Asam nitrat (HNO3), adalah asam mineral kuat yang sangat korosif dan beracun yang dapat menyebabkan luka bakar yang parah. Hal ini juga dikenal sebagai aqua fortis, atau air yang kuat. Senyawa murni tidak berwarna, tetapi sampel yang lebih tua cenderung kuning pekat karena dekomposisi menjadi nitrogen oksida dan air. A asam nitrat komersial yang tersedia memiliki konsentrasi 68%. Ketika larutan mengandung lebih dari 86% HNO3, ini disebut sebagai asam nitrat berasap. Tergantung pada jumlah nitrogen dioksida yang ada, asam nitrat berasap punya karakter sebagai asam nitrat asap putih atau asam nitrat asap merah, pada konsentrasi di atas 95%.
Asam nitrat digunakan dalam bahan bakar roket, untuk membantu membuat kayu terlihat lebih tua, dan digunakan dalam bahan peledak. Hal ini dapat bereaksi dengan logam seperti tembaga untuk menghasilkan gas coklat beracun disebut nitrogen dioksida. Asam nitrat dapat melarutkan perak tapi tidak untuk emas, sehingga baik untuk tes emas.
Asam nitrat adalah reagen utama yang digunakan untuk nitrasi; penambahan kelompok nitro, biasanya untuk sebuah molekul organik. Sementara beberapa senyawa nitro akan meledak, karena sensitive terhadap panas dan goncangan, beberapa cukup stabil untuk digunakan dalam amunisi dan peledak, sementara yang lain masih lebih stabil dan digunakan sebagai pigmen dalam tinta dan pewarna. Asam nitrat juga biasa digunakan sebagai agen pengoksidasi kuat.
Industri utama asam nitrat adalah untuk produksi pupuk. Asam nitrat dinetralkan dengan amonia untuk memberikan amonium nitrat. Aplikasi ini mengkonsumsi 75-80% dari 26M ton yang diproduksi setiap tahunnya (1987). Aplikasi utama lainnya adalah untuk produksi bahan peledak, prekursor nilon, dan senyawa organik khusus.
Dalam sintesis organik, industri dan sebaliknya, kelompok nitro adalah fungsi serbaguna. Sebagian turunan anilin disusun melalui nitrasi senyawa aromatik diikuti oleh reduksi. Nitrasi memerlukan penggabungan asam nitrat dan asam sulfat untuk menghasilkan ion nitronium, yang secara elektro bereaksi dengan senyawa aromatik seperti benzena. Banyak bahan peledak, misalnya TNT, disusun dengan cara ini. Prekursor nilon, asam adipat, diproduksi dalam skala besar oleh oksidasi sikloheksanon dan sikloheksanol dengan asam nitrat.
Asam nitrat telah digunakan dalam berbagai bentuk sebagai oksidator dalam roket berbahan bakar cair. Bentuk-bentuk meliputi asam nitrat asap merah, asam nitrat berasap putih, campuran dengan asam sulfat, dan bentuk-bentuk dengan inhibitor HF. IRFNA (inhibited red fuming nitric acid) adalah salah satu dari 3 komponen bahan bakar cair untuk rudal BOMARC.
Proses retort menggunakan bahan dasar natrium nitrat dalam bentuk padat dan larutan asam sulfat. Reaksi antara natrium nitrat padat dan asam sulfat cair mengikuti persamaan reaksi kimia sbb:
NaNO3(s) + H2SO4(aq) ===> HNO3(g) + NaHSO4(s)
Reaksi dijalankan di dalam reactor dengan dioperasikan secara batch. Waktu reaksi selama 12 jam. Kondisi operasi suhu 150-200°C dan tekanan atmosferis. Konversi bisa mencapai 95-97%. Selama reaksi asam nitrat yang terbentuk sebagian akan mengalami dekomposisi karena pengaruh dari panas reaksi yang akan meningkatkan suhu reaksi. Untuk mengurangi dekomposisi maka suhu reaksi harus dijaga. Asam nitrat sendiri akan menguap pada suhu 110-130°C.
Reaksi dekomposisi mengikuti persamaan reaksi sbb:
4 HNO3(g) ===> H2O(g) + 4 NO2(g) + O2(g)
Hasil yang keluar dari reactor berupa gas yang keluar dari sisi atas reactor dan lumpur yang dikeluarkan dari sisi bawah reactor yang disebut sebagai Niter Cake. Gas-gas hasil terdiri dari HNO3 , H2O, NO2 dan O2. Sedangkan lumpur niter cake berupa NaHSO4 dan sisa reaktan NaNO dan H2SO4. Niter Cake dapat digunakan pada industry baja dan juga dapat sebagai bahan baku asam chloride bila direaksikan dengan garam NaCl.
URAIAN PROSES
Umpan natrium nitrat padat dengan ukuran butiran yang lembut dari gudang diangkut dengan sistem conveyor untuk diumpankan ke dalam reactor. Pada saat yang sama asam sulfat 98% dari tangki penyimpan dialirkan ke dalam tangki pencampur untuk mengencerkan asam sulfat sehingga konsentrasinya turun menjadi 93%. Asam sulfat 93% selanjutnya diumpankan ke dalam reactor.
Asam sulfat dan natrium nitrat bereaksi dalam reactor batch pada suhu 150°C selama 12 jam. Konversi reaksi natrium nitrat sebesar 97%. Hasil reaksi di reactor berupa gas dan hasil samping berupa lumpur niter cake. Niter Cake dikeluarkan dari reactor selanjutnya diumpankan ke dalam crystallizer untuk memadatkan senyawa NaHSO4. Di dalam crystallizer dilakukan pendinginan dengan menggunakan air pendingin sehingga suhu niter cake akan turun dari 150°C menjadi 50°C. Keluar crystallizer niter cake padat selanjutnya ditampung ke dalam gudang sebagai hasil samping pabrik.
Gas hasil reaksi yang terdiri atas HNO3 , H2O, NO2 dan O2 selanjutnya dialirkan oleh blower untuk didinginkan di condensor parsial (CD-01) sehingga suhu turun menjadi 40°C. Sebagian besar HNO3 dan H2O mengembun sedangkan gas NO2 dan O2 tidak mengembun. Hasil pendinginan di condenser parsial diumpankan ke dalam separator (S-01), sehingga akan terpisahkan antara cairan embunan terhadap gas yang tidak mengembun. Embunan yang terdiri atas HNO3 dan H2O adalah larutan asam nitrat pekat dengan konsentrasi bisa mencapai 96% tergantung kepada jumlah air yang ada. Larutan ini merupakan produk utama kemudian ditampung ke dalam tangki produk.
Gas yang keluar separator kemudian diumpankan ke dalam menara absorber (A-01). Di dalam absorber gas NO2 akan diserap oleh air sehingga membentuk larutan asam nitrat. Di absorber juga diumpankan udara sekitar untuk mengoksidasi gas NO yang muncul sehingga membentuk NO2 dimana gas ini akan diserap oleh air.
Persamaan reaksi penyerapan dan oksidasi di absorber sbb:
3 NO2(g) + H2O(aq) ===> 2 HNO3(l) + NO(g)
2 NO(g) + O2(g) ===> 2 NO2(g)
Asam nitrat hasil dari absorber dengan konsentrasi sebesar 60% ditampung ke dalam tangki produk.
DIAGRAM ALIR
DATA UNTUK REAKTOR
Jenis : Reaktor Berpengaduk Batch
| ☻Kondisi operasi | |
| Suhu | : 150°C |
| Tekanan | : 1 atm |
| Sifat reaksi | : eksotermis |
| Kondisi proses | : isotermal - non adiabatis |
| Pendingin | : air |
☻ Kinetika reaksi
NaNO3(s) + H2SO4(aq) ===> HNO3(g) + NaHSO4(s)
Persamaan kecepatan reaksi:
rA = k.CA.CB
Harga konstanta kecepatan reaksi diberikan dengan:
k = 0.3174
dengan:
rE = kecepatan reaksi
|
, kmol/ m3.j
|
CA = konsentrasi natrium nitrat
|
, kmol/ m3
|
CB = konsentrasi asam sulfat
|
, kmol/ m3
|
k = konstanta kecepatan reaksi
|
, m3 / kmol.j
|
Data kinetika reaksi dihitung berdasarkan data operasi yang terdapat pada Industrial Chemical; 3 ed., Faith WL, Keyes DB and Clark RR., 1957 )
Data US Patent untuk pembuatan Asam Nitrat dari Natrium Nitrat dan Asam Sulfat adalah:
- United States Patent No 1552117, 1 September 1925 dengan label
- United States Patent No 2737445, 6 Maret 1956 dengan label
Tidak ada komentar:
Posting Komentar