© Manufacture of DiSodium Phosphat from Na2CO3 and H3PO4

Disodium hydrogen phosphate adalah senyawa inorganic dengan rumus Na₂HPO₄. Ada beberapa sodium phosphates. Garam ini dikenal sebagai anhydrous yang membentuk  2, 7, 8, and 12 hydrates. Seluruhnya bubuk putih dan larut dalam air; garam anhydrous ini adalah  hygroscopic.

pH dari larutan disodium hydrogen phosphate dalam air antara 8.0 dan 11.0, yang berarti adalah basa; 

HPO₄^2- + H₂O  ===>  H₂PO₄^- + OH^-

Dalam industri, disodiumphosphat (Na₂HPO₄) sebagai bahan baku antara (intermediate) digunakan untuk pembuatan trisodium phosphat (Na₃PO₄) dan sodium tripolyphospat (Na₅P₃O₁₀), industri kimia tekstil sebagai pemucatan, industri kertas sebagai pelunak kayu, mencegah terbentuknya kerak dalam pengolahan air umpan ketel uap dan pembuatan deterjen.Disodium phosphat dikenal dengan kata lain sodium phosphat dibasic. Produk disodium phosphat dapat dibagi menjadi beberapa produk berdasarkan molekul H₂O kristal yang terikat (hydrat), seperti: disodium phosphat anhydrat (murni, tanpa H₂O kristal), disodium phosphat dihydrat (2 molekul H₂O), disodium phosphat heptahydrat (7 molekul H₂O), dan disodiumphosphat dodecahydrat (12 molekul H₂O).

Melihat banyak kegunaan dari disodium phosphat maka timbul pemikiran untuk mendirikan pabrik disodium phosphate agar dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri, menghemat devisa dan mengurangi tingkat pengangguran.

REAKSI KIMIA

Proses reaksi antara sodium carbonat dan asam fosfat dijalankan pada kondisi suhu 85-100°C dan tekanan atmosferis di dalam reactor alir tangki berpengaduk (RATB/CSTR). Reaksi berlangsung secara eksotermis dengan konversi sekitar 95% terhadap asam fosfat. Reaksi yang terjadi dapat dituliskan dengan persamaan reaksi sebagai berikut  :                                    

Na₂CO_3(aq) + H₃PO_{4 (l)}  ===>  Na₂HPO_4(l) + CO_2(g) + H₂O_(l)

Reaksi bersifat eksotermis (mengeluarkan panas) tetapi tidak terlampau besar, sehingga bisa dengan pendinginan maupun tidak dilakukan pendinginan


URAIAN PROSES

Pada proses ini, sodium carbonat (Na2CO3) dilarutkan dalam air di dalam tangki pencampur bersama arus recycle yang berasal dari filtrate rotary drum filter (RDF). Kemudian diumpankan ke dalam Reaktor pada suhu 100°C untuk direaksikan dengan  asam fosfat (75% H3PO4) membentuk disodium phosphat dengan suhu reaksi antara 85-100°C. Di dalam Reaktor seluruh garam baik reaktan maupun hasil reaksi larut dalam air.

Hasil reaksi kemudian diumpankan ke dalam Crystaliszer untuk didinginkan sampai 0-20°C dimana disodium phosphat akan membentuk kristal dalam bentuk Na2HPO4.12H2O.  Hasil kristalisasi ini kemudian dipisahkan pada filter RDF untuk memisahkan larutan mother liquor dari padatan kristal. Filtrat yang berupa mother liquor banyak mengandung disodium phosphate larut kemudian direcycle ke dalam reactor,   sedangkan kristal disodium phosphate kemudian dikeringkan di dalam rotary drier.

Di dalam rotary drier, disodium phosphat dengan 12 molekul air saat dikeringkan maka sebagaian air yang terikat akan menguap menjadi 2 molekul air, sehingga menjadi  Na2HPO4.2H2O dengan kemurnian 99%.

( Faith, Keyes, and Clark’s, Industrial Chemical )

DIAGRAM ALIR

DATA UNTUK REAKTOR

Jenis : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB / CSTR )

☻Kondisi operasi
Suhu	: 100°C
Tekanan	: 1.5 atm
Sifat reaksi	: eksotermis
Kondisi proses	: isotermal - non adiabatis
Pendingin	: air

  ☻ Kinetika reaksi

( Berdasarkan : Industrial Chemical; 4^th ed., Faith WL, Keyes DB and Clark RR., 1975 )      

Persamaan kecepatan reaksi:      

           r_A = k.C_A.C_B

Harga konstanta kecepatan reaksi diberikan dengan:

k   = 24.105

dengan:

rA   = kecepatan reaksi	,  kmol/  m3.j
CA   = konsentrasi H3PO4	,  kmol/  m3.j
CB   = konsentrasi Na2CO3	,  kmol/  m3
k     = konstanta kecepatan reaksi	,  m3 / kmol.j

Data US Patent untuk pembuatan Disodium phosphat adalah United States Patent 4759920‎,  
26 Juli 1988 dengan label Process for the manufacture of disodium phosphate 

United States Patent 1825965‎, 6 Oktober 1931 dengan label Production of Disodium Phosphate 

Download United States Patent 1825965
Download United States Patent 4759920‎