Amonium sulfat atau (NH4)2SO4 adalah garam anorganik yang memiliki beberapa kegunaan, seperti sebagai pupuk pengaya hara tanah atau sebagai bahan tambahan makanan. Amonium sulfat mengandung 21% unsur nitrogen dan 24% unsur belerang. Amonium sulfat akan mengalami penguraian bila dipanaskan hingga suhu 250°C, dan pertama-tama membentuk amonium bisulfat. Jika dipanaskan pada suhu yang lebih tinggi, amonium sulfat akan terurai menjadi amonia. nitrogen, sulfur dioksida, dan air.
Pupuk ZA adalah pupuk kimia buatan yang mengandung amonium sulfat yang dirancang untuk memberi tambahan hara nitrogen dan belerang bagi tanaman. Nama ZA adalah singkatan dari istilah bahasa Belanda, zwavelzure ammoniak.
Wujud pupuk ini butiran kristal mirip garam dapur dan terasa asin di lidah. Pupuk ini higroskopis (mudah menyerap air) walaupun tidak sekuat pupuk urea. Karena ion sulfat sangat mudah larut dalam air sedangkan ion amonium lebih lemah, pupuk ini berpotensi menurunkan pH tanah yang terkena aplikasinya sehingga hanya cocok digunakan pada tanah alkalin. Dibandingkan pupuk lain, seperti amonium nitrat dan urea, pupuk ini mengandung lebih sedikit kadar nitrogen sehingga meningkatkan biaya pemupukan per massa nitrogen yang diberikan pada usaha pertanian, tetapi memberi keuntungan masuknya hara utama lainnya, belerang. Dalam budidaya tebu, ZA adalah pupuk yang wajib diberikan karena tidak memberi efek penurunan kadar gula (rendemen), berbeda dari pemberian urea saja. Pupuk ini bersama dengan pupuk berbahan dasar amonia lainnya telah dilarang penggunaannya di Pakistan dan Afghanistan karena mampu digunakan sebagai bahan pembuat bahan peledak.
Penggunaan utama dari amonium sulfat sebagai pupuk untuk tanah basa. Di tanah ion amonium dilepaskan dan membentuk sejumlah kecil asam, menurunkan keseimbangan pH tanah, sementara kontribusi nitrogen penting bagi pertumbuhan tanaman. Kerugian utama untuk penggunaan amonium sulfat adalah kandungan nitrogen yang rendah relatif terhadap amonium nitrat, yang mengangkat biaya transportasi.
Ini juga digunakan sebagai bahan pembantu pertanian semprot untuk insektisida yang larut dalam air, herbisida, dan fungisida. Juga berfungsi untuk mengikat zat besi dan kation kalsium yang hadir di air sumur dan sel tanaman.
Ammonium sulfat dalam skala lebih kecil digunakan dalam penyusunan garam amonium lainnya, terutama amonium persulfat.
Amonium sulfat telah digunakan sebagai pengawet kayu, namun karena sifat higroskopisnya, penggunaan ini sebagian besar telah dihentikan karena masalah yang terkait dengan logam pengikat korosi, ketidakstabilan dimensi, dan kegagalan finish.
REAKSI KIMIA
Pembuatan amonium
sulfat merupakan proses netralisasi yang merupakan reaksi antara amonia dan
asam sulfat yang diumpankan secara kontinu ke dalam reaktor membentuk amonium sulfat.
Kondisi operasi pada reactor adalah 60°C dan tekanan 1 atm. Pada kondisi ini
umpan asam sulfat dan ammonia dalam fase cair yang berarti dalam bentuk
larutan.
2 NH3(aq) + H2SO4(aq)
====> (NH4) 2SO4(aq)
Reaksi netralisasi ini dilakukan di dalam reaktor alir
tangki berpengaduk (RATB / CSTR) dimana reaksi terjadi antara asam sulfat dengan
amonia membentuk amonium sulfat. Konversi reaksi tinggi karena reaksi asam dan
basa, seperti umumnya reaksi netralisasi akan bersifat eksotermis. Dengan
demikian diperlukan pendinginan agar suhu reaksi bisa dijaga tetap 60°C untuk
menjaga jangan sampai amonia hilang karena menguap. Waktu reaksi relative lebih
cepat untuk mendapatkan konversi yang besar.
Pada
proses ini, asam sulfat H2SO4 98% diumpankan
ke dalam tangki pencampur (TP-01) untuk diencerkan dengan air sehingga
konsentrasinya menjadi 50%. Pada saat yang sama ammonia diencerkan dalam tangki
pencampur (TP-02) sehingga konsentrasinya menjadi 20%. Kemudian kedua larutan
ini diumpankan ke dalam Reaktor.
Reaktor yang
digunakan adalah reactor alir tangki berpengaduk (RATB). Di dalam Reaktor terjadi reaksi antara asam
sulfat dan amonia membentuk ammonium sulfat. Reaksi dijalankan pada suhu 60°C
dan tekanan 1 atm dengan konversi sekitar 99%. Reaksi bersifat eksotermis maka
untuk menjaga suhu reaksi tetap 60°C diperlukan pendinganan. Pendingin yang
digunakan adalah air yang dialirkan ke dalam coil pendingin di reactor.
Hasil reaksi
diumpankan ke dalam evaporator (EV-01) untuk menguapkan seluruh sisa ammonia
dan sebagian besar air. Larutan ammonium sulfat jenuh yang keluar dari
evaporator kemudian diumpankan ke dalam crystallizer (evaporative
crystallizer), untuk mengkristalkan ammonium sulfat dengan cara menguapkan air
sebagai solvennya. Slurry yang terbentuk kemudian dipisahkan di dalam centrifugal
filter. Filtrat yang keluar centrifugal filter yang merupakan mother liquor
dikembalikan lagi ke crystallizer sedangkan cake/padatan dikeringkan ke dalam rotary
drier sehingga diperoleh kristal ammonium sulfat dengan kemurnian (kadar) 98 %.
DATA UNTUK REAKTOR
Jenis : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB / CSTR)
| ☻Kondisi operasi | |
| Suhu | : 60°C |
| Tekanan | : 1 atm |
| Sifat reaksi | : eksotermis |
| Kondisi proses | : isotermal - non adiabatis |
| Pendingin | : air |
☻ Kinetika reaksi
Reaksi antara
ammonia dan asam sulfat akan menghasilkan amonium
sulfat dalam bentuk larutan. Reaksi terjadi dalam fase cair dan tidak ada reaksi samping yang terjadi.
Persamaan reaksi kimia:
2 NH3(aq) + H2SO4(aq) ====> (NH4) 2SO4(aq)
Persamaan reaksi antara amonia dan asam sulfat adalah reaksi order 2 dan dinyatakan dengan persamaan kecepatan reaksi:
2 NH3(aq) + H2SO4(aq) ====> (NH4) 2SO4(aq)
Persamaan reaksi antara amonia dan asam sulfat adalah reaksi order 2 dan dinyatakan dengan persamaan kecepatan reaksi:
rA = k.CA.CB
k = 2612.6 m3/kmol.jam
dengan:
rA = kecepatan reaksi
|
, kmol/ m3.jam
|
CA = konsentrasi amonia
|
, kmol/ m3
|
CB = konsentrasi asam sulfat
|
, kmol/ m3
|
Harga
konstanta kecepatan reaksi sebesar 2612.6 m3/kmol.jam dihitung
menggunakan collision teori yang ada di buku J.M.Smith, 1981, Chemical
Engineering Kinetics. Dengan harga konstanta kecepatan reaksi sebesar
ini dan konversi 99% akan membutuhkan waktu tinggal selama 1.4 jam
Banyak patent yang memberikan proses pembuatan
ammonium sulfat dengan berbagai cara dan teknik. Diantaranya dengan fase umpan
reaktan yang berupa gas dan tipe reactor yang digunakan berbeda, termasuk
ammonium sulfat sebagian sudah berbentuk kristal saat keluar dari reactor,
karena jumlah air di system reaksi jumlahnya sedikit.
Data US Patent untuk pembuatan amonium
sulfat diantaranya adalah United
States Patent No 2659659, 17 November 1953 dengan label: Ammonium sulfate production
Download United States Patent 2659659Ada juga US Patent untuk pembuatan amonium sulfat yaitu United States Patent No 4250160, 10 Februari 1981 dengan label: Production of ammonium sulfate
Tidak ada komentar:
Posting Komentar