Hcl Dan h2so4
Transcript of Hcl Dan h2so4
TUGAS INDUSTRI KIMIA
INDUSTRI HCl DAN H2SO4
disusun oleh kelompok 11:
Rachma Meilasani 12/334667/PA/14900Rizri Addinul Falah 12/33677/PA/14910Linda Ekawati 12/334689/PA/14922
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2013
Industri HCl dan H2SO4
Industri HCl
Konsumsi dan Aplikasinya
Hidrogen klorida (HCl) merupakan molekul yang terdiri dari sebuah atom hidrogen (H)
yang berikatan dengan sebuah atom. Molekul HCl tersebut dapat stabil dalam fasa gas (dikenal
dengan gas hidrogen klorida) atau dalam larutan ( dikenal dengan asam klorida atau asam
muriatik).
Konsumsi dan Aplikasinya
HCl sangat bermanfaat dalam dunia industri. Industri logam menggunakan HCl untuk
membersihkan logam oksida “pickling steel”. Kebanyakan baja juga dibersihkan dalam asam
sebelum diberi pelapis. HCl dalam industri petroleum dan gas alam berguna untuk melarutkan
batuan induk kalsium karbonat dan magnesium karbonat sehingga minyak dan gas alam dapat
diambil. Dalam industri plastik, HCl digunakan untuk membuat monomer vinil klorida untuk poli
vinil klorida.
Industri farmasi menggunakan HCl untuk katalis, pengatur pH, treatmen air dan agen
pereduksi. Dalam sintesis senyawa organik, HCl digunakan untuk mengatur pH atau untuk
memberntuk senyawa klorida. HCl digunakan dalam pengolahan air dan limbah untuk mengatur
pH.
Industri makanan menggunakan HCl untuk memproduksi sirup jagung tinggi fruktosa,
suplemen vitamin dan proses pengolahan makanan lain. HCl banyak digunakan dalam
pengolahan dan produksi bijih emas, molibdium, tungsten, kalium, zirconium dan uranium.
Industri HCl dan H2SO4
Grafik di atas menunjukkan distribusi permintaan dan penggunaan HCl secara umum. Dari
grafik tersebut terlihat bahwa kebutuhan HCl dalam bidang kimia organik mencapai 78% lebih
tinggi daripada kebutuhan HCl dalam bidang kimia anorganik.
Grafik di atas menunjukkan distribusi permintaan dan produksi HCl pada tahun 2011.
Lingkaran luar pada grafik tersebut menunjukkan distribusi proses pada produksi HCl dimana
produksi HCl terbesar disumbangkan oleh reaksi samping senyawa organik yang terdiri dari
35% reaksi isosianat dan 29% reaksi fluoro karbon. Selain itu, pada lingkaran yang sama,
produksi HCl melalui pembakaran klorin hanya menyumbangkan 30% dari produksi HCl
keseluruhan. Lingkaran dalam pada grafik tersebut menunjukkan permintaan pasar terhadap
Industri HCl dan H2SO4
HCl. Dari grafik tersebut terlihat bahwa kebutuhan HCl dalam industri petroleum dan gas alam
mencapai 29% dari keseluruhan permintaan diikuti dengan “steel pickling” dan industri
makanan.
Grafik di atas menunjukkan distribusi konsumsi HCl suatu negara atau gabungan
beberapa negara. China, Amerika Serikat dan Eropa Barat merupakan negara industri yang
membutuhkan HCl dalam jumlah yang relatif besar. Sedangkan konsumsi HCl untuk Indonesia,
Thailand dan Afrika relatif kecil dan sama yang menunjukkan konsumsi HCl yang relatif sedikit.
Manufaktur
Manufaktur HCl dapat berasal dari beberapa proses yang dipengaruhi oleh ketersediaan
reagen, permintaan produk samping, dan kemurniannya. Beberapa proses yang sering digunakan
adalah:
1. Produk samping reaksi organik. Kekurangan dari proses ini adalah HCl yang dihasilkan
dapat terkontaminasi oleh klorin yang tidak bereaksi, senyawa organik yang mengandung
klorida dan residu katalis sehingga diperoleh HCl dengan kemurnian rendah.
2. Pembakaran Klorin. Proses ini membutuhkan reagen gas hidrogen (H2) dan gas klorida
(Cl2) yang mahal dengan raksi eksotermik dan dapat meledak sehingga membutuhkan
adsorben panas efisien. Kelebihan dari proses ini adalah kemurnian HCl yang diperoleh
tinggi.
Produk samping reaksi organik atau insinerasi dapat menghasilkan HCl dalam bentuk gas.
HCl yang diperoleh dalam bentuk gas diabsorbsi oleh air secara isothermal untuk kadar HCl
tinggi dan adsorbsi adiabatis untuk kadar HCl rendah. Larutan HCl yang diperoleh melalui proses
Industri HCl dan H2SO4
ini dapat mencapai kadar 38%. Contoh reaksi organik yang menghasilkan HCl adalah produksi
isosianat dan produksi fluorokarbon.
Produksi HCl melalui pembakaran klorin dimulai dengan pengumpanan gas klorin dan gas
hidrogen ke dalam burner dengan laju reaksi tertentu. Dimana laju alir gas hidrogen 5% lebih
banyak secara stoikiometri agar reaksi berlangsung sempurna. Dalam burner, kedua gas tersebut
dibakar untuk menghasilkan gas HCl. Gas HCl yang terbentuk memiliki temperatur 2000 sampai
2500°C dialirkan menuju adsorben air sehingga diperoleh larutan HCl.
Perusahaan besar yang memproduksi HCl dalam jumlah besar adalah DOW. Kapasitas
produksi global perusahaan tersebut mencapai 3,6 juta ton pada tahun 2005. Akan tetapi
produksi pasar (termasuk dari perusahaan DOW) hanya mencapai 20-40% dari total produksi
seluruh HCl karena sebagian perusahaan mendaur ulang HCl yang digunakannya.
H2SO4
1. Proses Kontak
Pembuatan asam Sulfat Menurut Proses Kontak Industri lainnya yang berdasarkan reaksi
kesetimbangan yaitu pembuatan asam sulfat yang dikenal dengan proses kontak. Secara garis
besar tahapan proses kontak yang terjadi diuraikan sebagai berikut :
1. Pencairan belerang padat di melt tank
2. Pemurnian belerang cair dengan cara filtrasi
3. Pengeringan udara proses
4. Pembakaran belerang cair dengan udara kering untuk menghasilkan sulfur dioksida (SO2)
Industri HCl dan H2SO4
5. Reaksi oksidasi lanjutan SO2 menjadi SO3 dalam empat lapis bed konverter dengan
menggunakan katalis V2O5
6. Pendinginan gas
7. Penyerapan SO3 dengan asam sulfat 93%-98,5%
(Fairlie, 1951) :
Reaksi yang terjadi dapat diringkas sebagai berikut:
Pertama, belerang dibakar menjadi belerang dioksida.
S(s) + O2(g) ----> SO2(g)
Belerang dioksida kemudian dioksidasi lbh lanjut jd belerang trioksida.
2SO2(g) + O2(g) <====> 2SO3(g)....... ∆H= -98 kJ
Reaksi ini berlangsung pd suhu sekitar 500 oC, tekanan 1 atm dgn katalisator V2O5. Kemudian
gas SO2 dilarutkan dalam asam sulfat pekat hingga menjadi asam sulfat pekat berasap (dsb
oleum, H2SO4.SO3 atau H2S2O7).
SO3(g) + H2SO4(l) -------> H2S2O7(l)
H2S2O7(l) + H2O(l) ------> 2H2SO4(l)
Dari proses kontak ini lalu akan terbentuk asam sulfat pekat dengan kadar 98%
Industri HCl dan H2SO4
Tahap penting dalam proses ini adalah reaksi (2). Reaksi ini merupakan reaksi kesetimbangan
dan eksoterm. Sama seperti pada sintesis amonia, reaksi ini hanya berlangsung baik pada suhu
tinggi. Akan tetapi pada suhu tinggi justru kesetimbangan bergeser ke kiri.
Pada proses kontak digunakan suhu sekitar 500oC dengan katalisator V2O5. sebenarnya tekanan
besar akan menguntungkan produksi SO3, tetapi penambahan tekanan ternyata tidak diimbangi
penambahan hasil yang memadai. Oleh karena itu, pada proses kontak tidak digunakan tekanan
besar melainkan tekanan normal, 1 atm.
Industri HCl dan H2SO4
2. Proses Chamber
Sulfur dioksida dihasilkan dengan membakar unsur belerang atau pemanggangan bijih piritik
dalam udara:
S8 + 8 O2 → 8 SO2
3 FeS2 + 8 O2 → Fe3O4 + 6 SO2
Nitrogen oksida dihasilkan oleh dekomposisi niter yang mengandung asam sulfat atau hidrolisis
asam nitrosylsulfuric:
2 NaNO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + NO + NO2 + O2
2 NOHSO4 + H2O → 2 H2SO4 + NO + NO2
Dalam ruang reaksi, sulfur dioksida dan nitrogen dioksida larut dalam reaksi liquor. Nitrogen
dioksida hidrat untuk menghasilkan asam nitrit yang kemudian mengoksidasi belerang dioksida
Industri HCl dan H2SO4
menjadi asam sulfat dan oksida nitrat. Reaksi ini tidak dikategorikan baik tetapi diketahui bahwa
asam nitrosylsulfuric merupakan produk intermediate. Reaksi keseluruhan utama adalah:
2 NO2 + H2O → HNO2 + HNO3
SO2 (aq) + HNO3 → NOHSO4
NOHSO4 + HNO2 → H2SO4 + NO2 + NO
SO2 (aq) + 2 HNO2 → H2SO4 + 2 NO
Nitrat oksida keluar dari reaksi liquor dan kemudian reoxidized oleh oksigen molekuler menjadi
nitrogen dioksida. Ini menentukan langkah dalam proses [3]:
2 NO + O2 → 2 NO2
Nitrogen oksida diserap dan regenerasi dalam proses, dan dengan demikian berfungsi sebagai
katalis untuk reaksi keseluruhan:
2 SO2 + 2 H2O + O2 → 2 H2SO4
Industri HCl dan H2SO4
3. Proses Wet Sulfuric Acid (WSA)
Proses WSA merupakan salah satu kunci proses desulfurisasi gas di pasaran saat ini. Sejak
Perusahaan Danish catalyst mematenkan teknologi ini pada akhir 1980. Proses ini telah dikenal
sebagai proses yang efisien dalam recovery sulfur dari bermacam macam pemrosesan gas dan
menghasilkan kualitas asam sulfat yang komersil. Proses ini juga dapat menghasilkan banyak
steam tekanan tinggi. WSA proses diterapkan pada banyak industry dimana penghilangan sulfur
dibutuhkan.
Proses katalis basah biasanya lebih tepat digunakan untuk memproses satu atau lebih aliran yang
mengandung sulfur seperti :
• Gas H2S dari unit pengolahan gas amin (amine gas treating unit)
• Off-gas from Sour Water Stripper (SWS gas)
• Off-gas from Rectisol
• Spent acid from e.g. Alkylation
• Claus process tail gas
• Heavy residue or petcoke-fired utility boiler off-gas
• Boiler flue gases from various processes SNOX flue gas desulfurisation
• Metallurgical process gas
• Production of sulfuric acid
Reaksi Utama pembentukan Asam Sulfat dengan Wet Sulfuric Acid adalah :
• Pembakaran: H2S + 1.5 O2 = H2O + SO2 + 518 kJ/mole
• Oksidasi: SO2 + ½O2 = SO3 + 99 kJ/mole (in the presence of a vanadium (V) oxide catalyst)
• Hidras : SO3 + H2O = H2SO4 (g) + 101 kJ/mole
Industri HCl dan H2SO4
• Kondensasi: H2SO4 (g) = H2SO4 (l) + 90 kJ/mole
Energi yang diproduksi dari reaksi diatas digunakan untuk produksi steam. Energi nya
mendekati 2-3 ton steam tekanan tinggi/ton asam yang di produksi.
TABEL PERBANDINGAN
Industri HCl dan H2SO4
Kesimpulan:
Proses kontak mempunyai banyak keunggulan di bandingkan dengan proses Lead Chamber dan
WSA.
Industri HCl dan H2SO4