SIntesis Asam Sulfat
Post on 26-Jun-2015
2127 Views
Preview:
DESCRIPTION
Transcript
Pembuatan Asam Sulfat
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Asam sulfat (H2S O 4) merupakan asam mineral (anorganik) yang kuat. Zat
ini larut dalam air pada semua perbandingan. Asam sulfat mempunyai banyak
kegunaan dan merupakan salah satu produk utama industri kimia. Produksi dunia
asam sulfat pada tahun 2001 adalah 165 juta ton, dengan nilai perdagangan
seharga US$8 juta. Kegunaan utamanya termasuk pemrosesan bijih mineral,
sintesis kimia, pemrosesan air limbah dan pengilangan minyak ( Lutfiani, 2008).
Asam sulfat murni yang tidak diencerkan tidak dapat ditemukan secara
alami di bumi oleh karena sifatnya yang higroskopis. Walaupun demikian, asam
sulfat merupakan komponen utama hujan asam, yang terjadi karena oksidasi
sulfur dioksida di atmosfer dengan keberadaan air (oksidasi asam sulfit). Sulfur
dioksida adalah produk sampingan utama dari pembakaran bahan bakar seperti
batu bara dan minyak yang mengandung sulfur (belerang)(wapedia.org).
Seiring meningkatnya kebutuhan akan asam sulfat maka berbagai metode
yang dilakukan untuk memproduksi dalam jumlah yang besar. Berdasarkan latar
belakang diatas, maka dalam makalah ini penulis akan memaparkan metode serta
mekanisme pembuatan asam sulfat.
Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029
Pembuatan Asam Sulfat
2
1.2 Tujuan
Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk mengetahui metode dan
proses pembuatan asam sulfat
1.3 Manfaat
Manfaat yang diharapkan dari pembuatan makalah ini adalah dapat
memberikan informasi tentang metode serta proses pembuatan asam sulfat.
Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029
Pembuatan Asam Sulfat
3
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Asam Sulfat
Asam sulfat (H2SO4) merupakan cairan yang bersifat korosif, tidak
berwarna, tidak berbau, sangat reaktif dan mampu melarutkan berbagai logam.
Bahan kimia ini dapat larut dalam air dengan segala perbandingan, mempunyai
titik lebur 10,31oC dan titik didih pada 336,85oC tergantung kepekatan serta pada
temperatur 300oC atau lebih terdekomposisi menghasilkan sulfur trioksida.
Kimiawan abad ke-8 Abu Musa Jabir bin Hayyan (Geber) dipercayai
sebagai penemu asam sulfat. Asam ini kemudian dikaji oleh kimiawan dan dokter
Persia abad ke-9 Ar-Razi (Rhazes), yang mendapatkan zat ini dari distilasi kering
mineral yang mengandung besi(II) sulfat heptahidrat, FeSO4.7H2O, dan
tembaga(II) sulfat pentahidrat, CuSO4.5H2O. Ketika dipanaskan, senyawa-
senyawa ini akan terurai menjadi besi(II) oksida dan tembaga(II) oksida,
melepaskan air beserta sulfur trioksida yang akan bergabung menjadi larutan asam
sulfat.
Pada abad ke-17, kimiawan Jerman Belanda Johann Glauber membuat
asam sulfat dengan membakar sulfur bersamaan dengan kalium nitrat, KNO3,
dengan keberadaan uap. Kalium nitrat tersebut terurai dan mengoksidasi sulfur
menjadi SO3, yang akan bergabung dengan air membentuk asam sulfat. Pada
tahun 1736, Joshua Ward, ahli farmasi London, menggunakan metode ini untuk
memulai produksi asam sulfat berskala besar.
Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029
Pembuatan Asam Sulfat
4
Pada tahun 1746 di Birmingham, John Roebuck mengadaptasikan metode
ini ke dalam suatu bilik ( ruang ) , yang dapat menghasilkan asam sulfat lebih
banyak. Proses ini disebut sebagai proses bilik, yang mengijinkan produksi asam
sulfat secara efektif. Setelah berbagai perbaikan, metode ini menjadi proses
standar produksi asam sulfat selama hampir dua abad.
Pada tahun 1831, pengusaha asam cuka Britania Peregrine Phillips
mematenkan proses kontak, yang lebih ekonomis dalam memproduksi sulfur
trioksida dan asam sulfat. Sekarang, hampir semua produksi asam sulfat dunia
menggunakan proses ini.
Asam sulfat murni berupa cairan bening seperti minyak, dan oleh
karenanya pada zaman dahulu ia dinamakan 'minyak vitriol'. Walaupun asam
sulfat yang mendekati 100% dapat dibuat, ia akan melepaskan SO3 pada titik
didihnya dan menghasilkan asam 98,3%. Asam sulfat 98% lebih stabil untuk
disimpan, dan merupakan bentuk asam sulfat yang paling umum. Asam sulfat
98% umumnya disebut sebagai asam sulfat pekat.
Reaksi hidrasi asam sulfat sangatlah eksotermik. Selalu tambahkan asam
ke dalam air daripada air ke dalam asam. Air memiliki massa jenis yang lebih
rendah daripada asam sulfat dan cenderung mengapung di atasnya, sehingga
apabila air ditambahkan ke dalam asam sulfat pekat, ia akan dapat mendidih dan
bereaksi dengan keras. Reaksi yang terjadi adalah pembentukan ion hidronium:
H2SO4 + H2O → H3O+ + HSO4-
HSO4- + H2O → H3O+ + SO4
2-
Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029
Pembuatan Asam Sulfat
5
Afinitas asam sulfat terhadap air cukuplah kuat sedemikiannya ia akan
memisahkan atom hidrogen dan oksigen dari suatu senyawa. Sebagai contoh,
mencampurkan pati (C6H12O6)n dengan asam sulfat pekat akan menghasilkan
karbon dan air yang terserap dalam asam sulfat (yang akan mengencerkan asam
sulfat):
(C6H12O6)n → 6n C + 6n H2O
Efek ini dapat dilihat ketika asam sulfat pekat diteteskan ke permukaan
kertas. Selulosa bereaksi dengan asam sulfat dan menghasilkan karbon yang akan
terlihat seperti efek pembakaran kertas.
Sebagai asam, asam sulfat bereaksi dengan kebanyakan basa,
menghasilkan garam sulfat. Sebagai contoh, garam tembaga tembaga(II) sulfat
dibuat dari reaksi antara tembaga(II) oksida dengan asam sulfat:
CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
Asam sulfat juga dapat digunakan untuk mengasamkan garam dan
menghasilkan asam yang lebih lemah. Reaksi antara natrium asetat dengan asam
sulfat akan menghasilkan asam asetat, CH3COOH, dan natrium bisulfat:
H2SO4 + CH3COONa → NaHSO4 + CH3COOH
Hal yang sama juga berlaku apabila mereaksikan asam sulfat dengan
kalium nitrat. Reaksi ini akan menghasilkan asam nitrat dan endapat kalium
bisulfat. Ketika dikombinasikan dengan asam nitrat, asam sulfat berperilaku
sebagai asam sekaligus zat pendehidrasi, membentuk ion nitronium NO2+, yang
penting dalam reaksi nitrasi yang melibatkan substitusi aromatik elektrofilik.
Reaksi jenis ini sangatlah penting dalam kimia organik.
Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029
Pembuatan Asam Sulfat
6
Asam sulfat bereaksi dengan kebanyakan logam via reaksi penggantian
tunggal, menghasilkan gas hidrogen dan logam sulfat. H2SO4 encer menyerang
besi, aluminium, seng, mangan, magnesium dan nikel. Namun reaksi dengan
timah dan tembaga memerlukan asam sulfat yang panas dan pekat. Timbal dan
tungsten tidak bereaksi dengan asam sulfat. Reaksi antara asam sulfat dengan
logam biasanya akan menghasilkan hidrogen seperti yang ditunjukkan pada
persamaan di bawah ini. Namun reaksi dengan timah akan menghasilkan sulfur
dioksida daripada hidrogen.
Fe (s) + H2SO4 (aq) → H2 (g) + FeSO4 (aq)
Sn (s) + 2 H2SO4 (aq) → SnSO4 (aq) + 2 H2O (l) + SO2 (g)
Hal ini dikarenakan asam pekat panas umumnya berperan sebagai oksidator,
manakala asam encer berperan sebagai asam biasa. Sehingga ketika asam pekat
panas bereaksi dengan seng, timah, dan tembaga, ia akan menghasilkan garam, air
dan sulfur dioksida, manakahal asam encer yang beraksi dengan logam seperti
seng akan menghasilkan garam dan hidrogen.
2.2 Bahan Baku Pembuatan Asam Sulfat
1. Sulfur
Belerang atau sulfur adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang
memiliki lambang S dan nomor atom 16. Belerang termasuk golongan unsur
nonlogam 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.
Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029
Pembuatan Asam Sulfat
7
Gambar . unsur belerang (S)
Belerang yang terdapat dalam batuan dapat diperoleh melalui proses
Frasch.
2. Oksigen ( O2)
Oksigen merupakan gas yang tak berwarna dan tak berbau pada suhu dan
tekanan biasa serta unsur yang diperlukan tubuh untuk respirasi. Oksigen dapat
dibuat dalam skala kecil di laboratorium dan dapat juga dibuat dalam skala besar
di industri. Dalam skala laboratorium oksigen dapat dibuat dengan beberapa cara
yaitu :
Pemanasan garam Kalium klorat dengan katalisator MnO2
2KClO3(S) → 2 KCl(S) + 3O2(g)
Pemanasan Barium peroksida
2 BaO2 (S) → 2 BaO (S) + O2 (g)
Pemanasan garam Nitrat
2 Cu (NO3)2(S) → 2 CuO(S) + 4 NO2 (g) + O2 (g)
2 KNO3(S) → 2 NO2 (S) + O2 (g)
Untuk skala industri dapat dibuat dengan yaitu
Elektrolisi air dengan bantuan elektrolit , menghasilkan hidrogen di katode
dan oksigen di anode.
2H2O (l) → 2 H2(g) + O2(g)
Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029
Pembuatan Asam Sulfat
8
3. Air ( H2O)
Air adalah senyawa oksigen yang paling penting dan tersebar di bumi. Air
dapat dibuat melalui proses sintesis senyawa-senyawa kimia seperti hidrogen
peroksida ( H2O2). Walaupun tidak sepenting air, hidrogen peroksida juga
mempunyai fungsi penting dalam berbagai reaksi oksidasi dan reduksi. Adapun
reaksi pembentukan air dari hidrogen peroksida yaitu:
H2O2 + 2 I- + 2 H+ → 2 H2O +
4. Katalis
Katalisator yang dapat digunakan untuk reaksi pembentukan belerang
trioksida antara lain Pt, V2O5, Fe2O3, Cr2O3, Mn2O3 dan Mn3O4. Katalisator yang
baik adalah Pt dan V2O5, tapi yang paling banyak dipakai adalah Vanadium
Pentoksida, karena :
• V2O5 lebih murah harganya
• Pt lebih sensitif terhadap racun
• V2O5 daya tahan terhadap suhu tinggi lebih baik
• Konversi relatif lebih tinggi
2.3 Proses Sintesis Asam Sulfat
Terdapat 2 jenis proses sintesis asam sulfat yaitu proses kamar timbal dan
proses kontak.
1. Proses Kamar Timbal (Pb)
Proses ini menggunakan ruang reaktor yang dindingnya dilapisi timbal (Pb
) oleh sebab itu dinamakan proses kamar timbal / bilik timbal.
Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029
Pembuatan Asam Sulfat
9
Gambar 1. Proses kamar timbal produksi asam sulfat
Reaksi yang terjadi pada proses ini yaitu :
2 S + 2O2 → 2 SO2
2 SO2 + 2 NO2 → 2 SO3 + 2 NO
Gas NO dialirkan ke suatu tempat reaksi ( reactor ) dan dioksidasi kembali
menjadi NO2.
2NO + O2 → 2 NO2
Gas SO3 di kamar timbal direaksikan dengan air yang disemprotkan
SO3 + H2O → H2SO4
Kepekatan H2SO4 yang dihasilkan kira-kira 62,5 % dan dipekatkan lagi hingga
77,6 %
2. Proses Kontak
Proses kontak pertama kali ditemukan pada tahun 1831 oleh Peregrine
Philips, seorang negarawan Inggris. Pada tahun 1889 diketahui bahwa proses
Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029
Pembuatan Asam Sulfat
10
kontak dapat ditingkatkan dengan menggunakan oksigen berlebihan di dalam
campuran gas reaksi. Proses kontak sekarang telah banyak mengalami
penyempurnaan dalam rinciannya dan dewasa ini telah menjadi suatu proses
industri yang murah, kontinyu dan dikendalikan otomatis.
Sejak pertengahan tahun 1920-an, kebanyakan fasilitas yang baru
dibangun dengan menggunakan proses kontak dengan katalis hidrogen biasanya
berupa zat padat, antara lain Pt, V2O5 dan Fe2O3. Katalis ini berpori-pori sehingga
cocok untuk pembuatan asam sulfat, karena memiliki bidang kontak yang besar.
Udara yang digunakan untuk membakar belerang dibersihkan dahulu dengan
asam sulfat dalam menara absorber, hasil pembakaran dibersihkan dalam Waste
Heat Boiler kemudian dimasukkan ke dalam konverter bersama O2, gas hasil
konverter atau reaktor dimasukkan ke dalam menara penyerap atau absorber.
Penyerap yang digunakan adalah asam sulfat 98,5%.
Tahap – tahap produksi asam sulfat secara garis besar yaitu:
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)
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%
Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029
Pembuatan Asam Sulfat
11
Adapun reaksi yang terjadi adaalah sebagai berikut
S + O2 → SO2 + 31.148 kkal……..…1
SO2 + 1/2 O2 → SO3 + 70.960 kaal…………2
SO3 + H2O →H2SO4 + 23.490 kkal…..…….3
Reaksi 1. Terjadi dalam tangki pembakar, dimana belerang dikabutkan dan
direaksikan dengan udara kering.
Reaksi 2. Terjadi dalam converter atau reaktor dengan katalis V2O5
Reaksi 3. Terjadi dalam tanki pengencer, gas belerang trioksida diserap dengan
asam sulfat
(93%-98,5%)
Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029
Pembuatan Asam Sulfat
12
Dalam skala industri asam sulfat diproduksi melalui proses kontak
Tabel 1. Perbandingan proses kontak dan proses kamar timbal
Keterangan Proses kontak Proses kamar timbal
Konversi 98,5 – 99 % 77 – 79 %
Biaya produksi Rendah Tinggi
Kualitas produk Lebih pekat Kurang pekat
Proses produksi Satu kali dalam
meningkatkan konsentrasi
asam
Dua kali dalam
meningkatkan
konsentrasi asam
Katalis Vanadium pentoksida NO dan NO2
1.4 Manfaat Asam Sulfat
Asam sulfat merupakan salah satu bahan penunjang yang sangat penting
dan banyak dibutuhkan industri kimia, antara lain untuk industri pupuk
(pembuatan super fosfat, ammonium sulfat), pengolahan minyak bumi, pharmasi,
kertas dan pulp. Di bidang industri, asam sulfat merupakan produk kimia yang
paling banyak dipakai, sehingga memperoleh julukan the lifeblood of industry. .
Asam sulfat digunakan dalam jumlah yang besar oleh industri besi dan
baja untuk menghilangkan oksidasi, karat, dan kerak air sebelum dijual ke industri
otomobil. Asam yang telah digunakan sering kali didaur ulang dalam kilang
regenerasi asam bekas (Spent Acid Regeneration (SAR) plant). Kilang ini
membakar asam bekas dengan gas alam, gas kilang, bahan bakar minyak, ataupun
sumber bahan bakar lainnya. Proses pembakaran ini akan menghasilkan gas sulfur
Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029
Pembuatan Asam Sulfat
13
dioksida (SO2) dan sulfur trioksida (SO3) yang kemudian digunakan untuk
membuat asam sulfat yang "baru".
Kegunaan asam sulfat lainnya yang penting adalah 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. Aluminium sulfat dibuat
dengan mereaksikan bauksit dengan asam sulfat:
Al2O3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2O
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. 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.
Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029
Pembuatan Asam Sulfat
14
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil pembahasan di atas maka dapat ditarik suatu
kesimpulan bahwa :
1. Asam sulfat ( H2SO4) dapat dibuat dengan 2 cara yaitu proses kamar
timbal dan proses kontak.
2. Pada Proses kamar timbal, asam sulfat diperoleh dari gas SO2 hasil
pembakaran belerang (S) dengan gas NO2 menghasilkan SO3 yang bila
direaksikan dengan H2O akan membentuk asam sulfat (H2SO4). Sedangkan
untuk proses kontak gas SO2 hasil pembakaran belerang langsung
dioksidasi menjadi SO3 dengan bantuan katalis dan direaksikan dengan
H2O menjadi asam sulfat (H2SO4).
Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029
Pembuatan Asam Sulfat
15
DAFTAR PUSTAKA
http://id.wikipedia.org/wiki.asam_sulfat.
http://www.chem-is-try.org.
Tvei, Tor-Martin. 2003.‘A Simulation Model Of A Sulphuric Acid Production Process As An Integrated Part Of An Energy System. V’.Reprinted with permission from Simulation Modelling Practice and Theory.
Anna Lutfiati , 2008 .’Prarancangan Pabrik Asam Sulfat Dari Sulfur Dan Udara Dengan Proses Kontak Kapasitas 225.000 Ton Per Tahun’.
Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029
top related