Tinjauan Pustaka

1.      Proses Produksi

a.      Tinjauan Proses

Benzil sianida dikenal pula dengan nama Benzeneacetonitrile, Cyanomethylbenzene, Nitrilebenzene, Phenacetonnitrile, Phenylacetyl nitrile, Benzenediacetonitrile, Alpha-tolunitrile dan 2-Phenylacetonitrile. Proses pembuatan benzil sianida dapat dilakukan dengan cara yaitu sebagai berikut :

Pembuatan benzil sianida dari benzil klorida dan sodium sianida

Reaksi yang terjadi adalah :

Sodium klorida

Benzil sianida

Sodium sianida

Benzil klorida

C₆H₅CH₂Cl     +   NaCN                    C₆H₅CH₂CN   +     NaCl

 

                                        

Proses ini terjadi pada kondisi 100℃, tekanan 1 atm dan dalam fase   cair-padat. Keuntungan proses ini adalah mendapatkan yield yang tinggi yaitu 99% dan terjadi pada suhu yang relatif rendah. Serta perbandingan NaCN : C₆H₅CH₂Cl = 1 : 1,25 (Othmer, 1992).

 

b.      Tinjauan Termodinamika

Reaksi :

Sodium klorida

Benzil sianida

Sodium sianida

Benzil klorida

C₆H₅CH₂Cl     +   NaCN                  C₆H₅CH₂CN   +     NaCl

 

 

Untuk mengetahui apakah reaksi dapat berlangsung pada suhu 100℃ secara spontan perlu dicek dengan menggunakan energy gibs.

 

Perhitungan energy gibs dapat dilihat dalam diagram alir termodinamika berikut ini:

 

 

 

Menghitung ∆H 0298

Menghitung ∆G 0298

Menghitung K0298

Menghtiung ∆H0 r

Menghitung K0373 mengunakan persamaan Van’t Huff

Menghitung dan evaluasi ∆G 0373

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                   Gambar 1.2 Diagram Alir Termodinamika

(Syukri S, 1999)

 

Dimana :

∆G ⁰298   = perubahan energy gibbs reaksi pada suhu 298⁰ C

∆G ⁰373   = Perubahan energy gibbs reaksi pada suhu 373⁰ C

∆H ⁰298   = Perubahan enthalpy pada suhu 298⁰ C

∆H⁰ r           = Perubahan enthalpy total

K ⁰298       = Konstanta kesetimbangan pada suhu 298⁰ C

K ⁰373       = Konstanta kesetimbangan pada suhu 373⁰ C

(Perry, 1997)

 

 

 

 

 

Tabel 1.4 Harga ∆H₂₉₈ dan Cp

Komponen	∆H298, kJ/mol	Cp, J/(mol.K)
NaCN (A)	-87,50	69,098 + 3,8057E-02 T – 4,1570E-05 T2 + 1,3876E-08 T3
C6H5CH2Cl (B)	18,70	82,217 + 7,0948E-01 T – 1,7551E-03 T2 + 1,8744E-06 T3
C6H5CH2CN (C)	117,28	87,722 + 7,6976E-01 T – 1,6788E-03 T2 + 1,5257E-6 T3
NaCl (D)	-411,20	95,016 – 3,1081E-02 T + 9,6789E-07 T2 + 5,5116E-09 T3

            (Yaws, 1999)

 

·      Reaksi dianggap isotermal

∆HP

∆H­Total

100 C

100 C

∆HR

 

 

                   

∆Hf

C

C

 

 

a.    Nilai ΔH_R adalah sebagai berikut:

dH_R = ∑ n.Cp. dT

dH_R = (n.Cp_{A +} n.Cp_B )dT

 

1 x Cp_A :     69,098 + 3,8057E-02 T – 4,1570E-05 T² + 1,3876E-08 T³

+

2 x Cp_B :     82,217 + 7,0948E-01 T – 1,7551E-03 T² + 1,8744E-06 T³                                                    151,315 + 0,747537 T – 1,79667.10^-3 T² + 1,8883.10^-6 T³

 

ΔH_R = ∑ n.Cp. dT

        =

        =          

        = −20.342,9 J/mol

        =

 

b.    Nilai ΔH_f adalah sebagai berikut :

ΔH_f  = ∑ (∆H₂₉₈)_produk − ∑ (∆H₂₉₈)_reaktan

   = ((117,28 kJ/mol) + (-411,2 kJ/mol)) – ((-87,5 kJ/mol) + (18,7 kJ/mol))

   = -225,12 kJ/mol

 

c.       Nilai ΔH_P adalah sebagai berikut :

1 x Cp_A :  69,098 + 3,8057E-02 T – 4,1570E-05 T² + 1,3876E-08 T³

2 x Cp_B  :     82,217 + 7,0948E-01 T – 1,7551E-03 T² + 1,8744E-06 T³

     1 x Cp_C :     87,722 + 7,6976E-01 T – 1,6788E-03 T² + 1,5257E-6 T³

+

1 x Cp_D :      95,016 – 3,1081E-02 T + 9,6789E-07 T² + 5,5116E-09 T³

      334,053 + 1,49 T – 3,47.10^-3 T² + 3,42.10^-6 T³

 

ΔH_P        = ∑ n.Cp. dT

ΔH_P       =

            =

= 42.937,78 J/mol

= 42,94 kJ/mol

 

∆H_Total = ΔH_R + ∆H_f + ΔH_P

            = kJ/mol

            =

Berdasarkan perhitungan diatas didapat nilai ∆H_Total negatif, jadi dapat disimpulkan bahwa reaksi berjalan secara eksotermis.

 

 

 

·      Reaksi dianggap adiabatik

∆HP

∆H­Total = 0

100 C

T C

∆HR

 

 

                   

∆Hf

C

C

 

 

ΔH_P       =

            =

 

∆H_Total      = ΔH_R + ∆H_f + ΔH_p

0             =

T            = 402,75 C.

                                                                                               

Berdasarkan perhitungan diatas didapat nilai suhu meningkat menjadi 402,75 C, jadi dapat disimpulkan bahwa reaksi tidak dapat dilaksanakan secara adiabatik dan perlu menggunakan pendingin untuk menjaga suhu stabil pada 100 C.

 

c.       Tinjauan Pemilihan Kinetika

Persamaan reaksi kimia :

Sodium klorida

Benzil sianida

Sodium sianida

Benzil klorida

C₆H₅CH₂Cl     +   NaCN                    C₆H₅CH₂CN   +     NaCl

 

 

Persamaan kecepatan reaksi :

-r_{A =} k.C_A.C_B

Keterangan :

r_A =  kecepatan reaksi, kmol/m³.j

C_A = konsentrasi C₆H₅CH₂Cl, kmol/m³

C_B = konsentrasi NaCN, kmol/m³              

k = konstanta kecepatan reaksi, m³/j.kmol

                

Berikut merupakan konstanta kecepatan reaksi :

k   = 1.10⁹ exp (-14800/RT)

(Fukunaga, 1977)

 

d.      Pemilihan Reaktor

Pemilihan reaktor jenis Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) ini berdasarkan atas pertimbangan sebagai berikut :

1.    Proses yang terjadi adalah reaksi homogen fasa cair

2.    Terjadi pada tekanan 1 atm, suhu 100℃

(Faith Keyes, 1975)

 

e.       Utilitas

Sumber air untuk keperluan berasal dari air sungai, untuk pemilihan lokasi pabrik maka didirikan yang dekat dengan sumber air, serta kebutuhan listrik diperoleh dari PLN setempat dan cadangan generator.

 

2.      Bahan Baku, Bahan Pembantu, dan Produk

a.    Spesifikasi

1.    Bahan Baku

a.    Benzil klorida

Sifat-sifat fisik dan kimia

Rumus molekul                         : C₆H₅CH₂Cl

Berat molekul                            : 126, 58 kg/kmol

Sifat fisik                                   : cair

Warna                                        : tidak bewarna

Densitas                                     : 1,1 g/cm³

Titik didih                                  : 179 ℃

Titik beku                                  : - 39℃

Berat jenis                                  : 1,1 kg/l

Tekanan kritis                            : 1,10

Cp                                              : 19,3 KJ/mol

Kelarutan dalam air                   : 460 mg/l pada 30⁰C

Kemurnian                                  : 99,6 %

Bahaya                                        : Berbahaya jika tertelan, toksik jika terhirup, menyebabkan iritasi kulit

Impuritis                                      : <0.25% benzylidene chloride, <0.01% toluene, <0.25% chlorotoluene

(Anhui Jinao Chemical Co., Ltd.)

 

b.    Sodium sianida

Sifat-sifat fisik

Rumus molekul                         : NaCN

Sifat fisik                                   : padat

Titik didih                                  : 1496℃

Berat jenis                                  : 1,595 kg/l

Titik beku                                  : - 563,7 ℃

Kelarutan dalam air (25℃)       : 50g/100ml

Cp                                              : - 91 KJ/mol

Bahaya                                       : Beracun,iritasi

Kelarutan Bahan                        : larut dalam air,ammonia, methanol, etanol.

 

2.    Produk

a.    Benzil sianida

Sifat fisis dan kimia

Fase                                            : cair

Penampilan                                : cairan bening tidak berwarna

Bau                                            : menyengat

Rumus molekul                          : C₆H₅CH₂CN

Berat molekul                            : 117,15 g/mol

Titik didih                                  : 234℃

Titik beku                                  : -24℃

Berat jenis (20℃)                      : 1,015 kg/l

Spesific gravity                         : 1,02

Density (20⁰C)                           : 1,099 g/cm³

Indeks refraktif                          : 1,523

Flash point                                 : 101℃

Cp                                              : 188,28 KJ/mol

Sifat Kelarutan                          : Sedikit larut dalam air 460 mg/l 20ºC, larut dalam ether dan alcohol

Kemurnian                                 : 99% Benzyl cyanide 1% Water

Hazard                                       : Berbahaya untuk kesehatan bila tertelan (EDA,1998)

 

b.    Natrium klorida

Sifat fisis dan kimia

Fase                                            : padat

Rumus molekul                          : NaCl

Berat molekul                            : 58,44 g/mol

Titik didih                                  : 1465℃

Kelarutan dalam air (25℃)        : 35,9 g/100ml

Cp                                              : -411 KJ/mol

 

c.    H₂O

Sifat fisik                       : cair

Bau                                : tidak berbau

Berat molekul                : 18 kg/kmol

Warna                            : tak berwarna

Titik didih                      : 100℃ (212℉)

Tekanan uap                  : 2,3 kPa (@ 20℃)

Cp                                  : -241, 180 KJ/mol

 

b.      Pengadaan dan Transportasi

Pengadaan bahan baku dan distribusi produk dilakukan dengan cara bahan baku benzil klorida dan sodium sianida diperoleh dari perusahaan TNJ Chemical Industry Co.,Ltd., China menggunakan transportasi laut melalui Pelabuhan Tanjung Perak yang berlokasi di Surabaya. Bahan baku tersebut kemudian diangkut melalui transportasi darat menuju pabrik benzil sianida.

 

c.       Kemasan

Benzil Sianida dikemas dalam drum berkapasitas 200 kg/drum, pada suhu 30℃ dan tekanan 1 atm. Hal ini untuk menghindari bocornya drum dan hal – hal yang tidak diinginkan dikarenakan benzil sianida merupakan bahan kimia yang sangat beracun.

 

d.      Penyimpanan

Benzil Sianida disimpan dalam drum berkapasitas 200 Kg/drum pada suhu 30℃ dan tekanan 1 atm. Benzil klorida disimpan dalam drum besi dilapisi plastik dengan suhu 30℃ dan tekanan 1 atm.

 

A.    Prediksi Kapasitas

Berdasarkan data impor yang diperoleh dari BPS, dapat disimpulkan bahwa banyak industri di Indonesia yang membutuhkan benzil sianida. Adanya kebutuhan benzil sianida tiap tahunnya di Indonesia sekitar 30.000 – 60.000 ton/tahun. Maka kapasitas pabrik benzil sianida menggunakan kapasitas sebesar 60.000 ton/tahun, dengan harapan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri.