INDUSTRI SULFUR & ASAM SULFAT1. Industri Sulfur

Sebagian besar sulfur (90%) digunakan sebagai bahan baku pembuatan asam sulfatPemanfaatan lainnya adalah di industri: pulp kayu, karbon disulfida, insektisida, fungisida, bleaching agent, vulkanisir karet, deterjen, farmasi, dsb.Sifat fisis sulfur:- BM: 32,07- Titik didih: 444,6oC- Titik leleh: 115oCSumber-sumber sulfur:

1. Industri Sulfur (lanjutan)

Sumber-sumber sulfur:a.Sulfur dari sulfur alam, berupa: deposit (batuan) di dalam perut bumi dan deposit (batuan atau lumpur) di gunung-gunung berapib.Sulfur berupa senyawa-senyawa sulfur, seperti: pyrite (FeS2), calcopyrite (CuFeS2), covelite (CuS), galena (PbS), zink blende (ZnS), gips (CaSO4), barite (BaSO4), anglesite (PbSO4), dsb.c.Sulfur dari gas buang hasil pembakaran (flue gas) batu bara, gas alam, atau pengilangan minyak bumi.

1. Industri Sulfur (lanjutan)

Proses pengambilan/penambangan sulfura.Penambangan sulfur dari deposit di dalam perut bumi- Proses yang dipakai: proses Frasch- Prinsip dasar proses:Pencairan batuan sulfur di dalam perut bumi dengan air lewat panas (superheat- ed water), kemudian memompa bubur sulfur ke permukaan bumi dengan bantu- an udara bertekanan.-Konstruksi alat: berupa 3 pipa yang dipa- sang konsentris, dengan ukuran diameter pipa masing-masing 6, 3, dan 1

Proses Frasch untuk Penambangan deposit batuan sulfur di dalam perut bumi

Proses pengambilan/penambangan sulfurb.Pengambilan sulfur dari deposit di gunung berapi- Bentuk sulfur: batuan atau lumpur- Kadar sulfur biasanya sekitar 30 60%-Lokasi: gunung Telagabodas, kawah Ijen, gunung Dieng, gunung Tangkuban Prahu-Perlu peningkatan kadar sulfur sebelum dimanfaatkan, antara lain dengan teknik flotasi dan proses benefication dengan pemanasan.c.Pengambilan sulfur dari gas buang- Berupa gas H2S- Sumber: dari proses pemurnian gas alam asam, pembakaran karbon/batu bara, dan pemurnian minyak bumi.

Proses pengambilan/penambangan sulfurc.Pengambilan sulfur dari gas buang (lanjutan)-Prinsip proses: Absorpsi gas H2S dengan pelarut potasium karbonat atau ethanolaminPemisahan gas H2S dari pelarut dengan pemanasanPengolahan lanjut terhadap H2S recovered. Salah satu proses pengolahan tersebut adalah proses Claus.Reaksi kimia utama pada proses Claus:H2S(g) + 1,5O2(g) SO2(g) + H2O(g) H=-518,8 kJSO2(g) + H2S(g) 3S(l) + H2O(g) H=-518,8 kJKatalis pada reaksi ke-2: Fe2O3

Process Flowsheet Pemungutan H2S dengan Proses Claus

Proses pengambilan/penambangan sulfurd.Pengambilan sulfur dari batuan sulfida/sulfatContoh pada pengolahan pyrite (FeS2) Reaksi kimia utama:2FeS2 S2 + FeS H=+15,98 kalFeS + 3,5O2 Fe2O3 + 2SO2 H=-295,02 kal

Kondisi reaksi 1: 1 atm, 1300oCKondisi reaksi 2: 1 atm, 1000oC

2. Industri Asam SulfatBahan baku: belerang (sulfur), udara, H2SO4 dan airProses produksi: Produksi secara komersial umumnya dilakukan dengan proses kontak (contact process) atau proses kamar timbal (lead chamber process)Sifat fisis produk (H2SO4):-BM: 98,08-Titik didih: 340oC- Larut sempurna di dalam air dengan melepaskan panas pelarutan yang tinggi-Kemurnian min. 93%

Uses of Sulfuric Acid (H2SO4): a. Sulfuric acid is the electrolyte used in lead-acid batteries (accumulators) b.Sulfuric acid is important in the production of fertilizers such as ammonium sulfate (sulfate of ammonia), (NH4)2SO4, and superphosphate, Ca(H2PO4)2, which is formed when rock phosphate is treated with sulfuric acid c.Sulfuric acid is used to remove oxides from iron and steel before galvanising or electroplating d.Concentrated sulfuric acid (18 M) is used as a dehydrating agent, that is, to remove water, since it has a tendency to form hydrates such as H2SO4.H2O, H2SO4.2H2O, etc.e.Sulfuric acid is often used to dry neutral and acidic gases such as N2, O2, CO2 and SO2

Uses of Sulfuric Acid (H2SO4): f.Sulfuric acid will "suck" water out of carbohydrates and some other organic compounds which contain oxygen and hydrogen. For example, sulfuric acid will "suck" water out of sucrose, C12H22O11(s), (cane sugar) to produce a spongy mass of carbon:

C12H22O11(s) + 11H2SO4 12C(s) + 11H2SO4.H2O

g.Sulfuric acid is used in the production of nitroglycerine, an inorganic ester & organic nitrate, which is used as an explosive but can also be used as a vasodilator, a substance that dilates blood vessels and can be used in the treatment of certain types of heart disease.

H2SO4 selain dijual berupa larutan (H2SO4 dalam air), juga berupa oleum (gas SO3 dalam H2SO4)Oleum 20%: di dalam 100 kg oleum tersusun dari 20 kg gas SO3 dan 80% H2SO4, yang jika dilarutkan di dalam air untuk membuat H2SO4 murni, secara lengkap akan diperoleh 104,5 kg H2SO4 murni (104,5% H2SO4 = oleum 20%)

Proses Pembuatan Asam Sulfat dengan Proses KontakProses terdiri dari 3 tahap (reaksi kimia) utama:I.Oksidasi belerang menjadi belerang oksida, melalui pembakaran bijih belerang dengan udaraS(S) + O2(g) SO2(g) HRo=-298,3 kJII. Oksidasi katalitik gas SO2 menjadi gas SO3 SO2(g) + 0,5O2(g) SO3(g) HRo=-98,3 kJIII.Absorpsi gas SO3 untuk dihasilkan larutan H2SO4 melalui 2 tahap kegiatan:

III.Absorpsi gas SO3 untuk dihasilkan larutan H2SO4 melalui 2 tahap kegiatan:(i) Absorpsi gas SO3 dengan larutan H2SO4 pekat 98% (18M) untuk dihasilkan oleum, H2S2O7 SO3(g) + H2SO4(l) H2S2O7(l)(ii)Pelarutan oleum di dalam air untuk dihasilkan asam sulfat H2S2O7(l) + H2O(l) 2 H2SO4(l)Penjumlahan reaksi (i) dan (ii):SO3(g) + H2O(l) H2SO4(l) HRo=-130,4 kJ

Tahap (reaksi) utama ke-2 dari proses kontak merupakan reaksi kesetimbangan katalitik dan eksotermis. Kondisi reaksi: T = 450oC, P = 1 2 atm, katalis = V2O5Harus diperhatikan prinsip-prinsip Le- Chatelier untuk mengoptimalkan perolehan produk. Penerapan prinsip-prinsip LeChatelier untuk mengoptimalkan perolehan gas SO3 Reaksi: SO2(g) + 0,5O2(g) SO3(g) HRo=-98,3 kJ

Penerapan prinsip-prinsip LeChatelier untuk mengoptimalkan perolehan gas SO3 (lanjutan)

Temperatur reaksi yang lebih tinggi akan menggeser posisi kesetimbangan ke arah kiri (ke arah reaksi endotermik), ke arah peningkatan produksi gas SO2Sebaliknya, temperatur reaksi yang lebih rendah akan meningkatkan perolehan gas SO3 Dampak negatif T rendah: Laju reaksi pembentukan gas SO3 pada temperatur yang lebih rendah akan turun secara ekstrimHarus dipilih temperatur untuk mengkompromi- kan antara masalah kesetimbangan dan laju reaksi (=450oC). Selain itu, penggunaan katalis V2O5 juga merupakan upaya untuk meningkat-kan laju reaksi

Penerapan prinsip-prinsip LeChatelier untuk mengoptimalkan perolehan gas SO3 (lanjutan)

Pada tekanan yang lebih tinggi, posisi kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang jumlah molekul gasnya lebih sedikit. Sesuai dengan persamaan reaksi, tekanan yang lebih tinggi akan meningkatkan perolehan gas SO3Kesetimbangan memiliki hubungan berbanding lurus terhadap rasio O2/SO2Pengusiran SO3 yang terbentuk akan meningkat- kan SO2 yang terkonversi

Hubungan-hubungan kesetimbangan pada reaksi konversi SO2 menjadi SO3, secara matematis dinyatakan sebagai berikut:

Untuk reaksi SO2 + O2 SO3:

Untuk reaksi SO2 + O2 SO3, dinyatakan dalam mol dan tekanan total:

atau:

Equilibrium-temperatur relation for SO2 conversion to SO3 (Mosanto Enviro-Chem)

Dari segi pemilihan reaktor, usaha untuk mem- peroleh konversi SO2 menjadi SO3 yang optimal, digunakan sejumlah konventer (reaktor) adiaba- tik yang dipasang seri, dan dilengkapi sistem pendingin di antara masing-masing konventer.Conventer multipass pada pengkorsian SO2 menjadi SO3

Diagram Proses Sederhana pada Produksi Asam Sulfat (Proses Kontak)

Process Flowsheet Produksi Asam Sulfat (Proses Kontak)