PEMBUATAN AMONIA DENGAN PROSES HABER BOSCH

Pembuatan Amonia dengan Proses Haber Bosch

Tabel : Kondisi Optimum Pembuatan NH₃

No	Faktor	Reaksi : N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) ∆H= -924 kJ	Kondisi Optimum
1.	Suhu	1. Reaksi bersifat eksoterm 2. Suhu rendah akan menggeser kesetimbangan kekanan. 3. Kendala:Reaksi berjalan lambat	400-600oC
2.	Tekanan	1. Jumlah mol pereaksi lebih besar dibanding dengan jumlah mol produk. 2. Memperbesar tekanan akan menggeser kesetimbangan kekanan. 3. Kendala Tekanan sistem dibatasi oleh kemampuan alat dan faktor keselamatan.	150-300 atm
3.	Konsentrasi	Pengambilan NH3 secara terus menerus akan menggeser kesetimbangan kearah kanan	_
4.	Katalis	Katalis tidak menggeser kesetimbangan kekanan, tetapi mempercepat laju reaksi secara keseluruhan	Fe dengan campuran Al2O3 KOH dan garam lainnya

Dasar teori pembuatan amonia dari nitrogen dan hydrogen ditemukan oleh Fritz Haber (1908), seorang ahli kimia dari Jerman. Sedangkan proses industri pembuatan amonia untuk produksi secara besar-besaran ditemukan oleh Carl Bosch, seorang insinyur kimia juga dari Jerman. Persamaan termokimia reaksi sintesis amonia adalah :

N₂(g) + 3H₂(g) ⇄ 2NH₃(g) ∆H = -92,4Kj Pada 25^oC : Kp = 6,2×105

Berdasarkan prinsip kesetimbangan kondisi yang menguntungkan untuk ketuntasan reaksi ke kanan (pembentukanNH₃) adalah suhu rendah dan tekanan tinggi. Akan tetapi, reaksi tersebut berlangsung sangat lambat pada suhu rendah, bahkan pada suhu 500^oC sekalipun. Dipihak lain, karena reaksi ke kanan eksoterm, penambahan suhu akan mengurangi rendemen. Proses Haber-Bosch semula dilangsungkan pada suhu sekitar 500^oC dan tekanan sekitar 150-350 atm dengan katalisator, yaitu serbuk besi dicampur dengan Al₂O₃, MgO, CaO, dan K₂O.

Reaksi kekanan pada pembuatan amonia adalah reaksi eksoterm. Reaksi eksoterm lebih baik jika suhu diturunkan, tetapi jika suhu diturunkan maka reaksi berjalan sangat lambat . Amonia punya berat molekul 17,03. Amonia ditekanan atmosfer fasanya gas. Titik didih Amonia -33,35 ^oC, titik bekunya -77,7 ^oC, temperatur & tekanan kritiknya 133 ^oC & 1657 psi.

Entalpi pembentukan (∆H), kkal/mol NH_3(g) pada 0^oC, -9,368; 25 ^oC, -11,04. Pada proses sintesis pd suhu 700-1000^oF, akan dilepaskan panas sebesar 13 kkal/mol. Kondisi optimum untuk dapat bereaksi dengan suhu 400- 600^oC, dengan tekanan 150-300 atm. Kondisi optimum pembuatan amonia (NH₃) dapat digambarkan pada tabel berikut :

Pengaruh katalis pada sistem kesetimbangan adalah dapat mempercepat terjadinya reaksi kekanan atau kekiri, keadaan kesetimbangan akan tercapai lebih cepat tetapi katalis tidak mengubah jumlah kesetimbangan dari spesies-spesies yang bereaksi atau dengan kata lain katalis tidak mengubah nilai numeris dalam tetapan kesetimbangan. Peranan katalis adalah mengubah mekanisme reaksi kimia agar cepat tercapai suatu produk.

Katalis yang dipergunakan untuk mempercepat reaksi memberikan mekanisme suatu reaksi yang lebih rendah dibandingkan reaksi yang tanpa katalis. Dengan energi aktivasi lebih rendah menyebabkan maka lebih banyak partikel yang memiliki energi kinetik yang cukup untuk mengatasi halangan energi aktivasi sehingga jumlah tumbukan efektif akan bertambah sehingga laju meningkat. Perbandingan reaksi dengan katalis dan tanpa katalis dapat dilihat pada gambar dihalaman berikut:

Dengan kemajuan teknologi sekarang digunakan tekanan yang jauh lebih besar, bahkan mencapai 700 atm. Untuk mengurangi reaksi balik, maka amonia yang terbentuk segera dipisahkan. Mula-mula campuran gas nitrogen dan hidrogen dikompresi (dimampatkan) hingga mencapai tekanan yang diinginkan. Kemudian campuran gas dipanaskan dalam suatu ruangan yang bersama katalisator sehingga terbentuk ammonia.

Pembuatan asam sulvat

Dengan kemajuan teknologi sekarang digunakan tekanan yang jauh lebih besar, bahkanmencapai 700 Atm. Untuk mengurangi reaksi balik, maka amonia yang terbentuk segeradipisahkan. Mula-mula campuran gas nitrogen dan hidrogen dikompresi (dimampatkan) hingga mencapai tekanan yang diinginkan. Kemudian campuran gas dipanaskan dalamsuatu ruangan yang bersama katalisator sehingga terbentuk amonia. Diagram alur dari proses Haber-bosch untuk sintesis amoni.

Anotional flow-sheet for the cyanamide process.The first step in the process is to make lime from limestone: CaCO

3

+ heat → CaO + CO

2

ini kemudian dipanaskan dengan Batubara di lingkungan anoxic untuk membuat Carbide Kalsium:CaO + 3C + heat → CaC

2

+ CO

Penetapan nitrogen yang sebenarnya berasal dari reaksi Carbide Kalsium dengan Nitrogen murni, thusfor proses ini menjadi industri praktis itu diperlukan proses theLinde

FRAKSINASI

 udara cair. Reaksi berlangsung pada 2atm atau ~ 0.2MPa, dipanaskan oleh melalui Ohmicheating dari batang Karbon.: CaC

2

+ N

2

→ CaCN

2

+ C Finally dalam upaya untuk membuat Amoniak, kalsium sianamida dicampur dengan air dan NaOH (sebagai katalis) untuk hidrolisis: CaCN + H

2

O → 2NH

3

+ CaCO

3

The Kalsium Karbonat mudah dapat dipisahkan karena merupakan yang solid, dan Amonia dapat bedistilled, memungkinkan NaOH untuk didaur ulang kembali untuk lebih hydrolysis.Contrast ini dengan proses Haber-Bosch untuk membuat Amonia, yang pada cairan timerequired mahal yang sama seperator udara serta seperator elektrolitik untuk memproduksi hidrogen dan tinggi reaktor tekanan katalitik: Sebuah aliran sheet-nosional untuk awal

 Haber-Bosh process.By hanya memelototi salah satu melihat bahwa, sebagai cara untuk membuat Amoniak, Haber-Bosh Proses adalah jauh lebih sederhana. Karena tidak memerlukan tungku dan beberapa intermediarysteps menghasilkan biaya sianamida operasinya harus lebih rendah (Dengan asumsi satu memiliki sistem elektrolisis anefficient untuk hidrogen). Tentu saja reaktor amoniak membutuhkan katalis anexpensive dan sistem daur ulang sejak single pass tidak terlalu efficient.

Langsung ke: navigasi,cariBerkas:Profil katalis.png 

Profilentalpiuntuk reaksi dengan dan tanpa katalis.

 A

U 

merupakan energiaktivasi untuk reaksi yang tak berkatalis,

 A

C 

sebagai energi aktivasi yang terkurangiuntuk reaksi yang sama ketika diberi katalis.

 I 

menunjukkan titik terbentuknya produk antara, yang kemudian bereaksi menghasilkan produk.

Katalis adalah suatu zat yang mempercepatlaju reaksi reaksi kimiapada suhu tertentu,tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri (lihat pula katalisis

Suatu katalis berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk.Katalis memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat atau memungkinkan reaksi padasuhu lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi.

Katalismenyediakan suatu jalur pilihan denganenergi aktivasiyang lebih rendah. Katalismengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya reaksi.Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama: katalis homogen dan katalisheterogen. Katalis heterogen adalah katalis yang ada dalam fase berbeda dengan pereaksidalam reaksi yang dikatalisinya, sedangkan katalis homogen berada dalam fase yangsama. Satu contoh sederhana untuk katalisis heterogen yaitu bahwa katalis menyediakansuatu permukaan di mana pereaksi-pereaksi (atausubstrat) untuk sementara terjerap.

Ikatan dalam substrat-substrat menjadi lemah sedemikian sehingga memadaiterbentuknya produk baru. katan atara produk dan katalis lebih lemah, sehingga akhirnyaterlepas.Katalis homogen umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi, dalamsuatu proses yang memulihkan katalisnya. Berikut ini merupakan skema umum reaksikatalitik, di mana C melambangkan katalisnya: A + C → AC (1)B + AC → AB + C (2)Meskipun katalis (C) termakan oleh reaksi 1, namun selanjutnya dihasilkan kembali olehreaksi 2, sehingga untuk reaksi keseluruhannya menjadi, A + B + C → AB + C katalis tidak termakan atau pun tercipta.