Proses kontak

Proses Kontak adalah prosedur teknis yang digunakan untuk memproduksi asam sulfat dengan menggunakan katalisator (contohnya adalah vanadium pentoksida dan silikon dioksida). Proses ini sering digunakan dalam bidang perindustrian, walaupun proses kontak ganda yang lebih menguntungkan dan ramah lingkungan juga telah dikembangkan. Sebelumnya proses yang digunakan untuk memproduksi asam sulfat adalah proses ruang timbal dan proses vitriol.^[1]

Proses Kontak pertama kali dipatenkan di Bristol oleh Peregrine Phillips pada tahun 1831, tetapi proses ini baru digunakan dalam bidang perindustrian beberapa dasawarsa kemudian - contohnya adalah di kota Freiberg pada tahun 1875..^[2] Kemudian platina mulai digunakan sebagai katalisator, tetapi terobosan yang sesungguhnya baru terjadi setelah Vanadium dijadikan katalisator.

Prosedur

Pertama-tama sulfur dioksida diproduksi dengan membakar sulfur. Udara yang dibutuhkan untuk pembakaran harus dikeringkan terlebih dahulu untuk menghindari korosi dan deaktivasi katalisator oleh asam sulfat atau asam sulfit:

${\displaystyle \mathrm {S_{8}(s)+8\ O_{2}(g)\quad \rightarrow \quad 8\ SO_{2}(g)\qquad } }$ ${\displaystyle {\Delta H=-297{,}03~{\rm {kJ/mol}}}}$^[3]

Pembakaran sulfur dilakukan dengan kelebihan udara di dalam sebuah tungku dengan bahan yang tahan suhu tinggi hingga campuran gas mencapai sekitar 10 hingga 11% sulfur dioksida. Setelah pembakaran, gas harus didinginkan hingga suhu 410-440 °C untuk persiapan oksidasi katalitis dalam langkah berikutnya.

Sulfur dioksida dapat juga diperoleh dengan membakar bijih yang mengandung sulfid:

${\displaystyle \mathrm {4\ FeS_{2}+11\ O_{2}\quad \rightarrow \quad 2\ Fe_{2}O_{3}+8\ SO_{2}\qquad } }$

Sulfur dioksida yang telah dihasilkan lalu bereaksi dengan oksigen dalam reaksi setimbang dengan bantuan dari katalisator platina atau vanadium (di atas gel silika SiO₂) dan hasilnya adalah sulfur trioksida:

${\displaystyle \mathrm {2\ SO_{2}(g)+O_{2}(g)\quad \rightleftharpoons \quad 2\ SO_{3}(g)\qquad } }$ ${\displaystyle {\Delta H=-197{,}96~{\rm {kJ/mol}}}}$^[3]

Sulfur trioksida yang diperoleh lalu bereaksi dengan air untuk membentuk asam sulfat:

${\displaystyle \mathrm {SO_{3}(g)+H_{2}O(l)\quad \rightarrow \quad H_{2}SO_{4}(l)\qquad } }$ ${\displaystyle {\Delta H=-176{,}6~{\rm {kJ/mol}}}}$^[3]

SO₃ memiliki kelarutan yang lebih tinggi di dalam H₂SO₄ daripada air. Dari sini asam disulfat dapat dihasilkan:

${\displaystyle \mathrm {SO_{3}(g)+H_{2}SO_{4}(l)\quad \rightarrow \quad H_{2}S_{2}O_{7}(l)} }$

Asam ini kemudian dapat direaksikan dengan air untuk memperoleh kandungan asam sulfat yang dua kali lebih besar:

${\displaystyle \mathrm {H_{2}S_{2}O_{7}(l)+H_{2}O(l)\quad \rightarrow \quad 2\,H_{2}SO_{4}(l)} }$

Perlu dicatat bahwa suhu reaksi sulfur dioksida dengan oksigen harus berada di dalam ambang batas 400–600 °C.

Catatan kaki

1. The History of the Contact Sulfuric Acid Process (PDF; 157 kB).
2. David M. Kiefer: Sulfuric acid: Pumping up the volume, ACS
3. A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1Vorlage:Holleman-Wiberg/Startseite fehlt.

Daftar pustaka

• O.B. Lapina, B.S. Bal'zhinimaev, S. Boghosian, K.M. Eriksen, R. Fehrmann: Progress on the mechanistic understanding of SO₂ oxidation catalysts. Dalam: Catalysis Today. 1999, 51, S. 469–479, doi:10.1016/S0920-5861(99)00034-6.