Proses pembuatan ammonium sulfat [(NH4)2SO4] dengan proses netralisasi

Proses pembuatan ammonium sulfat [(NH₄)₂SO₄] dengan metode reaksi netralisasi asam – basa dapat berlangsung menggunakan bahan baku ammonia (NH₃) sebagai basa dan asam sulfat (H₂SO₄) sebagai asam. Reaksi ini berlangsung dalam fasa gas-cair dimana ammonia pada fasa gas dan asam sulfat pada fasa cair. Produk yang dihasilkan berupa kristal ammonium sulfat [(NH₄)₂SO₄] yang tercampur dalam larutan mother liquor. Reaksi ini bersifat irreversibel dan merupakan reaksi eksotermis. Secara keseluruhan reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : 

Menurut teori Bronsted-Lowry (Vogel, 1979), mekanisme reaksi pembuatan ammonium sulfat [(NH₄)₂SO₄] yaitu :

Menurut Vogel (1979), mekanisme reaksi berdasarkan teori Bronsted-Lowry yang mendasarkan pada reaksi asam-basa, dimana asam sebagai pendonor proton dan basa sebagai penerima proton (akseptor). Asam Sulfat (H₂SO₄) akan terurai menjadi sebuah proton (H⁺) dan sebuah basa konjugat (HSO₄^-). Selanjutnya, basa konjugat HSO₄^- akan terurai menjadi sebuah proton (H⁺) dan sebuah basa konjugat SO₄^2-. Dua buah proton (H⁺) yang terbentuk akan bereaksi dengan basa (NH₃) membentuk asam konjugat NH₄⁺. Asam konjugat ini akan bereaksi dengan basa konjugat SO₄^2- membentuk Ammonium Sulfat atau (NH₄)₂SO₄.

Berdasarkan data proses produksi yang telah dilakukan di Unit ZA PT. Petrokimia Gresik (2009), reaksi netralisasi yang berjalan di dalam reaktor kristaliser berlangsung pada suhu 105–110^oC dan tekanan 1 atm, sehingga temperatur reaktor dijaga pada temperatur 105^oC. Berdasarkan stoikhiometri, gas ammonia dan asam sulfat cair masuk ke dalam reaktor kristaliser dengan perbandingan mol 2:1(http://en.wikipedia.org/org/wiki/ammoniumm_sulfate, 2009). Gas ammonia dan asam sulfat cair bereaksi secara stoikhiometri membentuk ammonium sulfat dengan konversi reaksi over all sebesar 98%.

Pemilihan kondisi operasi pada suhu 105-110^oC dan tekanan 1 atm dengan pertimbangan bahwa pada suhu yang terlalu tinggi ammonium sulfat akan terdekomposisi menjadi ammonium bisulfat [(NH₄)HSO₄]. Hal ini karena, pada suhu yang terlalu tinggi maka asam sulfat (asam kuat) akan membentuk aerosol sehingga bereaksi dengan gas ammonia menjadi ammonium bisulfate [NH₄HSO₄]. Senyawa ammonium bisulfate ini berupa kristal putih yang bersifat korosif dan berbahaya, seperti menyebabkan iritasi pada kulit. Apabila temperatur reaksi jauh lebih dari 100^oC dan melebihi temperatur leleh ammonium sulfat (235-280^oC) maka akan terbentuknya ammonium bisulfat. Akan tetapi apabila temperatur reaksi terlalu rendah dapat menyebabkan konversi reaksi menjadi kecil (kurang maksimal) (http://en.wikipedia.org/wiki/ammonium_sulfate, 2009)

Pembuatan Ammonium Sulfat dengan Proses Fase Gas–Liquid Ammonia dan Asam Sulfat (Proses Netralisasi) pada dasarnya dibagi menjadi 4 tahap:

1.      Tahap penyiapan bahan baku

2.      Tahap reaksi netralisasi

3.      Tahap pemisahan dan pengeringan produk

4.      Tahap pengepakan

Blok Diagram pembuatan amonium sulfat dengan proses netralisasi dapat dilihat pada gambar 2.1.