proses pembuatan natrium karbonat

PROSES PEMBUATAN NATRIUM KLORIDAPROSES PEMBUATAN NATRIUM KLORIDA1919
PROSES PEMBUATAN NATRIUM KLORIDA
PROSES PEMBUATAN NATRIUM KLORIDA
19
19
BAB I
TEORI PENDUKUMG

REAKSI
Reaksi Metode Leblanc:
2 NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2 HCl (1)
Na2SO4 + CaCO3 + 2 C Na2CO3 + 2 CO2 + CaS (2)
Reaksi metode solvay:
Reaksi untuk mendapatkan CO2 :
CaCO3 CaO + CO2 (3)
Reaksi Utama :
NaCl + NH3 + CO2 + H2O NaHCO3 + NH4Cl (4)
2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O (5)
Reaksi untuk mendapatkan NH3 :
NH4Cl + Ca(OH)2 2NH3 + CaCl2 + H2O (6)

PROSES
1.2.1 Metode Leblanc
Pada 1791, kimiawan Perancis Nicolas Leblanc mematenkan proses untuk memproduksi natrium karbonat dari garam, asam sulfat, kapur, dan batu bara. Pertama, garam laut (natrium klorida) direbus dalam asam sulfat untuk menghasilkan natrium sulfat dan gas hidrogen klorida, menurut persamaan kimia :
2 NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2 HCl (7)
Selanjutnya, natrium sulfat dicampur dengan kapur hancur (kalsium karbonat) dan batu bara, dan campuran dibakar, memproduksi natrium karbonat bersama dengan karbon dioksida dan kalsium sulfida.
Na2SO4 + CaCO3 + 2 C Na2CO3 + 2 CO2 + CaS (8)
Natrium karbonat diekstrak dari abu dengan air, dan kemudian dikumpulkan dengan membiarkan air menguap. Asam klorida yang dihasilkan oleh proses Leblanc adalah sumber utama polusi udara, dan kalsium sulfida sampingan juga menimbulkan masalah pada pembuangan limbah.
Pada saat ini proses Leblanc sudah tidak dilakukan lagi karena beberapa kelemahan diantaranya:
konsumsi energi yang sangat besar pada saat pelelehan.
membutuhkan tenaga kerja yang intensif karena prosesnya merupakan proses batch yang memerlukan banyak tahap.
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).

Metode Solvay
Proses solvay menggunakan brine (NaCl), batu kapur (CaCO3), sebagai bahan baku dan menggunakan ammonia sebagai reagen siklus. Adapun reaktor yang digunakan adalah Packed tower. Natrium karbonat yang dihasilkan berupa light sodium carbonate dan dense sodium carbonat sesuai dengan kebutuhan pabrik yang menggunakannya.
Reaksi keseluruhan dapat dianggap sebagai antara kalsium karbonat dan natrium klorida:
CaCO3 + 2 NaCl CaCl2 + Na2CO3 (9)
Namun, kalsium karbonat terlalu larut untuk bereaksi dengan larutan garam. Sebaliknya produk diperoleh dengan serangkaian tujuh tahap. Proses ini dikenal sebagai proses amonia-soda atau proses Solvay, Berbagai tahapan proses Solvay yang saling terkait dapat dilihat pada diagram dan keterangan di bawah ini :

Gambar 1.1 Tahap-tahap pada proses solvay
Amoniasi air asin
Gas amonia diserap dalam air garam terkonsentrasi untuk memberikan hasil yang mengandung natrium klorida dan amonia. Na+(aq), Cl(aq), NH4+(aq), OH(aq) ion dan NH3(aq) yang ada.
Pembentukan kalsium oksida dan karbon dioksida
Kiln diberi umpan dengan campuran kapur atau kokas (13: 1 oleh massa). Kokas terbakar di arus yang berlawanan dengan panas udara. Panas pembakaran meningkatkan suhu kiln dan batu kapur terurai:
CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) ΔH = + 180 kJ mol-1 (10)
Gas yang mengandung sekitar 40% karbon dioksida, dibebaskan dari debu kapur dan di transfer ke carbonating (Solvay) menara. Residu, kalsium oksida, digunakan dalam pemulihan amonia (lihat langkah 7 di bawah).
Menara solvay ( Solvey Tower )
Ini adalah tahap terpenting dalam proses. Air garam ammonia dari langkah (1) diturunkan melalui Solvay Menara sementara karbon dioksida dari langkah (2) dan (5) dilewatkan. Menara solvay tinggi dan berisi satu set baffle berbentuk jamur untuk memperlambat dan memecah aliran cairan sehingga karbon dioksida dapat efisien diserap oleh larutan. Karbon dioksida pada pelarut, bereaksi dengan amonia terlarut membentuk amonium hidrogen karbonat yang mengandung ion Na+(aq), Cl(aq), NH4+(aq) dan HCO3- (aq). Dari empat zat yang dapat dibentuk oleh kombinasi yang berbeda dari ion ini, natrium hidrogen karbonat (NaHCO3) adalah yang paling larut. Akan terdapat endapan solid di dasar menara yang di dinginkan.
NaCl(aq) + NH3(aq) + H2O(l) + CO2(g) NaHCO3(s) + NH4Cl(aq) (11)
Suspensi natrium hidrogen karbonat padat dalam larutan amonium klorida mengendap di dasar menara.
Pemisahan natrium karbonat padat
Suspensi disaring untuk memisahkan natrium hidrogen karbonat padat dari larutan amonium klorida, yang kemudian digunakan dalam tahap (7 ).
Pembentukan Natrium Karbonat
Natrium hidrogen karbonat dipanaskan dalam oven berputar pada suhu 450 K sehingga terurai menjadi natrium karbonat, air, dan karbon dioksida:
2NaHCO3(s) Na2CO3(s) + H2O(l) + CO2(g) (12)
Karbon dioksida ditransfer kembali ke menara Solvay untuk digunakan pada langkah (3). Produk dari proses, anhidrat natrium karbonat, diperoleh sebagai bubuk putih halus yang dikenal sebagai cahaya natrium karbonat.
Pembentukan Kalsium Hidroksida
Dua tahap terakhir, (6) dan (7) berkaitan dengan regenerasi amonia dari amonium klorida (dibuat di langkah 3). kapur dari langkah (2) diberikan dengan kelebihan air pada kapur
Regenerasi amonia
Suspensi kalsium hidroksida ini dicampur dengan larutan amonium klorida kiri dari langkah (4) dan dipanaskan:
2NH4Cl(aq) + Ca(OH)2(aq/s) CaCl2(aq) + 2NH3(g) + 2H2O(l) (13)
Amonia demikian pulih, dan ditransfer kembali ke langkah (1). Kalsium klorida adalah salah satu produk dari keseluruhan proses.
Secara teori, satu-satunya bahan baku batu kapur dan air garam. Tak pelak lagi, ada kerugian amonia, dan ini dibuat untuk penambahan pasokan, seperti yang dipersyaratkan pada langkah (1).

BAB 2
MKK (MARJIN KEUNTUNGAN KOTOR)
DAN PEMILIHAN PROSES

2.1 Tabel Harga dan MKK
2.1.1 MKK Reaksi Metode Leblanc:
2 NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2 HCl
Na2SO4 + CaCO3 + 2 C Na2CO3 + 2 CO2 + CaS
Reaksi
Komponen

NaCl
C
CO2
CaCO3
Na2CO3
CaS
Na2SO4
H2SO4
HCl
1
-2

+1
-1
+2
2

-2
+2
-1
+1
+1
-1

Total
-2
-2
+2
-1
+1
+1
0
-1
+2
Dari tabel diatas diketahui bahwa untuk memperoleh 1 mol Natrium karbonat dibutuhkan 2 mol Natrium klorida, 2 mol karbon, 2 mol karbon dioksida dan 2 mol asam klorida
Data Harga Bahan Baku dan Produk
Senyawa
C
CaCO3
Na2CO3
CaS
NaCl
H2SO4
HCl
Harga; $/kg
0,66
0,047
2,21
2,21
4,42
1,327
1,327

Analisa Produksi-Konsumsi:
Komponen
Berat Molekul
Harga $/ Kg
Harga $/ Kmol
C
12
0,66
7,92
CO2
44
0
0
CaCO3
100,08
0,047
4,7
Na2CO3
106
2,21
234,26
CaS
75,5
2,21
166,855
NaCl
58,5
4,42
258,57
H2SO4
98,084
1,327
130,57
HCl
36,5
1,327
48,435

Margin Keuntungan Kotor per Kmol produk Natrium Karbonat:
Reaksi : 2NaCl + 2C + CaCO3 + H2SO4 2CO2 + Na2CO3 + CaS + 2HCl
MKK = Harga Produk – Harga Reaktan
= ( 0 + 234,26 + 166,855 + (2 x 48,435)) – ((2 x 258,57) + (2 x 7,92) + 4,7 + 130,57)
= $ -170,225 / Kmol
Reaksi metode solvay:
Reaksi untuk mendapatkan CO2 :
CaCO3 CaO + CO2
Reaksi Utama :
NaCl + NH3 + CO2 + H2O NaHCO3 + NH4Cl
2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O
Reaksi untuk mendapatkan NH3 :
2NH4Cl + Ca(OH)2 2NH3 + CaCl2 + 2H2O
Reaksi
Komponen

CaCO3
CaO
CO2
NaCl
NH3
H2O
NaHCO3
NH4Cl
Na2CO3
Ca(OH)2
CaCl2
1
-1
1
1

2

-1
-1
-1
-1
1
1

3

1

1
-2

1

4

2
2

-2

-1
1
Total
-1
1
1
-1
1
2
-1
-1
1
-1
1
Dari tabel diatas diketahui bahwa untuk memperoleh 1 mol Natrium karbonat dibutuhkan 1 mol kalsium karbonat, 1 mol natrium klorida, 1 mol natrium hidrogen karbonat, 1 mol amonium klorida dan 1 mol kalsium hidroksida.
Daftar Harga bahan baku dan produk
Senyawa
CaCO3
NaCl
NH3
NaHCO3
Na2CO3
NH4Cl
Ca(OH)2
CaCl2
CaO
Harga $/kg
0,04
4,24
1,78
2,3
2,21
6,2
0.35
4,54
0.075
Analisa Produksi-Konsumsi:
Komponen
Berat Molekul
Harga $ / kg
Harga $/ Kmol
CaCO3
100,8
0,04
4,032
CO2
44
0
0
NaCl
58,5
4,24
248,04
NH3
17
1,78
30,26
H2O
18
0
0
NaHCO3
84
2,3
193,2
NH4Cl
53,5
6,2
331.7
Na2CO3
106
2,21
234,26
CaCl2
147
4,54
667,38
Ca(OH)2
74.08
0.35
25.93
CaO
56.08
0.075
4.206

Reaksi : CaCO3 + NaCl + NaHCO3 + NH4Cl + Ca(OH)2 CaO + CO2 + NH3 + 2H2O + Na2CO3 + CaCl2
Margin Keuntungan Kotor (MKK) per Kmol produk Natrium Karbonat :
MKK = Harga Produk – Harga Reaktan
= ( 4.206 + 0 + 30.26 + 0 + 234.26 + 667,38) – ( 4,032 + 248,04 + 193,04 + 331.7 + 25.93)
= $ 133.364 / Kmol

Pemilihan Proses
Alasan berdasarkan MKK
Berdasarkan analisis perhitunngan marjin keuntungan kotor didapatkan bahwa marjin keuntungan kotor dari proses Leblance sebesar $ -170,225 / Kmol dan pada proses solvay didapatkan marjin keuntungan kotor sebesar $ 133.364 / Kmol. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa untuk proses solvay lebih menguntungkan. Sedangkan proses leblance mengalami kerugian karena memiliki marjin keuntungan kotor negatif.
Alasan berdasarkan Teori penunjang
Perbandingan aspek teknis dan ekonomis antara proses le blance dan solvay
Aspek Teknisi
Proses Le Blance
Proses Solvay

Proses
Bahan baku
Hasil samping
Kemurnian produk
Korosifitas bahan

Operasi
Suhu
Tekanan

NaCl padat, H2SO4
CaS
96,8 %

Tinggi
Tinggi

NaCl jenuh,batu kapur
CaCl2
97 %
Sedang

70°C
4,5 atm
Aspek dampak lingkungan
Tinggi
Sedang

Jika dibandingkan antara proses Le Blance dan Solvay, maka proses Solvay lebih menguntungkan dikarenakan proses Solvay berjalan pada suhu rendah, reaksi berjalan pada fase cair-gas, konversinya dihasilkan besar, dan Natrium yang dihasilkan lebih berkualitas. Produk yang dihasilkan dari proses Solvay dapat dijual kembali. Selain itu, proses solvay 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.

BAB 3
LOKASI PABRIK

Dalam menentukan lokasi pabrik perlu dipertimbangkan faktor-faktor penunjang yang satu sama lainnya saling berkaitan. Lokasi suatu pabrik kimia ditentukan oleh beberapa faktor diantaranya: fasilitas, lapangan kerja, sumber bahan baku, sarana transportasi, luas lahan yang dibutuhkan, pengaruh politik - ekonomi dan sebagainya. Badan usaha yang memproduksi sesuatu biasanya mempunyai pertalian yang erat dengan lingkungan sekitarnya maupun lingkungan yang lebih luas.
Badan usaha yang besar berpengaruh terhadap struktur sosial. Infrastruktur (jalan - jalan, sumber energi, pemukiman) akan terbebani, demikian juga dengan lingkungan dieksploitasi dengan adanya pemakaian udara dan air serta pembuangan limbah - limbah industri. Pada pendirian instalasi baru, disamping kriteria - kriteria lain faktor - faktor lain harus juga diperhatikan dan dipertimbangkan.
Dari uraian diatas maka kami dapat mengambil keputusan bahwa perancangan pabrik Natrium karbonat ini direncanakan didirikan di Bontang dengan pertimbangan sebagai berikut:
Faktor utama
Penyediaan bahan baku.
Jarak antara tempat produksi dengan lokasi pengambilan bahan baku dapat mempengaruhi kemampuan bersaing dari produk-produk yang dibuat, terutama bila produk tersebut merupakan produk masal yang tidak melalui proses yang rumit.
Pendirian pabrik yang direncanakan berlokasi di Bontang sangat dimungkinkan karena ketersediaan bahan baku sangat tercukupi dan jarak antara pabrik dengan sumber bahan baku sangat mendukung. Sebagai bahan baku proses pembuatan Natrium karbonat adalah ammonia yang dapat diperoleh dari PT. Pupuk Kaltim, Bontang, batu kapur yang diperoleh dari daerah sekitar Sangkulirang. Sedangkan untuk garam diperoleh PT. Garam Krayan, Nunukan. Sehingga untuk pemenuhan kebutuhan bahan baku tidak perlu dikhawatirkan.

Daerah pemasaran.
Daerah pamasaran sangat mempengaruhi lokasi pabrik yang akan didirikan karena jarak antara lokasi pabrik dengan daerah pemasaran harus saling mendukung. Suatu pabrik apabila jauh dari daerah pemasaran akan mempengaruhi biaya produksi yang akan berdampak pada segi ekonomis suatu pabrik. Di Kalimantan Timur khususnya Bontang merupakan kawasan industri. Ammonia adalah salah satu bahan baku yang digunakan pada industri tersebut. Hal ini menunjukkan bahwa daerah pemasaran mempunyai prospek yang baik.
Sarana transportasi.
Sarana transportasi yang baik dapat menunjang keberhasilan suatu pabrik kimia. Sarana-sarana transportasi antara lain misalnya jalan yang nyaman dan baik untuk karyawan pabrik, transportasi bahan dari peralatan yang efisien, serta ekspedisi atau pengiriman secara tepat dan ekonomis. Bontang merupakan daerah yang mudah dijangkau karena sarana transportasi darat yang memadai serta terletak didekat pantai, dapat dibangun suatu pelabuhan. Sehingga pemenuhan bahan baku maupun pemasaran produk dapat berlangsung dengan mudah.
Fasilitas air.
Bontang merupakan salah satu kawasan industri di Indonesia, sehingga penyediaan utilitas utamanya air untuk proses dan pendingin tidak mengalami kesulitan, karena dekat dengan laut.
Tenaga kerja.
Lokasi suatu pabrik kimia sangat tergantung pada tersedianya tenaga kerja yang ahli. Ditinjau dari segi ini, lokasi yang dipilih sebaiknya berada dekat dengan lingkungan pendidikan dan sekolah yang baik. Namun situasi lapangan kerja di daerah yang seperti disebutkan itu sering terlalu kompetitif, sehingga tenaga ahli sering sulit didapatkan meskipun ditawarkan dengan upah yang tinggi. Masalah ini dapat dihindari dengan cara pemindahan produksi ke daerah yang industrinya tidak terlalu padat. Jika hal ini dilakukan maka suatu pendidikan internaldan intensif (pelatihan, pendidikan kejujuran, dan pendidikan lanjutan) akan menghasilkan tenaga ahli yang diinginkan.
Di Bontang, pemenuhan akan kebutuhan tenaga kerja tingkat rendah, menengah, maupun tenaga ahli mudah diperoleh. Diharapkan dengan adanya pabrik ini, dapat mengurangi adanya pengangguran di Indonesia, khususnya di Provensi Kalimantan Timur
Kemasyarakatan.
Keadaan sosial kemasyarakatan sudah terbiasa dengan lingkungan industri sehingga pendirian pabrik baru dapat diterima dan dapat beradaptasi dengan mudah dan cepat.
Faktor pendukung
Perijinan dan kebijaksanaan pemerintah.
Pendirian pabrik merupakan salah satu usaha untuk mewujudkan kebijakan pemerintah mengenai pengembangan industri dan pemeratan kesempatan kerja. Dukungan dari pemerintah Bontang tentang pendirian pabrik sangat B apresiasi karna dengan adanya pabrik ini membuka lapangan pekerja bagi warrga Bontanag
Perluasan pabrik.
Untuk perluasan pabrik tidak ada kendala mengingat di Bontang masih banyak tanah kosong yang bisa dibuat lahan Pabrik.
Kondisi iklim.
Kondisi iklim di Bontang sangat mendukung, dalam arti kondisinya tidak terlalu mengganggu jalannya operasi pabrik
Pembuangan limbah.
Penanganan masalah limbah tidak menjadi masalah karena pabrik sudah mempunyai unit pengolahan limbah (UPL) dan selanjutnya limbah yang tidak mencemari lingkungan dialirkan menuju sungai atau laut yang dekat dengan pabrik.
Energi.
Penyediaan energi merupakan hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan lokasi pabrik. Untuk memenuhi kebutuhan listrik diambil dari Perusahaan Listrik Negara (PLN) dan dari generator.
Penyediaan lintrik di Bontang cukup memadai. Namun tetap harus mendapat tambahan listrik seperti dari PT. Indomico
Perpajakan.
Pajak yang harus dibayarkan dapat lebih murah, karena Bontang merupakan kawasan industri sehingga pembayaran pajaknya lebih dipermudah.
Korosifitas.
Lokasi kawasan industri Bontang tidak berada tepat di daerah tepi laut, sehingga korosifitas yang utamanya disebabkan oleh udara tidak begitu berpengaruh
Perawatan.
Pabrik mempunyai bengkel perawatan sendiri, apabila tidak dapat dilakukan sendiri, maka dapat langsung mendatangkan teknisi alat tersebut ke Bontang.
Biaya konstruksi.
Biaya konstruksi bisa lebih murah, karena kawasan industri Bontang berada di dekat pelabuhan sehingga biaya pengangkutan alat kelokasi dapat lebih murah.
Kondisi daerah lokasi.
Keadaan sekitar lahan pabrik haruslah diamati dan dimengerti, dengan maksud agar pada saat pabrik telah berdiri tidak ada masalah yang akan berkembang.
Bahaya banjir dan kebakaran.
Pabrik yang akan didirikan harus memperhatikan keselamatannya. Bontang tidak termasuk daerah banjir, dan dikawasan ini memiliki keselamatan terpadu untuk menjaga dari hal-halyang berbahaya.

BAB 4
PENENTUAN REAKTOR

4.1 Teori
Berdasarkan prosesnya, reaktor dibagi mejadi 3 yaitu :
Reaktor Batch : Umumnya digunakan untuk reaksi dengan waktu reaksi yang sangat lama, menggunakan mikrobia, dan atau kapasitas produksi kecil atau musiman.
Reaktor Alir (Continous Flow)
Jenis reaktor alir yaitu RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk). RATB dikenal juga sebagai RTIK (Reaktor Tangki Ideal Kontinu). Di RATB, satu atau lebih reaktan masuk ke dalam suatu bejana berpengaduk dan bersamaan dengan itu sejumlah yang sama (produk) dikeluarkan dari reaktor. Pengaduk dirancang sehingga campuran teraduk dengan sempurna dan diharapkan reaksi berlangsung secara optimal. Waktu tinggal dapat diketahui dengan membagi volum reaktor dengan kecepatan volumetrik cairan yang masuk reaktor. Dengan perhitungan kinetika reaksi, konversi suatu reaktor dapat diketahui.
Bebebrapa hal penting mengenai RATB:
Reaktor berlangsung secara ajeg, sehingga jumlah yang masuk setara dengan jumlah yang ke luar reaktor jika tidak tentu reaktor akan berkurang atau bertambah isinya.
Perhitungan RATB mengasumsikan pengadukan terjadi secara sempurna sehingga semua titik dalam reaktor memiliki komposisi yang sama. Dengan asumsi ini, komposisi keluar reaktor selalu sama dengan bahan di dalam reaktor.
Seringkali, untuk menghemat digunakan banyak reaktor yang disusun secara seri daripada menggunakan reaktor tunggal yang besar. Sehingga reaktor yang di belakang akan memiliki komposisi produk yang lebih besar dibanding di depannya.
Dapat dilihat, bahwa dengan jumlah RATB kecil yang tak terbatas model perhitungan akan menyerupai perhitungan untuk RAP.
RATB adalah salah satu reaktor ideal yang berbentuk tangki alir berpengaduk yang biasa digunakan untuk reaksi homogen atau reaksi yang terjadi dalam satu fase saja, Contohnya:
Cair-cair
Gas-gas
Sehingga untuk reaksi fase gas (non katalitik) reaksinya berlangsung cepat, contohnya pada reaksi pembakaran. Untuk reaksi fase cair (katalitik) reaksinya dalam sistem koloid. Pada RATB kecepatan volumetrik umpan yang masuk sama dengan kecepatan volumetrik hasil (produk) keluar, sehingga kecepatan akumulasinya sama dengan nol. Adanya pengadukan yang sempurna menyebabkan komposisi didalam reaktor sama dengan komposisi yang keluar reaktor begitu juga denga parameter lain. Seperti konversi reaksi, kecepatan reaksi, dan konsentrasi reaksi.
Tubular Reactor : Tubular Reactor ada bermacam macam, antara lain adalah :
Reaktor Alir Pipa: Biasanya berupa gas-gas, cair-cair dimana reaksi tidak menimbulkan panas yang terlalu tinggi. Reaktor memiliki aliran plug flow yang optimal untuk kecepatan reaksi tetapi cukup sulit untuk alat transfer panasnya.
Reaktor Pipa Shell And Tube : Seperti reaktor pipa di atas tetapi berupa beberapa pipa yang disusun dalam sebuah shell, reaksi berjalan di dalam pipa-pipa dan pemanas atau pendingin di shell. Alat ini digunakan apabila dibutuhkan sistem transfer panas dalam reaktor. Suhu dan konversi tidak homogen di semua titik.
Fixed Bed : Reaktor berbentuk pipa besar yang didalamnya berisi katalisator padat. Bisanya digunakan untuk reaksi fasa gas dengan katalisator padat. Apabila diperlukan proses transfer panas yang cukup besar biasanya berbentuk fixed bed multitube, dimana reaktan bereaksi di dalam tube-tube berisi katalisator dan pemanas atau pendingin mengalir di luar tube di dalam shell.
Fluidized bed reaktor : Biasanya digunakan untuk reaksi fasa gas katalisator padat dengan umur katalisator yang sangat pendek sehingga harus cepat diregenerasi. Padatan dalam reaktor adalah merupakan reaktan yang bereaksi menjadi produk.
4.2 Berdasarkan perhitungan TRK
Reaksi yang terjadi pada reaktor:
Dapat dijabarkan menjadi:
CO2 + H2O H2CO3
H2CO3 + NH3 NH4HCO
NH4HCO3 + NaCl NaHCO3 + NH4Cl

-r1 = k[CO2][H2O]
-r2 = k[H2CO3][NH3]
-r3 = k[NH4HCO3][NaCl]

merupakan reaksi orde 2, maka:
k .t .CAo = CAoCA - 1 = XA1-XA
atau CACAo = 11+k .CAo .t

Jika diketahui konversi reaksi = 99,3 % = 0,993
Dan CAo di asumsikan 1 maka
k .t .CAo = XA1-XA
k .t. 1 = 0,9931-0,993
kt = 141,8571
k = 141,8571t
Berdasarkan teori dan hasil perhitungan dapat disimpulkan bahwa pada proses pembuatan natrium karbonat kami memilih reaktor yang digunakan yaitu reaktor kontinue dengan fase- gas cair, karena reaksinya baik pada (reaktan maupun produknya) berlangsung secara terus menerus. Berdasarkan alur reaksinya pada reaksi utama, bahan baku berupa NaCl dan air yang melarutkan NH3 di masukkan dari bagian atas (puncak) reaktor sedangkan gas CO2 disemprotkan dari dasar reaktor, sehingga reaktor yang cocok digunakan pada reaksi tersebut yaitu reaktor kontinue dengan jenis Packed Tower yang prinsip kerjanya sama seperti kasus diatas yaitu zat yang berbeda fase mengalir berlawanan arah sehingga dapat menyebabkan komponen kimia ditransfer dari satu fase ke fase yang lain.
4.2.1 Tabel Data Operasi
Reaksi
Simbol
Suhu
Tekanan
Konversi
Lime Kiln
CaCO3 CaO + CO2
A
900-1000OC
2-3 atm

Lime Slaker
CaO + H2O Ca(OH)2
B
90-100OC
2-3 atm

Reaktor (Reaksi Utama)
C
40-50OC
2-3 atm
99,3 %
Pemanasan (calciner)
D
177OC
2-3 atm

Ammonia Still
NH4Cl + CaO 2NH3 + CaCl2 + H2O
E
160-230OC
atm

Penentuan HoR:
Pada reaksi utama:
NaCl (s) + H2O(l) + NH3 (g) + CO2 (g) NaHCO3 (s) + NH4Cl (aq)
Hof NaCl: -407,3 KJ/mol
Hof NH3 : -46,1 KJ/mol
Hof CO2 : -393,5 KJ/mol
Hof H2O : -241,8 KJ/mol
Hof NaHCO3 : -948,0 KJ/mol
Hof NH4Cl: -299,7 KJ/mol
HoR reaksi = Hof produk - Hof reaktan
= -159 KJ/mol (eksotermis)
Pada Lime kiln:
CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g)
diperoleh HoR reaksi = 178,22 KJ/mol (endotermis)
Pada Lime slaker:
CaO (s) + H2O (l) Ca(OH)2 (aq)
diperoleh HoR reaksi = -109,35 KJ/mol (eksotermis)
Pemanasan (calciner):
2NaHCO3 (s) Na2CO3 (s) + CO2 (g) + H2O (l)
diperoleh HoR reaksi = -14,65 KJ/mol (eksotermis)
Ammonia Still:
NH4Cl(aq) + CaO (s) 2NH3 (g) + CaCl2 (l) + H2O (l)
diperoleh HoR reaksi = 568,95 KJ/mol (endotermis)
4.2.3 Process Flowsheet Sederhana

NaCl, H2O
NaCl + NH3 + CO2 + H2O NaHCO3 + NH4Cl(Solvey Tower)NaCl + NH3 + CO2 + H2O NaHCO3 + NH4Cl(Solvey Tower)CaCO3 CaO + CO2(Heat in klin)CaCO3 CaO + CO2(Heat in klin)CaCO3 NH3
(Solvey Tower)
(Solvey Tower)
CaCO3 CaO + CO2
(Heat in klin)

CaCO3 CaO + CO2
(Heat in klin)

CO2 B
A D
(Heat)2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O (Heat)2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2OFilterFilterC NaHCO3 + NH4Cl Na2CO3
(Heat)
(Heat)
Filter
Filter
CaO E NaHCO3 NCaO + H2O Ca(OH)2(slaked, tower)CaO + H2O Ca(OH)2(slaked, tower)
CaO + H2O Ca(OH)2
(slaked, tower)
CaO + H2O Ca(OH)2
(slaked, tower)

B NH4Cl D

(Heat)NH4Cl + CaO 2NH3 + CaCl2 + H2O(Heat)NH4Cl + CaO 2NH3 + CaCl2 + H2O F
(Heat)

(Heat)

Ca(OH)2 NH3
N3
CaCl2

BAB 5
PROSES PEMISAHAN

Pada perancangan Pabrik Natrium Karbonat ini alat pemisahan yang digunakan pada bahan setelah keluar dari reaktor menggunakan rotary drum filter. Dimana bahan yang dipisahkan adalah Natrium Bikarbonat (NaHCO3) yang berupa fasa padat dengan Ammonium Klorida (NH4Cl)yang berupa fasa cairan yang larut dalam air. Prinsip kerja rotary filter ini yaitu Rotary drum akan berputar ke dalam cairan yang akan difiltrasi. Cairan yang telah difiltrasi akan melewati pipa-pipa internal yang ada di dalam rotary drum dan dikumpulkan di tangki penampung, sedangkan endapan tetap berada di permukaan drum yang akan membentuk cake dan dibuang dengan pisau horizontal. Digunakan Rotary Drum Filter karena saringannya kontinue dan otomatis serta biaya tenaga kerja secara relatif rendah. Walaupun, memerlukan biaya modal yang relatif tinggi.

proses pembuatan natrium karbonat

Recommend Documents