Industri Klor Alkali

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Latar Belakan Belakang g

Dewasa ini, berbagai jenis bahan kimia kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam industri. Soda kaustik dan klor merupakan salah satu industri kimia yang paling pal ing penting.Dalam penggunaannya, bahan ini hampir setingkat dengan asam sulfat dan amonia.Penerapannya sangat  beraneka ragam, sehingga dapat dikatakan tidak ada barang konsumsi konsumsi yang diperjual belikan yang tidak bergantung pada klor dan alkali pada salah satu tahap pembuatannya. Kedua produk ini hampir seluruhnya dijual kepada industri yang digunakan dalam pembuatan serat dan plastik, kaca,  petrokimia, pulp dan kertas, pupuk, bahan peledak, pelarut, dan berbagai  bahan kimia lainnya. Proses klor-alkali merupakan proses elektrolisis yang berperan penting dalam industri manufaktur dan pemurnian zat kimia. Produk yang dihasilkan dari industri klor-alkali adalah gas klor !l "# dan soda kaustik $a%&# sebagai hasil dari elektolisis larutan $a!l.'ika klor dan alkali hidroksida yang diinginkan sebagai produk akhir, rancangan sel elektrolisis harus dibuat sedemikian rupa, sehingga kedua bahan itutidak dapat  bercampur. (iga macam proses elektrolisis yang banyak dipergunakan dipergunakan dalam industri klor-alkali adalah proses elektrolisis dengan sel diafragma, sel membran, dan sel merkuri. Produksi natrium hidroksida dan gas klor secara elektrolisis dikemukakan  pada pertengahan abad ke-)*, tetapi sumber arus listrik yang ada pada saat itu hanyalah baterai. &al ini membuat proses tersebut sangat mahal sehingga tetap tinggal sebagai keingintahuan dalam skala laboratorium saja. +enjelang tahun )*-an, pengembangan dinamo generator# mengubah keadaan ini secara dramatis.ndustri elektrolisis tumbuh dengan cepat

1

disekitar sumber-sumber listrik dari tenaga air, di $orwegia dan di dekat air terjun $iagara /merika Serikat. 0fek pertama dari industri ini, mematikan proses Leblanc, yang telah  bertahan demikian lama hanya dari keuntungan yang yang didapat dari produksi  bersama klorin dan natrium karbonat. Dengan munculnya munculnya pesaing berupa klorin yang diproduksi lebih murni dengan cara elektrolisis, proses 1eblanc dengan cepat menghilang. Dengan membutuhkan waktu yang lebih la ma,  proses klor-alkali elektrolitik juga mengurangi proses Solvay. Dengan menghasilkan basa $a%&# yang secara efektif menyaingi natrium karbonat dalam banyak penggunaan. %leh karena itu, agar kita lebih memahami mengenai industri klor-alkali, maka makalah ini akan membahas mengenai industri klor-alkali.

1.2 Rumuan Rumuan !aala" !aala" 2umusan masalah dari makalah ini adalah sebagai berikut. ).".) 3agaimana sejarah perkembangan industri klor-alkali4 )."." /pa bahan baku yang yang digunakan dalam industri klor-alkali4 ).".5 3agaimanakah karakteristik bahan dan produk dari industri industri klor-alkali4 ).".6 3agaimana proses industri klor-alkali4 ).".7 3erapa kapasitas produk yang dihasilkan pada industri industri klor-alkali di

ndonesia4 ).".8 /pa keunggulan dan kelemahan kelemahan industri klor-alkali4 ).".9 /pa manfaat produk yang dihasilkan industri industri klor-alkali4 1.# $u $u%uan %uan Penul&an (ujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk: ).5.) +engetahui sejarah perkembangan industri industri klor-alkali. ).5." +engetahui bahan baku yang digunakan digunakan dalam industri klor-alkali. ).5.5 +engetahui bahan dan produk dalam industri klor-alkali ).5.6 +emahami proses industri klor-alkali. ).5.7 +engetahui kapasitas produk yang dihasilkan dihasilkan pada industri klor-alkali. ).5.8 +emahami keunggulan keunggulan dan kelemahan industri klor-alkali. ).5.9 +emahami manfaat produk yang dihasilkan dalam industri industri klor-alkali. 1.' !an(aat !an(aat Penul&a Penul&an n +anfaat dari penulisan makalah ini adalah dapat: ).6.) +engetahui sejarah perkembangan industri industri klor-alkali. ).6." +engetahui bahan baku yang digunakan digunakan dalam industri klor-alkali. ).6.5 +engetahui bahan dan produk dalam industri klor-alkali ).6.6 +emahami proses industri klor-alkali.

2

).6.7 +engetahui kapasitas produk yang dihasilkan dihasilkan pada industri klor-alkali. ).6.8 +emahami keunggulan keunggulan dan kelemahan industri klor-alkali. ).6.9 +emahami manfaat produk yang dihasilkan dalam industri industri klor-alkali.

BAB II PE!BAHASAN

Proses klor-alkali merupakan proses elektrolisis yang berperan penting dalam industri manufaktur .Proses .Proses tersebut menghasilkan produk berupa gas & ", gas !l", dan $a%& dimana sumber ion ion klorida yang digunakan digunakan adalah $a!l#. Dengan Dengan

3

kata lain, proses klor-alkali disebut juga dengan proses elektrolisis larutan natrium klorida.

2.1 Se%ara" Perkembangan In)utr& *lor+Alkal&

Soda kaustik pada mulanya dibuat melalui kaustisasi soda abu# 1e3lanc secara tumpak dengan gamping:  $a"!%5 ; !a%&#"

"$a%& ; !a!%5

&al ini bergantung pada kenyataan bahwa kalsium karbonat hampir tidak larut sama sekali di dalam larutan kaustik.

Produksi soda kaustik dengan cara elektrolitik sudah dikenal pada abad kedelapan belas, tetapi baru pada tahun )* soda kaustik diproduksi dengan cara ini untuk keperluan industri. Sampai beberapa tahun sebelum Perang Dunia , kuantitas soda kaustik yang dihasilkan sebagai koproduk klor dari proses elektrolitik boleh dikatakan dapat diabaikan bila dibandingkan dengan yang dibuat dari soda abu dengan kaustisasi gamping.

(etapi, pada tahun )*6, produksi soda kaustik elektrolitik sudah melewati soda kaustik-gamping dan pada tahun )*8", soda kaustik-gamping sudah hampir tidak dibuat lagi. Pada gambar berikut digambarkan jalur  penggunaan soda kaustik.

4

,ambar 1. Diagram ndustri Klor-/lkali

Kimiawan Swedia Karl
6 &!la=# ; +n%"s#!l"g# ; +n!l"a=# ; " &"%l# Scheele tidak menyadari bahwa gas kuning kehijauan yang dihasilkannya adalah unsur dan hal ini terus berlangsung sampai &umphry Da>y mengidentifikasinya pada ))) dan menamainya dari kata ?unani chloros,  berarti hijau#.Sementara itu, 3erthollet dan de Saussure telah mendeskripsikan sifat pemutih dari klorin pada tahun )98. $amun demikian, klorin kurang memuaskan dalam beberapa hal zat ini akan merusak pakaian. Kimiawan Skotlandia !harles (ennant membuat

5

kemajuan penting pada tahun )9** ketika ia mematenkan material yang disebutnya serbuk pemutih yang dibuat dengan menjenuhkan kapur mati dengan klorin seperti reaksi berikut.

!a%&#"s# ; !l"g# !a!l%!l#s# ; &"%l# Dengan demikian, paten pertama mengenai penggunaan klor di industri diterbitkan pada tahun )9** seperempat abad setelah penemuannya# yaitu sebagai pemutih tersebut.

Selama hampir satu abad sesudah penemuan klorin pada tahun )996, metode utama untuk membuat klorin untuk zat pemutih masih merupakan  proses reaksi asli yang pernah digunakan oleh Scheele. ni merupakan metode yang sangat boros, sebab sebagian mangan dan sebagian klorin hilang sebagai +n!l". +enjelang pertengahan abad ke-)*, asam klorida produk samping yang berbahaya dari proses 1eblanc# sudah banyak digunakan dalam manufaktur pemutih dan diperlukan metode untuk mengoksidasinya yang lebih hemat.

/ntara tahun )8 dan )96, kimiawan dan industriawan nggris, &enry Deacon mengembangkan suatu proses untuk mengon>ersi asam klorida gas menjadi klorin dengan katalis tembaga klorida di mana kesetimbangan reaksinya tidak memuaskan. " &!lg# ; @

%"g#!l"g# ; &"%g#

Proses lain adalah proses
6

2.2 Ba"an Baku In)utr& *lor+Alkal&

3ahan baku utama dalam industri klor alkali adalah sebagai berikut. • • • •

1arutan garam brine, "-"7A $a!l# /ir   $a"!%5 1istrik  3ahan baku samping dalam industri klor alkali adalah sebagai berikut. • •

/sam sulfat &"S%6# +erkuri &g#

2.# *arakter&t&k Ba"an )an Pro)uk )ar& In)uatr& *lor+Alkal& 2.#.1 *arakter&t&k Ba"an Baku

Karakteristik bahan baku dalam industri klor-alkali adalah sebagai  berikut.

 $atrium klorida

Sifat fisik $atrium Klorida $a!l#: - 2umus molekul

: $a!l

- 3erat molekul

: 7,67 grBmol

- (itik lebur, ) atm

: ,6⁰!

- (itik didih, ) atm

: )6)5 ⁰!

- Densitas

: ),)5 grBml

- Kapasitas panas "7C!#

: ),85 calBmol ⁰!

- Kelarutan

: 57,9 grB ) gr & "%

- (ekanan uap, ) atm

: )687 ⁰!

- Panas penguapan, ) atm

: 6.) calBmol

Sifat kimia $atrium Klorida $a!l#: Dengan perak nitrat membentuk endapan perak klorida  $a!l ; /g$%5  $a$%5 ; /g!l   $atrium karbonat $a"!%5#

Sifat fisik natrium karbonat $a "!%5#:

7

E 2umus molekul

: $a"!%5

E 3erat molekul

: )8 grBmol

E (itik lebur, ) atm

: 7) ⁰!

E Kelarutan

: 9,) gB) g & "%

E Densitas,

: ",755 grB ml

E Panas spesifik, 5 ⁰!

: ,* calB mol

E Panas penguapan

: 9. calB mol

E Kapasitas panas, "7 ⁰!

: 6,557 calBmol ⁰!

Sifat kimia $atrium Karbonat $a "!%5#: !%" murni dapat diperoleh dari melakukan pemanasan natrium  bikarbonat pada persamaan berikut: " $a&!%5  $a"!%5 ; !%" ; &"%  /ir &"%#

Sifat fisik /ir &"%#: - 2umus molekul

: & "%

- 3erat molekul

: ),)75 grBmol

- (itik lebur, ) atm

: ⁰!

- (itik didih, ) atm

: ) ⁰!

- Densitas

: .** gBcmF cairan pada " C!# .*" gBcmF padatan# grBml

- Kapasitas panas "7C!# : 6)6 calBmol ⁰! - 0ntalpi pembentukan standar : G"8. k'Bmol cairan# G"6". k'Bmol gas# - Panas Penguapan

: ""7.8 'Bg or 6.9 k'Bmol

2.#.2 *arakter&t&k Ba"an Baku Sam-&ng  /sam Sulfat &"S%6#

Sifat Hisika /sam Sulfat &"S%6# - 2umus molekul : &"S%6 - 3erat molekul

: *, grBmol

- Densitas

: ),6 grBml 8

- /sam sulfat berupa cairan bening, tak berwarna, dan tak berbau

Sifat kimia /sam Sulfat & "S%6# Reak& )engan a&r

&"S%6 ; &"%  &5%; ; &S%6&S%6- ; &"%  &5%; ; S%6"-

 +ercury &g#

Sifat Hisika 2aksa &g# - 2umus molekul

: &g

- 3erat molekul

: ".7* grBmol

- (itik lebur, ) atm

: "56.5" K 

- (itik didih, ) atm

: 8"*. K 

- Densitas

: )5.756

grBml

- Kapasitas panas "7C!# : "9.*5 'Imol E)IK E) - 3erwarna keperakkan dan berupa fase li=uid

•

Pro)uk 

  $atrium hidroksida $a%&#

Sifat fisik $atrium hidroksida $a%&# - 3erbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk pelet, serpihan, butiran ataupun larutan jenuh 7A. - 3ersifat lembab cair - Sangat larut dalam air dan akan melepaskan panas ketika dilarutkan. - (itik lebur 5) C! - (itik didih )5* C!. - $a%& membentuk basa kuat bila dilarutkan dalam air  - Densitas $a%& adalah ",) grBml - Senyawa ini sangat mudah terionisasi membentuk ion natrium dan hidroksida

9

Sifat kimia $atrium hidroksida $a%&# Dengan larutan natrium hidroksida, &!l# asam klorida dinetralkan dimana akan terbentuk garam dan air  $a%& ; &!l

$a!l ; &"%

 Klor !l" #

Sifat Hisika Klor !l"# -2umus molekul : !l " -3erat molekul : 9) grBmol -(itik lebur, ) atm : )9),8 K  -(itik didih, ) atm : "5*,)) K  -Densitas : 5," grBml -Kapasitas panas "7C!# : 55,*6* 'Imol E)IK E) - berwarna &ijau kekuningan, dan berupa fase gas

 &idrogen &"#

Sifat Hisika &idrogen &"# - 2umus molekul : & " - 3erat molekul : ),9*6 grBmol - (itik lebur, ) atm : )6,) K  - (itik didih, ) atm : "," K  - Densitas : ,* grBml - Kapasitas panas "7C!# : ",58 'Imol E)IK E) - (ak berwarna, dan berupa fase gas

Sifat kimia &idrogen & "# &idrogen terbakar menurut persamaan kimia: &"g# ; %"g#  " & "%l# ; 79" k' "8 k'Bmol# 2.' Proe In)utr& *lor+Alkal&

Proses elektrolisis adalah salah satu cara untuk membuat soda kaustik dan klor, yang masih banyak dipergunakan di industri. 0lektrolisis larutan garam

10

menghasilkan klor pada anode dan hidrogen bersama natrium hidroksida  pada katode.'ika klor dan natrium hidroksida yang diinginkan sebagai  produk akhir, 2ancangan sel harus dibuat sedemikian rupa sehingga kedua  bahan tersebut tidak bercampur. Dewasa ini, ada berbagai rancangan yang cerdik untuk mengatasi masalah tersebut.(etapi, ada tiga jenis rancangan sel yang paling banyak digunakan • • •

di industri, yaitu sebagai berikut. Sel diafragma)*# Sel merkuri )*"# Sel membran )*9#

Sebelum dimasukkan ke dalam sel elektrolisis, air garam terlebih dahulu harus melalui proses pemurnian karena mengandung pengotor seperti senyawa-senyawa kalsium, besi, dan magnesium. Pemisahan pengotor dapat dilakukan dengan menggunakan resin penukar ion. /kan tetapi, proses ini memerlukan biaya yang besar untuk pembelian dan regenerasi resin.%leh karena itu digunakan senyawa kimia yaitu $a "!%5 yang lebih murah. Pada sel membran dilakukan pengolahan tambahan dengan f osfat. (ahaptahapnya adalah sebagai berikut. ). Pengendapan (ahap awal dari pemurnian air garam adalah pengendapan kalsium dan ion magnesium sebagai kalsium karbonat !a!% 5# dan magnesium hidroksida +g%&#"#dengan menggunakan natrium karbonat dan natrium hidroksida. 1ogam besi, titanium, molibdenum, nikel, kromium, >anadium, tungsten# juga dapat diendapkan sebagai hidroksida.

". Penyaringan Pengotor yang berupa endapan dihilangkan dengan sedimentasi, filtrasi, atau kombinasi dari keduanya. /ir garam murni harus mengandung idealnya Jllmann, )**8L: !a: M" mgBl N+g: M) mgBl N S% 6: M7 gBl

11

a. Proe Elektrol&& )engan Sel D&a(ragma

Padatahun )*-an, suatu proses baruuntukproduksi soda kaustik dan klorin dikembangkandanpenggunaannyaberkembangdengancepat,yaitupembuatann atriumhidroksidadanklorindarilarutan garamsecaraelektrolisis.Soda kaustik dan klorin dapatbereaksi membentuk natrium hipoklorit $a!l%#, dengan reaksi lebih lanjut untuk menghasilkan natrium klorat $a!l% 5# pada temperatur operasi diatas 6!.ntukmencegahhaltersebut, makaruangkatodedan anode dipisahkanmenggunakansekat yang disebut)&a(ragma, sehingga sel ini dinamakan sel diafragma Gambar 2.1#.(eknikutamauntukelektrolisis di /merikaSerikatialahel)&a(ragma.

Seldiafragmajugamenjagabercampurnya gas hidrogendan gas klor, karenakedua gas tersebutdapatmenyebabkanterjadinyaledakanapabilabercampur.Seldiafragma terbuatdarisuatuselaputberpori yang dapatdilalui ion-ion, namuntetapdapatmenahanpercampuranproduk.

Seldiafragma yang lama menggunakan anode grafit dan katodeberupakotakbajadengansisi yang berpori./pabila digunakan elektrode grafit, maka akan terjadi reaksi berikut. !s# ; 6 %&-a=#!%"g# ; " &"%l# ; 6eDengan demikian, anoda harus diganti secara rutin.

Diafragmaterbuatdaribahan yang mempunyaisifatpermeabilitas, sepertiasbesataufluorocarbon yang ditempatkanpadaselaputberpori./walnya, diafragma yang digunakan terbuat dari asbes. Diafragma itu kemudian tersumbat karena pemakaian dan ini akan terlihat dari penurunan >oltase.Diafragma itu harus diganti secara berkala.Sel yang menggunakan anode yang terbuat dari titanium yang dilapisi platinum, ruthenium, iridium  jarang menyebabkan diafragma tersumbat sehingga sel dapat beroperasi selama )"-"6 bulan tanpa pergantian diafragma.

12

Padapertengahantahun )*-an, dikembangkandiafragma yang bebas dari asbes,yaitu polimer fluorocarbon, terutama P(H0 politetrafluoroetilena#. Diharapkan bahwa diafragma yang dikembangkan tersebut dapat memperpanjang umur pemakaian diafragma dan dapat mengatasi keberatan  para pencinta lingkungan mengenai adanya kemungkinan asbes yang masuk  ke lingkungan.

Oambar".) SelDiafragma

Padaelektrolisisdenganmenggunakanseldiafragma, arus D! dialirkanmelaluisel agar elektrolisalarutannatriumkloridadanarahnyadarianodakekatoda, yang  berlawananarahdenganaliranelektron.

2eaksiterutamayang terjadipadaanodenyaialah "!l-a=#!l"g# ; "e-

0ooks  - ),58 Q

" &"%l# %"g# ; 6&;a=# ; 6e-

0ooks  - ),"5 Q

Dan reaksi di katodenyaialah " &"% l# ; "e-&"g# ; "%&- a=#

0ored  - ,5 Q

13

"$a; a=# ; "e- "$a s#

0ored  - ",9) Q

Dari harga potensial reduksi di atas, reaksi keseluruhan yang terjadi di katode dan anode: %ksidasi

: " !l- a=#→ !l" g# ; " e-

0ooks  - ),58 Q

2eduksi

: " &"% l# ; " e-→&" g# ; " %& - a=#

0ored  - ,5 Q

" $a!la=# ; " &"%a=# &"g#; !l"g# ; " $a%& a=#

0osel  - ",)* Q

Dalamseldiafragma,  perhatikanbahwapermukaanlarutansengajadibuatlebihtinggidalamkomparte men anodedaripadadalamkatode. &al inibertujuanuntukmeminimumkanmigrasi %& -melaluidiafragmake anode, dimana ion tersebutdapatbereaksidenganklorin yang sedangdihasilkanatauklorinakanmengalami disproporsionasidalamkeadaanbasa. Dalamlarutan alkali, !l"akanterdispro porsionasimenghasilkan!l% G dan!l G . !l" ; %&-!l%- ; !l-; &;

Pada sel diafragma, hasil dari ruangan katode merupakan suatu campuran, yaitu ) -)"A $a%& dan )6-)8A $a!l a=#. ntuk pengiriman, larutan ini  perlu dipekatkan terlebih dahulu, biasanya sampai 7A dan ini menelan  banyak energi, biarpun menggunakan e>aporator efek ganda. ntuk menghasilkan ) ton kaustik 7A air yang harus diuapkan mecapai "8 kg.
14

7A $a%& a=# dengan sekitar )A $a!l berupa pengotoran. !l " g# dapat mengandung sekitar ),7A % " g# disebabkan proses oksidasi.

&ukum kimia mensyaratkan bahwa setiap mol klorin yang dihasilkan melalui elektrolisis larutan garam diiringi dengan dua mol natrium hidroksida. Karena kebutuhan akan kedua produk tidak beribang secara deal, maka harga kedua komoditas ini berfluktuasi Suatu produk samping dari reaksi ini adalah hidrogen. &idrogen dapat bereaksi langsung dengan klorin menghasilkan hidrogen klorida gas dengan kemurnian tinggi. Selain itu, hidrogen dapat direaksikan dengan nitrogen menghasilkan ammonia.

Diagram Alir ElektrolisisASel # Diafragma iPenear #aram 'ang r a n!"an Penge(el!m m!rni m Air n$a%a &ilt ) #ara n rasi e m si ar # Elek # Pe !ta a $ Pen Pen$i troli a m $in Pe ! Pen n ngin s r sis , gin n$ ek Pe ger ka! an a / Pen at in an *air ing 2 Pen stik m n'i l 2 an gi m% an g!a +lo na an %an a rin n an . , Dari harga 0sel untuk elektrolisis larutan $a!l diketahui bahwa elektrolisis larutan $a!l memerlukan tegangan lebih dari ",)* Q. Sebenarnya, karena tahanan dalam dari sel elektrolisis dan potensial berlebih o>er-potential#  pada elektroda,diperlukan suatu >oltase yang agak lebih tinggi kira-kira 5,7Q.

15

'ika sebuah arus sebesar ), / dilewatkan melalui suatu sel diafragma secara kontinyu selama "6 jam, jumlah !l" yang diproduksi kira G kira Jumlah g Cl 2 24  jam × =

 60 men 1 jam

×

 60 det   1 C  1 men

 ×

1 mole  1 molCl 2  70,9 g Cl 2  ×  × × det  96500 C  2 mole 1 molCl 2

 #2 g

ni merupakan kecepatan produksi yang tak berarti untuk proses komersial. /gar sebuah sel menghasilkan sekitar ) ton !l " per hari, diperlukan arus sekitar 5) /. Sedangkan total energi eki>alen yang dibutuhkan untuk menghasilkan larutan kaustik soda melalui proses sel diafragma adalah sekitar 7. k
b. Proe Elektrol&& )engan Sel !erkur&

Diagram A g Alir Pene i a Elektrolisis Penge r n!"an r Sel erk!ri n$a%a Air &iltrasi a &il n Pen$i #ara ma tra Elektro m si nA Angina , lisis n ol m ar Peng! g i Sel al !ta Penit r raian Pen$in g n $in erk!r Pem( Amalg a ginan ka! gin Pem(! i Pen m stik!ang am angan an 'im an , merk!r %a merk i2 a na !ri n. ,

Air garam at 'ang )e %enge (el!m si n$a% m!rni $! Pen$ ingin Peng an ering +om an %resi

/ l 2

16

Suatu proses elektrolisis dalam industri klor-alkali yang menghasilkan  $a%& a=# dengan kemurnian yang lebih tinggi dibandingkan dengan sel diafragma adalah sel merkuri. Dalam elektrosis tersebut, anodenya terbuat dari grafit atau titanium, tetapikatodenya adalah kolam aliran raksa merkuri#. Katode merkuri mempunyai o>erpotensial yang lebih tinggi untuk mereduksi &"% menjadi %&- menjadi &"g#.2eduksi yang terjadi adalah $a; a=# menjadi $al# yang larut dalam merkuri membentuk suatu amalgam paduan raksa natrium# berupa ,7A $a. on !l - yang berasal dari larutan garam $a!l mengalami oksidasi di anoda menghasilkan gas !l ".

2eaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : Katode

: "$a;a=# ; "e-"$al# dalam &g#

/node

: "!l-a=# !l"g#; "e-

 $a&gmasuk ke dalam denuder. Denuder adalah bejana berbentuk silindris diisi dengan bola-bola grafitdiimpregnasi dengan logam transisi seperti He atau $i#. Di dalam denuder ditambahkan air, kemudian natrium almagam mengalami hidrolisis. 2eaksinya adalah sebagai berikut : "$al# dalam &g#; "& "%  &"g# ; "$a%& a=# ; &gl#

&gl# yang dihasilkan kemudian dikembalikan lagi ke dalam sel elektrolisis. 3ila untuk proses tersebut digunakan air dalam jumlah yang tepat, maka hasilnya ialah $a%& 7A dengan kandungan garam yang sangat rendah 5  ppm#.

Oambar "." Sel 2aksa

17

Sel merkuri kiranya  banyak

memberikeuntungan daripada sel diafragma, terutama karena

dapat

menghasilkan $a%& dengan kemurnian tinggi tanpa  prosedur lanjutan yang terlalu  banyak. Satu kerugian yang

 penting adalah bhwa sel merkuri memerlukan >oltase yang lebih tinggi kira-kira 6,7 Q# dibandingkan sel diafragma dan juga memerlukan energi listrik yang cukup banyak, yaitu sekitar 5) k
c. Proe Elektrol&& )engan Sel !embran

18

Diagram Alir a Elektrolisis Sel Penen! i em(ran "an air Pengen$ r

, 2 Pen$i ngina , n

2

garam a%an &iltrasi Pem!rni an Sel $engan / Elektroli Pen$ingi mem(ra l sis Pengeri nan n 2 +om%resi ngan %ert!kar Pen*aira an ion n Peng!a% +lo an

rin

ga ra #aram at 'ang m %enge re (el!m n$a% si m!rni $!  ar !t a n k a ! st ik

Pen$ ingin Pem an ekat Pen$ an ingin Pen' an im%a nan a

. ,

+embran pertukaran ion pertama kali dikembangkan pada awal )*9-an oleh Du Pont $afion#, diikuti oleh /sahi Olass Hlemion#.Proses elektrolisis larutan garam brine# dengan menggunakan sel membran merupakan teknologi termodern dalam industri klor alkali. 3eberapa jenis  polimer dikembangkan untuk digunakan sebagai membran dalam industri tersebut. Du Pont mengembangkan polimer asam perfluorosulfonat $afion#, sedangkan /shai menggunakan membran berlapis banyak yang terdiri dari polimer asam perfluorosulfonat yang dilapisi pada satu sisinya dengan polimer asam perfluorokarboksilat.ntuk memberikan kekuatan mekanik membran, membran umumnya diperkuat dengan P(H0 polytetrafluoroethylene#serat.

Dalam sel membran tersebut, ruang anoda dan ruang katoda dipisahkan oleh suatu membran yang dapat dilalui oleh kation ion positif# atau disebut juga membran penukar kation.+embran penukar kation tersebut memiliki  peranan penting yaitumenjadi media yang memungkinkan terjadinya

19

 perpindahan ion-ion natrium $a;# dari ruang anoda ke ruang katoda.  $amun, membran tersebut mencegah mengalirnya ion !l -ke ruang katoda dan mencegah sebagian besar ion %& - ke ruang anoda sehingga soda kostik yang dihasilkan tidak bercampur dengan larutan garam. Sel membran beroperasi dengan menggunakan larutan garam yang lebih  pekat dan menghasilkan produk yang lebih murni dan lebih pekat "A  $a%& yang mengandung 7 ppm $a!lN dan produk dengan 6A $a%&  pun akhir-akhir ini dikabarkan ada#.1arutan garam natrium klorida jenuh yang mengandung ion-ion $a ; and !l G dialirkan ke dalam ruang anoda, sedangkan pada ruang katoda diisi air murni.Suatu arus searah D!# kemudian dialirkan melalui sel tersebut.

Oambar ".5 Sel +embran

Pada anoda, ion-ion klorida !l G # dalam larutan garam $a!l# mengalami oksidasi menjadi gas klorin !l "#, sedangkan pada katoda ion-ion hydrogen &;# dalam air mengalami reduksi menjadi gas hydrogen & "#. 2eaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : Katode

: " &; ; " e G   &"  g #

 /node

: "!l- !l"; "e-

20

Selanjutnya, ion-ion natrium $a;# yang berpindah dari anoda ke katoda  bereaksi dengan ion-ion hidroksida %& G # menghasilkan soda api $a%&# dengan konsentrasi 5"-57A. ntuk mencapai konsentrasi soda api 7A, larutan kaustik yang diproduksi harus dipekatkan dengan penguapan terkonsentrasi di >aporizer#.

2eaksi elektrolisis larutan garam $a!l# secara keseluruhan dapat dituliskan sebagai berikut:

"$a!l ; "&"% "$a%&;!l" ; &" Karena gas klorin !l"# bersifat korosif, anoda harus dibuat dari logam yang tidak reaktif seperti titanium, sementara katoda dapat dibuat dari nikel. /dapun kon>ersi kimia dalam industri klor alkali adalah sebagai berikut. •

0>aporasi dan Pemisahan Oaram Pada sel diafragma, dihasilkan ))A $a%& dan )7A $a!l. ntuk  pengiriman, larutan tersebut perlu dipekatkan terlebih dahulu di dalam e>aporator efek berganda yang tabung-tabungnya terbuat dari nikel. Sebagian besar garam itu terkristalisasi ke luar dan dapat dipisahkan untuk kemudian didaur-ulangkan. &asil akhir dari proses klor-alkali ini adalah 7A $a%&a=# dengan sekitar )A $a!l berupa pengotor. 3ila kandungan  $a!l sebesar )A tidak menjadi masalah, larutan 7A ini dapat langsung dikirim sebagai produk dengan kepekatan komersial standar. Sel membran menghasilkan kaustik yang jauh lebih pekat dibandingkan sel diafragma "A-6A#, sedangkan kandungan klornya sedikit sehingga produk ini tidak   banyak memerlukan e>aporasi dan perlakuan lain. Demikian pula untuk sel merkuri, tidak diperlukan e>aporasi untuk membuat produk dengan konsentrasi 7A. Dalam proses sel merkuri, kaustik soda 7A yang diperoleh langsung dari dekomposerBdenuder biasanya dipompa ke menara pendingin, kemudian menuju sistem pembuangan merkuri dan kemudian menuju ke bagian  penyimpanan akhir. Dalam beberapa kasus kaustik dipanaskan sebelum filtrasi. +etode yang paling umum untuk menghilangkan merkuri dari soda

21

kaustik adalah pelat atau daun# filter dengan precoat karbon. Dalam kondisi normal, merkuri-sel kaustik soda $a%& sebagai )A# mengandung ") ppm natrium klorida dan 6-8 R g &g B kg $a%&. •

0>aporasi /khir  Kaustik 7A yamg sudah didinginkan dan diendapkan atau kaustik yang telah dimurnikan secara khusus dapat dipekatkan dengan menggunakan e>aporator akhir efek-tunggal agar menjadi $a%& 9 sampai 97A dengan menggunakan uap bertekanan 7 sampai 8 kPa. Kaustik yang sangat  pekat ini harus ditangani dengan pipa yang dipanasi dengan pipa uap agar tidak mengalami pembekuan.1arutan itu lalu diteruskan ke periuk  penyelesaian.

•

Penyelesaian Kaustik dalam Periuk  aporator.!ara ini juga untuk konsentrasi di atas 7A.Kaustik anhidro yang panas itu diolah dengan  belerang agar kandungan besinya mengendap dan keluar.Produk ini dipompakan dengan pompasentrifugal yang menyalurkan bahan meleleh itu ke dalam drum-drum baja yang dapat menampung 5" kg atau ke dalam mesin penyerpih. Oambar ".6 Skema Kon>ersi Kimia pada ndustri Klor-/lkali

•

Pemurnian kaustik secara Khusus Pengotor yang tidak dikehendaki dalam kaustik 7A adalah besi klorida,  $a!l, dan $a!l%5.Penyingkiran besi-besi biasanya dilakukan dengan mengolah kaustik itu dengan )A berat serbuk kalsium karbonat dan menyaring campuran yang dihasilkan. Klorida dan klorat dikeluarkan dengan meneteskan kaustik 7A itu ke dalam kolom larutan ammonia 7A. Pengolahan ini menghasilkan kaustik yang hampir bebas sama sekali dari klorida dan klorat seperti yang dihasilkan dari proses raksa.Oambar ".6#.

22

•

Pendinginan Klor  Klor panas yang keluar dari anoda mengandung banyak uap air. Oas ini terlebih dahulu didinginkan di menara pendingin agar sebagian besar uap ini dapat mengembun.

•

Pengeringan Klor  Setelah didinginkan, gas klor dikeringkan dengan asam sulfat di dalam menara pembasuh. Sampai pada menara asam sulfat ini, klor basah itu harus ditangani dengan menggunakan bahan yang tahan, seperti poliester, poli>inil klorida, dan lain-lain.

•

Pemampatan dan Pencairan Klor  Klor kering dikompresi sampai tekanan "6 kPa atau kadang-kadang  bahkan 77 kPa. ntuk tekanan yang agak rendah, kompresor yang biasa digunakan adalah kompresor putar dengan torak zat cair dan terbuat dari  besi, dan menggunakan asam sulfat sebagai cairan perapat. ntuk tekanan dan kapasitas yang lebih besar, biasanya digunakan kompresor sentrifugal atau kompresor bolak-balik tanpa pelumasan. Kompresor bolak-balik  biasanya menggunakan cincin torak dan salut torak dari karbon, sedangkan  bagian-bagian lainnya terbuat dari besi cor. Kalor kompresi ditarik keluar dan gasnya mengembun. Klor cair itu disimpan di dalam silinder-silinder kecil, silinder satu ton, pipa atau kereta tangki 7 t yang dikirimkan ke konsumen besar. Oas sisa atau  gas tiupT blow gas# yang selalu terdapat  pada proses ini terdiri dari campuran seimbang antara klor dan udara.

23

•

Pendinginan hidrogen Oas hidrogen didinginkan di menara pendingin agar sebagian besar uap air dapat mengembun. Dalam proses sel merkuri, hidrogen harus diperlakukanBdiolah lagi untuk menghilangkan merkuri. Pendingin primer  pada suhu kamar dilakukan pada electrolyser, memungkinkan uap merkuri mengembun ke dalam sirkuit merkuri utama. Pendinginan lebih lanjut terjadi pada tahap berikutnya menggunakan penukar panas besar dan kondensat dikirim untuk diperoleh merkuri kembali.

Perbedaan /ntara Ketiga +acam Sel 0lektrolisis

Kualitas dari soda kaustik  Konsentrasi soda kaustik  3ahan baku air garam

+erkuri (inggi, hanya mengandung M5  ppm $a!l 7 A

Diafragma +engandung ). G ).7A berat $a!l )" A

3eberapapemurnian 3eberapapemurnia diperlukan, ndiperlukan, tetapitergantung tetapitergantung  padakemurniangara  padakemurniangara m atauair m atauair garamyang garamyang digunakan digunakan 0nergi listrik yang sekitar 5) Sekitar "9 digunakan k
+embran (inggi,hanya mengandung M7 ppm $a!l 55A /ir garam yang digunakan harus dengan kemurnianyang tinggi agar tidak  mempengaruhi kinerjamembran ""-"7

2endah

2./ *a-a&ta In)utr& *lor+Alkal&

P2%DS0$ K1%2$ D $D%$0S/  $ama Perusahaan P(. ndustri Soda ndonesia,
Kapasitas ton B tahun# 6.7 ".5* )6.

24

P(. Dong 'iu ndonesia, Serang P(. /sahimas Subentra !hemical, !ilegon P(. ndochlor Prakasa ndustri, Serang

8. ". ).

P2%DS0$ S%D/ K/S(K D $D%$0S/

-ama Per!sa"aan

okasi

+a%asitas tonta"!n

/ilegon

285000

Serang

215000

Si$oaro

12000

e$an

6400

)ia!

10000

Pro(oling go

9000

Padatan

P Asa"imas /"emi*als

S!(entra

P S!ln$o A$i!sa"a Cair

P n$!stri So$a n$onesia P So$a S!matera P n$a" +iat P!l% an$ Pa%er P +ertas etes P i:i +imia

7200 Si$oaro

P +ertas ;as!ki )a*"mat P +ertas Pa$alarang P Pakerin

6850 ;an'!:a ngi Pa$alaran g

P S!%arma

750 15000 1800

ookerto P i:on n$onesia

12000 S!ra(a'a

P Sasa &ermentasi

3600 #resik Si$oaro

2000?

25

Pada tahun )**, total produksi dunia sekitar 67 juta ton./merika tara dan /sia secara kolektif memberikan kontribusi sekitar )6 juta ton, sementara 0ropa memproduksi sekitar ) juta ton. Di /merika Serikat, produsen utama natrium hidroksida adalah Dow !hemical !ompany, yang telah produksi tahunan sekitar 5,9 juta ton dari situs di Hreeport, (eUas , dan Pla=uemine, 1ouisiana. Produsen utama /S termasuk %Uychem , PPO , %lin , Pioneer Perusahaan yang dibeli oleh %lin#, nc P%$/#, dan Hormosa. Semua perusahaan-perusahaan ini menggunakan proses chloralkali. ndustri /lkali di !ina dikenal sebagai basis produksi penting (angshan Sanyou kimia yang dilepaskan "* laporan tahunan.Selama periode pelaporan,  perusahaan mencapai laba usaha 57 yuan, laba bersih sebesar 5.688. yuan, yuan ,6) per saham.1aba bersih dan laba per saham turun A dari tahun ke tahun. Sebelumnya, Shandong &aihua laporan menunjukkan bahwa pada tahun "* kehilangan 9 juta kerugian, laba per saham ,9*. !hlor-alkali kimia yang dilepaskan oleh 0Upress menunjukkan bahwa pada tahun "* laba bersih kepada  pemegang saham perusahaan yang terdaftar, kerugian dari 5* juta yuan, ,5565 yuan per kehilangan saham. S( "* 'inhua diharapkan kerugian sekitar 6,* miliar yuan, yuan ),67) per saham dari sekitar kerugian. Selatan saham diharapkan hingga "* kerugian tahunan sekitar " j uta yuan.Vingdao ndustri Soda /sh "* diharapkan laba bersih sekitar ") juta yuan kerugian. 5 (eman ndustri Kimia, Shandong &aihua, S( 'inhua, Vingdao Soda /sh ndustri klor-alkali perusahaan sektor industri yang terdaftar. !hlor-alkali industri produk terkemuka untuk soda abu, PQ! dan soda kaustik.Soda abu dan soda kaustik adalah bahan kimia dasar. Proses, elektrolisis air garam industri menghasilkan soda kaustik dan klorin. Klorin dan sintesis etilen atau asetilena dari PQ!.Soda kaustik, soda abu adalah produk hilir.Soda ash terutama hilir kaca.!austic soda industri hilir aluminium, kertas dan sebagainya. /nalis mengatakan surplus adalah alasan utama untuk kehilangan klor-alkali industri. Data menunjukkan bahwa pada tahun "*, kapasitas produksi PQ! )9,  juta ton, dan permintaan yang jelas untuk ).77. ton pada tahun "), 26

kapasitas produksi PQ! baru akan ",) juta ton. Pada "*-"9*5 ton produksi soda kaustik kapasitas, )*,6 juta ton produksi, dan permintaan yang jelas untuk )  juta ton pada tahun "), diharapkan untuk meningkatkan kapasitas produksi 7.*9. ton. Surplus di industri, di bawah tekanan untuk mengendalikan biaya, perusahaan dapat memiliki tertawa terakhir. PQ! memiliki dua lini produksi: etilen, atau kalsium karbida metode. 3ahan baku minyak mentah etilena Perancis. &ukum kalsium karbida bahan baku batubara. !ina miskin minyak, etilen PQ! dengan Perancis melonjaknya harga minyak mentah sementara ekonomi memudar, kalsium karbida crescendo metode. 3atubara, T 3atubara G kalsium karbida G PQ!T rantai industri bahan baku, PQ! kapasitas baru mulai sumber daya batubara cukup melimpah, wilayah tengah dan barat. Saat ini, kimia Sino-(hai, ?ili 0nergi, pasukan khusus nggris membangun  batubara-untuk-PQ! rantai industri./kibatnya, batubara, tenaga listrik menjadi faktor utama menentukan biaya klor-alkali.Status khusus dari pasukan nggris di  $ingUia, melalui kekuasaan, sumber daya, dan klor-alkali integrasi, saat ini keuntungan biaya yang paling komprehensif dari bisnis PQ!. 3esar pemegang saham, pasukan nggris dan pasukan nggris kelompok khusus Ouodian di  $ingUia asetilena $ingdong direncanakan dan kimia lainnya yang terkait kawasan industri taman, mendukung sejumlah besar sumber daya batubara. 3eberapa analis  berpendapat bahwa pasukan khusus nggris mungkin terlibat dalam pembangunan taman ini.

2.0 *eunggulan )an *elema"an )alam In)utr& *lor Alkal&

Keunggulan dan kelemahan dalam industri klor-alkali adalah sebagai berikut. ).

SelDiafragma Sel diafragma memilikikeunggulan antara lain : • •

3eroperasipadategangan yang lebihrendahdibandingkanselmerkuri Dapatberoperasidengan air garamkurangmurnidaripada yang dibutuhkanolehselmembran

27

Sel diafragma memilikikelemahan yaitu  bilamenggunakandiafragmaasbes, proses diafragmapadadasarnyamenimbulkanmasalahlingkungan./sbes merupakan bahan beracun, menyebabkan kanker paru-paru dan asbestosis, dan tumor ganas pada paru-paru. ". Sel +erkuri Sel merkuri memilikikeunggulan yaitu menghasilkan $a%& pekat dengan kemurnian tinggi sehingga tidak memerlukan prosedur lanjutan lebih banyak. /dapun kelemahannya sel merkuri antara lain : •

Sel merkuri memerlukan >oltase yang lebih tinggi kira-kira 6,7 Q# dibandingkan sel diafragma 5,7 Q# dan juga menggunakan energi listrik yang cukup banyak, yaitu sekitar 5) k
•

diafragma. +erkuri mempunyai dampak negatif terhadap lingkungan. (ragedi yang dikenal dengan +inamata DiseaseT penyakit +inamata#,  berdasarkan penelitian ditemukan penduduk di sekitar kawasan tersebutmemakan ikan yang berasal dari laut sekitar (eluk +inamata yangmengandung merkuri yang berasal dari buangan sisa industri plastik. Oejala keanehan mental dan cacat saraf mulai tampakterutama pada anak-anak.Semua komponen merkuri baik dalam bentuk metil dan bentuk alkil yangmasuk ke dalam tubuh manusia secara terus menerus akanmenyebabkan kerusakan  permanen pada otak, hati, dan ginjal.

5. •

Sel +embran Sel membranmemilikikeunggulan antara lain : Dapat memproduksi larutan soda kaustik murni dan menggunakan listrik

•

kurang dari proses lainnya ""-"7 k
Sel merkuri memilikikelemahan yaitu :

28

/ir garam memasuki sel membran harus dengan kemurnian sangat tinggi sehingga sering membutuhkan langkah pemurnian mahal tambahan sebelum elektrolisis.

29

2. !an(aat -ro)uk

+anfaat-manfaat produk dari industri klor-alkali adalah sebagai berikut. ). Soda kaustik $a%&# ndustri pulp dan kertas • 2ayon • ndustri tekstil pemprosesan kapas dan dalam proses pewarnaan • • • •

serat sintetik seperti nilon dan polyester# ndustri sabun dan deterjen ndustri minyak dan gas bumi migas# ndustri kimiasebagai bahan baku pembuatan plastik, obat-obatan,  pelarut, kain sintetik, zat pewarna, cat, tinta, dan lain-lain#

". Klorin Sebagai disinfektan air dalam proses pembuatan air minum • %bat-obatan • Pulp dan kertas, pelarut, zat pewarna, tekstil, perminyakan, • •

•

antiseptik, insektisida, makanan, cat, plastik, pemutih Klorin dalam bentuk /sam Klorida &!l# digunakan  pada industri logam sebagai bahan baku ekstraksi.  nsur halogen klorin dalam Kalium Klorida K!l# digunakan

•

sebagai pupuk tanaman. Hungsi klorin dalam amoniumklorida  $& 6!l # yang digunakan

•

sebagai bahan pengisi batu baterai.  Hungsi klorin dalam bentuk natrium hipoklorit $a!l%# digunakan

•

sebagai pengelontang agen melanggar# untuk kain dan kertas.  Klorin dalam bentuk !a%!l " B !a";# !l-# !l%-# merupakan

•

•

•

 bahan kedudukan pembuat serbuk pengelontang atau kapur klor.  Klorin dalam Kalsium hipoklorit J!a %!l "#"L digunakan sebagai desifektan dan bahan pemutih.  Hungsi klorin dalam bentuk Kalium klorat K!l# bahanbaku  pembuat mercon dan korek api.  Klorin dalam bentuk Seng Klorida Wn!l "# sebagai bahan pematri solder#.

5. &idrogen

30

&idrogen sering dibuat menjadi senyawa, misalnya asam klorida dan amonia, atau digunakan untuk hidrogenasi senyawa organik. Oas ini dapat pula dibakar untuk pembangkitan kalor atau digunakan di dalam sel bahan bakar untuk pembangkitan listrik.hidrogen juga digunakan dalam industri pupuk, agen pereduksi bijih logam, pemurnian minyak  bumi, pembuatan metanol, hidrogen juga dipakai sebagai zat pendingin rotor dalam generator listrik di stasiun penghasil listrik. &" digunakan sebagai pendingin rotor di generator pembangkit listrik karena ia mempunyai kondukti>itas termal yang paling tinggi di antara semua  jenis gas. 3aru-baru ini juga hidrogen digunakan sebagai bahan campuran dengan nitrogen kadangkala disebut forming gas# sebagai gas perunut untuk pendeteksian kebocoran gas yang kecil. /plikasi ini dapat ditemukan di bidang otomotif, kimia, pembangkit listrik, kedirgantaraan, dan industri telekomunikasi. &idrogen adalah zat aditif 0*6*# yang diperbolehkan penggunaanya dalam ujicoba kebocoran bungkusan makanan dan sebagai antioksidan.

BAB III PENU$UP #.1 *e&m-ulan /dapun kesimpulan yang diperoleh mengenai ndustri Klor-/lkali antara

lain sebagai berikut. ). 3ahan baku yang digunakan dalam industri klor-alkali adalah larutan garam brine#, air, $a"!%5, merkuri dan & "S%6. ". Sel diafragma, sel merkuri, dan sel membran masing-masing memiliki kelebihan dan kelemahan.

31

5. Sifat fisik $atrium hidroksida $a%&# adalah titik lebur 5) C!dan titik  didih )5* C!. 6. Proses industri klor-alkaliada 5, yaitu sel diafragma, sel merkuri, sel membran. 7. P(. ndochlor Prakasa ndustri yang terletak di Serang tiap tahunnya menghasilkan produk klor-alkali sebanyak ). ton per tahun. 8. Sel diafragma memilikikeunggulan antara lain beroperasipadategangan yang lebihrendahdibandingkanselmerkuri. Sel diafragma memilikikelemahan yaitu  bilamenggunakandiafragmaasbes, proses diafragmapadadasarnyamenimbulkanmasalahlingkungan. 9. Sel merkuri memilikikeunggulan yaitu menghasilkan $a%& pekat dengan kemurnian tinggi sehingga tidak memerlukan prosedur lanjutan lebih banyak. /dapun kelemahannya sel merkuri antara lain sel merkuri memerlukan >oltase yang lebih tinggi dibandingkan sel diafragma dan juga menggunakan energi listrik yang cukup banyakdibandingkan dengansel diafragma. . Sel +embran Sel membranmemilikikeunggulan antara lain dapat memproduksi larutan soda kaustik murni dan menggunakan listrik kurang dari proses lainnya ""-"7 k
32

dapat pula dibakar untuk pembangkitan kalor ata u digunakan di dalam sel bahan bakar untuk pembangkitan listrik. )). Soda kaustik $a%&# biasanya digunakan pada ndustri pulp dan kertas , rayon, industri tekstil pemprosesan kapas dan dalam proses  pewarnaan serat sintetik seperti nilon dan polyester#, industri sabun dan deterjen, industri minyak dan gas bumi migas#, industri kimia sebagai  bahan baku pembuatan plastik, obat-obatan, pelarut, kain sintetik, zat  pewarna, cat, tinta, dan lain-lain#.

33