Nama : Endang Yuniarti

NIM : 141411009

Kelas : D3 Teknik Kimia

Tugas Satuan Proses II

Pendahuluan

Benzene Hexachlorida (BHC) adalah bahan kimia organoklorin varian dari hexachlorocyclohexane yang telah digunakan baik sebagai insektisida pertanian dan sebagai pengobatan untuk kutu kudis. Benzene Hexachlorida (BHC) berbentuk serbuk putih yang tidak larut dalam air, tetapi larut dalam benzen, karbon disulfida, kloroform, dan eter. Dalam kondisi lingkungan, ia memiliki degradasi sangat rendah. Benzene Hexachlorida (C6H6Cl6) dibuat dari reaksi adisi antara benzene (C6H6) dan chlorine (Cl2) pada suhu operasi 20 – 40 oC dan tekanan 1 atm.

Proses pembuatan Benzene Hexachlorida dilakukan di dalam Reaktor Gelembung sebagai tempat terjadinya klorinasi yang beroperasi pada suhu 20-60oC dan tekanan 1 atm,Reaksinya sebagai berikut :

C6H6+3Cl2 C6H6Cl6

Benzene Hexachlorida (BHC) digunakan sebagai fungisida pada bibit di bidang pertanian. Senyawa ini juga digunakan dalam produksi karet sintetis, amunisi, dan kembang api. Seperti semua polutan organik yang persisten BHC tetap dalam lingkungan dan mengotori jaring makanan. Senyawa ini mengalami transportasi global dari daerah subtropis atau tropis terpencil, daerah kutub, di mana ia disimpan. BHC disimpan dalam lemak tubuh manusia dan satwa liar. Senyawa ini bioaccumulates, yakni ditemukan pada konsentrasi tinggi jauh ke atas rantai makanan.

D. DESKRIPSI PROSES

1. Tinjauan proses secara umum

Klorinasi didefinisikan sebagai suatu proses dimana satu atau lebih atom chlorine dibentuk menjadi suatu senyawa kimia. Secara umum reaksi ini menyebabkan perubahan densitas, viskositas, dan reaktifitas kimia dari senyawa organik menjadi naik. Secara umum klorinasi aromatis bertujuan untuk mendapatkan produk yang mempunyai nilai tambah untuk dijual sebagai bahan baku produk lain. Demikian juga dengan klorinasi benzene yang mengahasilkan

produk monochlorobenzene, dichlorobenzene, dan trichlorobenzene. Proses klorinasi benzene secara teori dapat dilakukan dengan dua cara yaitu :

a. Cara Substitusi

Klorinasi substitusi yaitu suatu atom (gugus fungsional) dari senyawa parafin atau aromatis disubstitusi dengan atom chlorine. Untuk cara ini klorinasi benzene dilakukan dengan bantuan katalis. Katalis yang sering digunakan yaitu FeCl3, AlCl3, dan SnCl4. Katalis FeCl3 lebih sering digunakan karena dapat mengurangi terbentuknya reaksi samping yakni terbentuknya dichlorobenzene.(www.chemfinder.com)

b. Cara Adisi

Klorinasi benzene adisi yang dilakukan pada suhu rendah (20 – 40oC), akan menghasilkan campuran dari 5 isomer yaitu 1,2,3,4,5 hexachlorocyclohexane.Reaksi :

C6H6 + 3Cl2 → C6H6Cl6

2. Konsep Proses

Benzene Hexachlorida merupakan salah satu produk yang digunakan sebagai pemberantas hama penyakit tanaman dari berbagai macam insekta. Proses pembuatan Benzene Hexachlorida dilakukan di dalam Reaktor Gelembung sebagai tempat terjadinya klorinasi yang beroperasi pada suhu 20-60 oC dan tekanan 1 atm, Reaksinya sebagai berikut :

C6H6 + 3Cl2 → C6H6Cl6

Reaksi berlangsung pada fase gas-cair , irreversible, eksotermis, isothermal, dan non adiabatis. Proses pembuatan Benzene Hexachlorida menggunakan bahan baku Benzene dan Chlorine dengan adanya sinar actinic. Alat utama yang digunakan dalam proses ini adalah Reaktor, Evaporator, Kristalisator, Boiler.

3. Mekanisme Reaksi

Reaksi yang terjadi antara benzene cair dan gas chlorine dengan adanya cahaya actinic adalah reaksi adisi yang menghasilkan benzene hexachlorida. Reaksi :

C6H6 + 3Cl2 → C6H6Cl6

4. Tinjauan Kinetika

Tinjauan secara kinetika untuk reaksi klorinasi benzene dapat dilihat dengan persamaan sebagai berikut : k = A exp (-Ea/RT) dengan : k = konstanta kecepatan reaksi A = faktor tumbukanEa = energi aktivasi R = konstanta gas ideal T = suhu

Dari persamaan tersebut, karena reaksi berlangsung secara eksotermis, maka harga konstanta kecepatan reaksi akan semakin besar seiring dengan penurunan suhu, artinya reaksi pembentukan produk juga akan semakin cepat. Selain itu, dengan adanya katalis sinar actinic, akan menurunkan energi aktivasi sehingga nilai konstanta kecepatan reaksinya semakin besar dan dapat mempercepat reaksi.

5. Tinjauan Termodinamika

Reaksi klorinasi benzene menjadi benzene hexachlorida bersifat eksotermis dan irreversibel, hal ini dapat dilihat dari tinjauan termodinamika. Untuk menentukan sifat reaksi apakah berjalan eksotermis atau endotermis maka perlu perhitungan dengan menggunakan panas pembentukan standar (ΔHfo) pada 1 atm dan 298 K dari reaktan dan produk. Pada suhu kamar (25 oC = 298 K), diketahui data-data sebagai berikut : ΔHfo 298 C6H6 = 82, 98 kj/mol ΔHfo 298 Cl 2 = 0 kj/mol ΔHof 298 C6H6Cl6 = -33,89 kj/mol

Reaksi utama :

C6H6 + 3Cl2 → C6H6Cl6

Maka, kita dapat menghitung

ΔHof 298 = ΔHof produk – ΔHof reaktan

= ΔHof 298 C6H6Cl6 – (ΔHof 298 C6H6 +ΔHof 298 Cl2 )

= -33,89 kj/mol – (82,98 kj/mol + 3.0 kj/mol) = -116,87 kj/kmol

Karena, nilai ΔHo bernilai negatif, maka reaksi bersifat eksotermis

Pada suhu kamar (25 oC = 298 K), diketahui data-data sebagai berikut :

ΔGof 298 C6H6 = 129,665 kj/mol

ΔGof 298 Cl 2 = 0 kj/mol

ΔGof 298 C6H6Cl6 = 44,18 kj/mol Sehingga, didapatkan :

ΔGof 298 = ΔGof produk – ΔGof reaktan

= ΔGof 298 C6H6Cl6 – (ΔGof 298 C6H6 + ΔGof 298 Cl2)

= 44,18 kj/mol – (129,665 kj/mol + 0 kj/mol) = -85,485 kj/mol

Dari Smith Van Ness Equation : ΔGo = -RT ln K Dimana : ΔGo = energi bebas gibbs R = tetapan gas ideal (8,314 . 10-3 kj/mol) T = temperatur standar (298 K)K = konstanta kesetimbangan reaksi

Sehingga didapatkan : ΔGo = -RT ln K -85,485 kj/mol = -8,314 .10-3 kj/mol K . 298 K . ln KoKo = 9,658 . 1014

Pada kondisi operasi 40oC = 313 K Dengan menggunakan Smith Van Ness Equation (15.17)

Dengan : Ko = konstanta kesetimbangan pada 298 K

K = konstanta kesetimbangan pada suhu operasi (40oC = 313 K). T1 = suhu standar (298 K )T2 = suhu operasi (313 K ) R = tetapan gas ideal (8,314 . 10-3 kj/mol)ΔHo = panas reaksi standar pada 298 K

Sehingga didapatkan :

Harga konstanta kesetimbangan adalah >> 1 maka reaksi berlangsung searah, ke arah kanan (irreversible).

6. Diagram alir proses pembuatan Benzen Hexachlorida

Langkah proses

1. Benzene hexachlorida dibuat dengan reaksi benzene dan chlorine dengan adanya sinar actinic (karena sinar gamma dapat ampuh membunuh kuman) pada fase cair.2. Chlorine dikontakkan dengan benzene secara terus-menerus dalam reaktor dengan lampu gas

merkuri.3. Reaktor dioperasikan pada tekanan atmosfer dan temperatur 20-60oC.4. Konsentrasi BHC dalam reaktor dikontrol pada 12-15% untuk mencegah pengendapan isomer yang sedikit larut.

5. Hasil reaksi dikonsentratkan dengan menguapkan benzene pada evaporator untuk dikembalikan ke arus BHC cair kemudian dipompa ke kristalisator yang bersuhu 35-40oC, beberapa isomer α dan β mengkristal.

6. Setelah difiltrasi, filtrat yang dihasilkan didestilasi dan bagian dasar yang melebur dituang dalam panci logam untuk didinginkan dan dipadatkan.

7. Fase yang terkristalisasi (sekitar 24% γ isomer) dimasukkan dalam penggilingan untuk menghasilkan ukuran partikel BHC yang diinginkan.