Makalah PIK Industri Klor Alkali
BAB
I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Industri klor-alkali seperti pembuatan
soda abu, soda kaustik dan klor merupakan salah satu industri kimia dasar yang
penting. Bahan – bahan ini hampir setingkat dengan asam sulfat dan amonia.
Peranannya sangat penting, sehingga dapat dikatakan tidak ada barang konsumsi
yang
diperjualbelikan yang tidak bergantung pada klor dan alakli pada salah satu
tahap pembuatannya. Ketiga produk ini hampir seluruhnya dijual ke industri dan
digunakan untuk pembuatan sabun, deterjen, serat dan plastik, kaca, petrokimia,
pulp dan kertas, pupuk, bahan peledak, pelarut dan berbagai bahan kimia
lainnya.
Soda abu, soda kaustik dan klor
merupakan zat kimia yang sangat penting dalam perindustrian dan kehidupan
sehari-hari. Maka sebagai mahasiswa teknik kimia perlu mempelajari dan mengulas
tentang proses pembuatannya. Agar dapat diaplikasikan di dunia industri
nantinya.
1.2 Tujuan
Tujuan dari makalah ini adalah untuk mengulas dan
membahas tentang industri klor alkali seperti soda abu, soda kaustik dan klor
serta beberapa uraian prosesnya.
1.3 Rumusan Masalah
1. Apa pengertian
soda abu?
2. Bagaimana
uraian proses pembuatan soda abu?
3. Apa
pengertian soda kaustik dan klor?
4. Bagaimana
uraian proses pembuatan soda kaustik dan klor?
BAB II
ISI
2. 1 Industri Soda Abu
Soda
abu adalah zat padat ringan yang agak larut dari air dan biasanya mengandung
99,3% Na2CO3. Sodium carbonat (Na2CO3) adalah bahan lunak yang larut dalam air
dingin dan kelarutan dalam air kira-kira 30% berat larutan, dalam industry
kimia dikenal dengan “soda ash”.
Sifat Fisik dan Kimia Sodium
Karbonat adalah sebagai berikut :
- Berat molekul :
106 g/mol
- Bentuk
: Kristal
- Warna : Putih
- Titik lebur, 0oC :
7,1 g/100 g H2O
- Densitas, 20oC : 2,533
g/ml
- Kapasitas panas, 85oC
: 26,41 cal/gmoloC
Sodium karbonat
dalam industri kegunaanya sangat luas. Sodium karbonat dalam industri di
gunakan sebagai bahan baku industri kimia, industri-industri yang menggunakan
sodium karbonat untuk bahan baku antara lain :
Ø industri
sabun
Ø industri
gula
Ø industri
gelas
Ø industri
obat
Ø industri
kertas
Ø industri
tekstil
Ø industri
metalurgi
Ø industri
keramik
2.
2 Proses Pembuatan Soda Abu
Sodium karbonat
(soda abu) dalam perdagangan lebih dikenal dengan istilah alkali. Kandungan
soda ash di alam ini jumlahnya terbatas. Pasir dan clay pada tempat tertentu di
gurun pasir biasanya menunjukan adanya kandungan sodium karbonat. Kebutuhan
akan sodium karbonat baik untuk industri dan rumah tangga semakin meningkat.
Untuk memenuhi akan kebutuhan sodium karbonat selain proses alam bisa juga
dilakukan dengan proses sintetik di antaranya :
1. Proses
Leblanc
2. Proses
Soda Ammonia (solvay)
2.2.1
Proses
Leblanc
Proses Leblanc
adalah proses pembuatan soda Ash sintetik yang pertama di lakukan pada
tahun 1775. Perusahaan pertama yang memproduksi soda ash dengan proses Leblanc
di bangun di Inggris pada tahun 1823. Proses Leblanc pada umumnya adalah proses
pengolahan garam dengan asam sulfat untuk membuat sodium sulfat dan asam hydro
chloric :
NaCl(l) + H2SO4(l) NaHSO4(l) + HCl(l)
NaCl(l) + NaHSO4(l) Na 2SO4(S) + HCl(l)
Sodium sulfat di
panaskan dengan batu kapur dan batu bara (kokas) untuk memproduksi “black ash”
yang mengandung sodium karbonat, Kalsium sulfida dan beberapa batu bara yang
tidak bereaksi.
Na2SO4(l) + 2 C(s) Na2S(s) + 2 CO2(g)
Na2S(s) + CaCO3(s) Na2CO3(s) + CaS(s)
Sodium karbonat dapat di
pisahkan dengan air dari black ash dan di Kaustisasi dengan kapur mentah, cara
ini digunakan untuk mengembalikan sulfur dari kalsium sulfida.
Proses Leblanc masih di
gunakan di Inggris dan benua Eropa selama perang dunia pertama, tetapi
jumlahnya terus berkurang selama perang dunia kedua. Pada saat ini proses
Leblanc sudah tidak dilakukan lagi karena beberapa kelemahan diantaranya :
1. Konsumsi energi yang sangat besar pada saat
pelelehan.
2. Membutuhkan tenaga kerja yang intensif karena
prosesnya merupakan proses batch yang memerlukan banyak tahap.
3. Menimbulkan dampak lingkungan.
Karena
alasan-alasan di atas tersebut maka pada tahun 1880 proses ini tergeser oleh
proses yang lebih bersih dan lebih efisien yaitu proses soda ammonia (proses
solvay).
2.2.2
Proses
Soda Ammonia (Proses Solvay)
Ernest solvay pada tahun
1861 mulai mengembangkan proses soda ammonia. Pada mulanya proses ini mengalami
kesulitan besar dalam bersaing dengan proses Leblanc yang lebih tua dan lebih
mapan, namun dalam beberapa tahun saja proses solvay berhasil menurunkan harga
soda ash sebanyak sepertiganya. Pada tahun 1915 proses soda ammonia akhirnya
berhasil menggantikan proses Leblanc.
Proses solvay pertama
kali di perkenalkan di Eropa pada tahun 1866 di Couillt di dekat Charleroi
Belgia. Pabrik ini telah memproduksi 1,5 ton per hari pada tahun 1866 dan pada
tahun 1872 meningkat jadi 10 ton per hari Penggunaan proses solvay di industri
semakin berkembang, di Eropa misalnya dibangun pabrik Dombasle di dekat Nancy
Perancis dan di Amerika di bangun pabrik stracause di New York.
Bahan baku proses solvay
adalah garam, batu gamping, dan kokas atau gas bumi dan menggunakan ammonia
sebagai reagen siklus. Keberhasilan proses ini bergantung pada kenyataan bahwa
ammonia, karbon dioksida dan air, dalam perbandingan yang tepat bereaksi
membentuk natrium bikarbonat. Ammonium bikarbonat bereaksi dengan natrium
klorida membentuk natrium bikarbonat yang relativ tidak larut dalam larutan
yang digunakan oleh, karena itu dapat di saring keluar dan di panggang menjadi
soda abu.
Proses yang digunakan
adalah proses solvay, yang mana di bandingkan dengan proses yang lain lebih
ekonomis dan efisien. Pertimbangan-pertimbangan dibawah ini dapat mendukung akan
terlaksananya pendirian pabrik tersebut, di antaranya yaitu :
- Bahan baku yang
digunakan lebih murah yaitu garam dan batu kapur di bandingkan dengan
proses Leblanc, dan Energi yang di gunakan lebih kecil.
- Proses yang digunakan
lebih efisien karena menggunakan proses kontinue. dan karyawan yang di butuhkan
lebih kecil.
- Limbah yang dihasilkan
tidak membahayakan bagi lingkungan dan sesuai dengan Dan ketentuan peraturan
perundangan.
- Kapasitas produksi
lebih besar di bandingkan dengan proses Leblanc sehingga dapat di produksi
dalam jumlah yang sangat besar.
Dari uraian diatas maka akan dibahas bagaimana alur
proses industri abu soda dengan proses yang sedang digunakan sampai sekarang,
yaitu proses solvay.
persamaan dari proses keseluruhannya
dapat ditulis :
ð
CaCO3 +
2NaCl
Na2CO3 + CaCl2
Secara Narasi, proses
tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :
·
NaCl jenuh
dialirkan ke absorber bersama dengan CO2 dan NH3 maka
akan terjadi reaksi 4,5,6. Reaksi ini berlangsung pada suhu 40°- 50° C.
·
Hasil
larutan dan sisa gas dari reaksi dikeluarkan lewat bawah absorber untuk
dialirkan ke menara carbonatasi dari puncak. Akrena reaksi eksoterm,maka
perlu pendingin untuk menjaga suhu reaksi.pada menara ini akan terjadi reaksi
no.7 pada suhu 25°-60° C dan tekanan 2-3 atm disamping itu juga terbentuk
reaksi no.5,6 ( reaksi penyempurnaan).
·
Hasil
reaksi berupa lumpur NaHCO3 dialirkan ke dalam rotary filter
untuk memisahkan padatan NaHCO3 dari larutannya.
·
NaHCO3 dikeringkan
dalam kalsinator,disini terjadi reaksi no. 8 karena reaksi bersifat endoterm
maka perlu energi yang diberikan dari bahan bakar.
·
Soda abu
yang terbentuk didinginkan dalam pendingin dengan disemprotkan H2O .
·
Tapisan
dari rotary filter dialirkan ke menara pemulihan untuk membebaskan NH3 dan
Ca (OH)2
·
Slury ini
bagian terbesar mengandung NH4CL 193 gr/lt.
·
Larutan
buangan CaCL2 dari hasil analisa mengandung : CaCl2 = 90-95
gr/lt, NH3 = 6-12 ppm.
·
Sumber Ca (
OH )2 dan CO2 berasal dari pembakaran batu kapur dan C reaksi no.1,2,3
2. 3 Industri Soda Kaustik dan Klor
2.3.1 Soda kaustik
Dalam
sebuah industri, industri kimia kaustik
soda atau NaOH memiliki peranan yang sangat penting dalam proses produksi.
Dalam pembuatan pulp dan kertas, tekstil, air minum, sabun dan deterjen dan
sebagai pembersih drain, bahan ini (kaustik soda) berguna sebagai penetralisir
sifat keasaman yang di akibatkan dalam pemakaian DDBS. Oleh karenanya
menjadikan kaustik soda sebagai bahan yang memiliki peranan sangat penting
dalam industri. Oleh karena itu, kami akan menjabarkan beberapa kegunaan
kaustik soda (NaOH) dalam suatu proses industri.
Kostik
soda juga di kenal dengan NaOH. Kostik merupakan basa kuat, natrium hidroksida
murni berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk pelet, serpihan, butiran
ataupun larutan jenuh 50%. Natrium
hidroksida merupakan nama lain dari caustic soda, coustic soda biasa diproduksi
secara komersial melalui dua metode dasar yaitu sel elektrolisis dan proses
kimia. Kebanyakan produk soda kaustik dihasilkan dari sel elektrolitik. Ada
tiga jenis sel elektrolisis yaitu diafragma, merkuri, dan membran . Bahan baku
proses pembuatan caustic soda adalah garam, air, dan listrik.
Caustic
soda memiliki rumus kimia yaitu NaOH yang bersifat basa, tidak berbau dan tidak
berwarna . soda caustic merupakan bahan kimia yang sangat korosif dan reaktif.
larutan soda caustic mudah bereaksi dengan logam seperti aluminium, magnesium,
seng, timah, kromium, perunggu, kuningan, tembaga, dan paduan mengandung logam.
Beberapa industri yang menggunakan coustic
soda antara lain yaitu pabrik sabun, detergen pulp dan kertas, soda juga
digunakan dalam alumina seperti industri
minyak dan gas serta tekstil.
Kaustic soda adalah bahan kimia
komoditas penting bagi industri pulp dan kertas. Pokok menggunakan dalam
industri pulp dan kertas termasuk memasak / pengolahan pulp Kraft, ekstraksi
lignin selama urutan pemutihan pulp, dan pembuatan on-situs natrium hipoklorit.
Prosedur pemutihan pulp umum melibatkan urutan pemutihan selama kotoran dan
materi berwarna pulp adalah teroksidasi dan diubah ke bentuk alkali larut, dan
urutan ekstraksi selama kotoran dihapus. Tahap Ekstraksi pada pulp hampir
selalu digunakan soda kaustik sebagai bahan baku ekstraksinya.
è Sifat fisik dan kimia dari Produk
1. Natrium hidroksida (NaOH)
a. sifat fisik Natrium hidroksida (NaOH)
- berbentuk putih padat dan tersedia
dalam bentuk pelet, serpihan, butiran ataupun larutan jenuh 50%.
- bersifat lembab cair
- secara spontan menyerap karbon
dioksida dari udara bebas.
- sangat larut dalam air dan akan
melepaskan panas ketika dilarutkan.
- larut dalam etanol dan metanol
- tidak larut dalam dietil eter dan
pelarut non-polar lainnya
- Larutan natrium hidroksida akan
meninggalkan noda kuning pada kain dan kertas.
- Sangat basa, keras, rapuh dan
menunjukkan pecahan hablur.
- Titik leleh 318 °C
- titik didih 1390 °C.
- NaOH membentuk basa kuat bila
dilarutkan dalam air
- densitas NaOH adalah 2,1
- Senyawa ini sangat mudah
terionisasi membentuk ion natrium dan hidroksida
b. Sifat kimia Natrium hidroksida (NaOH)
Dengan
larutan natrium hidroksida, (HCl)asam klorida dinetralkan dimana akan terbentuk
garam dan air
NaOH + HCl NaCl + H2O
2.3.2 Klor
Pada awalnya klor ditemukan pada tahun 1774 oleh
Scheele, yang awalnya disangka oksigen. Tetapi diberi nama Klor pada tahun 1810
oleh Davy yang bersikeras bahwa zat ini adalah sebuah unsur. Saat di temukan
Klor bersenyawa terutama dengan natrium sebagai garam (NaCl), karnalit dan
silfit.
Sifat Klor sendiri yaitu termasuk unsur halogen
(pembentuk garam) dan diperoleh dari garam klorida dengan mereaksikan zat
oksidator atau lebih sering dengan proses elektrolisis. Merupakan gas berwarna
kuning kehijauan.
Yang akan kita bahas disini yaitu pembelajaran tentang
Industri klor dan alkali. Dapat membantu kita dalam proses pemahaman tentang
proses-proses di industri klor dan alkali. Mungkin bagi para teman-teman dari
kimia murni atau dari teknik kimia sudah tak asing lagi dengan yang nama nya
industri klor alkali ini, proses klor alkali adalah proses elektrolisa
garam(NaCl) menjadi gas klorin(Cl2), gas hidrogen(H2) dan NaOH. (itu kalau
produknya dipisahkan). Kalau produknya dicampur saja maka akan menghasilkan
sodium hypochloride atau sodium chlorate.
Klor dalam bahasa yunani adalah: Chloros, (“hijau
pucat"), adalah unsur kimia dengan simbol Cl . Dalam tabel periodik, unsur
ini termasuk kelompok halogen atau grup 17 .Dalam bentuk ion klorida, unsur ini
adalah pembentuk garam dan senyawa lain yang tersedia di alam dalam jumlah yang
sangat berlimpah dan diperlukan untuk pembentukan hampir semua bentuk
kehidupan, termasuk manusia. Dalam bentuk gas, klorin berwarna kuning
kehijauan, dan sangat beracun. Dalam bentuk cair atau padat, klor sering digunakan
sebagai oksidan, pemutih, atau desinfektan.
Unsur-unsur halogen dapat diidentifikasi melalui warna
dan sifatnya. Misalnya Cl : berupa gas warna kuning kehijauan pada suhu kamar,
nonpolar, kelarutan dalam air kecil dan larut dalam pelarut non polar seperti
heksana.
Pemutih Klorin (bleaching agent) mengandung larutan
hipoklorit (NaClO). Ion ClO- merupakan suatu oksidator, daya oksidasinya sama
dengan klorin namun ion ClO- berbeda dengan Cl- sebab asam hipoklorit. HClO
adalah asam lemah dan ion ClO- adalah basa yang cukup kuat, sedangkan Cl-
mempunyai sifat netral dan merupakan basa konjugat dari HCl kuat.
2.4 Proses
Pembuatan Soda Kaustik dan Klor
Produksi soda kaustik dengan cara elektrolitik sudah
dikenal pada abad ke delapan belas, tetapi barulah pada tahun 1890 soda kaustik
diproduksi dengan cara lain. Sampai beberapa tahun sebelum perang dunia I,
kuantitas soda kaustik yang dihasilkan sebagai koproduk klordari proses
elektrolitik sudah boleh dikatakan dapat diabaikan bila dibanding dengan yang
dibuat dari soda abu dengan kaustisasi gamping. Bahan yang digunakan dalam
proses ini Natrium klorida (NaCl), Natrium karbonat (Na2CO3), air
dan bahan baku samping seperti Asam Sulfat (H2SO4), Mercury (Hg), Hidrogen
(H2).
Bahan –bahan di atas dapat di diolah dan diproses
dalam beberapa cara :
1. Diafragma sel
Menggunakan teknologi sel diafragma, klorin, soda
kaustik dan hidrogen diproduksi secara bersamaan. air garam jenuh memasuki
kompartemen anoda dari sel, di mana gas klor dibebaskan. Fungsi diafragma adalah
memisahkan air garam dari larutan kaustik (sel yang disebut effluent) pada sisi
katoda, yang juga di mana gas hidrogen dilepaskan.
2. Merkuri sel
Menggunakan larutan NaCl jenuh dengan garam padat,
yang terlarut 70% kaustik langsung
3. Membran sel
Teknologi sel Membran merupakan perkembangan yang
relatif baru. Ini berbeda dari teknologi diafragma sel dalam bahwa solusi
sekitar elektroda masing-masing dipisahkan oleh sebuah membran daripada
diafragma. Membran ini sangat selektif dan terutama memungkinkan migrasi ion
natrium dari ruang anoda ke ruang katoda. Air garam jenuh memasuki kompartemen
anoda sel dimana gas klor dibebaskan. Karena ion natrium hanya dapat melewati
membran ke katoda (air garam tidak dapat melewati membran), soda kaustik (sel
limbah cair) mengandung natrium klorida substansial kurang. kemampuan garam
penghapusan Tidak diperlukan seperti pada proses diafragma sel. Klorin dan
hidrogen yang dihasilkan dalam proses membran sel elektrokimia meninggalkan
pada tekanan sedikit lebih tinggi daripada tekanan atmosfer. Setelah
pendinginan pada penukar panas, gas dapat mengalami proses tambahan dalam
bentuk likuifaksi klorin, produksi atau produksi asam klorida hipoklorit.
Proses elektrolitik dari
produksi chlorine-caustic soda
Umpan berupa garam NaCl bersama air dimasukkan ke
dalam tangki pencampur (brine Purifier) untuk mendapatkan larutan
garam, sehingga terjadi reaksi :
NaCl + H2O
NaOH
+ ½ H2 + ½ Cl2
Dan pada bagian atas brine purifier
ditambahkan Na2CO3 sehingga
terjadi endapan, kemudian endapan di dasar tangki akan langsung
dikeluarkan pada bagian bawah tangki yang berupa kadar Ca,Mg, dan
Fe, sedangkan sisanya keluar dari bagian atasnya menuju ke filter.
Endapan yang mungkin masih tersisa disaring dengan filter, dan
diteruskan pada proses pemanasan dengan steam sebelum menuju diaphragma
sel, kemudian hasil dari penyaringan tadi diteruskan langsung
menuju diaphragma sel dimana pada proses ini menggunakan anoda dan katoda yang
dialiri arus DC (direct current / arus bolak balik) sebagai sumber energi,
reaksi utama yang terjadi yaitu :
Notasi sel
: Cl2, C
NaCl
NaOH Fe, H2
+
anoda
- katoda
Reaksi sel :
Anoda :
Cl- -
e
½ Cl2
Katoda :
Na+ + H2O + e
Na+
+ OH - + ½ H2
Keseluruhan : NaCl + H2O
NaOH
+ ½ H2 + ½ Cl2
Hasil samping dari proses diaphragma sel berupa gas Cl2 dan
gas H2 keluar dari bagian atas diaphragma
sel. Kemudian gas Cl2 akan diproses lebih lanjut
sedangkan NaOH yang keluar dari diaphragma sel dimasukkan menuju
evaporator untuk di pekatkan menjadi 50% NaOH, NaOH di evaporasi menggunakan
steam sehingga akan menghasilkan 50% NaOH.
Pada proses evaporator, Larutan sisa yang tidak
terbentuk menjadi 50% NaOH, diolah kembali untuk mendapatkan produk 70% NaOH,
dimana berlanjut pada proses centrifugasi dengan penambahan sisa garam,
kemudian di aduk pada tangki salurator sambil di murnikan dengan proses
penyaringan (filter) , setelah larutan murni, diletakkan pada tangki
konsentrasi (consentrat head feed tank) untuk mengatur kestabilan konsentrasi
pada larutan, setelah itu diteruskan menuju mercury sel, dengan terjadi
penambahan Hg, dimana pada proses ini terjadi reaksi :
Notasi sel
Cl2, C
NaCl aq
Na⁰ NaHg
+Anoda -
katoda
Reaksi sel
Anoda : Cl- -
e
½ Cl2Katoda : Na+ +
e
Na⁰
Na⁰ + Hg
NaHgSisa
: NaHg + H2O
NaOH + ½ H2
+ Hg
Keseluruhan : NaCl + H2O
NaOH + ½ H2 + ½ Cl
Setelah terjadi reaksi mercury sel menghasilkan gas samping yang berupa gas Cl2 yang
nanti akan diteruskan pada pembentukkan Cl2 liquid. Dan senyawa
NaHg yang akan diteruskan pada denuding tower (menara penguraian) dimana
terjadi pelepasan Hydrogen dan penambahan air, yang akan diolah dengan reaksi
yang terbentuk :
NaHg + H2O
NaOH + H2 + Hg
Pada reaksi ini terjadi pembentukkan NaOH kembali,
lalu dilakukan penyaringan dengan menggunakan filter press dimana akan
terbentuk produk 70% NaOH.
Pada proses hasil samping yang berupa Cl2 gas ( dari diaphagma
sel dan mercury sel) dimanfaatkan untuk membentuk Cl2 Liquid dengan
bantuan air yang kemudian dilanjutkan pada tempat tangki pengeringan, dimana
disini terjadi penambahan H2SO4 sebagai penyerap air
berlebih pada proses pengeringan, setelah Cl2 kering,
dibasahkan kembali dengan penambahan air dan kemudian di kompres dengan
kompresor dengan suhu -30 ⁰C, dimana akan
didapat produk Cl2 yang berupa cairan (liquid) yang dapat
dimanfaatkan.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil dari makalah ini
adalah :
1. Soda abu adalah zat padat ringan yang agak larut dari air dan
biasanya mengandung 99,3% Na2CO3.
2. Proses pembuatan Sodium karbonat (Soda abu) selain proses alam bisa
juga dilakukan dengan proses sintetik, di antaranya Proses Leblanc dan Proses
Soda Ammonia (solvay)
3. Kostik soda di kenal dengan NaOH dan Kostik merupakan basa kuat,
natrium hidroksida murni berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk pelet,
serpihan, butiran ataupun larutan jenuh 50%.
4. Proses produksi soda kaustik dilakukan dengan cara elektrolitik
dengan beberapa cara, yaitu Diafragma sel, Merkuri
sel dan Membran sel
3.2 Saran
Saran
yang dapat diberikan melalui makalah ini hendaknya pembaca bisa lebih
mempelajari lagi proses-proses pembuatan soda abu agar dapat diterapkan di
industri nantinya.
Makalah di atas ada beberapa hal yang di hilangkan, seperti gambar, FDP, serta beberapa hal disebabkan kesulitan mengcopas langsung. Karena itu, untuk melihat file aslinya silahkan download di makalah PIK lengkap. Di dalam rar terdiri dari beberapa makalah PIK lengkap seperti
1. Semen Portland
2. Pembuatan Metanol dengan Gasifikasi Batubara
3. Karbon Industri
4. Asam Sulfat
5. Industri Klor-Alkali
Selain itu dilengkapi dengan power point presentasinya.
Selain itu dilengkapi dengan power point presentasinya.
dapusnya gan
BalasHapusTerima kasih,dan izin liat dan di tulis
BalasHapusMenjual berbagai macam jenis Chemical untuk cooling tower chiller Boiler evapko STP wwtp bakteri dan nutrisi untuk informasi lebih lanjut bisa menghubungi kami di email tommy.transcal@gmail.com terima kasih
BalasHapusWhatsApp=081310849918