ ° + ∆∆Hrx = -71.780 + (8,314*(-2.010,1))

∆Hrx = -71.780 + (-16.712)

∆Hrx = -88.492 j/mol

3. Hidroklorinasi Etanol

C2H6O(l) + HCl(l) C2H5Cl(l) + H2O(l)

∆Hrx = (∆Hproduk - ∆Hreaktan) 298

∆H298 = (∆H298 C2H5Cl + ∆H298 H2O ) – (∆H298 C2H6O + ∆H298 HCl)

∆H298 = (-134 KJ/kmol - 286 KJ/kmol ) – (-235 KJ/kmol + -167 KJ/kmol)

∆H298 = 554.000 J/kmol

)()(3

)(2

)( 31

32

21

2212 T

To

T

T

To

DTT

CTT

BTTA

dTT

DCTBTA

T

T

2

12

2

24

Tabel 2.8. Data Cp (J/kmol.K) Komponen Hidroklorinasi Etanol

komponen ii a b c dC2H6O -1 5,93E+01 3,64E-01 -1,22E-03 1,80E-06

HCl -1 7,40E+01 -1,29E-01 -7,90E-05 2,64E-06C2H5Cl 1 6,02E+01 3,46E-01 -1,30E-03 2,20E-06

H20 1 9,21E+01 -4,00E-02 -2,11E-04 5,35E-07∆Cp 1,90E+01 2,59E-01 -2,12E-04 -1,71E-06

P = 1 atm, To = 298 K, T = 418 K=Untuk mencari nilai ∆Hrx digunakan persamaan sebagai berikut :

∆ ° = ∆ ° + ∆Untuk Menghitung ∫ ∆

:

=

=

∫ ∆= (*(225) + ((1,11E-01/2)*(184.725)) + ((-1,13E-04/3)

*(116.592.075)) + ((4,18E-08/298)*((523-298)/298)

= (3,14E+03) + ( 16.263,43) + ( -5.143,774) + ( -2,83897E-09)

= 1,43E+04 j/mol

∆ ° = ∆ ° + ∆∆Hrx = 554.000 + (8,314*(1,43E+04))

)()(3

)(2

)( 31

32

21

2212 T

To

T

T

To

DTT

CTT

BTTA

dTT

DCTBTA

T

T

2

12

2

25

∆Hrx = 554.000 + (1,19E+05)

∆Hrx = 6,73E+05 j/mol

2.4. Pemilihan proses meninjau dari energi Gibbs (ΔGo)

ΔGo menunjukkan spontan atau tidak spontannya suatu reaksi kimia. ΔGo

bernilai positif (+) menunjukkan bahwa reaksi tersebut tidak dapat

berlangsung secara spontan, sehingga dibutuhkan energi tambahan dari luar.

Sedangkan ΔGo bernilai negatif (-) menunujkkan bahwa reaksi tersebut dapat

berlangsung secara spontan dan hanya sedikit membutuhkan energi. Oleh

karena itu, semakin kecil atau negatif ΔGo maka reaksi tersebut akan semakin

baik karena energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya reaksi semakin

kecil. Maka, perlu ditentukan ΔGo masing masing reaksi untuk mengetahui

apakah reaksi tersebut dapat berlangsung spontan atau tidak.

Untuk mengitung ΔGo digunakan persamaan sebagai berikut :

= ΔA(ln T– ln To) + ΔB(T-To) + (T2 - To2) + (T3 - To

3)

1. Proses Hidroklorinasi Etilen

Reaksi pada suhu 298 K :

C2H4(g) + HCl(g) C2H5Cl(g)

∆Grx = (∆Gproduk - ∆Greaktan)298

∆G298 = (∆G298 C2H5Cl ) – (∆G298 C2H4 + ∆G298 HCl )

T

dT

R

CpRT

T

GHTdT

R

CpRHG T

To

TRo

TRo

TTTR

oTR

o

oo

)()()()(

00

0

T

dT

R

CpRT T

To

26

∆G298 = (-60,04 kj/kmol) – (68,16 kj/kmol + (-95,33 kj/kmol))

∆G298 = -32.780 j/mol

∫ ∆= ((-3,51E+01)*(0,562487978)) + ((1,11E-01)*(225)) +

((-1,13E-04/2)*(184.725))+((4,18E-08/3)*(116.592.075))

= (-1,97E+01)+(25,02)+(-10,437)+(1,624516)

= -3,51E+00 j/mol

= (-88.492) + (-16,712) – 523*((-88.492-(-32.870))/298) – ((8,314*523)

(-3,51E+00)

= -4.919,78 j/mol

2. Proses Klorinasi Etana

C2H6(g) + Cl2(g) C2H5Cl(g) + HCl(g)

∆Grx = (∆Gproduk - ∆Greaktan) 298

∆G298 = (∆G298 C2H5Cl + ∆G298 HCl ) – (∆G298 C2H6 + ∆G298 Cl2 )

∆G298 = (-111,8 kj/kmol + -92,36 kj/kmol ) – (-84,74 kj/kmol + 0 kj/kmol)

∆G298 = -119.420 j/mol

∫ ∆= ((-2,16E+00)*(0,814651843)) + ((2,28E-01)*(375)) +

((-6,34E-05/2)*(364.125))+((2,74E-08/3)*(1,97259E+11))

T

dT

R

CpRT

T

GHTdT

R

CpRHG T

To

TRo

TRo

TTTR

oTR

o

oo

)()()()(

00

0

27

= (-1,76E+00)+(85,6806)+(-11,5428)+(2,541405)

= 7,49E+01 j/mol

=

(-88.492) + (-16,712) – 673*((-88.492-(-32.870))/298) – (-3,51E+00)

= (-119.420) + (2,90E+05) – 673*((-119.420-(-122.420))/298)

– ((8,314*673) *(7,49E+01))

= -255.187 j/mol

Untuk menghitung reaksi yang kedua :

Proses Hidroklorinasi Etilen

Reaksi pada suhu 298 K :

C2H4(g) + HCl(g) C2H5Cl(g)

∆Grx = (∆Gproduk - ∆Greaktan) 298

∆G298 = (∆G298 C2H5Cl ) – (∆G298 C2H4 + ∆G298 HCl )

∆G298 = (-60,04 kj/kmol) – (68,16 kj/kmol + (-95,33 kj/kmol))

∆G298 = -32.780 j/mol

∫ ∆= ((-3,51E+01)*(0,562487978)) + ((1,11E-01)*(225)) +

((-1,13E-04/2)*(184.725))+((4,18E-08/3)*(116.592.075))

= (-1,97E+01)+(25,02)+(-10,437)+(1,624516)

T

dT

R

CpRT

T

GHTdT

R

CpRHG T

To

TRo

TRo

TTTR

oTR

o

oo

)()()()(

00

0

28

= -3,51E+00 j/mol

= (-88.492) + (-16,712) – 523*((-88.492-(-32.870))/298) – ((8,314*523)

(-3,51E+00)

= -4.919,78 j/mol

3. Hidroklorinasi Etanol

C2H6O(l) + HCl(l) C2H5Cl(l) + H2O(l)

∆Grx = (∆Gproduk - ∆Greaktan) 298

∆G298 = (∆G298 C2H5Cl + ∆G298 H2O ) – (∆G298 C2H6O + ∆G298 HCl)

∆G298 = (-60,04 kJ/kmol -237kJ/kmol)–(-168,4 kJ/kmol + -100 kJ/kmol)

∆G298 = 28.640 J/kmol

∫ ∆= ((1,90E+01)*(0,440634)) + ((2,59E-01)*(165)) +

((-2,12E-04/2)*(125.565))+((-1,71E-06/3)*(72.789.255))

= (8,37E+00)+(4,27E+01)+(-13,3099)+(-41,3686)

= -3,56E+00 j/mol

= (554.000)+(1,19E+05)–418*((554.000-(-28.640))/298)– ((8,314*418)

(-3,56E+00)

T

dT

R

CpRT

T

GHTdT

R

CpRHG T

To

TRo

TRo

TTTR

oTR

o

oo

)()()()(

00

0

T

dT

R

CpRT

T

GHTdT

R

CpRHG T

To

TRo

TRo

TTTR

oTR

o

oo

)()()()(

00

0

29

= -219.010 j/mol

Tabel 2.9. Perbandingan Proses Pembuatan Etil Klorida

Ket.Hidroklorinasi

Etilen Klorinasi EtanaHidroklorinasi

Etanol

Suhu operasi(oC)

250-450 oC 250-450 oC 400-450 oC 145-190 oC

Katalis ZrOCl2.8H2O ZrOCl2.8H2OAluminium

kloridaZnCl2

Konversi (%) 90% 50-80% 50-80% 95-98%

Yield (%) 90% 90% 95% 99%.

Jenis reaktorMultitube fixed

bedMultitubefixed bed

Multitubefixed bed

RATB

Bahan baku C2H4(g) + HCl(g)C2H4(g) +

HCl(g)

C2H6(g) +Cl2(g)

C2H6O(l)+HCl(l)∆H

(kj/kmol)-88.492 j/mol -88.492 j/mol

170.773,4j/mol 673.000 j/mol

∆G(kj/kmol)

-4.919,78 j/mol-4.919,78

j/mol

-255.187j/mol -219.010 j/mol

PotensialEkonomi

$ 143.400,75ton/tahun

$ 27.669ton/tahun

$ 127.530ton/tahun

Berdasarkan tabel perbandingan proses dari ketiga proses diatas, maka dipilih

proses hidroklorinasi etilen dengan katalis alumunium klorida pada fasa gas untuk

memproduksi etil klorida dari etilen dan hydrogen klorida karena pertimbangan

lebih ekonomis dan lebih baik dari metode lain.

2.5. Uraian Singkat Proses

Proses pembuatan etil klorida menggunakan proses hidroklorinasi etilen

dibagi menjadi 3 tahap yaitu:

1. Tahap persiapan bahan baku

30

2. Tahap pembentukan produk

3. Tahap pemurnian produk

1. Tahap persiapan bahan baku

Bahan baku HCl cair diperoleh dari PT Sulfindo Adi Usaha. HCl yang

dibeli terdiri dari 37% HCl dan 63% air, disimpan dalam tangki

penyimpanan bahan baku pada temperatur ruangan 300C dan tekanan 1

atm. Dari tangki penyimpanan, HCl dialirkan menuju vaporizer untuk

dinaikkan suhunya menjadi 1370C dimana sebelumnya tekanan HCl

dinaikkan terlebih dahulu menjadi 5 atm. Uap dari vaporizer kemudian

dinaikkan suhunya menjadi 2650C melalui heater 102 yang kemudian akan

dilanjutkan ke mix point.

Bahan baku yang kedua yaitu etilen diperoleh dari PT Chandra Asri

dengan suhu 35oC dan tekanan 13 atm yang didistribusikan melalui

pipeline dan disimpan dalam tangki penyimpanan 102. Etilen cair itu

kemudian diuapkan di vaporiser dengan suhu 55oC dan kemudian

dipanaskan di heater 102 sampai 250oC. setelah keadaannya superheated,

tekanan diturunkan dari 13 atm menjadi 5 atm agar sesuai dengan proses

yang diinginkan.

HCl dan etilen gas ini kemudian bercampur di mixing point yang

kemudian akan diumpankan ke dalam reaktor fixed bed multitube.

31

2. Tahap pembentukan produk

Di dalam reaktor terdapat tube-tube yang berisi tumpukan katalis

Zirconium oxychloride , kemudian umpan akan melewati katalis dan

terjadi reaksi hidroklorinasi etilen sebagai berikut :

Reaksi utama :C2H4O2(g)+HCl(g) C2H5Cl(g)

Reaksi terjadi pada fase gas-uap dengan katalis Zirconium oxychloride

pada temperatur 2500 dan tekanan 5 atm, karena reaksi bersifat eksotermis,

untuk mempertahankan temperatur dalam reaktor maka diberi pendingin.

Hasil keluaran reaktor berupa produk etil klorida dan sisa reaktan yang

tidak bereaksi berupa etilen, hidrogen klorida, uap air dan inert etana akan

dialirkan menuju kondensor untuk kemudian diumpankan ke dalam

menara distilasi untuk dimurnikan.

3. Tahap pemurnian produk

Untuk mendapatkan kemurnian sesuai dengan yang diharapkan cairan

dimurnikan dengan menggunakan distilasi. Gas etil klorida sebelumnya

dimasukan ke dalam kondensor untuk mengondensasikan seluruh air dan

etil klorida. Kemudian keluaran kondensor dalam bentuk liquid ini akan

dialirkan menuju menara distilasi untuk dipisahkan antara air dan etil

klorida. Sedangkan keluaran kondensor berupa gas hidrogen klorida, etana

dan etilen akan dikembalikan ke dalam reaktor untuk di recycle dan

sebagian akan di purging. Aliran top product yang kaya akan etil klorida

dialirkan menuju tangki penampungan produk. Sedangkan aliran bottom

product berupa air akan diteruskan ke WWT.

32