PRARANCANGAN PABRIK AMONIUM NITRAT DARI AMONIA …... · pabrik direncanakan didirikan di daerah Cikampek, Jawa Barat. Bahan baku asam nitrat diperoleh dari PT. Multi Nitrotama Kimia,

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

0

TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK AMONIUM NITRAT

DARI AMONIA DAN ASAM NITRAT

KAPASITAS 60.000 TON/TAHUN

Disusun Oleh :

1. Danik Widi Astuti ( I 0508030 )

2. Yunie Widhyastuti ( I 0508072 )

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012


commit to user

iii-1

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT, karena limpahan

rahmat dan hidayah-Nya, penulis akhirnya dapat menyelesaikan penyusunan

Laporan Tugas Akhir dengan judul “Prarancangan Pabrik Amonium Nitrat dari

Amonia dan Asam Nirat Kapasitas 60.000 Ton/Tahun”.

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis memperoleh banyak bantuan

dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Dr. Sunu H. Pranolo selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia atas bimbingannya.

2. Dr. Eng. Agus Purwanto, S.T., M.T. dan Wusana Agung W., S.T., M.T. selaku

dosen pembimbing atas bimbingan dan arahannya dalam penyelesaian tugas

akhir ini.

3. Enny Kriswiyanti A., S.T., M.T. dan Endang Kwartiningsih, S.T., M.T. selaku

Pembimbing Akademik atas bimbingan dan arahannya.

4. Inayati, S.T., M.T., Ph.D. dan Ir. Endang Mastuti W. selaku Dosen Penguji

dalam ujian pendadaran tugas akhir atas bimbingan dan arahannya.

5. Seluruh dosen, laboran, dan administrasi Jurusan Teknik Kimia atas ilmu,

arahan, dan bantuannya selama ini.

6. Kedua orang tua dan keluarga atas dukungan doa dan semangat yang

senantiasa diberikan.

7. Seluruh teman – teman Teknik Kimia UNS, khususnya angkatan 2008.

8. Seluruh pihak yang telah membantu, yang tidak dapat disebutkan satu per satu.


commit to user

iii-2

Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari

sempurna. Oleh karena itu, penulis membuka diri terhadap segala saran dan kritik

yang membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis

dan pembaca sekalian.

Surakarta, Oktober 2012

Penulis


commit to user

iv-1

DAFTAR ISI

Halaman Judul ................................................................................................. i

Lembar Pengesahan ......................................................................................... ii

Kata Pengantar ................................................................................................. iii

Daftar Isi .......................................................................................................... iv

Daftar Tabel ..................................................................................................... v

Daftar Gambar ................................................................................................. vi

Intisari ............................................................................................................. vii

BAB I PENDAHULUAN .................................................................... 1

1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik ............................................ 1

1.2. Kapasitas Perancangan ........................................................... 2

1.2.1. Proyeksi Kebutuhan Amonium Nitrat di Indonesia ...... 2

1.2.2. Bahan Baku yang Diperlukan ...................................... 3

1.3. Pemilihan Lokasi Pabrik ........................................................ 4

1.3.1 Bahan Baku ................................................................. 5

1.3.2 Transportasi dan Telekomunikasi ................................ 5

1.3.3 Tenaga Kerja ............................................................... 5

1.3.4 Karakterisasi Lokasi .................................................... 5

1.3.5 Kebijakan Pemerintah ................................................. 6

1.3.6 Utilitas ........................................................................ 6

1.4. Tinjauan Pustaka .................................................................... 6

1.4.1 Proses Pembuatan Amonium Nitrat ............................ 6


commit to user

iv-2

1.4.2 Alasan Pemilihan Proses ............................................. 10

1.4.3 Kegunaan Produk ....................................................... 11

1.4.4 Sifat Fisik dan Kimia .................................................. 12

1.4.4.1. Bahan Baku .................................................. 12

1.4.4.2. Produk .......................................................... 15

1.4.5 Tinjauan Proses secara Umum ..................................... 16

BAB II DESKRIPSI PROSES ............................................................... 18

2.1. Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ....................................... 18

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku .............................................. 18

2.1.2 Spesifikasi Bahan Pembantu ....................................... 19

2.1.3. Spesifikasi Produk ...................................................... 19

2.2. Konsep Proses ....................................................................... 20

2.2.1 Dasar Reaksi .............................................................. 20

2.2.2 Mekanisme Reaksi ..................................................... 20

2.2.3 Kondisi Operasi .......................................................... 21

2.2.4 Reaksi ....................................................................... 21

2.2.5 Tinjauan Termodinamika dan Kinetika ....................... 22

2.2.5.1 Tinjauan Termodinamika .............................. 22

2.2.5.2 Tinjauan Kinetika ........................................ 23

2.3. Langkah Proses ...................................................................... 26

2.3.1 Diagram Alir Proses ................................................... 26

2.3.2 Tahapan Proses .......................................................... 30

2.3.2.1 Tahap Persiapan Bahan Baku ....................... 30


commit to user

iv-3

2.3.2.2 Tahap Pembentukan Produk ........................ 31

2.3.2.2 Tahap Pembutiran Produk ............................ 31

2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas ............................................ 33

2.4.1 Neraca Massa ............................................................. 33

2.4.1.1. Neraca Massa Total ...................................... 33

2.4.1.2. Neraca Massa Alat ........................................ 34

2.4.2 Neraca Panas .............................................................. 36

2.5. Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses ...................................... 39

2.5.1 Lay Out Pabrik ........................................................... 39

2.6.2 Lay Out Peralatan Proses ............................................ 45

BAB III SPESIFIKASI PERALATAN PROSES .......................................48

3.1. Reaktor ................................................................................. 48

3.2. Evaporator ............................................................................ 49

3.3. Mixing Tank ......................................................................... 50

3.4. Prilling Tower ...................................................................... 51

3.5. Screen................................................................................... 51

3.6. Screw Conveyor ................................................................... 52

3.7. Coating Drum ....................................................................... 52

3.8. Conveyor .............................................................................. 53

3.8.1. Belt Conveyor-01 ........................................................ 53

3.8.2. Belt Conveyor-02 ........................................................ 53

3.9. Bucket Elevator .................................................................... 54

3.9.1 Bucket Elevator-01 ...................................................... 54


commit to user

iv-4

3.9.2 Bucket Elevator-02 ...................................................... 54

3.10. Silo... .................................................................................... 54

3.10.1. Silo Amonium Nitrat ................................................ 54

3.10.2. Silo Clay .................................................................. 55

3.11. Tangki ................................................................................. 56

3.11.1. Tangki Asam Nitrat .................................................. 56

3.11.2. Tangki Amonia ........................................................ 57

3.12. Heat Exchanger .................................................................... 58

3.12.1 Heat Exchanger-01 ................................................... 58

3.12.2 Heat Exchanger-02 ................................................... 59

3.13. Pompa ................................................................................. 60

3.13.1. Pompa-01 ................................................................. 60

3.13.2. Pompa-02 ................................................................. 60

3.13.3. Pompa-03 ................................................................. 61

3.14. Blower .................................................................................. 62

3.15. Expansion Valve ................................................................... 62

BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES DAN LABORATORIUM..............64

4.1. Unit Pendukung Proses .......................................................... 64

4.1.1 Unit Pengadaan Air ...................................................... 65

4.1.2 Unit Pengadaan Udara Tekan ........................................ 72

4.1.3 Unit Pengadaan Listrik .................................................. 72

4.1.4 Unit Pengadaan Bahan Bakar ........................................ 76

4.2. Laboratorium ......................................................................... 77


commit to user

iv-5

4.2.1 Laboratorium Fisik ..................................................... 79

4.2.2 Laboratorium Analitik ................................................ 79

4.2.3 Laboratorium Penelitian dan Pengembangan .............. 80

4.3. Unit Pengolahan Limbah........................................................ 81

4.4. Keselamatan dan Kesehatan Kerja ......................................... 82

BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN..................................................83

5.1 Bentuk Perusahaan ................................................................. 83

5.2 Struktur Organisasi ................................................................ 85

5.3 Tugas dan Wewenang ............................................................ 89

5.3.1 Pemegang Saham ....................................................... 89

5.3.2 Dewan Komisaris ....................................................... 89

5.3.3 Dewan Direksi............................................................ 90

5.3.4 Staf Ahli ..................................................................... 91

5.3.5 Penelitian dan Pengembangan (Litbang) ..................... 92

5.3.6 Kepala Bagian ............................................................ 92

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan ............................................ 96

5.4.1 Karyawan Non Shift / harian ...................................... 96

5.4.2 Karyawan Shift .......................................................... 97

5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ......................................... 98

5.6 Penggolongan Jabatan, Jumlah Karyawan, dan Gaji ............... 99

5.7 Kesejahteraan Sosial Tenaga Kerja ........................................ 103

5.8 Manajemen Perusahaan .......................................................... 104

5.8.1 Perencanaan Produksi ................................................ 105


commit to user

iv-6

5.8.2 Pengendalian Produksi .............................................. 106

BAB VI ANALISA EKONOMI....................................................................107

6.1 Penaksiran Harga Peralatan .................................................... 111

6.2 Dasar Perhitungan .................................................................. 113

6.3 Penentuan Total Capital Investment (TCI).............................. 114

6.3.1 Modal Tetap (Fixed Capital Investment) ...................... 115

6.3.2 Modal Kerja (Working Capital Investment) ................. 115

6.4 Penentuan Manufacturing Cost (TMC) ................................... 116

6.4.1 Direct Manufacturing Cost (DMC) ............................. 116

6.4.2 Indirect Manufacturing Cost (IMC) ............................ 116

6.4.3 Fixed Manufacturing Cost (FMC) .............................. 116

6.5 General Expense (GE) ........................................................... 117

6.6 Keuntungan Produksi ............................................................. 117

6.7 Analisa Kelayakan ................................................................. 118

Daftar Pustaka ................................................................................................. viii

Lampiran


commit to user

vii

INTISARI

Danik Widi Astuti dan Yunie Widhyastuti, 2012, Prarancangan Pabrik

Amonium Nitrat dari Amonia dan Asam Nitrat Kapasitas 60.000 Ton/Tahun,

Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret,

Surakarta

Amonium nitrat di Indonesia banyak digunakan sebagai bahan peledak

oleh perusahaan pertambangan. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri

dirancang pabrik ammonium nitrat dengan kapasitas 60.000 ton/tahun dengan

bahan baku ammonia 12.382 ton/tahun dan asam nitrat 53.095 ton/tahun. Lokasi

pabrik direncanakan didirikan di daerah Cikampek, Jawa Barat. Bahan baku asam

nitrat diperoleh dari PT. Multi Nitrotama Kimia, Cikampek dan gas amonia

diperoleh dari PT. Pupuk Kujang, Cikampek.

Reaksi berlangsung dalam reaktor bubbling. Reaktor dijaga pada kondisi

suhu 145 ⁰

C dan tekanan 3,9 atm, yang bersifat eksotermis. Produk amonium

nitrat yang terbentuk dipekatkan dalam evaporator kemudian dibentuk prill di

dalam prilling tower.

Alat – alat utama yang digunakan meliputi tangki penyimpanan bahan

baku, reaktor, evaporator, prilling tower, mixing tank, screening dan coating drum

sedangkan alat pendukungnya adalah pompa, heat exchanger, silo, belt conveyor

dan bucket elevator.

Untuk menunjang proses produksi, maka didirikan unit pendukung proses

yaitu unit pengadaan dan pengolahan air dengan kebutuhan 31174,61 m3/tahun,

pengadaan listrik sebesar 227,02 kW, pengadaan bahan bakar sebesar 266,51

m3/tahun, unit pengolahan limbah dan laboratorium.

Pabrik amonium nitrat ini drencanakan didirikan dengan luas tanah 20.680

m2

dan berbentuk perseroan terbatas (PT) dengan struktur organisasi line and staff

yang dipimpin oleh direktur utama. Jumlah tenaga kerja yang dibutuhkan 184

orang dengan tingkat pendidikan mulai dari sekolah menengah hingga sarjana.

Sistem kerja karyawan berdasarkan pembagian menurut jam kerja yang terdiri

dari karyawan shift dan non shift.

Pabrik direncanakan beroperasi selama 330 hari kerja per tahun dan

berdasarkan hasil analisa ekonomi diperoleh Retun of Investment (ROI) sebelum

pajak sebesar 25,76% dan setelah pajak sebesar 19,32%, Pay out Time (POT)

sebelum pajak 2,96 tahun dan setelah pajak 3,66 tahun. Sedangkan harga Break

Even Point (BEP) sebesar 44,20% dan Shut Down Point (SDP) sebesar 22,54%.


commit to user

Prarancangan Pabrik Amonium Nitrat dari Amonia dan Asam Nitrat Kapasitas 60.000 Ton/ Tahun

Bab I Pendahuluan

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik

Pembangunan industri kimia di Indonesia sudah cukup pesat terbukti dengan

mulai banyaknya industri kimia yang berdiri serta dibukanya kesempatan untuk

penanaman modal asing, baik untuk industri hulu maupun industri hilir. Salah satu

industri hilir yang dapat didirikan di Indonesia adalah pabrik amonium nitrat,

yaitu pabrik yang menghasilkan produk berupa bahan baku untuk bahan peledak

dan campuran pupuk. Pabrik ini cukup diperlukan di Indonesia sebagai negara

yang sebagian devisanya diperoleh dari pertambangan.

Amonium nitrat dengan rumus kimia NH4NO3 merupakan padatan berwarna

putih. Sebagian besar produk amonium nitrat digunakan sebagai bahan peledak

dan sebagian kecil digunakan sebagai campuran pupuk dan pembius.

Di Indonesia kebutuhan amonium nitrat dari tahun ke tahun mengalami

peningkatan, seperti terlihat pada Tabel 1.1 di bawah.

Tabel 1.1 Data Impor Amonium Nitrat (Sumber : www.bps.go.id tahun 2011)

Tahun Jumlah (ton)

2005 244.058,020

2006 295.279,484

2007 270.459,780

2008 340.608,221

2009 362.967,630

2010 416.138,220

2011 440.549,089

1

http://www.bps.go.id/


commit to user


Bab I Pendahuluan

2

Didirikannya pabrik amonium nitrat di Indonesia berarti :

1. Mengurangi jumlah impor yang berarti menghemat devisa negara.

2. Sebagai pemasok bahan baku bagi industri bahan peledak di Indonesia.

3. Menambah pelanggan bagi industri amonia dan asam nitrat.

4. Membuka lapangan kerja baru.

1.2 Kapasitas Perancangan

1.2.1 Proyeksi Kebutuhan Amonium Nitrat di Indonesia

Dilihat dari Tabel 1.1 kebutuhan terhadap amonium nitrat terus meningkat

dari tahun ke tahun. Beberapa pabrik amonium nitrat yang telah ada disajikan

dalam Tabel 1.2 sebagai berikut :

Tabel 1.2 Pabrik Amonium Nitrat yang telah Ada (Sumber : 1. www.list-of-

companies.org; 2. www.mnk.co.id; 3. www.tempo.co; tahun 2011)

No. Nama Pabrik Lokasi Kapasitas

1. Qingdao Chemstar Industrial Co., Ltd.1 China 800.000 ton/tahun

2. Jintan Li Sheng Commerce Co., Ltd.1 China 60.000 ton/tahun

3. PT Multi Nitrotama Kimia2 Indonesia 137.000 ton/tahun

4. PT Kaltim Nitrate Indonesia3 Indonesia 300.000 ton/tahun

Pabrik direncanakan dibangun pada tahun 2016 dan beroperasi pada tahun

2017. Dari data impor di atas, kemudian dilakukan regresi polinomial, untuk

mendapatkan nilai kenaikan impor amonium nitrat di Indonesia. Data impor dan

regresi polinomial untuk data impor ditunjukkan dalam Gambar 1.1

http://www.list-of-companies.org/

http://www.list-of-companies.org/

http://www.mnk.co.id/

http://www.tempo.co/


commit to user


Bab I Pendahuluan

3

Gambar 1.1 Data Impor Amonium Nitrat di Indonesia Tahun 2005 – 2011

Dari regresi polinomial terhadap data impor amonium nitrat didapatkan

persamaan empiris seperti terlihat pada persamaan (1-1) :

y = 1.908,58x2 - 7.631.854,23x + 7.629.591.402,43 (1-1)

Berdasarkan persamaan dapat diperoleh bahwa kebutuhan impor amonium

nitrat di Indonesia pada tahun 2017 diperkirakan mencapai 796.440,14 ton/tahun.

Sedangkan di Indonesia pabrik yang menyediakan asam nitrat hanya PT Multi

Nitrotama Kimia yang menghasilkan asam nitrat sebesar 55.000 ton/tahun. Dari

pertimbangan di atas maka pemilihan kapasitas produksi yang diambil adalah

kapasitas 60.000 ton/tahun. Dengan kapasitas sebesar itu, pabri telah layak

didirikan dan memberikan keuntungan terbukti dari kapasitas skala komersial

pabrik yang telah berdiri, yaitu Jintan Li Sheng Commerce Co., Ltd. dengan

kapasitas yang sama yaitu 60.000 ton/tahun.

1.2.2 Bahan Baku yang Diperlukan

Pada prarancangan pabrik amonium nitrat dengan kapasitas 60.000

ton/tahun, dibutuhkan asam nitrat sebesar 53.095 ton/tahun dan gas ammonia

y = 1,908.58x2 - 7,631,854.23x + 7,629,591,402.43

R² = 0.95

0

100,000

200,000

300,000

400,000

500,000

600,000

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Ju

mla

h (

Ton

)

Tahun

Grafik Impor Amonium Nitrat


commit to user


Bab I Pendahuluan

4

sebesar 12.382 ton/tahun. Bahan baku asam nitrat akan diperoleh dari PT Multi

Nitrotama Kimia Cikampek yang menghasilkan asam nitrat dengan kapasitas

55.000 ton per tahun. Sedangkan gas amonia diperoleh dari PT Pupuk Kujang

yang menghasilkan 330.000 ton per tahun.

1.3 Pemilihan Lokasi Pabrik

Pabrik Amonium Nitrat ini direncanakan didirikan di Kawasan Industri

Cikampek. Lokasi suatu pabrik dapat mempengaruhi kedudukan pabrik dalam

persaingan maupun penentuan kelangsungan hidupnya. Penentuan lokasi pabrik

yang tepat, ekonomis dan menguntungkan tentunya dipengaruhi oleh banyak

faktor.

Gambar 1.2 Lokasi Pabrik Amonium Nitrat di Kawasan Industri Cikampek

Lokasi Pabrik Amonium Nitrat


commit to user


Bab I Pendahuluan

5

1.3.1 Bahan Baku

Pabrik sangat tergantung dengan keberadaan bahan bakunya. Bahan baku

untuk pabrik amonium nitrat adalah amoniak yang diperoleh dari PT Pupuk

Kujang Cikampek, sedangkan asam nitrat diperoleh dari PT Multi Nitrotama

Kimia Cikampek.

1.3.2 Transportasi dan Telekomunikasi

Sebagai kawasan industri, Cikampek merupakan wilayah yang sarana

transportasi dan telekomunikasinya cukup memadai. Cikampek dekat dengan

pelabuhan, jalan raya dan jalan tol yang memadai sehingga memudahkan

pengangkutan bahan baku dan produk.

1.3.3 Tenaga kerja

Pada dasarnya di setiap lokasi memiliki potensi yang hampir sama, karena

dimanapun ada lapangan pekerjaan akan selalu ada tenaga kerja yang mengisi.

Untuk tenaga kerja lokal cukup mengambil dari dalam Pulau Jawa.

1.3.4 Karakterisasi lokasi

Karakterisasi lokasi menyangkut iklim dan musim di daerah tersebut,

kemungkinan gempa, dan perubahan iklim. Cikampek sebagai kawasan industri

memiliki kelayakan yang baik.


commit to user


Bab I Pendahuluan

6

1.3.5 Kebijakan Pemerintah

Pendirian pabrik juga perlu memperhatikan faktor yang terkait di dalamnya,

kebijaksanaan pengembangan industri yang berhubungan dengan pemerataan

tenaga kerja, kesejahteraan dan hasil pembangunan, maka Cikampek baik dipilih

sebagai lokasi pendirian pabrik ini.

1.3.6 Utilitas

Utilitas yang diperlukan adalah keperluan tenaga listrik, air, dan bahan

bakar. Kebutuhan tenaga listrik akan diperoleh dari PLN setempat dan generator

pembangkit listrik sebagai cadangan. Kebutuhan air akan diperoleh dari

bendungan Curug, daerah Parungkadali yang berjarak sekitar 10 km dari lokasi

pabrik.

1.4 Tinjauan Pustaka

1.4.1 Pemilihan Proses Pembuatan Amonium Nitrat

Amonium nitrat biasanya dihasilkan dari reaksi asam nitrat dengan gas

amonia. Reaksi pembentukan amonium nitrat yaitu:

HNO3 (aq) + NH3 (g) → NH4NO3 (aq)

Reaktor yang menghasilkan amonium nitrat sering disebut juga sebagai netraliser

karena reaksi pembentukan amonium nitrat merupakan salah satu reaksi

netralisasi (penetralan asam dengan basa atau sebaliknya). Proses pembuatan

amonium nitrat biasanya dibedakan berdasarkan kondisi dari reaktor dan

evaporator yang digunakan. Proses pembuatan amonium nitrat ada tiga yaitu :


commit to user


Bab I Pendahuluan

7

1) Proses UCB (Union Chimique-Chemische Bedrijven) (Sumber: Patents

No.CA752294)

Pada proses ini terdapat heat exchanger pada reaktor bertekanan yang

menggunakan sebagian panas reaksi untuk menghasilkan steam dari air yang

masuk ke heat exchanger. Gas amonia dan 63-70% asam nitrat dipanaskan

dan diumpankan ke dalam reaktor dari bagian bawah secara cocurre. Tekanan

reaktor sekitar 1-4 kg/cm2

(0,98-3,92 bar), suhunya 145-160 C. Heat

exchanger mendinginkan campuran reaksi dan larutan amonium nitrat yang

keluar dari reaktor dipekatkan hingga 95% dengan penguapan di evaporator.

Panas reaksi akan dimanfaatkan untuk menghasilkan :

- Steam hasil penguapan air dari larutan asam nitrat. Steam ini bisa

digunakan untuk proses pemanasan awal umpan boiler dan asam nitrat,

atau digunakan pada evaporator.

- Steam murni dari air pendingin pada heat exchanger. Steam yang tidak

terkontaminasi asam nitrat, amonia maupun amonium nitrat ini bisa

digunakan untuk keperluan lain didalam pabrik.

2) Proses Stamicarbon

Netraliser merupakan rangkaian reaktor yang terhubung ke separator.

Larutan hasil reaksi disirkulasikan tanpa pompa dengan panas yang

dihasilkan. Asam nitrat (60% berat), amonia yang sudah dipanaskan, dan

sedikit asam sulfat dimasukkan di bagian bawah reaktor. Reaktor beroperasi

pada tekanan 4 bar dan suhu 178 ⁰C. Larutan amonium nitrat dibentuk dalam

reaktor sehingga konsentrasinya 78%. Steam yang keluar dari bagian atas

separator dilewatkan melalui pemisah kabut dan sebagian besar digunakan


commit to user


Bab I Pendahuluan

8

untuk memekatkan larutan amonium nitrat hingga 95% berat menggunakan

vacuum evaporator. Sisa steam dikondensasikan dan amonia diperoleh

kembali dari kondensat dan dikembalikan ke reaktor. Pada evaporator kedua,

konsentrasi dapat dinaikkan menjadi 98–99% menggunakan steam tambahan.

Suhu untuk larutan amonium nitrat dijaga 180 °C, baik saat netralisasi

maupun evaporasi (Ulmann’s, 1987).

3) Proses Norsk Hydro Pressure

Tekanan reaktor antara 4,5 bar, suhu 170–180 C, kondisi tersebut

menghasilkan konsentrasi amonium nitrat sebesar 70–80%. Forced

circulation dan thermal siphon mempengaruhi sirkulasi larutan dalam

reaktor. Sebagian panas reaksi digunakan untuk menghasilkan steam murni

dalam external boiler, sebagian air yang teruapkan dalam reaktor,

menghasilkan steam, yang digunakan untuk memekatkan larutan amonium

nitrat hingga 95%. Pemekatan konsentrasi larutan amonium nitrat menjadi

99,5% dilakukan dengan steam pada vacuum evaporator (Ulmann’s, 1987).

Pada dasarnya semua proses yang telah ada untuk pembentukan amonium

nitrat kering terdiri dari empat tahap dasar, yaitu

1) Netralisasi asam nitrat dengan ammonia anhydrous (amonia tanpa air) untuk

menghasilkan larutan amonium nitrat cair.

2) Pemekatan larutan amonium nitrat.

3) Pembentukan amonium nitrat padat.

4) Pelapisan padatan amonium nitrat.


commit to user


Bab I Pendahuluan

9

Dari uraian proses di atas, maka dapat diperoleh perbedaan-perbedaan

sebagai berikut :

Tabel 1.3 Uraian Beberapa Proses Pembuatan Amonium Nitrat

Uraian

Proses UCB (Union

Chimique-Chemische

Bedrijven)

Proses

Stamicarbon

Proses Norsk

Hydro Pressure

Tekanan 0,98-3,92 bar 4 bar 4,5 bar

Suhu 145-160 C 178 C 170-180 C

Konsentrasi

HNO3 yang

digunakan

52-63 % 60% 60%

Konsentrasi

NH4NO3 yang

dihasilkan

68-80 % 78% 70-80%

Penggunaan

panas reaksi

yang

dihasilkan

Pembentukan steam

dengan heat exchanger

di dalam reaktor

Pembentukan

steam secara

langsung dengan

menguapkan air

di dalam reaktor

Pembentukan

steam di external

boiler dan

menguapkan air di

dalam reaktor

Steam yang

dihasilkan dari

reaktor

Tidak tercampur

amonia dan asam nitrat

Tercampur

amonia dan asam

nitrat

Tercampur amonia

dan asam nitrat

Pemekatan

larutan

NH4NO3 yang

dihasilkan

reaktor

Dengan evaporator Dengan vacuum

evaporator

Dengan vacuum

evaporator

Dari perbandingan proses – proses di atas, kami memilih proses UCB

(Union Chimique-Chemische Bedrijven).


commit to user


Bab I Pendahuluan

10

1.4.2 Alasan Pemilihan Proses

Proses UCB mempunyai kelebihan sebagai berikut :

1) Proses dan peralatannya lebih sederhana. Pada proses Stamicarbon

diperlukan kondenser untuk mengembunkan uap keluaran reaktor dan

juga ammonia scrubber untuk memisahakan amonia dari uap keluaran

reaktor. Dan pada proses Norsk Hydro Pressure diperlukan pemisah

antara uap dan cairan keluaran reaktor. Sedangkan pada proses UCB

tidak terjadi penguapan didalam reaktor sehingga keluaran reaktor

langsung terpisah antara ammonia sisa dan produk keluaran reaktornya.

2) Panas reaksi yang dihasilkan dapat digunakan secara maksimal, yaitu

dapat menghasilkan process steam (steam yang tercampur cairan reaksi)

dari penguapan larutan asam nitrat, serta menghasilkan steam murni

(steam yang tidak tercampur cairan lain) yang diperoleh dari heat

exchanger di dalam reaktor.

3) Suhu dan tekanan operasi reaktor yang digunakan lebih rendah sehingga

resiko terjadinya dekomposisi asam nitrat maupun amonium nitrat lebih

rendah.

Pada proses UCB ini reaktor terdiri dari central chamber dan secondary

chamber. Amonia anhidrous dan asam nitrat dengan konsentrasi 63% berat

dimasukkan ke reaktor lewat bagian bawah central chamber. Reaktan bereaksi

membentuk amonium nitrat dan melepaskan panas selama naik dalam central

chamber. Karena kolom hidrostatik dan karena penukaran panas yang terjadi

dengan cepat di dalam reaktor, absorpsi asam nitrat dan amonia dalam larutan


commit to user


Bab I Pendahuluan

11

amonium nitrat terjadi sempurna dan tanpa terjadi pendidihan di bagian atas

central chamber. Larutan amonium nitrat turun melewati pipa pendingin yang

berada di secondary chamber mengalami pendinginan dengan penghilangan panas

reaksi secara keseluruhan sehingga menguapkan air di dalam heat exchanger

reaktor. Larutan amonium nitrat yang telah dingin dialirkan keluar reaktor melalui

bawah heat exchanger reaktor.

Larutan amonium nitrat yang meninggalkan reaktor mengalir ke

evaporator. Di dalam evaporator diperoleh larutan amonium nitrat dengan

konsentrasi minimal 95% berat dan uap air yang terkontaminasi bisa digunakan

untuk pemanasan awal reaktan sebelum masuk reaktor atau dikondensasikan dan

digunakan airnya. (Sumber: Patent No.CA752294)

1.4.3 Kegunaan Produk

Kegunaan dari amonuim nitrat adalah sebagai berikut (Patnaik, 2003) :

Bahan baku pembuatan bahan peledak yang digunakan baik untuk

pertambangan maupun militer. Amonium nitrat itu sendiri atau dicampur

dengan minyak bakar (Amonium Nitrat Fuel Oil/ANFO), atau dicampur

dengan serbuk alumunium atau bahan mengandung karbon.

Bahan baku pembuatan pupuk baik yang langsung digunakan atau yang

dicampur dengan bahan lain seperti kalsium fosfat atau kalsium karbonat

(kandungan nitrogen sekitar 35%). Keuntungan dari bahan ini adalah

menyediakan baik nitrat maupun amonia tanpa mengubah pH.

Bahan baku untuk pembius / farmasi (gas Nitrous Oksida, N2O).


commit to user


Bab I Pendahuluan

12

Komponen dari campuran pendingin karena dissolution bersifat

endotermis.

1.4.4 Sifat Fisika dan Kimia

1.4.4.1 Bahan Baku

a. Amonia

Sifat Fisis (Perry, 1997) :

Berat molekul : 17,03 gram/mol

Warna/kenampakan : tidak berwarna

Titik cair : -77,7 C

Titik didih : -33,4 C

Spesific gravity : 0,817 (-79 C)

: 0,5971 (fase gas)

Kelarutan dalam 100 bagian volume

Cold water (0 oC) : 89,9

Hot water (96 oC) : 7,4

Sifat Kimia (Patnaik, 2003) :

Terdekomposisi pada 450 C

2NH3 → 3H2 + N2

Amonia bereaksi dengan logam alkali membentuk amida dan

hidrogen.

2NH3 + 2Na → 2NaNH2 + H2


commit to user


Bab I Pendahuluan

13

Bereaksi dengan magnesium membentuk magnesium nitrida

membebaskan H2.

2 NH3 + 3Mg → Mg3N2 + 3H2

Chloramine terbentuk saat klorin dilewatkan amonia cair, bereaksi

lebih lanjut dengan amonia membentuk hidrazin.

NH2Cl + NH3 → N2H4 + HCl

Bereaksi dengan klorin atau bromin membentuk amonium klorida atau

amonium bromida.

8NH3 + 3Cl2 → N2 + 6NH4Cl

Bereaksi dengan sulfur menghasilkan nitrogen sulfida dan hydrogen

sulfida.

4NH3(l)+ 10S → N4S4 + 6H2S

Gas amonia dan uap sulfur bereaksi membentuk amonium sulfida dan

nitrogen.

8NH3 + 3S → 3(NH4)2S + N2

Dipanaskan dengan oksigen membentuk nitrogen dan air.

4NH3 + 3 O2 → 2 N2 + 6 H2O

b. Asam Nitrat

Sifat Fisis (Perry, 1997) :


Titik cair : -42 C

Titik didih : 86 C


commit to user


Bab I Pendahuluan

14

Spesific gravity : 1,502

Sangat larut dalam air.

Sifat Kimia :

Menurut Kirk Othmer, 1991, sifat kimia asam nitrat adalah :

Teroksidasi dengan reaksi :

4 HNO3 + 2 e- → 2 NO3

- + 2 H2O + 2 NO2

8 HNO3 + 6 e- → 6 NO3

- + 4 H2O + 2 NO

Mengoksidasi sikloheksanol dan sikloheksanon menghasilkan asam

adipat.

3C6H11OH + 3C6H10O + 14HNO3 → 6HOOC(CH2)4COOH + 14NO +

10H2O

Menurut Patnaik, 2003, sifat kimia asam nitrat adalah :

Bereaksi dengan zink dan magnesium menghasilkan logam nitrat,

nitrogen oksida dan hidrogen.

4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + N2O + 5H2O

4 Mg + 10HNO3 → 4Mg(NO3)2 + N2O + 5H2O

Bereaksi dengan sulfur menghasilkan asam sulfat.

2HNO3 + S → H2SO4 + 2NO

Terdekomposisi saat dipanaskan diatas titik didihnya atau terkena

cahaya.

4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2

Reaksi nitrasi menghasilkan nitrobenzene, nitrotoluen, nitrogliserin,

nitroselulosa, trinitrotoluene, nitrofenol dan nitroparafin.


commit to user


Bab I Pendahuluan

15

HNO3 + C6H6 → C6H5NO2 + H2O

HNO3 + C3H8 → C3H7NO2 + H2O

1.4.4.2 Produk

Amonium Nitrat

Sifat Fisik (Patnaik, 2003) :


Spesific gravity : 1,725 ( 20 C )

Titik leleh : 169,6 C

Sangat larut dalam air. Kelarutan dalam 100 gram air :

0 C : 118 g

20 C : 150 g

30 C : 297 g

Sifat Kimia (Patnaik, 2003) :

Amonium nitrat adalah bahan pengoksidasi pada fase cair.

Direduksi oleh beberapa logam pada temperatur lingkungan, misal

tembaga (spongy copper) akan mereduksi amonium nitrat menjadi

amonium nitrit.

Cu + NH4NO3 → NH4NO2 + CuO

Reaksi dekomposisi termal, terjadi pada suhu 200 – 260 ⁰C.

NH4NO3 (l) → N2O (g) + 2 H2O (g)


commit to user


Bab I Pendahuluan

16

Pada suhu lebih dari 260 ⁰C atau saat padatan terguncang hebat,

dekomposisi dengan reaksi :

NH4NO3 → N2 + 2 H2O + ½ O2

1.4.5 Tinjauan Proses Secara Umum

Pembuatan amonium nitrat, merupakan proses netralisasi yang merupakan

reaksi antara asam nitrat dan amonia, membentuk amonium nitrat sebagai

garamnya.

Reaksi netralisasi ini berlangsung pada reaktor gelembung (bubble reactor),

dimana reaksi terjadi karena adanya transfer massa antara asam nitrat dengan

amonia membentuk amonium nitrat. Reaksi netralisasi ini bersifat sangat

eksotermis yang menghasilkan panas dalam jumlah besar. Panas reaksi digunakan

untuk pemanasan awal bahan baku. Pemanasan awal dimaksudkan untuk

mempercepat terjadinya reaksi, membuat larutan asam nitrat menjadi cair jenuh

dan memperoleh produk berupa lelehan. Adapun tujuan produk berupa lelehan

dari reaktor untuk mengurangi resiko peledakan. Lelehan kemudian ditransfer ke

atas prilling tower untuk dibentuk menjadi prill (padatan berbentuk bulat).

Produk keluar kemudian diayak dan selanjutnya dilakukan pelapisan untuk

mencegah penggumpalan produk. Setelah produk mengalami proses pelapisan

kemudian dibawa menuju unit pengepakan.


commit to user


Bab I Pendahuluan

17

Gambar 1.3. Blok Diagram Pembuatan Amonium Nitrat dengan Proses UCB

Reaktor

Evaporator

Prilling

Tower

Mixing

Tank

ScreenCoating

drum

NH4NO3

HNO3

H2O

Clay

HNO3

H2ONH3

H2O

HNO3

H2O

NH4NO3

H2O

NH4NO3

H2O

NH4NO3

H2O

NH4NO3

H2O

NH4NO3

H2O

NH4NO3

H2O

Clay

Udara

H2O

Udara

H2O

NH3

H2O


commit to user


Bab II Deskripsi Proses

18

BAB II

DESKRIPSI PROSES

2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk

2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku

a. Amonia (sumber : PT Pupuk Kujang Cikampek)

Wujud : cair jenuh (30 C; 12 atm)

Kenampakkan / warna : tidak berwarna

Bau : tajam khas Amonia

Massa jenis : 0,596 gr/cm3

Kemurnian, minimum : 99,5% berat

Impuritas; maksimum : kadar air 0,5 % berat

b. Asam Nitrat (sumber : PT Multi Nitrotama Kimia Cikampek)

Wujud : cair

Kenampakkan / warna : tidak berwarna

Massa jenis : 1,1106 gr/ cm3

Kemurnian, minimum : HNO3 60 % berat

Impuritas; maksimum : kadar air 40 % berat

18


commit to user



19

2.1.2 Spesifikasi Bahan Pembantu

Clay (sumber : Modern Chemical Processes)

Wujud : padatan

Kenampakan / warna : serbuk / putih

Massa jenis : 42,3 lb/ft3

Komposisi :

- SiO2 = 91%

- Al2O3 = 4,6%

- Fe2O3 = 1,9%

- CaO = 1,4%

- MgO = 0,4%

- Undetermined = 0,7%

Ukuran : 2 – 40 mikron

2.1.3 Spesifikasi Produk

Amonium Nitrat (sumber : www.pindad.com)

Wujud : padatan

Kenampakan / warna : prill / putih

Ukuran partikel prill : 0,5 – 2,5 mm

Massa jenis prill : 0,84 gram/cm3

Kemurnian, minimum : NH4NO3 99% berat

H2O dan clay 1% berat


commit to user



20

2.2 Konsep Proses

2.2.1 Dasar Reaksi

Pembentukan amonium nitrat merupakan reaksi heterogen fasa gas cair

tanpa katalis didasarkan pada konsep reaksi netralisasi yaitu asam dan basa, dalam

hal ini yang terjadi adalah reaksi antara asam kuat dan basa lemah.

Reaksi untuk proses netralisasi ini adalah sebagai berikut :

HNO3 (l) + NH3 (g) → NH4NO3 (s)

2.2.2 Mekanisme Reaksi

Mekanisme reaksi yang terjadi adalah (Levenspiel, 1984) :

a. HNO3 dalam keadaan larutan akan berbentuk ion-ionnya.

HNO3 H+ + NO3

-

b. Ion positif akan menyerang elektron bebas yang dipunyai oleh amonia,

membentuk ion amonium.

NH3 + H+ NH4

+

c. Ion amonium yang reaktif dan bermuatan positif akan bergabung dengan

ion nitrat yang bermuatan negatif, membentuk amonium nitrat.

NH4+

+ NO3-

NH4NO3

Reaksi di atas merupakan reaksi netralisasi yang umumnya berlangsung

sangat cepat, sehingga reaksi antara gas amonia dan cairan asam nitrat kecepatan

reaksinya ditentukan oleh kecepatan difusi gas amonia melalui lapisan gas ke

“interface”, batas antara lapisan gas dan larutan.


commit to user



21

2.2.3 Kondisi Operasi

Reaksi netralisasi terjadi pada reaktor bertekanan 3,9 atm dan dijaga pada

suhu 145 ºC. Umpan cairan masuk pada suhu 100 ºC dn umpan gas masuk pada

suhu 64,4 ºC. Umpan gas masuk reaktor dibuat berlebih 10% dan sisanya

dialirkan kembali ke reaktor.

2.2.4 Reaksi

Reaksi pembuatan amonium nitrat adalah reaksi eksotermis. Hal ini dapat

dibuktikan dari perhitungan berikut :

Data (Perry,1997) :

H298 NH4NO3 (c) = -87,40 kkal/mol = -20809,52 J/mol

H298 HNO3 (l) = -41,35 kkal/mol = -9845,24 J/mol

H298 NH3 (g) = -10,96 kkal/mol = -2609,52 J/mol

HR = H298 produk - H298 reaktan ………………………………..(2.1)

= H298 NH4NO3 – (H298 HNO3 + H298 NH3)

= -20809,52 J/mol – (-9845,24 J/mol + (-2609,52 J/mol))

= -8354,76 J/mol

Dari perhitungan diatas terbukti bahwa reaksi pembentukan amonium

nitrat mempunyai harga H negatif yang berarti reaksi ini adalah eksotermis

(menghasilkan panas).


commit to user



22

2.2.5 Tinjauan Termodinamika dan Kinetika

2.2.5.1 Tinjauan Termodinamika

Reaksi pembentukan amonium nitrat berlangsung searah (irreversible).

Keadaan demikian dapat ditinjau dari harga kesetimbangan.

Data (Yaws, 1999) :

G298 NH3 = -16,40 kJ/mol = -16400 J/mol

G298 HNO3 = -74,70 kJ/mol = -74700 J/mol

G298 NH4NO3 = -183,84 kJ/mol = -183840 J/mol

G 298 = G NH4NO3 – (G HNO3 + G NH3) …………………...(2.2)

= -183840 J/mol – (-74700 J/mol + (-16400 J/mol))

= -92740 J/mol

Dari perhitungan diatas terbukti bahwa reaksi pembentukan amonium

nitrat mempunyai harga G negatif yang berarti reaksi dapat berlangsung.

G 298 = - RT ln K …………………………………………....(2.3)

-92740 J/mol = -8,314 J/mol.K x 298 K x ln K

ln K298 = 37,4318

K298 = 1,8048 x 1016

Reaksi :

HNO3 (l) + NH3 (g) NH4NO3 (s) H = = -8354,76 J/mol

Suhu operasi = 145 C = 418 K


commit to user



23

010

1 11ln

TTx

R

H

K

K

…………………………………………….(2.4)

298

1

418

1

314,8

8354,76ln

0

1 xK

K

968,0ln0

1 K

K

3798,00

1 K

K

3798,010 x 1,8048 16

1 K

K1 = 6,85 x 1015

Karena konstanta kesetimbangan reaksi bernilai sangat besar, maka reaksi

berjalan searah (ireversible) ke arah kanan.

2.2.5.2 Tinjauan Kinetika

HNO3(l)+NH3(g)

T=145 ; P=3,9 atm NH4NO3(s)

Reaksi di atas merupakan reaksi netralisasi yang umumnya berlangsung

sangat cepat. Hal ini dapat diketahui dari harga parameter film conversion (pers.

25, hal. 418, Levenspiel).

𝑀𝐻2 =

filmlapisandalamdifusiarasecmassanperpindaha

filmlapisandalammaksimumkonversi

𝑀𝐻2 =

ALK

LAB D . C .k ……………………………………………….. (2.5)


commit to user



24

dengan :

MH : Parameter film conversion

k : Koefisien kecepatan reaksi (m3/kmol.s)

CB : Konsentrasi zat B (kmol/m3)

DAL : Difusivitas gas A dalam campuran (m2/s)

kAL : Koefisien transfer massa gas A dalam larutan (m/s)

Jika:

MH > 2 : difusi merupakan faktor yang paling berpengaruh

0,02 MH 2 : difusi dan reaksi kimia sama-sama berpengaruh

MH < 0,02 : reaksi kimia merupakan faktor yang paling berpengaruh

Harga konstanta kecepatan reaksi (k) pada reaksi netralisasi asam nitrat dan

amonia adalah sebagai berikut (Uhde GmbH, 1989) :

k = 9,33 x 1012

e-21300/RT

L/mol.s

Dari persamaan tersebut dapat dilihat jika suhu dinaikkan maka harga k juga

naik, begitu sebaliknya jika suhu diturunkan maka harga k akan mengecil. Untuk

suhu 145 C harga k = 68,6 L/mol.s.

MH = 6

9

10.21,1

10.545,91,06411 6,68

= 2,413

Karena MH > 2 maka yang berpengaruh dalam film adalah kecepatan

transfer massa.

Karena reaksinya berlangsung sangat cepat maka dapat diambil kesimpulan

bahwa reaksi antara gas amonia dengan larutan asam nitrat hanya dipengaruhi

oleh kecepatan perpindahan massa.


commit to user



25

Contoh desain untuk multiphase flow reactor dengan kondisi fase gas pada

plug flow dan fase cairan pada completely mixed, seperti yang terdapat pada

Froment (1990) bahwa persamaan kontinuitas untuk A (fase gas) adalah:

-F

pt

dpA

dV = NA…………………………………………………….……..(2.6)

-F

pt

dpA

= NAAv 1 − 𝜀 Ω𝑑𝑧……………………………………………(2.7)

-F

pt

pA

in− p

A

out = NAAv 1 − 𝜀 Ω𝑧…………………………..….(2.8)

Dengan :

F = laju alir umpan

Pt = tekanan total

pA = tekanan parsial fase gas

NA = kecepatan absorpsi molar

Av(1-) = interfacial area (ag)

Ω = luas penampang reaktor

z = tinggi reaktor

Sesuai dengan Froment (1990), kecepatan absorpsi molar fase gas ke dalam cairan

untuk reaksi yang tunggal, instan dan searah dapat ditulis dengan persamaan

berikut:

NA = kALCA 1 + a

b

DB

DA

CB

CA

………………………………………….(2.9)

dengan

NA = kecepatan absorpsi molar per interfacial area gas-cairan (kmol/m2.s)

kAL = koefisien transfer massa gas di fase cair (m3/m

2.s)


commit to user



26

CA = konsentrasi gas (kmol/m3)

a,b = koefisien reaksi masing-masing untuk cairan dan gas

DB = difusivitas molekular cairan di film cairan (m2/s)

DA = difusivitas molekular gas di film cairan (m2/s)

CB = konsentrasi molar cairan (kmol/m3)

2.3 Langkah Proses

2.3.1 Diagram Alir Proses

Diagram alir proses ada tiga macam, yaitu :

1. Diagram alir kualitatif dapat dilihat pada Gambar 2.1

2. Diagram alir kuantitatif dapat dilihat pada Gambar 2.2

3. Diagram alir proses dapat dilihat pada Gambar 2.3


commit to user



18

Gambar 2.1 Diagram Alir Kualitatif Proses Pembentukan Amonium Nitrat dengan Proses UCB

Reaktor

Evaporator

Prilling

Tower

Mixing

Tank

ScreenCoating

drum

NH4NO3

HNO3

H2O

Clay

100

4,6

145

3,9

64,4

4,8

113,5

1110,8

1,1

113,5

1

50

1

52,2

1

50

1 30

1

42

1

HNO3

H2O

NH3

H2O

HNO3

H2O

NH4NO3

H2O

NH4NO3

H2O

NH4NO3

H2O

NH4NO3

H2O

NH4NO3

H2O

NH4NO3

H2O

Clay

Udara

H2O

Udara

H2O

90

1

30

1

NH3

H2O145

3,9


commit to user



19

Reaktor

Evaporator

Prilling

Tower

Mixing

Tank

ScreenCoating

drum

NH4NO3 7311,74 kg

H2O 384,83 kg

7696,57 kg

Clay 227,27

NH4NO3 7311,74 kg

HNO3 58,14 kg

H2O 3422,61 kg

10792,49 kg

HNO3 5814,37 kg

H2O 3414,79 kg

9229,16 kg

NH3 1555,51 kg

H2O 7,82 kg

1563,33 kg

HNO3 58,14 kg

H2O 3037,78 kg

3095,92 kg

NH4NO3 7311,74 kg

H2O 36,74 kg

Clay 227,27 kg

7575,76 kg

NH4NO3 7311,74 kg

H2O 36,74 kg

7348,48 kg

NH4NO3 7616,40 kg

H2O 38,27 kg

7654,67 kg

NH4NO3 304,66 kg

H2O 1,53 kg

306,59 kg

NH4NO3 7616,40 kg

H2O 386,36 kg

8002,76 kg

Gambar 2.2 Diagram Alir Kuantitatif Proses Pembentukan Amonium Nitrat dengan Proses UCB

Udara 18906,29 kg

H2O 529,38 kg

19435,67 kg

Udara 18906,29 kg

H2O 877,46 kg

19435,65 kg

NH3 155,55 kg

H2O 0,78 kg

156,33 kg

28


commit to user



30

2.3.2 Tahapan Proses

Proses pembuatan amonium nitrat dapat dibagi menjadi 3 tahap, yaitu :

1. Tahap persiapan bahan baku

2. Tahap pembentukan produk

3. Tahap pembutiran produk

2.3.2.1. Tahap Persiapan Bahan Baku

a. Pengumpanan Amonia

Ammonia anhydrous yang berwujud cair jenuh dengan kemurnian

99,5% berat disimpan pada kondisi suhu 30 °C dan tekanan 12 atm di dalam

tangki penyimpanan amonia (T-02). Dari tangki penyimpanan, ammonia

berwujud cair tersebut dialirkan ke expansion valve (V-01) untuk diturunkan

tekanannya dari 12 atm menjadi 4,8 atm. Dengan penurunan tekanan tersebut,

suhu juga turun dari 30 °C menjadi 19 °C dan amonia berubah fase dari cair

jenuh menjadi gas karena penurunan tekanan yang signifikan.

Gas ammonia yang keluar dari expansion valve tersebut diberi panas

pendahuluan dengan dilewatkan pada heat exchanger (HE-02) untuk

menaikkan suhu gas ammonia dari 19 °C hingga suhu 56 °C untuk dicampur

dengan recycle reaktor dan diumpankan ke reaktor (R-01).

b. Pengumpanan Asam Nitrat

Asam nitrat yang berwujud cair dengan kemurnian 63% berat disimpan

dalam tangki penyimpanan (T-01) pada kondisi 30 °C dan tekanan 1 atm. Dari


commit to user



31

tangki penyimpanan, larutan asam nitrat tersebut dipompa hingga tekanannya

naik menjadi 4,6 atm, kemudian dilewatkan menuju ke heat exchanger (HE-

01) untuk menaikkan suhunya dari 30 °C menjadi 100 °C, kemudian

diumpankan ke reaktor (R-01).

2.3.2.2. Tahap Pembentukan Produk

Tahap pembentukan produk ini bertujuan untuk mereaksikan amonia dan

asam nitrat membentuk produk amonium nitrat. Amonia dari heat exchanger (HE-

02) diumpankan ke bagian bawah reaktor. Sedangkan larutan asam nitrat dari heat

exchanger (HE-01) dimasukkan ke dalam reaktor melalui pipa berlubang.

Reaktan tersebut direaksikan pada reaktor (R-01) tipe bubbling reactor

yang dilengkapi dengan pipa-pipa pendingin yang akan mengubah air pendingin

menjadi steam. Larutan amonium nitrat yang keluar dari reaktor pada suhu 145 °C

masuk ke evaporator (EV-01) untuk memisahkan uap air yang terkandung dalam

lelehan amonium nitrat, sehingga kandungan airnya menjadi 0,5%. Uap panas

yang keluar dari evaporator ini digunakan untuk memanaskan reaktan asam nitrat

sebelum masuk reaktor.

2.3.2.3. Tahap Pembutiran Produk

Tahap pembutiran produk ini bertujuan untuk membentuk butiran prill

amonium nitrat dengan bantuan udara yang dihembuskan dari bawah prilling

tower (PT-01).


commit to user



32

Lelehan amonium nitrat yang keluar dari evaporator (EV-01) diumpankan

menuju ke mixing tank (M-01) untuk dicampur dengan amonium nitrat hasil

recycle dari screen (S-01). Kemudian hasil keluaran mixing tank diumpankan ke

bagian atas prilling tower (PT-01) untuk dibentuk prill amonium nitrat. Di dalam

prilling tower ini, umpan lelehan amonium nitrat didistribusikan secara merata

oleh spary nozzle hingga terbentuk droplet yang kemudian jatuh ke bawah.

Droplet ini akan membeku menjadi prill dengan bantuan udara yang dihembuskan

dari bagian bawah prilling tower dengan menggunakan blower. Prill amonium

nitrat yang terbentuk diumpankan menuju ke screen (S-01) untuk memperoleh

ukuran produk amonium nitrat yang diinginkan, sedangkan produk yang tidak

memenuhi spesifikasi direcycle kembali menggunakan belt conveyor (B-02)

menuju ke mixing tank (M-01). Prill amonium nitrat yang memenuhi spesifikasi

dialirkan ke hopper (H-01) dengan menggunakan screw conveyor (SC-01) dan

bucket elevator (BE-02). Kemudian prill amonium nitrat tersebut diumpankan ke

coating drum (CD-01) untuk dilapisi dengan clay sehingga tidak terjadi

penggumpalan pada saat disimpan. Setelah prill dilapisi, kemudian diangkut

dengan menggunakan belt conveyor (B-01) dan dialirkan dengan bucket elevator

(BE-01) menuju ke silo produk (SL-01).


commit to user



33

2.4. Neraca Massa dan Neraca Panas

2.4.1. Neraca Massa

Produk : Amonium nitrat

Kapasitas : 60.000 ton/tahun

Basis perhitungan : 1 jam operasi

Waktu operasi selama 1 tahun : 330 hari

Waktu operasi selama 1 hari : 24 jam

2.4.1.1. Neraca Massa Total

Tabel 2.1 Neraca Massa Total

Komponen Input (kg/jam) Output (kg/jam)

Arus 1 Arus 2 Arus 7 Arus 12 Arus 4 Arus 8 Arus 13

HNO3 5814,3712 - - - 58,1437 - -

NH3 - 1555,5150 - - - - -

H2O 3414,7894 7,8167 529,3761 - 3037,7775 877,4622 36,7425

NH4NO3 - - - - - - 7311,7424

Udara - - 18906,2901 - - 18906,2901 -

Clay - - - 227,2727 - - 227,2727

Total 9229,1606 1563,3316 19435,6662 227,2727 3095,9212 19783,7523 7575,7576

30455,4311 30455,4311


commit to user



34

2.4.1.2. Neraca Massa Alat

1. Reaktor, R-01

Tabel 2.2 Neraca Massa pada Reaktor, R-01


Arus 1 Arus 2 Arus 3

NH3 - 1.555,51 -

HNO3 5.814,37 - 58,14

H2O 3.414,79 7,82 3.422,61

NH4NO3 - - 7.311,74

Total

9.229,16 1.563,33 10.792,49

10.792,49 10.792,49

2. Evaporator, EV-01

Tabel 2.3 Neraca Massa pada Evaporator, EV-01



HNO3 58,14 58,14 -

H2O 3.422,61 3.037,78 384,83

NH4NO3 7.311,74 - 7.311,74

Total

10.792,49 3.095,92 7.696,57

10.792,49 10.792,49

3. Mixing Tank, M-01

Tabel 2.4 Neraca Massa pada Mixing Tank, M-01



H2O dalam

Amonium NItrat

384,83 1,53 386,36

NH4NO3 7.311,74 304,66 7.616,40

Total

7.696,57 306,19 8.002,76

8.002,76 8.002,76


commit to user



35

4. Prilling Tower, PT-01

Tabel 2.5 Neraca Massa pada Prilling Tower, PT-01



H2O 386,34 348,09 7.616,40

NH4NO3 7.616,40 - 38,27

Total

8.002,76 348.09 7.654,67

8.002,76 8.002,76

5. Screen, S-01

Tabel 2.6 Neraca Massa pada Screen, S-01



H2O 38,27 36,74 1,53

NH4NO3 7.616,40 7.311,74 304,66

Total

7.654,67 7.348,48 306,19

7.654,67 7.654,67

6. Coating Drum, CD-01

Tabel 2.7 Neraca Massa pada Coating Drum, CD-01



H2O 36,74 - 36,74

NH4NO3 7.311,74 - 7.311,74

Clay - 227,27 227,27

Total

7.348,48 227.27 7.575,75

7.575,75 7.575,75


commit to user



36

2.4.2. Neraca Panas

1. Reaktor, R-01

Tabel 2.8 Neraca Panas pada Reaktor, R-01

Komponen Panas Masuk (kJ/jam) Panas Keluar (kJ/jam)

Panas Arus 1 1.862.756,5200

Panas Arus 2 103.658,7976

Panas reaksi 10.964.051,3882

Panas Panas Arus 3 4.086.923,0064

Panas diterima

pendingin

8.843.543,6994

Total 12.930.466,7058 12.930.466,7058

2. Evaporator, EV-01

Tabel 2.9 Neraca Panas pada Evaporator, EV-01


Arus 3 Arus 4

Panas Arus 3 2102871,2172 -

Panas Arus 4 - 1126457,3892

Panas Arus 5 - 1875628,9480

Entalpi penguapan - 4174372,8964

Steam masuk 5073588,0164 -

Total 10.582.296,26 7176459,2336


commit to user



37

3. Mixing Tank, M-01

Tabel 2.10 Neraca Panas pada Mixing Tank, M-01



H2O 1.733.171,10 96,11 -

NH4NO3 142.457,85 12.233,81 1.749.404,50

Total

1.875.628,95 12.329,92 138.554,37

1.887.958,87 1.887.958,87

4. Prilling Tower, PT-01

Tabel 2.11 Neraca Panas pada Prilling Tower, PT-01

Komponen Panas masuk (kJ/jam) Panas keluar (kJ/jam)

Panas Arus 6 1887958,8711 -

Panas Pembekuan 34926,0152

Panas Arus 8 558808,7026

Panas yang diserap

udara

1294224,1533

Total 1887958,8711 1887958,8711

5. Heat Exchanger, HE-01

Tabel 2.12 Neraca Panas pada Heat Exchanger, HE-01


Arus 3 Arus 1

HNO3 6916,1119 741990,5126

H2O 868071,0221 1307132,0007

NH4NO3 1174135,3794 -

Total 2049122,5133 2049122,5133


commit to user



38

6. Heat Exchanger, HE-02

Tabel 2.13 Neraca Panas pada Heat Exchanger, HE-02


NH3 Arus 2 - 86737,2186

H2O Arus 2 - 381,8677

HNO3 Arus 4 477,4360 -

H2O Arus 4 78268,2481 -

Panas pengembunan

Arus 4

8373,4022

-

Total 87119,0863 87119,0863


commit to user



39

2.5. Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses

2.5.1. Lay Out Pabrik

Tata letak pabrik adalah kedudukan dari bagian pabrik yang terdiri dari

tempat karyawan bekerja, tempat peralatan, tempat penyimpanan bahan baku,

tempat penyimpanan produk baik itu produk utama maupun produk samping,

ditinjau dari segi hubungan satu dengan yang lainnya.

Tata letak pabrik harus dirancang sedemikian rupa sehingga penggunaan

area yang tersedia dapat efisien dan proses produksinya dapat berjalan dengan

lancar. Jadi dalam penentuan tata letak pabrik harus dipikirkan penempatan alat-

alat produksi sehingga keamanan, keselamatan dan kenyamanan bagi karyawan

dapat dipenuhi.

Hal-hal yang harus diperhatikan dalam perencanaan tata letak pabrik adalah:

1. Perluasan pabrik dan kemungkinan penambahan bangunan

Perluasan pabrik harus sudah direncanakan sejak awal sehingga masalah

kebutuhan akan tempat tidak akan timbul di masa depannya. Area yang

khusus harus dipersiapkan untuk dipakai tempat perluasan pabrik,

penambahan peralatan untuk menambah kapasitas, maupun pengolahan

produk.

2. Keamanan

Penentuan tata letak pabrik harus memperhatikan masalah keamanan,

sehingga apabila terjadi hal-hal seperti kebakaran, ledakan, kebocoran

gas/asap beracun dapat ditanggulangi secara tepat. Oleh karena itu

ditempatkan alat-alat pengamanan seperti hidrant, penampungan air yang


commit to user



40

cukup, alat penahan ledakan dan alat sensor untuk gas beracun. Tangki

penyimpanan bahan baku atau produk yang berbahaya diletakkan pada tempat

khusus sehingga dapat dikontrol dengan baik.

3. Luasan area yang tersedia

Pemakaian tempat harus disesuaikan dengan area yang tersedia apabila harga

tanah cukup tinggi maka pemakaian lahan haruslah efisien.

4. Instansi dan utilitas

Pemasangan dan distribusi yang baik dari gas, steam, dan listrik serta utilitas

lainnya akan membantu proses produksi dan perawatannya. Penempatan alat-

alat kantor diatur sedemikian rupa agar karyawan mudah mencapainya dan

dapat menjamin kelancaran operasi serta memudahkan perawatannya.

5. Area pengolahan limbah

Pabrik harus memperhatikan aspek sosial dan ikut menjaga kelestarian

lingkungan, yaitu dengan memperhatikan masalah pembuangan limbah hasil

produksinya. Batas maksimal kandungan komponen berbahaya pada limbah

harus diperhatikan dengan baik. Untuk itu penambahan fasilitas pengolahan

limbah sangat diperlukan, sehingga buangan limbah tersebut tidak berbahaya

bagi komunitas yang ada di sekitarnya.

6. Jarak yang tersedia dan jarak yang dibutuhkan

Alat-alat proses perlu diletakkan pada jarak yang teratur dan nyaman sesuai

dengan karakteristik alat dan bahan sehingga kemungkinan bahaya

kecelakaan dapat dihindarkan. Sebagian besar gerakan bahan cairan dan gas

di plant menggunakan piping dan harus memperhatikan regulasi yang tepat


commit to user



41

dalam desain. Letak alat proses diusahakan tidak terlalu dekat atau terlalu

jauh untuk mempermudah pengangkutan dan perbaikan.

Secara umum, garis besar tata letak pabrik ini dibagi menjadi beberapa

daerah utama (Vilbrandt, 1959), yaitu :

1. Daerah Administrasi/Perkantoran

Daerah ini merupakan pusat kegiatan administrasi perusahaan yang mengatur

kelancaran operasi dan kegiatan-kegiatan lainnya. Daerah ini ditempatkan di

bagian depat pabrik agar kegiatan administrasi tidak mengganggu kegiatan

dan keamanan pabrik serta harus terletak jauh dari area proses yang

berbahaya.

2. Daerah Fasilitas Umum

Merupakan daerah penunjang segala aktivitas pabrik dalam pemenuhan

kepentingan pekerja, seperti tempat parkir, tempat ibadah, kantin dan pos

keamanan.

3. Daerah Proses

Merupakan pusat proses produksi di mana alat-alat proses dan pengendali

proses ditempatkan. Daerah proses ini terletak di bagian tengah pabrik yang

lokasinya tidak mengganggu. Letak aliran proses direncanakan sedemikian

rupa sehingga memudahkan pemindahan bahan baku dari tangki

penyimpanan dan pengiriman produk ke daerah penyimpanan serta

memudahkan pengawasan dan pemeliharaan terhadap alat-alat proses.


commit to user



42

4. Daerah Laboratorium dan Ruang Kontrol

Laboratorium dan ruang kontrol sebagai pusat pengendali proses, kualitas dan

kuantitas bahan yang akan diproses serta produk yang akan dijual. Daerah

laboratorium merupakan pusat kontrol kualitas bahan baku, produk dan

limbah proses, sedangkan daerah ruang kontrol merupakan pusat kontrol

berjalannya proses yang diinginkan. Laboratorium dan ruang kontrol ini

diletakkan dekat daerah proses apabila terjadi sesuatu masalah di daerah

proses dapat cepat teratasi.

5. Daerah Pemeliharaan

Daerah pemeliharaan merupakan tempat penyimpanan suku cadang alat

proses dan untuk melakukan perbaikan, pemeliharaan atau perawatan semua

peralatan yang dipakai dalam proses.

6. Daerah Penyimpanan Bahan Baku dan Produk

Daerah ini terdiri dari area tangki penyimpanan bahan baku dan produk yang

terletak di lingkungan terbuka dan berada di dalam daerah yang dapat

terjangkau oleh angkutan pembawa bahan baku dan produk. Daerah ini

biasanya ditempatkan di dekat areal proses supaya suplai bahan baku proses

dan penyimpanan produk lebih mudah.

7. Daerah Utilitas

Daerah ini merupakan tempat untuk penyediaan keperluan yang menunjang

berjalannya proses produksi berupa penyediaan air, steam, udara tekan, dan

listrik. Daerah ini ditempatkan dekat dengan daerah proses agar sistem


commit to user



43

pemipaan lebih ekonomsi, tetapi mengingat bahaya yang dapat ditimbulkan

maka jarak antara area utilitas dengan area proses harus diatur.

8. Daerah Pengolahan Limbah

Merupakan daerah pembuangan dan pengolahan limbah hasil proses

produksi.


commit to user



44

Skala = 1 : 1000

:

AREA PERLUASAN

AREA UTILITAS

Lab

ora

tori

um

Ruang

Generator

Safety

Polikli

nik

Ben

gk

el

KANTOR

Mushola Kantin

Parkir Mobil & Motor

Po

s k

ea

ma

na

n

Co

ntr

ol

Ro

om

Pemadam

Kebakaran

Pintu

Darurat

Keterangan

: Taman

Arah jalan

WAREHOUSE

Pos

Keamanan

Parkir Tonton/Peti Kemas/Truk

AREA

PROSES

Gambar 2.4 Lay Out Pabrik


commit to user



45

2.5.2. Lay Out Peralatan Proses

Dalam perencanaan tata letak peralatan proses pada pabrik ada beberapa hal

yang perlu dipertimbangkan, yaitu:

1. Aliran bahan baku

Pengaliran bahan baku dan produk yang tepat akan memberikan keuntungan

ekonomis yang lebih besar, serta menunjang kelancaran dan keamanan

produksi.

2. Aliran udara

Aliran udara di dalam dan sekitar area proses perlu diperhatikan supaya

lancar, hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya stagnasi udara pada

suatu tempat yang dapat menyebabkan akumulasi bahan kimia yang

berbahaya, sehingga membahayakan keselamatan pekerja, di samping itu

perlu diperhatikan arah hembusan angin.

3. Cahaya

Penerangan seluruh pabrik harus memadai, dan pada tempat-tempat proses

yang berbahaya atau beresiko tinggi perlu diberikan penerangan tambahan.

4. Lalu lintas manusia

Dalam perancangan lay out peralatan proses, perlu diperhatikan agar pekerja

dapat mencapai seluruh alat proses dengan cepat dan mudah, supaya apabila

terjadi gangguan pada alat proses dapat segera diperbaiki, selain itu keamanan

pekerja selama menjalankan tugasnya perlu mendapatkan prioritas utama.


commit to user



46

5. Lalu lintas alat berat

Hendaknya diperhatikan jarak antar alat dan lebar jalan agar seluruh alat

proses dapat dicapai oleh pekerja dengan cepat dan mudah supaya jika terjadi

gangguan alat proses dapat segeara diperbaiki.

6. Perhitungan ekonomi

Dalam menempatkan alat-alat proses pada pabrik diusahakan agar dapat

menekan biaya operasi dan menjamin kelancaran serta keamanan produksi,

sehingga dapat menguntungkan dari segi ekonomi.

7. Jarak alat proses

Untuk alat proses yang mempunyai suhu dan tekanan operasi tinggi,

sebaiknya dipisahkan dari alat proses lainnya, sehingga apabila terjadi

ledakan atau kebakaran pada alat tersebut tidak membahayakan alat proses

lainnya.

Tata letak alat-alat proses harus dirancang sedemikian rupa sehingga :

Kelancaran proses produksi dapat terjamin.

Dapat mengefektifkan penggunaan luas lantai.

Biaya material handling menjadi rendah dan menyebabkan turunnya

pengeluaran untuk kapital yang tidak penting.

Karyawan mendapat kepuasan kerja agar dapat meningkatkan produktivitas

kerja.


commit to user



47

Gambar 2.5 Lay Out Peralatan Proses


commit to user

48 Prarancangan Pabrik Amonium Nitrat dari Amonia dan Asam Nitrat Kapasitas 60.000 Ton/ Tahun

Bab III Spesifikasi Alat

BAB III

SPESIFIKASI PERALATAN PROSES

3.1 Reaktor

Kode : R-01

Fungsi : Mereaksikan asam nitrat dengan amonia

menghasilkan amonium nitrat

Tipe : Bubble reactor

Jumlah : 1 buah

Kondisi Operasi

- Suhu : 145 C

- Tekanan : 3,9 atm

Material : Stainless steel SA-304 grade C

Tinggi total reaktor : 5,74 m

ID shell bagian atas : 2,3 m

ID shell bagian bawah : 1,9 m

Tebal shell : ¾ in = 0.019 m

Inlet cairan

- Bentuk : Perforated pipe, 2 ½ in SN 40

- Panjang pipa : 0,6 m

- Diameter lubang : 0,0158 m

- Jumlah lubang : 8

48


commit to user



Inlet gas

- Bentuk : Perforated pipe, 1 ½ in SN 40

- Panjang pipa : 0,9 m

- Diameter lubang : 0,0046 m

- Jumlah lubang : 40 lubang tiap pipa

Spesifikasi head

- Bentuk : torispherical head

- Tebal head atas : 5/8 in = 0,0159 m

- Tingi head atas : 0,49 m

- Tebal head bawah : 5/8 in = 0,0159 m

- Tingi head bawah : 0,4 m

Heat exchanger didalam reaktor

- Jenis : Shell and tube heat exchanger

- Ukuran tube : 1 ¼ OD, 16 BWG

- Panjang tube : 96 in = 2,4384 m

- Jumlah tube : 832 tube

- Susunan tube : square pitch dengan tube pitch 1 4/7 in

3.2 Evaporator

Kode : EV-01

Fungsi : Memekatkan larutan amonium nitrat

hingga konsentrasinya menjadi 95% berat


commit to user



Tipe : Long tube vertical evaporator

Bahan konstruksi : Stainless steel SA-304 grade C

Jumlah tube : 187 buah

Panjang tube : 12 ft = 3,66 m

Tinggi total : 4,53 m

Diameter evaporator : 0,74 m

3.3 Mixing Tank

Kode : M-01

Fungsi : Mencampur keluaran bawah evaporator

dengan arus recycle dari screen

Tipe : Vessel tegak dengan torispherical head

Pengaduk : 6 blade turbine impeller

Jumlah : 1

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C

Waktu tinggal : 10 menit

Diameter mixer : 1.10 m

Tebal shell : 3/16 in = 0,0048 m

Tebal head : 3/16 in = 0,0048 m

Tinggi mixer : 1.54 m

Power pengadukan : 7,5 HP


commit to user



3.4. Prilling Tower

Kode : PT-01

Fungsi : Membentuk butiran prill NH4NO3 dari

larutan NH4NO3.

Tipe : Silinder tegak

Bahan konstruksi : Beton

Kecepatan linier udara : 6 m/detik

Diameter Prilling Tower : 3,22 m = 10,57 ft

Tinggi Prilling Tower : 31,35 m = 105,85 ft

Diameter lubang cair : 0,11 cm = 0,04 in = 0,001 m

Jumlah lubang orifice : 5.000

Jumlah butir setiap lubang : 250.913 butir/jam

3.5. Screen

Kode : S-01

Fungsi : Menyaring dan menyeragamkan ukuran

prill amonium nitrat

Jumlah : 1 buah

Tipe : Vibrating Screen

Bukaan ayakan : 8 mesh 10 mesh

2,38 mm 1,68 mm

Lebar : 0,7 m

Panjang : 1,05 m


commit to user



Power : 7,5 HP

3.6. Screw Conveyor, SC-01

Kode : SC-01

Fungsi : Memindahkan prill dari screen ke coating

drum

Diameter : 0,15 m

Panjang : 10 ft = 3,048 m

Power motor : 1 HP

3.7. Coating Drum

Kode : CD-01

Fungsi : Mencampur prill amonium nitrat dengan

clay

Tipe : Tumbler without baffles-double cone

Jumlah : 1 buah

Kapasitas alat : 54 ft3 = 1,5282 m

3

Kapasitas kerja : 30 ft3 = 0,849 m

3

Diameter inlet : 54 in = 1,3716 m

Diameter inlet : 14 in = 0,3556 m

Diameter outlet : 8 in = 0,2032 m

Daya : 5 HP


commit to user



3.8. Conveyor

3.8.1 Belt Conveyor-01

Kode : B-01

Fungsi : Memindahkan prill dari coating drum ke

bucket elevator

Panjang belt : 9,14 m

Lebar belt : 14 in = 0,3556 m

Sudut elevasi : 0 o

Kecepatan belt : 100 ft/menit = 30,48 m/menit

Power motor : 3 HP

3.8.2 Belt Conveyor-02

Kode : B-02

Fungsi :Mengangkut off-spec prill dari screen ke

mixing tank

Panjang belt : 8 m


Sudut elevasi : 0,2o

Kecepatan belt : 100 ft/menit = 30,48 m/menit

Power motor : 1 HP


commit to user



3.9. Bucket Elevator

3.9.1 Bucket Elevator-01

Kode : BE-01

Fungsi : Menaikkan prill dari belt conveyor-01 ke

silo amonium nitrat

Ukuran bucket : (8 × 5,5 ×7,75) in = (0,2 x 0,14 x 0,19) m


Panjang elevator : 21,57 m

Kecepatan : 150 ft/menit = 45,72 m/menit

Power motor : 2 HP

3.9.2 Bucket Elevator-02

Kode : BE-02

Fungsi : Menaikkan prill dari screw conveyor

hopper

Ukuran bucket : (8 × 5,5 ×7,75) in = (0,2 x 0,14 x 0,19) m


Panjang elevator : 5 m

Kecepatan : 150 ft/menit = 45,72 m/menit

Power motor : 1 HP


commit to user



3.10. Silo

3.10.1. Silo Amonium Nitrat

Kode : SL-01

Fungsi : Menyimpan amonium nitrat selama 7 hari

Tipe : Tangki silinder vertikal, cone 60 bottomed

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi :

- T : 30oC

- P : 1 atm

Material : Carbon steel SA-283 grade C

Kapasitas : 1057,56 m3

Diameter : 9,10 m

Tinggi : 13,64 m

Tebal shell : 0,4375 in = 0,0111 m

Tebal head : 0,5 in = 0,0127 m


3.10.2. Silo Clay

Kode : SL-02

Fungsi : Menyimpan clay selama 7 hari

Tipe : Tangki silinder vertikal, cone 60º bottomed

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi :


commit to user



- T : 30oC

- P : 1 atm



Diameter : 2,05 m

Tinggi : 3,08 m

Tebal shell : 0,25 in = 0,0064 m

Tebal head : 0,25 in = 0,0064 m


3.11. Tangki

3.11.1. Tangki Asam Nitrat

Kode : T-01

Fungsi : Menyimpan asam nitrat selama 7 hari

Tipe : Tangki silinder tegak, flat bottomed dan conical

head

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi

- T : 30oC

- P : 1 atm


Kapasitas : 9250 bbl

Diameter : 35 ft = 10,67 m


commit to user



Tinggi : 54 ft = 16,46 m

Tebal shell : Course 1 = 11

16 in = 0,0270 m

Course 2 = 1 in = 0,0254 m

Course 3 = 15

16 in = 0,0238 m

Course 4 = 14

16 in = 0,0222 m

Course 5 = 13

16 in = 0,0206 m

Course 6 = 12

16 in = 0,0190 m

Course 7 = 11

16 in = 0,0175 m

Course 8 = 10

16 in = 0,0159 m

Course 9 = 9

16 in = 0,0143 m

Tebal head : 3,3125 in = 0,084 m

Tinggi head : 0,58 m


3.11.2. Tangki Amonia

Kode : T-02

Fungsi : Menyimpan amonia selama 7 hari

Tipe : Bola / spherical tank

Jumlah : 1 buah

Kondisi operasi

- T : 30oC


commit to user



- P : 12 atm



Diameter : 8,73 m

Tebal shell : 1,125 in = 0,028 m

3.12. Heat Exchanger

3.12.1. Heat Exchanger-01

Kode : HE-01

Fungsi : Memanaskan asam nitrat masuk reaktor

Tipe : Double pipe heat exchanger

Jumlah : 1 buah

Luas transfer panas : 85 ft2 = 7,8965 m

2

Inner pipe

- Fluida : Larutan asam nitrat umpan reaktor

- OD tube : 3,5 in = 0,0889 m

- Panjang : 15 ft = 4,572 m

- Bahan konstruksi : Stainless steel SA-304 grade C

- Pressure drop : 7,49 psi

Annulus

- Fluida : Keluaran reaktor

- OD annulus : 4,5 in = 0,1143 m



commit to user




Jumlah pipa : 6 pipa

RD dibutuhkan : 0,001

RD perancangan : 0,0013

3.12.2. Heat Exchanger-02

Kode : HE-01

Fungsi : Memanaskan amonia masuk reaktor

Tipe : Double pipe heat exchanger

Jumlah : 1 buah

Luas transfer panas : 3,61 ft2 = 0,3354 m

2

Inner pipe

- Fluida : Hasil atas evaporator

- OD tube : 3,5 in =0,0889 m

- Panjang : 15 ft = 4,572 m



Annulus

- Fluida : Gas amonia umpan reaktor

- OD annulus : 4,5 in

- Bahan konstruksi : Carbon steel SA 283


Jumlah pipa : 1 pipa


commit to user



RD dibutuhkan : 0,001

RD perancangan : 0,0012

3.13. Pompa

3.13.1. Pompa-01

Kode : P-01

Fungsi : Mengalirkan larutan asam nitrat dari tangki

penyimpanan ke reaktor

Tipe : Sentrifugal

Jumlah : 1

Kapasitas (gpm) : 38,11

Tenaga pompa : 3 Hp

Tenaga motor : 5 Hp

NPSH required : 2,79 ft = 0,8504 m

NPSH available : 27,48 ft = 8,3759 m

Pipa

- IPS : 2,5 in = 0,0635 m

- OD : 2,875 in = 0,0730 m

- ID : 2,469 in = 0,0627 m

- SN : 40

3.13.2. Pompa-02

Kode : P-02


commit to user



Fungsi : Mengalirkan larutan amonium nitrat dari

evaporator ke mixing tank

Tipe : Sentrifugal

Jumlah : 1

Kapasitas (gpm) : 27,91

Tenaga pompa : 0,5 Hp

Tenaga motor : 1 Hp



Pipa

- IPS : 2,5 in = 0,0635 m

- OD : 2,875 in = 0,0730 m

- ID : 2,469 in = 0,0627 m

- SN : 40

3.13.3. Pompa-03

Kode : P-03

Fungsi : Memompa larutan amonium nitrat dari mixing tank

ke prilling tower

Tipe : Sentrifugal

Jumlah : 1

Kapasitas (gpm) : 28,99 gpm

Tenaga pompa : 5 Hp


commit to user



Tenaga motor : 7,5 Hp



Pipa

- IPS : 2,5 in = 0,0635 m

- OD : 2,875 in = 0,0730 m

- ID : 2,469 in = 0,0627 m

- SN : 40

3.14. Blower

Kode : JB-01

Fungsi : Mengalirkan udara ke prilling tower

Tipe : Centrifugal blower

Jumlah : 1

Flow udara : 16990,34 m3/jam

Suhu masuk : 30 °C

Suhu keluar : 30,82 °C

Tenaga motor : 12 HP

3.15. Expansion Valve

Kode : V-01

Fungsi : Menurunkan tekanan keluaran reaktor masuk

evaporator


commit to user



Tipe : throttle valve sebagai expander cairan

Kondisi operasi : Tin = 145 °C

Tout = 145 °C

Pin = 3,9 atm

Pout = 1,1 atm

Documents

PRARANCANGAN PABRIK AMONIUM NITRAT DARI AMONIA …... · pabrik direncanakan didirikan di daerah Cikampek, Jawa Barat. Bahan baku asam nitrat diperoleh dari PT. Multi Nitrotama Kimia,