BAB I PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang Pendirian Pabrik Indonesia merupakan negara agraris sehingga sektor pertanian memegang peranan penting dalam perekonomian negara. Berkembangnya sektor pertanian menyebabkan meningkatnya kebutuhan pupuk. Kebutuhan pupuk dalam negeri sebagian dipenuhi dengan cara impor. Di sisi lain, negara Indonesia mempunyai sumber daya alam yang melimpah berupa bahan – bahan yang dapat diolah menjadi pupuk. Salah satu pupuk impor adalah pupuk amonium sulfat yang biasa disebut pupuk ZA (Zwavelzure Ammoniak). Pupuk ZA merupakan salah satu jenis pupuk buatan yang mempunyai 2 jenis unsur hara sekaligus yaitu nitrogen dan sulfur. Dua unsur tersebut sangat dibutuhkan dalam perkembangan suatu tanaman, baik tanaman perkebunan ataupun pertanian. Berdasarkan data Biro Pusat Statistik, kebutuhan impor ZA Indonesia tersaji pada Tabel 1.1.
Tabel 1.1 Data Impor Amonium Sulfat di Indonesia (www.bps.go.id) Tahun
Impor (ton)
2010
268.451
2011
475.525
2012
820.346
2013
728.487
2014
864.452
Data di atas menunjukkan bahwa impor amonium sulfat dari tahun ke tahun mengalami peningkatan. Pendirian pabrik ammonium sulfat sangat diperlukan
untuk
mengurangi
ketergantungan
1
terhadap
negara
lain.
2 Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat Dari CO2, NH3, dan CaSO4.2H2O dengan Proses Merseburg Kapasitas 250.000 Ton/Tahun
Pendirian pabrik amonium sulfat di Indonesia dipandang strategis dengan alasan sebagai berikut : a. Pendirian pabrik dapat memenuhi kebutuhan ammonium sulfat dalam negeri. b. Menghemat devisa negara dengan mengurangi impor. c. Mendukung berkembangnya pabrik lain yang menggunakan ammonium sulfat sebagai bahan baku. d. Membuka lapangan kerja baru, sehingga mampu menurunkan tingkat pengangguran.
1.2. Kapasitas Rancangan 1.2.1. Perkiraan Kebutuhan Amonium Sulfat di Indonesia Berdasarkan data BPS (Biro Pusat Statistik) yang ditunjukkan pada Tabel 1.1, perkirakan kebutuhan amonium sulfat pada tahun 2020 dapat dihitung dengan cara melakukan linierisasi data impor. Hasil linierisasi ditunjukkan pada Gambar
Impor (ton/tahun)
1.1.
1000000 900000 800000 700000 600000 500000 400000 300000 200000 100000 0 2009
y = 144.496.x - 290.095.184
2010
2011
2012 Tahun
2013
2014
2015
Gambar 1.1 Data Impor Amonium Sulfat Berdasarkan Gambar 1.1, persamaan hasil linierisasi adalah y = 144.496 x – 290.095.184, dengan x adalah tahun dan y adalah jumlah kebutuhan impor amonium sulfat. Perkirakan jumlah kebutuhan amonium sulfat pada tahun 2020
BAB I Pendahuluan
3 Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat Dari CO2, NH3, dan CaSO4.2H2O dengan Proses Merseburg Kapasitas 250.000 Ton/Tahun
yang belum mampu dipenuhi oleh produksi dalam negeri sebesar 1.787.423 ton/tahun.
1.2.2. Kapasitas pabrik yang sudah berdiri Pabrik amonium sulfat yang masih beroperasi di beberapa negara dapat dilihat pada Tabel 1.2.
Tabel 1.2. Pabrik Amonium Sulfat di Dunia (www.alibaba.com) No 1.
Perusahaan BASF ( IG Farben Industrie A/G )
Kapasitas 600.000 Ton/Tahun
Leuna , Germany 4.
Wengfu Jianfeng Chemical Industry
200.000 Ton/Tahun
Co., Ltd., China (Merseburg Process) 5.
Laiwu Songfeng Fertilizer Co., Ltd,
15.000 Ton/Bulan
Shandong, China 6.
Hunan Yueyang Sanxiang Chemical
100.000 Ton/Tahun
Co., Ltd, Hunan, China 7.
FCI-Sindri and GSFC-Vadodara, India
468.000 Ton/Bulan
(Merseburg Process) 8.
Anqing Yuancheng Trading Co., Ltd,
10.000 Ton/Bulan
China 9.
Cameroon Chemical Complex Inc,
15.240 Ton/Bulan
Malaysia 11.
Shijiazhaung Yingyi Agricultural
5000 Ton/Bulan
Material Co., Ltd, China 12.
PT Petrokimia Gresik, Indonesia
BAB I Pendahuluan
650.000 ton/tahun
4 Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat Dari CO2, NH3, dan CaSO4.2H2O dengan Proses Merseburg Kapasitas 250.000 Ton/Tahun
1.2.3. Ketersediaan Bahan Baku Bahan baku pembuatan amonium sulfat proses Merseburg adalah gipsum, NH3, CO2 dan H2O. Gipsum yang digunakan didapat dari PT. Petrokimia Gresik yang menghasilkan 500.000 ton/tahun. Amonia yang digunakan berupa amonia cair yang diperoleh dari PT. Pupuk Kujang yang menghasilkan produk sebesar 330.000 ton/tahun. Gas CO2 didapat dari PT. Resources Jaya Teknik Management Indonesia (RMI) Krakatau Karbonindo dengan kapasitas produk 142.500 ton/tahun.
1.2.4. Rancangan kapasitas Berdasarkan prediksi kebutuhan amonium sulfat dalam negeri yang belum dapat terpenuhi, kapasitas pabrik yang telah beroperasi, dan ketersediaan bahan baku, maka ditetapkan kapasitas prarancangan pabrik amonium sulfat yang akan didirikan tahun 2020 sebesar 250.000 ton/tahun. Pemilihan kapasitas tersebut dititikberatkan pada : 1. Kebutuhan amonium sulfat nasional pada tahun 2020 sebesar 1.787.423 ton menyebabkan Indonesia harus meningkatkan jumlah impor amonium sulfat. Pabrik dengan kapasitas 250.000 ton/tahun dapat berperan dalam pemenuhan kebutuhan amonium sulfat nasional sebesar 13,98 %. 2. Kapasitas pabrik dengan proses Merseburg yang telah beroperasi sebesar 200.000 ton/tahun (Wengfu Jianfeng Chemical Industry Co., Ltd., China) dan 468.000 to/tahun (FCI-Sindri and GSFC-Vadodara, India). 3. Pertimbangan ketersediaan bahan baku, pabrik dengan kapasitas 250.000 ton/tahun membutuhkan bahan baku NH3 64.878 ton/tahun, CO2 83.540 ton/tahun, dan gypsum 331.875 ton/tahun.
1.3. Lokasi Pabrik Pemilihan lokasi pabrik merupakan salah satu langkah penting dalam perancangan suatu pabrik. Lokasi suatu pabrik mempengaruhi kedudukan pabrik dalam persaingan maupun penentuan kelangsungan berdirinya. Pemilihan lokasi yang tepat, ekonomis dan menguntungkan dipengaruhi oleh banyak faktor, antara
BAB I Pendahuluan
5 Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat Dari CO2, NH3, dan CaSO4.2H2O dengan Proses Merseburg Kapasitas 250.000 Ton/Tahun
lain penyediaan bahan baku, pemasaran produk, fasilitas transportasi, penyediaan bahan bakar dan energi, penyediaan air, dan penyediaan tenaga kerja. Lokasi pendirian pabrik amonium sulfat direncanakan di Gresik, Jawa timur dengan pertimbangan sebagai berikut : a. Penyediaan bahan baku Bahan baku merupakan kebutuhan utama bagi kelangsungan suatu pabrik sehingga pengadaan bahan baku sangat diprioritaskan. Lokasi pabrik di Gresik ini sangat tepat mengingat sumber bahan baku gipsum yang digunakan diperoleh dari PT. Petrokimia Gresik. Lokasi pabrik yang dekat bahan baku ini, selain dapat mengurangi biaya transportasi, sekaligus mengurangi investasi yang relatif besar. b. Pemasaran produk ZA merupakan pupuk anorganik yang banyak digunakan dalam sektor pertanian maupun perkebunan. Kebutuhan pupuk di daerah Jawa Timur pada khususnya dan daerah-daerah di Indonesia lainnya dapat dipenuhi dengan didirikannya pabrik di daerah Gresik. c. Fasilitas transportasi Dekatnya Gresik dengan kota lainnya, diharapkan pemasokan bahan baku dan pemasaran hasil produksi tidak mengalami kesulitan. d. Penyediaan bahan bakar dan energi Daerah Gresik merupakan daerah kawasan industri sehingga penyediaan bahan bakar dan energi dapat dipenuhi. Tenaga listrik dapat disediakan PLN dan oleh pabrik sendiri untuk keadaan darurat. e. Penyediaan air Air dibutuhkan dalam jumlah besar dalam industri. Air digunakan dalam proses untuk pendingin, pembangkit steam, hidrasi dan sanitasi. Penyediaan air dipenuhi dengan pendirian unit pengolah air dimana airnya mengambil dari Sungai Brantas.
f. Penyediaan Tenaga kerja Tenaga kerja yang digunakan dalam industri berasal dari daerah sekitar, yang meliputi tenaga kerja tingkat bawah, menengah dan atas. Pendirian pabrik ini
BAB I Pendahuluan
6 Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat Dari CO2, NH3, dan CaSO4.2H2O dengan Proses Merseburg Kapasitas 250.000 Ton/Tahun
maka akan mengurangi tingkat pengangguran baik dari penduduk sekitar ataupun penduduk urban. Rincian peta lokasi pabrik amonium sulfat yang direncanakan ditunjukkan pada Gambar 1.2.
lokasi
Gambar 1.2. Peta Lokasi Pabrik Amonium Sulfat di Gresik, Jawa Timur
BAB I Pendahuluan
7 Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat Dari CO2, NH3, dan CaSO4.2H2O dengan Proses Merseburg Kapasitas 250.000 Ton/Tahun
1.4.
Tinjauan Pustaka
1.4.1. Macam – macam proses a.
Proses Netralisasi H2SO4 (l) + 2NH3(g)
(NH4)2SO4(s)
(1)
Reaksi tersebut terjadi menurut mekanisme reaksi berikut : ↔
2H+ + SO42-
(2)
2NH3 + 2H+
2NH4+
(3)
2NH4+ + SO42-
(NH4)2SO4
(4)
H2SO4+ 2NH3
(NH4)2SO4
(5)
H2SO4
Reaksi pembentukan amonium sulfat dari asam sulfat dan amonia merupakan reaksi gas – cair yang dioperasikan pada suhu 105-110 oC, tekanan atmosfer,level larutan 3,6 - 4,5 meter, dan perbandingan mol reaktan H2SO4 dan NH3 sebesar 1 : 2. Kandungan nitrogen dalam amonium sulfat minimal sebesar 20,8 % berat, asam sulfat bebas maksimal 0,1 % berat, dan H2O maksimal 0,1 % berat. Pembentukan kristal amonium sulfat di dalam reaktor melalui beberapa tahapan berikut : 1. Pembentukan larutan amonium sulfat jenuh Mula-mula mother liquor / kondensat yang diinginkan dimasukkan ke dalam reaktor sampai mencapai level yang diinginkan, kemudian asam sulfat dan uap amonia dimasukkan secara kontinyu ke dalam reaktor dalam bentuk gelembung melalui sparger sehingga terjadi reaksi dan membentuk amonium sulfat. Gas amonia dan asam sulfat cair dimasukkan secara terus-menerus sehingga tercapai kondisi larutan jenuhnya. 2. Pembentukan larutan lewat jenuh Larutan amonium sulfat saat tercapai kondisi jenuh, gas amonia dan asam sulfat terus dimasukkan sehingga akan diperoleh kondisi lewat jenuh (supersaturasi) dari larutan amonium sulfat, dan akhirnya membentuk kristal amonium sulfat. (Sumarni, 2009, Laporan kerja Praktek Pabrik Amonium Sulfat (ZA III), PT Petrokimia Gresik, Jawa Timur)
BAB I Pendahuluan
8 Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat Dari CO2, NH3, dan CaSO4.2H2O dengan Proses Merseburg Kapasitas 250.000 Ton/Tahun
b. Proses Karbonasi Batubara Amonium sulfat dapat diproduksi dari batubara dengan 3 cara yaitu direct, indirect dan semi direct method. b.1.Direct Method Semua gas yang terbentuk pertama kali didinginkan untuk menghilangkan sejumlah tar sebelum melewati saturator bubble atau type spray, dimana reaksi dengan asam sulfat terjadi. Kristal amonium sulfat yang terbentuk turun kemudian dipisahkan dan dicuci dalam centrifuge lalu dikeringkan. Kristal kering dikirim lewat conveyor untuk disimpan. b.2. Indirect Method Pada proses ini, gas panas didinginkan dengan resirkulasi cairan pencuci dan air scrubbing. Campuran cairan kemudian dipanaskan dengan steam dalam kolom stripper tipe bubble untuk melepaskan amonia bebas dalam senyawa garam seperti amonium karbonat dan amonium sulfit. Sebagian cairan dalam kolom stripper kemudian ditambahkan dengan larutan kapur untuk menguraikan komponen garam seperti amonium klorida. Gas keluar yang masih banyak mengandung amonia dimasukkan ke dalam saturator yang sudah mengandung asam sulfat sehingga terbentuk amonium sulfat. b.3. Semi – Direct Method Dalam proses ini gas mula – mula didinginkan dan dicuci untuk menghilangkan sejumlah tar dan untuk memproduksi larutan amonia. Kemudian amonia cair dipanaskan sampai suhu 70 oC dan diabsorbsi dengan asam sulfat encer (5 % – 6 %), menghasilkan larutan amonium sulfat jenuh dengan suhu 60 oC – 70 oC. Spray absorber atau saturator yang digunakan dalam operasi ini bervariasi dan modifikasi dari sistem ini telah dirancang oleh para insinyur seperti Koopers, Otto, Wilpitte, Simon Carves Woodal-Duckham dan lainnya. Spray tipe scrubbersaturator yang dikembangkan oleh perusahaan Otto telah dipakai secara luas sebagai unit pemisah kristaliser untuk memberikan kontrol yang lebih baik dalam pembentukan kristal.
BAB I Pendahuluan
9 Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat Dari CO2, NH3, dan CaSO4.2H2O dengan Proses Merseburg Kapasitas 250.000 Ton/Tahun
c.
Reaksi antara Amonium Karbonat dengan Gipsum (Proses Merseburg) Proses ini masih digunakan di berbagai negara dimana asam sulfat sangat
mahal dan suplai gipsum tersedia dalam jumlah besar seperti Inggris, Prancis, Jerman dan Indonesia. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : 2NH3 + CO2 + H2O (NH4)2CO3 + CaSO4.2H2O
(NH4)2CO3 (NH4)2SO4 + CaCO3 + 2H2O
(6) (7)
Larutan amonium karbonat jenuh dibuat dengan cara melarutkan karbon dioksida dalam larutan amonium hidroksida. Karbon dioksida tersedia sebagai hasil samping pembakaran hidrokarbon. Konversi pada akhir reaksi kira-kira 95 % sesudah 2 jam, jika gipsum bereaksi sempurna dan suhu reaksi pada 50 oC - 60 o
C. Keluaran reaktor difilter untuk memisahkan kalsium karbonat dan kalsium
sulfat yang tidak bereaksi dari larutan amonium sulfat (Faith & Keyes, 1957).
1.4.2. Kegunaan Produk Amonium sulfat dapat digunakan dalam bidang sebagai berikut : a.
Pertanian Amonium sulfat merupakan pupuk yang sangat cocok digunakan pada
lahan pertanian dimana kandungan sulfur dalam tanah tersebut kurang. Amonium sulfat lebih baik dibandingkan dengan urea karena mengandung 2 jenis unsur yaitu nitrogen dan sulfur. b.
Biokimia Senyawa amonium sulfat dapat digunakan sebagai nutrisi penambah kadar
nitrogen dalam proses fermentasi. Unsur nitrogen sangat diperlukan bagi mikroorganisme disamping unsur – unsur yang lain. c.
Bidang lain Amonium sulfat dapat juga digunakan sebagai pengolahan air, bahan tahan
api dan penyamakan.
BAB I Pendahuluan
10 Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat Dari CO2, NH3, dan CaSO4.2H2O dengan Proses Merseburg Kapasitas 250.000 Ton/Tahun
1.4.3. Sifat Fisik dan Kimia 1.4.3.1.Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku a. Ammonia (NH3) Sifat Fisik: Berat Molekul
:
17,03
Titik leleh
: - 77,7 oC
Titik didih
: - 33,35 oC
Temperatur kritis
:
133 oC
Tekanan kritis
:
11,425 kPa
Pada 0 oC
:
2097,2 J/(kg.K)
Pada 100 oC
:
2226,2 J/(kg.K)
Pada 200 oC
:
2105,6 J/(kg.K)
:
-46,222 Kj/mol
Specific heat
H0 pembentukan (25 oC) Kelarutan dalam air (% berat) Pada 0 oC
: 42,8
Pada 20 oC
: 33,1
Pada 40 oC
: 23,4
Pada 60 oC
: 14,1
Specific grafity Pada -40 oC
: 0,690
Pada 0 oC
: 0,639
Pada 40 oC
: 0,580
Massa jenis (15 oC)
: 0,618 gram/liter (Kirk and Othmer, 1978)
Sifat Kimia
Pada temperatur tinggi terdekomposisi menjadi hidrogen dan nitrogen
Bereaksi dengan Potassium Permanganat : 2NH3 + 2KMnO4
2KOH +2MnO2 + 2H2O + N2
Bereaksi dengan chlorine 8NH3 + 3Cl2
BAB I Pendahuluan
N2 + 6NH4Cl
11 Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat Dari CO2, NH3, dan CaSO4.2H2O dengan Proses Merseburg Kapasitas 250.000 Ton/Tahun
Mengalami reaksi oksidasi pada pembuatan asam nitrat dengan sangat cepat pada suhu 650 oC (katalis : platinum-rhodium) 4NH3 + 5O2 2NO + O2 3NO2 + H2O
4NO + 6H2O 2NO2 2HNO3 + NO
Bereaksi dengan air dan bersifat reversible NH3 + H2O
NH4+ + OH(Kirk and Othmer, 1978)
b. Karbon dioksida (CO2) Sifat fisis : Berat Molekul
: 44,01
Titik leleh
: -56,6 oC (5,2 atm)
Titik didih
: tersublimasi pada – 78,5 oC
Temperatur kritis
: 304,2 K
Tekanan kritis
: 7.390 kPa
Volume kritis
: 0,095 m3/kmol
H0 pembentukan (25 oC)
: -393,51 Kj/mol
G0 pembentukan (25 oC)
: -394,37 Kj/mol
Specific grafity Liquid
: 1,101 (-87 oC) : 1,53 (dengan acuan udara)
Solid
: 1,56 (pada –79 oC)
Kelarutan dalam 100 bagian air Pada 100 bagian air dingin (0 oC)
: 179,7
Pada 100 bagian air panas (20 oC)
: 90,1 (Perry, 1984)
Massa jenis (pada 273 K)
: 928 gram/liter
Sifat kimia :
Membentuk asam karbonat jika bereaksi dengan air (H2CO3)
BAB I Pendahuluan
12 Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat Dari CO2, NH3, dan CaSO4.2H2O dengan Proses Merseburg Kapasitas 250.000 Ton/Tahun
Membentuk garam dan ester jika bereaksi dengan asam lemah
Membentuk CO jika dipanaskan di atas suhu 1700 oC 2CO2 ↔ 2CO + O2
Mengalami reaksi reduksi jika bereaksi dengan hidrogen CO2 + H2
Karbondioksida
bereaksi
dengan
CO + H2O ammonia
akan
membentuk
ammonium karbamat pada tahap pertama pembuatan urea CO2 + 2NH3
NH2COONH4 (Kirk and Othmer, 1978)
c. Air (H2O) Sifat fisis : Berat Molekul
: 18,01
Titik didih
: 100 oC (1 atm)
Titik Leleh
: 0 oC (1atm)
Temperatur kritis
: 647,1 oK
Tekanan kritis
: 217,6 atm
Volume kritis
: 56 cc/gmol
H0 pembentukan (25 oC) liquid
: -68,317 kjoule/mol
gas
: -57,798 kjoule/mol
pH
: 5,4 – 7,5
Specific grafity Liquid
: 1,004 tiap 100 bagian
( ice)
: 0,195 tiap 100 bagian
Kelarutan
: larut pada etil eter Larut pada 95 % etanol
Massa jenis
: 1 gr/cc (Perry, 1984)
Sifat kimia:
Air dapat terhidrolisa menghasilkan H2 dan O2 dengan reaksi 2H2O
BAB I Pendahuluan
H2 + O2
13 Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat Dari CO2, NH3, dan CaSO4.2H2O dengan Proses Merseburg Kapasitas 250.000 Ton/Tahun
Dapat bereaksi dengan ammonia membentuk ammonium hidroksida NH3 + H2O
NH4OH
d. Gipsum (CaSO4.2H2O) Sifat Fisis: Berat Molekul
: 172,17
Titik leleh
: - 1 H2O, 128 (kehilangan 1 mol air tiap berat pada 128 oC) tekanan 1 atm
Titik didih
: - 2 H2O, 163 ( kehilangan 2 mol air tiap berat pada 163 oC) tekanan 1 atm
Specific gravity
: 2,32
H0 pembentukan (25 oC)
: -338,73 kcal/mol
G0 pembentukan (25 oC)
: -311,9 kcal/mol
Kelarutan Pada 100 bagian air dingin (0 oC)
: 0,223
Pada 100 bagian air panas (50 oC)
: 0,257
Larut pada asam, gliserol, gliserin, Na2S2O3 dan garam – garam NH4 (Perry, 1984) Sifat kimia:
Reaksi hidrasi kalsium aluminate dengan gipsum akan menghasilkan kalsium sulfat aluminate hidrat dengan reaksi : H2O 3 CaO.Al2O3 + CaSO4
3 CaO. Al2O3. 3 CaSO4 32 H2O
Gipsum apabila dipanaskan akan melepaskan senyawa H2O CaSO4.2H2O + panas
CaSO4.1/2H2O + 11/2 H2O
e. Amonium Karbonat ((NH4)2CO3) Sifat fisis : Berat molekul
: 96,09 g/mol
Titik leleh
: 43 oC (Kirk and Orthmer, 1978)
BAB I Pendahuluan
14 Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat Dari CO2, NH3, dan CaSO4.2H2O dengan Proses Merseburg Kapasitas 250.000 Ton/Tahun
Kelarutan : Pada 100 bagian air dingin ( 15 oC)
: 100
Pada 100 bagian air panas (49 oC)
: 50
Tidak larut dalam CS2, etanol 95 %, dan NH3 (Perry, 1984) Sifat kimia :
Pada suhu tinggi dapat terdekomposisi menjadi amonia, karbon dioksida dan air dengan reaksi : (NH4)2CO3 ↔ NH3 + CO2 + 2H2O (Kirk and Orthmer, 1978)
1.4.3.2.Sifat Fisis dan Kimia Produk a. Amonium Sulfat ((NH4)2SO4) Sifat fisis : Berat molekul
: 132,14
Massa jenis
: 1,769 g/cm3 (20 oC)
Titik leleh
: terdekomposisi pada suhu 235–280 oC
Kelarutan dalam air
: 163,8 g/mL (100 oC)
Critical relative
: 79,2% (30 oC) (www.wikipedia.org)
Sifat kimia :
Pada suhu 280 oC dapat terdekomposisi menjadi amonium bisulfat dengan reaksi : (NH4)2SO4 (NH4)2SO4 + 2NaCl
NH4HSO4 2NH4Cl + Na2SO4 (Kirk and Othmer, 1978)
b. Kalsium Karbonat (CaCO3) Sifat fisik : Berat molekul
: 100,0869 g/mol
Bau
: tidak berbau
BAB I Pendahuluan
15 Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat Dari CO2, NH3, dan CaSO4.2H2O dengan Proses Merseburg Kapasitas 250.000 Ton/Tahun
Massa jenis
: 2,83 g/cm3
Titik leleh
: 825 oC
Kelarutan dalam air
: 0,15 g/100 mL (25 oC)
Flash point
: 825 oC (www.wikipedia.org)
Sifat Kimia
Jika bereaksi dengan asam kuat akan melepaskan CO2 CaCO3 + 2HCl
CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)
Jika dipanaskan pada suhu di atas 840 oC akan melepaskan CO2 untuk membentuk CaO, reaksi ini disebut quicklime dengan ΔHr = 178 kJ/mol CaCO3
CaO + CO2 (www.wikipedia.org)
1.4.4. Tinjauan Proses Secara Umum Pertimbangan pemilihan proses Merseburg yaitu bahan baku mudah diperoleh dari pasokan dalam negeri dan efisien. Kondisi operasi yang digunakan adalah tekanan atmosferik dan suhu rendah sehingga dapat mengurangi biaya produksi dalam penyediaan energi proses. Pada proses pembuatan amonium sulfat dari gipsum dan amonium karbonat terdiri dari beberapa langkah proses. Langkah yang pertama adalah penyiapan bahan baku. Bahan baku ammonium karbonat diperoleh dengan proses absorbsi gas NH3 dan CO2 oleh air, dengan reaksi 2NH3 + CO2 + H2O
(NH4)2CO3
(8)
Amonia cair disimpan dalam fase cair pada temperature 40 °C dan tekanan 15,5 atm. Amonia diturunkan tekanannya menjadi 6,5 atm sebelum masuk ke absorber. CO2 disimpan dalam fase cair pada temperature 40 °C dan tekanan 9 atm. CO2 diturunkan tekanannya menjadi 6,5 atm sebelum masuk ke absorber. Kondisi operasi absorber pada suhu 40 °C dengan tekanan 6,5 atm. Reaksi yang terjadi bersifat eksotermis dan irreversible.
BAB I Pendahuluan
16 Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat Dari CO2, NH3, dan CaSO4.2H2O dengan Proses Merseburg Kapasitas 250.000 Ton/Tahun
Langkah kedua adalah proses reaksi. Dalam proses ini, terjadi reaksi antara amonium karbonat dengan gipsum. Reaksi bersifat eksotermis dan irreversibel. Reaksi terjadi di dalam 2 reaktor RATB yang disusun seri dengan suhu antara 50 °C - 60 °C dan tekanan 1 atm. Konversi pada akhir reaksi adalah 98 %. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: (NH4)2CO3 + CaSO4.2H2O
(NH4)2SO4 + CaCO3 + 2H2O
(9)
Langkah ketiga adalah proses pemurnian. Larutan amonium sulfat keluar reaktor difiltrasi untuk memisahkan padatan dari cairan. Cairan dialirkan menuju evaporator untuk pemekatan larutan ammonium sulfat. Cairan lewat jenuh dari ammonium sulfat dialirkan menuju crystallizer untuk pembentukan kristal. Hasil kristaliser dialirkan menuju centrifuge untuk pemisahan mother liquor dan kristal ammonium sulfat. Kristal amonium sulfat dari centrifuge dikeringkan di rotary dryer. Lalu dibawa ke tangki penyimpanan.
BAB I Pendahuluan
