BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik
Salah satu ciri dari Negara berkembang adalah titik berat perekonomian pada
pengembangan sektor dunia industri. Seiring dengan perkembangan jaman tersebut,
Indonesia diharapkan dapatturut bersaing dengan negara-negara lain di dunia pada
pengembangan industri kimia.
Perkembangan industri kimia diharapkan dapat merangsang pertumbuhan ekonomi
dan industri. Tujuannya adalah untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, dan juga untuk
memberikan lapangan pekerjaan bagi masyarakat Indonesia sehingga dapat meningkatkan
taraf hidup masyarakat. Pembangunan industri juga ditujukan untuk memperkokoh struktur
ekonomi nasional dengan keterkaitan yang kuat dan saling mendukung antar sektor,
meningkatkan daya tahan perekonomian nasional, dan mendorong berkembangnya
kegiatan berbagai sektor pembangunan lainnya.
Pembangunan sektor industri makin berperan dan sangat strategis karena
merupakan motor penggerak pembangunan. Sektor ini diharapkan dapat menyerap
penyerap tenaga kerja, penghasil devisa, dan pemacu pertumbuhan ekonomi yang tinggi
dalam upaya mencapai masyarakat yang sejahtera. Hal ini akan dapat dicapai jika kita
menyadari adanya peluang dan tantangan dalam liberalisasi perdagangan dunia dan
kemampuan kita untuk mengatasi hambatan dalam pembangunan sektor industri. Untuk
mencapai tujuan tersebut di atas dapat dilakukan dengan mengurangi impor bahan-bahan
kimia dan memacupeningkatan pemanfaatan bahan industri dalam negeri (Anonim1. 2008.
www.leapedia.com).
Perkembangan Industri kimia yang begitu cepat, mempunyai dampak terhadap
tumbuhnya berbagai Industri yang terkait. Salah satu Industri yang cukup baik untuk
dikembangkan adalah Industri Ammonium Chlorida.
Ammonium Chlorida dengan rumus molekul NH4Cl merupakan kristal berwarna
putih, terasa dingin, agak higroskopis, larut dalam air dan gliserol, sedikit larut dalam
alkohol.
1
Bahan kimia ini dapat dihasilkan melalui reaksi antara Ammonium Sulfate dengan
Sodium Chlorida dalam bentuk larutan, atau merupakan hasil sampingan dari proses
Ammonium soda.
Sektor Industri pemakai terbesar bahan kimia ini adalah Industri baterai kering.
Sedangkan kegunaan lainnya adalah sebagai bahan baku dalam Industri pupuk, bahan
penunjang dalam Industri Farmasi, pembuatan berbagai senyawa Ammoniak,
elektroplating bahan pencuci, pembersih logam dalam Industri Soldering, sebagai pelapis
dalam Industri logam timah dan Galvani, alat pengasam dalam Industri pelapisan Seng dll.
Pabrik Ammonium Chlorida sejauh ini belum ada di Indonesia, dan untuk
memenuhi kebutuhan Ammonium Chlorida harus mengimpor dari luar negeri.Import
Ammonium Chloride terutama berasal dari Jepang. Import lainya berasal dari Hong Kong,
Korea, China, Singapura, USA, Kanada, Inggris, Belandaa, Swedia, dan Jerman. Berikut
ini adalah data industri ammonium chlorida di dunia :
Tabel 1.Data IndustriAmonium Chlorida di Dunia
No. Industri Kapasitas Industri
(TON/Tahun)
1.
2.
3.
4.
Wuhan Well Sailing Industry and
Trade Co.,Ltd.
Baofull Chemical Co.,Limeted
Wuhan Ruisunny Chemical
Co.,Ltd.
Luban Industry Co.,Ltd
12.000
1000
30.000
10.000
(Sumber : www.google.com)
Pabrik Ammonium Chloridasangat memungkinkan didirikan di Indonesia
mengingat bahan bakunya banyak tersedia. Pendirian pabrik dapat menguntungkan bagi
industri-industri yang membutuhkan Ammonium Chlorida dan juga dapat membuka
lapangan kerja baru serta dapat mendatangkan devisa bagi negara dengan mengekspor ke
negara lain. Berikut adalah data import Ammonium Chlorida :
2
Tabel 2.Data Impor Amonium Chlorida
Tahun Kebutuhan Import
(Ton)
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
5.199,217
4.310,672
5.018,745
4.330,136
4.841,622
7.590,584
5.658,109
19.690,883
7.139,716
(Sumber : Biro Pusat Statistik)
1.2. Maksud dan Tujuan pendirian pabrik
Maksud dan tujuan dari pendirian pabrik Ammonium Chlorida ini adalah:
Tujuan Umum :
Memenuhi kebutuhan dalam negeri akan kebutuhan Ammonium Chlorida yang
murni.
Memenuhi kebutuhan pasar luar negeri dengan cara mengekspor agar menambah
devisa negara.
Dilihat dari segi ekonomi diharapkan dengan adanya pabrik ini dapat membuka
lapangan kerja baru yang secara tidak langsung dapat meningkatkan kesejahteraan
ekonomi masyarakat.
Tujuan Khusus :
Mengetahui lebih dalam tentang pendirian suatu pabrik ditinjau dari segala aspek.
Menerapkan ilmu-ilmu yang didapat dibangku kuliah.
Mengetahui lebih rinci mengenai proses produksi, alat-alat produksi, tata letak
pabrik, dan Analisa ekonomi dari prancangan suatu pabrik kimia khususnya
pabrik Ammonium Chlorida.
3
1.3. Analisa Pasar dan Perencanaan Kapasitas Produksi
Didalam menentukan kapasitas produksi pabrik Ammonium Chlorida terlebih
dahulu perlu diketahui jumlah kebutuhan bahan tersebut di Indonesia. Dikarenakan belum
terdapat pabrik tersebut di Indonesia sehingga data impor dapat dijadikan referensi sebagai
data kebutuhan di Indonesia.
Untuk memudahkan analisa maka dibuat persamaan dengan cara least square, maka
dapat diperkirakan kebutuhan asam asetat dalam negeri pada tahun 2013.
Tabel 3. Perhitungan Proyeksi Ammonium Chlorida
Tahun N Indeks
(X)
Konsumsi
(Ton/Tahun)
(Y)
X2 XY
2005 1 -4 5.199,217 16 -20.796,868
2006 2 -3 4.310,672 9 -12.932,016
2007 3 -2 5.018,745 4 -10.037,490
2008 4 -1 4.330,136 1 -4.330,136
2009 5 0 4.841,622 0 0
2010 6 1 7.590,584 1 7.590,584
2011 7 2 5.658,109 4 11.316,218
2012 8 3 19.690,883 9 59.072,649
2013 9 4 7.139,716 16 28.558,864
∑ 0 63.779,684 60 58.441,805
Dari data di atas diketahui :
∑X = 0
∑Y = 63.779,684
∑X2 = 60
∑XY = 58.441,805
Maka Persamaannya:
Karena : ∑X = 0
Maka : =63.779,684
9 = 7.086,632
4
Karena :
Maka: = 58.441,805
60 = 974,0301
Dengan :
X = Indeks untuk tahun
Y = Konsumsi ton/tahun
a = Axis intersept
b = Slope of regression
Sehingga diperoleh persamaan regresi linear :
Y = a + bx
= 7.086,632 + 974,0301 x
Dari persamaan di atas maka dapat dihitung perkiraan konsumsi Ammonium
Chlorida dari tahun 2013-2023 adalah sebagai berikut :
Tabel 4. Proyeksi Perkembangan Perdagangan Ammonium Chlorida
Tahun 2013-2048
No. Tahun Index Tahun (X) Kapasitas (ton / tahun)(Y)
1 2014 5 11.956,783
2 2015 6 12.930,813
3 2016 7 13.904,843
4 2017 8 14.878,873
5 2018 9 15.852,903
6 2019 10 16.826,933
7 2020 11 17.800,963
8 2021 12 18.774,993
9 2022 13 19.749,023
10 2023 14 20.723,053
11 2024 15 21.697,084
12 2025 16 22.671,114
13 2026 17 23.645,144
14 2027 18 24.619,174
15 2028 19 25.593,204
5
16 2029 20 26.567,234
17 2030 21 27.541,264
18 2031 22 28.515,294
19 2032 23 29.489,324
20 2033 24 30.463,354
21 2034 25 31.437,385
22 2035 26 32..411,415
Dilihat dari perkembangan konsumsi Amonium Chlorida di atas, maka Pabrik
Amonium Chlorida akan didirikan pada tahun 2017 dan produksi secara penuh (100%)
pada tahun 2023.
ACTUAL PROYEKSI
Gambar I. Produksi dan Konsumsi Ammonium chlorida di Indonesia
Pemilihan kapasitas ini di tinjau dari :
1. Proyeksi kebutuhan dalam negeri
2. Ketersediaan bahan baku
3. Kapasitas minimal komersil yang sudah ada
6
2005200720092011201320152017201920212023202520272029203120332035
0
4000
8000
12000
16000
20000
24000
28000
32000
36000
40000
KonsumsiPoduksi
TAHUN
TO
N
Produksi dan Konsumsi
Ammonium Chlorida di Indonesia
1.4. Pemilihan Lokasi Pabrik
Penentuan lokasi suatu pabrik merupakan unsur penting dalam mendirikan suatu
pabrik, lokasi pabrik akan berpengaruh secara langsung terhadap kelangsungan kehidupan
pabrik, juga berperan dalam menentukan keberhasilan dan kelancaran suatu produksi
pabrik. Pemilihan lokasi pabrik harus mempertimbangkan banyak faktor, antara lain faktor
primer dan faktor sekunder, karena pemilihan lokasi yang tepat dapat menekan biaya
produksi dan distribusi, sehingga pabrik dapat berkembang dan menguntungkan.
Berdasarkan beberapa pertimbangan, maka pabrik pembuatan Ammonium Chlorida
direncanakan berlokasi diGresik, Jawa Timur. Faktor–faktor yang menjadi pertimbangan
pendirian pabrik Ammonium Chlorida di Gresik adalah sebagai berikut :
I.4.1. Faktor Primer
Faktor primer secara langsung mempengaruhi tujuan utama dari pabrik, yaitu
meliputi produksi dan distribusi produk. Faktor-faktor primer tersebut meliputi :
1. Letak dari Sumber Bahan Baku
Pabrik umumnya diusahakan berlokasi sedekat mungkin dengan sumber bahan baku
agar dapat menghemat biaya pengangkutan. Bahan baku utama Ammonium Chlorida
adalah Ammonium Sulfat yang diperoleh dari PT. Petrokimia, Gresik dengan kapasitas
650.000 ton/tahunsedangkanNatrium Chlorida diperoleh dari PT. Garam (PERSERO)
danimpor dari Australia yang dapat melalui Pelabuhan Surabaya ataupun Pelabuhan
Gresik dan diangkut ke lokasi pabrik dengan sarana transportasi darat yang sudah cukup
tersedia.
2. Pemasaran
Lokasi pemasaran akan mempengaruhi biaya produksi dan biaya angkutan. Letak yang
sangat berdekatan dengan pasar merupakan pertimbangan yang sangat penting karena
konsumen akan lebih mudah dan cepat mendapatkannya. Dengan prioritas utama pasar di
dalam negeri, maka diharapkan akan memperoleh hasil penjualan yang maksimal selain
sebagian akan dieksport ke luar negeri.
3. Transportasi
Sarana dan prasarana sangat diperlukan untuk proses penyediaan bahan baku dan
pemasaran produk. Dengan adanya fasilitas jalan raya, rel kereta api, dan pelabuhan laut
yang memadai akan mempermudah dalam pengiriman bahan baku dan penyaluran produk.
7
Untuk daerah Gresik, sarana transportasi darat sangat menunjang karena Gresik merupakan
salah satu sentra industri yang maju.
4. Buruh dan Tenaga Kerja
Faktor buruh atau tenaga kerja merupakan faktor yang penting bagi suatu perusahaan,
karena berhasil tidaknya pencapaian tujuan perusahaan juga dipengaruhi oleh buruh atau
tenaga kerja yang berkualitas dan berkemampuan tinggi. Daerah Gresik merupakan tujuan
pencari kerja, sebab cukup banyak industri baru yang dibangun di sekitar pendirian pabrik,
sehingga dapat menunjang dalam pemenuhan kebutuhan akan tenaga kerja terhadap pabrik
yang akan didirikan.
5. Utilitas
Sarana utilitas telah memadai karena kawasan tersebut memang dibangun untuk
kawasan yang infrastrukturnya telah disesuaikan dengan kebutuhan untuk industri. Di
daerah Gresik, air dapat diperoleh dengan mudah. Begitu juga sarana listrik yang
merupakan bagian terpenting dalam sentra industri.
6. Lahan
Faktor lahan berkaitan dengan rencana pengembangan pabrik lebih lanjut. Kawasan
industri yang merupakan lahan untuk pendirian atau pengembangan pabrik akan
memudahkan pengembangan pabrik di masa yang akan datang.
7. Kemungkinan Perluasan Pabrik
Apabila permintaan terus bertambah, maka dapat dilakukan perluasan pabrik untuk
meningkatkan kapasitas produksi. Kemungkinan perluasan pabrik ini dapat dilakukan oleh
dinas tata kota. Gresik merupakan kawasan industri yang luas sehingga masih
memungkinkan untuk memperluas area pabrik yang diinginkan.
I.4.2. Faktor Sekunder
Faktor-faktor sekunder meliputi :
1. Kondisi Tanah dan Daerah
Kondisi tanah yang relatif masih luas dan merupakan tanah datar dengan kondisi iklim
yang stabil sepanjang tahun sangat menguntungkan. Disamping itu, Gresik merupakan
salah saatu kawasan industri di Indonesia sehingga pengaturan dan penanggulangan
mengenai dampak lingkungan dapat dilaksanakan dengan baik.
2. Iklim
8
Keadaan iklim di Indonesia khususnya Gresik secara umum cukup mendukung dan
daerah yang tidak mudah dilanda topan dan banjir. Sehingga akan menunjang kemajuan
daari pabrik yang akan dibangun.
3. Kebijakan Pemerintah
Pendirian suatu pabrik perlu mempertimbangkan faktor kepentingan pemerintah yang
terkait didalamnya seperti kebijakan pengembangan industri daan hubungan dengan
pemerataan kesempatan kerja serta hasil – hasil pembangunan.
4. Sarana Penunjang lain
Gresik sebagai kawasan industri telah memiliki fasilitas terpadu seperti perumahan,
sarana olah raga, sarana kesehatan, sarana hiburan, dan lainnya. Walaupun perusahaan
nantinya harus mengembangkan fasilitas – fasilitas untuk karyawannya sendiri tetapi untuk
mengurangi pembiayaan awal pendirian pabrik maka dapat mempergunakan fasilitas
terpadu tersebut.
9
Gambar 2. Gambar Lokasi Pabrik Ammonium Chlorida
10
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Spesifikasi Bahan Baku
Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku
1. Ammonium Sulfat
a. Sifat Fisis
Rumus Kimia : (NH4)2SO4
BM : 132,14
Titik Leleh : 2800C
b. Sifat Kimia
Berwarna abu-abu kecoklatan sampai putih
Berbentuk kristal
Tidak mudah terbakar
Kelarutan : 41,22 gr/100 gr air (250C)
Tidak larut dalam alkohol dan acetone
Reaksi pembentukan ammonium sulfat :
Reaksi antara ammonia dengan asam sulfat :
2 NH3 + H2SO4 (NH4)2SO 4
Reaksi antara amonium karbonat dengan CaSO4 (gipsum)
(NH4)2CO 3 + CaSO4 (NH 4)2SO4 + CaCO3
2. Natrium Chlorida
a. Sifat Fisis
Rumus : NaCl
BM : 58,44
Titik leleh : 8010C
Titik didih : 14130C
b. Sifat Kimia
Fase padat (kristal atau bubuk putih)
Bentuk kristal/kubik
Menyerap air
Larut dalam air dan gliserol
Tidak larut dalam alkohol
11
Tidak mudah terbakar
Reaksi pembentukan Natrium Chlorida :
HCl + NaOH NaCl + H2O
2.2. Produk Utama
Amonium chloridaadalah senyawa anorganik dengan rumus NH4Cl, adalah garam
kristal putih, sangat larut dalam air. Bahan kimia ini dapat dihasilkan melalui reaksi antara
Ammonium Sulfate dengan Sodium Chlorida dalam bentuk larutan, atau merupakan hasil
sampingan dari proses Ammonium soda. Kegunaan dari ammonium chlorida adalah
sebagai bahan baku dalam Industri pupuk, bahan penunjang dalam Industri Farmasi,
pembuatan berbagai senyawa Ammoniak, elektroplating bahan pencuci, pembersih logam
dalam Industri Soldering, sebagai pelapis dalam Industri logam timah dan Galvani, alat
pengasam dalam Industri pelapisan Seng dll.
Spesifikasi Ammonium Chloride :
a. Sifat Fisika
Rumus Kimia : NH4Cl
BM : 53,49
Titik Didih : 5200 C
Titik Sublimasi : 3380 C
b. Sifat Kimia
Berwaarna putih
Berbentuk kristal
Rasa asin
Kelarutan : 29,7 gr/100 gr air (00C).
Tidak larut dalam aceton dan pyridine
Larut dalam air, gliserol, dan NH3 cair
Peroses pemanasan akan mendekomposisi amonium chlorida menjadi
amonium & hidrogen chlorida
NH4Cl NH3 + HCl
Amonium chlorida bereaksi dengan basa kuat, akan melepaskan gas
ammonia:
NH4Cl + NaOH NH3 + NaCl + H2O
12
Ammonium chlorida bereaksi dengan logam alkali karbonat pada
temperatur tinggi, akan menghasilkan amonia dan logam alkali klorida:
2NH4Cl + Na2CO 3 2NaCl + CO2 + H2O + 2NH 3
2.3. Macam – macam Proses Pembuatan Ammonium Chloride
Ammonium Chlorida dapat diproduksi dengan beberapa macam proses, sehingga
diperlukan seleksi untuk mendapatkan hasil yang paling optimal. Ada dua macam proses
untuk memproduksi Ammonium Chlorida secara komersial yaitu proses Ammonium-Soda
dan proses Ammonium Sulfat-Sodium Chloride.
Proses Ammonium-Soda
Pada proses ini Ammonium Chlorida merupakan hasil samping, sedangkan hasil
utamanya adalah Sodium Bikarbonat. Ammonium dan Karbondioksidaa dilarutkan dalam
larutan Sodium Chlorida untuk mendapatkan Sodium Bikarbonat dan Ammonium
Chlorida.
NaCl + NH3 + CO2 + H2O NaHCO3 + NH4Cl
Larutan NH4Cl yang terbentuk didinginkan sampai suhu dibawah 200 C dan
kemudian dikristalkan. Kristal yang terbentuk dipisahkan dari larutan induk di dalam
centrifuge dan diteruskan dengan proses pengeringan.
Gambar 3. Proses Ammonium - Soda
13
Proses Ammonium Sulfat-Sodium Chloride
Ammonium Chloride atau yang lebih dikenal sebagai sel ammonia telah ditemukan
sejak awal abad pertengahan. Proses yang terjadi pada pembuatan ammonium chloride
adalah proses ammonium sulfat – sodium chloride.
Bahan baku yang digunakan di dalam proses ini adalah Ammonium Sulfat atau
lebih dikenal dengan nama pupuk ZA didalam industri pupuk. Bahan lainnya adalah
Natrium Klorida. Bahan baku untuk proses ini cukup murah dan mudah didapatkan di
Indonesia. Bahan baku yang murah dan prosesnya yang tidak terlalu rumit menyebabkan
proses ini menjadi ekonomis.
Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
(NH4)2SO4(l)+ 2 NaCl(l) 2 NH4Cl(l) + Na2SO4(s)
Pada proses ini dilakukan dengan cara mereaksikan larutan ammonium sulfat dan
sodium chloride dalam reaktor berpengaduk (CSTR)yang dilengkapi jaket pemanas yang
dijaga pada suhu 1000C tekanan 1 atm. Konversi reaksi dalam reaktor 95 %, reaksi yang
terjadi merupakan reaksi cair-cair, sehingga perpindahan massa terjadi pada lapisan yang
sangat tipis.
Campuran yang keluar dari reaktor mengandung air untuk mengikat Ammonium
Chloride dalam larutan yang berbentuk slurry. Campuran slurry ini dimurnikan dalam
rotaryfilter, sebelum masuk ke rotary filter slurry didinginkan di HE hingga suhu 800C
dengan media pendingin aliran recycle dari centrifuge. Kemudian mengeringkan kristal
basah natrium sulfat menjadi kristal kering dengan menghilangkan sebagian air digunakan
rotary dryer (RD – 01) (P = 1 atm dan T = 100OC). Untuk memekatkan ammonium
chloride digunakan evaporator (E – 01) (P = 1 atm dan T = 105OC). Larutan jenuh dari
evaporator dialirkan ke kristalizer (CR-01) untuk membentuk kristal ammonium Chloride
pada kondisi operasi P = 1 atm dan T = 40OC, untuk mempertahankan suhu pada kristalizer
dialirkan air pendingin yang dimasukan lewat jaket kristalizer. Kemudian kristal dan
mother liquor dari kristalizer dialirkan ke sentrifuge (CF – 01) ( P = 1 atm dan T = 40 OC)
melalui screw conveyor(SC – 01), didalam sentrifuge kristal dan mother liquor akan
dipisahkan dan mother liquor akan dikembalikan atau direcycle ke reaktor (R – 01).
Sedangkan kristal ammonium chloride melalui screw conveyor dikeringkan kedalam rotary
dryer (RD – 02) ( P = 1 atm dan T = 100OC), untuk mengurangi kadar airnya sehingga
sesuai dengan spesifikasi produk yang diharapkan.
14
15
Tabel 5. Perbandingan Proses Ammonium Chlorida
Jenis proses Proses ammonium – soda (solvay)
Proses Ammonium Sulfate-Sodium Chloride
Bahan BakuAmmonia dan
carbondioksida
Ammonium sulfate dan
Sodium Chloride
Temperatur Operasi oC 54 0C 100 oC
Jenis Reaksi Endotermis Endotermis
Tekanan 4 atm 1 atm
Konversi - 95 %
Gross Margin /
Ton ProduksiRp 7.500,00 Rp 43.500,00
2.4. Pemilihan Proses
Proses yang dipilih dalam pra rancangan pabrik ini adalah proses Ammonium
Sulfat-Sodium Chloride. Pemilihan ini didasarkan pada :
Bahan cukup tersedia dan mudah didapat
Proses Ammonium Sulfat-Sodium Chloride lebih sederhana dibandingkan proses
Ammonium-Soda, terutama pada proses pemurnian.
Pada proses ammonium-soda, ammonium chlorida yang dihasilkan merupakan produk
samping bukan merupakan produk utama.
Investasi pada proses Ammonia-Soda lebih besar karena lebih kompleks peralatan yang
digunakan.
16
BAB III
KONSEPSI PRARANCANGAN
Pada pra rancangan pabrik ini proses yang dipilih adalah proses Ammonium sulfate –
Sodium Chloride. Dalam proses ini dilakukan dengan cara mereaksikan larutan
Ammonium Sulfat dan Sodium Chloride dalam reaktor berpengaduk yang dijaga pada
suhu 100 0C. Konversi reaksi dalam reaktor 95%.
Campuran yang keluar dari reaktor mengandung air untuk mengikat Ammonium
Chloride dalam larutan yang berbentuk slurry. Campuran slurry ini dimurnikan dalam
vakumfilter dan endapan sulfat yang terbentuk dicuci sampai bebas Ammonium
Chloride.untuk mengurangi kandungan air, filtrat Ammonium Chloride kemudian
dipekatkan di dalam evaporator. Kemudian dilakukan proses pengkristalan di dalam
kristaliser dengan suhu operasi 40 0C. Kristal Ammonium Chloride yang terjadi dipisahkan
dari larutan induknya dalam centrifuge yang diteruskan dengan proses pengeringan.
Dasar Reaksi
Reaksi pembentukan Ammonium Chloride adalah reaksi yang terjadi antara
ammonium sulfat dengan natrium chloride (Proses Ammonium Sulfat-Sodium Chloride)
dengan reaksinya sebagai berikut :
(NH4)2SO4(l) + 2NaCl(l) 2NH4Cl(l) + Na2SO4(s) ∆H = +
Reaksi pembuatan Ammonium Chloride ini berlangsung pada kondisi operasi reaktor
sebagai berikut :
- Temperatur = 100oC
- Tekanan = 1 atm
- Fase = cair-cair
- Sifat reaksi = reaksi endotermis
Tinjauan Termodinamika
Tinjauan termodinamika adalah untuk mengetahui reaksi itu memerlukan panas atau
melepaskan panas. Secara termodinamika reaksi pembentukan ammonium chloride dapat
dilihat dari harga enthalpi dan konstanta kesetimbangannya.
Diketahui pada suhu kamar :
ΔHfo NH4Cl = -71,62 kcal/gmol
ΔHfo Na2SO4 = -331,52 kcal/gmol
17
ΔHfo (NH4)2SO4 = -281,74 kcal/gmol
ΔHfo NaCl = -97,324 kcal/gmol
(Reff : Perry Chemical Engineering Hand Book)
ΔHr = Σ ΔHproduk - Σ ΔHreaktan
= (2 ΔHfo NH4Cl + ΔHf
o Na2SO4 ) – (2 ΔHfo NaCl + ΔHf
o (NH4)2SO4)
= {(2 x -71,62) + (-331,52) – (-281,74 + (2 x -97,324)}
= 1,628 kcal/gmol
Dari harga ΔHfo tersebut dapat dilihat bahwa reaksi pembentukan ammonium
chloride adalah endotermis.
Pada suhu kamar diperoleh data sebagai berikut :
ΔGfo NH4Cl = -48,59 kcal/gmol
ΔGfo Na2SO4 = -329,772 kcal/gmol
ΔGfo (NH4)2SO4 = -214,02 kcal/gmol
ΔGfo NaCl = -93,92 kcal/gmol
ΔGr = Σ ΔGproduk - Σ ΔGreaktan
= (2 ΔGfo NH4Cl + ΔGf
o Na2SO4 ) – (2 ΔGfo NaCl + ΔGf
o (NH4)2SO4)
= {(2 x -48,59) + (-329,77) – (2 x -93,92 + (-214,02)}
= -25,092 kcal/gmol
Dari harga ΔHfo tersebut dapat dilihat bahwa reaksi pembentukan ammonium
chloride adalah endotermis, dan reaksi ini berlangsung secara spontan karena mempunyai
harga ΔGr <0.
Tinjauan Kinetika
(NH4)2SO4(l) + 2NaCl(l) 2NH4Cl(l) + Na2SO4(s) H = 1,628
Reaksi tersebut diasumsikan reaksi orde dua dimana kecepatan reaksi dinyatakan
dengan rA = rB = kc CA CB
Dengan harga k (konstanta kecepatan reaksi) adalah sebagai berikut :
kc =
P . . δ . Th e -G/RT
18
Dimana :
P = probabilitas/kemungkinan reaktan bereaksi menjadi produk (dalam reaksi ini
harganya diasumsi 1)
δ = konstanta Bolzman, harganya = 1,3805 x 10-16 erg/K.molekul
h = konstanta Planck, harganya = 6,624 x 10-23 erg s /molekul
T = suhu (oK)
R = 1,987 cal/gmoloK
Sehingga untuk reaksi ini, diperoleh harga kc :
kc =0,33087 x 10-23 calories/ (¿ o K ) (molecule ) ( T0 K )1,58427x10−34 calories/molecule
. e−25092,50RT
kc = 2,09084.1010 . T exp-25092,50/RT
= 0,01543 gmol / L.s
= 55,56 gmol/L.jam
Menghitung harga konstanta keseimbangan pada suhu 250C (2730K)
Ln K273=
ΔG−RT
Ln K273=
−25 , 092−0 , 001987 x273 = 46,25
Menghitung harga konstanta keseimbangan pada suhu 1000C (3730K)
ln K 373
ln K273= ΔH
R( 1
t 1− 1
t2)
ln K373
46 ,25= 1 ,628
0 ,001987( 1273
− 1373 )
)
ln K 373
46 ,25=0 , 804
K373 = ln-1 37,21 = 1,45 x 1016
K =
k1
k2
19
1,45 x 1016 =
55 , 56k2
k2 = 3,83 x 10-15
Karena harga konstanta kecepatan reaksi pembentukkan reaktan (k2)sangat kecil
maka dapat disimpulkan bahwa reaksi berjalan irreversible/ searah, ke arak produk/ke
kanan.
Sifat Reaksi
Ditinjau dari besarnya harga panas reaksi yang terjadi pada suhu 25oC adalah sebagai
berikut : ΔHr = 1,628 kcal/gmol. Jadi reaksi tersebut berjalan searah dan membutuhkan
panas.
Dari harga ΔHfo yang harganya positif dapat disimpulkan bahwa reaksi yang terjadi
adalah reaksi endotermis yang berarti ada penyerapan panas. Hal ini mengakibatkan suhu
reaktor akan mengalami penurunan terus-menerus. Oleh karena itu perlu adanya jaket
pemanas untuk mempertahankan suhu reaktor.
Perbandingan Mol Reaktan
Pada proses pembuatan Ammonium Chloride reaksi yang terjadi adalah sebagai
berikut
(NH4)2SO4(l) + 2NaCl(l) 2NH4Cl(l) + Na2SO4(s)H = 1,628
Diketahui perbandingan mol reaktan dari koefisien reaksi masing-masing reaktan
secara stoikiometri adalah 1 : 2 yaitu 1 mol ammonium sulfat bereaksi dengan 2 mol
sodium chloride.
20
Top Related