proses industri nitrogen

Proses industri nitrogen

KATA PENGANTAR

Puji Syukur kami ucapkan atas kehadirat dan ridho dari Tuhan  YME, karena dengan ridho-Nya kami dapat menyelesaikan  tugas makalah dan presentasi Proses Industri Kimia dengan judul “ Industri Nitrogen”.

            Makalah Industri Nitrogen ini berisi tentang sejarah, pengertian, sifat, kegunaan serta macam – macam cara mengikat nitrogen dalam proses pembuatannya. Makalah ini dibuat dengan tujuan agar mahasiswa dapat memahami apa nitrogen dan bagaimana proses pembuatannya dari bahan baku sampai menjadi gas yang siap untuk diolah menjadi bahan baku pembuatan bahan lainnya, seperti pupuk, dan lain sebagainya.

            Terima kasih kami ucapkan kepada seluruh pihak yang telah berjasa membantu kami dalam menyelesaikan makalah ini :

1.      Pak ferdi, selaku Dosen Pengganti Proses Industri Kimia yang telah mengarahkan dan memberikan beberapa sub. bagian materi yang akan kami bahas pada saat presentasi mengenai materi ini ke rekan – rekan mahasiswa teknik kimia lainnya.

2.      Rekan – rekan kelompok 3 yang turut aktif membantu terselesainya makalah ini dengan baik dan tepat waktu.

Semoga laporan praktikum ini dapat berguna dan bermanfaat bagi banyak pihak terutama mahasiswa Teknik Kimia. Apabila terdapat kesalahan dalam penyusunan makalah ini, baik penulisan atau yang lainnya, penulis memohon maaf yang sebesar - besarnya.

                                                                                                                 Penulis

                                                                                                     Surabaya, 25 Oktober 2011

PENDAHULUAN

Nitrogen yang berasal dari udara merupakan komponen utama dalam pembuatan pupuk dan telah banyak membantu identifikasi produksi bahan makanan di seluruh dunia. Pengembangan proses fiksasi nitrogen telah berasal memperjelas berbagai asas proses kimia dan proses tekanan tinggi, serta ikut menyumbang dalam perkembangan dunia teknik. Sebelum adanya proses fiksasi nitrogen  secara sintetik, sumber utama nitrogen untuk keperluan pertanian hanyalah bahan limbah dan kotoran hewan, hasil – hasil dekomposisi bahan – bahan tersebut serta ammonium sulfat yang didapatkan dari hasil sampingan pembuatan kokas dari batu bara. Bahan – bahan ini tidak mudah ditangani dan jumlahnya pun tidak cukup banyak untuk dapat memenuhi semua kebutuhan yang diperlukan. Salpeter Chili, salpeter  dari air kencing hewan dan manusia, dan ammonia yang dikumpulkan dari pembuatan kokas, menjadi penting belakangan ini tetapi akhirnya disisihkan lagi oleh ammonia sintetik dan nitrat. Amonia merupakan bahan dasar bagi pembuatan hampir semua jenis produk yang mengandung nitrogen.

SEJARAH

Awalnya, 2 orang ilmuwan Priestley dan Cavendish melewatkan percikan bunga api listrik di dalam udara dan mendapatkan nitrat setelah melarutkan oksida yang terbentuk dari reaksi itudi dalam alkali. Tetapi pengembangan ini secara komersial ternyata tidak mudah karena memakan energy listrik banyak sekali dan efisiensinya sangat rendah. Nitrogen pernah difiksasi ( diikatkan dari udara ) sebagai kalsium sianida, tetapi proses ini ternyata terlalu mahal, kecuali untuk menghasilkan bahan kimia yang mengandung konfigurasi sianamida. Proses – proses lain, seperti pengolahan termal atas campuran oksida nitrogen (NOX), pembentukan sianida, pembentukan aluminium nitride dan dekomposisi menjadi ammonia, dsb, ternyata tidak menunjukkan harapan untuk dapat dikembangkan secara positif walaupun proses ini secara teknis telah terbukti dapat dilaksanakan. Haber dan Nersnt melakukan pengkajian yang teliti mengenai keseimbangan antara nitrogen dan hydrogen di bawah tekanan sehingga membentuk ammonia. Dari pengkajian itu, merekan berhasil menemukan beberapa katalis yang cocok. Tetapi pada masa tersebut peralatan tekanan tinggi belum ada., sehingga mereka harus menciptakannya sendiri untuk dapat melakukan penelitian itu. Haber dan Bosch juga mengusahakan proses yang dapat diterapkan untuk menghasilkan hydrogen dan nitrogen murni. Cara yang nyata yaitu elektrolisis air untuk membuat hydrogen dan destilasi udara cair untuk membuat nitrogen ternyata terlalu mahal, sehingga mereka terpaksa menciptakan proses lai yang lebih murah. Usaha bersama mereka telah berhasil menciptakan prosees sintesis ammonia pada tekanan tinggi di tahun 1913. Proses ini sangat banyak menggunakan energy, sehingga banyak mengalami modofikasi akhir – akhir ini. Dengan demikian, tingkat kenaikan harganya tidak sampai setinggi setingkat kenaikan harga energy pada umumnya. Perbaikan – perbaikan besar masih terus berlangsung dengan amat cepatnya.

PENGERTIAN

Nitrogen adalah unsure kimia dalam table periodic yang memiliki lambang N dan nomer atom 7. Biasanya ditemukan sebagai gas tanpa warna, tanpa bau, tanpa rasa dan merupakan gas diatomic bukan logam yang stabil, sangat sulit bereaksi dengan unsur atau senyawa lainnya. Dinamakan zat lemas karena zat ini bersifat malas, tidak aktif bereaksi dengan unsur lainnya.

Nitrogen mengisi 78,08 % atmosfir bumi dan tedapat dalam banyak jaringan hidup. Zat lemas membentuk banyak senyawa penting seperti asam amino, amoniak, asam nitrat dan sianida.

Sifat – sifat nitrogen

Komponen utama udara adalah nitrogen yang memiliki sifat – sifat fisik sangat dekat dengan oksigen sehingga menyulitkan dalam proses pemisahan oksigen dan nitrogen. Nitrogen tidak mendukung pemakaran, dan karena nitrogen adalah suatu gas yang tergolong asphyxiant, maka seseorang dalam lingkungan yang kaya akan nitrogen akan sangat cepat kehilangan kesadaran dan dapat meninggal dunia.

Nitrogen pada tekanan atmosferik adalah gas yang tidak berwarna, tidak berasa, tidak berbau. Bila tercairkan, nitrogen 19 % lebih ringan dari air. Titik didih pada tekanan atmosfer adalah -196ºC  (77 K). dan berat molekulnya 28.013.

Liquid nitrogen berbeda dengan liquid oksigen, karena nitrogen tidak berwarna. Nitrogen tidak memiliki sifat paragmetik seperti hal nya oksigen.

Manfaat nitrogen

Nitrogen dapat digunakan, antara lain :

1.      Pembuatan ammoniak tetapi bukan dari N2 murni tetapi dari udara langsung

2.      Untuk melindungi bahan makanan dari gangguan bakteri dan jamur

3.      Gas inert dalam pabrik

4.      Start tip pada pabrik amoniak

PROSES PEMBUATAN NITROGEN

  

Uraian

1. Filtrasi

Udara bebas yang menjadi feed atau umpan sebagai bahan baku pembuatan gas nitrogen terlebih dahulu disaring dengan menggunakan filter dengan kerapatan (mesh) tertentu sesuai dengan spesifikasi tekanan dan flow compressor.

Contoh gas pengotor / debris (partikel kasar yang tidak dikehendaki) : uap air, karbondioksida, debu juga bisa menjadi zat pengotor pada udara bebas. Zat pengotor ini harus dihilangkan karena dapat menyebabkan penyumbatan pada peralatan,  tingkat bahaya yang dapat ditimbulkan, korosi, dan juga dalam batas – batas tertentu dilarang terkandung dalam spesifikasi produk akhir.

2. Kompressi

Udara yang telah difilter diumpankan ke inlet kompresor untuk dinaikkan tekanannya. Efisiensi kompresor sangatlah penting, oleh karena itu dibutuhkan pemilihan jenis kompresor yang tepat. Umumnya digunakan kompresor tipe turbo (sentrifugal) multi stage dengan pendingin diantara stagenya.
Energi yang digunakan akan sebanding dengan besar energi output produk ditambah cold production.

3. Cooling Water

Air umumnya digunakan sebagai pendingin pada industry sebab air tersedia jumlahya dan mudah ditangani. Air juga mampu menyerap sejumlah besar enegi per satuan volume dan tidak mengalami ekspansi maupun pengerutan dalam rentang temperature yang biasanya dialaminya. System penguapan terbuka merupakan tipe system pendingin yang umumnya digunakan dalam plant pemisahan udara.

Outlet compressor akan sangat panas, ini akan mengurangi efisiensi pada proses selanjutnya, maka dibutuhkan pendinginan sampai pada temperature desain (tergantung dari spesifikasi alat dan bahan yang digunakan pada proses).

Pada sebagian industry menggunakan system direct cooler pada proses pendinginannya, dimana terjadi kontak langsung antara udara dengan air pada sepanjang tray direct cooler. Direct cooler mempunyai kelebihan dari pada proses pendinginan yang menggunakan tube atau shell cooler, dimana temperature yang bisa dicapai yaitu 2ºC, sedang pada tube atau shell cooler hanya sekitar 8ºC, efek pengguyuran (scrubbing) dari air juga dapat membantu menurunkan kandungan partikel dan menyerap pengotor yang terbawa udara. Namun jika direct cooler tidak terjaga,seperti ∆P tinggi (pada aliran dan udara masuk) dan tinggi cairan (pada aliran air). Oleh karena tingginya perbedaan temperature yang melalui tray bawah unit, maka pada tray ini sangat mungkin terjadi pembentukan kerak. Untuk alasan itu, water treatment harus bekerja efektif dan tray harus dibersihkan dan diperiksa jika memungkinkan.

4. Purrification (Pemurnian)

Air, CO2, Hidrokarbon adalah unsur pengotor udara yang akan menggangu proses, air dan CO2 akan membeku lebih awal (titik beku lebih tinggi dari pada Nitrogen sehingga berpotensi menyumbat di bagian-bagian tertentu dalam proses). Sedangkan Hidrokarbon berpotensi menyebabkan ledakan di daerah bagian bawah kolom distilasi (tempat terjadinya penumpukan hidrokarbon).

Di PPU (pre purification unit) terdapat beberapa lapisan, umumnya terdiri dari molecular shieve (butiran2 ukuran mikro berlubang yang seukuran dengan dimensi partikel CO2, H2O dan beberapa jenis hidrokarbon), tujuannya untuk memerangkap CO2, H2O dan hidrokarbon. lapisan lainnya adalah alumina yang bertujuan untuk memerangkap H2O yang lolos dari lapisan pertama.

5. Heat Exchanger (Pemindah Panas)

Udara yang telah murni dimasukkan ke kolom distilasi melewati heat exchanger (untuk pendinginan awal, yg disilangkan dengan keluaran expander) sebagai feed gas (untuk terjadinya distilasi dibutuhkan feed gas dari bawah kolom dan reflux dari atas kolom dengan rasio 10:7 untuk tipe packed tray).

6. Ekspansi

Sebagian udara diumpankan ke expander untuk memproduksi dingin yang dibutuhkan proses (reflux dan heat loss recovery) sehingga keluarannya berbentuk cairan yang di umpankan ke atas kolom melewati heat exchanger sebagai reflux. Untuk ini, expander membutuhkan penyerap energi sebesar cold production yang diinginkan, bisa dicouple dengan alat oil brake, generator, kompressor atau yang lainnya.

7. Distilasi

Pada proses ini final terjadi proses pemisahan antara gas – gas yang terkandung pada udara bebas sebagai umpan melalui perbedaan titik didih (relative volatilitas).

Kolom yang telah diumpani oleh feedgas dan reflux dengan proporsional akan menghasilkan homogenitas di area2 tertentu, bagian atas kolom akan homogen dengan Nitrogen, bawah kolom dengan oksigen, ini dikarenakan beda titik cair, pada temperatur kolom sebesar -170 DegC, oksigen lebih cenderung untuk berubah menjadi cairan (titik cair O2 = -183 DegC pada atm pressure) dan menuju bawah kolom, sedangkan nitrogen cenderung bertahan pada bentuk gas (titik cair N2 = -195,8 DegC pada atm pressure) dan menuju bagian atas kolom.
Pada kolom terdapat tray bertingkat yang memungkinkan terjadinya lebih banyak pergesekan antara feed gas dan reflux sehingga lebih memungkinkan bagi kedua jenis stream untuk bertukar properti. Feed gas akan diserap sebagian energinya sehingga menjadi lebih dingin dan membuat O2 melambat dan cenderung mencair, sedangkan N2 karena masih jauh dari titik cairnya akan tetap berupa gas.

Read More

makalah industri asam sulfat

 

KATA PENGANTAR

               Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa berkat rahmat dan hidayah-Nya lah penyusunan laporan tugas Proses Industri Kimia ini dengan judul :

Industri Asam Sulfat dapat selesai tepat pada waktunya. Sebagai bukti bahwa kami telah melaksanakan tugas semester ganjil yang merupakan salah satu syarat agar dapat mengikuti Ujian Tengah Semester nantinya.

   Penyusunan laporan ini merupakan pertanggungjawaban mahasiswa dalam mengikuti mata kuliah Proses Industri Kimia sebagai perwujudan berdasarkan pengamatan yang kami dapatkan. Terselesainya laporan tugas Proses Industri Kimia ini tidak lepas dari bimbingan dosen dan beberapa refrensi yang kami dapatkan dari literature buku maupun internet. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kami pada khususnya dan juga bagi mahasiswa ITATS pada umumnya.

PENYUSUN

BAB I

PENDAHULUAN

A.       Latar Belakang

   Asam sulfat adalah suatu bahan penting untuk berbagai proses produksi, antara lain industri pupuk, bahan kimia maupun untuk analisa labotarorium. Asam sulfat merupakan asam anorganik yang bisa diproduksi secara massal dan dalam kapasitas besar. Pada umumnya setiap pabrik memiliki unit pabrik pengolahan asam sulfat agar mengurangi biaya pembelian bahan baku.

B.    Tujuan

Ø Mengetahui bahan baku, sumber asam sulfat

Ø Mengetahui jenis-jenis pengolahan asam sulfat

Ø Mengetahui cara pengolahan asam sulfat

C.    Rumusan Masalah

Permasalahan yang akan dibahas dalam tugas ini adalah mempelajari sumber bahan baku, jenis pengolahan dan cara pengolahan asam sulfat.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A.   Definisi

Asam sulfat murni yang tidak diencerkan tidak dapat ditemukan secara alami di bumi oleh karena sifatnya yang higroskopis. Walaupun demikian, asam sulfat merupakan komponen utama hujan asam, yang terjadi karena oksidasi sulfur dioksida di atmosfer dengan keberadaan air (oksidasi asam sulfit). Sulfur dioksida adalah produk sampingan utama dari pembakaran bahan bakar seperti batu bara dan minyak yang mengandung sulfur (belerang).

Asam sulfat terbentuk secara alami melalui oksidasi mineral sulfida, misalnya besi sulfida. Air yang dihasilkan dari oksidasi ini sangat asam dan disebut sebagai air asam tambang. Air asam ini mampu melarutkan logam-logam yang ada dalam bijih sulfida, yang akan menghasilkan uap berwarna cerah yang beracun.

Reaksi hidrasi asam sulfat adalah reaksi eksoterm yang kuat. Jika air ditambah kepada asam sulfat pekat, ia mampu mendidih. Senantiasa tambah asam kepada air dan bukan sebaliknya. Sebagian dari masalah ini disebabkan perbedaan densitas kedua cairan. Air kurang padu berbanding asam sulfat dan cenderung untuk terapung di atas asam. Reaksi terhasil boleh dianggap sebagai membentuk ion hidronium, seperti:

H₂SO₄ + H₂O → H₃O⁺ + HSO₄^-.

Disebabkan asam sulfat bersifat mengeringkan, asam sulfat merupakan agen pengeringan yang baik, dan digunakan dalam pengolahan kebanyakan buah-buahan kering. Apabila gas SO₃ pekat ditambah kepada asam sulfat, ia membentuk H₂S₂O₇. Ini dikenali sebagai asam sulfat fuming atau oleum atau, jarang-jarang sekali, asam Nordhausen.

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.

Adapun sifat –sifat kimia dan fisika dari asam sulfat sendiri adalah sebagai berikut :

Sifat kimia :

Dalam air, reaksi kesetimbangan berikut terjadi antara suatu asam (HA) dan air, yang berperan sebagai basa,

HA + H₂O ↔ A^- + H₃O⁺

Tetapan asam adalah tetapan kesetimbangan untuk reaksi HA dengan air:

Asam kuat mempunyai nilai K_a yang besar (yaitu, kesetimbangan reaksi berada jauh di kanan, terdapat banyak H₃O⁺; hampir seluruh asam terurai). Misalnya, nilai K_a untuk asam klorida (HCl) adalah 10⁷.

Asam lemah mempunyai nilai K_a yang kecil (yaitu, sejumlah cukup banyak HA dan A^- terdapat bersama-sama dalam larutan; sejumlah kecil H₃O⁺ ada dalam larutan; asam hanya terurai sebagian). Misalnya, nilai K_a untuk asam asetat adalah 1,8 × 10^-5.

Asam kuat mencakup asam halida - HCl, HBr, dan HI. (Tetapi, asam fluorida, HF, relatif lemah.) Asam-asam okso, yang umumnya mengandung atom pusat ber-bilangan oksidasi tinggi yang dikelilingi oksigen, juga cukup kuat; mencakup HNO₃, H₂SO₄, dan HClO₄. Kebanyakan asam organik merupakan asam lemah.Larutan asam lemah dan garam dari basa konjugatnya membentuk larutan penyangga.

Sifat fisika :

Titik leleh  (°C)                           :  10

Titik didih  (°C)                          :  290

Tekanan uap (mmHg)                :  1 (146 °C)

Berat jenis cairan                       :  1,84 (100 persen)

Berat jenis uap                           :   3,4 (udara = 1)

B.   Sumber

   Sumber dan bahan baku dari asam sulfat adalagh belerang. Belerang di alam terdapat di kulit bumi meliputi kira-kira 0,1% dari massa kulit bumi. Belerang terdapat dalam keadaan unsur bebas ataupun dalam senyawa sulfida. Belerang dalam keaadaan unsur bebas terdapatdari dareah gunung berapi dan dalam tanah. Dalam bentuk senyawa, belerang terdapat dalam garam sulfida seperti pirit, sengblende, atau garam-garam sulfat seperti gips, barium sulfat maupun magnesium sulfat. Dalam bentuk senyawa organik,  belerang terdapat dalam minyak bumi, batu bara dan gas alam, yaitu gas hidrogen sulfida.

Belerang diambil dari dekat gunung berapi dan sumber air panas dan juga bawah tanah. Belerang  juga terdapat dalam bijih, seperti galena (PbS), hidrogen sulfida dalam gas alam dan minyak bumi dan sebagai belerang di laut.

Penambangan belerang

Belerang diambil dari bawah tanah dengan proses Frasch. Tiga pipa konsentris yang dibor ke dalam deposit belerang. Air superpanas (180 ° C, di bawah tekanan) dipompa ke bawah melalui pipa terluar, hal ini mencairkn belerang (titik leleh 113⁰C).

Udara bertekanan dipompa ke bawah melalui pipa di bagian dalam untuk mendorong belerang cair dan uap pipa akan sampai ke permukaan melalui pipa bagian tengah.

Belerang  juga diperoleh dari sulfida hidrogen dalam gas alam dan minyak bumi. Pembakaran tidak sempurna dari H₂S dalam tungku menghasilkan SO₂ dan S.

3H₂S _(g) + O_{2 (g)}   2H₂S _(g) + 3S _(g) + SO_{2 (g)}

Campuran ini didinginkan untuk menghasilkan belerang. Gas-gas kemudian dilewatkan melalui katalis dan dipanaskan.

2H₂S _(g) + SO_{2 (g)}   2H₂O _(g) + 3S _(g)

Pendinginan mengembunkan belerang yang tersisa (titik didih 445 ° C).

belerang juga dihasilkan sebagai belerang dioksida ketika logam yang dilebur adalah suatu bijih sulfida. Sebuah persamaan umum untuk reaksi ini, dengan menggunakan M untuk menyatakan logam (seperti tembaga, seng atau besi), dapat ditulis sebagai:

MS + O _{2 (g)}   M _(s) + SO _{2 (g)}

M logam oksida logam sering membentuk MO.

C.   Sejarah Perkembangan Industri Asam Sulfat

Asam sulfat dipercayai pertama kali ditemukan di Iran oleh Al-Razi pada abad ke-9. Asal usul Pengenalan asam sulfat kurang jelas, tetapi zat ini sudah disebut – sebut sejak abad kesepuluh. Pembuatannya melalui pembakaran belerang dengan saltpeter, pertama kali dijelaskan oleh Valentinus pada abad kelima belas. Pada tahun 1746, Roebuck dari Birmingham ( Inggris ) memperkenalkan proses kamar timbal. Proses yang menarik ini, namun sekarang sudah kuno, diuraikan secara rinci di dalam edisi ketiga buku ini dan dalam buku – buku lainnya.

Proses kontak pertama kali ditemukan pada tahun 1831 oleh Phillips, seorang inggris, yang patennya mencakup aspek – aspek penting dari proses kontak yang modern, yaitu dengan melewatkan campuran sulfur dioksida dan udara melalui katalis, kemudian diikuti oleh absorpsi sulfur trioksida di dalam asam sulfat 98,5 % sampai 99 %. 

D.   Manfaat atau Kegunaan Asam Sulfat

Pembuatan Pupuk , pada waktu superfosfat merupakan pupuk fosfat yang utama, pabrik asam proses kamar dan pabrik superfosfat biasanya dibangun dan dioperasikan pada lokasi yang sama. Biasanya kedua pabrik ini merupakan pabrik – pabrik kecil yang dibangun didekat daerah pertanian .

   Sekarang orang lebih banyak menggunakan pupuk dengan konsentrasi tinggi agar biaya transportasi dan pemakaiannya menjadi lebih rendah. Pabrik tripel superfosfat lebih padat modal dari pada pabrik superfosfat biasa. Pabri ini dibangun dalam skala lebih besar, dan sebagaimana halnya dengan superfosfat terdahulu, dioperasikan pada lokasi yang sama dengan pabrik kontak. Asam yang dihasilkan mempunyai konsentrasi 93,2 % H₂SO₄ dan dapat disimpan dengan aman didalam tangki baja. Asam ini diencerkan dalam fasilitas produksi fosfat bilamana diperlukan.

   Asam sulfat yang dibuat dalam pabrik asam kamar, tersedia dalam beberapa kualitas, masing – masing mempunyai tujuan penggunaan tertentu. Kualitas 53° sampai 56°Be’ digunakan untuk pembuatan superfosfat , asam ini dibuat dalam pabrik asam kamar tanpa memerlukan operasi pemekatan yang mahal. Kualitas 60°Be’ dipakai dalam pembuatan sulfat – sulfat ammonia, tembaga (batu biru , bluestone), alumuniaum (alum), magnesium (garam Epsom), seng, besi (koperas), dan sebagainya serta asam – asam organik, seperti asam sitrat, oksalat, asetat, tartrat.

E.   PEMBUATAN ASAM SULFAT

1.      Macam – macam proses pembuatan Asam Sulfat

   Pada waktu masalahnya hanya membuat H₂SO₄ pada konsentrasi sedang dari SO₂ yang dibangkitkan melalui pembakaran pirit dan pada waktu energi masih murah, pabrik H₂SO₄ relatif sederhana. Tetapi setelah harga energi meningkat tinggi sekali, energi yang banyak yang dihasilkan dari oksidasi belerang dan sulfur dioksida menjadi suatu komoditi yang amat berharga. Pabrik – pabrik melakukan berbagai modifikasi besar agar dapat memanfaatkan energi ini untuk membangkitkan uap bertekanan tinggi guna pembangkitan tenaga listrik . Dengan demikian, energi dapat dipulihkan sebanyak – banyaknya, sedang energi yang digunakan dalam proses dibuat seminimum mungkin. Gabungan antara pabrik kimia dan system pembangkitan listrik (atau uap) disebut Kogenerasi. Oleh karena itu, pabrik asam sulfat modern merupakan suatu system pembangkit tenaga listrik. Fungsi kedua ini tentu saja membuat system operasi pabrik tersebut menjadi lebih rumit, tetapi biaya produksi asam sulfat menjadi lebih murah atau rendah. Pabrik – pabrik juga dibuat jauh lebih besar agar dapat memanfaatkan ekonomi skala besar.

Pembuatan dengan proses kamar timbal

Pada proses ini campuran gas SO2 dan udara dialirkan kr dalam bilik yang dilapisi timbel (Pb) dengan menggunakan katalis NO dan NO2. Pada campuran gas-gas ini dialirkan uap air, reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut.

2SO_2(g) + O_2(g) + NO_(g) + NO_2(g) + H₂O              2HNOSO_4(aq)      (asam nitrosil)

2HNOSO_4(aq) + H₂O                  2H₂SO4_(aq) +  NO_(g) + NO_2(g)

Pembuatan asam sulfat dengan proses kamar timbel adalah cara yang pertama dilakukan. Dari proses itu, asam sulfat yang dihasilkan hanya mencapai kadar 80% berat, sedangkan saat ini penggunaaan asam sulfat dalam industri adalah dengan kadar yang sangat tinggi yaitu 98% berat. Oleh karena itu, untuk mendapatkan asam sulfat dengan kadar 98%  tidak dimungkinkan dengan cara proses kamar timbel, tetapi diperoleh dengan proses kontak

Pembuatan Dengan Proses Kontak 

   Sampai tahun 1900, belum ada pabrik dengan proses kontak yang dibangun di Amerika Serikat, walaupun proses ini sudah sangat berperan 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 kontak yang dibangun  dengan menggunakan platina sebagai katalis . pada tahun 1930 , proses kontak ini telah dapat bersaing dengan proses kamar pada segala konsentrasi asam yang di hasilkan. Sejak pertengahan tahun 1920-an , kebanyakan fasilitas yang baru di bangun dengan menggunakan proses kontak dengan katalis vanadium.

   Proses kontak kemudian mengalami modifikasi secara berangsur – angsur dan menggunakan absorpsi ganda ( juga disebut katalis ganda ) , sehingga hasilnya lebih tinggi dan emisi SO₂ yang belum terkonversi dari cerobong asap berkurang . Baru – baru ini , peraturan pemerintah Amerika Serikat telah menentukan batas emisi SO₂ maksimum yang diperbolehkan dari pabrik asam dan mengharuskan semua pabrik menggunakan proses absorbsi ganda , atau kalau tidak dilengkapi dengan system pembasuhan gas cerobong , sehingga tingkat emisinya setingkat dengan hasil cara pertama.

   Kalor pembakaran belerang dimanfaatkan di dalam ketel uap kalor limbah atau ketel uap dan ekonomiser guna membangkitkan uap yang dipakai untuk melebur belerang serta untuk keperluan tenaga disekitar pabrik . Uap merupakan salah satu hasil pabrik itu. Pabrik – pabrik yang modern membangkitkan uap pada tekanan 6 MPa , lebih tinggi dari tekanan 2 MPa yang diperoleh beberapa tahun yang lalu.

   Reaksi SO₂ menjadi SO₃ adalah suatu reaksi eksotermik yang dapat balik . Tetapan keseimbangan ¹⁹ untuk reaksi ini dihitung dari tekanan bagian sesuai dengan hokum aksi massa dan dapat dinyatakan sebagai : 

                          

Nilai Kp telah ditentukan dari percobaan dan nilai ini atas dasar P dalam atmosfer.

 ·         Proses – proses pembuatan Asam Sulfat dilakukan dengan  cara :

a.       Pembakaran

b.      Oksidasi

c.       Menaikan Tekanan

d.      Absorber

e.       Penguapan

2.      Bahan Baku

Katalis

Fungsi katalis dalam setiap reaksi katalitik adalah meningkatkan laju reaksi. Katalis konversi sulfur dioksida ini biasanya terdiri dari tanah diatomea , yang disusupi dengan lebih dari 7 % V₂O₅ katalis komersial mengandung garam kalium ( sulfat , pirosulfat dan sebagainya ) disamping V₂O₅. Pada suhu operasi pewaris aktif ialah garam lebur yang terdapat pori – pori pelet silika.

Belerang

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.

3.      Komposisi , sifat fisika dan kimia bahan baku

   Asam sulfat terdiri dari sulfur atau belerang dan beberapa gabungan dari unsur – unsur lainnya. Sekeping sulfur melebur menjadi cairan merah darah. Apabila terbakar, ia mengeluarkan nyala berwarna biru.Pada suhu bilik, sulfur adalah satu     bubuk lembut berwarna kuning terang. Walaupun sulfur adalah terkenal dengan baunya yang tidak menyenangkan - kerap disamakan dengan telur-telur busuk - bau tersebut adalah sebenarnya ciri bagi hidrogen sulfida (H₂S); sulfur dalam keadaan unsur adalah tidak berbau. Ia terbakar dengan nyalaan biru dan mengeluarkan sulfur dioksida, yang dikenali kerana bau peliknya yang menyesakkan. Sulfur adalah tak larut dalam air tetapi larut dalam karbon disulfida dan pada kadar kelarutan yang kurang sedikit dalam pelarut organik lain seperti benzena. Keadaan pengoksidaan sulfur yang biasa termasuk −2, +2, +4 dan +6. Sulfur membentuk sebatian stabil bersama semua unsur kecuali gas nadir.

Sulfur dalam keadaan pepejal biasanya wujud sebagai siklik berbentuk mahkota yang terdiri daripada molekul-molekul S₈. Sulfur mempunyai banyak alotrop selain S₈. Dengan membuang satu atom daripada mahkota akan menghasilkan S₇, yang yang berperanan dalam warna kuning sulfur yang unik. Terdapat banyak lagi bentuk cincin lain yang disediakan, termasuk S₁₂ dan S₁₈. Secara bandingannya, jirannya oksigen yang lebih ringan hanya wujud dalam dua keadaan yang mempunyai kepentingan kimia: O₂ dan O₃. Selenium, analog sulfur yang lebih berat boleh membentuk cincin tetapi lebih sering dijumpai sebagai satu rangkaian polimer.      

Kristalografi sulfur adalah kompleks. Bergantung kepada keadaan-keadaan yang tertentu, alotrop sulfur membentuk beberapa struktur hablur berbeza, antara yang paling terkenal adalah rombus dan monoklinik S₈.

Suatu sifat unik ialah kelikatan sulfur yang lebur, iaitu berbeza dengan kebanyakan cecair lain, ia meningkat dengan suhu oleh keranapembentukan rangkaian-rangkaian polimer. Bagaimanapun, setelah menjangkau suhu yang tertentu, kelikatan mula menurun kerana terdapatnya tenaga yang mencukupi untuk memecahkan rantaian-rantaian.Sulfur amorfus atau "plastik" boleh dihasilkan melalui pendinginan segera sulfur yang lebur. Kajian-kajian kristalografi sinar-x menunjukkan bahawa bentuk amorfus mungkin mempunyai satu struktur berlingkar dengan lapan atom setiap pusingan. Bentuk ini adalah metastabil pada suhu bilik dan ia akan beransur-ansur kembali semula kepada bentuk hablur. Proses ini berlaku dalam tempo antara beberapa jam hingga beberapa hari.

F.    DESKRIPSI  PROSES PEMBUATAN ASAM SULFAT

 ·         Pembakaran

Bahan baku biasanya adalah belerang dan berbagai bijih sulfid. Oleh karena belerang cair biasanya lebih murni dan biaya transpornya lebih murah , belerang biasanya didatangkan dan disimpan dalam keadaan cair . zat cair itu dipompakan dalam tangki penimbunan malalui pipa – pipa berpemanas dan disemprotkan ke dalam tanur dengan menggunakan pembakar yang hampir serupa dengan yang biasanya dipakai untuk menyuling minyak bakar.

·         Pengolahan Gas Bakar

Gas sulfur dioksida hasil pembakaran mungkin mengandung karbon dioksida, nitrogen dan berbagai ketakmurnian seperti klor , arsen , fluor , sedikit debu. Arsen dan fluor hanya ada apabila bahan yang dibakar bukan belerang unsur. Guna mencegah terjadinya korosi oleh gas dari pembakaran , biasanya udara untuk pembakaran belerang dan oksidasi SO₂ itu dikeringkan dulu sampai kandungan airnya kurang 3 mg/m³.

·         Penukaran Kalor dan Pendingin

Sebelum gas itu ditumpahkan kedalam konventer tahap pertama , biasanya suhunya diatur  agar mencapai suhu minimum yang diperlukan supaya katalis dapat meningkatkan kecepatan reaksi dengan cepat , biasanya pada suhu 425°C sampai 440°C. Gas itu harus didinginkan lagi diantara tahap – tahap katalis agar menghasilkan konversi yang tinggi.

·         Konventer

Konversi Kimia sulfur dioksida menjadi sulfur trioksida dirancang untuk menghasilkan konversi maksimum dengan memperhatikan bahwa :

Keseimbangannya merupakan fungsi kebalikan suhu dan fungsi langsung rasio oksigen terhadap sulfur dioksida.

Laju reaksi merupakan fungsi langsung suhu

Komposisi gas dan banyaknya katalis mempengaruhi laju konversi dan kinetika reaksi

Penyingkiran sulfur trioksida yang terbentuk sehingga lebih banyak sulfur dioksida dapat dikonversi

·         Absorber Sulfur Trioksida

Sudah sejak lama diketahui bahwa asam sulfat dengan konsentrasi 98,5 persen – 99 persen merupakan bahan yang paling efisien untuk digunakan sebagai penyerap sulfur trioksida, mungkin karena asam dengan konsentrasi tersebut mempunyai tekanan uap yang jauh lebih rendah dari kosentrasi – konsentrasi lainnya. Asam dengan konsentrasi tersebut digunakan pada absorber – antara dan absorber – akhir. Untuk menyerap SO3 secara hampir sempurna, sebelum gas yang telah terkonversi sebagian itu masuk kembali ke dalam konvertor dan gas limbah dibuang ke udara. Dalam hal ini, air tidak dapat digunakan karena kontak langsung antara sulfur trioksida dan air akan menghasilkan kabut asam yang hampir tidak mungkin diabsorbsi. Oleh karena asam penyerap itu terus menjadi lebih pekat, maka harus disediakan fasilitas untuk menyerap bagian asam yang keluar dari absorber yang akan diresirkulasikan. Asam resirkulasi ini diencerkan dengan menambahkan asam sulfat encer atau air dalam jumlah yang diperlukan, sehingga mendinginkan asam penyerap, dan kelebihan asam yang ada dikeluarkan dari system untuk kemudian dijual.

·         Blower

Blower digunakan untuk menghembuskan udara atau gas yang mengandung belerang melalui peralatan pengolahan. Blower ini ditempatkan di dalam aliran sehingga dapat menangani udara atau gas yang mengandung sulfur dioksida.

·         Pompa Asam

Pompa biasanya dibenamkan di dalam tangki pompa yang terbuat dari baja berlapis bata yang terdapat di dalam daerah proses. Pompa ini dapat digerakkan dengan motor listrik atau turbin uap.

·         Pompa Belerang

Digunakan untuk memompakan belerang dari sumur penimbunan ke dalam  atomizer dan pembakar belerang. Pompa ini mempunyai pipa – pipa penyaluran luar bermantel uap, sehingga belerang tidak menjadi dingin dan membeku, karena titik lebur belerang adalah 115 C.

·         Pendingin Asam

Asam yang disirkyulasikan pada menara absorbsi harus didinginkan untuk mengeluarkan kalor absorbsi dan kalor sensible gas masuk. Asam yang disirkulasikan pada menara pengering harus pula didinginkan untuk mengeluarkan kalor pengenceran dan kalor kondensasi kelembapan yang terdapat di dalam gas atau udara masuk.

·         Pemurnian Gas

Pabrik yang harus menangani gas sulfur dioksida yang tidak murni, misalnya gas yang keluar dari pabrik peleburan, pemanggangan bijih besi dan proses – proses lain, biasanya mempunyai ketel kalor limbah. Presipitator elektrostatik untuk pengumpulan debu, menara pembasuh dan pencuci, dan akhirnya presipitator elektrostatik untuk pemisahan kabut asam seerta sisa debu dan uap. Sesudah itu, gas siap untuk masuk ke dalam menara pengering.

·         Bahan Konstruksi

Dalam system pemurnian gas, baja digunakan untuk menangani gas sulfur dioksida yang mempunyai suhu di atas titik embun asam. Untuk suhu di bawah titik embun dan untuk zat cair, digunakan timbale, baja berlapis timbale, dengan lapisan bata atau tidak, baja paduan dan bahan plastic untuk kondisi operasi tertentu. Pendinginan asam lemah dalam system pemurnian gas tidak boleh dibuat dari besi cor atau baja karena bahan ini akan terkorosi dengan cepat.

·         Pemulihan Asam Sulfat Bekas Pakai

Sebagian besar asam sulfat yang dipakai dipulihkan untuk didaur ulangkan, asam bekas pakai biasanya disebut dengan asam limbah. Tetapi istilah ini salah kaprah. Kebanyakan pemakai tidak mengkonsumsi asam itu, tetapi mengencerkan atau mengkontaminasinya. Sebagian asam ini dapat dipulihkan dan digunakan kembali dengan biaya lebih murah dari asam perawan. Sebagian asam ini terpaksa dipulihkan karena ketentuan lingkungan atau untuk menghidari pengeluaran biaya untuk netralisasi.

·         Pencemaran Oleh Belerang

Masalah pengurangan pencemaran oleh belerang dan senyawanya sudah banyak diteliti dengan harapan bahwa pada suatu waktu nanti semua belerang itu dapat dipulihkan dan digunakan kembali. Desulfurisasi bahan bakar biasanya menghasilkan belerang dalam bentuk dalam hydrogen sulfide. Sulfur dioksida dari peleburan non loganm non fero atau pembakaran bahan bakar paling ekonomis bila dipulihkan  sebagai asam sulfat dan kadang – kadang juga sebagai sulfur dioksida cair, belerang, atau garam – garam sulfat. Asam sulfat sudah lama dibuat dari gas berkadar tinggi dari pabrik peleburan mempunyai penyaluran ke pasaran.

BAB III

PENUTUP

KESIMPULAN

Dari hasil makalah  yang kami buat dapat kami simpulkan bahwa dalam materi mata kuliah Proses Industri Kimia yaitu Industri Asam Sulfat, sangatlah penting untuk mengetahui asal-usul asam sulfat itu sendiri. Hal ini bisa membantu untuk mahasiswa dalam penerapan proses industri kimia yang nantinya akan di perlukan dalam proses pembuatan asam sulfat itu sendiri.

SARAN

Semoga tugas yang diberikan di mata kuliah Proses Industri Kimia ini dapat memberikan pengetahuan dan manfaat bagi kami mahasiswa ITATS jurusan teknik kimia pada khususnya serta mahasiswa ITATS pada umumnya. Demikian hasil makalah kami,semoga bisa bermanfaat bagi pembaca. Penulis mengucapkan terima kasih bagi pihak-pihak yang selalu membantu, sehingga makalah ini bisa selesai, dan penulis juga menyadari kekurangan-kekurangan dalam pembuatan makalah ini.

Maka kami pun mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi kemajuan ilmu pengetahuan kami mengenai materi dari proses Industri Kimia ini.

DAFTAR PUSAKA

"http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_sulfat"

Austin, George T. 1996. Industri Proses Kimia (jilid 1) Edisi Kelima. Jakarta :                       Erlangga

R.A. DAY, JR.& A. L. UNDERWOOD. 1998. Analisis Kimia Kuantitatif (Edisi                 Keenam). Jakarta : Erlangga

Fessenden, Ralp J. Joan S. Fessenden. 1999. Kimia Oraganik edisi ketiga.                             Erlangga : Jakarta.

www.wikipedia.com

www.google.com

www.patentstorm.us

www. Wikipedia.com

www. KompasCyberMedia.com

Read More