Proses Solvay dilakukan dengan mereaksikan brine (garam) dengan ammonia, dilanjutkan penambahan CO2 (karbonasi) hingga diperoleh endapan sodium bikarbonat. Produk samping yang berupa CaCl2 didapat dengan mereaksikan NH4Cl dengan solid hasil pembakaran Coke, yang mana reaksinya adalah :
2NH4Cl + CaO = CaCl2 + 2NH3 + H2O
II.2.1 Pengolahan limestone
Gas CO2 yang digunakan dalam proses karbonasi didapat dari limestone yang dipanaskan pada suhu kurang lebih 1000 oC. Proses ini dinamakan kalsinasi dengan reaksi sebagai berikut :
CaCO3 ---------- CaO + CO2
Limestone didapat dari penambangan batu kapur yang dihancurkan terlebih dahulu sehingga diperoleh bongkahan dengan ukuran sekitar 20 in. Selanjutnya limestone dibawa ke ruang pabrik untuk dilakukan pengecilan ukuran dengan menggunakan crusher, setelah itu hasil pengecilan tersebut discreening dengan screen, dimana Limestone yang tidak lolos akan dikembalikan pada crusher dengan mengunakan bucket elevator . Sedangkan limestone yang lolos screening akan dibawa dengan screw conveyor feeder menuju Furnace untuk proses kalsinasi.
Didalam Furnace, limestone akan terurai menjadi CaO dan CO2 pada suhu 1000oC. Flue gas yang terbentuk (suhu 380oC) dimasukkan ke dalam heat exchanger untuk memanaskan udara yang akan digunakan sebagai pengering dalam rotary dryer . Flue gas keluar dari heat exchanger selanjutnya dialirkan sebagai gas buang.
Produk CaO dalam rotary kiln dibawa dengan screw conveyor menuju Slaker untuk dicampur dengan mother liquid yang keluar dari sentrifugal . Didalam Slaker terjadi reaksi antara CaO dengan NH4Cl membentuk gas CO2, selain itu terjadi juga reaksi degradasi NH4HCO3 membentuk NH3, CO2 dan H2O. Gas yang dihasilkan selanjutnya dikondensasikan dengan Condensor . Selanjutnya gas CO2 dan NH3 dipisahkan dengan mencairkan NH3 pada Refrigenerator , CO2 gas kemudian dialirkan pada Gas Holder CO2 dan NH3 dialirkan pada Gas Holder NH3 .
II.2.2 Pemurnian larutan brine
Dalam reaksi Solvay digunakan larutan brine (garam), yang telah dimurnikan dari impuritiesnya (terutama ion Ca2+ dan ion Mg2+). Untuk mendapatkan larutan ini, garam dilarutkan dalam air dengan perbandingan NaCl : H2O = 3 : 10, dengan ini diharapkan larutan brine yang terbentuk memiliki konsentrasi 30 %, air yang digunakan untuk melarutkan garam tidak memiliki spesifiksi tinggi sehingga digunakan air sisa air pendingin. Sedangkan untuk menghilangkan ion-2 yang tidak diinginkan, larutan juga ditambahkan reagen Na2CO3 dan Ca(OH)2, sehingga terbentuk endapan-endapan sebagai berikut:
CaSO4 + Na2CO3 -------- CaCO3 + Na2SO4
Putih
MgSO4 + 2NaOH --------- Mg(OH)2 + Na2SO4
Putih
CaCl2 + Na2SO4 --------- CaSO4 + 2NaCl
Putih
MgCl2 + 2NaOH --------- Mg(OH)2 + 2NaCl
Putih
CaCl2 + Na2CO3 --------- CaCO3 + 2NaCl
Putih
Endapan yang terbentuk kemudian disaring pada Filter Press, Larutan brine yang telah dimurnikan kemudian dipompa ke Absorber Tower I untuk proses selanjutnya, sedangkan endapan dari pengotor dibuang sebagai WS (Waste Solid).
II.2.3 Pembuatan sodium bikarbonat
Pembuatan sodium bikarbonat menggunakan larutan brine yang sudah dimurnikan dari Filter Press , dan dikontakkan dengan water gas NH3 didalam Absorber Tower I dan Absorber Tower II (D-320). Gas NH3 dimasukkan dengan cara bubling dari bawah absorber, kemudian bereaksi dengan air dari larutan brine membentuk NH4OH. Setelah itu larutan tersebut kemudian dimasukkan kedalam Carbonation Tower 1 bereaksi dengan gas CO2 yang berasal dari Carbonation Tower II. Larutan hasil reaksi dimasukkan lagi kedalam Carbonation Tower II untuk bereaksi dengan gas CO2 dari Gas Holder CO2 . Larutan yang dihasilkan dari reaksi karbonasi dalam Carbonation Tower adalah NH4HCO3, kemudian larutan tersebut dibawa ke Crystallizer .
Didalam Crystallizer, NH4HCO3 yang belum mengkristal dikristalkan dan diendapkan. Setelah itu NaHCO3 yang mengendapan dipisahkan dari larutan induknya dengan menggunakan Centrifuge . Setelah dipisahkan, endapan kristal NaHCO3 dimasukkan Rotary Dryer. Udara panas yang digunakan pada rotary dryer didapatkan dari blower udara yang dipanaskan dari buangan flue gas dari Furnace menggunakan Heat Exchanger . Sebelum dibuang ke udara, gas buang yang dikeluarkan rotary dryer dilewatkan dahulu melalui Cyclone. Endapan kristal NaHCO3 yang sudah dikeringkan, dibawa menggunakan Belt Conveyor ke dalam Ball Mill. Didalam ball mill, endapan yang dihasilkan diubah menjadi butiran yang lebih kecil dan serbuk. Setelah itu serbuk tersebut dimasukkan kedalam Screen , agar serbuk yang didapatkan ukurannya sama semua. Setelah itu, NaHCO3 ditampung didalam Storage NaHCO3.
Reaksi-reaksi pada proses Solvey yang terjadi diatas bisa di jelaskan lebih sederhana sebagai berikut:
NaCl + H2O + NH3 NaCl + NH4OH
2 NH4OH + CO2 (NH4)2 CO3 + H2O
(NH4)2CO3 + CO2 + H2O 2NH4HCO3
2 NH4HCO3 + 2 NaCl 2NaHCO3 + 2 NH4Cl
Agar tidak terbentuk Soda Ash, maka suhu dalam Carbonation Tower dijaga kurang dari 60 oC, reaksi pembentukan Soda Ash adalah sebagai berikut :
2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
Reaksi ini tidak dikehendaki karena akan mengurangi kadar Sodium Bikarbonat sebagai produk akhir.
Larutan induk dari pemisahan centrifuge direaksikan kembali dengan kalsium hidroksi (CaO) untuk merecovery ammonia (NH3) dan karbon dioksida (CO2) didalam Slaker. CO2 dan NH3 yang didapat, dipisahkan dengan mengembunkan NH3 pada Refrigenerator yang kemudian ditampung kedalam Gas Holder untuk NH3 dan Gas Holder untuk CO2.
Reaksi yang terjadi sebagai berikut :
2 NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2 NH3 + 2H2O
2NH4Cl + CaO = CaCl2 + 2NH3 + H2O
CaCl2 dan H2O yang terbentuk, dan juga bahan-bahan lainnya di angkut ke CaCl2 Plant untuk dimurnikan dan dimanfaatkan oleh sektor industri, makanan, gips, obat-obatan, dll.
By Vita dan Ryan
1 komentar:
salut dengan postingannya yang penuh dengan ilmu.
meski saya tidak paham hehe :)
Posting Komentar