Prosess Industri Natrium Karbonat / Soda Ash atau Na2SO4

    

Natrium karbonat, Na₂CO₃ dalam rumus molekul, juga dikenal sebagai soda ash (bubuk), soda, dan abu alkali (tepung).  Kata "soda" (dari bahasa Latin Tengah) awalnya berasal dari tanaman tertentu yang tumbuh di rawa yang mengandung garam, ditemukan bahwa abu tanaman ini menghasilkan alkali berguna yaitu "abu soda.". Budidaya tanaman untuk produksi soda abu mencapai puncaknya,terutama pembangunan di abad 18 di Spanyol, tanaman ini diberi nama barrilla, dalam bahasa inggris adalah " Barilla. abu dari rumput laut menghasilkan abu soda,dan pembakaran Kayu menghasilkan garam abu dan bahan aktif kalium karbonat.

 Proses untuk memperoleh natrium karbonat (soda ash) telah berubah secara signifikan dari waktu ke waktu, pada awalnya diproduksi oleh pembakaran rumput laut yang kaya natrium. Ketika gulma dibakar, natrium akan tertinggal di abu dalam bentuk natrium karbonat

 

Walaupun proses ini efektif, hal itu tidak dapat digunakan untuk menghasilkan jumlah besar. Proses pembuatan Natrium karbonat ada dua macam yaitu secara sintetik dan alami. Secara sintetik terdiri atas proses Le Blanc dan Solvay sedangkan secara alami disebut sebagai proses Natural. Adapun penjelasan mengenai proses pembuatan Natrium karbonat (soda ash) sebagai berikut :

A.  Proses Le Blanc

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.

  

                

  Natrium sulfat dipanaskan di hadapan batu kapur dan batubara dan campuran yang dihasilkan mengandung kalsium sulfat dan natrium karbonat, yang kemudian diekstrak. masalah yang signifikan dengan proses LeBlanc, termasuk biaya tinggi dan polusi yang signifikan, terinspirasi seorang insinyur kimia Belgia bernama Ernest Solvay (1838-1922) untuk mengembangkan proses yang lebih baik untuk membuat karbonat natrium.

Proses Le Blanc 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. Ini 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 dikalsinas

Reaksi :

 

 

B.       Proses Solvay

Proses Solvay menggunakan brine (NaCl), batu kapur (CaCO₃), sebagai bahan baku dan menggunakan ammonia sebagai reagen siklus. Adapun reaktor yang digunakan adalah Packed tower. Natrium karbonat yang dihasilkan berupa light sodium carbonat dan dense sodium carbonat sesuai dengan kebutuhan pabrik yang menggunakannya

Reaksi – reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

                

Proses Solvay sebagai contoh proses siklus dalam industri kimia (hijau = reaktan, hitam = antara, produk = merah).

 

 

Jika dibandingkan antara proses Le Blanc dan Solvay, maka proses Solvay lebih menguntungkan dikarenakan proses Solvay berjalan pada suhu rendah, reaksi berjalan pada fase cair-gas, konversi yang dihasilkan besar, dan Natrium yang dihasilkan lebih berkualitas.By-product yang dihasilkan dari proses Solvay dapat dijual kembali.

C.       Proses Natural

Bahan baku yang digunakan pada proses natural ini adalah burkeite crystal (Na₂CO₃.2Na₂SO₄) yang telah dipisahkan dari impuritasnya. Crude burkeite crystal yang terdiri atas Li2NaPO4 dan Na₂CO₃.2Na₂SO₄ dipisahkan sedangkan filtratnya dipekatkan menjadi Na₂SO₄.10H₂O ( garam Glauber’s ).Garam Glauber’s disaring meninggalkan mother liquor yang kaya akan Natrium karbonat. Kristal soda murni diperoleh dengan didinginkan dalam tangki pendingin, kemudian disaring (filter) lalu masuk ke pengering (dryer).

Reaksi keseluruhan :

Na₂CO₃.2Na₂SO₄ (s) ⎯⎯→ Na₂CO₃ (s) + 2Na₂SO₄ (aq) 

      

Dilihat dari ketersediaan bahan baku, proses Natural tidak mungkin dilakukan di Indonesia karena bahan baku yaitu endapan trona tidak terdapat di Indonesia. Jadi proses yang mungkin dilakukan di Indonesia adalah proses Le Blanc dan Solvay.

Berikut ini akan diuraikan keuntungan dan kerugian dari kedua proses di tinjau dari kedua aspek tersebut : Tabel 1.3. Perbandingan aspek teknis dan ekonomis antara proses Solvay dan Le Blanc

 

	Proses leblanc	Proses solvay
Aspek teknis a.       Proses   1.      Bahan baku   2.      Hasil samping   3.      Kemurnian produk   4.      Korosifitas bahan b.      Operasi   1.      Tekanan   2.      Suhu Aspek dampak lingkungan	NaCl padat H2SO4 CaS 96,8% Tinggi Tinggi Tinggi	NaCl jenuh, batu Kapur CaCO3 CaCl2 97% 4,5 atm70oC Sedang

Dengan membandingkan aspek-aspek tersebut maka dipilih proses yang lebih menguntungkan secara komersial yaitu dengan proses Solvay.

Reaksinya adalah sebagai berikut :

  1.      Reaksi yang terjadi pada kiln:

CaCO₃ (s) → CaO (s) + CO₂ (g)                ΔHR 298 = 42.596,60 kkal/kmol

CaO (s) + H₂O (l) → Ca(OH)₂ (aq)            ΔHR 298 = -26.134,46 kkal/kmol

2.     Reaksi yang terjadi dalam converter:

NaCl (s) + H₂O(l) + NH₃ (g) → NH₄OH (aq) + NaCl (aq)   ΔHR 298 = 262.513,02 kkal/kmol

3.     Reaksi yang terjadi dalam reaktor :

          2 NH₄OH + CO₂ ↔ (NH₄)2CO₃ + H₂O                     ΔHR 298 = -2,674,95 kkal/kmol

 (NH₄)2CO₃ + CO₂ + H₂O ↔ 2 NH₄HCO₃                ΔHR298 = 34.981,13 kkal/kmol

 2 NH₄HCO₃ + 2 NaCl ↔ 2 NaHCO₃ + 2 NH₄Cl       ΔHR 298 = -140.959,159 kkal/kmol

4.     Reaktor yang digunakan adalah jenis reactor packed tower.

      a.  Reaksi yang terjadi dalam calciner :

2 NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂                        ΔHR 298 = -3.501,764 kkal/kmol

   b.   Reaksi yang terjadi dalam ammonia still :

2 NHCl+Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2NH₃ + 2H₂O           ΔHR 298 = 135.983,52 kkal/kmol