TUGAS
PROSES INDUSTRI KIMIA I
“PROSES PEMBUATAN ASAM KLORIDA (HCL)”
Nama : Erni Tyas Maghfira
Nim : M1B114009
Prodi : Teknik Kimia
Dosen Pengampu : Sarah Fiebrina Heraningsih, S.T, M.T
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS JAMBI
PROSES PEMBUATAN ASAM KLORIDA (HCL)
1.1 PENGERTIAN ASAM KLORIDA (HCL)
Asam Hidroklorida merupakan larutan jernih, tidak berwarna dari hidrogen klorida (HCl) dalam air. Asam ini sangat korosif, merupakan asam mineral kuat yang banyak kegunaannya dalam industri. Asam hidroklorida ditemukan di alam sebagai asam lambung.
Secara historis disebut asam muriatat, dan roh garam, asam hidroklorida dihasilkan dari vitriol (asam sulfat) dan garam biasa. Asam ini pertama kali muncul selama Renaissance, dan kemudian digunakan oleh ahli kimia seperti Glauber, Priestley dan Davy dalam penelitian ilmiah mereka.
Dengan produksi utama dimulai pada revolusi Industri, asam klorida digunakan dalam industri kimia sebagai pereaksi kimia dalam produksi skala besar vinil klorida untuk plastik PVC, dan MDI / TDI untuk poliuretan. Asam ini memiliki banyak aplikasi-skala yang lebih kecil, termasuk pembersih rumah tangga, produksi gelatin dan aditif makanan lainnya, anti-kerak (descaling), dan pengolahan kulit. Sekitar 20 juta ton asam klorida diproduksi di seluruh dunia setiap tahunnya.
Senyawa terkait dengan asam hidroklorida adalah asam hidrobromida dan asam hidro-iodida.
1.2 SEJARAH PERKEMBANGAN INDUSTRI PEMBUATAN HCl
Proses pembuatan HCl pertama sekali diperkenalkan oleh Lavoiser pada tahun 1789. Pada saat itu HCl diperkenalkan sebagai gas ammonia yaitu berupa chlorine dalam gugusan senyawa anorganik. Kemudian pada tahun 1810, Davy mempelajari gugusan senyawa anorganik tersebut, dan kemudian beliau membuktikan bahwa gas tersebut hanya mengandung gugus-gugus hydrogen dan chlorine sehingga kemudian dikenal dengan nama hydrogen klorida (HCl). HCl mentah dibuat oleh ahli kimia terdahulu dalam studi penyulingan minyak dan purifikasi logam.
Dari ketiga asam mineral dasar, yaitu asam nitrat, asam sulfat dan asam klorida, asam klorida merupakan zat terakhir yang ditemukan. Mungkin karena uap yang terbentuk tidak dapat langsung dikondensasikan tetapi harus diserap dengan air dahulu. Pertama kali HCl dikenal dengan nama ‘spiritus salis’ yang dikemukakan oleh seorang Itali yang bernama Basilius Valentinus pada abad XV.
garam. Pada tahun 1823 di Inggris, reaksi ini digunakan Leblanc untuk pembuatan Sodium Carbonate. Dan akhirnya reaksi itu terus dipakai untuk pembuatan garam dan HCl. Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan tekhnologi maka proses pembuatan HCl pun terus berkembang sampai saat ini.
1.3 SIFAT HCL
1.3.1 SIFAT DAN REAKSI KIMIA
Hidrogen klorida (HCl) adalah suatu asam monoprotik, yang berarti asam ini dapat berdisosiasi (yaitu, mengion) hanya sekali untuk menghasilkan satu ion H+ (proton tunggal). Dalam air asam hidroklorida, H+ bergabung dengan satu molekul
air membentuk ion hidronium, H3O+:
HCl + H2O → H3O+ + Cl−
Ion lain yang terbentuk ialah Cl−, ion klorida. Oleh karena itu, asam klorida
digunakan untuk membuat garam-garam yang disebut klorida, seperti natrium klorida (NaCl). Asam klorida merupakan suatu asam kuat, karena ia secara esensial terdisosiasi dengan sempurna di dalam air.
Asam monoprotik memiliki satu konstanta disosiasi asam, Ka, yang
menunjukkan tingkat disosiasi dalam air. Untuk asam kuat seperti HCl, Ka-nya besar.
Upaya teoritis untuk menetapkan Ka bagi HCl telah dibuat.[21] Bila garam klorida
seperti NaCl ditambahkan pada HCl encer mereka secara praktis tidak memiliki efek terhadap pH, yang menunjukkan bahwa Cl− adalah basa konjugasi sangat lemah dan
HCl sepenuhnya terdisosiasi dalam larutan berair.
Bagi “zat-antara” untuk larutan asam klorida kuat, asumsi bahwa molaritas H+ (unit konsentrasi) sama dengan molaritas HCl yang sangat baik, menyetujui empat
angka signifikan.
Asam hidroklorida adalah asam yang lebih disukai dalam titrasi untuk penentuan jumlah basa. Tintran asam kuat memberikan hasil lebih tepat karena titik akhir yang lebih jelas. Azeotrop atau asam hidroklorida “bertitik didih konstan” (secara kasar 20,2%) dapat digunakan sebagai standar primer dalam analisis kuantitatif, meskipun konsentrasinya yang tepat bergantung pada tekanan atmosfir ketika asam ini dibuat.
Asam hidroklorida sering kali digunakan dalam analisis kimia untuk menyiapkan (“menghancurkan”) sampel untuk analisis. Asam klorida—begitu ia sering disebut–dapat melarutkan banyak logam dan menjadi logam klorida dan gas hidrogen, dan asam ini bereaksi dengan senyawa basa seperti kalsium karbonat atau tembaga(II) oksida, yang membentuk klorida terlarut yang dapat dianalisis.
1.3.2 SIFAT FISIKA
Sifat-sifat fisika dari asam klorida, seperti titik didih dan titik lebur, densitas, dan pH, bergantung pada konsentrasi atau molaritas HCl dalam larutan berair. Molaritasnya berkisar dari larutan dalam air pada konsentrasi sangat rendah yang mendekati 0% HCl hingga nilai bagi asam klorida berasap pada konsentrasi melebihi 40% HCl.
1.4 MANFAAT DAN KEGUNAAN HCl
1. Suatu aplikasi penting dari asam klorida berkualitas tinggi adalah regenerasi pertukaran ion.
2. Kontrol pH dan penetralisir
Asam klorida digunakan mengatur pH suatu larutan. Banyak dipakai di industri pada proses pemurnian (industri makanan, farmasi, air minum), asam klorida yang berkualitas tinggi digunakan untuk mengendalikan pH dalam proses pemurnian air di PDAM.
3. Pelapisan atau pengawetan permukaan metal, untuk memindahkan besi oksida atau mengelupaskan karat dari besi atau baja sebelum pengolahan (extrusion, rolling, galvanizing, dan teknik lain).
5. Konsumsi asam klorida terbesar pada industri pembuatan vinil klorida untuk pipa atau bahan yang terbuat dari PVC, dan MDI dan TDI untuk polyurethane sebagai campuran organik.
6. Asam klorida adalah suatu bahan kimia pokok, dan seperti halnya itu digunakan untuk sejumlah besar aplikasi dari skala kecil, seperti bahan pembersih pada rumah tangga, dan industri manufaktur/konstruksi bangunan. Meningkatkan produksi minyak pada sumur pengeboran minyak dengan cara menyuntikan asam klorida ke dalam batu karang pada pembentukan suatu sumur minyak, menghancurkan sebagian dari batu karang, dan menciptakan suatu struktur lubang yang besar.
7. Banyak reaksi kimia yang membutuhkan asam klorida dalam memproduksi makanan, ramuan makanan, dan zat additif makanan. Jenis produknya meliputi aspartame, fruktosa, asam citric, lysine, hydrolyzed (sayuran) protein sebagai sumber makanan, dan juga pada proses pembuatan agar-agar.
1.5 KEAMANAN HCL
Asam klorida pekat (asam klorida berasap) membentuk kabut asam. Baik kabut asam maupun larutannya mem-punyai efek korosif terhadap jaringan tubuh manusia, dengan berpotensi terhadap kerusakan organ pernafasan, mata, kulit, dan usus secara irreversibel.
Pada pencampuran asam hidroklorida (HCl) dengan zat kimia pengoksidasi biasa, seperti natrium hipoklorit (pemutih, NaClO) atau kalium permanganat (KMnO4), menghasilkan racun gas klor.
NaClO + 2 HCl → H2O + NaCl + Cl2
2 KMnO4 + 16 HCl → 2 MnCl2 + 8 H2O + 2 KCl + 5 Cl2
Peralatan pelindung diri seperti sarung tangan karet atau PVC, kaca mata pelindung, dan pakaian tahan-zat kimia dan sepatu harus digunakan untuk meminimalkan resiko ketika menangani asam hidroklorida. Badan Perlindungan Lingkungan Amerika Serikat mengatur tingkat asam klorida sebagai suatu zat beracun. Angka UN atau angka DOT adalah 1789. Angka ini ditampilkan pada sebuah plakat pada wadahnya.
2. PROSES PEMBUATAN HCL
2.1 MACAM-MACAM PROSES PEMBUATAN HCl
a. Proses Salt-Sulfuric Acid
Pada proses ini terjadi 2 tahap reaksi yaitu:
NaCl + H2SO4 NaHSO4 + HCl NaHSO4 + NaCl Na2SO4 + HCl
Reaksi kedua bersifat endotermik sehingga dibutuhkan temperature yang cukup tinggi sehingga diperlukan beberapa furnace dengan tipe yang berbeda.
b. Proses Hargreaves
Pada proses ini digunakan bahan baku garam, SO2, udara dan air dengan reaksi : 4NaCl + 2SO2 + O2 + 2H2O Na2SO4 + 4HCl
Reaksi yang terjadi bersifat endotermik dan reaktan yang masuk harus
dinaikkan temperaturnya sampai 450 – 540oC.
Pada saat ini proses Salt-Sulfuric Acid dan proses Hargreaves jarang digunakan lagi karena produk HCl yang dihasilkan kemurniannya sangat rendah.
c. Proses Direct Sintetic Hydrogen dan Chlorine
Pada prinsipnya proses ini merupakan proses yang mereaksikan hydrogen dan klorin secara langsung dalam suatu reaktor. Produk HCl yang dihasilkan pada
proses ini mempunyai konsentrasi yang relatif tinggi 20oBaume. Reaksi yang
terjadi antara hydrogen dan klorin sangat eksotermik, sehingga reactor biasanya dilengkapi dengan suatu system pendingin.
Gas HCl yang dihasilkan diturunkan temperaturnya dalam suatu cooler. Gas tersebut kemudian dipisahkan dari gas-gas inert lain dalam suatu absorber, sehingga produk yang didapat mempunyai kemurnian yang tinggi.
d. Recovery By-Product
Di sini HCl dihasilkan sebagai hasil samping dari suatu reaksi dalam industri kimia, antara lain:
1. Vynil chloride dari Dehydrichlorinasi 1,2 dichloroetana ClCH2CH2Cl CH2=CHCl + HCl 2. Isocyanates dari Phosgenasi amina
3. Chlorinasi hydrocarbon alifatik recovery-by product yang dijual sebagai produk komersil karena kemurniannya tidak menentu.
2.2 PEMILIHAN BAHAN BAKU DAN PEMILIHAN PROSES 2.2.1 PEMILIHAN BAHAN BAKU
Berdasarkan proses yang dipilih, maka digunakan hydrogen dan chlorine sebagai bahan baku dalam pembuatan asam klorida. Untuk bahan baku tersebut dapat diperoleh hydrogen dan chlorine dari PT. ANEKA GAS di Jawa Timur.
2.2.2 PEMILIHAN PROSES
Pada pembuatan asam klorida ini dipilih proses sintesa langsung antara hydrogen dan chlorine. Pemilihan proses ini berdasarkan pada pertimbangan, sebagai berikut :
Bahan baku yang digunakan tersedia dan tidak beragam, serta proses yang
digunakan sederhana.
Proses ini menghasilkan HCl dengan kemurnian tinggi dengan proses
pemisahan yang sederhana dibandingkan dengan proses lain.
Tingkat pencemaran lingkungan lebih rendah, karena tidak menghasilkan
produk samping yang berbahaya karena hampir seluruh reaktan terkonversi menjadi HCl.
Titik leleh, oC : -254,40
Temperature kritis, oC : -240,74
Tekanan kritis, atm : 12,8
Kapasitas panas, Kj/KmoloC : 8,28 + 0,00056T
2. Chlorine
Temperature kritis, oC : 1144
Tekanan kritis, Mpa : 7,71
Kapasitas panas, Kj/KmoloC :6,62 + 0,00081T
3. Nitrogen
Temperature kritis, oC : -147,1
Kapasitas panas, Kj/KmoloC : 0,51 + 0,00012T
Tekanan kritis, atm : 33,5
Viskositas pada 25oC,cP : 0,95366
Refractive index pada 1 atm : 0,000415
Kapasitas panas, Kj/KmoloC : 17,995
Tekanan kritis, atm : 218,4
Temperature kritis, oC : 374,15
2.4 BLOK DIAGRAM PEMBUATAN HCl
H2
HCl Cl2
- reactor - absorber - tanki
- Tail tower
2.5 FLOWSHEET PEMBUATAN HCl
2.5.1 DESKRIPSI PROSES PEMBUATAN
Proses ini dimulai dengan mengumpankan reaktan hydrogen (H2), dan chlorine (Cl2) ke reactor (R-01), dimana sebelumnya mssing – masing reaktan temperaturnya dinaikkan dengan menggunakan Heater (H-01) untuk hydrogen dan Heater (H-02) untuk chlorine sampai temperaturnya mencapai 149oC. pada reactor terjadi reaksi
Sintesa
antara H2 dan Cl2 dimana konversi H2 menjadi HCl mencapai 90%, reaksi akan berlangsung dengan cepat dan eksotermis sehingga akan menaikkan temperatur, untuk menjaga temperaturnya maka pada reactor dilengkapi dengan jacket pendingin.
Gas yang keluar dari reactor diturunkan temperaturnya dengan menggunakan Cooler-01 (C-01) dengan air sebagai media pendingin, di sini temperature gas
diturunkan sampai 40oC. Kemudian gas ini dialirkan ke bagian bottom Absorber-01
01), sedangkan air sebagai absorbennya mengalir dari bagian Top-Absorber
(AB-01). Absorber yang digunakan bertipe Packed Tower, kondisi operasinya 40oC, 1 atm
dan di sini hampir 90% gas HCl akan terserap. Sisa gas HCl yang tidak terserap di AB-01 dan gas sisa lain masuk ke bagian bottom Tails Tower, sedangkan produk HCl pada bagian bottom Absorber dialirkan ke Storage yaitu Tanki-01 (T-01).
Sisa gas HCl dan gas-gas inert lain akan masuk Tails Tower (TT-01) yang berfungsi untuk menyerap HCl yang masih terkandung dalam tail gas. Kondisi operasi di Tails
Tower yaitu 40oC, 1 atm. Gas buang keluar dari bagian top TT-01 dan produk HCl akan
mengalir masuk Storage yaitu Tanki-02 (T-02). Produk HCl dari AB-01 dan TT-01
konsentrasinya 38,76% atau sekitar 23,89oBaume.
2.5.2 PERALATAN YANG DIGUNAKAN
1. Tanki-01 (T-01) ; tempat menyimpan produk HCl dari bottom Absorber-01 (AB-01).
2. Tanki-02 (T-02) ; tempat menyimpan produk HCl dari bottom Tail Tower (TT-01). 3. Blower-01 (B-01) ; mengalirkan H2 ke reactor-01 (R-01).
4. Blower-02 (B-02) ; mengalirkan Cl2 ke reactor-01 (R-01).
5. Blower-03 (B-03) ; mengalirkan gas dari top reactor-01 (R-01) ke bottom Absorber-01 (AB-01).
6. Blower-04 (B-04) ; mengalirkan gas dari top Absorber-01 (AB-01) ke bottom Tails Tower-01 (TT-01).
7. Heater-01 (H-01) ; menaikkan temperatur gas H2 yang masuk reactor-01 (R-01). 8. Heater-02 (H-02) ; menaikkan temperatur gas Cl2 yang masuk reactor-01 (R-01). 9. Heater-03 (H-03) ; menaikkan temperatur air solven yang masuk absorber-01
(AB01).
10. Heater-04 (H-04) ; menaikkan temperatur air solven yang masuk Tails tower- 01 (TT01).
12. Pompa-01 (P-01) ; mengalirkan produk HCl dari bottom Absorber-01 (AB-01) ke tanki-01 (T-01).
13. Pompa-02 (P-02) ; mengalirkan produk HCl dari Tails Tower-01 (TT-01) ke Tanki-02 (T-Tanki-02).
14. Pompa-03 (P-03) ; mengalirkan air solven ke absorber-01 (AB-01). 15. Pompa-04 (P-04) ; mengalirkan air solven ke Tails Tower-01 (TT-01).
16. Reaktor-01 (R-01) ; tempat bereaksinya H2 dan Cl2 menghasilkan produk HCl. 17. Absorber-01 (AB-01) ; tempat terjadinya penyerapan gas HCl keluaran reaktor
-01 (R-01) dengan menggunakan solven air.
18. Tails Tower-01 (TT-01); tempat terjadinya penyerapan gas HCl keluaran Absorber-01 (AB-Absorber-01) dengan menggunakan solven air.
DAFTAR PUSTAKA
Ansarikimia. 2014. ASAM HIDROKLORIDA (HCL) DAN KEGUNAANNYA. https://wawasanilmukimia.wordpress.com/2014/01/08/asam-hidroklorida-hcl-dan-kegunaannya/
