MAKALAH

PROSES INDUSTRI PETRO DAN OLEOKIMIA

OLEH :

HENI ISMAWATI

1107121287

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS RIAU

PEKANBARU

2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Gliserol merupakan bahan kimia yang banyak digunakan dalam industry

kimia. Gliserol ini merupakan produk samping yang tersedia dalam jumlah besar,

adapun gliserol diperoleh Dari reaksi kesetimbangan antara trigliserida dengan air

dihasilkan gliserol dan asam lemak. Oleh sebab itu asam lemak atau gliserol harus

segera dikeluarkan (Ketaren, 1986). Molekul gliserol mengandung gugus alkohol

primer dan alkohol sekunder yang dapat mengalami reaksi oksidasi. Pada

umumnya gugus alkohol sekunder lebih suka dioksidasi daripada gugus alkohol

primer, sehingga apabila gliserol dioksidasi maka mula-mula akan terbentuk

aldehida dan pada oksidasi selanjutnya akan membentuk asam karboksilat (asam

gliserat atau asam tartronat).

Gliserol digunakan dalam beberapa industri misalnya industry farmasi dan

kosmetika sebagai bahan dalam preparat yang dihasilkan, selain itu gliserol juga

diperlukan dalam tubuh kita untuk mensintetis asam lemak.

Gliserol pada awalnya ditemukan pada tahun 1779 oleh Scheele yang

diproduksi dengan memanaskan minyak zaitun dan lemak babi. Pada tahun 1784 ia

melakukan observasi dengan substansi yang sama diproduksi dari minyak nabati

dan lemak hewani seperti lemak babi dan mentega. Scheele menyebut substansi

baru ini dengan sebutan “Lemak dasar yang manis” berdasarkan karakteristik

gliserin yang berasa manis. Pada tahun 1811, Chevreul yang mempelajari temuan

Scheele memberi nama baru pada substansi temuan Scheele dengan nama gliserin

yang berasal dari bahasa Yunani “Glyceros” yang berarti manis. Setelah rampung

mempelajari gliserol, ia menjadi orang pertama yang mendapatkan hak paten

gliserin pada tahun 1823. Chevreul juga melakukan beberapa penelitian penting

mengenai lemak dan sabun. Pada tahun 1836 formula untuk gliserol telah

ditemukan oleh Pelouze dan pada akhirnya Bhertelot dan Luce memperkenalkan

struktur formula gliserin pada tahun 1883.

Nitrogliserin ditemukan pada tahun 1847 oleh Sobrero. Selanjutnya pada

tahun 1863 Alfred Nobel mendemonstrasikan kemampuan ledakan Nitrogliserin

dan pada tahun 1866 ia menemukan dinamit. Ia melanjutkan penemuan ini dengan

melakukan ledakan pada gelatin dengan m,elakukan pengadukan pada

Nitrogliserin dan nitroselulosa pada tahun 1875

|

I.2 Rumusan Masalah

a. Apakah yang dimaksud dengan Gliserol ?

b. Bagaimana proses pembuatan gliserol ?

c. Bagaimana proses pemurnian Gliserol ?

d. Apa kegunaan dari gliserol ?

I.3 Tujuan Penulisan

a. Untuk mengetahui pengertian dari Gliserol

b. Untuk mengetahui proses pembuatan Gliserol

c. Untuk mengetahui proses pemurnian Gliserol

d. Untuk mengetahui kegunaan dari Gliserol

BAB II

GLISEROL

Gliserol adalah salah satu bahan kimia yang penting di dalam industri obat-

obatan, bahan makanan, kosmetik, bahan peledak, dan lain-lain. Penggunaan giserol

yang beragam tersebut mengharuskan produksi gliserol dibuat dalam skala besar

agar mampu memenuhi kebutuhan pasokan dalam berbagai industri. Salah satu

bahan baku pembuatan gliserol adalah minyak, yang terdiri atas minyak nabati dan

minyak hewani. Gliserol ini juga merupakan bahan baku pembentuk trigliserida,

yang dapat membentuk ikatan ester dengan asam lemak. Ada beberapa metoda yang

dapat digunakan untuk membuat gliserol diantaranya saponifikasi minyak dan

lemak dengan kaustik soda, hidrolisis lemak dan minyak dengan katalis dan

transesterifikasi dari trigliserida.

2.1 Pengertian Gliserol

Gliserol atau gliserin adalah suatu tribasic alcohol yang terdapat di alam

dalam bentuk trigliserida yang merupakan trigliseril ester dari asam lemak. Gliserol

disebut juga 1,2,3-propanatriol memiliki rumus bangun CH2OHCHOHCH2OH

(gambar 1.1). Gliserol berwujud cairan bening, higroskopis, kental, dan terasa

manis akan tetapi bersifat racun.

Gambar 1.1 gambar rumus bangun gliserol (sumber: solvay, 2001)

Berikut adalah tabel sifat-sifat gliserol:

Sifat Nilai

Berat molekul 92,09382 gram/mol

Viskositas pada suhu 20oC 1499 Cp

Panas spesifik pada suhu 26oC 0,5795 kal/g

Densitas 1,261 g/cm3

Titik leleh 18oC

Titik didih 290oC

Tabel 1.1 sifat-sifat gliserol (sumber: kem, 1996)

2.2 Pembuatan gliserol

Gliserol dihasilkan dari pemecahan trigliserida dengan memakai beberapa

metoda yaitu:

1. Saponifikasi lemak dan minyak dengan kaustik soda.

Ketika lemak dan minyak disaponifikasi dengan kaustik soda maka terjadi

reaksi sebagai berikut:

Gambar 1.2 gambar reaksi saponifikasi dengan kaustik soda

Dari reaksi ini terbentuk sabun 8-12% dan sisa nya merupakan gliserin.

Lemak dan minyak disaponifikasi melalui proses perebusan. Dimana lemak dan

minyak mula-mula dimasukkan kedalam ketel dan sabun ditakar sesuai kebutuhan

dengan konsentrasi sufisien dan garam yang ditambahkan. Campuran tersebut

direbus dengan optimal , memakai coil steam tertutup, sampai saponifikasi hampir

selesai. Sejumlah soda kaustik ditambahkan dengan sengaja agar lebih banyak

perhitungan stoikiometri, Untuk memastikan bahwa sisa cairan sabun yang

menyusun gliserin punya alkalinitas minimum.soda kaustik dalam sisa cairan

sabun dinetralisir selama perlakuan berikutnya berlangsung.

Trigliserida di atas merupakan trigliserida sederhana karena merupakan trimester

yang terbuat dari gliserol dan tiga molekul asam lemak yang sama. Beberapa

lemak atau minyak menghasilkan satu atau dua ikatan ester akan terputus dan

dihasilkan gliserol dan garam dari asam lemaknya. Gliserol juga dapat dihasilkan

dari reaksi hidrolisa trigliserida yang dilakukan dengan tekanan dan temperatur

tinggi.

Garam dalam cairan yang dipakai perlu untuk menjaga sabun dalam hal ini

terjadi pemisahan dari sabun dan sisa cairan. Selanjutnya digambarkan setelah

diset dan ditransfer ke dalam  proses pembuatan gliserin. Artinya, sabun yang

hilang selama perebusan dan penghitungan yang lengkap pada pencucian untuk

melengkapi saponifikasi dan menghasilkan gliserin sebanyak mungkin sebelum

habis menjadi sabun. Kelanjutan dari perebusan sabun, yang merupakan praktek

skala besar dipakai kolom pencucian bermacam-macam atau sentrifugasi.

2. Hidrolisis dari lemak dan minyak untuk menghasilkan asam lemak dan

gliserol.

Minyak atau lemak merupakan campuran dari ester-ester asam lemak dan

gliserol yang membentuk gliserida, dan ester-ester tersebut dinamakan trigliserida.

Pada suhu kamar minyak berwujud fase cair, sedangkan lemak dalam fase padat.

Karakteristik trigliserida ditentukan oleh komponen asam lemak pembentuknya,

karena sebagian besar dari komponen trigliserida adalah asam lemak. Trigliserida

yang direaksikan dengan air pada temperatur dan tekanan tertentu akan

menghasilkan asam lemak dan gliserol. Minyak atau lemak dapat dihidrolisis atau

dipecah menjadi zat asam yang mengandung lemak dan gliserin, reaksinya sebagai

berikut :

1. Proses Twitchell

2. Proses Autoclave Batch

3. Proses Kontinu

4. Proses secara Enzimatik

1. Proses Twitchell

Operasi terjadi dalam suatu wooden lead-lined, atau tong tahan asam.

Kandungan yang terdiri dari air yang jumlahnya ± ½ dari lemak, H2S 1-2 % dan

reagen Twitchell 0,75-1,25 % dipanaskan sampai mendidih pada tekanan atmosfer

selama 36-48 jam, menggunakan steam terbuka. Proses biasanya diulangi dua

sampai empat kali, fasa tiap tahap menghasilkan larutan gliserin dan air. Pada

tahap akhir, air ditambahkan dan campuran dipanaskan kembali hingga mendidih

guna mencuci asam yang tertinggal.

Pada periode reaksi yang panjang, steam yang dibutuhkan menjadi tinggi

dan diskolorisasi asam lemak tidak merata sehingga pemakaian proses ini tidak

menguntungkan.

Dilakukan 2 – 4 kaliLemak, air

H2SO4 1-2 % Reagent Twitchell 0,75-1,25 %

Dipanaskan pada suhu100-105 oC

Tong tahanAsam

(wooden lead-lined)Gliserin + air

Dipanaskanlagi

Gliserin

2. Proses Autoclave Batch

Autoclave merupakan silnder yang tinggi, dengam diameter 1220-1829 mm

dan tinggi 6-12 m dibuat dari alloy yang tahan terhadap korosi (corrosion-resistant

alloy) dan terlindungi secara penuh. Penginjeksian steam menyebabkan terjadinya

pengadukan, meskipun pada beberapa kondisi digunakan mesin pengaduk.

Dalam operasi, autoclave diisi dengan lemak dan air yang jumlahnya

(sekitar ± ½ dari lemak) dan katalis. Steam dihembuskan guna menggantikan udara

terlarut dan autoclave ditutup. Steam yang digunakan untuk menaikkan tekanan

sampai 1135 kPa dan diinjeksikan secara kontiniu, sementara sebagian kecil kisi-

kisi menjaga agitasi dan tekanan operasi. Konversi dapat dicapai lebih dari 95%

setelah 6-10 jam. Isi dari autoclave dipindahkan ke tangki, dimana terbentuk asam

lemak dibagian atas dan gliserin pada bagian bawah. Asam lemak yang terbentuk

ditambahkan asam mineral untuk memisahkan kandungan sabun dan selanjutnya

dilakukan pencucian kembali guna memisahkan sisa asam mineral.

Fat, Water Catalyst : 2-4%Zinc

Separation

Fatty acid

Gliserol

5-10 hari

Steam150-175oC

Copper/stainlessSteel autoclave

Fatty acid(wased)

impurities5 – 10 jam

3. Proses Kontinu

Proses hidrolisis ini lebih dikenal dengan proses Coltage-Emery,

merupakan metode yang paling efisien dalam hidrolisis lemak. Suhu dan tekanan

tinggi dipergunakan untuk mempercepat waktu reaksi. Aliran counter current

dipenuhkan oleh minyak dan air guna menghasilkan suatu derajat hidrolisis yang

maksimal tanpa memerlukan katalis, tetapi katalis juga dapat digunakan untuk

meningkatkan laju reaksi.

Menara pemisah merupakan bagian utama dari proses ini. Kebanyakan dari

menara pemisah mempunyai konfigurasi sama dan dioperasikan dengan cara yang

sama. Tergantung dari kapasitas, menara bisa berkapasitas pad diameter 508-1220

mm dengan tinggi 18-25 m dan terbuat dari bahan tahan korosi seperti baja

stainless 316 atau campuran logam yang dirancang untuk beroperasi pada tekanan

sekitar 5000 kPa.

Gambar 2.1 Single Stage Counter Current Splitting

Gambar 2.1 menunjukkan suatu rancangan Single-stage Countercurrent

splitting, lemak terdeaerasi dimasukkan dengan cincin sparge (sparge ring) sekitar

1 meter dari dasar dengan sebuah pompa bertekanan tinggi. Air terdapat pada

bagian atas dengan perbandingan 0-50% dari berat lemak. Temperatur pemisahan

yang tinggi (250-260 oC) cukup menjamin agar air dapat melarut dalam minyak,

sehingga tidak diperlukan lagi alat untuk membuat air dan minyak berkontak.

Volume kosong menara digunakan sebagai tempat reaksi. Lemak mentah

lewat sebagai fase yang saling bersentuhan dari dasar atas menara, sementara

cairan lebih berat mengalir turun sebagai fase terdispersi melewati campuran

lemak dan asam. Derajat pemisahan dapat dicapai hingga 99%. Proses continiu

countercurrent tekanan tinggi memecah lemak dan minyak dengan lebih efisien

dari pada proses lain dengan lama reaksi 2-3 jam.

4. Proses secara Enzimatik

Lemak atau minyak dapat terhidrolisis denagn adanya enzim alami. Proses

hidrolisis dengan enzim ini memakan biaya yang besar dan waktu reaksi yang

lama.

Hidrolosis enzimatik menggunakan enzim lipase dari Candida Rugosa,

Aspergillus niger, dan Rhizopus arrhizus pada kondisi suhu 26-46 dengan waktu

48-72 jam. Proses ini dapat mencapai konversi 98 %.

Tabel 1 Perbandingan proses-proses hidrolisis

Parameter Twitchell Batch

Autoclave

Kontinu Enzimatik

Suhu / oC 100-105 150-240 250 26-46

Tekanan atmosferik 1135 kPa 5 kPa atmosferik

Katalis H2S Zn, Mg, atau

Ca oksida

Tanpa katalis Biokatalis

Model

Operasi

Batch Batch Kontinu

Waktu/jam 36-48 6-10 2-3 48-72

Konversi 85-98 % 95-98 % 97-99 % 98 %

Keunggulan Suhu dan

tekanan

rendah

Biaya

investasi

awal

relatif

rendah

Investasi

awal lebih

rendah

daripada

proses

kontinus

Lebih

cepat

daripada

proses

Twitchell

Perolehan

lebih

tinggi

Konsentrasi

gliserin

tinggi

Pengendalia

n lebih

akurat

Perolehan

tinggi

Kekurangan Waktu

reaksi

lama

Konsumsi

Investasi

lebih

tinggi

Waktu

Investasi

awal tinggi

Suhu dan

tekanan

Waktu

reaksi

lama

Investasi

steam

tinggi

Lebih dari

satu tahap

lebih

lambat

dari

kontinu.

Lebih dari

satu tahap

tinggi awal

tinggi

3 Transesterifikasi Lemak atau Minyak

Transesterifikasi lemak dan minyak adalah proses yang digunakan untuk

produksi metil ester, kecuali dalam kasus yang diinginkan metil ester dari asam-

asam lemak tertentu. Reaksinya adalah :

Transesterifikasi secara kontinu baru bisa diterapkan untuk kapasitas yang

besar bergantung pada kualitas feed. Unit-unitnya didesain untuk beroperasi pada

tekanan dan temperatur yang tinggi atau pada tekanan dan temperatur yang rendah

Trigliserida bisa dengan cepat ditransesterifikasi secara batch pada tekanan

atmosfer dan temperatur 60-70oC dengan metanol berlebih dan katalis alkali.

Sebelum ditransesterifikasi, lemak atau minyak harus dibersihkan dari Asam

Lemak Bebas (ALB). Perlakuan ini tidak dibutuhkan jika reaksinya dilakukan pada

tekanan hingga 9000 kPa dan temperatur yang tinggi (240oC) dibawah kondisi ini

esterifikasi dan transesterifikasi berjalan secara simultan. Campuran pada akhir

reaksi dialirkan ke settle. Lapisan sebelah bawah adalah gliserin dikeluarkan,

sementara lapisan atas metil ester dicuci untuk membuang sisa gliserin dan untuk

diproses lebih jauh. Kelebihan metanol didapatkan kembali dikondensor, dikirim

ke kolom pembersihan untuk pemurnian, dan kemudian di recycle.

Tabel 2 Perbandingan Proses Pembuatan Gliserin

ParameterHidrolisis Minyak

(Fat Splitting)Saponifikasi Transesterifikasi

Temperatur, oC 250 70 50-70

Tekanan, atm 50 1 1

Konsentrasi

gliserin,%12-20 10-25 25-35

Konversi,% 97-99 98 99

Produk

SampingAsam lemak sabun Metil Ester

Kelebihan Bisa diproses

dengan atau tanpa

katalis

Bahan baku

murah

Tanpa katalis Konversi

produk yang

tinggi

Konsentrasi

gliserin yang

tinggi

Kebutuhan

energi rendah

Produk

samping (metil

ester) lebih

ekonomis

daripada

produk proses

lain

Kekurangan Konsumsi energi Terbentuknya

yang besar

(karena butuh

suhu dan tekanan

yang tinggi)

Konsentrasi

gliserin rendah

emulsi, dapat

mengurangi

konversi

gliserin

Banyak air

garam yang

harus dibuang

Dari perbandingan proses tersebut maka proses yang dipilih pada

perancangan pabrik gliserin ini adalah transesterifikasi. Beberapa dasar

pertimbangan pemilihan proses yaitu :

1. Konsumsi energi yang rendah

2. Peralatan yang tidak terlalu mahal

3. Kuantitas gliserol yang dihasilkan

4. Lebih mudah dimurnikan

2.3 Pemurnian Gliserol

Gliserol yang diperoleh dari hasil produksi asam lemak belumlah murni,

sehingga gliserol perlu dimurnikan terlebih dahulu, adapun beberapa cara

pemurnian gliserol anatar lain:

1. Metoda konvensional

yaitu memisahkan sabun dari giserol dengan alum atau besi klorida dengan

cara evaporasi, distilasi, colourisasi, dan bleaching. Pada proses ini adanya alum

dan besi klorida berfungsi sebagai flokulan untuk penghilangan impurities kasar.

Selanjutnya penyesuaian PH (6,5 keatas) sebelum dievaporasi. Adapun tipe

evaporator yang digunakan adalah single atau multiple efek berdasarkan volume

pada proses. Gliserol kasar yang dihasilkan dari proses evaporasi memiliki

konsentrasi 80 – 88%. Pada evaporasi ini terjadi pemisahan garam mineral dan

sabun, garam-garam mineral dan sabun ini ditampung dibawah evaporator yang

selanjutnya dapat di recycle untuk proses pembuatan sabun. Panas didalam

evaporator dijaga agar selalu dibawah 200 oC, hal ini dilakukan untuk mencegah

terjadinya polimerisasi dan dekomposisi gliserol.

Gliserol kasar yang berasal dari evaporator selanjutnya di distilasi dalam

keadaan vacum dengan tekanan 660 – 1330 Pa. Proses kondensasi didalam

distilator selalu dikontrol agar gliserol tidak ikut menguap.

Dari hasil distilasi diperoleh gliserin dengan kemurnian 99% selanjutnya di

colourisasi untuk memperbaiki tekstur warna dari gliserol tersebut. Selanjutnya di

bleaching dengan karbon aktif agar diperoleh kemurnian lebih dari 99%.

2. Metode Pertukaran Ion

Metode pertukaran ion ini dilakukan dengan cara eliminasi

permukaan resin bekas asam lemak bebas, dan garam mineral yang akan

dihilangkan. Hal ini mengharuskan gliserol yang keluar dari evaporator

memiliki kemurnian lebih dari 99%. Yang selanjutnya langsung di

decolourisasi dengan karbon aktif.

Perbandingan antara penggunaan pemurnian konvensional dan

pemurnian pertukaan ion adalah Metode konvensional membutuhkan

energi, sedangkan metoda ertukaran ion tidak, Akan tetapi metode

pertukaran ion tidak dapat digunakan untuk pemurnian gliserol dengan

kadar klorida tinggi.

2.4 Aplikasi Gliserol

Aplikasi dari gliserol sangat fenomenal, berdasarkan pengamatan hingga

1700 alikasi telah diketahui. Gliserol secara luas digunakan dalam :

1. produk alami, tidak beracun dan aman untuk dikonsumsi manusia

2. gliserol adalah humectant, emulsifier dan plasticiser yang baik

3. kompatible dengan berbagai macam material dan bercampur dengan baik

Di bawah ini beberapa kegunaan dari gliserol :

1. perekat, digunakan untuk plasticizing

2. agriculture digunakan dalam bentuk spray dips

3. antifrizer/anti beku

4. pembersih dan pengkilat

5. pencegah korosi digunakan untuk melapisi permukaan logam

6. kosmetik, misalnya, dalam krim kulit dan lotion, sampo dan hair

condisioner, sabun dan deterjen

7. bahan peledak untuk pembuatan trinitro gliserin

8. farmasi, untuk pembuatan antibiotik

9. resin

10. tekstil, untuk perlakuan antistik, anti shrink, dan water proofing.

No Kegunaan Persentase (%)

1 Alkid 25 %

2 Tembakau 13 %

3 Peledak 5 %

4 Kertas 17 %

5 Obat-obatan dan kebutuhan kamar mandi

termasuk pasta gigi

16 %

6 Monogliserida dan makanan 7 %

7 Urethan foams 3 %

8 Lain-lain 14 %

Tabel 3. Persentase penggunaan gliserol