Industri Asam Sulfat Selain bahan kimia yang sangat aktif, asam sulfat juga merupakan bahan kimia yang paling banyak dipakai dan merupakan produk teknik yang amat penting. Zat ini digunakan sebagai bahan untuk pembuatan garam-garam sulfat dan untuk sulfonasi, tetapi lebih sering lagi dipakai terutama karena merupakan asam anorganik yang agak kuat dan agak murah. Asam sulfat digunakan dalam pembuatan pupuk, kulit, platina, pengolahan minyak, dan dalam pewarnaan tekstil. Proses kontak pertama kali ditemukan pada tahun 1831 oleh Philips, seorang Inggris, yaitu dengan melewatkan campuran sulfur dioksida dan udara melalui katalis. Pada tahun 1889, diketahui bahwa proses kontak dapat ditingkatkan dengan menggunakan oksigen secara berlebihan di dalam campuran gas reaksi. Proses kontak sekarang telah banyak mengalami penyempurnaan dalam rincinya dan dewasa ini telah merupakan suatu proses industri yang murah, kontinu dan dikendalikan secara otomatis. Semua pabrik asam sulfat yang baru menggunakan proses kontak. Salah satu kelemahan proses kamar yang menyebabkan orang tidak memakainya lagi adalah karena proses ini hanya mampu menghasilkan asam sulfat dengan konsentrasi sampai 78% saja. Pemekatannya merupakan suatu operasi yang mahal, sehingga pada tahun 1980, hanya tinggal satu pabrik saja yang menggunakan proses kamar yang masih beroperasi di Amerika Serikat. Salah satu perusahaan yang memproduksi asam sulfat adalah PT. Dunia Kimia Utama yang berlokasi di Indralaya, Sumatera Selatan. Dalam makalah ini akan dibahas mengenai uraian proses dari PT. Dunia Kimia Utama dalam memproduksi asam sulfat. BAB II KEGUNAAN ASAM SULFAT
Asam sulfat merupakan komoditas kimia yang sangat penting, , produksi asam sulfat suatu negara merupakan indikator yang baik terhadap kekuatan industri negara tersebut. Kegunaan asam sulfat, yaitu: ü Kegunaan utama (60% dari total produksi di seluruh dunia) asam sulfat adalah dalam "metode basah" produksi asam fosfat, yang digunakan untuk membuatpupuk fosfat dan juga trinatrium fosfat untuk deterjen. ü Asam sulfat digunakan dalam jumlah yang besar oleh industri besi dan baja untuk menghilangkan oksidasi, karat, dan kerak air sebelum dijual ke industri otomobil. ü Kegunaan asam sulfat lainnya yang penting adalah untuk pembuatan aluminium sulfat. Alumunium sulfat dapat bereaksi dengan sejumlah kecil sabun pada seratpulp 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 ü 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.
BAB III BAHAN BAKU
Bahan baku yang digunakan dalam proses pembuatan asam sulfat adalah belerang, oksigen, air dan katalis vanadium pentaoksida sebagai bahan pembantu. Dimana belerang dan vanadium pentaoksida di impor langsung dari Singapura, sedangkan oksigen di dapat dari udara bebas. Untuk air yang digunakan didapat dari sumur bor yang melalui tahap pengolahan. Adapun sifat fisik dari bahan baku pembuatan asam sulfat yaitu:
No.
Komponen
Bentuk
Warna
Bau
Titik didih
Titik Leleh
(oC)
(oC)
1.
Belerang
Padatan
Kuning
Menyengat
444,6
120
2.
Oksigen
Gas
-
-
-183
-218,4
3.
Vanadium Pentaoksida
Padatan
Kuning
-
1750
800
4.
Air
Cairan
-
-
100
-
Sumber : Perry’s Chemical Engineering’s Hand Book, 1998
Sifat kimia dari bahan baku pembuatan asam sulfat yaitu: BM No.
Komponen
Spgr
Kelarutan
(gr/mol) 1.
Belerang
32,06
2,046
Hygroskopis
2.
Oksigen
32
1,14
-
3.
Vanadium Pentaoksida
181,9
3,357
Larut dalam asam dan alkali
4.
Air
18
1,004
Berfungsi sebagai pelarut
Sumber : Perry’s Chemical Engineering’s Hand Book, 1998
BAB IV URAIAN PROSES
Proses produksi asam sulfat di PT. Dunia Kimia Utama, menggunakan proses kontak. Proses yang dilakukan melalui 3 tahapan, yaitu: 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) Udara yang digunakan disuplai oleh Main Blower yang sudah mengalami proses pengeringan. Proses pengeringan udara dilakukan diDrying 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 750770oC. Gas hasil pembakaran di Furnacekemudian 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 Exchangergas didinginkan dengan menggunakan udara yang di suplai oleh Blower. Setelah itu aliran gas mengalami proses penyaringan dan penstabilan suhu gas di Hot Gas Filter. 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 425-440oC. 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) 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. 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: SO3(g) + H2SO4(l) → H2SO4.SO3(aq) H2SO4.SO3(aq) + H2O(l) → 2 H2SO4(aq) PT. Dunia Kimia Utama memiliki dua buah Acid Storage Tank berkapasitas 1000 ton dan satu buah Acid Storage Tank berkapasitas 200 ton.
BAB V REAKSI KIMIA YANG TERJADI
Reaksi kimia yang terjadi yaitu: S(s) + O2(g) → SO2(g) Reaksi pembakaran belerang dengan udara ini terjadi di dalam furnace. SO2(g) + ½ O2(g) → SO3(g) Reaksi ini terjadi di dalam converter. SO3(g) + H2SO4(l) → H2SO4.SO3(aq) H2SO4.SO3(aq) + H2O(l) → 2 H2SO4(aq) Reaksi ini terjadi di absorbing tower. BAB VI PERALATAN PROSES PEMBUATAN
Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan asam sulfat, yaitu: 1. Sulfur Melter Fungsinya sebagai tempat pencairan atau peleburan belerang dengan bantuan panas steam pada coil. 2. Pompa Sulfur Fungsinya sebagai pengalir sulfur cair ke furnace. Pompa ini mempunyai pipa-pipa penyaluran luar bermantel uap, sehingga belerang tidak menjadi dingin dan membeku, karena titik lebur belerang adalah 115oC. 3.
Main Blower
Fungsinya sebagai penyuplai udara untuk proses pembakaran ke furnace. Main blower yang digunakan adalah tipe turbo fun dengan kapasitas 117 m3/menit dan tekanan operasi 1800 mmHg. 4.
Drying Tower
Fungsinya sebagai unit proses tempat terjadinya pengeringan udara oleh sirkulasi asam sulfat (minimal 93%) dari DT Pump Tank. Drying Tower yang dipakai adalah tipe packed column dengan tinggi 8,254 m, diameter dalam 2,62 m dan diameter luar 2,86 m. 5. DT Pump Tank Fungsinya sebagai tangki penampungan sirkulasi asam sulfat yang dari atau ke Absorbing Tower. DT pump tank yang digunakan mempunyai tinggi 1,8 m, diameter dalam 2,76 m, diameter luar 3 m dan kapasitas 8,8 m3/menit.
6.
AT Pump Tank
Fungsinya sebagai tangki penampungan sirkulasi asam sulfat yang dari atau ke absorbing tower dan juga sebagai tangki produksi, yaitu pengenceran (hidrasi) dengan air. AT Pump Tank yang digunakan mempunyai tinggi 1,8 m, diameter dalam 2,76 m, diameter luar 3m, dan kapasitas 8,8 m3/menit. 7.
Furnace
Fungsinya sebagai tempat berlangsungnya proses pembakaran belerang cair dengan udara menjadi gas SO2. Furnace yang dipakai berbentuk silinder mendatar dengan panjang 7,02 m, diameter luar 2,04 m dan diameter ruang bakar 1,65 m. 8.
Boiler
Fungsinya sebagai tempat memproduksi steam. Boiler yang digunakan berbentuk silinder mendatar dengan dapur dan pipa-pipa api (fire tube). Boiler ini mempunyai panjang 4,6 m dan tekanan operasi 4 kg/cm2. 9.
Absorbing tower
Fungsinya sebagai unit proses terjadinya proses penyerapan gas SO3 oleh sirkulasi asam sulfat (98,3%-99%) Absorbing Tower yang digunakan adalah tipe packed column dengan tinggi 8,875 m, diameter dalam 2,62 m dan diameter luar 2,86 m. 10. AT Pump Fungsinya sebagai alat untuk memompakan sirkulasi asam sulfat dari AT Pump Tank ke Absorbing Tower. AT Pump yang digunakan mempunyai kecepatan putar 1450 Rpm dan kapasitas 1,2 m3/menit. 11. DT Pump Fungsinya sebagai alat untuk memompakan sirkulasi asam sulfat dari DT Pump Tank ke Drying Tower. DT Pump yang digunakan mempunyai kapasitas 1,2 m3/menit. 12. Plug Vlave Fungsinya sebagai pengatur aliran gas dari furnace dan boiler. 13. Heat exchanger (on gas filter) Fungsinya sebagai alat untuk mendinginkan aliran gas dari furnace dan boiler yang akan masuk ke converter. Heat exchanger yang digunakan adalah tipe shell and tube dengan jumlah tube 109 buah dan panjang tube 2,47 m. Heat exchanger mempunyai tinggi 3 m dan diameter 1,40 m. 14. Gas filter Fungsinya sebagai alat penyaring untuk aliran gas yang akan masuk ke converter. Gas filter mempunyai tinggi 1,53 m dan diameter 3,448 m. 15. Converter Fungsinya sebagai unit proses berlangsungnya proses perubahan gas SO2menjadi gas SO3 dengan bantuan katalis vanadium pentaoksida. Converter yang digunakan mempunyai jumlah bed 4 buah, tinggi 8,5 m, diameter dalam 2,76 m dan diameter luar 3,002 m.
16. 1st and 2nd Heat exchanger Fungsinya sebagai tempat mendinginkan aliran gas yang keluar dari converter khususnya dari bed I dan bed II. Tipe yang digunakan adalah tipe shell and tube. 17. SO3 Cooler Fungsinya sebagai tempat pendingin aliran gas SO3 yang akan masuk ke Absorbing Tower. Cooler yang dipakai adalah tipe shell and tube dengan tinggi 1,78 m. 18. Distributor Fungsinya sebagai alat untuk menyebarkan aliran asam sulfat di dalam absorbing tower dan drying tower. 19. Cooling tower Fungsinya sebagai tempat pendingin air yang keluar dari acid cooler. 20. Cooling water pump Fungsinya sebagai alat untuk memompakan sirkulasi pendingin dari cooling water pit ke acid cooler. 21. Plate Heat exchanger (acid cooler) Fungsinya sebagai unit mendinginkan sirkulasi asam sulfat dari AT/DT Pump Tank ke AT/DT. Plate heat exchanger (acid cooler) yang digunakan adalah tipe plate dengan tekanan operasi 5 kg/cm2
BAB VII PRODUK
Produk asam sulfat yang dihasilkan oleh PT. Dunia Kimia Utama memiliki konsentrasi 98,5%. Sifat fisik asam sulfat yang dihasilkan yaitu: No.
Parameter
Sifat Fisik Produk
1.
Bentuk
Cairan
2.
Warna
Jernih
3.
Bau
Menyengat
4.
Titik Didih
340oC
5.
Titik Leleh
10,49oC
Sedangkan sifat kimia asam sulfat yang dihasilkan yaitu:
No.
Parameter
Sifat Kimia Produk
1.
Rumus Molekul
H2SO4
2.
BM
98,08 gr/mol
3.
Densitas
1,84 g/cm3
4.
Spgr
1,834
5.
Kelarutan
Larut dalam air dengan semua perbandingan
6.
Viskositas
26,7 cP (20 °C)
BAB VIII PENGELOLAAN LINGKUNGAN a.
Pengolahan limbah gas
Dilakukan dengan pemasangan alat filter yang berfungsi untuk menyaring partikel gas asam yang mungkin terbawa gas buangan akibat proses absorbsi kurang sempurna. b.
Pengolahan limbah cair
Menggunakan system netralisasi dan sedimentasi dengan bahan pembuatan batu kapur, soda ash atau soda kaustik (NaOH). c.
Pengolahan limbah padat
Limbah padat diolah dengan cara mengumpulkannya pada suatu tempat penampungan dan secara periodic limbah padat tersebut diangkat oleh dinas kebersihan. d.
Pengolahan limbah yang berupa debu dan kebisingan
Mengadakan penghijauan di sekeliling pabrik, mengisolir sumber bising dengan tembok, memasang alat penghisap debu, dan mewajibkan karyawan memakai masker dan ear protector.
BAB IX NERACA MASSA
Reaksi pada Furnace S
+
O2
1 tmol 1 tmol
→
SO2
1 tmol
1 tmol
1 tmol
-
-
1 tmol
Input
Output
Komponen tmol
Ton
tmol
ton
S
1
32
-
-
O2
1
32
-
-
SO2
-
-
1
64
∑
64
64
Reaksi pada Converter SO2
+
½ O2
→
SO3
Input
Output
Komponen tmol
Ton
tmol
ton
SO2
1
64
-
-
O2
0.5
8
-
-
SO3
-
-
1
80
∑
72
80
Reaksi pada Absorber SO3
+
H2SO4
→
H2SO4.SO3 Input
Output
Komponen tmol
Ton
tmol
ton
SO3
1
80
-
-
H2SO4
1
98
-
-
H2SO4.SO3
-
-
1
178
∑
178
178
H2SO4.SO3
+
H2O
→
2H2SO4 Input
Output
Komponen tmol
Ton
tmol
ton
H2SO4.SO3
1
178
-
-
H2O
1
18
-
-
H2SO4
-
-
2
196
∑
196
196
referensi : Bareta, Winda. 2005. Laporan Akhir Tinjauan Tinggi Packing Absorbing Tower Terhadap Daya Serap Gas SO3 Dalam Pembuatan Asam Sulfat PT. Dunia Kimia Utama Inderalaya Kab. Ogan Ilir. Palembang. Austin, George T. 1996. Industri Proses Kimia. Jilid 1. Edisi Kelima. Jakarta : Erlangga. Perry, R.H., Perry’s Chemical Engineering’s Hand Book, 6th edition, McGraw Hill Book Company. http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_Sulfat
