makalah cuso4
Post on 08-Aug-2015
890 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan
rahmat dan karunia-Nya sehingga makalah tentang Pengantar Industri Kimia
dapat diselesaikan dengan baik.
Penulis membuat makalah ini untuk memenuhi tugas yang diberikan oleh
dosen pengajar mata kuliah Pengantar Industri Kimia. Selain itu, makalah ini juga
diharapkan dapat memberikan informasi untuk semua pihak yang membaca
makalah ini.
Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaaan,
untuk itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran yang bersifat membangun
demi kesempurnaan di masa yang akan datang.
Pekanbaru, 2 Desember 2010
Penulis
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR.......................
DAFTAR ISI...............................
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang......................
1.2 Tujuan Penulisan...............
1.3 Rumusan Masalah................
BAB II ISI
2.1 Pengertian Asam Sulfat.................
2.2 Sejarah Asam Sulfat.................
2.3 Identifikasi Asam Sulfat......................
2.4 Bentuk-bentuk Asam Sulfat..................
2.5 Kegunaan Asam Sulfat.................
2.6 Bahaya Asam Sulfat....................
2.7 Bahan Baku dan Alat Pembuatan Asam Sulfat............
2.8 Sifat-sifat bahan baku dan Produk Asam Sulfat................
2.9 Proses Pembuatan Asam Sulfat..............
2.10 Industri Asam Sulfat
2.11 Limbah Industri Asam Sulfat
BAB III PENUTUP
3.1 Kesimpulan
3.2 Saran
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi yang semakin pesat,
begitu pula dengan sektor industri terutama dalam bidang kimia yang telah
memotivasi kita untuk melahirkan ide-ide baru yang bermanfaat. Perkembangan
industri kimia di Indonesia cenderung mengalami peningkatan setiap tahunnya
baik secara kuantitas maupun kualitasnya. Hal tersebut menyebabkan kebutuhan
akan bahan baku maupun bahan penunjang akan meningkat pula. Asam sulfat
merupakan salah satu bahan penunjang yang sangat penting dan banyak
dibutuhkan industri kimia, antara lain untuk industri pupuk (pembuatan super
fosfat, ammonium sulfat), pengolahan minyak bumi, pharmasi, kertas dan pulp.
Mengingat arti pentingnya asam sulfat, maka kebutuhan negara dapat dijadikan
tolak ukur kemajuan industri negara tersebut.
Asam sulfat mempunyai banyak kegunaan antara lain: diperlukan dalam
bebagai reaksi kimia dan dalam beberapa proses pembuatan, proses produksi baja,
memproses bijih besi, pembuatan pupuk, serta masih banyak kegunaan lainnya.
Pada pembuatannya pun tergolong mudah dan tidak memerlukan biaya yang
besar. Untuk itu diperlukan suatu cara agar dalam pengolahan dan
pemanfaatannya bisa dimaksimalkan. Hal ini ditempuh dengan cara mengetahui
secara detail proses pembuatannya, sehingga bisa memperoleh hasil yang baik
sesuau dengan kebutuhan dan menembangkannya lebih lanjut guna meningkatkan
hasil industri atau produksi dalam usaha meningkatkan keuntungan.
1.2 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari disusunnya makalah ini adalah sebagai berikut :
1. Untuk memenuhi tugas mata kuliah Pengantar Industri Kimia pada
jurusan Teknik Kimia Universitas Riau
2. Untuk meningkatkan pengetahuan kita tentang industri asam sulfat
1.3 Batasan Masalah
Mengingat begitu luasnya pembahasan mengenai asam sulfat, maka penulis
memberi batasan masalah pada pembahasan ini yaitu seputar : Pengertian
Asam Sulfat, Sejarah Asam Sulfat, Identifikasi Asam Sulfat, Bentuk-bentuk
Asam Sulfat, Kegunaan Asam Sulfat, Bahan Baku dan Alat Pembuatan Asam
Sulfat, Sifat-sifat bahan baku dan Produk Asam Sulfat, Proses Pembuatan
Asam Sulfat, Industri Asam Sulfat, Limbah Industri Asam Sulfat, dan contoh
penerapan asam sulfat dalam kehidupan sehari-hari.
BAB II
ISI
2.1 Pengertian Asam Sulfat
Asam sulfat (H2SO4) merupakan cairan yang bersifat korosif, tidak
berwarna, tidak berbau, sangat reaktif dan mampu melarutkan berbagai
logam. Bahan kimia ini dapat larut dengan air dengan segala perbandingan,
mempunyai titik lebur 10,31 oC dan titik didih pada 336,85 oC tergantung
kepekatan serta pada temperatur 300 oC atau lebih terdekomposisi
menghasilkan sulfur trioksida.
Asam sulfat (H2SO4) dapat dibuat dari belerang (S), pyrite (FeS)
dan juga beberapa sulfid logam (CuS, ZnS, NiS). Pada umumnya asam
sulfat diproduksi dengan kadar 78%-100% serta bermacam-macam
konsentrasi oleum.
2.2 Sejarah Asam Sulfat
Ahli Kimia pada abad ke-8 Abu Musa Jabir bin Hayyan (Geber) dipercayai
sebagai penemu asam sulfat. Asam ini kemudian dikaji oleh alkimiawan dan
dokter Persia abad ke-9 Ar-Razi (Rhazes), yang mendapatkan zat ini dari
distilasi kering mineral yang mengandung besi(II) sulfat heptahidrat, FeSO4 •
7H2O, dan tembaga(II) sulfat pentahidrat, CuSO4 • 5H2O. Ketika dipanaskan,
senyawa-senyawa ini akan terurai menjadi besi(II) oksida dan tembaga(II)
oksida, melepaskan air beserta sulfur trioksida yang akan bergabung menjadi
larutan asam sulfat. Metode ini dipopulerkan di Eropa melalui terjemahan-
terjamahan buku-buku Arab dan Persia.
Asam sulfat dikenal oleh alkimiawan Eropa abad pertengahan sebagai minyak
vitriol. Kata vitriol berasal dari bahasa Latin vitreus yang berarti 'gelas',
merujuk pada penampilan garam sulfat yang seperti gelas, disebut sebagai
garam vitriol. Garam-garam ini meliputi tembaga(II) sulfat (vitriol biru), seng
sulfat (vitriol putih), besi(II) sulfat (vitriol hijau), besi(III) sulfat (vitriol
Mars), dan kobalt(II) sulfat (vitriol merah).
Garam-garam vitriol tersebut merupakan zat yang paling penting dalam
alkimia, yang digunakan untuk menemukan batu filsuf. Vitriol yang sangat
murni digunakan sebagai media reaksi zat-zat lainnya. Hal ini dikarenakan
asam vitriol tidak bereaksi dengan emas. Pentingnya vitriol dalam alkimia
terlihat pada moto alkimia Visita Interiora Terrae Rectificando Invenies
Occultum Lapidem ('Kunjungi bagian dalam bumi dan murnikanlah, anda
akan menemukan batu rahasia') yang ditemukan dalam L'Azoth des
Philosophes karya alkimiawan abad ke-15 Basilius Valentinus, .
Pada abad ke-17, kimiawan Jerman Belanda Johann Glauber membuat asam
sulfat dengan membakar sulfur bersamaan dengan kalium nitrat, KNO3,
dengan keberadaan uap. Kalium nitrat tersebut terurai dan mengoksidasi sulfur
menjadi SO3, yang akan bergabung dengan air membentuk asam sulfat. Pada
tahun 1736, Joshua Ward, ahli farmasi London, menggunakan metode ini
untuk memulai produksi asam sulfat berskala besar.
Pada tahun 1746 di Birmingham, John Roebuck mengadaptasikan metode ini
ke dalam suatu bilik, yang dapat menghasilkan asam sulfat lebih banyak.
Proses ini disebut sebagai proses bilik, yang mengijinkan produksi asam sulfat
secara efektif. Setelah berbagai perbaikan, metode ini menjadi proses standar
produksi asam sulfat selama hampir dua abad.
Pada tahun 1831, saudagar asam cuka Britania Peregrine Phillips mematenkan
proses kontak, yang lebih ekonomis dalam memproduksi sulfur trioksida dan
asam sulfat. Sekarang, hampir semua produksi asam sulfat dunia menggunakan
proses ini.
2.12 Identifikasi Asam Sulfat
Asam sulfat
Nama Sistematis Asam Sulfat
Nama lain Minyak vitriol
Identifikasi
Nomor CAS [7664-93-9]
Nomor RTECS WS5600000
Sifat
Rumus molekul H2SO4
Massa molar 98,078 g/mol
Penampilan bening tidak berwarna,
cairan tak berbau
Densitas 1,84 g cm−3
, cairan
Titik leleh 10 °C, 283 K, 50 °F
Titik didih 290 °C, 563 K, 554 °F (asam murni. 98% larutan
mendidih pada 338°C)
Kelarutan dalam air tercampur penuh
(eksotermik)
Viskositas 26,7 cP pada 20°C
Bahaya
Klasifikasi EU Sangat korosif (C)
Frase-R Templat:R35
Frase-S (S1/2), S26, S30, S45
Titik nyala Takternyalakan
Senyawa terkait
Asam kuat terkait
Asam selenat
Asam klorida
Asam nitrat
Senyawa terkait
Hidrogen sulfida
Asam sulfit
Asam peroksimonosulfat
Sulfur trioksida
Oleum
Kecuali dinyatakan sebaliknya, data di atas berlaku
pada keadaan standar (25 °C, 100 kPa)
2.13 Bentuk-bentuk Asam Sulfat
Walaupun asam sulfat yang mendekati 100% dapat dibuat, ia akan melepaskan
SO3 pada titik didihnya dan menghasilkan asam 98,3%. Asam sulfat 98% lebih
stabil untuk disimpan, dan merupakan bentuk asam sulfat yang paling umum.
Asam sulfat 98% umumnya disebut sebagai asam sulfat pekat. Terdapat berbagai
jenis konsentrasi asam sulfat yang digunakan untuk berbagai keperluan:
10%, asam sulfat encer untuk kegunaan laboratorium,
33,53%, asam baterai,
62,18%, asam bilik atau asam pupuk,
73,61%, asam menara atau asam glover,
97%, asam pekat.
Terdapat juga asam sulfat dalam berbagai kemurnian. Mutu teknis H2SO4 tidaklah
murni dan seringkali berwarna, namun cocok untuk digunakan untuk membuat
pupuk. Mutu murni asam sulfat digunakan untuk membuat obat-obatan dan zat
warna.
Apabila SO3(g) dalam konsentrasi tinggi ditambahkan ke dalam asam sulfat,
H2S2O7 akan terbentuk. Senyawa ini disebut sebagai asam pirosulfat, asam sulfat
berasap, ataupun oleum. Konsentrasi oleum diekspresikan sebagai %SO3
(disebut %oleum) atau %H2SO4 (jumlah asam sulfat yang dihasilkan apabila H2O
ditambahkan); konsentrasi yang umum adalah 40% oleum (109% H2SO4) dan
65% oleum (114,6% H2SO4). H2S2O7 murni terdapat dalam bentuk padat dengan
titik leleh 36 °C.
Asam sulfat murni berupa cairan bening seperti minyak, dan oleh karenanya pada
zaman dahulu ia dinamakan 'minyak vitriol'.
2.5 Kegunaan Asam Sulfat
Asam sulfat merupakan komoditas kimia yang sangat penting, dan sebenarnya
pula, produksi asam sulfat suatu negara merupakan indikator yang baik
terhadap kekuatan industri negara tersebut.[5]
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. Pada metode ini, batuan fosfat digunakan dan diproses
lebih dari 100 juta ton setiap tahunnya. Bahan-bahan baku yang ditunjukkan
pada persamaan di bawah ini merupakan fluorapatit, walaupun komposisinya
dapat bervariasi. Bahan baku ini kemudian diberi 93% asam suflat untuk
menghasilkan kalsium sulfat, hidrogen fluorida (HF), dan asam fosfat. HF
dipisahan sebagai asam fluorida. Proses keseluruhannya dapat ditulis:
Ca5F(PO4)3 + 5 H2SO4 + 10 H2O → 5 CaSO4•2 H2O + HF + 3 H3PO4
Asam sulfat digunakan dalam jumlah yang besar oleh industri besi dan baja
untuk menghilangkan oksidasi, karat, dan kerak air sebelum dijual ke industri
otomobil. Asam yang telah digunakan sering kali didaur ulang dalam kilang
regenerasi asam bekas (Spent Acid Regeneration (SAR) plant). Kilang ini
membakar asam bekas dengan gas alam, gas kilang, bahan bakar minyak,
ataupun sumber bahan bakar lainnya. Proses pembakaran ini akan
menghasilkan gas sulfur dioksida (SO2) dan sulfur trioksida (SO3) yang
kemudian digunakan untuk membuat asam sulfat yang "baru".
Amonium sulfat, yang merupakan pupuk nitrogen yang penting, umumnya
diproduksi sebagai produk sampingan dari kilang pemroses kokas untuk
produksi besi dan baja. Mereaksikan amonia yang dihasilkan pada
dekomposisi termal batu bara dengan asam sulfat bekas mengijinkan amonia
dikristalkan keluar sebagai garam (sering kali berwarna coklat karena
kontaminasi besi) dan dijual kepada industri agrokimia.
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
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. Ia juga digunakan untuk membuat asam klorida dari garam
melalui proses Mannheim. Banyak H2SO4 digunakan dalam pengilangan
minyak bumi, contohnya sebagai katalis untuk reaksi isobutana dengan
isobutilena yang menghasilkan isooktana.
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
• Semikonduktor
• Kertas dan pulp
• Karet sintetis dan alami
• Cat dan pigmen
2.6 Bahaya Asam Sulfat
2.6.1 Bahaya laboratorium
Tetesan 98% asam sulfat akan dengan segera membakar kertas tisu menjadi karbon
Sifat-sifat asam sulfat yang korosif diperburuk oleh reaksi eksotermiknya dengan
air. Luka bakar akibat asam sulfat berpotensi lebih buruk daripada luka bakar
akibat asam kuat lainnya, hal ini dikarenakan adanya tambahan kerusakan
jaringan dikarenakan dehidrasi dan kerusakan termal sekunder akibat pelepasan
panas oleh reaksi asam sulfat dengan air.
Bahaya akan semakin meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi asam
sulfat. Namun, bahkan asam sulfat encer (sekitar 1 M, 10%) akan dapat
mendehidrasi kertas apabila tetesan asam sulfat tersebut dibiarkan dalam waktu
yang lama. Oleh karenanya, larutan asam sulfat yang sama atau lebih dari 1,5 M
diberi label "CORROSIVE" (korosif), manakala larutan lebih besar dari 0,5 M
dan lebih kecil dari 1,5 M diberi label "IRRITANT" (iritan). Asam sulfat berasap
(oleum) tidaklah dianjurkan untuk digunakan dalam sekolah oleh karena bahaya
keselamatannya yang sangat tinggi.
Perawatan pertama yang standar dalam menangani tumpahnya asam sulfat ke kulit
adalah dengan membilas kulit tersebut dengan air sebanyak-banyaknya.
Pembilasan dilanjutkan selama 10 sampai 15 menit untuk mendinginkan jaringan
disekitar luka bakar asam dan untuk menghindari kerusakan sekunder. Pakaian
yang terkontaminasi oleh asam sulfat harulah dilepaskan dengan segera dan
segera bilas kulit yang berkontak dengan pakaian tersebut.
Pembuatan asam sulfat encer juga berbahaya oleh karena pelepasan panas selama
proses pengenceran. Asam sulfat pekat haruslah selalu ditambahkan ke air, dan
bukannya sebaliknya. Penambahan air ke asam sulfat pekat dapat menyebabkan
tersebarnya aerosol asam sulfat dan bahkan dapat menyebabkan ledakan.
Pembuatan larutan lebih dari 6 M (35%) adalah yang paling berbahaya, karena
panas yang dihasilkan cukup panas untuk mendidihkan asam encer tersebut.
2.6.2 Bahaya industri
Walaupun asam sulfat tidak mudah terbakar, kontak dengan logam dalam kasus
tumpahan asam dapat menyebabkan pelepasan gas hidrogen. Penyebaran aerosol
asam dan gas sulfur dioksida menambah bahaya kebakaran yang melibatkan asam
sulfat.
Asam sulfat dianggap tidak beracun selain bahaya korosifnya. Resiko utama asam
sulfat adalah kontak dengan kulit yang menyebabkan luka bakar dan penghirupan
aerosol asap. Paparan dengan aerosol asam pada konsentrasi tinggi akan
menyebabkan iritasi mata, saluran pernafasan, dan membran mukosa yang parah.
Iritasi akan mereda dengan cepat setelah paparan, walaupun terdapat risiko edema
paru apabila kerusakan jaringan lebih parah. Pada konsentrasi rendah, simtom-
simtom akibat paparan kronis aerosol asam sulfat yang paling umumnya
dilaporkan adalah pengikisan gigi. Indikasi kerusakan kronis saluran pernafasan
masih belum jelas. Di Amerika Serikat, batasan paparan yang diperbolehkan
ditetapkan sebagai 1 mg/m³. Terdapat pula laporan bahwa penelanan asam sulfat
menyebabkan defisiensi vitamin B12 dengan degenarasi gabungan subakut.
2.7 Bahan Baku dan Alat Pembuatan Asam Sulfat
Pembuatan asam sulfat memerlukan bahan-bahan sebagai berikut :
- SO3
- SO2
- O2
- NO. NO2 Pt. V2O5. Fe2O3 (sebagai katalis)
Unsur yang utama dalam pembuatan asam sulfat adalah unsur belerang. Di
dalam belerang terdapat bentuk unsur yang bebas yang dapat dijumpai di
sekitar kawah gunung berapi. Selain itu belerang senyawa logam dalam
bijih logam, pirit, kalkupirit, galena, dan terdapat dalam bentuk sulfat
seperti gipsum atau gips, garam epsam dan barit.
Sedangkan alat-alat yang dibutuhkan dalam pembuatan asam sulfat yaitu :
- Reaktor yang dindingnya dilapisi timbal. Terdiri dari kamar timbal,
menara glover, dan menara gaylussac (proses kamar timbal).
- Reaktor packing (proses kontak).
2.8 Sifat-sifat bahan baku dan Produk Asam Sulfat
2.8.1 Bahan Baku
a. Sulfur
Tabel Sifat Fisika Sulfur
Titik didih 444,6ºC
Entalpi penguapan, j/g 278 (400ºC)
Densitas pada 140ºC 1,7865 g/ml (cair)
Viskositas pada 120ºC 0,0017 Pa.s
Panas laten penguapan 200ºC 308,6 J/g
Sifat-sifat kimia sulfur :
1. Dengan udara membentuk sulfur dioksida
Reaksi : S + O2 SO2
2. Dengan asam klorida dan katalis Fe akan menghasilkan hidrogen sulfida.
b. 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)
c. Air Proses (H2O)
Fase : cair
Berat molekul : 18 g/gmol
Berat jenis : 1 gr/cc (25°C)
Kekentalan : 1 cp (25°C)
d. Sulfur dioksida
Sifat-sifat fisika sulfur dioksida ditunjukkan pada tabel berikut ini
Tabel. Sifat fisika sulfur dioksida
Berat molekul 64,06 g/gmol
Titik leleh (-) 75,5ºC
Titik didih (-) 10ºC
Densitas standar 2,93 kg/m3
Volume molar 21,9 L/mol
Panas spesifik pada 100ºC 662 J/ (kg K)
Panas spesifik pada 300ºC 754 J/ (kg K)
Panas spesifik pada 500ºC 816 J/ (kg K)
Cp/cv (15ºC) 1,29
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
e. Sulfur Trioksida
Tabel Sifat Fisika Sulfur Trioksida
Berat molekul 80,06 g/gmol
Titik leleh 3,57ºC
Titik didih 16,86ºC
Densitas standar 44,8 kg/m3
Panas penguapan pada titik didih 528 J/g
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.
2.8.2 Produk
Asam Sulfat
Sifat – sifat asam sulfat ditunjukkan pada tabel berikut ini :
Tabel. Sifat Fisika Asam Sulfat
Berat molekul 98,08 g/gmol
Titik leleh 10,31°C
Titik didih 336,85°C
Densitas standar 45°C 1,8 g/cc
Kadar 98,50 %
Warna Tidak berwarna
Bentuk Cair
Sifat kimia asam sulfat :
1. Dengan basa membentuk garam dan air.
Reaksi : H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + H2O
2. Dengan alkohol membentuk eter dan air.
Reaksi : 2C2H5OH + H2SO4 C2H5OC2H5 + H2O + H2SO4
2.9 Pembuatan asam sulfat
Pembuatan asam sulfat melalui 2 proses, yaitu:
1. Proses Kamar Timbal (Lead Chamber Process)
Pada tahun 1746, Roebuck dari Birmingham Inggris,
memperkenalkan proses kamar timbal. Proses ini menarik ,
namun sudah kuno. Pembuatan asam sulfat dengan
menggunakan proses kamar timbal ini telah digunakan selama
lebih kurang 200 tahun.
Proses kamar timbal merupakan proses pertama dari dua
proses dalam pembuatan asam sulfat yang mengandung 62 %-
78% H2SO4. Proses ini menggunakan ruang reaktor yang di
lapisi timbal (Pb). Lapisan Pb bereaksi dengan asam sulfat
sehingga membentuk endapan atau lapisan tipis PbSO4 yang
memeudahkan reaksi lebih lanjut dengan asam sulfat.
Gas SO2 dan NO dimasukkan ke menara Glover
bersamaan dengan gas-gas dari menara Gay Lussac, gas yang
keluar dari menara Glover dimasukkan ke dalam kamar timbal
dan disemprotkan dengan air sehingga menghasilkan asam sulfat
60-67%. Hasil ini sebagian dikembalikan ke menara Glover yang
akan menghasilkan asam 77%. Asam ini sebagian dimasukkan ke
dalam menara Gay Lussac untuk menyerap gas-gas NO dan NO2
(katalisator). Gas yang terserap ini dimasukkan kembali ke
menara Glover kamar timbal berbentuk silindris volumenya
cukup luas. Permukaan dalamnya dilapisi timbal tipis dan
disekat-sekat agar panas dapat ditransfer dengan baik, dinding
bagian luar diberi sirip-sirip. Sehingga di dalam menara ini
terjadi pengembunan uap asam sulfat. Menara Gay Lussac
berfungsi untuk memungut kembali katalisator gas NO dan NO2
di kamar timbal dengan menggunakan asam sulfat 77%.
Penyerapan dilakukan pada suhu rendah antara 40-60°C. Menara
Glover bertugas memekatkan hasil asam sulfat dari kamar
timbal. Pemekatan panas ini perlu panas dan ini dapat diambil
dari panas yang dibawa GHP (gas hasil pembakaran) belerang
(400-600°C).
Adapun tahap-tahap reaksi dari proses kamar timbal adalah
sebagai berikut :
1. Fase gas
2NO + O2 2NO2
2. Fase gas liquid (interfase)
SO + H2O H2SO3
H2SO3 + NO2 H2SO3 . NO2( Di
sebut asam nitrosulfat/asam ungu)
2(H2SO3NO2) + ½ O2 H2O + HSO3.NO2
Keterangan: ½ O2 = dari NO2 O2-
HSO3.NO2 + SO2 +H2O 2( HSO3.NO2 ) +H2SO3
3. Fase liquid
H2SO3.NO2 H2SO4 + NO3
2(H2SO3.NO2) + H2O 2H2SO4 + NO + NO2
HSO3.NO2 + HNO3 2NHO2 + H2SO4
Reaksi overall
SO2 + SO + H2O H2SO4 ( H = -54.500 cal)
Ketepatan asam sulfat yang dihasilkan kira-kira 62,5% dan
dipekatkan lagi hingga mencapai 77,6%.
Gambar
Fungsi menara Glover:
Mendinginkan gas umpan
Memekatkan asam kamar
Membersihkan gas umpan dari SO3
Membentuk asam sufat
Menguraikan nutrious vitrial menjadi NO dan NO3
Mereduksi pembentukan HNO3
Fungsi Kamar Timbal
Tempat terjadinya reaksi
Pengusiran kalor yang terbentuk dari reaksi
Tempat pengendalian warna
Fungsi menara Gay Lussac
Menyerap gas NO dan NO2 yang harganya relatif
mahal
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam kamar timbal yaitu:
Dinding
Dinding kamar timbal terbuat dari bahan yang dapat
menghantarkan kalor, dibuat tipis, dibuat gelombang
dan di pasang sirip yang tujuannya agar
permukaannya luas
Air yang ditambahkan harus cukup
Hal ini dapat berpengaruh terhadap asam sulfat yang
terlalu pekat.
Katalis
NO2 yang masuk harus cukup. Jika terlalu banyak,
maka warna asam menjadi coklat. Selain itu, dapat
terbentuk HNO3. Sedangkan jika NO2 terlalu sedikit
maka reaksi akan menjadi lambat.
2. Proses Kontak
Proses kontak pertama kali ditemukan pada tahun 1831 oleh
Peregrine Philips, seorang negarawan Inggris, yang patennya
mencakup aspekaspek penting dari proses kontak yang modern,
yaitu dengan melewatkan campuran sulfur dioksida dan udara
melalui katalis, kemudian diikuti dengan absorbsi sulfur
trioksida di dalam asam sulfat 98,5 – 99%. Pada tahun 1889
diketahui bahwa proses kontak dapat ditingkatkan dengan
menggunakan oksigen berlebihan di dalam campuran gas reaksi.
Proses kontak sekarang telah banyak mengalami
penyempurnaan dalam rinciannya dan dewasa ini telah menjadi
suatu proses industri yang murah, kontinyu dan dikendalikan
otomatis. Sampai tahun 1900, belum ada pabrik dengan proses
kontak yang dibangun di Eropa, di mana terdapat kebutuhan
terhadap oleum dan asam konsentrasi tinggi untuk digunakan
pada sulfonasi, terutama pada industri zat warna. Dalam periode
1900 sampai 1925, banyak pabrik asam sulfat dengan proses
kontak telah dapat bersaing dengan proses kamar pada segala
konsentrasi asam yang dihasilkan. Sejak pertengahan tahun
1920-an, kebanyakan fasilitas yang baru dibangun dengan
menggunakan proses kontak dengan katalis hidrogen biasanya
berupa zat padat, antara lain Pt, V2O5 dan Fe2O3. Katalis ini
berpori-pori sehingga cocok untuk pembuatan asam sulfat,
karena memiliki bidang kontak yang besar. Udara yang
digunakan untuk membakar belerang dibersihkan dahulu dengan
asam sulfat dalam menara absorber, hasil pembakaran
dibersihkan dalam Waste Heat Boiler kemudian dimasukkan ke
dalam konverter bersama O2, gas hasil konverter atau reaktor
dimasukkan ke dalam menara penyerap atau absorber. Penyerap
yang digunakan adalah asam sulfat 98,5%.
Pada pembuatan asam sulfat menurut proses kontak bahan yang
dipakai adalah belerang murni yang dibakar di udara.
SO2 dioksidasi menjadi SO3 dan kemudian SO3 direaksikan
dengan air.
Adapun sulfur dioksida (SO2) didapat dari :
1. S(s) + O2(g) SO2(g)
2. 4FeS(s) + 7O2 2Fe2O3(s) + 4SO2
3. 2H2S(g) + 3O2(g) SO(g) + 2H2O(g)
SO2 yang terbentuk di oksidasi di udara dengan memakai
katalisator. Reaksinya terbentuk kesetimbangan :
2SO2(g) + O2(g) <==> 2SO3(g) + 45 k kal
Dahulu dipakai serbuk platina sebagai kontak. Tetapi sekarang
dipakai katalis V2O5 (Vanadium penta oksida) yang lebih murah.
Menurut kesetimbangan di atas, makin rendah suhunya makin
banyak SO3 yang dihasilkan. Akan tetapi, sama seperti
pembuatan amoniak pada suhu rendah reaksi berjalan lambat.
Dengan memperhitungkan faktor-faktor waktu dan hasil dipilih
suhu 400°C, dan hasilnya yang diperoleh pada suhu ini kira-kira
98%. Itulah sebabnya reaksi ini tidak perlu dilaksanakan pada
tekanan tinggi. Oleh karena gas SO2 agak sukar larut dalam air,
maka SO3 dilarutkan dalam H2SO4 pekat. Jadi pada pembuatan
H2SO4, bahan yang ikut digunakan juga
H2SO4 SO3 + H2SO4 H2S2O7
asam pirosulfat Asam pirosulfat kemudian disirami air :
H2S2O7 + H2O 2H2SO4
Adapun katalis yang digunakan dalam proses kontak ini yaitu :
Pt, V2Og, Fe2O3 (berupa padatan).
Langkah-langkah reaksi pada katalisator :
1. Difusi zat pereaksi ke permukaan zat padat
2. Absorpsi pada permukaan zat padat
3. Reaksi berupa reaksi permukaan
4. Desorpsi hasil (melepaskan) dari permukaan zat padat
5. Difusi akhir menjauhi permukaan padat.
Gangguan terhadap katalisator :
1. Adanya gas SO2 yang mengandung air
2. Gas SO2 yang mengandung debu
3. Gangguan mekanis yang terjadi karena reaksi eksoterm.
Karena terjadinya reaksi eksoterm, maka akan mengeluarkan
kalor yang dapat meleburkan katalis. Maka pada desain
reaktor diusahakan agar kalor menumpuk disatu tempat.
Perbandingan antara Proses Kamar Timbal dengan Proses Kontak
Keterangan Proses kontak Proses kamar timbal Konversi Biaya produksi 98,5 – 99 % 77 – 79%
Biaya produksi Rendah Tinggi
Kualitas produk Lebih pekat Kurang
Proses produksi Satu kali proses dalam
Meningkatkan
konsentrasi asam
Dua kali proses dalam
Meningkatkan
konsentrasi asam
Katalis Vanadium Pentoksida NO dan NO2
Setelah dibandingkan antara proses kontak dengan proses kamar
timbal, maka kebanyakan dari perancangan pabrik asam sulfat memilih Proses
Kontak dengan pertimbangan :
a. Konversi yang tinggi dan kualitas produk lebih pekat.
b. Biaya produksi lebih murah.
c. Umur katalis dapat mencapai 10 tahun dalam pemakaian normal.
d. Proses produksi satu kali proses dalam meningkatkan konsentrasi asam.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan Asam sulfat merupakan senyawa asam kuat, bersifat korosif
terhadap logam, oksidator kuat, juga merupakan zat dehidrator
karena bersifat Higroskopis. Senyawa ini mempunyai banyak
kegunaan antara lain sangat diperlukan dalam berhagai reaksi
kimia dan dalam beberapa proses pembuatan, proses baja,
memproses bijih besi dan bijih mineral, sintesa kimia, pemrosesan
air limbah dan penapisan minyak serta sebagai penunjang dalam
pupuk, bahan kimia, logam.
Reaksi hidrasi asam sulfat merupakan reaksi endoterm yang kuat.
Jika air ditambahkan asam sulfat maka air itu akan mendidih dan
akan menjadi bertambah asam. Hal ini diakibatkan perbedaan isi
pada keduanya. Air kurang pada berbanding asam untuk terapung
di atas asam. Reaksi ini boleh dianggap sebagai Pembentukan Ion
Hidronim, seperti reaksi di bawah ini :
H2SO4 + H2O H3O+ + HSO4
Disebabkan Asam Sulfat bersifat mengeringkan, asam sulfat
merupakan asam pengering yang baik dan digunakan dalam
pengolahan kebanyakan buah-buah kering.
Apabila SO3 ditambah dengan asam sulfat maka akan membentuk
H2S2O7. Ini dikenal sebagai asam sulfat fuming/oleum/jarang-
jarang sekali disebut asam nhordausen.
Di atmosfir zat ini termasuk salah satu bahan kimia yang
menyebabkan hujan asam. Asam sulfat dipercaya pertama kali
ditemukan di Iran oleh al.-razi pada abad ke-9.
DAFTAR PUSTAKA
http://www.infoplease.com/ce6/sci/A0861350.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Sulfonate
http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_sulfat
http://www.petrokimia-gresik.com/chemical_product.asp
top related