Bab 2.1 Karbonilasi Metanol

7/24/2019 Bab 2.1 Karbonilasi Metanol

1/3

1. Karbonilasi methanol dengan katalis Cobalt (Proses BASF)

Proses BASF merupakan proses karbonilasi methanol pertama kali yang

dikomersialisasikan oleh BASF. Proses ini menggunakan katalis Co (Cobalt) dengan kondisi

operasi tinggi (6 atm! "#oC) dan memiliki selekti$itas sebesar %& (based on methanol) dan

'&(based on C). etanol murni atau dalam bentuk *ampuran bersama dimethyl ether dan

sedikit air direaksikan dengan gas C (Carbon Monnoxide) dan dengan adanya keberadaan C+"pada ,ase li-uid. ulamula C+"bereaksi membentuk tetra*arbonylhydrido*obalt dan hydrogen

iodide. Selan/utnya hydrogen iodide dikon$ersi men/adi methyl iodide oleh methanol sesuai

dengan reaksi berikut.

0etra*arbonylhydrido*obalt dan methyl iodide bereaksi membentuk senyaa intermediet

C2#Co(C)3. Senyaa intermediet ini mengalami penambahan C dan terhidrolisis sehingga

membentuk asam asetat dan meregenerasi senyaa tetra*arbonylhydrido*obalt. Senyaa katalis

tersebut dapat bereaksi kembali pada rangkaian reaksi baru selan/utnya.

Produk samping yang dihasilkan berupa methane! C"! a*etaldehyde! ethanol dan ether.

Produk asam asetat dengan kemurnian %%.4& dapat diperoleh setelah melalui lima tahap proses

pemurnian pada kolom distilasi (0homas! "#).

". Karbonilasi methanol dengan katalis 5hodium 2omogen (Proses onsanto).

Proses onsanto merupakan proses karbonilasi menggunakan katalis rhodium dengan

kondisi operasi sedang (14""7C! #3 atm). Proses ini memiliki selekti$itas yang tinggisebesar %%& (based on methanol) dan 48& (based on C). Selama karbonilasi methanol! metil

iodida digenerasikan melalui reaksi methanol dengan hydrogen iodida.etil iodide ini bereaksi

dengan katalis rhodium menghasilkan kompleks rhodiummethyl.Kompleks ini kemudian

mengalami perubahan dimana methyl mengalami pertukara dengan gugus karbonil membentuk

kompleks atmu.Kemudian kompleks atmu yang terbetuk bereaksi se*ara adisi dengan C

menghasilkan kompleks acyl.Adanya eliminasi redukti, gugus a*yl menghasilkan asam asetat dan

hydrogen iodide.

5eaksi karbonilasi berlangsung pada stirred tank reactor se*ara kontinyu. Produk li-uid

yang berasal dari rea*tor kemudian dialirkan menu/u adiabatic flash tank melalui pressure

reduction valve dimana komponen ringan seperti metil asetat! metil iodide! dan asam asetat

dikeluarkan dari bagian atas tanki sebagai uap.Sedangkan *airan yang tertinggal pada tanki di

re*y*le menu/u rea*tor. Produk $apour kemudian dialirkan menu/u distilasi tiga tahap untuk

mengalami pemurnian hingga didapatkan produk asam asetat dengan kemurnian

9%%&.Kekurangan dari proses onsanto ialah harga katalis yang mahal! resiko ter/adinya

presipitasi katalis! tingginya kadar air (1 t.&) di dalam rea*tor yang memi*u tingginya biaya

pemurnian (:ones! ").

#. Karbonilasi ethanol dengan Katalis +ridium (Proses Cati$a)


2/3

Proses Cati$a merupakan proses karbonilasi menggunakan katalis iridium. Proses

berlangsung pada ,asa *air dengan suhu operasi 18""7C dan tekanan 188 atm.

Konsentrasi katalis iridium sebanyak '18 ppm dengan senyaa ruthenium sebagai

promotor sebanyak 18"8 ppm (Sunley! ").

Pertama methanol direaksikan dengan asam iodida menghasilkan etil +odida. Setelah itu!

metil iodida masuk dalam tangki reaktor bereaksi dengan katalis kompleks iridium membentuk;+r(C)"+#C2#struktur ini kurang stabil sehingga untuk menstabilkan C di mutasi berikatan dengan C2 #.

=ugus C2#C pada kompleks mudah lepas! sehingga dengan adanya ion + di sekitar kompleks

menyebabkan gugus C2#C lepas dari kompleks dan bereaksi dengan + membentuk

C2#C+.Senyaa C2#C+ ini kemudian dihidrolisis menghasilkan asam asetat (C2 #C2) dan

asam halide (2+). 2+ yang terbentuk ini ditarik lagi masuk dalam siklus bereaksi dengan methanol

membentuk etil +odida yang akan bereaksi lagi dengan katalis.

5eaksi karbonilasi ter/adi di dalamjet loop reactor. 0er*ampurnya material dalam reaktor

ter/adi akibat e,ek jet mixing yang dihasilkan oleh cooling loop reaktor dimana material

meninggalkan reaktor utama dan meleati cooler sebelum dikembalikan lagi menu/u bagian atasreaktor. 5eaktor sekunder berupa reaktor plug flow ditempatkan setelah reaktor utama untuk

memaksimalkan produk asam asetat yang dihasilkan.Flash vessel dibutuhkan untuk merecycle

katalis iridium agar terpisah dari produk! katalis kemudian dikembalikan menu/u reaktor utama.

Sedangkan produk atas berupa asam asetat dan pengotor dialirkan menu/u distilasi dua tahap

untuk menghasilkan asam asetat murni (:ones! ").

Salah satu kelebihan dari penggunaan katalis iridium adalah tingginya stabilitas dari katalis

iridium. Katalis ini dapat tetap beroperasi pada konsentrasi air yang sangat rendah (.8 t&)

sehingga dapat mningkatkan optimasi dari proses karbonilasi methanol. +ridium memiliki

kelarutan yang lebih tinggi pada medium reaksi dibandingkan dengan rodhium. 2al ini

menyebabkan konsentrasi katalis yang diperoleh lebih tinggi sehingga meningkatkan la/u reaksi.

0ingginya la/u reaksi ini /uga dapat menghasilkan keuntungan lainnya yaitu penggunaan ukuran

peralatan proses yang lebih ke*il (0homas! "#).

3. Karbonilasi methanol dengan Katalis >i*kel

Proses karbonilasi menggunakan katalis nikel dapat dilangsungkan pada kondisi operasi

sedang yaitu 1%7C dan tekanan ' atm dengan adisi metil iodide sebagai *opromoter. Akti$itas

katalis dapat ditingkatkan dan $olatilitas senyaa ni*kel *arbonyl dapat diturunkan dengan

menggunakan stabilisator ,os,in! logam alkali atau molybdenum. ?a/u reaksi dan selekti$itas

reaksi mendekati reaksi berkatalis rhodium. Kelebihan proses ini ialah biaya katalis yang lebih

rendah disbanding rhodium dan stabil pada konsentrasi air rendah. Kekurangannya ialah >i(C)3

merupakan senyaa yang sangat toksik dan sangat $olatile sehingga proses ini /arang digunakan

di industry (Sunley! ").

8. Karbonilasi methanol menggunakan katalis rhodium heterogen (Proses C0A*eti*a)

Proses ini menggunakan katalis rhodium kompleks dengan adanya resin $iniylpiridine untuk

mensupport katalis. Katals yang digunakan berupa katalis heterogen sehinga tidak perlu adanya

proses pemisahan katalis dari ,ase li-uid setelah reaksi. Proses ini sebagai solusi untuk mengatasi

permasalahan tingginya kadar air di dalam rea*tor pada Proses onsanto.


3/3

Pada karbonilasi yang menggunakan katalis homogen! produk asam asetat yang terbentuk

tergantung dari konsentrasi katalis pada ,ase li-uid dalam reaksi. Konsentrasi katalis dipengaruhi

oleh kelarutannya dalam air. Beberapa *ara telah dilakukan untuk meningkatkan kelarutan katalis

yaitu dengan menambah /umlah air atau menambahkan garam iodida. >amun! kedua *ara tersebut

masih menimbulkan masalah yaitu meningkatnya biaya untuk pemisahan dan meningkatnya la/u

kororsi. 2al tersebut dapat diatasi dengan adanya penggunaan katalis rhodium heterogen yangtelah diimobilisasi dengan resin $inylpiridine. Katalis ini dapat mengurangi kehilangan dari

katalis rhodium karena katalis tetap berada di dalam reaktor dan tidak perlu adanya proses

pemisahan katalis. Katalis ini /uga dapat beroperasi pada kadar air yang sangat rendah (#' t&)

sehingga dapat mengurangi pembentukan gas C" dan produk samping yang terhidrogenasi serta

mengurangi konsentrasi dari asam iodida yang men/adi penyebab adanya korosi (0homas! "#).

5eaktor yang digunakan berupa bubble*loum loop rea*tor. 5eaktor ini di*iptakan khusus

untuk penggunaan katalis resin. 5eaktan gas C disemprotkan dari bagian baah rea*tor

menggunakan sparger hingga terbentuk gelembung ke*il. =elembung ini kemudian naikdan

mengalami kontak dengan methanol dan katalis resin yang terdapat di dalam rea*tor. Kelebihan

proses ini ialah minimnya resiko kehilangan katalis akibat adanya presispitasi! turunnya biayapemurnian akibat rendahnya kadar air dalam rea*tor! panas reaksi mudah ditangani dengan

menginstall penukar panas (Chiyoda Corp! "8).

Documents

Bab 2.1 Karbonilasi Metanol