Aluminum sulfate octadecahydrate, Al2(SO4)3.18H2O, dan larutannya digunakan terutama dalam industri kertas untuk pengukuran dan sebagai flocculating agent dalam air dan penjernihan air limbah. Bahan ini sering disebut alum atau tawas. Aluminum sulfat hidrat Al2(SO4)3.nH2O dapat mempunyai komposisi yang bervariasi dan kadang-kadang mengacu ke cake alum. Padatan hidrat komersial umumnya ditulis sebagai 18 hidrat. Biasanya dehidrasi yang sesuai untuk kandungan Al2O3 17-17.5% adalah dengan n=13-14. Bentuk dehidrat ini sering disebut sebagai alum kering, ground atau lump. Larutan aluminum sulfat dengan kandungan Al2O3 sebesar 7.5-8.5% dikenal sebagai alum cair. Aluminum sulfat anhidrat Al2(SO4)3 secara khusus digunakan dalam industri makanan.
Industry pulp dan kertas industry pengolahan air adalah pasar utama dari aluminum sulfat ini. Kira-kira 37% digunakan untuk pengendapan dan memperbaiki ukuran rosin pada serat kertas, set warna, dan control ph slurry. 16% digunakan dalam proses penjernihan air. Alum dijual untuk tujuan ini biasanya alum cair. Biasanya bersifat asam sebagai hasil dari kelebihan H2SO4. Konsumsi aluminum sulfat dalam industry pulp dan kertas diperkirakan tetap karena lebih efisien menggunakan alum.
Penggunaan lain aluminum sulfat meliputi penyamakan kulit, sebagai pH stabilizer, pemercepat pengerasan semen, mempertajam pewarnaan, agen anti penggumpalan, pemadam api, dan sebagai aditif tahan api. Treatment kayu dan sellulose, katalisator, dan aplikasi farmasi dan kosmetik.
REAKSI KIMIA
Aluminum sulfat biasanya dihasilkan oleh reaksi bauxite atau clay dengan asam sulfat. Bauxite lebih penting dan lebih mahal dari clay local, umumnya kaolin, yang sering digunakan. Kemurnian biji clay atau bauxite yang digunakan, terutama kandungan besi dan potassium, akan terdapat dalam produk akhir. Oleh karenanya seleksi bahan baku menentukan ekonomi produksi secara keseluruhan untuk menghasilan produk yang yang memuaskan.
Berdasarkan data yang ada di Industrial Chemistry (Faith-Keyes, 1975); reaksi pemecahan aluminum oxide yang terdapat dalam bauxite oleh asam sulfat mendekati sempurna. Artinya hampir seluruh aluminum oxide yang ada bisa bereaksi dengan asam sulfat membentuk aluminum sulfat. Namun demikian meskipun konversi bisa hampir sempurna, tetapi waktu reaksinya cukup lama yaitu 20 jam. Hal ini umum untuk reaksi yang melibatkan padatan yang dari alam seperti batuan fosfat dengan asam sulfat yang akan menghasilkan asam fosfat, dan lain-lain, juga waktu reaksinya lama.
URAIAN PROSES
Bauxite mengandung senyawa Al2O3 (55%), Si2O (8%), Fe2O3 (14.5%), TiO2 (2.5%) dan sisanya H2O. Senyawa Al2O3 dalam bauxite, membentuk komplek dengan air membentuk Al2O3.2H2O (aluminum oxide dihidrat). Bauxite yang telah dihaluskan akan direaksikan dengan asam sulfat pada kondisi mendekati suhu didih larutan yaitu 100-120°C.
Persamaan reaksi digested:
Al2O3.2H2O + 3 H2SO4 ===> Al2(SO4)3 + 5 H2O
(aluminum oxide dihidrat) (aluminum sulfat)
Larutan asam sulfat 98% dari tangki bahan baku diencerkan dengan air dalam tangki pencampur (TP-01) sehingga konsentrasinya turun menjadi 60%. Pengenceran ini akan mengeluarkan panas pelarutan sehingga suhu larutan naik menjadi 150°C. Kemudian larutan asam sulfat 60% didinginkan di Cooler (HE-01) sehingga suhu turun menjadi 110°C, lalu diumpankan ke dalam Reaktor.
Bauxite dari gudang dengan ukuran yang sudah halus yaitu 80% lolos 200 mesh kemudian diumpankan ke dalam Reaktor. Reaktor yang digunakan bisa Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) ataupun reactor berpengaduk sistem Batch. Jika digunakan RATB yang disusun seri dengan jumlah 3, maka akan dibutuhkan waktu tinggal masing-masing reaktor sekitar 1 jam. Reaksi bersifat eksotermis (mengeluarkan panas) maka untuk menjaga suhu reaksi sekitar 110°C dilakukan pendinginan menggunakan air pendingin yang dialirkan dalam coil yang tercelup dalam reactor. Konversi mendekati sempurna.
Hasil reaksi kemudian diumpankan ke dalam tangki Thickener yang disusun lebih dari satu yang dilengkapi dengan tangki pencucian. Thickener digunakan untuk memisahkan dan mengendapkan SiO2, Fe2O3, TiO2 dan sisa Al2O3.2H2O dari larutan aluminum sulfat. Untuk lebih menyempurnakan pengendapan diperlukan bahan tambahan yaitu barium sulfide (BaS) dan glue. Dari sisi atas thickener-01 akan diperoleh larutan aluminum sulfat yang bebas dari padatan pengotor yang keluar dari sisi bawah thickener-01. Slurry yang keluar dari sisi bawah thickener-01 masih mengandung aluminum sulfat diumpankan ke dalam tangki pencuci untuk dicampur dengan air proses. Hasil campuran ini kemudian diumpankan ke dalam thickener-02, akan diperoleh larutan aluminum sulfat yang keluar dari sisi atas dengan konsentrasi yang lebih encer. Slurry pengotor akan keluar dari sisi bawah thickener-02. Slurry yang keluar dari sisi bawah thickener-02 kemudian diumpankan ke dalam tangki pencuci-02 untuk dicampur dengan air proses, sehingga pengotor yang nantinya dibuang kandungan aluminum sulfat terikut akan tinggal sedikit.
Larutan aluminum sulfat yang berasal dari thickener-01 dan thickener-02 dengan konsentrasi sekitar 28.6% kemudian diumpankan ke dalam Evaporator. Evaporator digunakan untuk menguapkan sebagian besar air sehingga akan dipeoleh aluminum sulfat dengan konsentrasi 56.1%. Larutan aluminum sulfat 56.1% dari evaporator kemudian diumpankan ke dalam Flaker untuk didinginkan sehingga suhu keluar menjadi 40°C. Pada suhu 40°C aluminum sulfat 56.1% akan berbentuk padat komplek dengan rumus molekul tepat Al2(SO4)3.14H2O. Ukuran padatan Al2(SO4)3.14H2O yang belum seragam akan dibuat lebih seragam dengan dihaluskan di dalam Ballmill. Kemudian hasil akhir Al2(SO4)3.14H2O ditampung ke dalm bin atau silo.
Larutan aluminum sulfat yang berasal dari thickener-01 dan thickener-02 dengan konsentrasi sekitar 28.6% kemudian diumpankan ke dalam Evaporator. Evaporator digunakan untuk menguapkan sebagian besar air sehingga akan dipeoleh aluminum sulfat dengan konsentrasi 56.1%. Larutan aluminum sulfat 56.1% dari evaporator kemudian diumpankan ke dalam Flaker untuk didinginkan sehingga suhu keluar menjadi 40°C. Pada suhu 40°C aluminum sulfat 56.1% akan berbentuk padat komplek dengan rumus molekul tepat Al2(SO4)3.14H2O. Ukuran padatan Al2(SO4)3.14H2O yang belum seragam akan dibuat lebih seragam dengan dihaluskan di dalam Ballmill. Kemudian hasil akhir Al2(SO4)3.14H2O ditampung ke dalm bin atau silo.
DATA UNTUK REAKTOR
Jenis : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB / CSTR)
| ☻Kondisi operasi | |
| Suhu | : 110-120°C |
| Tekanan | : 1 atm |
| Sifat reaksi | : eksotermis |
| Kondisi proses | : isotermal - non adiabatis |
| Pendingin | : air |
☻ Kinetika reaksi
Reaksi digested bauxite (aluminum oxide dihidrat) dengan asam sulfat akan menghasilkan aluminum sulfat dalam fase cair, dan aluminum sulfat hasil terlarut dalam air. Tidak ada reaksi samping yang terjadi, karena pengotor dalam bauxite cenderung inert.
Persamaan reaksi digested:
Al2O3.2H2O + 3 H2SO4 ===> Al2(SO4)3 + 5 H2O
(aluminum oxide dihidrat) (aluminum sulfat)
rA = k.CA.CB
Harga konstanta kecepatan reaksi diberikan dengan:
k = 8.0776 m3/kmol.jam
(Industrial Chemicals, Faith-Keyes, 1975;
Encyclopedia of Chemical Technology, Kirk-Othmer, vol.1, 1981)
dengan:
rA = kecepatan reaksi
|
, kmol/ m3.jam
|
CA = konsentrasi asam sulfat
|
, kmol/ m3
|
CB = konsentrasi Al2O3.2H2O
|
, kmol/ m3
|
United States Patent No 3079228, 26 Februari 1963 dengan label
Selasa, 12 Safar 1436 H / 24 November 2015 M
Tidak ada komentar:
Posting Komentar