commit to user
Prarancangan Pabrik Natrium Nitrat Dari Natrium Klorida dan Asam Nitrat
Kapasitas 30.000 Ton Tahun
BAB II Deskripsi Proses
3 NaCl + 3 HNO
3
3 NaNO
3
+ 3 HCl HNO
3
+ 3 HCl NOCl + Cl
2
+ 2H
2
O 3 NaCl + 4 HNO
3
3 NaNO
3
+ NOCl + Cl
2
+ 2 H
2
O NaCl akan bereaksi dengan HNO
3
membentuk NaNO
3
dan HCl terlebih dahulu. Selanjutnya HCl akan bereaksi dengan sisa HNO
3
yang belum bereaksi dengan NaCl sehingga membentuk air dan gas NOCl serta gas Cl
2
. Reaksi NaCl dan HNO
3
menjadi NaNO
3
berlangsung di dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk RATB pada temperatur 60
o
C dan tekanan 1 atm Othmer, 1997, vol. 17.
2.2.2 Kondisi Operasi
Reaksi berjalan pada suhu 60
o
C dengan tekanan 1 atm. Pemilihan kondisi operasi tersebut didasarkan pada pertimbangan bahwa kondisi tersebut merupakan
kondisi optimum untuk pembentukan NaNO
3
dari NaCl dan HNO
3
Kobe, 1957. Selain itu juga karena pertimbangan untuk menjaga supaya HNO
3
tetap bereaksi dengan NaCl membentuk NaNO
3
karena HNO
3
kurang stabil jika pada suhu tinggi dan akan terdekomposisi menjadi gas NO
2
, H
2
O dan O
2
Othmer, 1997, vol.22. Pada prarancangan pabrik Natrium Nitrat ini rasio mol reaktan antara HNO
3
dengan NaCl yang digunakan adalah 1,3 : 1, sehingga akan diperoleh konversi sebesar 95
terhadap NaCl U.S.Patent 2215450, 1940. Reaksi dijalankan pada kondisi isotermal sehingga suhu dalam reaktor harus
dijaga konstan pada 60
o
C maka digunakan reaktor jenis RATB Reaktor Alir Tangki
commit to user
Prarancangan Pabrik Natrium Nitrat Dari Natrium Klorida dan Asam Nitrat
Kapasitas 30.000 Ton Tahun
BAB II Deskripsi Proses
Berpengaduk karena ada pengadukan. Selain itu, fase reaktan adalah cair sehingga memungkinkan penggunaan reaktor jenis ini. Untuk menjaga reaksi berjalan pada
keadaan isothermal, yaitu pada suhu 60
o
C tersebut maka dimasukkan steam pada jaket reaktor sebagai penyuplai panas
2.2.3 Tinjauan Termodinamika
Tinjauan secara termodinamika ditujukan untuk mengetahui sifat reaksi eksotermisendotermis
dan arah
reaksi reversibleirreversible.
Untuk menentukan reaksi eksotermis atau endotermis, panas reaksi dapat dihitung dengan
perhitungan panas pembentukan standar ∆Hf
o
pada P = 1 atm dan T = 25
o
C. Tabel 2.1 Harga
∆Hf
o
dan ∆Gf
o
Komponen ∆Hf
o
, kJmol ∆Gf
o
, kJmol NaCl
- 410,994 -384,049
HNO
3
173,218 -79,914
NaNO
3
- 466,683 -365,891
NOCl 51,7142
66,0654 Cl
2
H
2
O -241,8
-228,589 Sumber : Yaws, 1999
Pada proses pembentukan Natrium Nitrat terjadi reaksi berikut : 3 NaCl + 4 HNO
3
3 NaNO
3
+ NOCl + Cl
2
+ 2 H
2
O
commit to user
Prarancangan Pabrik Natrium Nitrat Dari Natrium Klorida dan Asam Nitrat
Kapasitas 30.000 Ton Tahun
BAB II Deskripsi Proses
i. Panas reaksi standar
∆Hr
o
∆Hr
o
= ∑ ∆Hf
o
produk - ∑ ∆Hf
o
reaktan ∆Hr
o
= 3. ∆Hf
o
NaNO
3
+ ∆Hf
o
NOCl + ∆Hf
o
Cl
2
+ 2. ∆Hf
o
H
2
O – 3.
∆Hf
o
NaCl + 4. ∆Hf
o
HNO
3
∆Hr
o
= [3.-466,683 + 51,714 + 0 + 2.-241,8] – [3.-410,994 + 4.-173,218]
∆Hr
o
= 93,919 kJmol Karena
∆Hr
o
bernilai positif maka reaksi bersifat endotermis. ∆H
333
pada suhu reaksi 60
o
C 333 K adalah : dH = Cp.dT
∆H
333
=
333K 298K
dT Cp.
∆H
333
= [ ∑ Cp produk - ∑ Cp reaktan ] dT
∆H
333
= 21.110 Jmol – 24.450 Jmol ∆H
333
= -3.340 Jmol ∆H = ∆Hr
o
+ ∆H
333
∆H = 93.919 - 3.340 ∆H = 90.579 Jmol
ii. Konstanta kesetimbangan K pada keadaan standar Gf
= - RT ln K Dimana:
commit to user
Prarancangan Pabrik Natrium Nitrat Dari Natrium Klorida dan Asam Nitrat
Kapasitas 30.000 Ton Tahun
BAB II Deskripsi Proses
Gf : Energi Gibbs pada keadaan standar T = 298
o
K, P = 1 atm, Jmol ∆Hr
o
: Panas reaksi, Jmol K
: Konstanta Kesetimbangan T : Suhu standar =298 K
R : Tetapan Gas Ideal = 8,314 Jmol.K sehingga
G
o
dari reaksi tersebut adalah : Gf
o
= Gf
o produk
- Gf
o reaktan
= 3. G
NaNO3
+ G
NOCl
+ G
Cl2
+ 2. G
H2O
– 3. G
NaCl
+ 4.
G
HNO3
= 3-365,891 + 66,065 + 0 + 2-228,589 – 3-384,049 + 4-79,914
= - 16.983 Jmol
RT ΔGf
K ln
o 298
=
K 298
. Jmol.K
8,314 Jmol
16.983
= 6,8547 K
298
= 948,3227 iii. Konstanta kesetimbangan K pada T = 60
o
C = 333 K
1 2
1 2
T 1
T 1
R ΔHr
K K
ln
Dengan : K
1
= Konstanta kesetimbangan pada 298 K K
2
= Konstanta kesetimbangan pada suhu operasi
commit to user
Prarancangan Pabrik Natrium Nitrat Dari Natrium Klorida dan Asam Nitrat
Kapasitas 30.000 Ton Tahun
BAB II Deskripsi Proses
T
1
= Suhu standar 25
o
C = 298 K T
2
= Suhu operasi 60
o
C = 333 K R = Tetapan Gas Ideal = 8,314 Jmol.K
∆Hr
o
= Panas reaksi standar pada 298 K
K 298
1 K
333 1
Jmol.K 8,314
Jmol 93.919
948,3227 K
ln
2
948,3327 K
ln
2
= 3,9843
53,7471 =
946,6675 K
2
K
2
= 5,0969 x 10
4
Karena harga konstanta kesetimbangan relatif besar, maka reaksi berlangsung searah, yaitu ke kanan irreversible.
2.2.4 Tinjauan Kinetika Reaksi
