TERMODINAMIKA DAN KINETIKA REAKSI HIDROGENASI

A. Harus ada kemungkinan terjadi reaksi secara perhitungan teoritis kemungkinan terjadi reaksi dapat dilihat melalui ENERGI BEBASnya (ΔF).Dimana harus terjadi penurunan energi bebas untuk memungkinkan terjadinya reaksi sehingga harga ΔF (-)Ketika reaktan dan produk pada fase gas dengan tekanan 1 atm. Energi bebas dapat dihitung -ΔF =4,57 T log k

T= temperatur absolut k = konstanta kesetimbangan reaksi

B. TEMPERATUREPada umumnya temperature untuk reaksi hidrogenasi <400°C kecuali reaksi tersebut terjadi bersamaan dengan dekomposisi pirolitik, temperature dapat mencapai 500°C.Pada kenyataannya setiap reaksi hidrogenasi reversible karena kenaikan temperatureKenaikan temperature memberi pengaruh buruk bagi kesetimbangan reaksi sehingga yield reaksi berkurang meskipun kecepatan reaksi bertambah Untuk mengatasi ini dapat digunakan katalis, sehingga reaksi bisa berlangsung cepat dengan yield yang baik.

C. TEKANANSama seperti suhu, memberikan dampak pada suatu reaksi seperti halnya posisi kesetimbangan.Kecepatan reaksi umumnya meningkat seiring dengan meningkatnya tekanan dan peningkatan tekanan juga menyebabkan konsentrasi meningkat.Tekanan meningkatkan kesetimbangan yield dalam reaksi hidrogenasi dimana terjadi penurunan volume pada reaksi sebagai prosesnya.

D. WaktuWaktu yang diperlukan untuk reaksi hidrogenasi dapat bervariasi dari beberapa detik hingga beberapa jam, tergantung pada bahan yang dihidrogenasi, katalis, suhu, dan tekanan. Secara umum, semakin reaktif senyawa, semakin cepat reaksi hidrogenasi. Dengan demikian, aldehida sederhana terhidrogenasi sangat mudah, sedangkan pengurangan cincin aromatik untuk senyawa siklik jenuh atau ester menjadi alkohol adalah reaksi lambat. Jenis aparatus atau peralatan yang digunakan akan tergantung pada kecepatan sebaliknya hydrogenasi. Jenis yang biasa reaktor bom yang mengagumkan cocok untuk reaksi lambat, sementara aparat di mana bahan dapat terus melewati katalis yang terbaik untuk reaksi cepat

E. RASIO HIDROGEN DENGAN BAHAN YANG AKAN DIHIDROGENASIKANRasio hidrogen pada substansi yang dihidrogenasi secara mudah dinyatakan dalam tekanan parsial. Hal ini sering terjadi bahwa kecepatan atau jalur dari hidrogenasi tertentu dapat dipengaruhi oleh proporsi hidrogen substansi. Meski tidak ada data yang luas pada fase hidrogenasi tersedia dalam literatur, telah ditemukan bahwa laktat etil dan malonat dikurangi dengan alkohol yang sesuai pada hasil yang baik dalam sistem aliran pada tekanan dari sekitar 1.300 psig, di mana hampir seluruh tekanan hidrogen dan tekanan parsial dari ester hanya beberapa sentimeter. Hasil yang sama diperoleh dalam perjalanan hydrogenations lainnya.Biasanya, hydrogenations tersebut dilakukan pada tekanan total jauh lebih tinggi, yaitu, sekitar 3.000 psig. Saya contoh dikutip sebelumnya, dengan tekanan total yang lebih tinggi berkurang, dan rasio yang lebih tinggi dari tekanan hidrogen pada tekanan parsial dari substansi yang dihidrogenasi bekerja. Metode operasi ini, bagaimanapun, agak berbeda dari yang biasanya digunakan.Juga, dalam reaksi isomerisasi tertentu telah ditemukan bahwa penggunaan hidrogen relatif rendah: rasio mol hidrokarbon nikmat konversi minimum untuk oleh-produk dan konversi maksimum untuk produk keinginan.

F. REAKSI FASE GAS ATAU LIQUIDReaksi hidrogenasi jelas tidak bisa terjadi tanpa hidrogen dengan mereaksikan substan dan katalis dan produk atau substan dapat berupa gas atau liquid.Prinsip perbedaannya adalah rasio hidrogen dengan substan yang dihidrogenasi.Dalam fase gas rasio bervariasi sangat luas sedangkan dalam fase liquid dilihat dari kelarutan hidrogen

Hidrogen, substansi yang dihidrogenasi, dan produk hidrogenasi mungkin ada seluruhnya dalam fase gas, atau substansi dan produk mungkin ada sebagai fase cair. Dalam kasus yang terakhir ini, hidrogen berada dalam kontak dengan substansi, baik sebagai fase gas di atas atau terlarut di dalamnya. Hydrogenations reaksi jelas tidak dapat terjadi tanpa kontak hidrogen dengan substansi yg bereaksi dan katalis. Jenis reaksi mungkin berbeda, tergantung pada apakah hidrogenasi berada dalam fase gas atau fase cair. Dengan demikian, Lush ditemukan, dalam hidrogenasi naftalena, menggunakan katalis nikel, yang tetralin adalah produk utama yang terbentuk dalam reaksi fase uap, sedangkan decalin diproduksi oleh hidrogenasi fase cair.Dalam reaksi fase cair, harus ada kesempatan untuk kontak hidrogen dengan substansi yang terhidrogenasi dan katalis. Hal ini biasanya dilakukan dengan beberapa cara dengan mengocok, dengan mengaduk, atau dengan sirkulasi hidrogen melalui cairan. Faktor lain yang sangat memudahkan kontak hidrogen adalah kelarutan hidrogen dalam substansi menjalani hidrogenasi. Peningkatan tekanan nikmat kelarutan yang lebih besar dari hidrogen, dan kontak intim dibandingkan dengan gas-fase reaksi demikian mungkin. Perbedaan utama adalah rasio hidrogen pada substansi yang terhidrogenasi. Dalam fase gas, rasio ini dapat bervariasi selama rentang yang sangat luas, namun dalam fase cair-, itu diatur oleh hidrogen kelarutan.

G. KELARUTAN HIDROGENDampak kelrutan hidrogen dalam mereaksikan substan jelas berhubungan dengan fase liquid.Peningkatan tekanan hidrogen meningkatkan kelarutan dalam liquid. Pengaruh kelarutan hidrogen dalam substansi bereaksi jelas hanya menyangkut cair-fase imana ditunjukkan di atas, peningkatan tekanan hidrogen meningkatkan kelarutan dalam cairan tertentu, dan telah ditemukan bahwa peningkatan kelarutan dengan tekanan mengikuti hukum Henry dengan akurasi yang wajar pada suhu biasa di berbagai cair, seperti metanol, isopropanol, parafin hidrokarbon, dan minyak berat. Namun, itu tidak berarti bahwa kelarutan hidrogen dalam cairan akan menurun dengan suhu meningkat, seperti yang diharapkan. Dengan demikian, Grimm, dalam membahas hidrogenasi katalitik dari batubara dan minyak, menyatakan bahwa kelarutan hidrogen dalam minyak meningkat dengan suhu, itu menjadi tiga kali lebih besar pada 300 pada 20oC. kelarutan hidrogen dalam cairan diragukan lagi memainkan peran penting dalam fase cair hydrogenations.

H. KARAKTER EKSOTERMIK DALAM REAKSI HIDROGENASI Reaksi hidrogenasi biasanya eksotermik dan hanya terjadi karena keberadaan katalis, temperatur lokal pada permukaan katalis memberikan pengaruh yang tinggi.Panas yang berlebihan dapat merusak katalis dan menyebabkan sintering.Jadi pengaturan panas yang tepat pada saat bahan masuk memberi pengaruh baik pada reaksi hidrogenasi. Nilai-nilai untuk panas reaksi umumnya diperoleh dari data termokimia, ketika data yang berkaitan khusus untuk masalah yang tidak tersedia. Tergantung pada jenis reaksi hidrogenasi, jumlah yang bervariasi dari panas mungkin dibebaskan. Hydrogenasi biasanya eksotermik, dan karena reaksi terjadi hanya karena katalis, suhu lokal di permukaan katalis dapat mencapai nilai sangat tinggi. Ini tidak hanya cenderung mengalihkan reaksi terhadap reaksi samping seperti retak namun cenderung mengganggu efisiensi dari katalis karena sintering, yang merupakan runtuhnya permukaan katalitik aktif karena panas yang berlebihan. Dalam masalah desain komersial, akibatnya karakter eksotermik reaksi harus diberikan perhatian. Suhu terkontrol tidak hanya mempengaruhi jalannya reaksi dan mengurangi efisiensi katalis tetapi juga memerlukan bahan konstruksi yang dapat menahan kondisi maksimum temperatur dan tekanan yg mungkin terjadi. Dalam unit besar, kontrol suhu terbaik biasanya diperoleh melalui pertukaran panas yang tepat dengan bahan yang masuk.