Sodium karbonat Na2CO3
(biasa disebut soda abu atau soda pencuci) adalah yang produk industri kimia utama
sejak tahun pertama. Itu digunakan
di zaman kuno untuk pembuatan sabun dan
gelas, menggunakan mineral yang ada di beberapa danau di Afrika, Asia dan Amerika Utara menjadi soda alami,
yang disebut trona (Na2CO3 • NaHCO3 • 2H2O).
Di Eropa, yang yang paling penting adalah soda abu yang diproduksi di Spanyol, Normandia, dan
Skotlandia dari abu dari beberapa tanaman laut.
Dengan perkembangan industri
serta banyak perang yang menyebabkan pembatasan atas perdagangan, permintaan untuk metode lain menghasilkan soda abu tumbuh
sangat cepat, jadi bahwa pada tahun 1755 Akademi Ilmu Pengetahuan Perancis
mengumumkan kompetisi untuk mendapatkan metode memproduksi soda abu dari natrium klorida secara ekonomis. Hanya 45 tahun kemudian, pada 1790 orang
Prancis dokter Nicholas Leblanc mengembangkan metode untuk memenuhi persyaratan
ini. Metodenya telah digunakan selama lebih dari 120 tahun.
Pertimbangan ekonomi yang
didukung oleh era modern,
untuk masa itu, solusi teknis untuk mendapatkan metode baru telah dikembangkan oleh Ernest Solvay. Metode ini
digunakan untuk pertama kalinya pada tahun 1865 di sebuah pabrik kimia di
Belgium Couillet. Metode Leblanc sepenuhnya telah digantikan oleh metode Solvay
yang tetap hingga hari ini, meskipun secara signifikan ada modifikasi variannya,
alat utama produksi soda abu (sekitar 80% dari total produksi di dunia).
Harus disebutkan bahwa karena aspek ekonomi dan
teknis pabrik menghasilkan soda ash juga menghasilkan: soda kaustik (NaOH),
natrium bikarbonat (NaHCO3), soda kristal (Na2CO3
• 10H2O) serta produk lain seperti CaCl2, CaCO3
dan es kering (CO2). Penggunaan soda dalam berbagai bentuk yang
disebutkan di atas sangat luas. Sekitar 30% digunakan dalam pembuatan berbagai
garam anorganik seperti: boraks, natrium sulfit, natrium oksalat, natrium
dikromat atau natrium nitrat. Soda digunakan antara lain di industri: kaca,
baja, logam, kertas dan kulit, pewarna, karet, makanan (sekitar 30%) dan
industri sabun dan serbuk cuci (sekitar 20%).
Asal
usul istilah soda ash Nama "soda ash" didasarkan pada metode historis
utama untuk memperoleh alkali, yang oleh menggunakan air untuk mengekstraknya
dari abu. Kata "soda" (dari bahasa Latin Tengah) awalnya disebut tanaman
tertentu yang tumbuh di rawa-rawa garam; ditemukan bahwa abu tanaman ini
menghasilkan "abu soda" alkali yang bermanfaat. Mengapa natrium
karbonat disebut sebagai sabun cuci?
CO32- dari Na2CO3 terlarut dapat mengendapkan ion Mg2+ dan Ca2+ dari air keras sebagai carbonat
tidak
larut, mencegah mereka untuk membentuk endapan
dengan sabun yang menghasilkan buih. Untuk alasan ini, natrium karbonat juga dikenal sebagai sabun cuci. Soda ash digunakan
untuk menghasilkan NaHSO3 yang diperlukan
untuk metode sulfit untuk memisahkan lignin dari selulosa. Sodium karbonat menghilangkan minyak dari wol dan menetralkan
larutan asam. Na2CO3 digunakan untuk menghilangkan SO2(g) dari gas buang di
pembangkit listrik.
Na2CO3 diproduksi oleh dua proses:
-Proses Leblanc
-Proses Ernest Solvay
Proses Solvay (juga dikenal sebagai proses amonia-soda), yang dikembangkan
pada tahun 1861, adalah proses
industri utama dunia untuk produksi
natrium karbonat (Na2CO3), atau soda abu. Bahan yang dibutuhkan dalam proses Solvay tersedia di sekitar dan tidak mahal.
Riwayat proses solvay
Riwayat proses solvay
Pada tahun 1861,
setelah menyadari dampak polusi dari Proses Leblanc, ahli kimia industri Belgia
Ernest Solvay menemukan kembali dan menyempurnakan reaksi Augustin Fresnel.
Proses ini memulihkan amonia dalam reaksi untuk digunakan kembali, sehingga
membuatnya kurang berbahaya bagi lingkungan. Pada tahun 1874, perusahaan lain
telah membeli hak untuk menggunakan proses Solvay di pabrik mereka sendiri.
Sekarang pasar produksi natrium karbonat menjadi industri yang booming dengan beberapa pabrik dibuka di seluruh
dunia. Pada tahun
1890-an, pabrik proses berbasis Solvay menghasilkan sebagian besar soda dunia.
(10ME_theory Continuous process of sodium bicarbonate production by Solvay method )
REAKSI KIMIA
Reaksi carbonasi
terhadap ammonium sodium chloride sehingga dihasilkan senyawa sodium bicarbonat
dan ammonium chloride. Reaksi terjadi tanpa bantuan katalisator. Langkah
pertama yang harus dilakukan adalah melarutkan ammonia dalam larutan sodium
chloride sehingga terbentuk senyawa ammonium sodium chloride. Kemudian gas CO2
dialirkan ke dalam larutan tersebut sehingga bereaksi membentuk sodium bicarbonate
yang tidak larut dalam air dan ammonium chloride yang larut dalam air.
Reaksi kimia:
NaCl(aq)
+ NH3(aq)) + H2O(l)
+ CO2(g) ===>
NH4Cl(aq)
+ NaHCO3(S)
URAIAN PROSES
Garam rakyat diangkut dari gudang penyimpan untuk dilarutkan dengan air dalam
Tangki Pelarut 01 (TPL-01). Larutan NaCl
kemudian diumpankan ke dalam Centrifugal Filter (CF) untuk memisahkan kotoran
yang terdapat dalam garam umpan. Larutan NaCl kemudian diumpankan ke dalam
Tangki Pelarut 02 (TPL-02) untuk menyerap ammonia sehingga terbentuk senyawa ammonium
sodium chloride.
Larutan ammonium sodium chloride hasil dari TPL-02 kemudian diumpankan ke
dalam Reaktor untuk direaksikan dengan gas CO2. Sisa gas CO2 akan
keluar dari sisi atas reactor dan dicampur dengan umpan segar gas CO2.
Hasil bawah reactor yang berupa slurry dipisahkan di Rotary Drum Filter (RDF) untuk
memisahkan padatan sodium bicarbonate dari larutan ammonium chloride dan sodium
chloride.
Cake sodium bicarbonate kemudian masuk ke dalam Calsinizer dan dipanaskan
sampai terjadi dekomposisi sodium bicarbonate menjadi sodium carbonate dengan
melepas senyawa CO2.dan H2O. Produk sodium carbonate
kemudian ditampung ke dalam bin atau silo.
Filtrat RDF yang mengandung
senyawa ammonium chloride kemudian diumpankan ke dalam Evaporative Crystalizer
sehingga terbentuk kristal ammonium chloride. Padatan ammonium chloride dipisahkan dari
mother liquoernya di Centrifugal Filter 02 (CF-02). Mother liqueor dikembalikan
ke dalam Crystalizer dan cake dikeringkan di dalam Rotary Drier sehingga
diperoleh produk samping ammonium chloride dengan kemurnian tinggi.
:36.0pt;line-height:
150%'>Garam rakyat diangkut dari gudang penyimpan untuk dilarutkan dengan air dalam
Tangki Pelarut 01 (TPL-01). Larutan NaCl
kemudian diumpankan ke dalam Centrifugal Filter (CF) untuk memisahkan kotoran
yang terdapat dalam garam umpan. Larutan NaCl kemudian diumpankan ke dalam
Tangki Pelarut 02 (TPL-02) untuk menyerap ammonia sehingga terbentuk senyawa ammonium
sodium chloride.
Larutan ammonium sodium chloride hasil dari TPL-02 kemudian diumpankan ke
dalam Reaktor untuk direaksikan dengan gas CO2. Sisa gas CO2 akan
keluar dari sisi atas reactor dan dicampur dengan umpan segar gas CO2.
Hasil bawah reactor yang berupa slurry dipisahkan di Rotary Drum Filter (RDF) untuk
memisahkan padatan sodium bicarbonate dari larutan ammonium chloride dan sodium
chloride.
Cake sodium bicarbonate kemudian masuk ke dalam Calsinizer dan dipanaskan
sampai terjadi dekomposisi sodium bicarbonate menjadi sodium carbonate dengan
melepas senyawa CO2.dan H2O. Produk sodium carbonate
kemudian ditampung ke dalam bin atau silo.
Filtrat RDF yang mengandung
senyawa ammonium chloride kemudian diumpankan ke dalam Evaporative Crystalizer
sehingga terbentuk kristal ammonium chloride. Padatan ammonium chloride dipisahkan dari
mother liquoernya di Centrifugal Filter 02 (CF-02). Mother liqueor dikembalikan
ke dalam Crystalizer dan cake dikeringkan di dalam Rotary Drier sehingga
diperoleh produk samping ammonium chloride dengan kemurnian tinggi.
:36.0pt;line-height:
150%'>Garam rakyat diangkut dari gudang penyimpan untuk dilarutkan dengan air dalam
Tangki Pelarut 01 (TPL-01). Larutan NaCl
kemudian diumpankan ke dalam Centrifugal Filter (CF) untuk memisahkan kotoran
yang terdapat dalam garam umpan. Larutan NaCl kemudian diumpankan ke dalam
Tangki Pelarut 02 (TPL-02) untuk menyerap ammonia sehingga terbentuk senyawa ammonium
sodium chloride.
Larutan ammonium sodium chloride hasil dari TPL-02 kemudian diumpankan ke
dalam Reaktor untuk direaksikan dengan gas CO2. Sisa gas CO2 akan
keluar dari sisi atas reactor dan dicampur dengan umpan segar gas CO2.
Hasil bawah reactor yang berupa slurry dipisahkan di Rotary Drum Filter (RDF) untuk
memisahkan padatan sodium bicarbonate dari larutan ammonium chloride dan sodium
chloride.
Cake sodium bicarbonate kemudian masuk ke dalam Calsinizer dan dipanaskan
sampai terjadi dekomposisi sodium bicarbonate menjadi sodium carbonate dengan
melepas senyawa CO2.dan H2O. Produk sodium carbonate
kemudian ditampung ke dalam bin atau silo.
2 NaHCO3(S) ===> Na2CO3(S) + H2O(g) + CO2(g)
Filtrat RDF yang
mengandung senyawa ammonium chloride kemudian diumpankan ke dalam Evaporative
Crystalizer sehingga terbentuk kristal ammonium chloride. Padatan ammonium
chloride dipisahkan dari mother liquoernya di Centrifugal Filter 02 (CF-02). Mother
liqueor dikembalikan ke dalam Crystalizer dan cake dikeringkan di dalam Rotary
Drier sehingga diperoleh produk samping ammonium chloride dengan kemurnian
tinggi.
DIAGRAM ALIR
DATA UNTUK REAKTOR
REAKTOR 01
Jenis : Reaktor Gelembung
☻Kondisi operasi | |
Suhu | : 60°C |
Tekanan | : 5 atm |
Sifat reaksi | : eksotermis |
Kondisi proses | : isotermal - non adiabatis |
Pendingin | : air |
☻ Kinetika reaksi
Persamaan reaksi kimia:
dengan:
rA = laju persatuan volum cairan bebas gelembung
CAg = konsentrasi gas carbon dioksida, kmol/m3
CBl = konsentrasi sodium chloride dalam larutan, kmol/m3
k = konstanta kecepatan reaksi
kl = koefisien transfer massa interface-cairan
ag = luas interface gelembung gas-cairan persatuan volum cairan
H = konstanta Henry
Data patent untuk pembuatan sodium carbonat dari sodium chloride, ammonia dan gas CO2 salah satunya adalah US Patent No. 3.887.689, 3 Juni 1975 dengan label Carbonation of ammoniacal sodium chloride brine
kl = koefisien transfer massa interface-cairan
ag = luas interface gelembung gas-cairan persatuan volum cairan
H = konstanta Henry
Data patent untuk pembuatan sodium carbonat dari sodium chloride, ammonia dan gas CO2 salah satunya adalah US Patent No. 3.887.689, 3 Juni 1975 dengan label Carbonation of ammoniacal sodium chloride brine
Kamis, 26 Syaban 1440 H / 2 Mei 2019 M
Tidak ada komentar:
Posting Komentar