View
229
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
1/30
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
2/30
PENDAHULUANP
Kimia Industri
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
3/30
Sejarah
Bahan kimia sudah diketahui sejak zaman kuno
Orang Mesir kuno telah memakai sabun
Soda (sodium karbonat atau natron di Mesir) sudahdipakai untuk mencuci selama mumifikasi
Semen sudah dipakai dari Mesir hingga Roma danYunani yang dibuat dari abu vulkanik, batuan, dansoda kaustik
Bangsa Maya telah memakai latekx dalam permainan
dan pakaian
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
4/30
Industri Kimia
Dimulai dari Inggris sekitar tahun 1750-1800
Metode Kamar Timbal (Lead-Chamber Method) telah
dikembangkan di Inggris dalam tahun 1749 untuk
membuat asam sulfat.
Didorong oleh revolusi industri dengan permintaan
bahan kimia untuk industri lain.
Pabrik sabun (alkali + lewak hewan)
Pengelantangan kapas Pembuatan gelas/kaca dengan bahan baku dari pasir
(SiO2) dan soda (sodium karbonat)
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
5/30
Industri Kimia
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
6/30
Industri Kimia
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
7/30
Tiga Kunci Bahan Kimia
Asam Sulfat (oil of vitriol)
Bahan kimia terbesar di duni. Dipakai untuk: pemrosesan baja,
dehidrasi, pupuk sulfat, framasi, dan bahan warna, baterai asam
timbal, produksi alum (Al2(SO4)3).
Soda Abu (sodium carbonate)
Sodium karbonat (Soda ash, Sal Soda, Washing Soda), Na2CO3
dan Sodium Bikarbonat (baking soda), NaHCO3 dipakai untuk
pembuatan gelas, sabun, tekstil, kertas, dan bahan pembersih.
Soda Kaustik (sodium hydroxide)Hidroksida alkali (biasa sdisebut alkali) dipakai untuk produksi
gelas, kertas, sabun, pewarna tekstil, aditif dalam pengilangan
minyak, pengelantang, dan penyamakan kulit.
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
8/30
Karakteristik Industri Kimia
Tujuan Dasar: mencari keuntungan
Sangat kompetitif:
terdapat ratusan perusahaan kimia, kecil hingga sangatbesar, tidak ada monopoli
Sangat bergantunbg pada sains dan teknologi
Membutuhkan biaya besar untuk riset dan
pengembangan
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
9/30
Karakteristik Industri Kimia
Membutuhkan modal besar untuk membangun, mengembangkan, dan merawat fasilitas
produksi
Membutuhkan sedikit tenaga kerja perlu tenaga kerja yang ahli
Pertumbuhan industri umumnya melalui integrasi dari pada diversifikasi
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
10/30
Premise:Terdapat perbedaan mendasar antara sintesis dalam
industri dan laboratorium
Goal:Mahasiswa diharapkan dapat
1) menjelaskan bagaimana pendekatan sintesis industri
berbeda dari metode sintesis laboratorium
2) mengevaluasi kemungkinan skema reaksi berdasar
pada termodinamika, ekonomi, dan hal-hal lain
Laboratorium dan Industri
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
11/30
CONTOHPembuatan etil-alkohol dengan hidrasi etilen
H2C CH2 + H2O
H
H3C
H2C
OH
SKALA LABORATORIUM
Mengalirkan gas etilen ke dalam air yangmengandung H2SO4
Laboratorium dan Industri
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
12/30
CONTOHPembuatan etil-alkohol dengan hidrasi etilen
H2C CH2 + H2O
HH3C
H2C
OH
SKALA INDUSTRI
Aliran gas etilen dicampuir dengan steam pada suhu
325C dan tekanan 70 bar dan dialirkan pada katalis asam
fosfat yang diserapkan dalam tanah diatome; prosesberjalan kontinyu, dan etilen yang tidak bereaksi didaur
ulang ke umpan.
Laboratorium dan Industri
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
13/30
Laboratorium dan Industri
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
14/30
TUJUAN LABORATORIUMSintesis produk:
1) terkendala waktu
2) peralatan tersedia umum (biasanya gelas)
3) kondisi biasanya sekitar suhu kamar atau tidak
terlalu ekstrim
TUJUAN INDUSTRI
Produksi pada biaya minimum sehingga keuntungan
maksimum. Sintesis biasanya:1) Skala besar pada rentang P dan T yang lebar
2) Operasi batch atau continuous
3) Reaktan dalam fase gas atau cair
Laboratorium dan Industri
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
15/30
Jika ahli kimia mempunyai ide untuk membuat proses skalaindustri, terdapat beberapa langkah (step) yang perlu
dipertimbangkan sebelum implementasi
1) Evaluasi reaksi:
Pencarian literatur atau pekerjaan laboratoriumdan beberapa strategi reaksi perlu dikaji
2) Kelayakan ekonomi
3) Kelayakan teknik
4) Aspek lain: isu lingkungan, dll.
Laboratorium dan Industri
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
16/30
Ahli kimia harus mengkaji beberapa rute reaksi yang ada,
baik yang sudah diketahui mekanismenya maupun yang
belum
Contoh: produksi etilamina
Evaluasi Reaksi
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
17/30
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
CH3CH2Cl + 2 NH3 CH3CH2NH2 + 2 NH4Cl
C NH3C + 2 H2 CH3CH2NH2
CH3CH2NO2 + 3 H2 CH3CH2NH2+ 2 H2O
H3C H
O
+ NH2OH + 2 H2CH3CH2NH2 + 2 H2O
H3C H
O
+ NH3CH3CH2NH2 + 2 H2O
CH3CH2OH + NH3 CH3CH2NH2 + H2O
H2C CH2 + NH3 CH3CH2NH2
H3C CH3 + 0.5 N2 + 0.5 H2 CH3CH2NH2
Evaluasi Reaksi
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
18/30
Perkirakan perbedaan antara harga produk di pasar danharga reaktan.
Pendekatan pertama, dianggap:
1) 100% yield
2) Tidak ada biaya solvent dan katalis
3) Tidak ada harga produk samping
Asumsi di atas harus ditinjau ulang pada tahap
pengembangan
Kelayakan Ekonomi
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
19/30
Terdapat dua pertanyaan dasar untuk ahli kimia dan ahliteknik kimia terhadap reaksi yang dipilih:
(1) Seberapa jauh reaksi dapat berlangsung bila terjadi
keseimbangan?
(2) Seberapa cepat proses terjadi?
Pertanyaan (1) berkaitan dengan termodinamika dan
konstanta keseimbangan (K).
Pertanyaan (2) berkaitan dengan kinetika reaksi
(persamaan laju dan konstanta laju)
Kelayakan Teknik
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
20/30
Kelayakan Teknik
Pendekatan pertama pada termodinamika reaksi.
Ini dikerjakan dengan evaluasi perubahan energi bebas
Gibbs (G).
GR= HR - T SR
Reaksi spontanjika terjadi penurunan energi bebas Gibbs
dalam sistem.
Energi bebas Gibbs reaksi,
Greaction= Gfproducts - Gfreactants
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
21/30
Kelayakan Teknik
Contoh: Disosiasi etil-khlorida
CH3CH2Cl H2C CH2 + HCl
Pada 298 KHf -26.70 12.50 -22.06
Gf -14.34 16.28 -22.77
Pada 1000 K
Hf -30.43 9.21 -22.56Gf 18.60 28.85 -24.08
S 93.80 72.07 53.25
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
22/30
Kelayakan Teknik
Contoh: Disosiasi etil-khlorida (lanjutan)
Hrxn =HfCH2=CH2 +HfHCl -HfCH3CH2Cl
Grxn =GfCH2=CH2 +GfHCl -GfCH3CH2Cl
Srxn = SCH2=CH2 + SHCl - SCH3CH2Cl
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
23/30
Kelayakan Teknik
Contoh: Disosiasi etil-khlorida (lanjutan)
Pada 298 K:
Hrxn = +17.14 kcal/mol
Grxn = +7.86 kcal/molSrxn = +31.15 cal/mol
Pada 1000 K:
Hrxn = +17.08 kcal/molGrxn = -14.43 kcal/mol
Srxn = +31.52 cal/mol
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
24/30
Kelayakan Teknik
Perubahan Energi Bebas Indikasi
G negatif Reaksi spontan
G positif kecil Investigasi lebih lanjut
G poositif besar Hanya terjadi reaksi pada
kondisi tak biasa
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
25/30
Kelayakan Teknik
Gf kcal/mol
298 K 1000 K
CH2=CH2 16.28 28.25CH3-CH3 -7.87 26.13
CH3CH2NH2 8.91 60.96
CH3CH2OH -40.22 1.98
NH3 -3.86 14.85H2O -54.64 -46.04
H2 0 0
N2 0 0
Kasus: Pembuatan etil-amina
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
26/30
Kelayakan Teknik
Greaction= Gfproducts - Gfreactants
G298 = -1.65 kcal/mol
G1000= -1.91 kcal/mol
H3C CH3 + 0.5 N2 + 0.5 H2 CH3CH2NH2
CH3CH2OH + NH3 CH3CH2NH2 + H2O
G298 = + 16.78 kcal/molG1000= + 34.83 kcal/mol
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
27/30
Kelayakan Teknik
Pertanyaan:Pada kondisi apa reaksi berikut dapat dilakukan?
H2C CH2 + NH3 CH3CH2NH2
G298 = - 3.51 kcal/mol
G1000= + 17.86 kcal/mol
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
28/30
Aspek Lain
Evaluasi:
1) kemungkinan produk samping (kesulitan pemisahan)
2) sensitivitas reaktan dan produk antara terhadapudara dan kelembaban
3) Nilai komersial produk samping
4) Dampak ingkungan produk samping
5) Isu kesehatan dan keselamatan (safety)
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
29/30
TUGAS-1
Berikan satu contoh proses produksi bahan
kimia yang bermanfaat bagi manusia,
sehingga jelas:
bagaimana pendekatan sintesis industri berbedadari metode sintesis laboratorium
kemungkinan skema reaksi berdasar pada evaluasi
reaksi, aspek termodinamika, dan lain-lain.
7/29/2019 01 Kimia Industri Rev01
30/30
TUGAS-1
Ketentuan:
Tugas kelompok terdiri atas 4-5 mahasiswa
(pilih kelomppok sendiri)
Tugas dikumpulkan berupa softcopy dalamformat wordataupptdikirim ke
heriyanto7557@gmail.com, paling lambat
Jumat, 1 Maret 2013, dengan nama file
TUGAS-1 KELOMPOK-xx.DOC atauTUGAS-1 KELOMPOK-xx.PPT
dengan xx nomor kelompok
mailto:heriyanto7557@gmail.commailto:heriyanto7557@gmail.comRecommended