Sabtu, 07 Mei 2011

caustic soda


Chlorine - caustic Soda
 [klorin - Sodium hidroksida(NaOH)]

1.1  PENDAHULUAN
Natrium hidroksida merupakan nama lain dari caustic soda, coustic soda biasa diproduksi secara komersial melalui dua metode dasar yaitu sel elektrolisis dan proses kimia. Kebanyakan produk soda kaustik dihasilkan dari sel elektrolitik. Ada tiga jenis sel elektrolisis yaitu diafragma, merkuri, dan membran . Bahan baku proses pembuatan caustic soda adalah garam, air, dan listrik.

Caustic Soda
Caustic soda memiliki rumus kimia yaitu NaOH yang bersifat basa, tidak berbau dan tidak berwarna . soda caustic merupakan bahan kimia yang sangat korosif dan reaktif. larutan soda caustic mudah bereaksi dengan logam seperti aluminium, magnesium, seng, timah, kromium, perunggu, kuningan, tembaga, dan paduan mengandung logam.
             Beberapa industri yang menggunakan coustic soda antara lain yaitu pabrik sabun, detergen pulp dan kertas, soda juga digunakan dalam alumina seperti  industri minyak dan gas serta tekstil.
Caustic soda adalah bahan kimia komoditas penting bagi industri pulp dan kertas. Pokok menggunakan dalam industri pulp dan kertas termasuk memasak / pengolahan pulp Kraft, ekstraksi lignin selama urutan pemutihan pulp, dan pembuatan on-situs natrium hipoklorit. Prosedur pemutihan pulp umum melibatkan urutan pemutihan selama kotoran dan materi berwarna pulp adalah teroksidasi dan diubah ke bentuk alkali larut, dan urutan ekstraksi selama kotoran dihapus. Tahap Ekstraksi pada pulp hampir selalu digunakan soda kaustik sebagai bahan baku ekstraksinya.





Klorin
Sintesis Asam klorida
             Asam klorida (HCl) dapat dihasilkan dari H2 dan gas Cl2 di unit sintesis asam klorida. Reaktor sintesis HCl meliputi perakitan tabung pembakar, ruang pembakaran, penyerap asam klorida dan scrubber tailgas. Gas hydrogen pada sintesis asam klorida dipasok dari header hidrogen utama dari sistem elektrolisis dan gas klorin dari header klorin utama. gas H2 dan Cl2 memasuki ruang pembakaran dan bereaksi sesuai dengan reaksi yang sangat eksotermik berikut untuk menghasilkan gas hidrogen klorida.
  H2 + Cl2 → 2 HCl
Pendingin air sangat penting untuk menghilangkan panas reaksi, oleh karena itu dilakukan proses pendinginan pada  Asam klorida, kemudian akan dihasilkan dengan menyerap gas HCl dalam air proses. Air diperkenalkan di bagian atas scrubber tailgas dan arus lawan dengan gas HCl melalui penyerap ke pompa tangki HCl. Dari pompa tangki HCl asam klorida yang 32-35% dipompa ke tangki penyimpanan HCl.

1.2  KLASIFIKASI PROSES
Ada 3 Proses elektrolisis soda cautic yaitu :
1.      Diafragma sel
 Menggunakan teknologi sel diafragma, klorin, soda kaustik dan hidrogen diproduksi secara bersamaan. air garam jenuh memasuki kompartemen anoda dari sel, di mana gas klor dibebaskan. Fungsi diafragma adalah memisahkan air garam dari larutan kaustik (sel yang disebut effluent) pada sisi katoda, yang juga di mana gas hidrogen dilepaskan.
2.      Merkuri sel
menggunakan larutan NaCl jenuh dengan garam padat, yang terlarut 70% kaustik langsung
3.      Membran sel
 teknologi sel Membran merupakan perkembangan yang relatif baru. Ini berbeda dari teknologi diafragma sel dalam bahwa solusi sekitar elektroda masing-masing dipisahkan oleh sebuah membran daripada diafragma. membran ini sangat selektif dan terutama memungkinkan migrasi ion natrium dari ruang anoda ke ruang katoda. air garam jenuh memasuki kompartemen anoda sel dimana gas klor dibebaskan. Karena ion natrium hanya dapat melewati membran ke katoda (air garam tidak dapat melewati membran), soda kaustik (sel limbah cair) mengandung natrium klorida substansial kurang. kemampuan garam penghapusan Tidak diperlukan seperti pada proses diafragma sel.
Klorin dan hidrogen yang dihasilkan dalam proses membran sel elektrokimia meninggalkan pada tekanan sedikit lebih tinggi daripada tekanan atmosfer. Setelah pendinginan pada penukar panas, gas dapat mengalami proses tambahan dalam bentuk likuifaksi klorin, produksi atau produksi asam klorida hipoklorit.
Klorin  
Sistem pencairan klorin terdiri dari empat bagian, yaitu:
  • Klorin Pengeringan dilakukan dalam operasi multi-tahap, yang menempatkan klorin basah kontak dengan berbagai kekuatan asam sulfat. Asam sulfat dipompa ke kolom pengeringan dikemas dengan cara counter-aktif ke aliran gas klorin untuk meminimalkan konsumsi asam. Dari sistem pengeringan, gas klorin disalurkan ke kompresor gas khlor.
  • Klor Kompresi, tekanan gas klorin meningkat ke tingkat yang cocok untuk unit pencairan hilir. Gas yang dikompresi kering melewati sebuah demister efisiensi tinggi untuk memindahkan semua asam entrained sebelum memasuki kondensor klorin.
  • Klor likuifakasi terjadi dalam kondensor klorin yang merupakan shell horizontal dan tabung penukar panas dimana gas khlor didinginkan dan mengembun untuk cairan di dalam tabung penukar. pendinginan ini dilakukan dengan menggunakan kompresor loop tertutup sistem pendingin berbasis.
  • Klor Cair Penyimpanan -  klorin cair kemudian mengalir dengan gravitasi dari kondensor ke cairan klorin menerima tank. Efisiensi kondensasi tergantung pada jumlah gas inert dalam sistem, tetapi biasanya sekitar 97% tercapai.
1.3  DATA KUANTITATIF

Dasar produsi                    = 1 ton gas Cl2
NaCl (reaktan)                  = 1,3 ton
NaOH 98% (produk)        = 1,15 ton
H2 (produk)                       = 26 kg

Basis dasar produksi         = 1 ton Cl2; 1,15 ton NaOH(98%); 283 Nm3 ; H2 26 kg
Garam                               = 1,3 ton
Soda abu (58%Na2O)       = 26 kg
H2SO4                               = 5 – 6 kg
NaOH                               = 10 – 15 ton
Daya listrik                        = 2900 kwh
Penguapan                         = 11 ton

1.4  SIFAT FISIK DAN KIMIA BAHAN BAKU DARI PRODUK
1.4.1 Sifat fisik dan kimia dari Bahan Baku
1. natrium karbonat (Na2CO3)  
a. sifat fisik natrium karbonat (Na2CO3)
− Rumus molekul : Na2CO3
− Berat molekul : 106 gr/mol
− Titik lebur, 1 atm : 8510 C
− Kelarutan  : 7,1 g/100 g H2O
− Densitas,  : 2,533 gr/ ml
− Panas spesifik, 30 C : 0,89 cal/ mol
− Panas penguapan : 7.000 cal/ mol
− Kapasitas panas, 25 C : 4,3350 cal/mol C

  1. Sifat kimia Natrium Karbonat (Na2CO3)
CO2 murni dapat diperoleh dari melakukan pemanasan natrium bikarbonat pada persamaan berikut:
                                              2 NaHCO3 --> Na2CO3 + CO2  +  H2O     
Manfaat utamanya adalah sebagai bahan pendingin dalam pemadam kebakaran serta untuk minuman yang berkarbonat, soda untuk mencuci (Na2CO3.10H2O), soda kue (NaHCO3) dan timbale pemutih [Pb3(OH) 2(CO3) 2].
2. NaCl ( garam)
a.         Sifat Fisika  garam (NaCl)
-Rumus molekul : NaCl
-Berat molekul : 58,45 gr/mol
-Titik lebur, 1 atm : 800,4 C
                        -Titik didih, 1 atm : 1413 C
-Densitas : 1,13 gr/ml
-Kapasitas panas (25°C) : 1,8063 cal/mol C
-Kelarutan,  : 35,7 gr/ 100 gr H2O
-Tekanan uap, 1 atm : 1465 C
-Panas penguapan, 1 atm : 40.810 cal/mol

b.                                 Sifat kimia Garam (NaCl)
Dengan perak nitrat membentuk endapan perak klorida
            NaCl + AgNO3 → NaNO3 + AgCl
Dengan timbal asetat membentuk endapan putih timbal klorida
NaCl + PbAc → NaAc + PbCl2

Bahan Baku samping :
1.      H2SO4
a.       Sifat Fisika  Asam Sulfat  (H2SO4)
-            Rumus molekul : H2SO4
-            Berat molekul : 98,08 gr/mol
-            Densitas : 1,84 gr/ml
-            Asam sulfat berupa cairan bening, tak berwarna, dan  tak berbau

b.      Sifat kimia Asam Sulfat (H2SO4)
Reaksi dengan air
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+ + SO42-
Karena hidrasi asam sulfat secara termodinamika difavoritkan, asam sulfat adalah zat pendehidrasi yang sangat baik dan digunakan untuk mengeringkan buah-buahan. Afinitas asam sulfat terhadap air cukuplah kuat sedemikiannya ia akan memisahkan atom hidrogen dan oksigen dari suatu senyawa.
2.      Hg
a.       Sifat Fisika  Raksa  (Hg)
-Rumus molekul : Hg
-Berat molekul :  200.59 gr/mol
-Titik lebur, 1 atm : 234.32 K
                        -Titik didih, 1 atm : 629.88 K
-Densitas : 13.534    gr/ml
-Kapasitas panas (25°C) : 27.983 J·mol−1·K−1
-berwarna keperakkan dan berupa fase liquid

    1. Sifat kimia Raksa  (Hg)
Raksa banyak digunakan sebagai bahan amalgam gigi, termometer, barometer, dan peralatan ilmiah lain, walaupun penggunaannya untuk bahan pengisi termometer telah digantikan (oleh termometer alkohol, digital, atau termistor) dengan alasan kesehatan dan keamanan karena sifat toksik yang dimilikinya.Unsur ini diperoleh terutama melalui proses reduksi dari cinnabar mineral Densitasnya yang tinggi menyebabkan benda-benda seperti bola biliar menjadi terapung jika diletakkan di dalam cairan raksa hanya dengan 20 persen volumenya terendam.



3.      H2
a.       Sifat Fisika  Hidrogen  (H2)
-Rumus molekul : H2
-Berat molekul : 1,00794  gr/mol
-Titik lebur, 1 atm : 14,01  K
                        -Titik didih, 1 atm : 20,28  K
-Densitas : 0,08988  gr/ml
-Kapasitas panas (25°C) : 28,836 J·mol−1·K−1
-Tak berwarna, dan berupa fase gas

b.   Sifat kimia Hidrogen (H2)
Gas hidrogen sangat mudah terbakar dan akan terbakar pada konsentrasi serendah 4% H2 di udara bebas. Entalpi pembakaran hidrogen adalah -286 kJ/mol. Hidrogen terbakar menurut persamaan kimia:
H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) + 572  kJ (286 kJ/mol)
Ketika dicampur dengan oksigen dalam berbagai perbandingan, hidrogen meledak seketika disulut dengan api dan akan meledak sendiri pada temperatur 560 °C. Lidah api hasil pembakaran hidrogen-oksigen murni memancarkan gelombang ultraviolet dan hampir tidak terlihat dengan mata telanjang. Oleh karena itu, sangatlah sulit mendeteksi terjadinya kebocoran hidrogen secara visual.
4.      H2O (Air)
-          Sifat fisik dan kimia air:
 satu molekul air tersusun atas dua atom hidrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom oksigen.
Air bersifat tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau pada kondisi standar, yaitu pada tekanan 100 kPa (1 bar) dan temperatur 273,15 K (0 °C).
air merupakan pelarut yang baik: Hampir semua zat kimia bisa dilarutkan dalam air.


1.4.2        Sifat fisik dan kimia dari Produk
1.      Natrium hidroksida (NaOH)
a.       sifat fisik Natrium hidroksida (NaOH)
- berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk pelet, serpihan, butiran ataupun larutan jenuh 50%.
- bersifat lembab cair
- secara spontan menyerap karbon dioksida dari udara bebas.
- sangat larut dalam air dan akan melepaskan panas ketika dilarutkan.
- larut dalam etanol dan metanol
- tidak larut dalam dietil eter dan pelarut non-polar lainnya
- Larutan natrium hidroksida akan meninggalkan noda kuning pada kain dan kertas.
- Sangat basa, keras, rapuh dan menunjukkan pecahan hablur.
- Titik leleh 318 °C
- titik didih 1390 °C.
- NaOH membentuk basa kuat bila dilarutkan dalam air
-  densitas NaOH adalah 2,1
-  Senyawa ini sangat mudah terionisasi membentuk ion natrium dan hidroksida

b.      Sifat kimia Natrium hidroksida (NaOH)
Dengan larutan natrium hidroksida, (HCl)asam klorida dinetralkan dimana akan terbentuk garam dan air
             NaOH + HCl                            NaCl + H2O
2.      Cl2
a.       Sifat Fisika  Klor  (Cl2)
-Rumus molekul : Cl2
-Berat molekul :   gr/mol
-Titik lebur, 1 atm : 171,6  K
                        -Titik didih, 1 atm : 239,11 K
-Densitas : 3,2  gr/ml
-Kapasitas panas (25°C) : 33,949 J·mol−1·K−1
- berwarna kijau kekuningan, dan berupa fase gas

b.   Sifat kimia Klor (Cl2)
Klor  adalah unsur kimia dengan simbol Cl dan nomor atom 17. Dalam tabel periodik, unsur ini termasuk kelompok halogen atau grup 17 (sistem lama: VII or VIIA). Dalam bentuk ion klorida, unsur ini adalah pembentuk garam dan senyawa lain yang tersedia di alam dalam jumlah yang sangat berlimpah dan diperlukan untuk pembentukan hampir semua bentuk kehidupan, termasuk manusia. Dalam bentuk gas, klorin berwarna kuning kehijauan, dan sangat beracun. Dalam bentuk cair atau padat, klor sering digunakan sebagai oksidan, pemutih, atau desinfektan.
1.4.3 Reaksi Kimia yang terjadi
Reaksi dasar dalam proses Klor-caustic adalah sebagai berikut:
NaCl + H
2O → NaOH + ½H2 + ½Cl2
Reaksi elektrolisis  yang Terjadi
    1. diaphragma sel
notasi sel
       Cl2, C    NaCl aq                                                                NaOHaq    Fe, H2
              Anoda                                                                                   katoda
Reaksi sel
 Anoda : Cl- - e                           ½ Cl2
Katoda : Na+ +H2O +e                       Na+ +OH- + ½ H2
Keseluruhan :      NaCl + H2O                             NaOH   + ½ H2  + ½ Cl2

b.      Mercury sel
Notasi sel
       Cl2, C    NaCl aq                                                                Na    NaHg
              Anoda                                                                                   katoda
Reaksi sel
            Anoda : Cl-  - e                  ½ Cl2
                Katoda : Na+     +  e                    Na
                          Na     +  Hg                  NaHg 
            Sisa                 : NaHg   + H2O                   NaOH    + ½ H2  + Hg
            Keseluruhan :  NaCl  + H2O                          NaOH + ½ H2  + ½ Cl
            Reaksi pembentukkan  NaOH pada mercury sel :

                                    NaHg   +   H2O                            NaOH   +  H2  + Hg

1.5      URAIAN PROSES
Proses elektrolitik dari produksi chlorine-caustic soda
Menyiapkan garam (NaCl) yang dilarutkan bersama air proses ( dimana air proses yang digunakan yaitu air sumur), kemudian dimasukkan ke dalam tangki pencampur (brine Purifier) untuk mendapatkan larutan garam, dimana terjadi reaksi :

NaCl  + H2O                   NaOH   + ½ H2  + ½ Cl2

Pada proses pencampuran garam dan air terjadi pengotoran, agar pengotoran dapat diubah menjadi endapan dimasukkan reagen Na2CO3 pada tangki pencampur, dimana akan terjadi proses pengendapan di dasar tangki yang akan langsung dikeluarkan (endapannya) pada bagian bawah tangki yang berupa kadar Ca,Mg, dan Fe, sedangkan larutan lainnya keluar dari bagian atas Clarifier menuju ke filter. Endapan yang masih tersisa seluruhnya akan disaring dalam filter press, kemudian diteruskan pada proses pemanasan dengan steam sebelum menuju diaphragma sel, setelah proses steam selesai, langsung menuju diaphragma sel dimana pada proses ini menggunakan anoda dan katoda yang dialiri arus DC (direct current) sebagai sumber energi, reaksi utama yang terjadi yaitu :

            Notasi sel : Cl2   NaCl                                NaOH      H2
                                                + anoda                                                     - katoda

 Reaksi sel :
            Anoda : Cl-  -  e                        ½ Cl2
            Katoda :  Na+  + H2O   + e                    Na+  + OH -   + ½ H2
                Keseluruhan :  NaCl + H2O                    NaOH  +  ½ H2 + ½ Cl2

Hasil samping dari proses diaphragma sel berupa ga Chorine (Cl2) dan gas hidrogen (H2). Pada gas Cl2 diproses lebih lanjut menjadi Cl2 liquid (Cl2 Cair), sedangkan pada gas H2 diblower ke udara karena jumlahnya relatif sedikit, NaOH yang keluar dari diaphragma sel dimasukkan menuju evaporator untuk di pekatkan menjadi 50% NaOH, NaOH di evaporasi menggunakan steam sehingga 50% NaOH keluar memiliki suhu 144 C, dimana akan di dapat produk 50% NaOH.

Pada proses evaporator, Larutan sisa yang tidak terbentuk menjadi 50% NaOH, diolah kembali untuk mendapatkan produk 70% NaOH, dimana berlanjut pada proses centrifugasi  denngan penambahan sisa garam, kemudian di aduk pada tangki salurator sambil di murnikan dengan proses penyaringan (filter) , setelah larutan murni, diletakkan pada tangki konsentrasi (consentrat head feed tank) untuk mengatur kestabilan konsentrasi pada larutan, setelah itu diteruskan menuju  mercury sel, dengan terjadi penambahan Hg, dimana pada proses ini terjadi reaksi :
Notasi sel
       Cl2, C    NaCl aq                                                                Na    NaHg
              Anoda                                                                                   katoda
Reaksi sel
            Anoda : Cl-  - e                  ½ Cl2
                Katoda : Na+     +  e                    Na
                          Na     +  Hg                  NaHg 
            Sisa                 : NaHg   + H2O                     NaOH    + ½ H2  + Hg
            Keseluruhan :  NaCl  + H2O                          NaOH + ½ H2  + ½ Cl

            Setelah terjadi reaksi mercury sel menghasilkan gas samping yang berupa gas Cl2 yang nanti akan diteruskan pada pembentukkan Cl2 liquid. Dan senyawa NaHg yang akan diteruskan pada denuding tower (menara penguraian) dimana terjadi pelepasan Hydrogen dan penambahan air, yang akan diolah dengan reaksi yang terbentuk :

                        NaHg   +   H2O                            NaOH   +  H2  + Hg

Pada reaksi ini terjadi pembentukkan NaOH kembali, lalu dilakukan penyaringan dengan menggunakan filter press dimana akan terbentuk produk 70% NaOH.

            Pada proses hasil samping yang berupa Cl2 gas ( dari diaphagma sel dan merkury sel)  dimanfaatkan untuk membentuk Cl2 Liquid, dengan pembasahan Clor (Cl2) dengan bantuan air yang kemudian dilanjutkan pada tempat tangki pengeringan, dimana disini terjadi penambahan H2SO4 sebagai penyerap air berlebih pada proses pengeringan, setelah Cl2 kering, dibasahkan kembali dengan penambahan air dan kemudian di kompres dengan kompresor dengan suhu 30 C, dimana akan didapat produk Cl2 yang berupa cairan (liquid) yang dapat dimanfaatkan.

Dimana reaksi yang terbentuk dari fase  Cl2 gas menjadi Cl2 liquid yaitu :


 

                        2Cl2   +  2 H2O                   4 HCl  +  O2
                                                liquid                                            gas









1.6      KEGUNAAN PRODUK
Kegunaan produk ini adalah :
1.      kebanyakan digunakan pada proses produksi bubur kayu dan , air minum, dan deterjen.
2.      Dalam industry tekstil
3.      Pembuatan bahan kimia
4.      Pembuatan Obat – obatan
5.      Dalam industry migas
6.      Pembuatan Bahan makanan
7.      Karet
1.7      FUNGSI ALAT
1.      Brine furifier
Fungsi : untuk tempat pencampuran bahan baku produk antara NaCl dan air sumur.
2.      Filter
Fungsi : sebagai penyaring pada proses pembersihan endapan yang terjadi di tangki brine furifier.
3.      Steam
Fungsi : untuk proses proses pemurnian produk NaOH
4.      Diapragm cell
Fungsi : tempat terjadinya reaksi yang digunakan anoda dan katoda serta digunakan arus DC sebagai energi.
5.      Dryer
Fungsi : pengeringan material, untuk menghasilkan CL2 liquid.
6.      Centrifuge
Fungsi : untuk proses pemekatan larutan produk NaOH, agar di dapat 50% produk NaOH.
7.      Salt salulator
Fungsi : tempat pencampuran dan pengadukan antara campuran garam (NaCl) dengan air.


8.      Mercury cell
Fungsi : tempat terjadinya proses penambahan merkuri (Hg), untuk menghilangkan Cl (klore) pada produk yang dihasilkan, agar tidak terjadi gangguan pada reaksi yang akan terbentuk.

1.8    KESIMPULAN
Caustic soda adalah bahan kimia komoditas penting bagi industri pulp dan kertas. Pokok menggunakan dalam industri pulp dan kertas termasuk memasak / pengolahan pulp Kraft, ekstraksi lignin selama urutan pemutihan pulp, dan pembuatan on-situs natrium hipoklorit.
Beberapa kategori penggunaan yang luas untuk caustic soda yaitu: industri kimia, pulp dan pembuatan kertas, produk pembersih, minyak bumi dan gas alam, film selulosa, katun proses tekstil, dan pengolahan air.
Ada 3 proses elektrolisis soda kostik yaitu :
1. Diagfragma sel
2. Merkuri sel
3. Membran sel
      Klorin
Sistem pencairan klorin terdiri dari empat bagian, yaitu:
  1. Klorin Pengeringan
  2. Klor Kompresi
  3. Klor likuifakasi
  4. Klor Cair Penyimpanan



1.9    DAFTAR PUSTAKA
http://en.wikipedia.org/wiki/Sodium_carbonate
http://www.akzonobel.com/eka/products/plant_equipment_it/eka_engineering/products_services/chlorine_caustic.aspx
http://www.ercoworldwide.com/products_causticsoda.asp










4 komentar:

  1. cocok bro.... sip tak buat artikel...

    BalasHapus
  2. thanxs infonya...
    ditunggu artikel kimia yang lain...

    BalasHapus
  3. salam kenal...
    makasih info nya...

    BalasHapus
  4. saya butuh bantuan cara melarutkan NaOH padat 12,5 kg menjadi larutan NaOH cair 48%..
    Berapa liter air yg dibutuhkan ..?
    mudah mudahan ada rekan yg bisa membantu.. sebelumnya saya ucapkan terima kasih

    BalasHapus