INDUSTRI PEMBUATAN

ASAM SULFAT

( H2SO4 )

Kelompok 4

Melda Fitri Pratiwi (03101403001)

Heranita Shinta Dewi (03101403002)

Nurdiyaningsih Muslimah (03101403016)

Rima Gita Pratama (03101403018)

Rizky Afriani Siregar (03101403032)

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK KIMIA

2011 – 2012

BAB I

LATAR BELAKANG(Sejarah Pembuatan Bahan Kimia)

Asam sulfat (H2S O 4) adalah asam mineral (anorganik) yang kuat. Zat ini larut

dalam air pada semua perbandingan. Asam sulfat mempunyai banyak kegunaan dan

merupakan salah satu produk utama industri kimia. Produksi dunia asam sulfat pada tahun

2001 adalah 165 juta ton, dengan nilai perdagangan seharga US$8 juta. Kegunaan

utamanya termasuk pemrosesan bijih mineral, sintesis kimia, pemrosesan air limbah dan

pengilangan minyak.

Alkimiawan 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 ahli kimiawan Jerman Belanda yang bernama 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.

BAB II

MANFAAT DAN KOMPOSISI ASAM SULFAT

SERTA BAHAN BAKU

II.1 Manfaat 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. 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.

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

II.2 Komposisi Asam Sulfat dan Bahan Baku

Bahan baku dan komposisi H2SO4 terdiri dari unsur :

• H - sumbernya H2O

• S - deposit , gas alam , minyak bumi dan lain-lain

• O - udara

BAB III

SIFAT FISIKA DAN KIMIA BAHAN BAKU

SERTA PRODUK

III.1 Sifat Fisika dan Kimia Bahan baku

a. Sulfur

Sifat-sifat fisika Sulfur ditunjukkan pada tabel berikut ini :

Tabel 3.1 Sifat Fisika Sulfur

Titik didih 444,6ºCEntalpi penguapan j/g 278 (400ºC)

Densitas pada 140ºC 1,7865 g/ml (cair)Viskositas pada 120ºC 0,0017 Pa.sPanas laten penguapan 200ºC 308,6 J/g

(Sander, 1983)

Sifat-sifat kimia Sulfur :

1. Dengan udara membentuk sulfur dioksida

Reaksi : S + O2 SO2

2. Dengan asam klorida dan katalis Fe akan menghasilkan hidrogensulfida.

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 1.4.Sifat fisika sulfur dioksida

Berat Molekul 64,06 g/gmolTitik Leleh (-) 75,5ºCTitik Didih (-) 10ºC

Densitas Standar 2,93 kg/m3Volume 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(Sander, 1983)

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

Sifat-sifat fisika sulfur trioksida ditunjukkan pada tabel berikut ini :

Tabel 1.5.Sifat Fisika Sulfur Trioksida

Berat Molekul 80,06 g/gmolTitik Didih 3,57ºCTitik Leleh 16,86ºC

Denstitas Standar 44,8 kg/m3Panas penguapan pada titik didih 528 J/g

(Sander, 1983)

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.

III.2 Sifat Fisika dan Kimia Produk

Asam Sulfat

Sifat – sifat asam sulfat ditunjukkan pada tabel berikut ini :

Tabel 1.6.Sifat Fisika Asam Sulfat

Berat Molekul 98,08 g/gmolTitik Leleh 10,31°CTitik Didih 336,85°C

Densitas standar 45°C 1,8 g/ccKadar 98,50 %Warna Tidak berwarnaBentuk Cair

( Sander, 1983)

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

BAB IV

MACAM-MACAM PROSES PEMBUATAN

Macam-Macam Proses Pembuatan Asam Sulfat

Ada 2 cara untuk pembutan asam sulfat yaitu :

1. Proses Kamar Timbal

2. Proses Kontak

1. Proses Kamar Timbal

Pada tahun 1746, Roebuck dari Birmingham Inggris,memperkenalkan proses kamar

timbal. Proses ini menarik , namun sudahkuno.Gas SO2 dan NO dimasukkan ke

menara Glover bersamaan dengangas-gas dari menara Gay Lussac, gas yang keluar

dari menara Gloverdimasukkan ke dalam kamar timbal dan disemprotkan dengan air

sehingga menghasilkan asam sulfat 60-67%. Hasil ini sebagiandikembalikan ke

menara Glover yang akan menghasilkan asam 77%.Asam ini sebagian dimasukkan ke

dalam menara Gay Lussac untukmenyerap gas-gas NO dan NO2 (katalisator).Gas yang

terserap ini dimasukkan kembali ke menara Glover kamartimbal berbentuk silindris

volumenya cukup luas. Permukaan dalamnyadilapisi timbal tipis dan disekat-sekat

agar panas dapat ditransfer denganbaik, 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. MenaraGlover bertugas memekatkan hasil asam sulfat dari kamar

timbal.Pemekatan panas ini perlu panas dan ini dapat diambil dari panas yangdibawa

GHP (gas hasil pembakaran) belerang (400-600°C).

(Sherve, 1967)

Proses Kamar Timabal pembuatan asam sulfat mempunyai keuntungan dan kerugian

yaitu:

Keuntungan : tidak membutuhkan pemurnian gas dengan seksama dan produk lebih

mudah difariasikan (katalisatornya gas yaitu : oksi dan nitrogen)

Kerugian : tidak dapat menghasilkan H2SO4 yang pekat serta mutunya

kurang,ruangannya yang luas

2. Proses Kontak

Proses kontak pertama kali ditemukan pada tahun 1831 oleh PeregrinePhilips,

seorang negarawan Inggris, yang patennya mencakup aspekaspekpenting dari proses

kontak yang modern, yaitu denganmelewatkan 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 yangdibangun 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%.

(Sherve, 1967)

Proses kontak pembuatan asam sulfat dapat menghasilkan H2SO4 dengan kepekatan

yang berbeda-beda dari H2SO4 encer sampai oleum dan mutunya lebih tinggi,ruangan

yang dibutuhkan tidak seluas pada proses kamar timbal (katalisatornya zat padat yaitu :

Pt,Oleum,Va)

Proses Pembuatan Asam Sulfat Dapat dibagi Atas Beberapa Tingkatan

a. Pengambilan dan Pengolahan bahan dasar

Untuk membuat H2SO4 dibutuhkan 3 bahan dasar utama :

- Udara : merupakan sumber O2

- Air : mengembangkan H2 dan O2

- Belerang,senyawa-senyawa yang mengandung belerang : merupakan sumber

belerang (S) dalam H2SO4

b. Pembuatan gas SO2

c. Pembuatan gas SO3

d. Pembentukan gas H2SO4

Pada proses kamar timbal,pembentukan SO3 dan H2SO4 terjadi bersama-sama pada

tempat yang sama yaitu : menara glover dan kamar timbal. Tingkatan-tingkatan lainnya

kecuali pembersih gas SO2 tidak ada perbedaannya dengan kedua proses.Proses kontak

membutuhkan pembersihan dan penyaringan gas SO2 yang lebih sempurna agar

katalisator yang dipakai tidak terlalu lekas rusak.

Pada proses pembuatan H2SO4 masih dibutuhkan bahan-bahan lain yang umumnya

tidak terlihat pada hasil akhir,termasuk diantaranya katalisator misalnya :

ammonia,asam nitrat,platina,planadium. Penambahan bahan-bahan ini hanya untuk

mengganti yang hilang selama proses berlangsung.

BAB V

PEMILIHAN PROSES YANG TERBAIK

V.1 Seleksi Proses

Ada beberapa proses pembuatan asam sulfat antara lain dapat dilihat pada tabel sebagai

berikut :

Keterangan Proses Kontak Proses Kamar TimbalKonversi 98,5 – 99 % 77 – 79%Biaya produksi Rendah TinggiKualitas produk Lebih pekat Kurang pekatProses produksi Satu kali proses dalam Dua kali proses dalam

meningkatkan

konsentrasi asam

meningkatkan konsentrasi

asamKatalis Vanadium Pentoksida NO dan NO2

Setelah dibandingkan antara proses kontak dengan proses kamar timbal, maka

untuk perancangan pabrik asam sulfat ini dipilih ProsesKontak 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 VI

BLOK DIAGRAM ALUR (FLOW CHART) DAN DESKRIPSI DARI

PROSES YANG DIPILIH DI ATAS

VI.1 Block Diagram Alur (Flowchart)

Flowchart Dengan Reaksi Kontak

SO2 dan air masuk ke dalam dust preciptator kemudian udara yang digunakan untuk

membakar belerang dibersihkan dahulu di menara pembersih. Lalu dikeringkan di menara

pengering setelah itu masuk ke heat exchanger kemudian di konvertor bersama O2 lalu ke

heat ecchanger lagi. Setelah itu di lanjutkan ke pendingin lalu di check kekonsentrasian

asamnya. Kemudian di encerkan dan dinginkan kembali. H2SO4 yang telah di check

kembali keasamannya di simpan di tangki penyimpanan.

VI.2 Flow Sheet

BAB VII

PERALATAN YANG DIGUNAKAN

VII.I Blower

Blower (penghembus) digunakan untuk menghembuskan udara dan atau gas yang mengandung belerang (SO2 dan SO3) melalui peralatan pengolahan. Blower ini ditempatkan di dalam aliran sehingga dapat menangani udara atau gas yang mengandung sulfur dioksida.

VII. 2 Pompa Asam

Pompa sentri fugal tercelup dengan poros vertikal dan terbuat dari besi cor dengan impelen dari paduan, demikian juga porosnya, digunakan untuk mensirkulasi asam didalam menara pengeringan dan absorpsi .

VII. 3 Pompa Belerang

Pompa sentrifugal poros vertikal yang terbuat dari besi cor juga digunakan untuk memompakan belerang dari sumur penyimbunan kedalam atomiser 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.

VII. 4 Pendingin Asam

Asam yang di sirkulasikan pada menara absorpsi harus didinginkan untuk mengeluarkan kalor absorpsi dan kalor sensibel gas masuk. Asam yang di sirkulasikan pada menara pengering harus pula didinginkan untuk mengeluarkan kalor pengenceran dan kalor kondensasi pelembapan yang terdapat didalam gas atau udara masuk.

BAB VIII

DAFTAR PUSTAKA

Lutfi,Anna,”Perancangan Pabrik Asam Sulfat dari Sulfat dan Udara dengan Proses Kontak

Kapasitas 225.000 Ton Per Tahun”(Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta,2008).

Austin,George T,Industri Proses Kimia, jilid 1,eds 5,Erlangga, 1985.

Patent Process for production of sulphuric acid (Pub. No : US 2010/0068127 A1)

id.wikipedia.org/wiki/Asam_sulfat

http://kimiadahsyat.blogspot.com/2009/06/pembuatan-asam-sulfat-proses-kontak.html

http://etd.eprints.ums.ac.id/2634/1/D500030082.pdf