Pembuatan Soda Ash

Sodium carbonat (Na2CO3) adalah bahan lunak yang larut dalam air dingin dan kelarutan dalam air kira-kira 30% berat larutan, dalam industri kimia di kenal dengan “soda ash”. Di negara eropa dan beberapa kota distrik di USA istilah soda mengacu pada decahidrat (Na2CO310H2O) dan monohidrat (Na2CO3H2O) yang digunakan untuk kebutuhan rumah tangga, tapi komoditi decahidrat (Na2CO310H2O) dan monohidrat (Na2CO3H2O) jumlahnya relatif kecil di bandingkan dengan bentuk anhidrat.

SIFAT FISIS DAN KIMIA SODIUM CARBONAT

- Berat molekul                                           : 106 g/mol

- Bentuk                                                      :  Kristal dan bersifat higroskopis

- Warna                                                      :  Putih

- Titik lebur, 0oC                                        :  7,1 g/100 g H2O

- Densitas, 20oC                                          :  2,533 g/ml

- Kapasitas panas, 85oC                               :  26,41 cal/ gmol oC

KEGUNAAN SODIUM KARBONAT

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 :

  1. industri sabun
  2. industri gula
  3. industri gelas
  4. industri obat
  5. industri kertas
  6. industri tekstil
  7. industri metalurgi
  8. industri keramik
  9. Dll

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)

2.1. 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. 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.

Deskripsi proses

Dasar proses ini adalah pengendapan NaHCO3 bila suatu larutan dari garam ammonia di karbonasi dengan gas CO2. Reaksi totalnya secara stoikiometri adalah :

CaCO3(s) +  2 NaCl(l) Na2CO3(s) +  CaCl2(s)

Reaksi ini tidak dapat terjadi secara langsung, akan tetapi melalui beberapa tahapan proses.

4.2. Proses reaksi kimia

Tahap pertama adalah pembakaran batu gamping (lime stone) beserta kokas di dalam tungku.

CaCO3(s) CaO(s) +  CO2(g) …………..……..(1)

C(g) +  O2(g) CO2(g)                                                             …………………(2)

Kapur hasil pembakaran di keluarkan dari tungku dan di padamkan dengan air sehingga membentuk suspensi kental dari kapur.

CaO(s) +  H2O(l) Ca(OH)2(l)                                                ………………..(3)

Garam NaCl dalam bentuk larutan jenuh yang telah di serapkan dengan gas ammonia di kontakkan dengan gas CO2 yang dihasilkan dari pembakaran gamping seperti pada reaksi (2) dan (3) di dalam suatu menara absorber, yang akan menghasilkan endapan bicarbonate yang tak larut dalam ammonium chloride

Reaksinya berlangsung sebagai berikut :

NH3(l) +  CO2(g) +  NaCl(l) NaHCO3(l) + NH4Cl(l) ……..(4)

Endapan natrium bicarbonate kemudian di filtrasi untuk memisahkan dari larutan NH4Cl dan selanjutnya di kalsinasi pada temperatur 200oC sehingga bicarbonatnya akan terdekomposisi menjadi karbonat.

2NaHCO3(l) Na2CO3(s) +  H2O(l) +  CO2(g)                    ……………….(5)

Gas CO2 yang di hasilkan dari reaksi (5) di atas di pakai lagi untuk membantu backup umpan reaksi (4) Filtrat dari reaksi (4) masih mengandung ammonium chloride, Natrium chloride yang tidak bereaksi dan kelebihan ammonia ataupun CO2 mungkin terdapat dalam bentuk ion bicarbonate . Ammonia yang berlebih harus di pisahkan dari larutan filtrat yang di laksanakan dalam 2 tahap. Tahap pertama adalah pemanasan untuk mengeluarkan ammonia  yang berikatan dengan ion bicarbonat dan ion hidroksil. Tahap berikutnya di lakukan dengan penambahan kapur untuk mengambil ammonia dari ammonium chloride-nya. Tahap pertama dapat dinyatakan sebagai berikut :

NH4Cl(l) + NH4HCO3(l) + NH4OH(l) NH4Cl(l) + CO2(g) + 2NH3(l) + 2H2O(l)

Larutan yang hanya mengandung NH4Cl dan garam yang tak bereaksi kemudian diolah dengan kapur yang di reaksikan dari reaksi (4),

Ca(OH)2(l) + 2NH4Cl(l) 2H2O(l) + CaCl2(s) + 2NH3(l)

4.3. Penjelasan uraian proses :

a.    Pembakaran Lime stone

Pada proses pembakaran lime stone yang terjadi di dalam lime kiln, batu kapur terdekomposisi pada temperatur 900-1000˚C menjadi kapur tohor (CaO) dan karbon dioksida (CO2). Reaksi yang terjadi dalam pembakaran tersebut,yaitu :

CaCO3(s) CaO(g) +  CO2(g)

Pada reaksi ini terjadi penyerapan panas, karena untuk menguraikan 1 gram CaCO3 memerlukan panas 42,5 kkal.

CaO yang terbentuk dimasukan dalam slaker dengan penambahan air bersama-sama membentuk kapur padam Ca(OH)2. Proses ini terjadi pada temperatur 90-100oC, reaksi yang terjadi :

CaO(s) +  H2O(l) Ca(OH)2(l)

Ca(OH)2 yang di hasilkan di alirkan ke dalam kolom kostitasi untuk memisahkan dan mengambil kembali amoniak. Sedangkan gas CO2 yang di hasilkan dari proses kalsinasi lime stone untuk kemudian di alirkan ke kolom karbonatasi.

b.    Pemurnian larutan Brine

Garam yang digunakan sebagai bahan baku diambil dari sekitar pantura, sebelum di gunakan dalam proses, garam ini di murnikan terlebih dahulu yang bertujuan untuk mengurangi pengotor-pengotor.

Garam ini dialirkan ke tangki pelarutan, larutan garam di teruskan ke tangki pemurnian yang di lengkapi dengan pengaduk, dalam tangki ini di tambahkan Ca(OH)2 dan Na2CO3 untuk  mengikat kotoran. Endapan yang terbentuk dengan gaya gravitasi akan turun mengendap dan di alirkan ke tangki slurry sedangkan larutan garam di teruskan mengalir ke dalam sand filter. Larutan garam di tampung dalam tangki penyimpanan. Larutan garam siap di gunakan sebagai bahan baku.

c.     Penyerapan Ammonia

Larutan garam hasil pemurnian dari atas menara absorber. Temperatur garam ini kira-kira 30oC, sedangkan kondisi operasi absorber PA temperatur 50oC, amonia masuk dari bawah menara, sedangkan air garam di masukan dari bagian atas kolom sehingga menghasilkan larutan garam amonia jenuh.

d. Pembentukan Sodium Karbonat

Setelah di dinginkan larutan garam amoniak di pompa ke bagian atas menara karbonatasi yang bertekanan 4 atm, sedangkan CO2 hasil lime stone masuk dari bawah menara, temperatur yang berlangsung di dalam menara 54oC reaksi yang terjadi adalah reaksi eksotermis :

NH4OH(l) +  NaCl(l) +  CO2(g) NaHCO3(l) +  NH4Cl(l)

Produk yang terbentuk di pompa ke vacum filter untuk dipisahkan dari NH4Cl di bantu dengan penambahan air ke dalam kalsinasi untuk di keringkan sehingga menghasilkan produk yang diinginkan, sedangkan NH4Cl di alirkan ke tangki penyimpanan yang kemudian digunakan untuk merecovery ammonia dalam kolom kostitasi.

About these ads

About nunulasa
Idealis yang realistis, Selalu Optimis dan Mudah Beradaptasi.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: