REAKTOR FASA CAIR

Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Proses Industri Kimia Organik

Dosen :

Ir, Syamsudin, AB, MPd

Oleh :

Mario Febrianta NIM 201243007

PROGRAM S1 TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA

2011

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat karunia-Nya penulis

mampu menyelesaikan makalah dengan judul Pembuatan Anilin Melalui Reduksi

Nitrobenzene.

Makalah Pembuatan Anilin Melalui Reduksi Nitrobenzene ini merupakan tugas mata

kuliah Proses Industri Kimia Organik.

Melalui makalah yang berjudul Pembuatan Anilin Melalui Reduksi Nitrobenzene ini

yang diharapkan dapat menunjang nilai penulis di dalam mata kuliah Proses Industri Kimia

Organik. Selain itu, dengan hadirnya makalah ini dapat memberikan informasi yang dapat

menjadi pengetahuan baru bagi pembacanya.

Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Bapak Ir,

Syamsudin, AB, MPd selaku dosen pembimbing serta kepada seluruh pihak yang terlibat di

dalam penulisan makalah Pembuatan Anilin Melalui Reduksi Nitrobenzene ini.

Penulis menyadari bahwa, masih banyak kesalahan dan kekurangan di dalam

penulisan makalah ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang

konstruktif untuk kesempurnaan makalah ini di masa yang akan datang. Semoga makalah ini

dapat bermanfaat.

Jakarta, 01 Juni 2014

Penulis

BAB II

PEMBAHASAN

1.1 Definisi Anilin

Anilin merupakan senyawa organik dengan komposisi C6H5NH2 yang

termasuk kedalam senyawa aromatik, dengan bantuan doping asam aniline dapat

menjadi bahan konduktor dengan nilai konduktivitas tertentu. Panjang gelombang

maksimal anilin adalah 230 nm. Hal ini disebabkan pasangan elektron menyendiri

pada NH2 yang berinteraksi denagn elektron cincin untuk meningkatkan densitas

elektron di keseluruhan cincin, terutama pada posisi orto dan para dari cincin. Anilin

merupakan bahan kimia yang dapat dibuat dari beberapa macam cara dan bahan, serta

dapat digunakan untuk membuat berbagai macam produk kimia. Di dalam era

industrialisasi saat ini anilin mempunyai peranan penting dan banyak digunakan

sebagai zat pewarna dan karet sintetis dalam dunia industri. pada proses sulfonasi

Anilin juga di gunakan sebagai bahan pembuatan asam sulfanilat, di mana produk

akhir dari proses tersebut ditentukan dari banyak tidaknya anilin yang di gunakan.

Reaksi anilina dengan asam nitrit akan menghasilkan garam diazonium dan proses ini

disebut diazotisasi. Benzena diazonium klorida juga digunakan sebagai bahan baku

obat obatan golongan sulfa, seperti sulfanilamid dan sulfamerazin.

1.2 Sifat Fisika dan Sifat Kimia Anilin

1. Sifat Fisika Anilin

a. Berat molekul 93,128 g/mol6

b. Temperatur kritis 699 K

c. Tekanan kritis 53,09 bar

d. Volume kritis 270 cm3/mol

e. Titik lebur 267,13 K

f. Titik didih 457,6 K

g. IG heat of formation 86,86 kJ/mol

h. IG Gibbs of formation 166,69 kJ/mol

i. Panas penguapan 41,84 kJ/mol

j. Speciific gravity 60 F 1,023553

k. Berupa zat cair seperti minyak

l. Sukar larut dalam air

m. Indeks bias 1.58

2. Sifat Kimia Anilin

a. Larut pada pelarut organik dengan baik, larut pada air dengan tingkat

kelarutan 3,5 % pada 25 oC

b. Anilin adalah basa lemah (Kb = 3,8 x

10−10)

c. Halogenasi senyawa anilin dengan brom dalam larutan sangat encer

menghasilkan endapan 2,4,6 tribromanilin; sedangkan halogenasi dengan

klorin menghasilkan trikloroanilin

d. Anilin beraksi dengan gliserol membentuk quinoline dengan adanya

nitrobenzen dan asam sulfat

e. Anilin bereaksi dengan hidrogen peroksida dan arctonitril dalam larutan

metanol membentuk azoxybenzene

f. Hidrogenasi anilin dengan menggunakan brom menghasilkan 2,4,6

tribromoanilin

1.3 Proses Pembuatan Anilin

1. Aminasi Chlorobenzen

Pada proses aminasi chlorobenzen menggunakan zat pereaksi amoniak cair,

dalam fasa cair dengan katalis Tembaga Oxide dipanaskan akan menghasilkan 85

- 90 % anilin. Sedangkan katalis yang aktif untuk reaksi ini adalah Tembaga

Khlorid yang terbentuk dari hasil reaksi samping ammonium khlorid dengan

Tembaga Oxide. Mula - mula amoniak cair dimasukkan ke dalam mixer dan pada

saat bersamaan chlorobenzen dimasukkan pula, tekanan di dalam mixer adalah

200 atm. Dari mixer campuran chlorobenzen dengan amoniak dilewatkan ke

preheater kemudian masuk ke reaktor dengan suhu reaksi 235 °C dan tekanan 200

atm. Pada reaksi ini ammonia cair yang digunakan adalah berlebihan. Dengan

menggunakan katalis tertentu, reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

C6H5Cl + 2 NH3 ===> C6H5NH2+ NH4Cl Pada proses aminasi chlorobenzen,

hasil yang diperoleh berupa nitro anilin dengan yield yang dihasilkan adalah 96 %

( Groggins, 1958 ).

2. Reduksi Nitrobenzen

a. Reduksi fasa cair

Untuk fasa cair, nitrobenzen direduksi dengan hidrogen dalam suasana asam

( HCl ) serta adanya iron boring, dengan suhu sekitar 135 - 170 °C dan

tekanan antara 50 - 500 atm, dimana asam ini akan mengikat oksigen

sehingga akan terbentuk air, dengan bantuan katalis Fe2O3 reaksinya sebagai

berikut :

4C6H5NO2 + 11 H2 ===> 4C6H5NH2 + 8 H2O

( Faith and Keyes, DB, 1957 )

Proses reduksi dalam fasa cair sudah tidak digunakan lagi karena tekanan

yang digunakan tinggi sehingga kurang effisien dari segi ekonomis dan

teknis. Yield yang dihasilkan adalah 95 %( John Wiley and Sons. Inc, 1957 ).

b. Reduksi fasa gas

Proses pembuatan anilin dari reduksi nitrobenzen dalam fasa gas, sebagai

pereduksi adalah gas hidrogen dan untuk mempercepat reaksi dibantu dengan

katalisator Nikel Oksid, reaksinya sebagai berikut :

C6H5NO2 + 3 H2 ===> C6H5NH2 + 2 H2O

Pada proses reduksi fasa gas dengan suhu di dalam reaktor sekitar 275 - 350

°C dan tekanan 1,4 atm, reaksi yang terjadi adalah reaksi eksotermis karena

mengeluarkan panas. Yield yang dihasilkan pada prosese ini adalah 98 % dan

kemurnian dari hasil ( anilin ) yang tinggi ini ( 99 % ) mengakibatkan anilin

dari segi komersial dapat digunakan (Faith and Keyes, DB, 1957).

1.4 Reaksi Pembentukan Anilin

1. Oksidasi

Oksidasi anilin telah banyak diselidiki, dan dapat mengakibatkan reaksi

lokal pada hasil nitrogen atau lebih umum dalam pembentukan ikatan CN baru.

Dalam larutan alkali, az ob e n z e ne hasil, sedangkan a s a m a r s e n me nghasilkan

pewarna violaniline-violet. a s a m krom a t men gubahnya menjadi k uinon ,

sedangkan Klo r a t , di hadapan garam logam tertentu (terutama v a n a dium ),

memberikan "hitam anilina". Asam klorida dan potasium klorat

memberikan Chlor a nil . K a l i um p e rm a n g a n a t d alam larutan netral mengoksidasi

ke ni t rob e n z e na , dalam larutan alkali untuk az ob e n z e ne , amonia dan a s a m

oks a lat , dalam larutan asam untuk anilina hitam. a s a m

h y po c hl o rous memberikan 4 -a m i nof e nol d an para-amino dif e ni l a m i n . Polimer

ini menunjukkan redoks kaya dan sifat asam-basa.

2. Ektrofilik reaksi pada karbon

Seperti f e nol , turunan anilin sangat rentan terhadap subs t i t usi

e lektr o filik r eaksi. Reaktivitas tinggi Itu mencerminkan bahwa itu

adalah e n a m i na , yang meningkatkan kemampuan-menyumbangkan elektron

cincin. Sebagai contoh, reaksi anilin dengan a s a m sulf a t p ada 180 ° C

menghasilkan a s a m sul f a ni l a t , H 2 NC 6 H 4 SO 3 H, yang dapat dikonversi

ke sulf a ni l a m i de. S ulfanilamide adalah salah satu ob a t sulfa , yang banyak

digunakan sebagai a nt i b a kte r i p ada awal abad 20. Reaksi Skala industri terbesar

dari anilin melibatkan alkilasi dengan fo r mald e h i da :

2C 6 H 5 NH 2 + CH 2 O → CH 2 (C 6 H 4 NH 2 ) 2 + H 2 O 2 C 6 H 5 NH 2 +

CH 2 O → CH 2 (C 6 H 4NH 2) 2 + H 2 O

Diamina dihasilkan pendahulu untuk 4,4 ' - M D I d an diisocyanates terkait.

3. Kebasaan

Anilin adalah lemah b a sis . a rom a t i k a m i na seperti anilin adalah, pada

umumnya, lemah basa jauh dari a lif a t i k a mina karena efek-menarik elektron dari

kelompok fenil. Anilin bereaksi dengan asam kuat untuk

membentuk a ni l in i um ( atau phenylammonium) ion (C 6 H 5-NH

3 +). Sulf a t bentuk piring putih yang indah. Meskipun anilin adalah lemah

dasar, p r e sip i tat s e ng , a l um i niu m , dan b e s i g aram, dan, pada pemanasan,

mengusir a mon i a dari garam. Kebasaan lemah karena efek induktif negatif

sebagai pasangan elektron mandiri pada nitrogen sebagian terdelokalisasi ke

dalam sistem pi dari cincin benzena.

4. Asilasi

Anilin bereaksi dengan asam karboksilat [ 3] a tau lebih mudah dengan a sil

klorida s eperti a s e t i l klorida untuk memberikan a m i d a . Amida terbentuk dari

anilin kadang-kadang disebut anilides, misalnya CH 3-CO-NH-C

6 H 5 adalah ace t a ni l ide. Antif ebrin (acetanilide), anti-piretik dan analgesik,

diperoleh dengan reaksi a s a m as e tat dan anilin.

5. N-Alkilasi

N-metilasi dari anilin dengan me t a nol p ada temperatur tinggi selama

catalsts asam memberikan N-methylaniline dan d i met h y lanil i ne:

C 6 H 5 NH 2 + 2 CH 3 OH → C 6 H 4 N(CH 3 ) 2 +

H 2 O C 6 H 5 NH 2 + 2 CH 3 OH → C 6 H 4 N (CH 3) 2 + H 2 O

Metil dan dimethylaniline adalah cairan berwarna dengan pb dari 193-195 ° C

dan 192 ° C, masing-masing. Derivatif ini penting dalam industri warna. Anilin

menggabungkan langsung dengan a lk i l iod i da untuk membentuk amina sekunder

dan tersier.

6. Karbon disulfida derivatif

Direbus dengan k a rb o n disu l fida , memberikan sulfocarbanilide

(difenil t i our e a ) (CS (NHC 6 H 5) 2), yang dapat dipecah menjadi

fenil iso t hio c y a n a te ( C 6 H 5 SSP), dan triphenyl g u a nid i n ( C 6 H 5 N = C (

NHC 6 H 5) 2).

7. Diazotization

Anilin dan yang cincin-derivatif digantikan bereaksi dengan a s a m

ni t rit untuk membentuk g a r a m dia z oniu m . Melalui intermediet, anilin dapat

dengan mudah dikonversi ke-OH,-CN, atau h a l i da mel alui r e a ksi S a ndm e y e r .

8. Reaksi lain

Bereaksi dengan nitrobenzena untuk menghasilkan ph e n a z ine di - A u e

r e a ksi W oh l . Hidr ogenasi memberikan c y c lohe x y lamine .Menjadi reagen standar

di laboratorium, anilin digunakan untuk reaksi banyak niche. Asetat digunakan

dalam uji a s e tat Anil i na untuk karbohidrat, mengidentifikasi pentosa oleh

konversi untuk fu r fu ra l . H al ini digunakan untuk noda saraf RNA biru di Nissl

nod a .

1.5 Kegunaan Anilin

1. Bahan bakar roket.

2. Pembuatan zat warna diazo.

3. Obat-obatan.

4. Bahan peledak.

1.6 Mekanisme Reaksi

Reaksi pembuatan anilin dari nitrobenzen dan gas hidrogen merupakan reaksi

reduksi fase uap dengan mekanisme reaksi sebagai berikut :

Gambar 2.1. Mekanisme Reaksi Reduksi Nitrobenzene

Senyawa alifatik maupun aromatik yang mengandung gugus nitro dapat

direduksi menjadi amina. Namun reaksi senyawanitro aromatik (nitrobenzene)

mempunyai kemungkinan lebih besar untuk direduksi menjadi senyawa amina.

Banyak agen pereduksi yang dapat digunakan untuk mereduksi nitrobenzene.

Diantaranya yang paling sering digunakan adalah Zn, Sn, atau Fe (dan beberapa

logam lainnya), asam, dan hidrogenasi katalitik.Reduksi dengan logam dalam asam

mineral berlangsung begitu cepat dan selalu menghasilkan senyawa amina dalam hal

ini anilin.

1.7 Tinjauan Kinetika

Ditinjau dari segi reaksinya, kecepatan reaksi yang terjadi berbanding lurus

dengan kenaikan temperaturnya. Hal ini dapat ditunjukan melalui persamaan

Arhennius :

Yang mana pada proses pembuatan anilin dari nitrobenzene fase uap

persamaan nilai k adalah sebagai berikut:

Sehingga reaksi merupakan reaksi orde satu dari nitrobenzen

( Doraiswamy, 1984 )

Temperatur dari suhu 20C -diatas 300 C yang digunakan untuk

kondisi reaksi . Reaksi ini bersifat reaksi eksotermis, secara termodinamis

akan menurunkan konversi. Temperatur terbaik (optimal) harus dipilih untuk

memberikan pertimbangan pembentukan produk aniline yang terjadi secara

maksimal. Penurunan suhu akan membuat reaksi berjalan ke arah produk.

1.8 Tinjauan Termodinamika

Reaksi pembuatan anilin dari nitrobenzen ini berlangsung secara eksotermis,

hal ini dapat ditinjau dari ∆H reaksi pada suhu 298 K.

Reaksi: C6H5NO2(g) + 3 H2(Cu) C6H5NH2(g) + 2 H2O (g)

Nitrobenzen Hidrogen Anilin Air

∆HR(298 K) = ∆H produk - ∆H reaktan

= ∆H (C6H5NH2 + 2 H2O) - ∆H (C6H5NO2 + 3 H2)

= (86.860 + 2 * (-241.820)) – (67.600)

= -464.128 J/mol

Nilai ∆HR (298 K) bernilai negatif, maka reaksi ini merupakan reaksi eksotermis.

Penurunan suhu dapat meningkatkan harga K (konstanta kesetimbangan).

∆G° (298 K) = ∆G°produk - ∆G°reaktan

= ∆G°(C6H5NH2 + 2 H2O) - ∆G°(C6H5NO2 + 3 H2)

= (166.690 + 3 * (-228.590)) – (158.000)

∆G° (298 K)

=

=

-677.080 J/mol

- R T ln K 298 K

ln K 298 K = ∆𝐺° (298

𝐾 ) =

− 677080 −8,314∗298= 273.284

𝐾523𝐾 ��298 𝐾 ln𝐾273𝐾 = (∆H𝑅 ) ( 1

�������𝑎�𝑖 − 1

)��298𝐾ln K 523K – ln K 298K = ( − 744720) ( 1 − 1 )ln K 523K– 273,284= 156,841

8,314

523 273

ln K 523K = 430,125

dengan harga ln K 523Kyang tinggi, dapat disimpulkan bahwa reaksi pembentukan

anilin dari nitrobenzen merupakan reaksi irreversible (reaksi yang tidak dapat balik)

1.9 Uraian Proses Pembuatan Anilin

Nitrobenzene dari tangki penyimpan dialirkan ke vaporizer 01. Uap

nitrobenzene kemudian diumpankan ke dalam reactor fixedbed multitubular bersama

dengan gas hidrogen yang berasal dari umpan segar dan recycle dari separator

sehingga suhu umpan sekitar 155°C.

Di dalam reaktor terjadi reaksi reduksi yang bersifat eksotermis (keluar panas)

sehingga suhu keluar reaktor lebih tinggi dari suhu umpan sekitar 240°C. Hasil reaksi

kemudian didinginkan di dalam condenser parsial sehingga senyawa² yang

mempunyai titik didih tinggi akan mengembun sedangkan gas hydrogen tidak

mengembun. Gas H2 yang keluar dari separator condenser parsial direcycle ke reactor

sedangkan embunan (cairan) diumpankan ke dalam decanter.

Di dalam decanter senyawa organic (hydrocarbon) akan terpisah dari air

karena sifat yang tidak larut dan akan keluar dari bagian bawah decanter, untuk

diumpankan ke dalam menara distilasi 01. Air yang mempunyai densitas lebih kecil

keluar dari bagian atas dan dialirkan ke UPL.

Menara distilasi 01 digunakan untuk memisahkan air yang masih terikut dan

akan diperoleh sebagai hasil atas yang kemudian dialirkan ke UPL. Hasil bawah yang

berupa aniline dan nitrobenzene kemudian diumpankan ke dalam menara distilasi 02.

Hasil atas menara distilasi 02 berupa senyawa aniline yang merupakan produk

kemudian ditampung di tangki produk. Hasil bawah yang berupa senyawa

nitrobenzene yang diperkirakan sudah rusak (waste) dialirkan ke UPL.

BAB III

KESIMPULANAnilin merupakan senyawa organik dengan komposisi C6H5NH2 yang termasuk

kedalam senyawa aromatik, yang bersifat basa, dan akan mengalami reaksi oksidasi jika kontak dengan sinar matahari.

Anilin dapat dibuat dengan cara Aminasi Chlorobenzene dan reduksi Nitrobenzene. Anilin dalam kehdupan sehari-hari dgunakan sebagai bahan bakar roket, pembuatan zat warna diazo, obat-obatan, bahan peledak.

DAFTAR PUSTAKA

Fessenden Ralph.J. & fesssenden Joan S. 1986. Kimia organik edisi II. Erlangga. Jakarta.

Fessenden Ralph.J. & fesssenden Joan S. 1986. Kimia organik edisi III. Erlangga. Jakarta.

Petrucci ralph H.- Suminar. 1985. Kimia dasar edisi keempat-jilid 3. PT. Gelora Aksara Pratama.Bogor.

Siegrried ebel. 1978. Obat sintetik buku ajar&penanganan. GM university press. Jogjakarta.