Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

batu kapur amoniak NaCl karbon dioksida soda abu proses elektrolisa khlor Cl 2 soda kostik (NaOH) natrium bikarbonat sabun rayon pewarna kertas obat makanan.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "batu kapur amoniak NaCl karbon dioksida soda abu proses elektrolisa khlor Cl 2 soda kostik (NaOH) natrium bikarbonat sabun rayon pewarna kertas obat makanan."— Transcript presentasi:

1

2 batu kapur amoniak NaCl karbon dioksida soda abu proses elektrolisa khlor Cl 2 soda kostik (NaOH) natrium bikarbonat sabun rayon pewarna kertas obat makanan karet sabun gula gelas makanan obat pewarna kertas keramik tekstil petroleum fotografi kulit pertanian dll obat minuman roti/kue pemadam api pulp & kertas pelarut plastik pestisida pemucat sanitasi Diagram industri khlor-alkali

3 Soda kostik dan khlor soda kostik ( NaOH) dan khlor (Cl 2 ) adalah produk dari proses elektrolisa larutan logam alkali atau dari lelehan khlorida. Reaksi dan perubahan energi E = tegangan dekomposisi teoritis ∆H = perubahan entalpi reaksi J = ekivalen elektrik untuk panas T = suhu absolut F = konstanta Faraday n= bilangan ekivalen yg terlibat.

4 Pemurnian air garam (brine) D1D1 NaOH Na 2 CO 3 NaOCl BaCl 2 lumpur H2OH2O NaCl R1R1 R2R2 R3R3 DC PF 1 PF 2 D2D2 D3D3 D4D4 E1E1 E2E2 Di R 2, penambahan NaOH dan Na 2 CO 3 akan mengendapkan ion-ion Ca 2+, Mg 2+, Fe 3+, dan Al 3+. Selain itu, terjadi penambahan ion Na +. NaOCl yang ditambahkan di R 3, akan mengeliminasi NH 3, sedangkan BaCl 2 akan mengeliminasi ion SO 4 -. air garam daur ulang utk mengatur pH lar. NaCl murni

5 Brine Purification / Ion Exchange Unit Cara lain untuk pemurnian air garam adalah dengan penukar ion.

6 Reaksi kimia : NaCl + H 2 O  NaOH + ½ H 2 + ½ Cl 2 Na + ½ Cl 2  NaCl ∆H = 407 kJ H 2 + ½ O 2  H 2 O ∆H = 286 kJ Na + ½ O 2 + ½ H 2  NaOH ∆H = 469 kJ Reaksi ini berlangsung secara elektrokimia, menggunakan sel yang terdiri dari beberapa jenis (dan terus dikembangkan). Beberapa jenis sel elektrokimia yang sudah dipakai di industri adalah : 1.Sel diafragma 2.Sel air raksa (merkuri) atau sel amalgam 3.Sel membran. ELEKTROLISA LARUTAN GARAM

7 reaksi di katoda ( - ) : 2 H 2 O + 2 e -  H 2 + OH - reaksi di anoda ( + ) : diafragma asbes katoda baja anoda karbon produk cairan air garam jenuh H2H2 + − Cl 2 Cl -  ½ Cl 2 + e - Katoda biasanya dari baja, sedangkan anoda dari grafit Sel diafragma

8 sumber listrik Cl 2 H2H2 air garam (brine) soda kostik dalam larutan air garam Sel diafragma komersil Katoda yang dibuat dari baja berlubang dilapisi serat yg berlaku sbg membran Anoda “finger”, dari grafit. Diantaranya diselipkan katoda. Jika digunakan elektroda dari grafit, kemungkinan akan terjadi reaksi : C + 4 OH -  CO H 2 O + 4 e -, oleh karena itu grafit diganti dengan pelat platina yang dilapisi oksida dari grup VIII.

9 Kondisi operasi Sifat fungsional konsentrasi air garam (brine) : 315 – 330 g/l CaO : 5 ppm pengotor MgO : 0,8 ppm SO 4 = : 0 – 0,3 g/l suhu : 90 – 105 o C pH : 10,5 – 11 konsentrasi produk : 12 – 14 % NaOH 14 – 16 % NaCl Satuan elektrolisa : sel yang disusun seri EMF : 2,95 – 3,8 V arus : 15 – 150 kA rapat arus : 1,18 – 2,9 kA/m 2 efisiensi arus : 93 – 98 % konsumsi energi : 2200 – 2900 kWh / ton Cl 2 C* 240 – 280 hari anoda Me* 5 tahun umur A* 4 – 5 bulan katoda A + P* 24 – 36 bulan Catatan : C = grafit Me = logam A = asbes A + P = asbes + polimer Karakteristik sel diafragma.

10 G : generator T : transfomator R : rektifier E 1, E 2 : pendingin C : pengering RT G E1E1 E2E2 C larutan NaOH dalam brine H2OH2O H2OH2O H 2 SO 4 96 – 98 % Diagram alir proses pembuatan soda kostik menggunakan sel diafragma brine H2H2 Cl 2 asam sulfat terhidrasi

11 reaksi di katoda ( - ) : 2 H 2 O + 2 e -  H 2 + OH - ( 1 ) reaksi di anoda ( + ) : Cl -  ½ Cl 2 + e - ( 2 ) dengan adanya reaksi tsb, kandunganNaCl menjadi berkurang, tetapi di ruang katoda menjadi ‘kaya’ NaOH, karena terjadi migrasi ion Na + (akibat terbentuknya ion OH - di ruangan ini). produk cairan air garam jenuh H2H2 + − ruang katoda reaksi samping yg terjadi di ruang anoda : Cl 2 + H 2 O  H + + Cl - + HOCl  H + + ClO - ( 3 ) Cl 2 2 H 2 O  O H e - ( 4 ) 2 OH - + Cl 2  ClO - + Cl - + H 2 O ( 5 ) 12 OH ClO -  4 ClO Cl O H 2 O + 12 e - ( 6 )

12 Reaksi samping (5) dan (6) yang terjadi di ruang anoda disebabkan karena ada ion OH - yang mengalir dari ruang katoda. Reaksi yang menghasilkan ion khlorat ( ClO 3 - ) tidak dikehendaki, sehingga dicegah dengan cara menghalangi aliran ion OH - dari katoda ke anoda. Untuk mencegah ‘aliran’ ion OH - dari ruang katoda ke ruang anoda maka ruang katoda dibuat lebih rendah, atau di’bawah’ ruang anoda. Katoda ( − ) 2 H 2 O + 2 e -  H 2 + OH − 2 H 3 O e -  H 2 2 H 3 O + difusi Na + Cl − difusi 2 Cl −  Cl e OH − Anoda (+) katolit : basa anolit : asam terbentuk NaOH dicegah difusi Umpan air garam (brine) dimasukkan ke ruang anoda (anolit), sehingga akan terjadi aliran kontinyu dari anoda ke katoda. air garam

13 H2H2 konduktor anoda anoda grafit pipa umpan air garam (brine) air garam masuk katoda dilapisi asbes Cl 2 NaOH keluar Sel Hooker jenis “S-3A” Dengan konstruksi seperti sel Hooker ini, aliran OH - dari ruang katoda ke ruang anoda dapat dihindari

14 saringan katoda NaOH H2H2 umpan brine Cl 2 anoda indikator brine diafragma Penampang sel Sel diafragma Vorce

15 sel Allen Moore

16 Sel elektrolisa dengan katoda air raksa Dengan sel diafragma, soda kostik yang diperoleh konsentrasinya kecil dan masih mengandung NaCl. Meskipun telah dipekatkan dan dimurnikan, kandungan NaClnya tidak bisa kurang dari 2 – 3 %. Untuk memperoleh kadar soda kostik (NaOH) yang lebih tinggi dan bebas NaCl, maka digunakan sel elektrolisa dengan metode amalgam yang memakai dua sel : sel elektrolisa dan sel dekomposer/pengurai Sel elektrolisa dibuat dari bejana baja yang berbentuk persegi panjang, dilapisi karet. Gas khlor (Cl 2 ) akan dihasilkan dari sel elektrolisa ini, sedangkan logam Nanya akan bersenyawa dengan air raksa membentuk natrium-amalgam.

17 ELEKTRODA di sel elektrolisa di dekomposer (pengurai) katoda ( - ) : air raksa anoda ( + ) : grafit atau lembaran titanium dilapisi oksida grup VIII anoda (+) : Na-amalgam katoda ( - ) : grafit

18 Reaksi Reaksi utama di sel elektrolisa : Anoda ( + ) : 2 Cl −  Cl e – Katoda ( – ) : Na + + nHg + e −  NaHg n (n = 60 – 70 ) Reaksi yang terjadi di dekomposer : Anoda ( + ) : 2 NaHg n  2 Na + + 2n Hg + 2 e − Katoda (–) : 2 H 2 O + 2 e −  H OH − Reaksi dekomposisi amalgam keseluruhan : 2 NaHg + 2 H 2 O  2 NaOH + H 2 + n Hg

19 di katoda tidak terbentuk gas H 2, melainkan amalgam dijelaskan sbb : potensial reduksi Na, E o Na + ║Na adalah – 2,71 Volt, sedangkan E o H + ║H 2 adalah 0,00 Volt, di larutan yang sifatnya basa, E o H 2 O║OH adalah – 0,83 Volt Dengan demikian maka adanya Hg akan mengakibatkan terjadinya potensial lebih (overpotensial) yang akan mereduksi : 2H +  H 2

20 umpan air garam amalgam hasil elektrolisa H2H2 (−) (+) NaOH  50 % Cl 2 katoda anoda air bebas ion Hg daur ulang lar. NaOH encer amalgam semidekomposisi Sel elektrolisaSel galvanik (decomposer)

21 Kondisi operasiSifat fungsional konsentrasi air garam (brine) : 300 – 320 g/l CaO < 5 ppm pengotor MgO < 3 ppm SO 4 = < 2 g/l suhu : o C pH : Kondisi yg harus dipenuhi untuk air raksa : Na pada tempat masuk : 0,01 % Na pada tempat keluar : 0,16 – 0,20 % Jumlah Hg : 4,7 ton/sel konsentrasi produk : NaOH : % NaCl : 270 g/l Cl 2 : 0,5 g/l NaCl < 50 ppm Satuan elektrolisa : sel yang disusun seri EMF : 4 – 4,5 V arus : kA rapat arus : 12 – 12,5 kA/m 2 efisiensi arus : 95 – 97 % konsumsi energi : 3300 – 3450 kWh / ton Cl 2 jenis : DSA anoda jumlah : umur : 3 – 6 tahun Produksi pada saat beban penuh : Cl 2 : 13 – 14 ton/hari NaOH : 15,6 ton/hari H 2 : 0,4 ton/hari

22 Sel air raksa (Hg) dan lingkungan Setap ton produk gas Khlor, lebih kurang 300 gram Hg akan ter’cecer’ di limbah pabrik. Usaha untuk mengurangi kebocoran Hg terus diupayakan, tetapi jumlah minimum masih 5 – 10 gram/ton khlor. Pabrik khlor di Spanyol yang menggunakan proses air raksa (Hg)

23 Pabrik Khlor dengan kapasitas ton/tahun di Belanda yang menggunakan proses air raksa. Bejana silinder adalah reaktor dekomposisi (decomposer), yang dialiri air untuk menguraikan Na-amalgam, menghasilkan NaOH dan gas H 2. Air raksa hasil dekomposisi dialirkan kembali ke sel elektrolisa ( terletak di belakang bejana).

24 Sel elektrolisa dengan membran. garam lar garam pemurnian biasa pemurnian dengan penukar ion soda kostik ke pemekatan Cl 2 H2H2 air OH − Na + Cl − lar garam encer di- daur ulang air bebas ion + − membran selektif

25 Pemekatan NaOH (1). Untuk larutan soda kostik yang encer ( sekitar 9 – 10%), penguap Kestner dapat menaikkan konsentrasi hingga14 – 16 %, Karena penguapan ini memerlukan luas permukaan yang besar, maka penguap Kestner terdiri dari kumpulan buluh (tube), dengan panjang yang cukup untuk mengantisipasi buih yang terbentuk dari larutan NaOH. (2). Penguapan di penguap multi tahap digunakan untuk memekatkan larutan NaOH hingga konsentrasi sekitar 30 %. Pada penguapan ini NaCl dan Na 2 CO 3 dapat dipisahkan sebagai endapan. (3). Penguapan di penguap vakum akan memekatkan larutan NaOH hingga 50%, dan/atau menggunakan kukus lewat panas karena titik didih larutan NaOH tersebut 140 o C (4). Untuk mengeringkan larutan yang lebih pekat dari 50 %, penguapan dilakukan di pan terbuka, sehingga diperoleh NaOH basah dengan kadar 70 %.

26 Asal larutan NaOHKonsentrasi rata 2 ( %) Tahap pemekatan yang dilakukan Keterangan 1.Proses kostisasi9 – 10(1), (2), (3), (4), (5) Tahap pertama dan kedua untuk menghilangkan Na 2 CO 3 2. Elektrolisa Sel diafragma Sel membran Sel amalgam (Hg) 12 – (2), (3), (4), (5) (4), (5) Tahap (2) dilakukan untyuk menghilangkan NaCl. Konsentrasi NaOH ( % ) Jumlah air ( kg ) per 106 kg NaOH 9, Dengan demikian maka untuk memperoleh NaOH 50 % dari lar NaOH 16 %, harus diuapkan air sebanyak : = 4,19

27


Download ppt "batu kapur amoniak NaCl karbon dioksida soda abu proses elektrolisa khlor Cl 2 soda kostik (NaOH) natrium bikarbonat sabun rayon pewarna kertas obat makanan."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google