Pembuatan Asam sulfat

Pembuatan Asam sulfat

         Asam sulfat (H₂SO₄) merupakan asam anorganik yang diproduksi dalam jumlah besar karena mempunyai banyak manfaat dan merupakan salah satu produk utama industri kimia. Produksi asam sulfat suatu negara merupakan indikator yang baik terhadap kekuatan industri negara tersebut. Kegunaan Asam Sulfat dalam Industri banyak sekali, mulai dai pengolahan logam (pemrosesan bijih mineral) sampai produksi obat-obatan dan manufaktur pupuk, sintesis kimia, pemrosesan air limbah dan pengilangan minyak. Kegunaan Asam Sulfat tersebut dapat dijabarkan sebagai berikut:

1.       Asam Sulfat digunakan dalam produksi asam fosfat, (untuk membuat pupuk fosfat dan juga trinatrium fosfat untuk deterjen).

2.   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 dioksida (SO₂) dan sulfur trioksida (SO₃) yang kemudian digunakan untuk membuat asam sulfat yang "baru".

3.       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.

4.       Asam Sulfat juga digunakan dalam pengilangan minyak bumi, contohnya sebagai katalis untuk reaksi isobutana dengan isobutilena yang menghasilkan isooktana.

5.       Asam Sulfat digunakan dalam pembuatan Amonium sulfat, yang merupakan pupuk nitrogen yang penting, umumnya diproduksi sebagai produk sampingan dari kilang pemroses kokas untuk produksi besi dan baja. Mereaksikan amonia yang dihasilkan pada dekomposisi termal batu bara dengan asam sulfat bekas mengizinkan amonia dikristalkan keluar sebagai garam (sering kali berwarna coklat karena kontaminasi besi) dan dijual kepada industri agrokimia.

6.       Asam Sulfat 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 + 3 H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3 H₂O

       Oleh karena manfaat Asam Sulfat dalam Industri sangat banyak maka dilakukan proses Industri Untuk menghasilkan Asam Sulfat tersebut, dimana proses tersebut diharapkan akan mampu meningkatkan hasil produksi Asam Sulfat dengan biaya produksi murah dan proses yang mudah. Proses pembuatan Asam tersebut dapat melalui Proses Kontak dan Bilik Timbal dengan bantuan Katalis untuk mempercepat pembentukan produk Asam Sulfat tersebut. Proses tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut:

1.    Proses Kontak

Pada pembuatan Asam Sulfat dengan proses Kontak katalis yang digunakan adalah Vanadium (V) Oksida/ Vanadium pentaoksida (V₂O₅). Dengan Proses reaksi yang terjadi adalah adanya reaksi SO₂ dengan oksigen, yaitu sebagai berikut:

SO₂(g) + 1/2O₂(g) → SO₃(g)

Pada reaksi yang terjadi tersebut Jumlah mol gas menurun, agar rendemen produk meningkat dan tidak mengalami penurunan maka reaksi dijalankan pada tekanan total yang tinggi. Reaksi yang dilakukan pada tekanan total yang tinggi akan megakibatkan keuntungan kecil karena dibutuhkan biaya yang tinggi, oleh karena itu diperlukan cara lain untuk menhasilkan keuntungan yang lebih besar yaitu reaksi dilakukan pada tekanan atmosfer. Reaksi pembuatan asam sulfat merupakan reaksi eksotermik, maka semakin rendah suhu, semakin tinggi tetapan kesetimbangan, dan semakin tinggi tingkat terjadinya produk. Namun, karena reaksi pada suhu rendah berlangsung lambat, sehingga selain penggunaan katalis untuk memeprcepat reaksi maka dalam suatu proses dilakukan beberapa tahap reaksi. Dalam proses kontak kadar H₂SO₄ yang dihasilkan sekitar 98% (lebih murni). Reaksi yang terjadi sebagai berikut:

S_(s) + O­_2(g)­ à SO_2(g)

2SO_2(g) + O_2(g)à 2SO_3(g)

SO_3(g) + H₂SO_4(l) à H_2­S₂O₇

2.    Proses Bilik Timbal

Pengembangan bilik-timbal (lead chamber) berukuran kamar, yang digunakan pertama kali oleh John Roebuck pada tahun 1746, secara dramatis memperluas industry pembuatan asam sulfat. Hal ini disebabkan bilik-timbal dapat memproduksi asam sulfat dalam jumlah ratusan pound hingga berton-ton, dan akan menurunkan harga produksi dan menurunkan biaya tenaga kerja karena skalanya yang besar. Dalam proses bilik timbal, campuran sulfur dan kalium nitrat diletakkan dalam cedok (ladle) dan dibakar di dalam bilik besar yang dilapisi timbal, lantainya digenangi dengan air. Gas mengembun pada dinding dan diabsorpsi oleh air. Sesudah proses ini diulang beberapa kali, asam sulfat encer diambil dan dididihkan untuk memekatkannya lebih lanjut. Pengembangan terakhir meliputi penghembusan uap air untuk mempercepat reaksi dengan air dan menyebarkan gas serta memisahkan bilikpembakar dari bilik absorpsi.

Selain itu dalam produksi asam sulfat Joseph gay-Lussac mengambil langkah maju pada tahun 1835, ia membangun menara untuk mengambil kembali NO yang sebelumnya telah dihembuskan ke luar dan mengkonversinya kembali menjadi NO₂ melalui reaksi dengan oksigen. Tepatnya, dalam menara Gay-Lussac, NO dikonversi menjadi asam nitrit (HNO₂) yang dilarutkan dalam asam sulfat berair:

2NO(g) + ½ O₂(g) + H₂O(l) → 2HNO₂(aq)

Asam nitrit kemudian direaksikan dalam menara kedua (yang diberi nama sesuai dengan pengembangnya, John Glover) untuk mengoksidasi sulfur dioksida:

2HNO₂(aq) + SO₂(g) → H₂SO₄(aq) + 2NO(g)

 Reaksi keseluruhan reaksi-reaksi ini ternyata:

SO₂(g) + 1/2O₂(g) +H₂O(l) → H₂SO₄(aq)

Atau secara umum proses bilik timbal dapat diuraikan sebagai berikut:

a.     Gas SO₃ yang berasal dari pembakaran belerang dilarutkan langsung kedalam air.

b.     Katalis yang digunakan berupa casmpuran gas NO dan NO₂ (uap nitrosa).

c.     Kadar H₂SO₄ yang dihasilkan kurang lebih 50%.

d.     Reaksi yang terjadi:

S_(s) + O_2(g) à SO_2(g)

2NO_(g) + O_2(g) à 2NO_2(g)

NO_2(g) + H₂O à H₂SO_4(g)

Read More