TUGAS KELOMPOKKIMIA KATALISDosen Pengampu : Restina Bemis, M.Si

KELOMPOK 4MEITRI WULANDARIF1C112008WINDA MUSTIKA SARIF1C112012MUKMINATUNF1C112022M. KHULAFAF1C112025NURLIANAF1C112034ATIKA ZULFAF1C112043AMRUL DANI. SF1C112048

PROGRAM STUDI KIMIAJURUSAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMFAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGIUNIVERSITAS JAMBI

TUGAS 1Carilah tiga industri kimia yang menggunakan katalis dan jelaskan!1. Industri Petrokimia Industri petrokimia merupakan industri yang memproduksi barang yang berbahan baku minyak bumi dan gas. Industri ini berkembang berdasarkan suatu pola yang mengkaitkan suatu produk-produk industri minyak bumi yang tersedia, dengan kebutuhan masyarakat akan bahan kimia atau bahan konsumsi dalam kehidupan sehari-hari. Industri petrokimia yang ada memiliki dua jenis, yaitu hilir dan hulu. Industri bagian hulu memproduksi produk yang dasar (primer) dan stengah jadi. Industri ini disebut juga upstream petrochemical. Contoh produk primer dari industri ini adalah etilena, propilena, butadiene, benzene, toluene, xilena dan n-parafin. Contoh produk antara atau setengah jadi di antaranya adalah ammonia, methanol, carbon black, etanol, etil klorida, nitrobenzene, nitrotoluena, PTA (Purified Terepthalic Acid), TPA (Terepthalic Acid), DMT (Dimethyl terepthalate), kaprolaktam, LAB (Linear Alkyl Benzene). Sedangkan industri yang memproduksi produk akhir petrokimia ini disebut industri hilir atau downstream petrochemical. Contoh produk akhir dari industri ini adalah urea, formaldehida, polietilena, polipropilena, poli vinil klorida, polistirena, TNT (Trinitrotoluena), polyester, dan nilon.Beberapa proses dasar dalam industri petrokimia antara lain cracking, isomerisation dan reforming. Dalam proses dasar dalam pengolahan minyak bumi, ada tahap yang menggunakan katalis, tahap tersebut adalah tahap cracking. Cracking atau perengkahan adalah reaksi pemecahan senyawa hidrokarbon molekul besar pada temperatur tinggi menjadi molekul-molekul yang lebih kecil. Hidrokarbon akan merengkah jika dipanaskan jika temperaturnya melebihi 350-400oC dengan atau tanpa bantuan katalis. Proses perengkahan yang terjadi hanya karena pemanasan dinamakan perengkahan termal (thermal cracking). Sedangkan proses perengkahan yang terjadi dengan bantuan katalis disebut perengkahan katalitik (catalytic cracking).Perengkahan secara katalitik didasarkan pada proses yang diperkenalkan oleh Alex Golden Oblad sekitar tahun 1936. Pada geologi minyak bumi dan kimiawi, perengkahan adalah proses dimana molekul organik kompleks terkonversi menjadi molekul sederhana dengan cara pemutusan ikatan rangkap C=C pada awalnya. Laju perengkahan dan produk akhir sangat dipengaruhi oleh temperatur dan keberadaan katalis. Metode Catalytic Cracking ini menggunakan katalis asam padat dan menggunakan temperatur yang tinggi untuk menguraikan molekul hidrokarbon yang besar menjadi yang kecil. katalis yang biasa digunakan adalah alumina, silica, zeolit, dan beberapa jenis lainnya seperti clay. Hidrokarbon dicampur dengan bubuk katalis yang sangat halus. Katalis yang digunakan adalah zeolit (aluminosilikat kompleks) katalis ini lebih efisien daripada campuran yang berasal dari aluminium oksida dan silikon dioksida.Seluruh campuran ditiup melalui ruang reaksi pada suhu sekitar 500 C. Karena campuran bersifat seperti cairan, maka disebut cairan catalytic cracking atau fluidised catalytic cracking. Campuran antara gas dan padatan bersifat cairan, dengan demikian merupakan contoh katalisis heterogen, dimana katalis memiliki fasa yang berbeda dengan reaktan. Oleh karena itu katalis yang digunakan dapat dipsahkan setelah proses selesai melalui pendinginan dan fraksinasi.

2. Pembuatan Formalin dari Metanol dan Udara Formaldehid (disebut juga metanal), dengan rumus kimia H2CO merupakan senyawa sederhana dari gugus aldehid yang paling sederhana, bentuknya gas, tidak berwarna, berbau menyengat pada keadaan gas, lebih ringan dari udara, (density uap = 1,067 gr/cm2). Dalam industri, formaldehid kebanyakan dipakai dalam produksi polimer dan berbagai bahan kimia. Kalau digabungkan dengan fenol, urea, atau melamin, formaldehid menghasilkan resin termoset yang keras. Kegunaan lain dari formalin antara lain:a. Bahan pembuatan pupuk dalam bentuk ureab. Bahan untuk pembuatan produk parfumc. Bahan pembuatan sutra sintetis dan zat pewarnad. Bahan pengawet produk kosmetika dan pengeras kukue. Pembasmi lalat dan serangga penggangu lainnyadalam proses pembuatan formlin dari metanol dan udara digunakan bantuan katalis, dimana proses yang digunakan ada dua yakni silver catalyst dan metal oxide catalyst.1) Proses Silver Catalyst Proses ini menggunakan katalis perak dengan reaktorfixed bed multitube.Katalis ini berbentuk kristal-kristal perak atausphericalyang ditumpuk padatube.Katalis ini mempunyai umur sekitar 812 bulan dan mudah teracuni oleh sulfurdan beberapa logam dari golongan transisi. Reaksi yang terjadi adalah:a. Oksidasi

b. Dehidrogenasi Katalis perak dalam reaksi ini berfungsi untuk mengarahkan reaksi padaformaldehid. Proses oksidasi metanol dengan katalis perak banyak digunakandalam pabrik secara komersial karena katalis perak (Ag) memiliki beberapakelebihan, yaitu:1. Katalis dapat diregenerasi.2. Proses berlangsung pada tekanan rendah.3. Produk yang dihasilkan stabil karena kandungan metanol cukup.4. Mampu menghasilkan produk formalin 3755 %.

2) Proses Metal Oxide Catalyst Proses ini mula-mula menggunakan katalis Vanadium (V) Oksida yangdiikuti dengan katalis Oksida besi dan oksida molibdenum yang direaksikandengan oksigen. Jenis katalismetal oxidemempunyai umur efektif 1218 bulan.Proses pembuatan formaldehid menggunakan metanol dan udara dengan katalisoksidasi besi-molibdenum. Proses ini beroperasi pada suhu 250 400, dantekanan 1 1,5 atm. Metanol direaksikan dengan udara dengan bantuan katalisoksidasi besi-molibdenum dalam sebuah reaktorfixed bed multitube. Konversiyang diperoleh mencapai 95% denganyieldformaldehid 94,4% (Mc Ketta,1992).Reaksi utama

Reaksi samping

3. Pembuatan Asam SulfatAsam Sulfat mempunyai rumus kimia H2SO4 , merupakan asam mineral (anorganik) yang kuat. Zat ini larut dalam air pada semua perbandingan. Di atmosfer, zat ini termasuk salah satu bahan kimia yang menyebabkan hujan asam. asam sulfat di pakai dalam berbagai industri, tetapi jarang muncul dalam produk akhir. Kegunaan asam sulfat antara lain pada pemrosesan bijih mineral, sintesis kimia, pemrosesan air limbah, pengilangan minyak, pembuatan pupuk, plat timah, dan pewarna tekstil. Bahan baku yang digunakan dalam proses pembuatan asam sulfat adalah belerang (S), oksigen (O2), air (H2O) dan katalis (V2O5,NO2 ) sebagai bahan pembantu. DASAR PROSESProses pembuatan asam sulfat ada 2, yaitu :1. Proses Kamar Timbal Pada proses ini digunakan katalis NO2 yang diperoleh dari oksidasi NH3 . Proses yang terjadi adalah sebagai berikut.a. Pembakaran belerang menjadi SO2 S(s) + O2 (g) SO2 (g)b. Gas SO2 dioksidasi dengan katalis NO2 sebagai pembawa oksigen dalam air. SO2 (g) + NO2 (g) + H2O( l ) H2SO4 (s) + NO(g) c. NO yang terbentuk bereaksi dengan oksigen membentuk NO2 kembali.2NO(g) + O2 (g) 2NO2(g) 2. Proses Kontak berbeda dengan proses kamar timbal. proses kontak menggunakan katalis vanadium pentaoksida (V2O5). Proses yang terjadi sebagai berikut:a) Belerang dibakar menjadi belerang dioksida. S(s) + O2 (g) SO2(g) b) SO2 yang terbentuk dioksidasi di udara menjadi belerang trioksida dengan bantuan katalis vanadium pentaoksida (V2O5 ). Reaksinya berbentuk kesetimbangan: 2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3(g) + 45 kkal Menurut kesetimbangan di atas, makin rendah suhunya makin banyak SO3 yang dihasilkan. Akan tetapi, pada suhu rendah reaksi berjalan lambat. Dengan memperhitungkan faktor- faktor waktu dan hasil, dipilih dipilih suhu 400 C karena hasil yang diperoleh pada suhu ini kira-kira 98%. c) Oleh karena gas SO3 agak sukar larut dalam air, maka SO3 dilarutkan dalam H2SO4 pekat. SO3 + H2SO4 H2S2O7 (asam pirosulfat ) d) Asam pirosulfat kemudian disirami air menurut reaksi: H2S2O7 + H2O 2H2SO4 dan didapatlah asam sulfat dalam rasio hasil reaksi yang mencapai 99,5 %.

4. Produksi Biodiesel Biodiesel dibuat melalui suatu proses kimia yang disebut transesterifikasi dimana gliserin dipisahkan dari minyak nabati. Proses ini menghasilkan dua produk yaitu metil esters (biodiesel)/mono-alkyl esters dan gliserin yang merupakan produk samping. Bahan baku utama untuk pembuatan biodiesel antara lain minyak nabati, lemak hewani, lemak bekas/lemak daur ulang. Semua bahan baku ini mengandung trigliserida, asam lemak bebas (ALB) dan zat-pencemar dimana tergantung pada pengolahan pendahuluan dari bahan baku tersebut. Sedangkan sebagai bahan baku penunjang yaitu alkohol. Pada ini pembuatan biodiesel dibutuhkan katalis untuk proses esterifikasi, katalis dibutuhkan karena alkohol larut dalam minyak. Minyak nabati kandungan asam lemak bebas lebih rendah dari pada lemak hewani, minyak nabati biasanya selain mengandung ALB juga mengandung phospholipids, phospholipids dapat dihilangkan pada proses degumming dan ALB dihilangkan pada proses refining. Minyak nabati yang digunakan dapat dalam bentuk minyak Produk biodiesel tergantung pada minyak nabati yang digunakan sebagai bahan baku seta pengolahan pendahuluan dari bahan baku tersebut. Alkohol yang digunakan sebagai pereaksi untuk minyak nabati adalah methanol, namun dapat pula digunakan ethanol, isopropanol atau butyl, tetapi perlu diperhatikan juga kandungan air dalam alcohol tersebut. Bila kandungan air tinggi akan mempengaruhi hasil biodiesel kualitasnya rendah, karena kandungan sabun, ALB dan trig;iserida tinggi. Disamping itu hasil biodiesel juga dipengaruhi oleh tingginya suhu operasi proses produksi, lamanya waktu pencampuran atau kecepatan pencampuran alkohol. Katalisator dibutuhkan pula guna meningkatkan daya larut pada saat reaksi berlangsung, umumnya katalis yang digunakan bersifat basa kuat yaitu NaOH atau KOH atau natrium metoksida. Katalis yang akan dipilih tergantung minyak nabati yang digunakan, apabila digunakan minyak mentah dengan kandungan ALB kurang dari 2 %, disamping terbentuk sabun dan juga gliserin. Katalis tersebut pada umumnya sangat higroskopis dan bereaksi membentuk larutan kimia yang akan dihancurkan oleh reaktan alkohol. Jika banyak air yang diserap oleh katalis maka kerja katalis kurang baik sehingga produk biodiesel kurang baik. Setelah reaksi selesai, katalis harus di netralkan dengan penambahan asam mineral kuat. Setelah biodiesel dicuci proses netralisasi juga dapat dilakukan dengan penambahan air pencuci, HCl juga dapat dipakai untuk proses netralisasi katalis basa, bila digunakan asam phosphate akan menghasil pupuk phosphat(K3PO4).Proses transesterifikasi yang umum untuk membuat biodiesel dari minyak nabati (biolipid) ada tiga macam yaitu : Transesterifikasi dengan Katalis Basa Transesterifikasi dengan Katalis Asam Langsung Konversi minyak/lemak nabati menjadi asam lemak dilanjutkan menjadi biodieselHampir semua biodiesel diproduksi dengan metode transesterifikasi dengan katalisator basa karena merupakan proses yang ekonomis dan hanya memerlukan suhu dan tekanan rendah. Hasil konversi yang bisa dicapai dari proses ini adalah bisa mencapai 98%. Proses ini merupakan metode yang cukup krusial untuk memproduksi biodiesel dari minyak/lemak nabati. Proses transesterifikasi merupakan reaksi dari trigliserin (lemak/minyak) dengan bioalkohol (methanol atau ethanol) untuk membentuk ester dan gliserol. Minyak nabati dengan kadar asam lemak bebas (ALB)-nya rendah (< 1%), bila lebih, maka perlu pretreatment karena berakibat pada rendahnya kinerja efisiensi. Padahal standar perdagangan dunia kadar ALB yang diijinkan hingga 5%. Jadi untuk minyak nabati dengan kadar ALB >1%, perlu dilakukan deasidifikasi dengan reaksi metanolisis atau dengan gliserol kasar. R1, R2, dan R3 adalah alkil dari ester. Selama proses esterifikasi, trigliserin bereaksi dengan alkohol dengan katalisator alkalin kuat (NaOH, KOH atau sodium silikat).

TUGAS 2Cari 3 reaksi autokatalitik dan jelaskan! Pada reaksi-reaksi tertentu, terdapat salah satu produk reaksi yang dapat berfungsi sebagai katalis untuk reaksi yang bersangkutan. Zat atau produk ini disebut dengan autokatalis, sedangkan reaksinya disebut dengan reaksi autokatalitik. Adapun contoh dari reaksi autokatalitik adalah:1. CH3COOCH3 + H2O CH3COOH + CH3OHPada reaksi ini yang berlaku sebagai autokatalis adalah CH3COOH yang dihasilkan dari reaksi metil asetat dengan air, dengan terbentunya CH3COOH maka reaksi yang terjadi menjadi bertambah cepat, katalis dapat mempercepat reaksi dengan cara menurunkan harga energi aktivasi (Ea).2. 2 KMnO4 + 5 H2C2O4 + 3 H2SO4 2 MnSO4 + K2SO4 + 8 H2O + 10 CO2Pada reaksi antara kalium permanganat (KMnO4) dengan asam oksalat (H2C2O4) salah satu hasil reaksinya berupa senyawa mangan sulfat (MnSO4) merupakan autokatalis pada reaksi ini, karena semakin lama laju reaksinya akan semakin cepat karena MnSO4 yang terbentuk berfungsi sebagai katalis.3. 2 AsH3 2 As + 3 H2Pada reaksi ini yang berlaku sebagai autokatalis adalah As karena As yang terbentuk dapat mempercepat reaksi yang terjadi seperti yang telah diketahui autokatalis adalah zat hasil reaksi yang berfungsi sebagai katalis di dalam reaksi itu sendiri.