Proses Pembuatan Asam Salisilat Dari Phenol Dan Sodium Hidroksida. Doc 1
-
Upload
widyapratiwi2 -
Category
Documents
-
view
535 -
download
14
Transcript of Proses Pembuatan Asam Salisilat Dari Phenol Dan Sodium Hidroksida. Doc 1
PROSES PEMBUATAN ASAM SALISILAT DARI PHENOL DAN SODIUM HIDROKSIDA
Tugas :
Proses Industri Kimia I
Semester 4
Disusun oleh:
Muliawati Dewi (2009430017)
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA
Fakultas Teknik Kimia
Jl. Cempaka Putih Tengah 27 Jakarta Pusat 10510
2011
ABSTRAK
Asam salisilat merupkan salah satu bahan kimia yang banyak digunakan sebagai
bahan intermediet dari pembuatan obat-obatan seperti antisepti dan analgesik serta
pembuatan bahan baku untuk keperluan pharmasi,dari data yang ada saat ini, Indonesia
masih termasuk negara pengimpor asam salisilat, Asam salisilat ang ada dipasaran saat ini
dihasilkan dengan menggunakan bahan baku sodium phenate.
Dalamperancangan ini, Asam salisilat akan diperoleh denganmenggunakan bahan
baku dari phenol dan sodium hidroksida. Phhenol dan sodium hidroksida merupakan salah
satu jenis bahan kimia yang banyak diproduksi diIndonesia. Sehingga akan sangat
menguntungkan apabila menggunakan bahan bau tersebut. Dan pada kenyataannya
terdapat nilai tambah yang sangat menjanjikan apabila phenol dikonversikan menjadi Asam
salisilat.
BAB 1
I. PENDAHULUAN
Asam salisilat merupakan salah satu bahan kimia yang cukup penting dalam
kehidupan sehari-hari serta mempunyai nilai ekonois yang cukup tinggi karena dapat
digunakan sebagai bahan intermediet dari dari pembuatan obat-obatan seperti
antisepti dan analgesik serta pembuatan bahan baku untuk keperluan pharmasi
Perkebangan konsumsi asam saisilat di Indonesia cenderung meningkat dari
tahu ketahun. Hal ini didukung adanya industri-ndustri yang menggunakan Asam
salisilat sebagai bahan baku utama, seperti halnya pembuatan Aspirin, metil salisilat ,
salisilamide,dan industri yang berhubungan dengan pencelupan, pembuatan karet
dan resin kimia. Perkembangan harga asam salisilat dipasaran interational meningkat
seiring dengan meningkatnya permintaan yang jauh melebihi kapasitas produksinya
sehingga menjadikan bahan kimia melonjak drastis. Melihat perkembangan
kebutuhan asam salisilat yang meningkat setiap tahunnya, tidak menutup
kemungkinan industri ini akan menarik banyak investor untuk menanamkan
modalnya dalam industri ini.
I.1. Bahan baku dan produk
Bahan bau utama dalam pembuatan Asam salisilat adalah phenol, sodium
hidroksida, karbon dioksida dan asam sulfat. Di Indonesia ketersediaan bahan baku
ersebut cukup melimpah dengan harga nominal yang turun tiap tahunnya, Misalnya
pabrik phenol yaitu PT. Makasar Petrosel Global dan pabrik karbon dioksida yaitu PT.
Pupuk Kalimantan Timur
Berikut ini adalah sifat fisikdan kimia yang dimiliki oeh bahan baku utama
pembuatan assam salisilat.
Tabel.1 Sifat fisik dan kimia Phenol
Rumus Molekul C6H6OBerat molekul 94,119 g/mol
Titik beku 40,85 oC
Titik didih 182 oC
Densitas ( 25 oC ) 1,071 Kg/m3
Kelarutan dalam air 0,82 g/100ml
Tabel.2 sifat fisika dan kimia Sodium hidroksida
Rumus Molekul NaOHBerat molekul 39,998 g/mol
Titik beku 318 oC
Titik didih 1390 oC
Densitas ( 25 oC ) 2,1 Kg/m3
Kelarutan dalam air 50 g/100ml
Tabel.3 Sifat fisik dan kimia Asam sulfat H2SO4
Rumus Molekul H2SO4
Berat molekul 98,086 g/mol
Titik beku 3 oC
Titik didih 280 oC
Densitas ( 25 oC ) 1,84 Kg/m3
Asam salisilat yan memiliki rumus molekul C6H4COOHOH berbentuk kristal
kecil berwana merah muda terang hingga kecoklatan yang memiliki berat molekul
sebesar 13,123 g/mol dengan titik leleh sebesar 156 oC dan densitas pada 25 oC
ebesar 1,443 g/ml. Mudah larut dalam air dingin tetapi dapat melarutkan dalam
keadaaan panas. Asam salisilat dpat menyublim tetapi dapat terdekomposisi dengan
mudah menjadi karbon dioksida dan phenol bila dipanaskan secara cepat pada suhu
sekitar 200 oC, selain itu asam salisilat mudah menguap dalam steam.
Asam salisilat kebanyakan digunakan sebagai obat-obatan dan sebagai bahan
intermediet pada pabrik obat dan pabrik pharmasi seperti aspirin dan beberapa
turunannya. Sebagai antiseptik, asam salisilat merupakan zat yang mengiritasi kulit
dan selaput lendir. Asam salisilat tidak diserap oleh kulit, tetapi membunuh sel
epidermis dengan sangat cepat tanpa memberikan efek langsung pada sel dermis.
Setelah pemakaian beberapa hari akan menyebabkan terbentuknya lapisan-lapisan
kulit baru. Obat ini sangat spesifik untuk rematik akut yang dapat menceah
kerusakan jatung yan biasanya terjadi akibat rematik, tetapi menghilangkan sakit
yang amat sangat secara keseluruhan, dan beberapa saat setelah pemakaian akan
menurunkan temperatur tubuh kembali normal.
10-20% asam salisilat dalam larutan yang terdiri dari asam nitrat selulosa
dalam eter dan alkohol digunakan sebagai penhilang kutil dan katimumul pada kaki.
Dalam hal ini asam salisilat menyebabkan pelunakan lapisan kulit sehingga
kutimumul dan kutil akan terlepas bersama kult mati. Bubuk sehalus debu yang
mengandung asam borit dan kanji digunakan dalam pengoatan penderita
epidermophytosis. Sedangkan bubu dengan 2-4% asam salisilat dalam bedak
digunakan sebagai pengobatan untuk penderita hyperhidrosis, yaiitu penyakit kulit
yang diidentikan dengan kelebihan dalam mengeluarkan keringat.
Assam asetilsalisilik atau lebih dikenal dengan aspirin merupakan hasil reaksi
antara asam salisilat dengan asetik anhidrida. Aspirin merupakan analgesik yang
efektif dalam mengatasi rasa sakit radang akut. Aspirin umumnya digunakan untuk
melepas sakit akibat rematik otot, sakit pinggang dan variasi radang lainnya seperti
radang amandel, radang selaput lendir, sakit gigi dan sering digunakan untuk
pengobatan arthritis serta insomnia.
Selain digunakan sebagai bahan bbaku pembuat aspirin, asam salisilat juga
dapat digunakan sebagai bahan baku obat yang menjadi turunan asam salisilat.
Misalkkansodium salisilaat yang dapat digunakan sebagai analgesik dan antipretic
serta untuk terapi bagi penderita rematik akut. Aluminium saliisilat yang berupa
bubuk sehalus debu digunakan untuk mengatasi efek catarrahalpada hidung dan
tekak . Ammonium salisilat digunakan sebagai untuk mengatasi diare. Lead salisilat
lebih digunakan untuk bahan cat sehingga memiliki ketahanan yang lebih terhadap
embun, cahaya dan panass. Magnesium salisilat digunakan sebagai bahan pembuat
resin. Amil salisilat berfungsi sebagai bahan baku enyedap rasa dan intisari buah,
bahan pembuat parfum dan industri sabun. Sedangkan turunan lain asam salisilat
yang dapat digunakan sebagai cream penahan sinar ultraviolet diantaranya adalah
benzil saliisilik dan phenil salisilik.
Metil salislat adalah cairan kuning kemerahan dengan bau wintergreen.
Ttidak larut dalam air tetapi larut dalam alkohol dan eter. Metil salisilat sering
digunakan sebagai bahan ppharmasi, penyedap rasa ppada makanan, minuman,
gula-gulaan, pasta gigi, antiseptik dan kosetik serta arfum. Metil salisilat telah
digunakan untuk pengolahan sakit syaraf, saki pinggang, radang selaput dada dan
rematik, juga sering digunakan sebagai obat gosok dan balsem. Secara teknik metil
salisilat pun digunakan sebagai bahan ppencelup pada fiber poliester, fiber tricetate
dan fiber lainnya.
Turunan lain selain diatas adalah asam p-aminosalisilat yang dapat mengatasi
tbercolosis pada manusia. Asam metilendisalisilat sering digunakan sebagai zat aditif
minyak pelumas serta sebagai formulasi resi alkil. Salisilamide digunakan secara
pharmassi sebagai antypyrectic, zat sedatif dan anti reumatik.
Salisilanilide adalah bahan aktif yang digunakan sebagai obat kadas dn kura pada
kulit keppala beserta rambut, pembasmi penakit jamur. Salisildehida digunakan
sebagai bahan pembuat parfum baerbau violet dan sering digunakan sebagai bahan
intermediet dalam embuat coumarin (semacam parfum). Selain itu digunakan juga
sebagai pembasmi penyakit jamur dan larva. Salisil alkohol atau lebih dikenal dengan
saligenin digunakan sebagai antipyretic dan tonik. Sedangkan asam thiosalisilat lebih
digunakan sebagai inhibitor pada reaksi plimerisasi.
Dalam selang waktu tertentu, biassanya satu tahun perusahaan akan membuat
laporan keuangan untuk mempertanggungjawabkan penggunaan uang perusahaan.
Gross profit margin margin merupakan laporan dengan menggunakan perhitungan
biaya produk dikurangi biaya bahan baku.
Tabel.4 Produk konsumsi
Bahan baku dan produksi Produksi (Kg) Konsumsi (Kg) Harga ($)
Asam salisilat 1 - 5,10
Phenol - 1,6 1,94
NaOH - 0,7 0,05
H2SO4 - 0,7 0,02
CO2 - 0,8 0,03
BAB II
II.1 DESKRIPSI PROSES
Dalam pembuatan asam salisilat terdapat beberapa alternatif proses yang
dapat dilakukan, yaitu proses wacker, proses kolbe dan kolbe-schmitt.
Pada proses wacker reaksi kabboksilat dilakukan dengan menggnakan logam
alkali phenoxide yang terdispersi dan paling sedikit terlarut dalam phenol yang
berlebih. Hasil reaksi dari proses tersebut mengandung alkali salisilat,phenol dan
biasanya sedikit alkali phenoxide yang tidak bereaksi. Juga dihasilkan sejumlah kecil
produk samping sebagai impurities seperti garam logam alkali dari asam p-
hydroxybenzoic, asam 4-hydroxsysophthalic dan lain sebagainya.
Gambar.1 Diagram blok pembatan Asam salisilat dengan proses wacker
Sedangkan pada proses kolbe, larutan encer sodium phenaat diumpankan kedalam
reaktor ball mill tertutup dan dikeringkan. Kemudian karbon dioksida diumpankan
kedalam reaktor ballmill dan campuran phenate kering dengan karbon dioksida
dereaksikan ada range temperature 183 - 200 oC sampai henate terkonversi semua
enjadi garam sodium. Garam ini harus dilarutkan didalam air, kemudian llarutan
tersebut diasamkan sampai asam karboksilik aroatik hidrooksi terendapkan. Asam ini
kemudian direcoveri denggan filtrasi, dimurnikan dan dikeringkan.
Alkali metal
Phenoxide
ReaktorCO2
Asam Salisilat,
Phenol alkali
Phenoxide
Gambar.2 Diagram blok pembuatan Asam salisilat dengan proses Kolbe
Proses Kolbe-smitt merupakan modifikasi dari proses kolbe. Pada proses ini karbon dioksida diumpankan pada temperatur dibawah 140 oC dan lebih disarankan antara 100-125 oC. Setelah sjumlah equimolar karbon dioksida diserap pada temperatur yang rendah ini, temperatur akan meningkat secara cepat kira-kira 140-160 oC yang akan menghasilkan sodium salisilaat dari sodium phenilkarbonat. Phenol yang tidak bereaksi dimasukkan kedalam stripper dan direcovei untuk direcycle. Crude sodium salisilat yang dihasilkan dilarutkan dalam air dan diasamkan untuk mengendapkan asam salisilat yang kemudian direcovery dengan sentrifugasi.
Gambar.3 Diagram blokAsam salisilat dengan proses Kolbe-Schmith
Proses kolbe-Smchmitt lebih dipilih karena reaksi karboksilat dapat dilakukan pada temperatur sekitar 170 oC antara karbon dioksida dengan logam alkali didroksi aromatik yang terlebih dulu dibuat dengan mereaksikan logam alkali hidroksida dengan senyawa hidroksi aromatik. Kemajuan sinesis yang telah dikembangkan ini mencapai tahap peningkatan perolehan asam salisilat dengan konversi phenol yang lebih tinggi dan proses pemurnian asam salisilat yang tidak begitu rumit. Selain penghematan energi karena temperatur yang digunakan seperti phenol cukup murah dan mudah didapat dibandingkan dengan odium phenate.
II.2 DIAGRAM ALIR DAN ESKRIPSI PROSES
Sodium
pherate
Heated
Ball mill
Vaccum
Ball mill
Tangki
penampung
Tangki
Pengasaman
CO2 Air H2SO4
Asam Saalisilat Filter
Phenol
NaOH
Autoclave
Reaktor
Tangki
Pengasaman
Filter
Asam SalisilatCO2
Pada proses kolbe-schmitt ini rasio molar phenol terhadap sodium hidroksida adalah 1:1 dan lebih disarankan dengan phenol yang berlebih yaitu sekitar 1% sampai 10% excess phenol. Meskipun sejumlah besar dari phenol dapat digunakan dalam proses, tetapi sangat penting untuk menjaga agar exceess phenol selalu berada dibawah 25%, karena bila phenol yang digunakan terlalu berlebih dapat menyebabkan pembentukan gumpalan-gumpalan yang dapat menyebabkan masalah mekanik pada peralatan proses. Larutan sodium hidroksida yang digunakan adalah larutan encer dengan range konsentrasi sekitar 25-55% sodium hidroksida.
Phenol dan larutan sodium hidroksida dicampurkan dalam mixer (M-101) kemudian direaksikan dalam ball mill (DE-101) yang akan mengevaporasi air pada temperatur 130 oC dan kemudian larutan divacumkan dalam ball mill (DE-102) adaa tekanan 5 sampai 100mmHg dengan temperatur 165 oC. Operasi ini dilakukan untuk meningkatkan perolehan sodium phenoxide. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
OH ONa
+ NaOH + H2O
Setelah penghilangan air dalam campuran sempurna dan setelah phenol telah terkonversi menjadi sodium phenate, padatan kemudian didinginkan sampai temperatur 100oC. Karbon dioksida berlebih dengan tekanan 5-6 atm dan temperatur 140 oC, tetapi lebih disarankan 100-125 oC diumpankan kedalam autoclae (R-201) yang akan bereaksi dengan sodium phenoxide. Karbon dioksida berlebih sangat diperlukan untuk memperoleh konversi yang tinggi dari asam salisilat. Absorpsi dari karbon dioksida akan terjadi reaksi sebagai berikut.
Ona Ona OH
2 + CO2 CO2Na +
Sebagai hasil reaksi, tekanan dan temperatur meningkat dengan cepat yaitu 4 sampai 6 bar dan 40-160 oC dan menjaga temperatur tetap pada temperatur 40-170oC agar reaksi karboksilat dapat berlangsung sempurna dengan waktu reaksi sekitar 0,5 sampai 4jam. Waktu yang diperlukan dalam reaksi karboksilat tahap pertama sangat tergantung pada kondisi operasi, tipe reaktor yang digunakan yaitu sekitar 0,5 sampai 5 jam. Kemudian sebagian phenol yang tidak bereaksi diregenerasi dalam distilasi vacum (FG-301).
Produk Autoclave yang berupa campuran sodium salisilat didinginkan pada temperatur 120 oC atau dibawahnya kemudian dilarutkan dalam air. Untuk mempercepat pengendapa asam salisilat pada langkah berikutnya adalah dengan mereaksikan sodium salisilat dengan penambahan karbon aktif yang mengandung zinc kedalam tangki. Penambahan asam kuat pada air yang berisi sodium salisilat dilakukan dengan penambahan asam hidroklorik dengan konsentrasi antara 15-25% pada temeratur 50-60 oC yang akan mengendapkan asam salisilat dalam tangki pengendapa dan meminimalkan jumlah lapisan air asin yang terbentuk serta menghindari mengendapnya garam sodium dari asam salisilat. Reaksi yang terjasi pada tangki pengendapan adalah sebagai berikut.
Ona ONa
CO2Na + H2SO4 CO2Na + Na2SO4
Setelah pengasaman dilakukan, campuran tersebut berubah manjadi cairan dengan dua fase yaitu air asin dn lapisan phenol yang mengandung asam salisilat. Lapisan phenol yang mengandung asam salisilat kemudian didistilat pada tekanan rendah yaitu pada tekanan rendah yaitu dibawah tekanan atmosfer (vacum) sampai residuyang diperoleh mengandung 30-35% berat phenol. Air dengan jumlah yang sama dengan residu ditambahkan kedalam residu dan mengatur temperatur campuran antara 75-100 oC untuk membentuk larutan yang homogen. Larutan kemudian didinginkan secara perlahan sampai temperatur 25-35 oC, sehingga asam salisilat, lapisan encer dan lapisan dengan sedikit phenol yang mengandung asam saisilat yang terkristalisasi.
Campuran asam salisilik dalam tangki residu kemudian dikeringkan dalam rotary dryer. Pemurnian yang lebih jauh lagi untuk meningkatkan perolehan asam salisilat adalah dengan menyublimasi asam salisilat kering yang berasal dari rotary dryer. Dalam mengurangi resiko ledakan debu akibat gerakan elektron saat operasi, sejumlah gas inert (nitrogen dengan sedikit karbon dioksida) disirkulasikan kedalam sublimasi. Asam salisilatt yan dihasilkan sekitar 88%, tetapi bila dilakukan recoverri akan dihasilkan perolehan asam salisilat kira-kira 95%
Produk asam salisilat yang sudah berupa kristal disimpan dalam kantong polipropilen yang dijait dengan kantong plastik polietilen didalamnya. Cara lain yang biasa dgunakan adalah dengan menyimpannya dalam lastik polietilen laluu dimasukkan kedalam drum yang terbut dari fiber. Hasil yang sudah dikemas kemudian disimpan dalam ruangan yang kering.
Asam salisilik yang dihasilkan mengandung kemurnian sebesar 99,5% asam salisilik dengan impurities asam 4-hydroxybenzoic, asam 4-hydroxy-isophthalic dan asam 2-hydoxy-isopthalic, sedangkan sodium salisilat hanya mengandung 90-95% garam sodium dalam kehadiran asam organik ada produk akhir reaksi karboksilasi. Sisanya berupa garam dari asam 4-hyroxybenzoic (4-HBA), asam 2-hydoxy-isopthalic (2-HIPA) dan asam 4-hydoxy-isopthalic (4-HIPA)
Produk samping yang berupa asam terutama 4-HBA, lebih mudah larut dalam air dibandingkan asam salisilat itu sendiri dan dapat dengan mudah dipisahkan dari asam salisilat dengan cara mengendapkan asam salisilat padda temperatur yang tinggi yaitu dengan menambahkan asam sulfur pada suhu 50-60 oC. Hal ini aan memberikan asam salisilat dengan kemurnian 99,5% dengan perolehan sekiar 85% dari kehadiran asam salisilat. Produk kedua yang berupa impurities dapat diisolasi dengan cara mendinginkan cairan induk pada suhu 25 oC dan kemudian merecycle produk ini dengan tujuan untuk dapat meningkatkan perolehan asam salisilat sampai 95%. Tetapi secara umum sejumlah asam salisilat yag sama jumlahnya dengan produk samping akan hilang bersama cairan induk. Pada prinsipnya asam yang dihasilkan harus direcoveri dari cairan induk dengan prinsip ektraksi menggunakan pelarut dan kemudian diikuti dengan penguapan dari pelarut.
Impurities lai selain 4-HBA adalah asam hidroxy isophhalic yang tidak mudah dihilangkan pada saat isolasi darii asam salisilat. Untuk menghasilkan kemurnian yang tinggi dari asam salisilat, asam salisilat disublimasi sehingga meninggalkan asam hidroxy isophthalic sebagai residu.
Telah diketahui bahwa derajat konversi sodium phenolate menjadi sodium salisilat sangat bergantung ada tempertur. Pada temperatur 165 oC dan 200 oC, 85-88% konversi dapat dengan mudah tercapai, tetapi pembentukan produk samping akan berkurang seiring dengan meningkatnya temperatur sebagai contoh, reksi pada temperatur 140-150 oC memberi 9% asam salisilat terutama 4-HBA dalam campuran produk kasar (crude) mengingat reaksi pada temperatur 190-195 oC. Pada tekanan 5 bar memberikan kurang dari 0,5% asam non-salisilat pada produk reaksi.
Phenol,
Keadaan ruang
NaOH 50%
Keadaan ruang
Gambar. 4 Diagram alir proses
Berikut ini adalah spesifikasi bahan utama pembuatan asam salisilat, yaitu :
Heated ball mill
Reaktor
5-100 mmHg
Vacum ball mill
165 oC
5-100 mmHg
CO2
100-125 oC
5-6 atm
Autoclave
140-180 oC
4-6 bar
Tangki
penampung
Air, keadaan ruang
karbon aktif
Tanki pengendap
50-60 oC, 1atm
Recovery phenol stripper vacum
Tangki residu
Crystalizer 2Crystalizer 2Rotary dryerSublimation chamber
N2
Asam salisilat
Tabel.5 Spesifikasi Asam salisilat
Kemurnian, min 99,5%Kandungan phenol, max 0,2%Kandungan abu, max 0,3%Penampakan Bubuk kristal
Tabel.6 Spesifikasi phenol
Tabel.7 Spesifikasi H2SO4
Tabel.8 Spesifikasi CO2
Kandungan CO2, wt min 99,95%CO, vol ppm max <10%SO2, vol ppm max <4%H2S, vol ppm max <0,5%COS, vol ppm max <0,5%Air, vol ppm max <5%Oil, vol ppm max <5%Hidroarbon, vol ppm max <10%C2H4, vol ppm max <1%C2H6, vol ppm max <1%NH3, vol ppm max <10%
Pada pabrik asam salisilat ini dihunakan mode operasi batvh proses, karena pada reaktor karboksilat dan tangki pengendapan dibutuhkan waktu reaksi yang cukup lama yaitu sekitar 5 jam. Temperatur udara yang digunakan sekitar 27 oC sesuai dengan keadaan ruang dan temperatur reference yaitu 25 oC, sedangkan untuk air pendingin digunaan air yang
Kemurnian, min 99,99%Kandungn air, max 0,01%Impurities, ppmCarbonylHydroxyacetoneMethylstyrene + cumeneAcetophenone2-MethylbenzofuranTotal (dry)
4010532
100
Kandungan H2SO4, wt min 98%SO2, wt max 0,01%Fe, wt max 0,01%
berasal dari tangki penampung air dengan suhu air pendingin digunakan air yang berasal dari tangki penampung air dengan suhu air pendingin masuk adalah 27 oC dan suhu keluarnya 40 oC.
DAFTAR PUSTAKA
Farmacope indonesia edisi IV 1995
Rieko kristian dan panji setya. 2007, ”Perancangan pabrik Asam salisilat dari phenol”, jurusan Teknik Kimia, FT Sultan Ageng Tirtayasa, Cilegon-Banten
www.google.com