TUGAS PIK 3 PROSES KAMAR TIMBAL PADA PRODUKSI H2SO4 PDF

Preview

Summary

TUGAS PIK 3 PROSES KAMAR TIMBAL PADA PRODUKSI H2SO4 (TUGAS PIK-1_3_SANGGA HADI PRATAMA_H2SO4-KAMAR TIMBAL) Disusun oleh: Sangga Hadi Pratama 14/367126/TK/42362 Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik UNIVERSITAS GADJAH MADA 1. Asam Sulfat Asam Sulfat mempunyai rumus kimia H2SO4 , merupakan asam mine...

Description

TUGAS PIK 3 PROSES KAMAR TIMBAL PADA PRODUKSI H2SO4 (TUGAS PIK-1_3_SANGGA HADI PRATAMA_H2SO4-KAMAR TIMBAL)

Disusun oleh: Sangga Hadi Pratama 14/367126/TK/42362

Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik UNIVERSITAS GADJAH MADA

1. Asam Sulfat

Asam Sulfat mempunyai rumus kimia H2SO4 , merupakan asam mineral yang kuat. Zat ini larut dalam air pada semua kepekatan. Asam sulfat mempunyai banyak kegunaan, termasuk dalam kebanyakan reaksi kimia dan proses pembuatan. Ia digunakan secara meluas sebagai bahan kimia pengilangan. Kegunaan utama termasuk produksi baja, memproses bijih mineral, sintesis kimia, pemrosesan air limbah dan penapisan minyak. Di atmosfer, zat ini termasuk salah satu bahan kimia yang menyebabkan hujan asam. Memang tidak mudah membayangkan bahwa bahan kimia yang sangat aktif, seperti asam sulfat, juga merupakan bahan kimia yang paling banyak dipakai dan merupakan produk teknik yang amat penting. Zat ini digunakan sebagai bahan untuk pembuatan garam – garam sulfat dan untuk sulfonasi, tetapi lebih sering dipakai terutama karena merupakan asam anorganik yang agak kuat dan agak murah. Bahan ini dipakai dalam berbagai industri, tetapi jarang muncul dalam produk akhir. Asam sulfat dipakai dalam pembuatan pupuk, plat timah, pengolahan minyak, dan dalam pewarna tekstil. Asam sulfat merupakan komoditas kimia yang sangat penting, , produksi asam sulfat suatu negara merupakan indikator yang baik terhadap kekuatan industri negara tersebut. Kegunaan asam sulfat, yaitu: A. Kegunaan utama (60% dari total produksi di seluruh dunia) asam sulfat adalah dalam "metode basah" produksi asam fosfat, yang digunakan untuk membuat pupuk fosfat dan juga trinatrium fosfat untuk deterjen. B. Asam sulfat digunakan dalam jumlah yang besar oleh industri besi dan baja untuk menghilangkan oksidasi, karat, dan kerak air sebelum dijual ke industri otomobil. C. Kegunaan asam sulfat lainnya yang penting adalah untuk pembuatan aluminium sulfat. Alumunium sulfat dapat bereaksi dengan sejumlah kecil sabun pada serat pulp kertas untuk menghasilkan aluminium karboksilat yang membantu mengentalkan serat pulp menjadi permukaan kertas yang keras. Aluminium sulfat juga digunakan untuk membuat aluminium hidroksida. Aluminium sulfat dibuat dengan mereaksikan bauksit dengan asam sulfat: Al2O3 + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3 H2O

D. Asam sulfat juga memiliki berbagai kegunaan di industri kimia. Sebagai contoh, asam sulfat merupakan katalis asam yang umumnya digunakan untuk mengubah sikloheksanonoksim menjadi kaprolaktam, yang digunakan untuk membuat nilon. Asam Sulfat dapat diperoleh melalui proses kamar timbal timbal. Proses kamar timbal menggunakan bahan baku dalam proses ini sama seperti pada proses kontak yaitu gas SO2. Katalis yang digunakan pada proses ini ialah gas NO dan NO2. Gas SO2, NO, NO2, dan uap air dialirkan ke dalam ruang yang bagian dalamnya dilapisi Pb (timbal) kemudian diubah menjadi HNO3. Sedangkan asam nitrat akan dialirkan kembali ke menara glover dan seterusnya. Asam sulfat yang terbentuk akan dialirkan ke bak penampungan.

Asam Sulfat mempunyai rumus kimia H2SO4 , merupakan asam mineral yang kuat. Zat ini larut dalam air pada semua kepekatan. Asam sulfat mempunyai banyak kegunaan, termasuk dalam kebanyakan reaksi kimia dan proses pembuatan. Ia digunakan secara meluas sebagai bahan kimia pengilangan. Kegunaan utama termasuk produksi baja, memproses bijih mineral, sintesis kimia, pemrosesan

air

limbah

dan

penapisan

minyak.

Di atmosfer, zat ini termasuk salah satu bahan kimia yang menyebabkan hujan asam. Memang tidak mudah membayangkan bahwa bahan kimia yang sangat aktif, seperti asam sulfat, juga merupakan bahan kimia yang paling banyak dipakai dan merupakan produk teknik yang amat penting. Zat ini digunakan sebagai bahan untuk pembuatan garam – garam sulfat dan untuk sulfonasi, tetapi lebih sering dipakai terutama karena merupakan asam anorganik yang agak kuat dan agak murah. Bahan ini dipakai dalam berbagai industri, tetapi jarang muncul dalam produk akhir. Asam sulfat dipakai dalam pembuatan pupuk, plat timah, pengolahan minyak, dan juga dalam

pewarna

tekstil.

1.1 Bahan Baku a. Katalis Pada proses kamar timbal, katalis yang digunakan adalah NO 3 yang merupakan hasil oksidasi dari NH3 menurut reaksi berikut: 2 NH3 + 3 O2  2 NO3 + 3 H2 (endotermis) b. Sulfur Belerang merupakan salah satu bahan dasar yang paling penting dalam industri pengolahan kimia . Bahan ini terdapat di alam dalam wujud bebas dan dalam keadaan senyawa pada bijih – bijih seperti pirit ( FeS2 ) , Sfalerit ( ZnS ) dan Kalkopirit ( CuFeS2 ) . Bahan ini juga terdapat di dalam minyak dan gas bumi ( sebagai H2S ). Penggunaannya yang terbesar adalah dalam pembuatan asam sulfat.

Sifat-sifat kimia sulfur : 1. Dengan udara membentuk sulfur dioksida Reaksi : S + O2 → SO2 2. Dengan asam klorida dan katalis Fe akan menghasilkan hidrogensulfida. c. Udara Fase : gas Komposisi : 20,9% O2 ; 79,1% N2 Kapasitas panas : 7,035 cal/gmol °C (32°C) Berat molekul : 28,84 g/gmol Berat jenis : 1,5.10-3 gr/cc (25°C) d. Air Proses (H2O) Fase : cair Berat molekul : 18 g/gmol Berat jenis : 1 gr/cc (25°C) Kekentalan : 1 cp (25°C) e. Sulfur dioksida Sifat-sifat fisika sulfur dioksida ditunjukkan pada tabel berikut ini

Sifat kimia sulfur dioksida : 1. Dengan klorin dan air membentuk asam klorida dan asam lainnya. Reaksi : Cl2 + 2H2O + SO2↔ 2HCl + H2SO4 2. Dengan hidrogen sulfida membentuk air dan sulfur Reaksi : 2H2S + SO2↔ 2H2O + 3S f. Sulfur Trioksida

Sifat kimia sulfur trioksida : 1. Dengan air membentuk asam kuat Reaksi : SO3 + H2O → H2SO4 2. Dengan udara lembab sulfur trioksida membentuk uap putih tebal dengan bau yang menyengat.

1.2. Fungsi Asam Sulfat Di bidang industri, asam sulfat merupakan produk kimia yang paling banyak dipakai, sehingga memperoleh julukan the lifeblood of industry. Asam sulfat penting sekali terutama dalam produksi: • Pupuk • Kilang minyak • Serabut buatan • Bahan kimia industri • Plastik • Pharmasi • Baterai • Bahan ledak 1.3. Synthesis Steps Proses kontak adalah metode untuk memproduksi asam sulfat. Proses kontak adalah standar industri untuk produksi bahan kimia asam sulfat dalam pemurnian dan volume yang dibutuhkan untuk pembuatan berbagai produk mulai dari baterai sampai produksi pupuk. Penggunaan Proses kontak dimulai sejak pertengahan abad 19, ketika ahli kimia Inggris pertama kali berusaha mengembangkannya untuk memenuhi kebutuhan pertumbuhan revolusi industri. Setelah produksi dilakukan dalam skala besar di pabrik kimia, asam sulfat siap untuk dikirim ke produsen dan fasilitas lainnya.

Gambar 1. Proses Kamar Timbal

Ada empat tahap dalam produksi asam sulfat dengan proses kontak. Yang pertama melibatkan produksi sulfur dioksida, seringkali dengan pembakaran tinggi oksigen. Pada langkah kedua, lebih banyak oksigen ditambahkan bersama dengan vanadium oksida, yang bertindak sebagai katalis untuk membuat sulfur trioksida pada langkah berikutnya. Hal ini menciptakan senyawa yang dikenal sebagai oleum yang dapat dicampur dengan air untuk membuat asam sulfat di langkah terakhir. Proses berikutnya adalah melarutkan belerang trioksida yang ada dengan sulfit sehingga menghasilkan asam pirosulfat. Langkah terakhir adalah mereaksikan asam pirosulfat dengan air untuk membentuk asam sulfat pekat. Perusahaan dapat menggunakan proses ini untuk menghasilkan volume yang sangat besar akan asam sulfat. Para engineer secara ketat mengontrol kondisi untuk menjaga bahan kimia semurni mungkin. Kontaminasi dapat mempengaruhi proses kontak atau membuat masalah dengan bahan kimia setelah produk selesai dibuat. Untuk tujuan kontrol kualitas, perusahaan dapat secara periodik mengambil sampel dari batch asam sulfat dan mengujinya untuk mengetahui apakah produk yang dihasilkan bebas dari kontaminan dan siap untuk digunakan ataukah perlu diolah lagi. Asam sulfat yang hendak diproduksi ini bisa saja berbahaya jika penanganannya tidak tepat. Teknisi perlu waspada selama proses kontak dan asam sulfat harus diproduksi dengan standar safety yang memadai untuk menghindari cedera. Mereka menggunakan wadah reaktif untuk membatasi risiko masalah selama pemrosesan dan pengiriman, dan untuk memastikan bahwa bahan kimia tersebut akan tiba dengan selamat sampai tujuan. Untuk pengiriman yang sangat besar, perusahaan dapat mengisi truk tangki atau kereta api. Berikut adalah reaksinya (1) Pembakaran belerang menjadi SO2. S(s) + O2(g) → SO2(g) 2) Gas SO2 dioksidasi dengan katalis NO3 sebagai pembawa oksigen dalam air yang dihasilkan dari oksidasi NH3 : SO2(g) + NO3(g) + H2O(l) → H2SO4(s) + NO2(g) NO yang terbentuk bereaksi dengan oksigen membentuk NO2 kembali 2 NO2(g) + ½ O2(g) → 2NO3(g)

Dasar-dasar proses kontak tetap konsisten seperti yang dijelaskan di atas, tetapi masing-masing pabrik dapat merekayasa sedikit prosesnya. Hal ini dimungkinkan untuk menggunakan katalis yang berbeda, dan ada beberapa cara untuk menghasilkan sulfur dioksida yang pertama. Perusahaan juga perlu mempertimbangkan isu-isu seperti potensi pencemaran. Tumpahan bahan kimia selama proses ini dapat mengakibatkan konsekuensi kerusakan lingkungan atau biaya pembersihan, atau paparan tuntutan hukum dari anggota masyarakat yang terluka oleh bahan kimia. Tindakan seperti penyaringan air limbah dan kontrol ketat dari fasilitas industri pembuatan asam sulfat dapat membantu membatasi polusi dan menjaga masyarakat sekitar dari polutan yang berbahaya karena sifat asam sulfat yang bersifat karsinogenik, korosif, iritan, dan oxidizing seperti pada data Material Safety Data Sheet (MSDS) berikut:

Gambar 2. Ilustrasi Proses Kamar Timbal Pembuatan H2SO4

Jika kita gunakan data produksi tahunan dari PT. Petrokimia Gresik yang memiliki kapasitas produksi asam sulfat sebesar 570.000 ton per tahun, maka dapat kita buat perhitungan bahan baku, produk, dan limbahnya dengan salah satu azas di dalam teknik kimia yaitu neraca massa. Jika diinginkan produk yang demikian, maka dengan mengasumsikan bahwa proses berjalan ideal sesuai dengan reaksi yang ada dan konversi bahan bakunya cukup baik, maka jumlah belerang murni sebagai bahan baku utama adalah di atas 570.000 ton per tahunnya. Di dalam dunia industri sebenarnya, kemurnian asam sulfat yang didapatkan berkisar di angka 98%. Seperti pabrik asam sulfat yang dimiliki oleh PT. Petrokimia Gresik. Pabrik asam sulfat yang telah beroperasi sejak tahun 1985 ini memiliki kapasitas produksi hingga 570.000 ton asam sulfat per tahunnya (sumber : petrokimia-gresik.com). Adapun rancangan pabrik asam sulfat ini dinilai lebih menguntungkan bagi dunia industri karena diperoleh asam sulfat dengan kemurnian tinggi namun dengan modal yang tidak setinggi dengan cara proses kamar timbal (load chamber) karena pada proses kontak tidak diperlukan tekanan yang tinggi. Walaupun sebenarnya penggunaan tekanan

besar akan menguntungkan proses pembentukan SO3 yang mana menjadi tahap terpenting pada pembuatan asam sulfat, tetapi penambahan tekanan ternyata tidak diimbangi penambahan hasil yang memadai. Rancangan pabrik kimia asam sulfat dapat dilihat pada gambar berikut (milik PT. Dunia Kimia Utama)

Sumber Pustaka -

www.en.wikipedia.org/sulphuricacid, Proses Kontak, diakses tanggal 24 September 2015, pukul 13.01 WIB www.petrokimia-gresik.com, Produksi Asam Sulfat , diakses tanggal 24 September 2015, pukul 13.07 WIB Budhijanto, Bahan Kuliah 1 Proses Industri Kimia. Kobe, K.A., 1957, Inorganic Process Industries, The MacMillan Company, New York....