Presentation PIK2 2007 ke1

PROSES INDUSTRI KIMIA 2

(TKK 321 )

(

Chemical Process Industries

)

By Ir. Slamet Priyanto, MS

Dr. Istadi, ST, MT

Semester 7, Year 2006-2007

Evaluation/Exams

Credit : 2 credits/SKS

References/Textbook:

Austin, G.T. Shreve's Chemical Process Industries, 5th ed; McGraw-Hill Book Co.: New York, 1984. TP145.S5, 1984.

Kent, J.A. Riegel's Handbook for Industrial Chemistry, 9th ed.; Van Nostrand Reinhold Co., New York, 1992. TP145.R54, 1992.

Sistem Penilaian:

Ujian Modul (Modul 1 dan Modul 2) ==> 70%

Outline for Modul 2

Industri Berbasiskan Belerang (Sulfur)

Industri Berbasiskan Nitrogen

Industri Belerang (Sulfur) dan Asam Sulfat

Belerang ada di alam dalam bentuk: pyrite (FeS

₂

), sphalerite

(ZnS), dan chalcopyrite (CuFeS

₂

).

Perolehan belerang:

Mining (

Frasch Process

)

Sulfur from fuel gases:

Claus Process

H

₂

S + 3/2O

₂

==> SO

₂

+ H

₂

O

Produksi Asam Sulfat (H

2

SO

4

)

Uses:

oxidizing agent, dehydrating agent (absorbing water), fertilizer

Dijual dlm bentuk

: H

₂

SO

₄

solution in water, oleum (20% SO

₃

+ 80%

H

₂

SO

₄

)

Proses

Contact

Î

[Figure 19.4 Shreve’s]

Reaksi kimia:

produksi SO

₂

dari sulfur:

S

_(l)

+ O

_2(g)

==> SO

_2(g)

∆

H

o

298

= -298.3 kJ

Converting/oxidation of SO

₂

to SO

₃

:

SO

_2(g)

+ 1/2O

_2(g)

<==> SO

_3(g)

∆

H

o

298

= -98.3 kJ

Penyerapan SO

₃

oleh air:

SO

_3(g)

+ H

₂

O

_(l)

==> H

₂

SO

_4(l)

∆

H

o

Konversi SO

2

Î

SO

3

Reaksi: SO

_2(g)

+ ½O

_2(g)

↔

SO

_3(g)

∆

H

o

= -98.3 KJ

Reaksinya adalah eksotermis reversibel

Reaksi konversi dilakukan di dalam sebuah

CONVERTER

Konversi dengan satu tahap absorpsi : 97-98 %

Konversi dengan dua tahap absorpsi : 99.5%

Konstanta kesetimbangan reaksi: K

_p

= p

_SO3

/ (p

_SO2

. p

_O21/2

)

Reaksi reversible eksotermis

Î

Konversi Kesetimbangan

Jika temperatur naik Î Konversi SO₂ menurun Pada temperatur tinggi Î reaksi lebih cepat

Pada Temperatur rendah Î konversi besar, laju reaksi lambat Aplikasinya (aktual) dengan proses bertingkat:

Gas masuk ke katalis pada 425-440 o_C

Gas tsb dibiarkan naik suhunya secara adiabatis Laju reaksi meningkat dengan naiknya temperatur

Laju reaksi mulai menurun ketika kesetimbangan dicapai

Reaksi dihentikan (tahap 1) ini pada konversi SO₂ 60-70% (600 o_C)

Kemudian gas didinginkan di HE atau WHB hingga temperatur tidak lebih dari 430 o_{C sebelum dimasukkan kembali ke katalis}

LIHAT PADA GAMBAR

[image:12.792.49.549.39.731.2]

Gambar Four-pass Converter

K

p

dalam fraksi mol (SO

2

+ ½O

2

<==> SO

3

Meningkatnya SO

₂

atau O

₂

Î

menaikkan konversi menjadi SO

₃

Le Chatelier’s principles

Î

Tekanan naik ==>menaikkan

konversi menjadi SO

₃

Mol SO

₃

berbanding terbalik dengan N (total mol) ==> jika gas

umpan diencerkan dengan gas inert (N

₂

), maka konversi

menjadi SO

₃

menurun.

Jika mol SO

₃

di produk diambil, reaksi akan bergeser ke

pembentukan SO

₃

Î

maka gas keluar katalis (untuk stage

tertentu) dimasukkan dalam absorber untuk mengurangi SO

₃

dalam alairan produk

n

SO

3

2

=

n

SO

2

2

.

n

O

2

.

K

p

.

P

N

n

_SO

3

2

=

n

SO2

2

.

n

_O

2

.

K

p

.

P

Catalyst for SO

2

Converter

Catalyst

Î

untuk menaikkan laju reaksi, mengarahkan reaksi

Katalis yang digunakan (sekarang)

Î

diatomaceous earth yang

diimpregnasi dengan:

7% V₂O₅ K₂SO₄-V₂O₅

Katalis yang lain: molten salt yang diimpregnasikan di dalam silika

berpori:

Kadang-kadang digunakan 2 grade katalis:

Katalis tahap 1 diisi dengan katalis “kurang aktif tetapi keras” Katalis tahap 2 diisi dengan katalis “lebih aktif tetapi lunak”

Racun katalis: fluorine (merusakkan support silika), arsenic, dan klorida