Prarancangan Pabrik Sodium Bikarbonat dari Sodium Karbonat dan Karbon Dioksida

Sodium Carbonat (Na2CO3) adalah garam natrium dari asam karbonat yang mudah larut dalam air

1. Pengertian Bahan Baku dan Produk

A. Sodium Carbonat (Na2CO3)

Sodium Carbonat (Na2CO3) adalah garam natrium dari asam karbonat yang mudah larut dalam air. Sodium Carbonat murni berwarna putih, bubuk tanpa warna yang menyerap embun dari udara, punya rasa alkalin atau pahit dan membentuk larutan alkali yang kuat. (Krik dan Othmer,1997)

B. Karbon Dioksida (CO2)

Karbon Dioksida atau zat asam arang adalah sejenis senyawa kimia yang terdiri dari dua atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan sebuah atom karbon. Ia berbentuk gas pada keadaan temperatur dan tekanan standar dan hadir di atmosfer bumi. (Perry, 1984)

2. Spesifikasi Bahan Baku

A. Sodium Carbonat (Na2CO3)

Sifat Fisis (Krik dan Othmer. 1997)

Rumus Molekul                : Na2CO3

Berat Molekul                  : 106 gr/gmol

Wujud                              : Serbuk

Titik didih, 1 atm             : 851 0C

Densitas,                          : 2,533 gr/cm3 pada 300C

Kelarutan,                        : 32,3 gr/ 100g air pada 40oC

Fasa                                  : Padat

Sifat Kimia

Sodium carbonat larut dalam air panas dan gliserol, sebagian larut dalam air dingin, tidak larut dalam aseton dan alkohol. Sodium carbonat dapat bereaksi dengan SiO2 menghasilkan Na2O, dapat pula bereaksi dengan Ca(OH)2 mengasilkan NaOH.

Material Safety Data Sheet (MSDS) Sodium Carbonat

Berbahaya bila terhirup, Jika terkena mata dapat menyebabkan cedera kornea. Kontak dengan mata dapat menyebabkan iritasi parah pada mata, cara penanganannya segera siram mata dengan banyak air selama 15 menit. Jika terkena kulit, dapat menyebabkan iritasi dan luka bakar, terutama jika kulit basah atau lembab, cara penangannya siram bagian kulit dengan banyak air dan sabun.  Jika tertelan dapat menyebkan iritasi saluran pencernaan, cara penangannya jangan memancing muntah, jika sadar beri 2 – 4 cupfuls susu atau air dan dapatkan bantuan medis. (ScienceLab.com)

B. Karbon Dioksida (CO2)

Sifat Fisis (Perry, 1984)

Rumus Molekul                            : CO2

Berat Molekul                              : 44 gr/gmol

Warna                                          :  Tidak Berwarna

Suhu Kritis                                   : 31oC

Titik didih, 1 atm                         : -78 oC

Titik Lebur                                   : -57oC

Densitas                                      : 1600 g/L

Kemurnian                                   : 100%

Sifat Kimia

Karbon dioksida sangat stabil pada suhu biasa. Jika dipanaskan sampai di atas 1700OC reaksi berjalan ke kanan (1,5% pada 2227OC)

Karbon Dioksida dapat bereaksi dengan amonia membentuk amonium carbonat

CO2 + 2NH3 —> NH2COONH4

Material Safety Data Sheet(MSDS) Karbon Dioksida

Perlindungan mata, kenakan kacamata pengamanan. Perlindungan kulit dan tubuh, gunakan perlindungan tangan, kepala dan tubuh untuk membantu mencegah cedera. (ScienceLab.com)

C. Bahan Pembantu

AIR (H2O)

Sifat Fisis (Ullman,1989) :

Rumus Molekul                  : H2O

Berat Molekul                     : 18,02

Kenampakan                       : Cairan bening tak berwarna

Boiling point (Tb)               : 100 OC

Melting Point                      : 0,15 oC

Vapor Pressure                    : 23,76 mmHg (pada 25 oC)

Density                               : 1007 Kg/m3 (pada 25 oC)

Kapasitas Panas (Cp)          : 4,202 KJ/Kg oC (pada 25 oC)

Spesifik Gravity                 : 1,007

Viskositas                           : 0,8904 cP (pada 25 oC)

Solubility                            :20,8738

Sifat Kimia

Air bersifat polar sehingga sering dijadikan sebagai pelarut untuk bahan kimia.

Material Safety Data Sheet (MSDS) Air

Air memiliki sifat Non-korosif untuk kulit, mata dan paru-paru. Tidak iritasi untuk kulit. Non-sensitizer untuk kulit dan paru-paru. Non-permeator oleh kulit. Tidak berbahaya jika terjadi proses menelan. Tidak berbahaya jika terhirup. Tidak iritasi untuk paru-paru. (ScienceLab.com)

Spesifikasi Produk

Sodium Bicarbonat ( NaHCO3 )

  1. Sifat Fisis (Krik dan Othmer 1997)

Rumus Molekul           : NaHCO3

Berat Molekul            : 84,007 g/gmol

Titik Lebur                 : 270oC

Densitas                     : 2,173 g/cm3 Pada 30oC

Kelarutan                   :  12,7g Pada 40oC

Bentuk                        : Serbuk Putih

Kemurnian                  :  99,9

2. Sifat Kimia

Sodium bikarbonat adalah zat kimia yang stabil selama disimpan dengan benar. Bereaksi dengan asam untuk membentuk karbon dioksida, air, dan garam natrium terikat dalam larutan.

 Material Safety Data Sheet (MSDS) Sodium Bicarbonat

Jika terkena mata, periksa dan keluarkan kontak lensa apapun. Dalam kasus kontak mata segera siram mata dengan air selama 15 menit. Air dingin dapat digunakan. Dapatkan perawatan medis jika terjadi iritasi. Jika terkena kulit, cuci dengan air dan sabun. Tutupi kulit yang teriritasi dengan emolin. Dapatkan tindakan medis jika terjadi iritasi. Jika terhirup, pindahkan ke udara segar, jika tidak bernafas, berikan pernapasan buatan. Jika sulit bernafas, berikan oksigen dan dapatkan tindakan medis. (ScinceLab.com)

Macam – Macam Proses Produksi SODIUM BIKARBONAT

  1. Proses Amonium Soda ( US Patent, Saeman 1975 )

Proses Amonium Soda Sering juga di sebut proses Solvey. Merupakan salah satu metode dalam pembuatan industri alkali Sodium Carbonat dan Sodium Bicarbonat. Dalam proses ini Sodium Carbonat ataupun Sodium Bicarbonat akan dihasilkan dari mereaksikan amonia, karbon dioksida dengan air. Proses Solvey merupakan proses yang paling tua dan bahkan masih digunakan dalam pembuatan sodium carbonat dan Sodium Bicarbonat. Dalam proses ini, air laut atau air garam disemprotkan dari atas menara. Sedangkan amonia dan karbon dioksida dialirkan dari bawah menara. Menara yang biasa di pake adalah menara Perforated Plates dan Rotaring Blades. Selama reaksi berlangsung produk yang dihasilkan yaitu Sodium Bicarbonat akan mengalir ke arah samping menara, Rotaring Scrubber atau Blades bergerak ke arah samping menara dan membawanya dengan Screw Conveyor.

NH3(g) + H2O  + CO2(g) –> NH4CO3(aq)

NaCl(aq) + NH4HC03(aq) –> NaHCO3(s) + NH4Cl (aq)

Dalam proses ini dihasilkan hasil samping berupa Amonium Chlorida dan Amonium Chlorida ini dimurnikan dengan cara sublimasi. Sodium Bicarbonat ini apabila diberi perlakuan pemanasan 200OC maka akan terbentuk menjadi Sodium Carbonat, air, dan Karbon Dioksida.

2NaHCO3(s) –> Na2CO3(s) +H2O +CO2

2. Proses Sodium Bicarbonat Murni (US0052757941, 1994)

Proses ini merupakan proses pembuatan Sodium Bicabonat yang terbuat dari larutan Sodium Carbonat jenuh yang direaksikan dengan gas Karbon dioksida Secara berlawanan arah di dalam suatu reaktor pada suhu 40oC. Suspensi Sodium Bicarbonat yang terbentuk kemudian akan dikeluarkan dari reaktor dan disaring dengan filter. Ampas saringan akan di keringkan di Rotary Dryer. Sodium Bicarbonat yang dibuat dengan cara ini mempunyai kemurnian 99,9%.

Reaksi :

Na2CO3(S) + H2O + CO2(g) –> 2NaHCO3 (Keyes,1966)

Proses ini tidak menghasilkan hasil samping, dan hampir tidak ada limbah yang dihasilkan. Proses ini dikenal sebagai teknologi ramah lingkungan.

3. Proses Le Blanc(Mc-Ketta,1978)

Proses pertama yang memungkinkan produksi dalam jumlah signifikan karbonat natrium merupakan proses sintetis yang dikenal sebagai proses LeBlanc, yang dikembangkan oleh ahli kimia Prancis Nicolas LeBlanc (1742-1806). Dalam proses ini, garam bereaksi dengan asam sulfat untuk menghasilkan natrium sulfat dan asam klorida.

2NaCl + H2SO4 –> Na2SO4 + 2HCl (Mc-Ketta,1978)

Natrium sulfat dipanaskan dihadapan batu kapur dan batubara, campuran yang dihasilkan mengandung kalsium sulfat dan natrium karbonat, yang kemudian diekstrak. Masalah yang signifikan dari proses LeBlanc termasuk biaya tinggi dan polusi yang tinggi, menjadi inspirasi insinyur kimia Belgia bernama Ernest Solvay (1838-1922) untuk mengembangkan proses yang lebih baik untuk membuat natrium karbonat.

Proses LeBlanc ini didasarkan atas pemanggangan salt cake (kerak garam) dengan karbon dan gamping di dalam tanur putar dan sesudah itu mengeraskan hasilnya dengan air. Produk kasar dari reaksi ini disebut black ash (abu hitam). Pengerasan dilakukan pada waktu dingin, pada pengerasan ini berlangsung hidrolisis sebagian sulfida. kemudian diubah lagi menjadi karbonat melalui pengolahan dengan gas yang mengandung karbon dioksida yang berasal dari tanur abu hitam. Larutan natrium karbonat yang dihasilkan, dipekatkan sehingga menghasilkan Natrium karbonat yang kemudian dikeringkan atau dikalsinasi. (Austin,1996).

Reaksi :

2NaCl + H2SO4 –> NaHSO4 + 2HCl(g)

Na2SO4 + 4C(s) –> Na2S(s) + 4CO(g)

Na2S(s) + CaCO3(s) –> Na2CO3(s) + CaS(s)

NoPertimbanganProses SolveyProses MurniProses Le Blanc
1ProdukSodium BicarbonatSodium BicarbonatSodium Bicarbonat
2Bahan bakuNH3(g) + H2O  + CO2(g)Na2CO3(S) + H2O + CO2(g)NaCl Padat
4ReaktorBubble ReaktorBubble ReaktorBubble Reaktor
5Hasil SampingKapur atau CaCO3 CaCl2H2SO4
6Kemurnian97%99,9%96,8%
7Kondisi operasi –  Temperatur –  Tekanan 50oC – 80oC 4,5 atm  40oC 3 atm120oC High Pressure
8FasePadatPadatPadat
Tabel Pemilihan Proses Sodium Bicarbonat

Dari tiga proses pembuatan Sodium Bicarbonat yang telah diuraikan dipilih proses Murni. Pemilihan proses tersebut didasarkan pada :

  1. Produk yang dihasilkan memiliki kemurnian yang tinggi.
  2. Proses Murni lebih aman dan hemat energi
  3. Alat proses yang lebih sedikit dan penanganan kondisi operasi yang lebih mudah.
  4. Tidak menghasilkan produk samping dan hanya sedikit menghasilkan limbah sehingga ramah lingkungan.
Piping & Instrument Diagram Sodium Bicarbonat kapasitas 184.000 Ton/Tahun

source : www.wikipedia.com

Bagikan Artikel Ini Jika Bermanfaat
Default image
Ifan Juliantino

Ahli dalam dibidang teknik kimia, kesehatan keselamatan kerja, dan hobi desain grafis

Articles: 39