Industri Asam Sulfat [PDF]

Citation preview

MAKALAH INDUSTRI ASAM SULFAT



Dosen Pembimbing : Windi Zamrudy, B.Tech., M.Pd Disusun Oleh : Dian Fitriah M



(1741420037)



Herdian Fikri A



(1741420060)



D4 TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI POLITEKNIK NEGERI MALANG TAHUN AJARAN 2017/2018



KATA PENGANTAR



Puji syukur kami ucapkan kepada Allah Swt atas rahmat dan karunia –Nya sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini dengan baik. Makalah dengan judul “Industri Asam Sulfat”, dalam penulisan makalah pada mata pelajaran Proses Industri Kimia. Oleh karena itu, kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang terlibat. Kami sadar bahwa dalam makalah ini masih jauh dari kesempurnaan, hal itu dikarenakan kemampuan dan pengetahuan kami. Oleh karena itu, kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari para pembaca. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kita. Akhir kata, kami mohon maaf apabila dalam penulisan makalah ini terdapat banyak kesalahan.



Malang, 19 September 2018



Penulis



i



DAFTAR ISI BAB I ........................................................................................................................................ 1 PENDAHULUAN ................................................................................................................... 1 1.1



Latar Belakang ........................................................................................................ 1



1.2



Rumusan Masalah .................................................................................................. 2



1.3



Tujuan Penulisan .................................................................................................... 2



BAB II ...................................................................................................................................... 3 PEMBAHASAN ...................................................................................................................... 3 2.1



Bahan Baku Industri Asam Sulfat ........................................................................ 3



2.2



Proses Industri Asam Sulfat................................................................................... 3



1.



Penambangan dan Pembuatan Belerang .............................................................. 3



2.



Proses Pembuatan Asam Sulfat ............................................................................. 7



2.3



Manfaat produk yang dihasilkan dalam industri asam sulfat. ........................... 9



BAB III................................................................................................................................... 11 PENUTUP.............................................................................................................................. 11 3.1



Kesimpulan ............................................................................................................ 11



DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................ 12



ii



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Belerang atau sulfur adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang S dan nomor atom 16. Belerang ditemukan dalam meteorit. R.W. Wood mengusulkan bahwa terdapat simpanan belerang pada daerah gelap di kawah Aristarchus. Belerang terjadi secara alamiah di sekitar daerah pegunungan dan hutan tropis. Sulfur tersebar di alam sebagai pirit, galena, sinabar, stibnite, gipsum, garam epsom, selestit, barit dan lainlain. Bentuknya adalah non-metal yang tak berasa, tak berbau dan multivalent. Belerang dalam bentuk aslinya, adalah sebuah zat padat kristalin kuning. Di alam belerang dapat ditemukan sebagai unsur murni atau sebagai mineral- mineral sulfide dan sulfate. Ia adalah unsur penting untuk kehidupan dan ditemukan dalam dua asam amino. Penggunaan komersilnya terutama dalam fertilizer namun juga dalam bubuk mesiu, korek api, insektisida dan fungisida. Belerang dikenal masyarakat (khususnya para petani) adalah sejenis bahan untuk digunakan pembasmi tikus. Dengan alat khusus, belerang diubah untuk menjadi asap yang dimasukkan pada lubang-lubang tikus di persawahan, sehingga tikus dibuatnya semaput. Manfaat belerang padahal cukup banyak khususnya untuk dunia industri. Asam sulfat adalah suatu bahan penting untuk berbagai proses produksi, antara lain industri pupuk, bahan kimia maupun untuk analisa labotarorium. Asam sulfat merupakan asam anorganik yang bisa diproduksi secara massal dan dalam kapasitas besar. Pada umumnya setiap pabrik memiliki unit pabrik pengolahan asam sulfat agar mengurangi biaya pembelian bahan baku. Oleh karena itu, agar kita lebih memahami mengenai industri belerang dan asam sulfat, maka makalah ini akan membahas mengenai industri belerang dan asam sulfat.



1



1.2 Rumusan Masalah 1. Bagaimana bahan baku yang digunakan dalam industri asam sulfat? 2. Bagaimana proses industri asam sulfat? 3. Bagaimana manfaat dan bahaya produk yang dihasilkan industri asam sulfat?



1.3 Tujuan Penulisan 1. Mengetahui bahan baku yang digunakan dalam industri asam sulfat. 2. Memahami proses industri asam sulfat. 3. Mengetahui manfaat dan bahaya produk yang dihasilkan dalam industri asam sulfat.



2



BAB II PEMBAHASAN 2.1 Bahan Baku Industri Asam Sulfat Sumber bahan baku yang digunakan dalam proses pembuatan asam sulfat adalah belerang, oksigen, air dan katalis sebagai bahan pembantu. Belerang di alam terdapat di kulit bumi meliputi kira-kira 0,1% dari massa kulit bumi. Belerang terdapat dalam keadaan unsur bebas ataupun dalam senyawa sulfida. Belerang dalam keaadaan unsur bebas terdapat dari daerah gunung berapi dan dalam tanah. Dalam bentuk senyawa, belerang terdapat dalam garam sulfida seperti pirit, sengblende, atau garamgaram sulfat seperti gips, barium sulfat maupun magnesium sulfat. Dalam bentuk senyawa organik, belerang terdapat dalam minyak bumi, batu bara dan gas alam, yaitu gas hidrogen sulfida. Belerang diambil dari dekat gunung berapi dan sumber air panas dan juga bawah tanah. Belerang juga terdapat dalam bijih, seperti galena (PbS), hidrogen sulfida dalam gas alam dan minyak bumi dan sebagai belerang di laut. Oksigen di dapat dari udara bebas. Untuk air yang digunakan didapat dari sumur bor yang melalui tahap pengolahan. Sedangkan fungsi katalis dalam setiap reaksi katalitik adalah meningkatkan laju reaksi. Katalis konversi sulfur dioksida ini biasanya terdiri dari tanah diatomea , yang disusupi dengan lebih dari 7 % V2O5 katalis komersial mengandung garam kalium ( sulfat , pirosulfat dan sebagainya ) disamping V2O5. Pada suhu operasi pewaris aktif ialah garam lebur yang terdapat pori – pori pelet silika.



2.2 Proses Industri Asam Sulfat 1. Penambangan dan Pembuatan Belerang a) Pengambilan belerang alam dari dalam tanah (Proses Frasch) Sebelum proses Frasch dikembangkan, belerang unsur ditambang dengan cara manual, yaitu belerang dalam bijih dikonsentrasi dengan



3



membakar sebagian belerang itu dalm tumpukan agar sebagian belerang lainnya melebur dan zat cairnya ditarik keluar, kemudian dicetak dalam cetakan.



Cara frasch adalah mengambil belerang dari deposit belerang di bawah tanah, pompa frasch dirancang oleh Herman Frasch dari Amerika Serikat tahun 1904. Pada proses ini pipa logam berdiameter 15 cm yang terdapat 2 pipa konsentrik yang lebih kecil ditanam sampai menyentuh lapisan belerang. Uap air yang sangat panas dipompa dan dimasukan melalui pipa luar, sehingga belerang meleleh. Kemudian dimasukan udara bertekanan tinggi melalui pipa terkecil, sehingga terbentuk busa belerang dan terpompa ke atas melalui pipa ketiga. Kemurnian belerang yang keluar mencapai 99,5%. Pada dewasa ini 50% belerang yang digunakan dalam industri diperoleh dengan proses frasch.



b) Pengambilan belerang alam dari gunung berapi (Indonesia) Deposit sulfur di gunung berapi dapat berupa batuan, lumpur sedimen atau lumpur sublimasi, kadarnya tidak begitu tinggi (30 – 60%) dan jumlahnya tidak begitu banyak (600 - 1000 juta ton). Untuk



4



pemanfaatan sumber alam ini diperlukan peningkatan kadar sulfur terlebih dahulu, antara lain dengan cara flotasi dan benefication proses. Dalam flotasi dilakukan penambahan air dan frother, sehingga sulfur akan terapung dan dapat dipisahkan. Prinsip kerja dari proses flotasi didasarkan pada perbedaan tegangan permukaan dari mineral di dalam air (aqua) dengan cara mengapungkan mineral ke permukaan. Secara garis besar pemisahan dengan cara flotasi dilakukan dalam 2 tahap, yaitu tahap conditioning dan tahap pengapungan mineral (flotasi). Tahap conditioning bertujuan untuk membuat suatu mineral tertentu bersifat hidrofobik dan mempertahankan mineral lainnya bersifat hidrofilik. Pada tahap conditioning ini, ke dalam pulp dimasukkan beberapa reagen flotasi. Sedangakan tahap flotasi atau aerasi adalah tahap pengaliran udara kedalam pulp secara mekanis baik agitasi maupun injeksi udara.



Dari gambar terlihat bahwa pada proses flotasi mineral yang akan dipisahkan bersama dengan reagen akan menempel pada gelembung udara dan naik ke permukaan, sedangkan sisanya berupa pasir halus dan air yang disebut tailing. Sedangkan dalam benefication proses, sulfur setelah ditambahkan air dan reagen reagen dipanaskan dalam autoklaf selama ½ ¾ jam pada tekanan 3 atm, sehingga setiap partikel kecil sulfur terkumpul, kemudian dilakukan pencucian dengan air untuk menghilangkan tanah, lalu 10 dipanaskan kembali dalam autoklaf sehingga sulfur terpisah sebagai lapisan sulfur dengan kadar 80 – 90%.



5



c) Pengambilan belerang dari gas buang bahan bakar Sulfur dapat diperoleh dari gas buang pembakaran batubara atau pengilangan minyak bumi yang tidak boleh dibuang ke udara karena dapat menimbulkan pencemaran. Pengolahan gas buang untuk memperoleh sulfur ini biasa dilakukan dengan menggunakan proses Claus. Pada proses ini, gas-gas tersebut (H2S) terlebih dahulu diadsorpsi dengan menggunakan



etanolamin untuk memisahkannya dari gas-gas lain, yang kemudian akan masuk ke unit Claus. Terdapat dua tahapan pada proses Clause, yaitu thermal step dan catalityc step (1400oC ). Sehingga sulfur akan terbentuk dan akan dihasilakan pula gas SO2, namun beberapa gas H2S tetap tidak bereaksi. Dengan reaksi sebagai berikut: H2S + 3O2 2SO2 + 2H2O - 24,89 kcal Kemudian pada catalityc step, gas H2S yang belum teroksidasi pada thermal step direaksikan dengan SO2 pada suhu yang lebih rendah (sekitar 200 – 350oC) selama katalis untuk memperoleh belerang. Dengan reaksi sebagai berikut: 4H2S + 2SO2 S6 + 4H2O - 42,24 kcal Pada tahap kedua dibutuhkan katalis untuk membantu gas H2S bereaksi lebih cepat dengan SO2. Tetapi pada tahap ini tidak semua gas H2S dapat cepat bereaksi sehingga dibutuhkan dua atau tiga tahap katalitik, seperti yang terlihat pada gambar. Setelah melalui kedua tahap tersebut masih ada sejumlah kecil gas H2S yang masih tertinggal dalam tail gas, dan biasanya dapat ditangani dengan proses unit tail gas, sehingga secara keseluruhan akan didapatkan sekitar 99,8% sulfur.



6



Berikut gambar unit pemulihan belerang proses Claus dalam industri pada pabrik Okotoks.



d) Pengambilan belerang dari batuan sulfide Sulfur dapat pula diambil dari batuan sulfida atau sulfat, seperti pyrite FeS2, colcopyrite CuFeS2, covelite CuS, galena PbS, Zn blende ZnS, gips CaSO4, anglesite PbSO4, dan lain-lain. Proses yang dapat digunakan untuk pemulihan belerang unsur dari pyrite adalah proses peleburan-kilat Outokumpu, proses Orkla, dan proses Noranda, tetapi dewasa ini hanya proses Outokumpu yang masih beroperasi secara komersial. Pada proses ini akan dihasilkan gas yang mengandung sulfur dioksida (SO2) cukup tinggi untuk pembuatan asam sulfat.



2. Proses Pembuatan Asam Sulfat 1. Pembakaran Belerang Proses produksi asam sulfat di awali dengan peleburan sulfur (S) yang digunakan sebagai bahan baku utama dengan menggunakan steam yang dialirkan pada coil-coil di Sulfur Melter pada tekanan 4 Kg/cm2. Kemudian sulfur cair dipompakan dari Sulfur Melter melalui pipa-pipa dan disemprotkan ke dalam Furnace. Di dalam Furnace terjadi pembakaran belerang dengan udara. Reaksi : S(g) + O2(g) → SO2(g)



7



Udara yang digunakan disuplai oleh Main Blower yang sudah mengalami proses pengeringan. Proses pengeringan udara dilakukan di Drying Tower dengan menggunakan asam sulfat sirkulasi dengan konsentrasi 93%98%. Proses pengeringan udara tersebut dimaksudkan untuk mencegah korosi oleh gas pada pembakaran dan untuk menghilangkan kandungan air dalam udara. Proses pembakaran belerang cair menjadi SO2 dengan temperature pembakaran kurang lebih 750-770 oC. Gas hasil pembakaran di Furnace kemudian dialirkan ke Boiler melalui tube-tube untuk diambil panasnya guna menghasilkan steam yang digunakan untuk mencairkan belerang di Sulfur Melter, sebagian gas yang lain dialirkan ke Heat Exchanger bersama dengan gas keluar dari Boiler yang telah diambil panasnya. Di dalam Heat Exchanger gas didinginkan dengan menggunakan udara yang di suplai oleh Blower. Setelah itu aliran gas mengalami proses penyaringan dan penstabilan suhu gas di Hot Gas Filter. 2. Oksidasi Katalitik SO2 Menjadi SO3 dengan Bantuan Katalis Dari Hot Gas Filter aliran gas masuk ke Converter. Converter ini terdiri dari empat bed katalis V2O5. Aliran gas masuk ke setiap bed diatur pada temperature 425-440 oC. Dengan bantuan katalis ini aliran gas tersebut (SO2) diubah menjadi gas SO3. Reaksi ini merupakan reaksi eksoterm sehingga gas tersebut harus didinginkan pada tahap-tahap katalis. Aliran gas keluar bed I dan bed II didinginkan dalam 1st and 2nd Heat Exchanger. Sedangkan aliran gas dari bed III langsung masuk ke bed IV karena perbedaan temperature gas keluar dan bed III dan bed IV sudah kecil. Reaksi : SO2(g) + 1/2O2(g) → SO3(g)



8



Dari converter aliran gas SO3 masuk ke dalam SO3 Cooler A untuk didinginkan. Kemudian didinginkan lebih lanjut ke SO3 Cooler B setelah itu aliran gas tersebut masuk ke Absorbing Tower. 3. Absorbsi Gas SO3 Di Absorbing Tower terjadi proses penyerapan gas SO3 dengan menggunakan sirkulasi asam sulfat dengan konsentrasi 98-99% yang diatur di AT Pump Tank. Asam resirkulasi tersebut kemudian diencerkan dengan menambahkan air dan setelah itu baru dialirkan kembali ke dalam AT Pump Tank. Asam sulfat yang dihasilkan pada AT Pump Tank setelah mencapai level maksimum yang ditentukan, kemudian ditransfer dan ditampung di Sulphuric Acid Storage Tank. Reaksi yang terjadi di absorbing tower yaitu: 1. SO3(g) + H2SO4(l) → H2SO4. SO3 (aq) 2. H2SO4. SO3 (aq) + H2O(l) → 2 H2SO4 (aq)



2.3 Manfaat produk yang dihasilkan dalam industri asam sulfat. Asam Sulfat sering digunakan dalam industri pupuk buatan, khususnya Ammonium Sulfat dengan super fosfat. Dalam skala besar juga digunakan dalam pembuatan pigmen, khususnya barium sulfat dan titanium dioksida. Pembuatan detergen, bahan pewarna, obat-obatan serta plastik. Asam sulfat juga digunakan untuk memisahkan hidrokarbon, untuk menghilangkan lapisan film zat asam dari besi atau baja sebelum proses pelapisan, pengecatan, mengisi aki atau baterai, dan pembuatan sutera sintetik. Asam



sulfat juga



digunakan 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. Dalam industri



kimia, asam



9



sulfat digunakan sebagai 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(Darwati, 2012). Sekarang ini ada 7 pabrik asam sulfat, diantaranya ada yang merupakan unit terpadu dengan pabrik-pabrik pupuk yang sudah ada, rayon, dan detergen. Dengan adanya pabrik-pabrik baru, maka kapasitas sebesar 253.000 ton/tahun pada tahun1983 akan meningkat menjadi 841.000 ton/tahun pada tahun 1988. Jumlah kebutuhan pada tahun 1983/1984 238.000 ton dan pada tahun 1988 diperlukan 800.000 ton. Pemakai dan penghasil terbesar adalah PT. Petrokimia Gresik yaitu 170.000 ton/tahun untuk unit pupuk ZA((NH4)2SO4)) dan akan dipoles menjadi 698.000 ton/tahun dengan mulai beroperasinya unit asam phosport.



10



BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Adapun kesimpulan yang diperoleh mengenai Industri asam sulfat antara lain sebagai berikut. 1. Belerang merupakan salah satu bahan dasar yang paling penting dalam industri pengolahan kimia 2. Bahan baku utama yang digunakan dalam industri asam sulfat adalah belerang 3. Proses pembakaran asam sulfat terdiri dari; pembakaran belerang, oksidasi katalitik so2 menjadi so3 dengan bantuan katalis, dan absorbsi gas so3



4. Asam Sulfat sering digunakan dalam industri pupuk buatan, khususnya Ammonium Sulfat dengan super fosfat.



5. Asam sulfat juga digunakan untuk memisahkan hidrokarbon, untuk menghilangkan lapisan film zat asam dari besi atau baja sebelum proses pelapisan, pengecatan, mengisi aki atau baterai, dan pembuatan sutera sintetik.



11



DAFTAR PUSTAKA 



https://edoc.site/industri-asam-sulfat-4-pdf-free.html







http://kc12engineer.blogspot.com/2014/02/industri-asam-sulfat.html







http://reidzkoplak.blogspot.com/2012/05/makalah-industri-asam-sulfat.html



12