MATERIAL CONSTRUCTION FOR ACETIC ACID PLANT Analisis Material Konstruksi Untuk Plant Asam Asetat INTRODUCTION OF ACETIC ACID PLANTAsam asetat diproduksi secara sintetis maupun secara alami melalui fermentasi bakteri. Sekarang hanya 10% dari produksi asam asetat dihasilkan melalui jalur alami, namun kebanyakan hukum yang mengatur bahwa asam asetat yang terdapat dalam cuka haruslah berasal dari proses biologis. Dari asam asetat yang diproduksi oleh industri kimia, 75% diantaranya diproduksi melalui karbonilasi metanol. Sisanya dihasilkan melalui metode-metode alternatif. Beberapa proses pembuatan Asam Asetat adalah sebagai berikut:

1. MATERIALProses pembuatan Asam Asetat yang akan dibahas adalah dengan menggunakan Proses Oksidasi Asetaldehid. Berikut sifat fisis dan kimia produk utama dan bahan baku proses tersebut:ASAM ASETATSIFAT FISIS Rumus Molekul : CH3COOH Berat Molekul : 60,053 g/gmol Titik leleh : 16,635 0,002oC Titik didih : 117,87oC Panas leleh : 207,1 J/g Densitas (20oC) : 1,04928 g/ml Viskositas larutan: 20oC : 11,83 cp 25oC : 10,97 cp 40oC : 8,18 cp SIFAT KIMIA: Asam asetat cair adalah pelarut protik hidrofilik (polar), mirip seperti air dan etanol. Korosif terhadap banyak logam seperti besi, magnesium, dan seng, membentuk gas hidrogen dan garam-garam asetat (disebut logam asetat). Pada suhu 440 C, asam asetat terurai menjadi metana dan karbon dioksida, atau ketena dan air. Asam asetat mengalami reaksi-reaksi asam karboksilat. Reaksi dengan alkohol terjadi reaksi esterifikasi. ASETALDEHIDSIFAT FISIS: Rumus molekul: C2H4O Massa molar: 44,05 g mol1 Penampilan: Cairan tak berwarna Berbau tajam buah-buahan Densitas : 0,788 g cm3 Titik lebur : 123,5 C Titik didih: 20,2 C Kelarutan dalam air: larut dalam segala perbandingan Viskositas : 0,215 pada 20 C SIFAT KIMIA:

2. PROSES PEMBUATANAsetaldehida yang digunakan dihasilkan melalui oksidasi butana atau nafta ringan, atau hidrasi dari etilena. Saat butena atau nafta ringan dipanaskan bersama udara disertai dengan beberapa ion logam, termasuk ion mangan, kobalt dan kromium, terbentuk peroksida yang selanjutnya terurai menjadi asam asetat sesuai dengan persamaan reaksi dibawah ini. 2 C4H10 + 5 O2 4 CH3COOH + 2 H2OUmumnya reaksi ini dijalankan pada temperatur dan tekanan sedemikian rupa sehingga tercapai suhu setinggi mungkin namut butana masih berwujud cair. Kondisi reaksi pada umumnya sekitar 150 C and 55 atm. Produk sampingan seperti butanon, etil asetat, asam format dan asam propionat juga mungkin terbentuk. Produk sampingan ini juga bernilai komersial dan jika diinginkan kondisi reaksi dapat diubah untuk menghasilkan lebih banyak produk samping, namun pemisahannya dari asam asetat menjadi kendala karena membutuhkan biaya lebih banyak lagi.Melalui kondisi dan katalis yang sama asetaldehida dapat dioksidasi oleh oksigen udara menghasilkan asam asetat. 2 CH3CHO + O2 2 CH3COOHDengan menggunakan katalis modern, reaksi ini dapat memiliki rasio hasil (yield) lebih besar dari 95%. Produk samping utamanya adalah etil asetat, asam format dan formaldehida, semuanya memiliki titik didih yang lebih rendah daripada asam asetat sehingga dapat dipisahkan dengan mudah melalui distilasi.MATERIAL KONTRUKSI PEMBUATAN ASAM ASETAT: PERNYATAAN 1 In the last few years, the trend in acetic acid industry has been away from copper to stainless steel because of longer life of equipment.Trend industri asam asetat sudah tidak menggunakan tembaga dan beralih ke stainless steel karena peralatannya mempunyai umur yang lebih panjang dibanding menggunakan copper.Stainless Steel memiliki umur yang lebih panjang, dikarenakan Stainless Steel tidak mudah terkorosi dibandingkan dengan copper. Hal ini dikarenakan, Baja stainless merupakan baja paduan yang mengandung minimal 10,5% Cr. Sedikit baja stainless mengandung lebih dari 30% Cr atau kurang dari 50% Fe. Daya tahan Stainless Steel terhadap oksidasi yang tinggi di udara dalam suhu lingkungan biasanya dicapai karena adanya tambahan minimal 13% (dari berat) Krom. Krom membentuk sebuah lapisan tidak aktif , Kromium(III) Oksida (Cr2O3) ketika bertemu Oksigen. Lapisan ini terlalu tipis untuk dilihat, sehingga logamnya akan tetap berkilau. Logam ini menjadi tahan air dan udara, melindungi logam yang ada di bawah lapisan tersebut. Fenomena ini disebut Passivation dan dapat dilihat pada logam yang lain, seperti pada Alumunium dan Titanium. Pada dasarnya untuk membuat besi yang tahan terhadap karat, Krom merupakan salah satu bahan paduan yang paling penting. Untuk mendapatkan besi yang lebih baik lagi, diantaranya dilakukan penambahan beberapa zat- zat berikut; Penambahan Molibdenum (Mo) bertujuan untuk memperbaiki ketahanan korosi pitting di lingkungan Klorida dan korosi celah unsur karbon rendah dan penambahan unsur penstabil Karbida (Titanium atau Niobium) bertujuan menekan korosi batas butir pada material yang mengalami proses sensitasi.Penambahan Kromium (Cr) bertujuan meningkatkan ketahanan korosi dengan membentuk lapisan oksida (Cr2O3) dan ketahanan terhadap oksidasi temperatur tinggi. Penambahan Nikel (Ni) bertujuan untuk meningkatkan ketahanan korosi dalam media pengkorosi netral atau lemah. Nikel juga meningkatkan keuletan dan mampu meningkatkan ketahanan korosi tegangan. Unsur Aluminium (Al) meningkatkan pembentukan lapisan oksida pada temperatur tinggi. Selain itu, beberapa sifat dari Stainless Steel juga membuatnya menjadi pilihan yang lebih baik sebagai bahan kontruksi teknik kimia dibandingkan dengan tembaga. Perbandingan sifat fisis antara Copper dan Stainless Steel dapat dilihat pada tabel di bawah ini.COPPERSTAINLESS STEEL

Fasesolid

Massa jenis (mendekati suhu kamar)8.94 gcm3

Massa jenis cairan pada t.l.8.02 gcm3

Titik lebur1357.77K1984.32F1084.62C,

Titik didih4643F2562C,2835K,

Kalor peleburan13.26 kJmol1

Kalor penguapan300.4 kJmol1

Kapasitas kalor24.440 Jmol1K1

Tekanan uap

P (Pa)1101001 k10 k100 k

at T (K)150916611850208924042834

Struktur kristalface-centered cubic

Pembenahan magnetikdiamagnetik

Keterhambatan elektris(20C) 16.78 nm

Konduktivitas termal401Wm1K1

Ekspansi termal(25 C) 16.5 mm1K1

Kecepatan suara (batang ringan)(suhu kamar) (annealed)3810ms1

Modulus Young110128 GPa

Modulus Shear48 GPa

Bulk modulus140 GPa

Rasio Poisson0.34

Kekerasan Mohs3.0

Kekerasan Viker369 MPa

Kekerasan Brinell874 MPa

Stainless steel adalah zat keras dan kuat. Stainless steel bukan konduktor yang baik (panas dan listrik). Stainless steel memiliki kekuatan ulet tinggi. Ini berarti dapat dengan mudah dibentuk atau bengkok atau digambar dalam bentuk kabel. Sebagian varietas dari stainless steel memiliki permeabilitas magnetis. Mereka sangat tertarik terhadap magnet. Tahan terhadap korosi. Tidak bisa teroksidasi dengan mudah. Stainless steel dapat mempertahankan ujung tombak untuk suatu jangka waktu yang panjang. Bahkan pada suhu yang sangat tinggi, stainless steel mampu mempertahankan kekuatan dan tahanan terhadap oksidasi dan korosi. Pada temperatur cryogenic, stainless bisa tetap sulit berubah.

Berikut ini tabel PERNYATAAN 2 Alumunium is also becoming more popular for making and handling acetic acid, especially at high temperatures. The oxidation af acetaldehyde to form acetic acid is carried out in alumunium-lined heat exchangers functioning as reflux condensers. Condensed vapor contain 20% acetaldehyde and 80% acetic acid.Aluminium merupakan logam yang tahan terhadap korosi karena dapat membentuk lapisan aluminium oksida yang melindungi permukaannya. Sehingga alumunium cocok digunakan untuk bahan kontruksi peralatan pembuatan asam asetat. Dan juga alumunium dapat digunakan pada suhu tinggi karena titik lebur alumunium yang tinggi dan pemuaian termal yang relative kecil. Berikut ini data fisik dari alumunium:Nama, Simbol, dan NomorAluminium, Al, 13

Sifat Fisik

WujudPadat

Massa jenis2,70 gram/cm3

Massa jenis pada wujud cair2,375 gram/cm3

Titik lebur933,47 K, 660,32 oC, 1220,58 oF

Titik didih2792 K, 2519 oC, 4566 oF

Kalor jenis (25 oC)24,2 J/mol K

Resistansi listrik (20 oC)28.2 n m

Konduktivitas termal (300 K)237 W/m K

Pemuaian termal (25 oC)23.1 m/m K

Modulus Young70 Gpa

Modulus geser26 Gpa

Poisson ratio0,35

Kekerasan skala Mohs2,75

Kekerasan skala Vickers167 Mpa

Kekerasan skala Brinnel245 Mpa

PERNYATAAN 3 Where a very pure product is desired, silver equipment is often used owing partly to the clearance of coloured substance, even if some contamination by silver does occur.Berikut ini beberapa sifat fisik dan kimia dari perak yang mendukungnya sebagai salah satu bahan kontruksi pada pembuatan asam asetat: Perak termasuk logam mulia karena tidak mengalami proses korosif, namun perak bisa mengalami proses oksidasi. Proses oksidasi pada perak mengakibatkan lapisan kehitaman pada permukaan perak yang biasa disebut "tarnish". Namun proses oksidasi ini tidak mengakibatkan kerusakan pada unsur tersebut, beda hal-nya dengan proses korosi pada logam besi (Fe).http://id.wikipedia.org/wiki/PerakPhysical properties

Phasesolid

Meltingpoint1234.93K (961.78C, 1763.2F)

Boilingpoint2435K (2162C, 3924F)

Densitynearr.t.10.49gcm3

whenliquid, atm.p.9.320gcm3

Heatoffusion11.28kJmol1

Heat of vaporization254kJmol1

Molar heat capacity25.350Jmol1K1

vaporpressureP(Pa)1101001k10k100k

atT (K)12831413157517822055243

Sifat Kimia Perak:1. Salah satu sifat perak adalah sangat tidak reaktif dan merupakan logam mulia2. Bereaksi dengan Udara yang mengandung H2S4Ag +2H2S + O2 2H2O + 2Ag2S

3. Bereaksi dengan halogen2Ag + Cl2 2AgCl (dalam keadaan panas)2Ag + Br2 2AgBr (dalam keadaan panas)

4. Bereaksi dengan belerang2Ag + SAg2S

5. Bereaksi dengan beberapa asam2Ag + H2SO4(p) Ag2SO4 + SO2 + 2H2O3Ag + 4HNO3 (e) 3AgNO3 + 2H2O + 2NOAg + 2HNO3 (p) AgNO3 + H2O + NO22Ag + 2HCl 2AgCl + H2 + 171 Kkal

6. Bereaksi dengan Alkali Sianida4Ag + 8NaCN + 2H2O + O2 4Na [Ag(CN)2] + 4NaOH Dari Sifat-sifat Perak diatas, dapat disimpulkan bahwa perak digunakan untuk produk yang sangat murni karena sifatnya yang tidak akan terkorosi karena perak merupakan logam mulia, selain itu, perak juga sangat tidak reaktif sehingga tidak menyebabkan kontaminasi pada produk. PERNYATAAN 4 The pharmaceutical grade of acid is often stored in glass-lined tank. Glass-lined tank memiliki ketahanan korosi yang tinggi, stabilitas mekanik dan juga tahan terhadap perubahan temperature tiba-tiba (thermal shock). Hal ini dikarenakan glass-lined memiliki sifat-sifat yang lebih baik digunakan daripada storage tank yang lain, data tersebut adalah sebagai berikut:

PERNYATAAN 5 Inconel condenser tubes are used for condensing acetic vapor where a brine is used for cooling.Dasar fungsi shell dan jenis tabung garam penukar panas dada adalah untuk meningkatkan konsentrasi soda kaustik. Biasanya, bila tabung penipisan terjadi di atas, penukar panas dibalik dan digunakan selama tiga tahun. Namun, kegagalan itu terjadi hanya dalam waktu tiga bulan operasi. Tabung lembaran plat dan tabung yang diimpor. Hal diberitahu bahwa tidak ada stres relieving dilakukan setelah fabrikasi.Properti mekanikInconel paduan 601 memiliki kekuatan mekanik yang baik. Nominal mekanik-properti berkisar untuk berbagai produk ditunjukkan pada Tabel 5. Seperti yang ditunjukkan oleh orang-orang nilai-nilai, tingkat kekuatan yang ditunjukkan oleh paduan bervariasi dengan bentuk dan kondisi material. Kondisi optimum untuk alloy 601 tergantung pada jenis aplikasi dan suhu layanan bterlibat. Secara umum, kondisi solusi-diperlakukan digunakan untuk pecah terbatas aplikasi (suhu sekitar 1000 F (540 C) dan lebih tinggi). Kondisi ini biasanya digunakan untuk tarik-terbatas Aplikasi (suhu di bawah sekitar 1000 F (540 C)). Tensile PropertiesInconel paduan 601 memiliki sifat tarik tinggi di suhu kamar dan tetap banyak kekuatan di suhu yang tinggi. Sifat suhu ruang tarik khas bahan anil tercantum dalam Tabel 6. Nilai adalah ditunjukkan untuk kedua material panas jadi dan cold-rolled anil pada temperatur yang berbeda.

Ketahanan KorosiNikel dan kromium isi besar Inconel paduan 601 dalam hubungannya dengan isi aluminium memberikanpaduan unggul terhadap korosi suhu tinggi mekanisme. Signifikasi khusus adalah ketahanan terhadap oksidasi pada suhu sampai 2200 F (1200 C). Berdasarkan atas isinya kromium dan aluminium, paduan 601 penawaran resistensi unik untuk oksida spalling bawah siklik termal kondisi.