PROSES PEMBUATAN TRINITROBENZENE

by: Yonase

Trinitro benzene (TNB) dibuat dari reaksi antara asam nitrat dengan benzene, dengan reaksi :

Asam nitrat + benzene  mononitrobenzene (MNB) + H2O, konversi benzene: 80%

Asam nitrat + MNB  Dinitrobenzene (DNB) + H2O, konversi MNB: 70%

Asam nitrat + DNB  TNB + H2O, konversi DNB: 70%

(anggap seluruh reaksi pada 60 degC dan 1 atm)

Reaksi dilakukan secara bertahap pada fase cair, diketahui :

*MNB,DNB,TNB dapat saling melarutkan, densitas<

*Air dan asam nitrat dapat saling melarutkan, densitas>

* MNB,DNB dan TNB tidak saling melarutkan dengan air dan asam nitrat.

*Benzene larut dalam semuanya.

Rancanglah rangkaian proses/peralatan yang bisa digunakan untuk memproduksi TNB tersebut!

Data urutan titik didih (titik didih semakin kebawah semakin besar)

HNO3

C6H6

H2O

MNB

DNB

TNB

PEMBUATAN TRINITROBENZENE

Dalam pembuatan produk Trinitrobenzene (TNB) yang menggunakan bahan baku benzene (C₆H₆) yang direaksikan dengan asam nitrat (HNO₃) membutuhkan tiga tahapan reaksi pada fasa cair. Yang berarti memerlukan 3 reaktor antara lain :

1. Mononitrobenzene (MNB)

Dalam memproduksi Mononitrobenzene (MNB) diperlukan satu buah reaktor batch yang dilengkapi dengan stirrer (pengaduk) dengan maksud memaksimalkan kontak reaksi yang merata dikarenakan dalam reaksinya, konversi benzene = 80% atau di tulis :

asam nitrat + benzene ==> MNB + H₂O

Pertama-tama bahan baku benzene dan asam nitrat dimasukkan ke dalam reaktor yang dilengkapi dengan sistem jacket yang dapat memberikankan panas sekaligus dapat menyerap panas dari reaktor karena dalam pencampuran asam nitrat dengan benzene akan bereaksi pada temperatur 60⁰C dan pada tekanan 1 atm. Setelah waktu reaksi cukup produk akan di alirkan melalui valve pada bagian bawah reaktor berdasarkan grafitasi dan dengan menambah sedikit tekanan yang diumpankan melalui bagian atas reaktor sehingga waktu transfer lebih effisien menuju dekanter. Hasil reaksi yang terdiri dari MNB dan air akan dipisahkan didekanter berdasarkan berat jenisnya sehingga air akan dialirkan pada bagian bawah dekanter karena seperti diketahui densitas air lebih besar. Sedangkan untuk MNB yang mempunyai densitas lebih kecil akan dialirkan melalui bagian atas dekanter. Sehingga pada dekanter ini harus dilengkapi sensor level yang dapat membaca densitas air sehingga apabila pada dekanter kandungan airnya sudah melebihi level yang diinginkan maka valve yang digunakan untuk mengalirkan MNB akan terbuka. Hasil MNB yang masih mengandung benzene di masukkan kedalam kolom distilasi untuk memisahkan benzene dari MNB karena benzene ini dapat larut dalam MNB. Dengan mengatur kolom distilasi pada titik didih benzene diharapkan benzene akan menguap dan keluar dari kolom distilasi pada bagian atas sedangkan untuk produk MNB akan dialirkan pada bagian bawah kolom distilasi.

Dengan penambahan sistem reflux diharapkan produk yang dihasilkan akan lebih maksimal yaitu pada bagian atas kolom distilasi atau keluaran untuk benzene di tambahkan alat penukar panas dengan harapan hasil kondensasi yang masih mengandung MNB akan di proses ulang di kolom distilasi begitu juga dengan bagian bawah kolom distilasi hasil dari MNB sebagian akan dipanaskan dan akan di kembalikan ke kolom distilasi untuk di proses ulang.

2. Dinitrobenzene (DNB)

Untuk memproduksi Dinitrobenzene (DNB) pada dasarnya sama dengan dalam memproduksi MNB. Yaitu dengan menggunakan satu buah reaktor batch berpengaduk dan reaksinya seperti berikut :

asam nitrat + MNB ==> DNB + H₂O

dengan bahan baku MNB yang di reaksikan dengan asam nitrat akan menghasilkan DNB dan air. Proses reaksinya dan peralatan yang digunakan sama dengan dalam pembuatan MNB.

3. Trinitrobenzene (TNB)

Begitu juga dalam pembuatan Trinitrobenzene (TNB) pada dasarnya proses dan peralatan yang digunakan sama dengan dalam pembuatan MNB dan DNB, hanya ditambahkan satu tangki untuk menampung produk TNB ini yang selanjutnya bisa dikirim kepada pelanggan. Adapun reaksinya adalah sebagai berikut :

asam nitrat + DNB ==> TNB + H₂O

4. AIR

Hasil reaksi masing-masing produk diatas selain produk yang diinginkan juga menghasilkan produk yang tidak diinginkan, yaitu berupa air yang masih mengandung unreacted bahan baku yang masih mengandung asam nitrat karena antara air dengan asam nitrat saling melarutkan.. Air ini didapat dari pemisahan pada bagian bawah dekanter. Dari masing-masing hasil pemrosesan diatas dapat dijadikan satu untuk dimasukkan kedalam kolom distilasi untuk memisahkan antara air dengan asam nitrat berdasarkan titik didihnya. Untuk asam nitrat karena titik didihnya lebih kecil dari air maka akan dikeluarkan melalui bagian atas kolom distilasi yang dilengkapi dengan kondenser. Hasil kondenser akan direflux dengan dimasukkan ke kolom distilasi kembali. Dan bagian bawah kolom distilasi dihasilkan air murni karena dibagian ini juga dilengkapi penukar panas dengan tujuan uap ini merupakan asam nitrat dan dikembalikan ke kolom distilasi. Dan air murni bisa digunakan kembali sebagai steam setelah di panaskan dengan boiler yang nantinya dapt digunakan untuk memberikan panas pada masing-masing kolom distilasi.