Aplikasi Kimia : Pembuatan Asam Sulfat Skala Industri dan Aplikasinya

Asam sulfat merupakan salah satu senyawa yang paling penting yang dibuat oleh industri kimia. Asam sulfat digunakan sebagai untuk membuat ratusan senyawa kimia yang dibutuhkan oleh hampir setiap industri.

Penggunaan asam sulfat

Sejauh ini jumlah terbesar dari penggunaan asam sulfat adalah  untuk pembuatan asam fosfat, yang nantinya digunakan untuk membuat pupuk Fosfat, Kalsium Dihidrogen Fosfat dan Amonium Fosfat. Hal ini juga digunakan untuk membuat amonium sulfat, yang merupakan pupuk sangat penting dalam sulfur-kekurangan.

Secara luas asam sulfat banyak digunakan dalam pengolahan logam misalnya dalam pembuatan tembaga dan pembuatan seng dan membersihkan permukaan lembaran baja, sebelum baja tersebut ditutup dengan lapisan timah tipis yang digunakan untuk membuat kaleng untuk makanan.

Selain itu juga asam sulfat digunakan untuk membuat kaprolaktam, yaitu bahan yang diubah menjadi poliamida 6 dan dalam pembuatan titanium dioksida, yang merupakan bahan yang digunakan sebagai pigmen. Di antara banyak kegunaan lainnya adalah dalam pembuatan asam fluorida dan fenol dari propanon, dan masih banyak penggunaanya di industri-industri lainya

Pembuatan Asam SulfatSkala Industri

Pembuatan asam sulfat secara industri dilakukan melalui tiga tahapan antara lain

1. Ekstraksi belerang

Sumber dari belerang paling banyak berasal dari recovery gas alam dan minyak. Minyak dan gas alam banyak mengandung senyawa sulfur, baik dalam bentuk organik maupun hidrogen sulfida yang kedua senyawa tersebut harus dihilangkan sebelum minyak bumi digunakan sebagai bahan bakar atau bahan baku kimia.

Sumber penting lain dari sulfur adalah belerang dioksida dari pemurnian logam. Banyak bijih logam mengandung sulfida dan dipanaskan untuk membentuk oksida sebagai sulfur dioksida, misalnya, dalam pembuatan timbal

Logam lainnya yang diproduksi dari bijih sulfida adalah tembaga, nikel dan seng. Di seluruh dunia sekitar 35% belerang diperoleh dari sulfur dioksida yang berasal dari pemanasan bijih sulfida dan ini terus meningkat, pada umumnya pabrik-pabrik melepaskans sulfur dioksida ke atmosfer dan didaur ulang sebagai asam sulfat. Secara khusus, China membuat sebagian besar asam sulfat dari pirit, yaitu bijih besi sulfida. Asam sulfat juga diperoleh dari amonium sulfat, produk samping dalam pembuatan poli (metil 2-methylpropenoate) dan juga dari daur ulang asam sulfat yang telah di gunakan.

2. Konversi belerang ke Belerang dioksida

Jika bahan bakunya adalah belerang sulfur, maka terlebih dahulu harus dikonversi menjadi belerang dioksida. Belerang cair disemprotkan ke tungku dan dibakar dalam ledakan udara kering pada sekitar 1300 K. belerang akan terbakar yang ditandai dengan warna api biru

Udara yang berlebih terdiri 10-12% sulfur dioksida dan 10% oksigen. Gas-gastersebut sangat panas dan begitu juga melewati penukar panas (waste heat boiler).

Gas didinginkan sampai sekitar 700 K dan air di pipa boiler sekitarnya diubah menjadi uap. Dalam pembuatan satu ton asam sulfat, diproduksi satu ton uap tekanan tinggi.

3. Konversi dari belerang dioksida ke sulfur trioksida (Proses Kontak)

Sebuah pabrik khas berisi satu saluran silinder yang bertindak sebagai fixed bad reactor dengan empat tempat bed dipisahkan dengan katalis atau yang dikenal sebagai konverter, kemudian dipanaskan sampai 700 K, sebagai saluran untuk keluarnya belerang oksida dan udara

Katalis, vanadium (V) oksida pada silika umumnya dalam bentuk pelet kecil, dan ditambahkan cesium sulfat pada permukaanya (Gambar 2). Fungsi cesium sulfat ini adalah untuk menurunkan titik leleh vanadium (V) oksida sehingga cair pada 700 K.

Katalis Vanadium (v) oksida digunakan untuk pembuatan asam sulfat (Gb.Holdor topse)

Gambar diagram proses kontak dapat dilihat pada gambar berikut, Sebuah diagram alir Proses Kontak. Seperti ditunjukkan di atas, itu adalah reaksi eksotermis sehingga, untuk hasil yang memuaskan dari sulfur trioksida (di atas 99,5% diperlukan konversi), digunakan suhu rendah agar seekonomis mungkin. Dengan demikian, panas dipindahkan dengan melepaskan gas dari setiap bed dengan menggunakan penukar panas. Sulfur trioksida yang dihasilkan dipindahkan antara bed ketiga dan keempat dan mengalir ke tahap selanjutnya, yaitu konversi sulfur trioksida untuk asam sulfat.

Namun, sejumlah kecil sulfur dioksida tidak dikonversi dan melewati  keempat katalis bed dan menghasilkan gas, terutama sulfur trioksida yang mengalir ke tahap berikutnya.

Gb.Mike Sellars

4. Konversi dari sulfur trioksida untuk asam sulfat

Belerang trioksida yang terbentuk dari bed ketiga (dan sejumlah kecil dari bed keempat) sekarang dikonversi ke asam sulfat. Sulfur trioksida bereaksi dengan air dan reaksi dapat dinyatakan sebagai:

Namun, air itu sendiri tidak dapat digunakan untuk penyerapan karena ada kenaikan suhu yang besar, dan terbentuk kabut asam sulfat, yang sulit untuk di tangani. Sebaliknya, digunakan asam sulfat dengan konsentrasi sekitar 98%. kemudian disimpan pada konsentrasi tersebut dengan penambahan air dan penghilangan asam pada konsentrasi ini

Untuk menjaga suhu di sekitar 400 K, panas dihilangkan dengan penukar panas, seperti gambar di bawah

Gas yang tidak diserap mengandung sekitar 95% nitrogen, 5% oksigen, dan sisa sulfur dioksida. Aliran gas disaring untuk menghilangkan sisa kabut asam sulfat dan dikembalikan ke atmosfer dengan menggunakan cerobong tinggi.